第4章遙感傳感器及其原理A

1接收預處理用戶應用處理分析結(jié)果輸出遙感成像過程電磁輻射與地物光譜特征2第四章遙感傳感器及其原理3傳感器的一般構(gòu)成：電磁波幅射信息收集器探測器處理器輸出器傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器原理:應用物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。4.1遙感傳感器4遙感傳感器分類被動方式

掃描(圖像方式)非掃描非圖像方式微波輻射計地磁測量儀重力測量儀傅立葉光譜儀其他圖像方式(照相機)黑白天然彩色紅外彩色紅外其他像面掃描電視攝像機固體掃描儀(CCD)物面掃描光機掃描儀固體掃描儀5主動方式

掃描(圖像方式)非掃描(非圖像方式)微波散射計微波高度計激光光譜儀激光高度計像面掃描（被動型相控陣雷達）物面掃描激光水深計激光測距儀微波輻射計真實孔徑雷達合成孔徑雷達遙感傳感器分類問題：遙感器的掃描方式有哪些？各有何特征？64.1攝影成像按探測波段的不同，分近紫外攝影、可見光攝影、紅外攝影、多光譜攝影等。特點:

歷史悠久、較為完善、使用廣泛、信息量大、分辨率高限制:

受感光劑限制，感光范圍0.29－1.10微米攝影機類型：1)

分幅式：

23,1870-100線對/mm,f,鏡頭2)全景式:

縫隙式和鏡頭轉(zhuǎn)動式3)多光譜攝影機：多相機組合、多鏡頭組合、光束分離型。74.1攝影成像1、攝影機1）分幅式攝影機8視場角:

常角（50o-70o）;寬角（70o~105o）;特寬角105o-135o）像幅:

有18*18cm2與23*23cm2兩種。焦距:

長焦距（>200mm）;中焦距（100～200mm）短焦距（<100mm)1）框幅式攝影機94.1攝影成像1、攝影機2）全景（掃描）攝影機（1）縫隙式攝影機v=V*f/H,f為焦距10在物鏡的焦面上平行于飛行方向設(shè)置一條狹縫，并隨物鏡作垂直于航線方向掃描，得到一幅掃描成像的圖象。（掃描攝影機）物鏡擺動的幅面很大，能將航線兩邊的地平線內(nèi)的影象都攝入底片。---（全景攝影機）4.2.1攝影成像1、攝影機2）全景（掃描）攝影機（2）鏡頭轉(zhuǎn)動式攝影機11焦距長，可達600mm幅面大，23cm(長)*128cm（寬）掃描視場大，可達180度全景畸變

(panoramicdistortion)：像距不變，物距隨掃描角的增大而增大，出現(xiàn)兩邊比例尺逐漸縮小的現(xiàn)象，整個影象產(chǎn)生全景畸變；掃描時，飛機向前運動，掃描擺動的非線性因素，使畸變復雜化。124.1攝影成像1、攝影機3）多光譜攝影機對同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個波段影象的攝影機可充分利用地物在不同光譜區(qū)有不同的反射特征，來增多獲取目標的信息量，以提高識別地物能力三種基本類型多光譜攝影機：多攝影機型、多鏡頭型、光束分離型13CenturyCity,LosAngelesFour70-mmHasselbladCamerasArrangedtoObtainMultibandVerticalAerialPhotography144.2掃描成像光/機掃描成像探測器的波段響應是掃描圖像物理特性的決定因素探測元件響應波長/μ工作溫度/K光電倍增管硅光二極管鍺光二極管銻化銦（InSb）碲鎘汞(HgCdTe)硫化鉛（PbS）鍺摻汞(Ge:Hg)0.4-0.750.53-1.091.12-1.732.1-4.753-58-142-68-13.577室溫77室溫77機載紅外掃描儀結(jié)構(gòu)原理圖4.2

掃描成像164.2

掃描成像光/機掃描成像A：掃描鏡B：探測元件C：IFOV瞬時視場角D：地面分辨率E：總視場角（10-200航天）F：掃描帶寬注意：進行掃描成像時，總視場角不宜過大，否則圖像邊緣的畸變太大。通常在航空遙感中，總視場角取70o～120o。17掃描儀地面分辨率4.2

