1、探測原理探測原理 北京理工大學宇航學院北京理工大學宇航學院第八章第八章 多光譜探測多光譜探測8.1 多光譜成像的探測機制多光譜成像的探測機制8.2 多光譜成像儀多光譜成像儀8.3 多光譜圖像信息的處理多光譜圖像信息的處理第八章第八章 多光譜探測多光譜探測多光譜探測技術源于遙感技術，系非接觸式感知目標的探測方式，即在一定距離之外探測、識別和測量需要研究的目標，獲得其相關的有用信息。當太陽和諸如激光器等人造輻射源輻照目標物體時，物體就能反射、輻射和吸收電磁波，不同的物體或同一物體在不同環境下對電磁波的反射、輻射和吸收具有不同的規律性，稱為物體的波譜特性。正是利用物體具有唯一的波譜這一特性，通過將標

2、準曲線與實際探測中獲得的判讀曲線進行比較，從而確定目標物體的物理和化學特性，并探測和識別目標。第八章第八章 多光譜探測多光譜探測多光譜探測技術能在同一時間獲得同一地面 (包括不同的物體)的不同波段的波譜特性信息。這些信息可以是以地面光譜強度表現出來的影像信息，也可由數據信息轉換成的地物亮度(或反射率)曲線，由此實現對目標的探測與識別。多光譜探測技術是在多波段遙感技術的基礎上發展起來的。多波段遙感技術利用多通道傳感器進行不同波段的同步攝像或掃描，取得同一地面景象的不同波段的影像或數字數據，從而獲取有用信息。其中多光譜攝影只是多波段遙感方法之一，由于多光譜攝影是以膠片為元件，用攝影方式獲得所需的信

3、息，所以它所利用的波長受到膠片的感光范圍和鏡頭的透光能力的限制。 多光譜遙感技術最初應用于航空攝影，因具有較高的分辨力而在空間遙感技術上得到廣泛的應用。 1962年，莫斯科測繪學院制成了 9個鏡頭的攝影機，可以攝取 9種不同波段的圖像，這就是初期的多光譜傳感器。1969年， 美國宇航局最初設計的 SO65多臺式攝影機首次從宇宙空間獲得了地面的多光譜圖像。為了解決多光譜攝影圖像的配準問題，1973年，出現了光束分離型的多光譜攝影機，它可以同時取得同一地區的 4個光譜帶的影像。 由于在高空飛機攝影中常遇到低溫、低濕、靜電放射以及近于真空的空間，造成感光軟片加速干燥和破裂，在衛星攝影中又受到宇宙線輻

4、射的影響，也使軟片退化和受到損壞，采用電視攝像或電子掃描技術可實時將空間影像傳到地面，成功地解決了上述問題。8.1 多光譜成像的探測機制多光譜成像的探測機制多光譜、超光譜成像探測技術是新一代光電探測技術，該技術利用具有一定光譜分辨率的多光譜、超光譜圖像進行目標探測，這種光譜圖像數據具有“圖譜合一”的特性，相比傳統的單一寬波段光電探測技術，能夠提供更加豐富的目標場景信息。多光譜成像技術就是把入射的全波段或寬波段的光信號分成若干個窄波段的光束，然后把它們分別成像在相應的探測器上，從而獲得不同光譜波段的圖像。8.1 多光譜成像的探測機制多光譜成像的探測機制多光譜、超光譜成像技術不同于傳統的單一寬波段

5、成像技術，它將成像技術和光譜測量技術結合在一起，獲取的信息不僅包括二維空間信息，還包含隨波長分布的光譜輻射信息，形成所謂的“數據立方體”。豐富的目標光譜信息結合目標空間影像極大地提高了目標探測的準確性、擴展了傳統探測技術的功能，是光電探測技術的一個質的飛躍。該技術最大的特點就是能夠將工作光譜區精細劃分為多個譜段，并同時在各譜段對目標場景成像探測。8.1 多光譜成像的探測機制多光譜成像的探測機制“指紋光譜特征”：絕大多數物質都有其獨特的輻射、反射或吸收光譜特征，根據陣列探測器上探測到的目標物光譜分布特征，可以準確地分辨像素所對應的目標成分。成像光譜圖像可以被看成是成像光譜儀在四個層次(空間、輻射

