搜索
FundamentalsofRemoteSensing解放军信息工程大学测绘学院遥感信息工程系遥感技术基础第五讲传感器及成像特点主要内容：一、传感器的组成二、传感器的分类三、画幅式传感器及成像特点四、扫描型传感器及成像特点五、多光谱传感器及成像特点六、几种星上传感器介绍一、传感器的组成传感器的定义：传感器是：收集、探测、处理和记录物体电磁波辐射信息的设备（通俗地说，遥感中的传感器就是成像设备）。传感器的组成电磁波辐射信息收集信息探测信息处理信息输出收集器探测器处理器输出器传感器各组成部分的功能收集器：收集来自地物(目标)的辐射能量。如透镜组、反射镜组、天线等探测器：将收集到的辐射能转化为化学能（如普通相机中的胶片）或电能（如数码相机中的CCD等）。处理器：对化学能或电能等信号进行处理。如摄影胶片的显影、定影等；如电信号的放大、带宽限制、模/数转换等。输出器：将获取的数据输出出来。如胶片、磁带等。对传输型星上传感器，处理器的输出是以电信号的形式直接传输到地面接收站的。传感器的输出成果对成像类的传感器，其输出成果主要有：模拟图像：胶片形式的图像。也称“硬拷贝图像”。数字图像：数字形式的图像。也称“软拷贝图像”。传感器的性能对遥感成像的影响传感器的性能决定了：1、传感器对电磁波的响应能力（波段范围、波段划分等）。2、传感器输出图像的特性是模拟图像还是数字图像？图像的色调（或色彩）层次？图像的空间分辨率及其几何特性？┅┅二、传感器的分类分类方法：按遥感光源的提供方式按成像原理按探测波段按是否获取图像按遥感光源提供方式的分类主动传感器：雷达被动传感器：摄影相机和多光谱扫描仪主动传感器（雷达）被动传感器按成像原理的分类摄影型相机：框幅式、缝隙式、全景式扫描式传感器：光机扫描仪、推帚式扫描仪雷达：真实孔径、合成孔径等按探测波段的分类可见光遥感器红外遥感器多光谱遥感器。微波遥感器按是否获取图像的分类图像方式（遥感基本采用图像方式）非图像方式微波高度计（记录目标距平台的高度数据）我们的分类方法★★★综合归纳各种因素，分为：1、画幅式传感器2、扫描型传感器3、多光谱传感器三、画幅式传感器及成像特点画幅式相机的成像原理在空间摄站上摄影的瞬间，地面上视场范围内的目标（A）的辐射信息一次性地通过镜头中心（B）后在焦平面（C）上成像。画幅式相机是航空摄影测量最常用的传感器，在航天摄影测量中也经常采用。画幅式传感器的成像原理画幅式相机的结构和成像原理地面视场范围（A）镜头中心（B）焦平面（C）成像特点：面阵成像面阵图像的特点图像特点：面中心投影，同一幅图像内几何关系稳定。投影中心时刻t地面目标面中心投影图象的几何原理图像大面积航空摄影航空摄影示意图大面积航空摄影的航迹规划第三条航线第二条航线第一条航线航空摄影时飞机的飞行轨迹（圆圈表示摄站）大面积航空摄影的图像重叠情况航空摄影像片的分布情况第一条航线第二条航线20～30%的旁向重叠60%的航向重叠画幅式传感器的图像从成像介质来看：胶片型图像；数字型图像．从光谱特征来看：黑白图像；彩色图像；多光谱图像（后面介绍）。黑白图像彩色图像四、扫描型传感器及成像特点扫描型传感器的分类1、推扫式传感器或顺迹扫描仪along-trackscanner2、側扫（横迹扫描）式传感器或横迹扫描仪across-trackscanner或光学机械扫描仪推扫式传感器及成像特点顺迹扫描仪的工作原理SPOT卫星就是采用推扫式传感器SPOT卫星图像的特点卫星运动方向对应扫描线的摄站位置图像上的扫描线地面线阵推扫式图像示意图图像特点：线中心投影，同一幅图像有多条扫描线构成，同一条扫描线内几何关系稳定。側扫式传感器及成像特点側迹扫描仪的工作原理陆地卫星等就是采用側扫式传感器側扫式传感器的图像特点图像特点：点中心投影，同一幅图像有许多扫描点成，每一扫描点的几何关系都不一样。投影中心时刻t1图象时刻t2图象地面目标1地面目标2点中心投影图象的几何原理五、多光谱传感器及成像特点多光谱传感器的分类：1、单镜头分光原理的多光谱传感器2、多镜头原理的多光谱传感器单镜头分光原理的多光谱传感器分光棱镜滤光片滤光片滤光片滤光片兰焦平面近红外焦平面兰、绿红、近红外分离红、近红外分离兰、绿分离绿焦平面红焦平面光圈快门多光谱摄影机分光原理(滤光片分光)单镜头分光多光谱摄影机的例子多镜头原理的多光谱传感器多光谱图像定义：所谓多光谱图像是指对同一景物进行摄影时，分波段记录景物辐射来的电磁波信息，形成的一组多波段黑白图像，不同波段图像在几何上是完全配准的，但记录的是景物在不同波段范围内的电磁波信息。