探测原理第八章

探测原理第八章第1页，课件共55页，创作于2023年2月第八章

多光谱探测8.1多光谱成像的探测机制8.2多光谱成像仪8.3多光谱图像信息的处理第2页，课件共55页，创作于2023年2月第八章

多光谱探测多光谱探测技术源于遥感技术，系非接触式感知目标的探测方式，即在一定距离之外探测、识别和测量需要研究的目标，获得其相关的有用信息。当太阳和诸如激光器等人造辐射源辐照目标物体时，物体就能反射、辐射和吸收电磁波，不同的物体或同一物体在不同环境下对电磁波的反射、辐射和吸收具有不同的规律性，称为物体的波谱特性。正是利用物体具有唯一的波谱这一特性，通过将标准曲线与实际探测中获得的判读曲线进行比较，从而确定目标物体的物理和化学特性，并探测和识别目标。第3页，课件共55页，创作于2023年2月第八章

多光谱探测多光谱探测技术能在同一时间获得同一地面(包括不同的物体)的不同波段的波谱特性信息。这些信息可以是以地面光谱强度表现出来的影像信息，也可由数据信息转换成的地物亮度(或反射率)曲线，由此实现对目标的探测与识别。多光谱探测技术是在多波段遥感技术的基础上发展起来的。多波段遥感技术利用多通道传感器进行不同波段的同步摄像或扫描，取得同一地面景象的不同波段的影像或数字数据，从而获取有用信息。其中多光谱摄影只是多波段遥感方法之一，由于多光谱摄影是以胶片为元件，用摄影方式获得所需的信息，所以它所利用的波长受到胶片的感光范围和镜头的透光能力的限制。第4页，课件共55页，创作于2023年2月多光谱遥感技术最初应用于航空摄影，因具有较高的分辨力而在空间遥感技术上得到广泛的应用。1962年，莫斯科测绘学院制成了9个镜头的摄影机，可以摄取9种不同波段的图像，这就是初期的多光谱传感器。1969年，美国宇航局最初设计的SO65多台式摄影机首次从宇宙空间获得了地面的多光谱图像。为了解决多光谱摄影图像的配准问题，1973年，出现了光束分离型的多光谱摄影机，它可以同时取得同一地区的4个光谱带的影像。由于在高空飞机摄影中常遇到低温、低湿、静电放射以及近于真空的空间，造成感光软片加速干燥和破裂，在卫星摄影中又受到宇宙线辐射的影响，也使软片退化和受到损坏，采用电视摄像或电子扫描技术可实时将空间影像传到地面，成功地解决了上述问题。第5页，课件共55页，创作于2023年2月8.1

多光谱成像的探测机制多光谱、超光谱成像探测技术是新一代光电探测技术，该技术利用具有一定光谱分辨率的多光谱、超光谱图像进行目标探测，这种光谱图像数据具有“图谱合一”的特性，相比传统的单一宽波段光电探测技术，能够提供更加丰富的目标场景信息。多光谱成像技术就是把入射的全波段或宽波段的光信号分成若干个窄波段的光束，然后把它们分别成像在相应的探测器上，从而获得不同光谱波段的图像。第6页，课件共55页，创作于2023年2月8.1

多光谱成像的探测机制多光谱、超光谱成像技术不同于传统的单一宽波段成像技术，它将成像技术和光谱测量技术结合在一起，获取的信息不仅包括二维空间信息，还包含随波长分布的光谱辐射信息，形成所谓的“数据立方体”。丰富的目标光谱信息结合目标空间影像极大地提高了目标探测的准确性、扩展了传统探测技术的功能，是光电探测技术的一个质的飞跃。该技术最大的特点就是能够将工作光谱区精细划分为多个谱段，并同时在各谱段对目标场景成像探测。第7页，课件共55页，创作于2023年2月8.1

多光谱成像的探测机制“指纹光谱特征”：绝大多数物质都有其独特的辐射、反射或吸收光谱特征，根据阵列探测器上探测到的目标物光谱分布特征，可以准确地分辨像素所对应的目标成分。成像光谱图像可以被看成是成像光谱仪在四个层次(空间、辐射能量、时间和光谱)上进行采样所得到的数据。在传感器瞬时视场角不变的条件下，空间采样间隔的大小与飞行高度有关；辐射能量的采样大小决定传感器在不同波段内用多少字节来进行量化(即图像的灰度等级)；时间采样大小则是由飞行器连续飞过同一地点的时间间隔确定；而光谱采样则是由传感器的光谱分辨率确定，通常超光谱传感器能够以小于10nm的光谱间隔采样。第8页，课件共55页，创作于2023年2月多光谱、超光谱成像探测技术的关系上世纪60年代，多光谱成像技术应用于地球资源卫星和军事卫星，其能够探测的光谱波段不超过10个。随着军事侦察、监视需求的拓展，需要获取更多的光谱段上的信息以实现对目标的分析、判断和作战决策；同时各种分光技术以及工作于各波段的大规模焦平面阵列及多路读出电路等核心技术的进展，推动了超光谱技术的迅速发展。规定:

①多光谱探测技术采用的工作波段一般为10-20个，光谱分辨率在Δλ/λ=0.1左右。

②超光谱探测技术采用的工作波段更多，约有100-200个，光谱分辨率在Δλ/λ=0.01左右。③超高光谱探测技术采用的工作波段达到约1000个，光谱分辨率Δλ/λ≤0.001。第9页，课件共55页，创作于2023年2月多光谱、超光谱成像探测技术的关系对于特定的工作环境和对象，采用多光谱探测技术会更经济、更简便，有更高的信噪比，数据处理更简单，是技术上的首选。多光谱探测设备超光谱探测设备为特定的应用而设计的，工作波段的数目和宽度都是经过事先优化选择的，适用于一个场合的设备通常不适用其他场合。有更高的光谱分辨率，可在大量波段上工作，可用于多种工作场合，有更强的适应性，可作为多光谱探测设备最佳波段选择的研究工具。问题：谁优？

