探测原理第八章20160510剖析.ppt

2)推帚式多光谱扫描仪 与光机扫描相比，推帚式扫描代表了更为先进的遥感器扫描方式。它省去机械运动部件，采用探测器内部的电子扫描，具有系统可靠性高、噪声低、畸变小、体积小、质量小、功耗小、寿命长等一系列优点。推帚式扫描仪的总视场和瞬时视场受限于线列探测器的长度。 成像光谱仪按其工作方式可分为采用线列探测器的刷扫式和采用面阵器件的推帚式两类。 1)刷扫式成像光谱仪 它包括光机扫描和光谱分光两个主要功能器件，图8.8为刷扫式成像光谱仪工作原理。线列探测器顺平台飞行方向纵向排列。由线列探测器和光机扫描器的横向扫描形成地物平面空间的一维，平台飞行运动形成另一维。 成像光谱仪得到的图像与光谱数据反映的地物特征信息极为丰富，它已成为研究地球表面物体的特征、识别其种类、分析其成分的最有力的手段。 8.2.2.4 成像光谱仪 刷扫式成像光谱仪的特点是：有较大的总视场，可达90°；所有探测器元任何时候都同时凝视地面的同一像元，因而不同光谱的图像配准很好。但是，光机式的地物扫描使得对地面一个像元的摄像时间短，不利于探测灵敏度的提高。 1)刷扫式成像光谱仪 2)推帚式成像光谱仪 通常采用光栅或迈克尔逊干涉分光，而且采用大面阵光电探测器，如可见到近红外波段CCD、红外波段 焦平面阵列探测器件或混合器件等。这种光谱仪去掉了光机扫描，按凝视推帚方式扫描成像。图8.9为推帚式成像光谱仪成像原理。 典型实例是加拿大CASI-2成像光谱仪，其典型性能为：工作波段0.4 - 0.85 ，波段数288，视场37.8°，瞬时视场1.2mrad，光栅分光，(612×288)元Si-CCD阵列，光谱分辨力2.2nm。 面阵探测器件由探测器自扫式完成与平台飞行方向垂直的横向扫描，平台的向前飞行完成纵向扫描，从而形成二维平面图像。光谱维则由分光器将一个扫描行的辐射色散分光后分别投射到焦平面阵列另一个方向不同的探测器元上，从而实现一个扫描行的光谱成像。空间一维的探测器个数对应一个扫描行的像素数，光谱一维的探测器个数对应图像的波段数。这种方式的成像光谱仪需采用大型面阵光电探测器，探测器元数越多，仪器的空间分辨力和光谱分辨力越高。由于光电探测器的固定构型，使图形的几何保真度高，不同波长的光谱段更容易配准。此外，它还有探测器探测时间长、信噪比高、光谱分辨力高(可达1nm - 2nm)、结构简单、体积小、质量轻等诸多优点。 2)推帚式成像光谱仪 8.2.2.5 光谱遥感仪 多光谱成像仪是观察和测量一系列不同窄光谱段在地面二维平面中的反射和辐射强度分布，从而获得地面物体的相关信息。与此不同，光谱遥感仪主要是获取不同物质的光谱特性信息。任一种物质都发射或反射和自身结构特性相关的光谱。如果能将一种物质的发射和反射的光谱作为波长的函数测量和记录下来，同已知物质的光谱作比较，就可以鉴别出该物质的存在并判断其种类，这就是光谱学在遥感方面应用的工作原理。 8.2.2.5 光谱遥感仪 光谱遥感仪主要组成部分有会聚光学系统和分光器、光电探测器、数据记录器等。其基本工作过程是：目标发射或反射的辐射由会聚光学系统聚焦进入分光器，分光器从时间或空间上将入射光按波长分开，各波长的辐射分别进相应的光电探测器转换为电信号，以此作为初始的光谱数据，光谱数据被记录后再做进一步处理。 8.2.2.5 光谱遥感仪 按光谱分辨能力的大小分，光谱遥感仪有如下两类： (1)粗分光谱遥感仪。它分解出的波段相对较宽，且不连续，用于测量工作波段内的地物反射率的遥感仪。该类仪器常用滤光片分光，按需要设置滤光片的工作波长和带宽。这类仪器又分单通道和多通道两种。其典型技术参数是：四个工作波段分别为0.5 -0.6 、 0.6 -0.70 、0.7 -0.80 和0.8 -1. 1 ，视场15°。我国在“风云”气象卫星上安装红外分光辐射计属此类，可探测大气温度的垂直分布。 (2)细分光谱遥感仪。它在所需波段范围内可测量地物连续光谱反射率特性，可描绘地物光谱的细节。该类仪器常用光栅或迈克尔逊干涉仪分光，以得到精细的光谱分辨力。光栅式光谱遥感仪的典型技术参数是：波段范围0.45 -2.45 ，光谱分辨力在0.45 -1 ，波段内为1nm，在1 -2.45 ，波段内为3.5nm；反射率精度1％-2％；视场5°-12°可变。 8.2.2.6 偏振成像探测 任何物体由于物理特性和表面状态不同(材料成分、粗糙度、含水量、密度等)，在发射、透射和反射辐射时会产生不同