多光谱摄影的目的，是充分利用地物在不同光谱区有不同的反射特征，来增加探测对象的信息量，以便提高影像的判读和识别能力。多光谱图像的例子RGB合成图像G波段R波段IR波段SPOT全色影像：0.51～0.73（blue-green-red）SPOT多光谱影像：Band10.50～0.59（green）Band20.61～0.68（red）Band30.79～0.89（nearinfrared）与多光谱图像相对应的是全色图像全色图像：所谓全色图像是指记录了所能探测到的景物所有电磁波信息的黑白图像。早期的全色胶片只能记录可见光信息，此时的全色图像主要是可见光范围内的黑白图像。而数字相机的感光范围已大大扩展，现在的全色图像不仅可以包含可见光信息，还可以包含部分近红外电磁波信息。六、典型星上传感器介绍Landsat系列遥感器Landsat-1～3携带了传感器MSS(MultispectralScanner)和RBV(ReturnBeamVidicon)。Landsat-4～5搭载了MSS(MultispectralScanner)和TM(ThematicMapper)传感器。Landsat-7搭载了ETM+（EnhancedThematicMapperPlus）等传感器。MSS、TM和ETM+都属于横迹扫描方式的传感器，除MSS图像为6比特外,其余均为8比特图像。六、几种星上传感器介绍SPOT系列遥感器SPOT前三颗卫星搭载的是两台高分辨率传感器HRV（HighResolutionVisibleimagingsystem）。SPOT-4搭载的传感器是两台HRVIR（HighResolutionVisibleandMiddleInfraredimagingsystem）,SPOT-5搭载的传感器主要有两台HRG（HighResolutionGeometricinstrument）和一台HRS（HighResolutionStereoscopicinstrument）。六、几种星上传感器介绍SPOT系列遥感器SPOT-5的HRG与SPOT-1～3上的HRV、SPOT-4上的HRVIR工作原理相同。传感器的镜头可垂直于前进方向左右摆动，摆动范围最大为±27°，因此，通过地面控制可调节两台仪器的视角，获取异轨立体图像，如图所示。倾斜观测可使卫星的重访周期缩短到1～3天。由于每颗星上有两台这种传感器，传感器的视角在垂直于前进方向上可以调整，因此也可以在同一轨道上获得具有旁向重叠的立体图像。SPOT卫星在垂直观测（正视）情况下，相邻轨道上获取的图像地面重叠度仅有3公里，对于测绘应用还远远不够。六、几种星上传感器介绍SPOT系列遥感器SPOT-5的HRS与HRG工作原理不同，它是双镜头测绘相机，两个镜头可沿轨道方向前后倾摆，摆动范围最大为±20°，因此，通过地面控制可调节两个镜头的视角，获取同轨立体图像。例如，当一个镜头前倾20°扫描后，随着卫星沿轨飞行90秒，另一个镜头后倾20°扫描，即可获得具有航向重叠的立体图像。SPOT卫星上的HRV、HRVIR、HRG都属于推扫式传感器。六、几种星上传感器介绍SPOT传感器的立体成像方法之一（异轨立体）SPOT异轨立体观测方式SPOT立体成像原理轨道1轨道2地面重叠区六、几种星上传感器介绍SPOT传感器的立体成像方法之一（异轨立体）六、几种星上传感器介绍SPOT传感器的立体成像方法之二（同轨立体）后视ABC前视直视飞行方向在焦面上的线阵六、几种星上传感器介绍同轨立体观测：在同一条轨道的方向上获取立体影像。同轨立体图像？异轨立体观测：在不同轨道上获取立体影像。异轨立体图像？主要内容：一、传感器的组成及分类二、画幅式传感器及成像特点三、扫描型传感器及成像特点四、多光谱传感器及成像特点五、几种星上传感器介绍重点内容画幅式、扫描型、多光谱等主要传感器及成像特点本次课小结名词解释：传感器、画幅式传感器、推扫式传感器、側扫式传感器、多光谱传感器、同轨立体观测、异轨立体观测。问答题：1、画幅式传感器的特点及成像过程。2、推扫式传感器的特点成像过程。3、側扫式传感器的特点成像过程。4、多光谱传感器的特点成像过程。本次课作业