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第三章 遥感传感器及其成像原理.ppt

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第三章 遥感传感器及其成像原理,内 容 提 纲,遥感图像特征 几何特征 物理特征 时间特征 遥感传感器 扫描成像类传感器 雷达成像类传感器,3.1 遥感图像特征,遥感图像特征几何特征物理特征时间特征,这三个方面的特征表现为空间分辨率光谱分辨率辐射分辨率时间分辨率,3.1.1 空间分辨率,空间分辨率:是针对遥感器或图像而言的,指图像上能够能够识别的两个相邻地物的最小单元的尺寸或大小,是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。 地面分辨率:是针对地面而言,空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。,空间分辨率的三种具体表示方法,像元分辨率(扫描影像)像元所对应的地面实际尺寸(米)线对(摄影影像)线对在地面的覆盖宽度(米)瞬时视场(扫描影像)遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野,单位为毫弧度(mrad),空间分辨率的表现形式,高分辨率影像,低分辨率影像,(1)像元(pixel):对扫描影像而言,指单个像元所对应的地面面积大小,单位为m×m或km×km。 (2)线对数(line pairs) 对于摄影系统而言,影像最小单元常通过1mm间隔内包含的线对数确定,单位为线对/mm。线对指一对同等大小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。,,,,,,,,,,像元小影像分辨率高,信息量大; 反之,影像分辨率低,信息量小。,(3)瞬时视场(IFOV) 指遥感器内单个探测元件的观测视野。,,,S: 探测元件的尺寸;H: 遥感平台的航高;f : 望远镜系统的焦距,IFOV越小,最小可分辨单元越小,空间分辨率越高 IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小 一个瞬时视场内的信息,表示一个像元,S: 探测元件的边长 H: 遥感平台的航高 f : 望远镜系统的焦距,IFOV也可理解成:扫描成像过程中一个光敏探测元件通过望远镜系统投射到地面上的直径或者边长。,(4)地面分辨率的计算(扫描影响)①,(4)地面分辨率的计算(摄影影像)②,,,Rs:胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率,单位线对/mm H:摄影机距地面高度,单位m f:摄影机焦距,单位mm R g:地面分辨率,单位线对/mm,摄影比例尺:,空间分辨率与平台高度和传感器焦距有关,1线对/ m表明:1m中只能区分1个线对,也就是2条线(一明一暗),每条线为0.5m,因此其分辨能力为0.5m,也即地面分辨率为0.5m。,例:摄影机焦距152mm,航高为6000m,系统分辨率为40线对/mm。求地面分辨率。,(4)地面分辨率的计算(摄影影像)③,一般来说:遥感系统的空间分辨率越高,其识别物体的能力越强。但实际上每一目标在图像上的可分辨程度,不完全决定于空间分辨率的具体值,而是和它的形状、大小,以及它与周围物体亮度、结构的相对差有关(反差)。 例如MSS的空间分辨率为79m,但是宽仅10-20m的铁路,公路,当它们通过沙漠、水域、草原等背景光谱较单调或与道路光谱差异大的地区,往往清晰可辨。 经验证明:遥感器空间分辨率的选择,一般应选择小于被探测目标最小直径的1/2。,空间分辨率举例,QuickBird图像 (美国,2001,分辨率最高的一颗商业卫星),波谱分辨率:指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔↓,分辨率↑ 波长间隔愈小,分辨率愈高。即在等长的波段宽度下,传感器的波段数越多,各个波段宽度越窄,地面物体的信息越容易区分和识别,识别性越强。 光谱分辨率通过遥感器所选用的的通道数(波段数量的多少)、每个通道的中心波长、带宽,这三个因素共同决定光谱分辨率。,3.1.2 波谱分辨率(光谱分辨率),波谱范围?波段划分?,3.1.2 波谱分辨率(光谱分辨率),例如:可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝的传感器的光谱分辨率高。 一般来说,传感器的波段数越多波段宽度越窄,地面物体的信息越容易区分和识别,针对性越强。 现在的技术可以达到5-6nm(纳米)量级,400多个波段。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。,3.1.2 波谱分辨率(光谱分辨率),辐射分辨率:反映了传感器对电磁波探测的灵敏度。辐射分辨率越高,对电磁波能量的细微差别越灵敏,因此需要较高的量化比特数(对应于遥感图像的灰度级数目)才能记录电磁波能量的细微差别。一般地,辐射分辨率越高,图像的比特数越大,色调层次越丰富,辐射分辨率越低,图像的比特数越小,色调层次越少。,3.1.3 辐射分辨率,2比特图像 6比特图像,3.1.3 辐射分辨率,辐射分辨率算法是RL =(Rmax-Rmin )/D,Rmax为最大辐射量值,Rmin为最小辐射量值,D为量化级。RL越小,表明传感器越灵敏。 例如:Landsat5的TM3 最小辐射量值Rmin=-0.0
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