航空多角度多光谱成像仪地研究.pdfVIP

航空多角度多光谱成像仪的研究 汪骏发陈志峰杨一德 肖金才 200083) (中国科学院上海技术物理研究所上海玉田路500号 前言 遥感技术的提高和对地标辐射机理研究的深入，定量分析地球表面生物物理化学 过程和参数．导致，人们对遥感器的要求不仅仅是高光谱分辨率，同时提出了角度信 息的要求．目前国际上出现，AsAs、MIsA及POLDER等多种多角度遥感器。 多角度遥感的明显应用潜力在于它可以提供传统的单一方向遥感不能提供的地表 三维结构信息。无论大气或地表，都不是理想的均匀层或朗伯表面，都有垂直方向上 的变化和空问结构．因而其反射的方向性是其材料波谱特征和空间结构特征的函数。 传统的单一方向遥感只能得到一个方向的投影，缺乏足够的信息来同时推断一个像元 的主要材料波谱和宅间结构，从而使定量遥感非常困难。多角度遥感则有希望提供足 够的三维空间结构信息和波谱信息，使定量遥感成为可能。 设计思想 本课题是863—308资助的预研项目，在系统设计时，考虑到不同的实验要求， 因此，总的设计思想是在硬件系统上具有一定的灵活性，可以满足获取不同性质图象 数据的要求。因此．系统设计了可以采用以下三种工作方式，满足不同的作业要求： 1． 单目杯成象方式多角度单目标成象是指在b机飞行方向成像仪不断变换观测角 度．获取同…口标的不同观测角的图像，目标的大小可以达到成像仪的总视场。 采用这样的方式，数据量相对较低，将来可以根据将来设备的性能适当提高相机 曝光的密度．增加数据的角度信息。 2． 航带成像方式 多角度航带成像方式是指在飞机飞行时．成像仪依次获取多个角 度的图象．、’个角度的图象完成后，进行下一轮的图象采集．当飞机完成航带飞 彳亍后．得到了数组小同角度的图象信号，只有将所获取的相同角度的图象拼接起 来．构成多幅不同角度的图象。采用这种方式，能够获取整条航带的图象数据， 作业效率高。 3． 精细多角度成象方式精细多角度成象是指利用相机获取的图象中非中心点图象 本身带有角度特性．采用密集采样的方法，获得多角度图象。由于相机的总视场 是．{{)o．只需要变换四次角度，即可获取±4铲内的多角度图象信号，其角度信 息可以人大丰富． 系统结构 一59 根据上述的设计思想．在 系统设计时采用整体摆动的方式 实现多角度图象的获取，如右图 所示。首先．将三个通道的数字 相机固定在摆动支架上，通过步 进电机带动支架摆动。电机由电 机控制驱动器控制其转动的速度 和方向。图象数据由内建于计算 机中的数据采集卡采集，存储到 磁盘阵列中。 控制电路负责控制摆动装置的摆动方向和摆动速度以及相机的曝光时刻和曝光 时间。摆动角速度与飞机飞行的速高比和相关联。相机在与之相连的数据采集卡控制 下工作，三台相机在同一个外部触发信号下实现同步工作。同步触发信号由控制电路 产生。 三台ccD相机获取的数字信号进到置于计算机中的数据采集板j再记录到磁盘 ccD 阵列上。在本系统中采用了两台102舭1024 12bit数字相机用于可见光和近红外 波段，每台相机一帧图象的数据量为2岫。热红外采用256屹56室温焦平面数字相机， 数据量为128KB，三台相机每次曝光总的数据量为4．2船。如每秒钟采一幅图象，其平 均数据率为4．2MBPs。 系统参数 波段； 可见光、近红外、热红外 工作模式： 单目标、航带、精细角度 图象象元： 1024×1024 (可见和近红外波段) 256×256或128×128(热红外波段) 扫描总视场 O．5毫弧度(可见光、近红外)