6、能量、時間和光譜)上進行采樣所得到的數據。在傳感器瞬時視場角不變的條件下，空間采樣間隔的大小與飛行高度有關；輻射能量的采樣大小決定傳感器在不同波段內用多少字節來進行量化(即圖像的灰度等級)；時間采樣大小則是由飛行器連續飛過同一地點的時間間隔確定；而光譜采樣則是由傳感器的光譜分辨率確定，通常超光譜傳感器能夠以小于10nm的光譜間隔采樣。多光譜、超光譜成像探測技術的關系多光譜、超光譜成像探測技術的關系 上世紀60年代，多光譜成像技術應用于地球資源衛星和軍事衛星，其能夠探測的光譜波段不超過10個。隨著軍事偵察、監視需求的拓展，需要獲取更多的光譜段上的信息以實現對目標的分析、判斷和作戰決策；同時各種分

7、光技術以及工作于各波段的大規模焦平面陣列及多路讀出電路等核心技術的進展，推動了超光譜技術的迅速發展。規定: 多光譜探測技術采用的工作波段一般為10-20個，光譜分辨率在/=0.1左右。 超光譜探測技術采用的工作波段更多，約有100-200個，光譜分辨率在/=0.01左右。 超高光譜探測技術采用的工作波段達到約1000個，光譜分辨率/ 0.001。多光譜、超光譜成像探測技術的關系多光譜、超光譜成像探測技術的關系 對于特定的工作環境和對象，采用多光譜探測技術會更經濟、更簡便，有更高的信噪比，數據處理更簡單，是技術上的首選。 問題：誰優？ 兩種技術有不同的適用場合。8.2 多光譜成像儀多光譜成像儀多

8、光譜成像儀是一種獲取光譜特征和圖像信息的基本設備，是光電遙感技術中的核心，其多數屬被動工作的遙感探測設備。多光譜成像儀按其工作方式的不同可分為光學成像和掃描成像兩大類。光學成像設備有分幅式多光譜相機、全景相機、狹縫式相機等。掃描成像設備有光機式掃描儀、成像光譜儀、成像偏振儀等。多光譜成像儀基本組成：光學會聚單元：它由透鏡、反射鏡或掃描鏡等零部件組成。它采集輻射或反射電磁波。分光單元：它把混合光分解為若干較窄波段。探測與信號預處理單元：它實現光電轉換，由敏感元分別將分光后聚焦的場景各點相應波段的電磁波強弱轉換為對應大小的電信號。信息記錄或傳輸單元：它將經初步處理后的圖像信息用適當的介質記錄下來。

9、多光譜成像儀的組成多光譜成像儀的組成8.2.1成像分光技術成像分光技術 成像分光技術：光譜細分技術成像分光技術：光譜細分技術8.2.1.1濾光片濾光片p 濾光片濾光片是一種能從連續光譜中濾出所需波段的單層或多層介質膜片。p 分類分類：濾光片有截止型和帶通型兩大類。8.2.1.1濾光片濾光片p 窄帶濾光片光譜分辨本領用 的比值表示，是透射率為峰值波長透射50處的波段寬度。/ p 濾光片應滿足以下基本要求： 濾光片的透射光譜曲線符合設計要求，并在探測器的光敏波段內。 需要的光，能量損失盡量少；不需要的光，最好全部被反射或吸收。 熱穩定性、防潮性、機械強度等物理化學性能良好。p 分立式濾光片：適用于

10、一個窄段投射到單個探測器的情況。 “線性漸變濾光片” 是一種多層窄帶通干涉濾光片。線性漸變濾光片的中心波長隨鍍層的位置而變，因此使得透射波長隨濾光片襯底上的位置不同而發生變化。這種濾光片可用來設計和研制紅外成像光譜儀。8.2.1.2光柵分光光柵分光p 光柵是在一個平面上刻上一組平行的周期性的線條或溝槽的光學元件。當一束復式光入射到光柵平面會實現分光的作用。光柵分光的優點是分光波長分布線性度很好、光譜分辨能力高，是目前高光譜分辨力成像光譜儀使用最普遍的分光元件，采用光柵分光還可簡化分光系統的結構。8.2.1.3邁克爾遜雙光束干涉分光邁克爾遜雙光束干涉分光p 邁克爾遜雙光束干涉分光是精細分光中最重

