第6章掃描成像-資料下載頁(yè)
2025-07-20 12:24本頁(yè)面
【正文】 示器上。 電光轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)小光源 (氖燈 )實(shí)現(xiàn)的。用放大后的電信號(hào)去調(diào)節(jié)氖燈光源的強(qiáng)度使它發(fā)出與電子信號(hào)強(qiáng)弱成正比的可見(jiàn)光點(diǎn)。光點(diǎn)再經(jīng)聚焦，被反射到信號(hào)記錄系統(tǒng)中去。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 光學(xué)機(jī)械掃描成像 ② 光機(jī)掃描儀的成像過(guò)程 ● 信號(hào)記錄過(guò)程 最簡(jiǎn)單的掃描儀直接用膠片記錄，過(guò)程是：由氖燈發(fā)出可見(jiàn)光，經(jīng)聚光透鏡聚焦再經(jīng)過(guò)與掃描鏡同步旋轉(zhuǎn)的記錄鏡，把這個(gè)經(jīng)會(huì)聚而成的很小光點(diǎn)，掃描到記錄膠片上，因此信號(hào)記錄系統(tǒng)也叫第二掃描系統(tǒng) (成像掃描系統(tǒng) )。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 光學(xué)機(jī)械掃描成像 ② 光機(jī)掃描儀的成像過(guò)程 ● 信號(hào)記錄過(guò)程 隨著掃描，膠片也移動(dòng)，掃描儀對(duì)地面掃一條線，膠片上對(duì)應(yīng)同步地也掃一條線，這樣隨著飛行器的向前移動(dòng)，膠片同步拉動(dòng)，物體的影像就被記錄下來(lái)。為了保證成像質(zhì)量，拉片速度應(yīng)嚴(yán)格控制。 Ｖ＝ＲＷ /２Ｈ 式中：Ｈ－航高；Ｒ－掃描顯微鏡半徑；Ｗ－飛行速度。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 光學(xué)機(jī)械掃描成像 ② 光機(jī)掃描儀的成像過(guò)程 ● 信號(hào)記錄過(guò)程 現(xiàn)代 ， 記錄系統(tǒng)大多用磁性存儲(chǔ)介質(zhì)記錄 ，在室內(nèi)把記錄數(shù)據(jù)回放到膠片上產(chǎn)生圖像 ， 或者是在顯示器上顯示影像 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 第 6章 掃描成像 固體自掃描 又稱電子光學(xué)型光譜掃描，它與其它掃描成像的區(qū)別是探測(cè)器系統(tǒng)是電荷耦合器件 CCD（ Charge Coupled Device），比現(xiàn)行的光學(xué)機(jī)械掃描儀具有地面分辨率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ① CCD的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 ● CCD的基本結(jié)構(gòu) CCD是一種新型半導(dǎo)體器件，一般是用硅材料制成的 MOS片 (金屬 — 氧化物 — 硅半導(dǎo)體 )，如圖６－ 9所示。在一塊硅半導(dǎo)體襯底上，制作一層約 (常用 SiO2)，再在絕緣層上蓋一層互相分離的金屬電極，然后在兩端各制作一個(gè) pn結(jié)，分別作為輸出和輸入。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ① CCD的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 ● CCD的工作原理 第 6章 掃描成像 +15 15 20 15 15 1 2 3 4 5 PSi 能阱 能阱 + 15 15 20 15 15 1 2 3 4 5 +15V （ a）V （ b）V （ d）V （ c）V 電荷耦合器件的結(jié)構(gòu)和工作原理 + 15 20 15 15 20 1 2 3 4 5 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ① CCD的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 ● CCD的工作原理 這里每相鄰兩電極組成了一個(gè)基本耦合單元 。 所謂電荷耦合器件 ， 就是一種利用電荷量來(lái)表示信號(hào) ， 用耦合方法進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)钠骷?。