5.3-多波段遥感

遥感原理与方法RS5.3多波段遥感●多波段遥感：把地面辐射范围较宽的连续的电磁波谱，分割成若干个较窄的波谱段，以多光波段摄影或多通道扫描的方式，在同一时间获得同一目标不同波段信息的遥感技术。●多波段遥感原理：物体由于其内部组成和表面特性的不同，一般不会有相同的光谱特性，总存在辐射差值比较明显的波段。我们可以在特定的波段上，对目标物进行识别和探测。多波段遥感中最重要的是最佳波段的选择。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感①滤光镜●概念：滤光镜是戴在镜头上的一种玻璃镜，有滤色镜、偏振镜、灰色镜、变密镜等。其作用为消除散射影响，进行分波段摄影、偏振摄影等。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感①滤光镜——滤色镜●滤色镜：具有选择吸收光谱，能改变透射光线光谱成份的滤光镜。其最基本的性能就是光谱透射特性，包括透过光的波长和透射量，其中透射量常以光学密度来衡量：D=lgＯ=－lgτ滤色镜根据其光谱透射特性，可分为：单色滤色镜、选择滤色镜、减色滤色镜、补偿滤色镜。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感①滤光镜——偏振镜●定义：偏振镜由两块玻璃中间夹一层含有硫酸奎宁晶体的胶膜所组成，胶膜内的晶体规则地平行排列，从而对入射光起偏振作用。●作用：偏振镜能消除地物镜面反射所产生的闪烁光，用偏振镜成像得到偏振影像，这种偏振现象在微波波段中称为“极化”。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感①滤光镜——偏振镜●灰色镜：灰色镜对色光具有非选择吸收的性质，只能减弱透过光的光量，并不改变其光谱成分的滤光镜。●变密镜：是一种密度不均匀的滤光镜。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感②分波段摄影分波段摄影是用多波段摄影机或多镜头摄影机利用多种感光片配合各种滤色镜进行摄影来记录影像，获得各个波段的分色黑白影像。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感②分波段摄影——例如国产四波段摄影机，可以在五个波段中任选四个：●紫外波段片：用熔凝石英加氟化钙制成镜头，0.32～0.40μｍ的滤色镜；●蓝色波段片：0.40－0.50μｍ滤色镜；●绿色波段片：0.50－0.60μｍ滤色镜；●红色波段片：0.60－0.70μｍ滤色镜；●红外波段片：0.70－1.00μｍ滤色镜，在红外黑白片上成像。第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影第5章摄影成像●彩色影像获得的基本原理彩色影像是根据色觉三原色原理，经过色光的分解和合成得到的。所谓分解就是将物体的颜色，用不同比例的红、绿、蓝三原色光，按其强弱分别记录在胶片上；合成就是通过加色法或减色法将分解的色光合成，从而重新得到物体的彩色影像。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色影像获得的基本原理第5章摄影成像●加色法合成彩色用红、绿、蓝三个滤色镜，将彩色物体分别拍摄成三张分色黑白负片，并印制成三张透明正片，把三张正片装在三个放映机中，在每个放映机镜头前面加上拍摄该负片时所用的滤色镜，调整放映在银幕上的三个影像，使它们重合在一起，这时银幕上就产生了三原色光按比例的组合，再现出被摄物体的彩色。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色影像获得的基本原理第5章摄影成像●减色法合成彩色减色法利用白光与原色光的三个补色光黄、品红、青的相减来分别控制原色光，最后经过原色光的相加混合，获得物体的彩色影像。其过程为：将分解得到的三张分色负片，制作成拍摄该负片所用滤色镜的补色正片，将三张补色正片重合，就成为一张彩色像片。现在使用的彩色胶片，就是利用这个原理制成的。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影第5章摄影成像●彩色感光材料的特性——结构彩色感光片的结构层次与黑白胶片类似。乳剂层为三层涂着不同感光性能的乳剂膜层，每一层都由感光乳剂和成色剂组成：上层感蓝层—含黄色成色剂和盲色乳剂；中层感绿层—含品红色成色剂和正色乳剂；下层感红层—含青色成色剂和全色乳剂。在上层与中层之间加一层黄色滤光层，防止蓝光通过。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影第5章摄影成像●彩色感光材料的特性——成色原理摄影：光通过镜头到达彩色感光片，发生光化效应，形成景物的潜影；显影：利用彩色显影剂把已感光的银盐还原成金属银，同时生成的氧化物使这些银盐周围的成色剂转变成染料；漂洗定影：用化学方法清除还原的金属银和未还原的银盐，仅留下由染料构成的彩色影像。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影第5章摄影成像●彩色感光材料的特性——成色原理已感光银盐＋彩色显影剂→金属银(银影)＋彩色显影剂氧化物彩色显影剂氧化物＋成色剂→染料(彩色影像)遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影第5章摄影成像●光源的色温与某光源有相同光谱成分的黑体之温度称该光源的色温，色温的实质是光源的光谱成分，即光源中各种波长光的比例。根据黑体辐射原理，如果光谱成分中短波光所占比例大，色温高，反之，色温低。