11、要的技術。圖8.2是其基本工作原理。光源的平行光，到分光片后被分成兩束。分別到達平面反射鏡及可動反射鏡，由于光程差相遇產生干涉，鏡面微動改變其光程，探測器接收干涉條紋。若不斷移動反射鏡，光程差會連續改變，記錄干涉條紋光強變化得到干涉圖。對其做傅里葉余弦變換運算，將其轉換成任何波數的光譜圖樣。p優點：固有的光譜分辨本領高，且與波長無關，這是光柵分光所不及的。8.2.2 常用的多光譜成像儀常用的多光譜成像儀8.2.2.1 光學相機光學相機是人們最熟悉、應用最早和歷史最長久的一種遙感設備，工作波段在近紫外、可見光到近紅外(0.32 -1.3 )之間。mm遙感用光學相機有以下幾類：1)分幅式多光譜相機

12、 它是在普通相機的基礎上通過用不同波段的濾光片和感光膠片的組合形成的一種新的分幅式相機，它有以下幾種組合類型： 多相機型 實際上由幾部相機組合而成。每個相機都配有自己工作波段的濾光片和感光膠片。工作時所有鏡頭皆對準同一目標，由一個操控裝置控制同步地進行拍攝。多鏡頭型 用一臺相機配備兩個以上的鏡頭，每個鏡頭都配有自己工作波段的濾光片，底片盒保持不變，在幅面較大的同一膠片上同時記錄多個小畫幅，每個小畫幅分別對應不同光波段的圖像。單鏡頭光束分離型 由光學鏡頭會聚的復式光束通過快門進入到分光或棱鏡色散裝置，通常分解成紅、綠、藍、紅外等若干個波段的光束，分別在不同膠片上曝光成像。單鏡頭光束分離型光學相機

13、如圖83所示p 利用多光譜相機攝取的一組圖片，既可逐個分析研究景物圖像不同光譜特色，也可將不同光譜的照片相互組合成偽彩色或真彩色照片進行分析對比研究，能獲得更多的信息。分幅式相機最大特點是拍攝的照片幾何關系較嚴格，常用做目標較準確的定位，另外空間分辨力高，圖像清晰、質量好，但實時性差，必須等回收后膠片沖洗出來才能看到。 2)全景相機 在物鏡的焦面上平行于飛行方向設置一條狹縫，地面景物在相機內滾筒上的弧形膠片上聚焦成像，物鏡在垂直于航線方向掃描，就得到一幅掃描成像的地面圖像。 由于全景相機的像距保持不變，而物距隨掃描角的增大而增大，因此和航線正下方的中心部位相比，就會出現兩邊比例尺會逐漸縮小的現

14、象，整個影像產生全景畸變。 3)狹縫式相機 相機的光軸指向不變，物鏡在垂直于飛行方向設置一條狹縫。相機瞬間所獲取的影像，是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線影像。當飛機向前飛行時，相機焦平面上的縫隙線影像連續變化，相機內的膠片以與地面在縫隙中的影像移動速度相同的速度不斷卷動和曝光，從而得到連續的航帶攝影照片。 8.2.2.2 紅外掃描儀紅外掃描儀 紅外掃描儀早期是一種單波段工作的光機掃描型的成像遙感設備。紅外掃描儀由光學會聚系統、光學機械掃描器、紅外探測器、信號處理器、信息記錄設備等幾部分組成。紅外掃描儀采用對物平面掃描的方式成像，通常利用行掃描儀內部設置的光學機械掃描器，在垂直于平臺飛行方向

15、對地物作不間斷的橫向掃描，另一維掃描是依靠運載平臺，如衛星或飛機的向前運動來完成，如圖8.4所示。 機載掃描儀的掃描器是一種可作旋轉運動的光學反射鏡，常用形狀有45斜置平面鏡、楔形鏡、三棱鏡、四方棱鏡(圖8.5)等。要按照平臺飛行高度和一個像元瞬時視場對應的地面分辨單元的大小控制掃描鏡轉動速度，使得在完成一行掃描的時間內，運載平臺正好向前移動了一個像元的地面分辨單元的距離或稍有重疊。每相鄰兩行被掃地域應很好鄰接，不應有漏掃。和這一性能相關的技術參數叫做速高比( )。/VH當儀器設定的速高比和實際飛行速高比一致時，則滿足上面行間正好銜接的要求。如高度不變，也即像元對應的地面分辨尺寸不變，增大飛行