掃描成像18掃描反射鏡是一個表面鍍銀的橢圓性鈹發(fā)射鏡，它與地面和聚光鏡的光軸均成45度角，掃描鏡圍繞正常位置擺動的幅度大約為正負2.89度，掃描頻率為13.62Hz，對垂直與衛(wèi)星軌跡方向的地面進行掃描（橫向掃描），星下點視廠場角為11.56度，被掃描地面條帶寬度約為185km，沿衛(wèi)星軌跡方向的掃描（縱向掃描）由衛(wèi)星的運動來實現(xiàn)。4.2掃描成像光/機掃描成像——實例（MSS）19固體自掃描成像（推帚式掃描儀）用固定的探測元件，通過遙感平臺的運動對目標地物進行掃描的成像方式。目前常用的探測元件是電荷耦合器件CCD光機掃描儀與固體自掃描線狀陣列探測元件光學系統(tǒng)飛行方向4.2

掃描成像20高光譜成像光譜掃描（成像光譜儀）

成像光譜技術(shù)：“譜像合一”技術(shù)---獲連續(xù)光譜曲線。成像光譜儀是新一代傳感器，20世紀80年代正式開始研制；目的：在獲取大量目標窄波段連續(xù)光譜圖象的同時，獲得每一個像元幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)（成像光譜儀）。主要應用于高光譜航空遙感，在航天遙感領(lǐng)域高光譜也開始應用。

圖像由多達數(shù)百個波段的非常窄的連續(xù)的光譜波段組成；光譜波段覆蓋了可見光、近紅外、中紅外和熱紅外區(qū)域全部光譜帶。多采用掃描式或推帚式，可以收集200或200以上波段的數(shù)據(jù)；圖像中的每一像元均得到連續(xù)的反射率曲線。4.2.3

掃描成像高光譜成像光譜掃描（成像光譜儀）4.2.3

掃描成像221）

線陣列探測器加光機掃描儀的成像光譜儀撣掃式（whiskbroom）線陣列成像光譜儀，基本屬于光-機掃描裝置。利用點探測器收集光譜信息，經(jīng)色散元件后分成不同的波段，分別在線陣列探測器的不同元件上；通過點掃描鏡在垂直于軌道方向的面內(nèi)擺動以及沿軌道方向的運動完成空間掃描，而利用線探測器完成光譜掃描。4.2掃描成像高光譜成像光譜掃描（成像光譜儀）特點：空間掃描通過掃描鏡擺動在景物方面完成，總視場角大（可達90）；像元配準好，不同波段在任何時候都同時凝視同一像元；光譜覆蓋范圍寬（從可見光直到熱紅外波段）；適用于航空遙感，因為飛行時間足夠慢，讀出的時間僅是聚積輻射能量時間的一小部分。對像元攝像時間短，進一步提高光譜分辨率和輻射靈敏度較困難。典型實例：美國的AVIRIS(AirborneVisibleInfraredImagingSpectrometer)1）

線陣列探測器加光機掃描儀的成像光譜儀4.2

掃描成像24高光譜成像光譜掃描（成像光譜儀）2）

面陣探測器加推掃式掃描儀的成像光譜儀利用線陣列探測器進行掃描，利用色散元件和面陣探測器完成光譜掃描，利用線陣列探測器及其沿軌道方向的運動完成空間掃描。4.2

掃描成像特點：空間掃描由固體掃描完成（可見光-近紅外，用CCD；短波紅外用汞-鎘-碲/CCD混合器件）；像元的攝影時間長；系統(tǒng)的靈敏度和空間分辨率均可得到提高；在可見光波段，分辨率可提高到1-2nm量級，短波紅外靈敏度低，熱紅外暫時不能感應；總視場角受限制典型實例：加拿大的CASI(CompactAirborneSpectrographicImager)高光譜成像光譜掃描（成像光譜儀）2）

面陣探測器加推掃式掃描儀的成像光譜儀4.2

掃描成像問題：成像光譜儀的特點及結(jié)構(gòu)？列舉目前