色温与实际温度无关。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色胶片的色彩形成过程第5章摄影成像●负片和正片彩色再现过程胶片经曝光后形成潜影；经过彩色显影、漂洗、定影、水洗、晾干得到负片。负片的颜色与原景物颜色成互补色。将负片对彩色胶片或像纸曝光，经过和负片相同的显影、漂白、定影、水洗、干燥等过程，得到彩色正片或像片，正片的影像颜色是负片的补色—即物体原色。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色胶片的色彩形成过程第5章摄影成像●负片和正片彩色再现过程彩色曝光，形成潜影；彩色显影，漂洗，定影，水洗，晾干，得到负片。负片的颜色与原景物颜色成互补色。将负片对彩色胶片或像纸曝光，经过和负片相同的显影、漂洗、定影、水洗、干燥等过程，得到彩色正片或像片，正片的影像颜色是负片的补色—即物体原色。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色胶片的色彩形成过程第5章摄影成像彩色曝光原景物中蓝色光使感蓝层感光，绿色光使感绿层感光，红色光使感红层感光，结果在各感色层上形成相应的潜影。彩色显影使感光的银盐还原成金属银，成色剂转化成彩色染料，结果使感光片呈现出黑白的金属银影像和彩色染料影像。漂白把还原的金属银变成可溶性银盐，使黑色的金属银消失，留下染料的彩色影像。同时，把感光层中的黄色滤色层去掉。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色胶片的色彩形成过程第5章摄影成像定影把所有未感光的银盐和经过漂白形成的可溶性银盐统统溶解掉。水洗彻底清除残留在影像药膜中的化学药品，杜绝后患，以利底片长期保存。稳定防止影像褪色、坚膜。干燥对胶片悬挂在空气洁净、通风良好的地方晾干；像片用高温烤干。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感③彩色摄影——彩色胶片的色彩形成过程第5章摄影成像●反转片彩色再现过程该胶片经摄影，曝光后形成潜影，对其先进行黑白显影；然后进行第二次曝光；再进行彩色显影。凡是第一次显影还原成银粒的地方，都不产生色彩，而第二次曝光及彩色显影的地方，既有银粒，也有色彩。色彩的深浅，取决于第一次显影后所余卤化银的多少，再经过漂白、定影、水洗、干燥后就得到与原景物颜色相似的影像。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取第5章摄影成像得到的影像彩色与原景物彩色不同的摄影，称为假彩色摄影，这样的影像叫假彩色影像。假彩色影像产生的原因主要是彩色分解和合成过程中使用的滤色镜不配套，或者是胶片感光层中感光性与成色剂不是互补关系所致。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取第5章摄影成像●彩红外摄影彩红外摄影是用普通摄影机，配以彩红外胶片和一定类型的滤光片进行的摄影，与真彩色摄影的主要区别是两者所用的感光胶片不同，由此产生物体在影像上的差异。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取——彩红外摄影第5章摄影成像●彩红外胶片的结构彩红外胶片由三层感光乳剂组成：感红外层含青色成色剂，感绿层含黄色成色剂，感红层含品红色成色剂。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取——彩红外摄影第5章摄影成像●彩红外胶片的感光特性与真彩色胶片的差异：用感红外层代替了感蓝层，并且各层所感色光的颜色与成色剂产生的染料颜色不是互补关系。遥感原理与方法RS●彩红外胶片彩色形成过程景物原色曝光—潜影显影—漂洗定影—水洗晾干—负片曝光—潜影显影—漂洗定影—水洗干燥—正片第5章摄影成像遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取——彩红外摄影第5章摄影成像●彩红外影像的颜色彩红外胶片（负片）上物体的颜色与影像颜色不是互补关系。将正片对普通彩色胶片或像纸曝光，经过处理，便得到彩红外正片或像片。在彩红外正片上，红色和品红色—绿色，黄色—青色，绿色和青色—蓝色，蓝色—黑色，人眼看不见的红外线—红色，绿色植物—品红色、红色。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取——彩红外摄影第5章摄影成像●彩红外摄影彩红外摄影时要用黄色滤色镜，以控制蓝色光进入镜头，到达胶片，因为乳剂层中的卤化银本身都具有感蓝光的特性。其它与普通摄影相似。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取第5章摄影成像●其它假彩色影像获取现代遥感技术，特别是卫星遥感的假彩色影像，都是通过间接合成的方法得到的。就是利用多光谱图像，在实验室用人工合成的方法获得彩色影像。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取第5章摄影成像●其它假彩色影像获取首先用分波段成像的方法，得到同一景物不同波段的黑白影像，或者是数字图像；然后将这些黑白影像合成洗印在彩色感光片上，只要合成时用的滤色镜与摄影时的感色性不是互补关系即可。如果进行数字图像彩色影像合成，原理和操作见第10章和遥感数字图像处理。遥感原理与方法RS5.3多波段遥感④假彩色摄影与影像获取第5章摄影成像●其它假彩色影像获取用同一景物、不同时期的三张黑白影像合成彩色影像。由同一张黑白影像，制成三张不同密度的黑白负片，合成彩色影像。