16、速度，則行間有漏掃，丟失信息。這時應提高掃描鏡轉速，使兩者速高比相符合。速度不變、高度降低時，速高比增大也需提高掃描鏡轉速。設備有一個最大速高比設計值，此時掃描電動機轉速達到最大。任何時候不能在大于最大速高比的條件下執行任務，否則獲取的信息不完整。 與分幅式相機的圖片不同，紅外掃描儀輸出一幅地面寬度一定而長度無限的圖像。顯示器上看到的是一幅不斷向下移動的畫面，如需要，可截其一段作為一幀圖像停下來詳察。 掃描儀收集的紅外圖像信息可用磁帶機、硬盤等設備直接記錄，回收后再進一步處理。但如果執行偵察任務，通常利用信息傳輸設備將信息實時傳至地面站。 8.2.2.3 多光譜掃描儀多光譜掃描儀 多光譜掃描儀

17、是20世紀70年代以后依據地球資源衛星的使用要求，在紅外掃描儀的基礎上發展起來的。它在掃描儀基礎上增加了分光系統，從而細分了工作波段，在工作原理上和紅外掃描儀幾乎相同。它的工作波段擴展到紫外、可見光及整個紅外波段，工作波段數從幾個發展到二十幾個，可以說是遙感技術中應用最成功和最廣泛應用的遙感儀之一。多光譜掃描儀按工作方式可分為：光機掃描式和推帚式（固體自掃式）。 1)光機式多光譜掃描儀 與紅外掃描儀相比，多光譜掃描儀增加了一套分光裝置。主要工作過程是：光學機械掃描器對地面逐行逐點掃描，收集的電磁輻射先進入通常由色散棱鏡及濾光片等零件組成的分光裝置，將混合的電磁輻射按要求分解為若干個工作波段，然

18、后聚焦分別進入相應的探測器。探測器經光電轉換后，分別輸出相應波段的地面輻射圖像數據。這樣，執行一次探測任務就可獲得同一地面、同一特定時刻的多個波段的圖像數據。特點：結構復雜，體積、質量大，但獲取的信息量豐富，處理的數據量多。2)推帚式多光譜掃描儀 與光機掃描儀不同，推帚式掃描采用長線列探測器作為敏感元件，用電子自掃描式成像。長線列探測器在垂直于飛行方向上橫向排列，對應于地面上的一行掃描帶。每個探測器敏感元分別對應該掃描條帶的一個地面分辨元，對接收的光信號做光電轉換。當飛行平臺向前飛行完成一維縱向掃描時，線列探測器就向掃帚掃地一樣實現帶狀掃描，推帚式掃描也是由此而來。圖8.6是推帚式成像原理。

19、8.2.2.4 成像光譜儀成像光譜儀研究表明：反映物質吸收和發射光譜細微差別的寬度一般為5nm-10nm，越精細的物質分類需要越高的光譜分辨力。現狀：光譜分得還不夠細，光譜分辨力僅為幾十納米到幾百納米，很多情況下不能滿足要求。如果能實現幾乎連續的窄波段成像，那么就有可能實現地面礦物的直接識別，由此提出了光譜和圖像結合為一體的成像光譜技術。成像光譜儀就是由此而發展起來的一種新型遙感器。20世紀70年代末，美國加州噴氣推動實驗室開始研究光譜成像技術，1983年制成世界上第一臺成像光譜儀AIS-1。除美國外，較具代表性的系統有澳大利亞的Hympa，加拿大的CASI。 成像光譜儀是在紅外掃描儀和多光譜

