【正文】 第 6章 掃描成像 。 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) 。 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。 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 。 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 。 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)現(xiàn)轉(zhuǎn)換外加電壓 ， 使 φ1=15V， φ2=15V，φ3=20V。 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 。 圖中用箭頭的疏密表示限度的弱強(qiáng) 。 每三個(gè)電極作為一組 ， 稱為 “ 一位 ” ， 電壓值如圖所示 。 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?。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 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)。 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 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)。光點(diǎn)再經(jīng)聚焦，被反射到信號(hào)記錄系統(tǒng)中去。 電光轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)小光源 (氖燈 )實(shí)現(xiàn)的。 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)處理過(guò)程 由于從探測(cè)器輸出的電信號(hào)是很弱的，無(wú)法直接利用。Ｅ 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 —— 探測(cè)過(guò)程 探測(cè)器將掃描系統(tǒng)收集來(lái)的輻射能轉(zhuǎn)換成與輻射強(qiáng)度成正比例的電信號(hào)，即進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換 —— 探測(cè)過(guò)程。此角越大 ， 每次運(yùn)行復(fù)蓋的地面面積越大 。Sec2φ ● 掃描角 φ：機(jī)下掃描點(diǎn)與瞬時(shí)掃描點(diǎn)所形成的角度。Η 飛行方向分辨率 ： Ｄｆ＝Ｄ 0 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS ② 光機(jī)掃描儀的成像過(guò)程 — 光學(xué)掃描過(guò)程 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 —— 光學(xué)掃描過(guò)程 ● 地面分辨率 ：瞬時(shí)視場(chǎng)角在地面上對(duì)應(yīng)的距離 —— 瞬時(shí)視場(chǎng)線度Ｄ，叫地面分辨率。 光學(xué)掃描系統(tǒng)的瞬時(shí)視場(chǎng)角很小，掃描鏡只收集點(diǎn)的輻射能量，利用本身的旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)形成一維線性掃描，加上平臺(tái)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地物平面掃描，達(dá)到收集區(qū)域地物電磁輻射的目的。隨著平臺(tái)向前移動(dòng)，掃描旋轉(zhuǎn)棱鏡依次對(duì)地面掃描，形成一條條相互銜接的地面影像，最后形成連續(xù)的 地面條帶影像（區(qū)域信息）。 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 探測(cè)器將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號(hào) —— ● 顯像管顯示 ：經(jīng)電子放大器放大和調(diào)整，在陰極射線管上顯示瞬時(shí)視場(chǎng)的地面影像； ● 膠片記錄 ：由視頻信號(hào)控制燈的明暗，經(jīng)顯微鏡頭在底片曝光后記錄下來(lái)； ● 數(shù)據(jù)磁帶 ：視頻信號(hào)經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字的電信號(hào)，經(jīng)采樣、量化和編碼，變成數(shù)據(jù)流，發(fā)送回地面記錄。數(shù)字信息記錄的是已采樣和量化了的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。記錄的形式分 模擬信號(hào)記錄 和 數(shù)字信息記錄 兩種。 當(dāng)膠片曝光時(shí) ， 信息就被記錄下來(lái) 。 如果要求輸出信號(hào)為數(shù)字形式 ， 則必須將視頻信號(hào)數(shù)字化 ， 使用模／數(shù)變換器 ， 對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣 、 量化 ， 變成離散的數(shù)字信號(hào) 。 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 ① 光機(jī)掃描儀的結(jié)構(gòu)組成 —— 處理器 前置放大器出來(lái)的視頻信號(hào)可輸往存儲(chǔ)設(shè)備 ，將模擬信號(hào)記錄在介質(zhì)上 。 一般在探測(cè)器后面設(shè)置低噪聲的前置放大器來(lái)進(jìn)行工作 。 致冷的方法有：液化氣體制冷 、 固體致冷劑制冷和輻射致冷器致冷 。 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 ① 光機(jī)掃描儀的結(jié)構(gòu)組成 —— 探測(cè)器 ● 熱效應(yīng) （ PEM） 型探測(cè)器 ：是一種熱紅外探測(cè)器 ， 如熱電耦探測(cè)器和熱釋電探測(cè)器 ， 它把紅外輻射能轉(zhuǎn)換變成電能 。 在外加電壓的作用下 ， 電子向陽(yáng)極 、 空穴向陰極移動(dòng)而形成電流 。 探測(cè)元件有光電二極管 、 光電晶體管 、 光電導(dǎo)管 、 線陣列傳感器等 。 當(dāng)光照射在光電管的陰極上時(shí)發(fā)出電子 ， 在外電場(chǎng)作用下 ， 電子流向光電管的陽(yáng)極 ， 在光電管的輸出電路中形成電流 ， 且電路中的電流強(qiáng)度與光照度成函數(shù)關(guān)系 。掃描探測(cè)器的種類較多，按光電轉(zhuǎn)換方式可分為三類：光電子發(fā)射型、光激發(fā)載流子型和熱效率型。從分光功能可分為三種形式：長(zhǎng)波通濾光片、短波通濾光片和帶通濾光片。 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 ① 光機(jī)掃描儀的結(jié)構(gòu)組成 —— 分光器 ● 衍射光柵 ：光線照射到光柵上會(huì)引起衍射，將光柵設(shè)計(jì)為使相鄰光柵的衍射光的相位差為某波長(zhǎng)的整數(shù)倍，則光柵在某方向的衍射光均為該波長(zhǎng)的光，形成不同波長(zhǎng)的衍射光分布在不同方向的現(xiàn)像，這種分光元件叫衍射光柵。常用的分光元器件有分光棱鏡、衍射光柵和分光濾光片。 光機(jī)掃描儀主要有紅外掃描儀和多光譜掃描儀兩種 ， 由 收集器 、 分光器 、探測(cè)器 、 處理器和輸出器 等幾部分組成 。 第 6章 掃描成像 遙 感 原 理 與 方 法 RS 電子掃描成像