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ② CCD成像原理 如圖所示 ， 把電荷耦合器件做成電極數(shù)目相當(dāng)多的一個(gè)線陣列 ， 電極 7 …… 聯(lián)在一起 ，加同一電壓 φ1；電極 8…… 聯(lián)在一起加同一電壓 φ2；電極 9…… 加同一電壓 φ3。 每三個(gè)電極作為一組 ， 稱為 “ 一位 ” ， 電壓值如圖所示 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ② CCD成像原理 第 6章 掃描成像 一維線陳列電荷耦合器件成像示意圖 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ② CCD成像原理 當(dāng)硅片的底部接受到從目標(biāo)來(lái)的輻射照射時(shí) ，在這一線陣列電極上各點(diǎn)的照度不一樣 。 圖中用箭頭的疏密表示限度的弱強(qiáng) 。 當(dāng)這些輻射進(jìn)入硅片后 ， 就產(chǎn)生電子 —— 空穴對(duì) 。 電子經(jīng)擴(kuò)散到達(dá)表面層附近 ， 進(jìn)入最近的能阱 ， 空穴則被排斥 。其結(jié)果是在外加電壓大的電極 8…… 下面的能阱里 ， 積累了一些入射輻射所激發(fā)的電子 ，電子的數(shù)目與該能阱附近的輻射強(qiáng)度成正比 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ② CCD成像原理 當(dāng)現(xiàn)轉(zhuǎn)換外加電壓 ， 使 φ1=15V， φ2=15V，φ3=20V。 原來(lái)在 8…… 電極下面的電子群就遷移到 9…… 電極下面；再轉(zhuǎn)換外加電壓 ， 使 φ1=20V、 φ2=15V， φ3=15V， 電子群就轉(zhuǎn)移到 7… 電極下面 。 在轉(zhuǎn)換電壓的同時(shí) ， 打開(kāi)輸出門 ， 最后一個(gè)電極下的電子群就進(jìn)入 P－n結(jié) ， 成為視頻輸出信號(hào) 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ② CCD成像原理 當(dāng) φ φ φ3的電壓連續(xù)轉(zhuǎn)換時(shí) ， P－ n結(jié)就把圖中從右至左的各個(gè)電子群變成信號(hào)輸出 。 由于電子群中包括了輻射的信息 ， 因此 ， 輸出的信號(hào)代表了輻射的強(qiáng)度 。 這樣輸出的信號(hào)隨時(shí)間變化 ， 就相當(dāng)于圖面上自右至左的照度變化 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ③ CCD探測(cè)器類型 為了提高遙感影像的質(zhì)量 ， 縮短成像時(shí)間 ，現(xiàn)在多采用多元陣列探測(cè)器 ， 用幾個(gè)敏感元同時(shí)掃描 。 根據(jù)探測(cè)單元的多少和排列 ， CCD探測(cè)器分為以下幾種類型： １ ） 單元探測(cè)器 (點(diǎn)探測(cè)器 )：由一個(gè)耦合單元 (一位 )組成的探測(cè)器 ， 取得點(diǎn)信息影像 ， 掃描形成一維影像 (線 )， 加上平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)得到二維影像 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ③ CCD探測(cè)器類型 ２） 多元線性陣列探測(cè)器 ：ｎ個(gè)耦合單元排成一列的探測(cè)器，自身掃描或隨著平臺(tái)運(yùn)動(dòng)均可得到二維影像。 ３） 多元陣探測(cè)器 ：ｎ個(gè)耦合單元排列成一個(gè)方陣，直接得到二維影像，相似于攝影機(jī)感光膠片成像。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 固體自掃描成像 ③ CCD探測(cè)器類型 由于 CCD的光譜靈敏度的限制 ， 目前只能在可見(jiàn)光和近紅外 （ ） 區(qū)直接響應(yīng)地物輻射來(lái)的電磁波 ， 對(duì)于熱紅外區(qū)沒(méi)有反應(yīng) 。 所以 ， CCD成像技術(shù)主要應(yīng)用在可見(jiàn)光波段 。 第 6章 掃描成像
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