20、掃描儀等傳統的成像技術及光譜分光技術、長線列和大面陣光電探測器基礎上發展的。它最顯著的特征是光譜分辨力大大提高。成像光譜儀把目標幾何形狀的圖像和光譜特征綜合為一體。幾十個或幾百個平面圖像構成一個按光譜順序排列的立體圖。可以從任何一波長位置看到這個窄波段的光譜圖像，也可從圖像的任何一像元取出它的幾十個或幾百個光譜的數據，形成該像元的光譜特性曲線(圖8.7)。8.2.2.4 成像光譜儀成像光譜儀 成像光譜儀是在紅外掃描儀和多光譜掃描儀等傳統的成像技術及光譜分光技術、長線列和大面陣光電探測器基礎上發展的。它最顯著的特征是光譜分辨力大大提高。成像光譜儀把目標幾何形狀的圖像和光譜特征綜合為一體。幾十個或

21、幾百個平面圖像構成一個按光譜順序排列的立體圖。可以從任何一波長位置看到這個窄波段的光譜圖像，也可從圖像的任何一像元取出它的幾十個或幾百個光譜的數據，形成該像元的光譜特性曲線(圖8.7)。8.2.2.4 成像光譜儀成像光譜儀2)推帚式多光譜掃描儀與光機掃描相比，推帚式掃描代表了更為先進的遙感器掃描方式。它省去機械運動部件，采用探測器內部的電子掃描，具有系統可靠性高、噪聲低、畸變小、體積小、質量小、功耗小、壽命長等一系列優點。推帚式掃描儀的總視場和瞬時視場受限于線列探測器的長度。 成像光譜儀按其工作方式可分為采用線列探測器的刷掃式和采用面陣器件的推帚式兩類。1)刷掃式成像光譜儀 它包括光機掃描和光

22、譜分光兩個主要功能器件，圖8.8為刷掃式成像光譜儀工作原理。線列探測器順平臺飛行方向縱向排列。由線列探測器和光機掃描器的橫向掃描形成地物平面空間的一維，平臺飛行運動形成另一維。成像光譜儀得到的圖像與光譜數據反映的地物特征信息極為豐富，它已成為研究地球表面物體的特征、識別其種類、分析其成分的最有力的手段。8.2.2.4 成像光譜儀成像光譜儀刷掃式成像光譜儀的特點是：有較大的總視場，可達90；所有探測器元任何時候都同時凝視地面的同一像元，因而不同光譜的圖像配準很好。但是，光機式的地物掃描使得對地面一個像元的攝像時間短，不利于探測靈敏度的提高。1)刷掃式成像光譜儀2)推帚式成像光譜儀通常采用光柵或邁

23、克爾遜干涉分光，而且采用大面陣光電探測器，如可見到近紅外波段CCD、紅外波段 焦平面陣列探測器件或混合器件等。這種光譜儀去掉了光機掃描，按凝視推帚方式掃描成像。圖8.9為推帚式成像光譜儀成像原理。HgCdTcp典型實例是加拿大CASI-2成像光譜儀，其典型性能為：工作波段0.4 - 0.85 ，波段數288，視場37.8，瞬時視場1.2mrad，光柵分光，(612288)元Si-CCD陣列，光譜分辨力2.2nm。mmp面陣探測器件由探測器自掃式完成與平臺飛行方向垂直的橫向掃描，平臺的向前飛行完成縱向掃描，從而形成二維平面圖像。光譜維則由分光器將一個掃描行的輻射色散分光后分別投射到焦平面陣列另一

24、個方向不同的探測器元上，從而實現一個掃描行的光譜成像。空間一維的探測器個數對應一個掃描行的像素數，光譜一維的探測器個數對應圖像的波段數。這種方式的成像光譜儀需采用大型面陣光電探測器，探測器元數越多，儀器的空間分辨力和光譜分辨力越高。由于光電探測器的固定構型，使圖形的幾何保真度高，不同波長的光譜段更容易配準。此外，它還有探測器探測時間長、信噪比高、光譜分辨力高(可達1nm - 2nm)、結構簡單、體積小、質量輕等諸多優點。 2)推帚式成像光譜儀8.2.2.5 光譜遙感儀光譜遙感儀多光譜成像儀是觀察和測量一系列不同窄光譜段在地面二維平面中的反射和輻射強度分布，從而獲得地面物體的相關信息。與此不同，

25、光譜遙感儀主要是獲取不同物質的光譜特性信息。任一種物質都發射或反射和自身結構特性相關的光譜。如果能將一種物質的發射和反射的光譜作為波長的函數測量和記錄下來，同已知物質的光譜作比較，就可以鑒別出該物質的存在并判斷其種類，這就是光譜學在遙感方面應用的工作原理。 8.2.2.5 光譜遙感儀光譜遙感儀光譜遙感儀主要組成部分有會聚光學系統和分光器、光電探測器、數據記錄器等。其基本工作過程是：目標發射或反射的輻射由會聚光學系統聚焦進入分光器，分光器從時間或空間上將入射光按波長分開，各波長的輻射分別進相應的光電探測器轉換為電信號，以此作為初始的光譜數據，光譜數據被記錄后再做進一步處理。 8.2.2.5 光譜

26、遙感儀光譜遙感儀按光譜分辨能力的大小分，光譜遙感儀有如下兩類： (1)粗分光譜遙感儀。它分解出的波段相對較寬，且不連續，用于測量工作波段內的地物反射率的遙感儀。該類儀器常用濾光片分光，按需要設置濾光片的工作波長和帶寬。這類儀器又分單通道和多通道兩種。其典型技術參數是：四個工作波段分別為0.5 -0.6 、 0.6 -0.70 、0.7 -0.80 和0.8 -1. 1 ，視場15。我國在“風云”氣象衛星上安裝紅外分光輻射計屬此類，可探測大氣溫度的垂直分布。mmmmmmmm (2)細分光譜遙感儀。它在所需波段范圍內可測量地物連續光譜反射率特性，可描繪地物光譜的細節。該類儀器常用光柵或邁克爾遜干涉

27、儀分光，以得到精細的光譜分辨力。光柵式光譜遙感儀的典型技術參數是：波段范圍0.45 -2.45 ，光譜分辨力在0.45 -1 ，波段內為1nm，在1 -2.45 ，波段內為3.5nm；反射率精度1-2；視場5-12可變。mmmmmm8.2.2.6 偏振成像探測偏振成像探測 任何物體由于物理特性和表面狀態不同(材料成分、粗糙度、含水量、密度等)，在發射、透射和反射輻射時會產生不同的偏振，而且都有自己獨特的偏振特性。偏振探測的波長可以從紫外延伸到長波紅外。偏振探測可以用單個波段或多個波段，可用非成像或成像方式。偏振探測在軍事上有很大的應用前景。8.2.2.6 偏振成像探測偏振成像探測 用于遙感的偏

28、振探測是一項正在大力發展的新興技術。多光譜光電成像探測僅包含測量不同光譜段在二維平面上的強度分布的信息，而偏振探測還包含了物體發射或反射光的偏振度、偏振方向、偏振橢圓度等，大大豐富了物體的信息量。20世紀80年代后期，法國開始研制測量地面反射光偏振特性的衛星用遙感偏振探測儀器(POIDER)共8個通道，其中3個通道為偏振探測，用來研究地球陸地表面、海洋及云層和大氣變化的過程。90年代美國也開始研制遙感用偏振探測儀，已研制出許多產品。還有俄、德、日、荷蘭、印度等國都在大力開展研究。中國科學院相關單位也于90年代初開展偏振探測研究，并進行了大量空中或地面試驗。 電磁波的偏振狀態常用表征其強度和不同

29、方位偏振分量組合的4個被稱為斯托克斯矢量的量來表示，對物體測量了4個矢量就可計算出偏振度、線偏振度、圓偏振度和偏振橢圓的主軸取向等參數，由此可對比、區分物體間的偏振特性差異。對成像偏振探測，因景物中不同部分的物質成分可能不同，偏振特性不同，形成的圖像容易顯出差別，有利于目標識別。 偏振測量設備一般包括光學會聚系統、偏振分析器、光電探測器、信號處理器等。對于多光譜成像偏振測量設備還需有分光器、可見光CCD或紅外焦平面陣列探測器。8.2.2.6 偏振成像探測偏振成像探測8.2.3 多光譜成像用的光電探測器多光譜成像用的光電探測器p 多光譜成像遙感技術的發展是以光電探測器技術的成熟為前提的。早期多光

30、譜成像儀多使用可見光和近紅外波段，在這兩個波段內光電探測器有硅光電二極管陣列和硅CCD器件。隨著技術的進步，多光譜成像技術逐漸向紅外波段發展，首先，在短波紅外波段（1.0 -2.4 ) ，常用的有 焦平面陣列；在中波紅外波段（3 - 5 ），最常用的有InSb焦平面陣列和 焦平面陣列；在長波紅外波段（8 -12 ），最常用的是 焦平面陣列。p 目前各種多光譜成像儀使用最多的光電探測器是可見光CCD器件和紅外焦面陣列。從發展趨勢看，主流仍將是CCD和多色 焦平面陣列。新型圖像傳感器如有源像素傳感器(APS)及高性能的實用性焦平面陣列都取得了巨大的進展。HgCdTemmmmmmHgCdTeHgCd

31、TeHgCdTe8.2.4 多光譜成像儀基本性能參數多光譜成像儀基本性能參數輻射分辨力輻射分辨力輻射分辨力是指傳感器在接收入射輻射時能分辨的最小輻射度差。輻射分辨力取決于探測器的靈敏度、系統的信噪比和光學系統的效率等。輻射分辨力越高，圖像的對比度越高，對目標的實際分辨能力就越好。時間分辨力時間分辨力時間分辨力是指列同一目標相鄰兩次觀察的時間間隔，通常指衛星遙感的情況。時間間隔短便于獲得地面景物的動態信息。視場視場視場是指傳感器能形成有用圖像的光束在入瞳處的最大張角。對一個傳感器來說，一般希望有較大的視場。光譜分辨力光譜分辨力 光譜分辨力是指傳感器探測單元在接收地面目標輻射光譜時能分辨的最小波長

32、間隔。波長間隔越小光譜分辨力越高。設備的光譜分辨力依賴于系統分光器和探測元件。光譜成像技術按照波段數和光譜分辨力大致可分為三類：多光譜成像，其波段數為10個-50個，光譜分辨力為0.1；超光譜成像，其波段數為50個-1000個，光譜分辨力為0.01；極光譜成像，其波段數為10個-100個，光譜分辨力為0.001。空間分辨力空間分辨力p 空間分辨力是指在遙感圖像上能記錄并能區分出來的相鄰兩個點目標間的最小距離，表征對地面目標細節的分辨能力。相機的空間分辨力取決于鏡頭和膠片，鏡頭分辨力受限于衍射限，膠片的分辨力和乳膠的特性有關。p 也可用在地面上的一個最小信息單元即像素的大小來描述空間分辨力，像數

33、尺寸越小，空間分辨力越高。p對成像偵察系統，空間分辨力是至關要緊的，它與偵察能力直接相關，原則上越高越好。 上述各項指標都能同時提高是我們所追求的目標。實際上，在一定技術條件下，經常受到許多因素的制約。一方面是元器件受自身理論極限及加工制造技術的限制，另一方面是上述幾個關鍵性能參數本身也是相互關聯、制約的。單純提高上述任何一個參數的性能都會引起其他性能的下降，因此，要對儀器的整體性能進行綜合考慮。8.2.4 多光譜成像儀基本性能參數多光譜成像儀基本性能參數8.3 多光譜圖像信息的處理多光譜圖像信息的處理 多光譜成像儀可從空中獲取大量的地面場景和目標物的原始數據，這些原始的圖像信息需經由地面信息

34、處理中心作進一步加工處理。一種是根據所獲圖片，直接用人眼判斷和找出圖像中感興趣的目標物信息，就是目視判讀，是目前使用最廣泛的方法；另一種是自動化程度高的計算機判讀。8.3.1 圖像處理圖像處理 多光譜圖像處理包括光學處理和數字處理兩類。光學處理有普通的照相處理、光學幾何校正、分層疊加曝光、假彩色合成、電子灰度分割、相關掩模處理、物理光學處理等。數字處理是用計算機系統對原始信息進行圖像輻射與幾何誤差的校正、特征的增強、圖像配準、地物類別區分、目標特征提取等處理。二者相比，數字處理更為重要。多光譜圖像信息處理系統包括以下部分：主計算機系統和外圍設備，其中采用小型機、中型機或高檔微型計算機；外圍設備主要是磁帶機、打印機、磁盤機等。圖像