两种技术有不同的适用场合。第10页，课件共55页，创作于2023年2月8.2多光谱成像仪多光谱成像仪是一种获取光谱特征和图像信息的基本设备，是光电遥感技术中的核心，其多数属被动工作的遥感探测设备。多光谱成像仪按其工作方式的不同可分为光学成像和扫描成像两大类。光学成像设备有分幅式多光谱相机、全景相机、狭缝式相机等。扫描成像设备有光机式扫描仪、成像光谱仪、成像偏振仪等。第11页，课件共55页，创作于2023年2月多光谱成像仪基本组成：光学会聚单元：它由透镜、反射镜或扫描镜等零部件组成。它采集辐射或反射电磁波。分光单元：它把混合光分解为若干较窄波段。探测与信号预处理单元：它实现光电转换，由敏感元分别将分光后聚焦的场景各点相应波段的电磁波强弱转换为对应大小的电信号。信息记录或传输单元：它将经初步处理后的图像信息用适当的介质记录下来。多光谱成像仪的组成第12页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.1成像分光技术成像分光技术：光谱细分技术8.2.1.1滤光片

滤光片是一种能从连续光谱中滤出所需波段的单层或多层介质膜片。

分类：滤光片有截止型和带通型两大类。第13页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.1.1滤光片

窄带滤光片光谱分辨本领用

的比值表示，是透射率为峰值波长透射50％处的波段宽度。

滤光片应满足以下基本要求：①滤光片的透射光谱曲线符合设计要求，并在探测器的光敏波段内。②需要的光，能量损失尽量少；不需要的光，最好全部被反射或吸收。③热稳定性、防潮性、机械强度等物理化学性能良好。第14页，课件共55页，创作于2023年2月分立式滤光片：适用于一个窄段投射到单个探测器的情况。“线性渐变滤光片”是一种多层窄带通干涉滤光片。线性渐变滤光片的中心波长随镀层的位置而变，因此使得透射波长随滤光片衬底上的位置不同而发生变化。这种滤光片可用来设计和研制红外成像光谱仪。8.2.1.2光栅分光

光栅是在一个平面上刻上一组平行的周期性的线条或沟槽的光学元件。当一束复式光入射到光栅平面会实现分光的作用。光栅分光的优点是分光波长分布线性度很好、光谱分辨能力高，是目前高光谱分辨力成像光谱仪使用最普遍的分光元件，采用光栅分光还可简化分光系统的结构。第15页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.1.3迈克尔逊双光束干涉分光迈克尔逊双光束干涉分光是精细分光中最重要的技术。图8.2是其基本工作原理。光源的平行光，到分光片后被分成两束。分别到达平面反射镜及可动反射镜，由于光程差相遇产生干涉，镜面微动改变其光程，探测器接收干涉条纹。若不断移动反射镜，光程差会连续改变，记录干涉条纹光强变化得到干涉图。对其做傅里叶余弦变换运算，将其转换成任何波数的光谱图样。优点：固有的光谱分辨本领高，且与波长无关，这是光栅分光所不及的。第16页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.2常用的多光谱成像仪8.2.2.1光学相机光学相机是人们最熟悉、应用最早和历史最长久的一种遥感设备，工作波段在近紫外、可见光到近红外(0.32-1.3)之间。遥感用光学相机有以下几类：1)分幅式多光谱相机

它是在普通相机的基础上通过用不同波段的滤光片和感光胶片的组合形成的一种新的分幅式相机，它有以下几种组合类型：

①多相机型实际上由几部相机组合而成。每个相机都配有自己工作波段的滤光片和感光胶片。工作时所有镜头皆对准同一目标，由一个操控装置控制同步地进行拍摄。第17页，课件共55页，创作于2023年2月②多镜头型用一台相机配备两个以上的镜头，每个镜头都配有自己工作波段的滤光片，底片盒保持不变，在幅面较大的同一胶片上同时记录多个小画幅，每个小画幅分别对应不同光波段的图像。③单镜头光束分离型由光学镜头会聚的复式光束通过快门进入到分光或棱镜色散装置，通常分解成红、绿、蓝、红外等若干个波段的光束，分别在不同胶片上曝光成像。单镜头光束分离型光学相机如图8．3所示第18页，课件共55页，创作于2023年2月利用多光谱相机摄取的一组图片，既可逐个分析研究景物图像不同光谱特色，也可将不同光谱的照片相互组合成伪彩色或真彩色照片进行分析对比研究，能获得更多的信息。分幅式相机最大特点是拍摄的照片几何关系较严格，常用做目标较准确的定位，另外空间分辨力高，图像清晰、质量好，但实时性差，必须等回收后胶片冲洗出来才能看到。第19页，课件共55页，创作于2023年2月

2)全景相机

在物镜的焦面上平行于飞行方向设置一条狭缝，地面景物在相机内滚筒上的弧形胶片上聚焦成像，物镜在垂直于航线方向扫描，就得到一幅扫描成像的地面图像。

由于全景相机的像距保持不变，而物距随扫描角的增大而增大，因此和航线正下方的中心部位相比，就会出现两边比例尺会逐渐缩小的现象，整个影像产生全景畸变。3)狭缝式相机

相机的光轴指向不变，物镜在垂直于飞行方向设置一条狭缝。相机瞬间所获取的影像，是与航线方向垂直且与缝隙等宽的一条线影像。当飞机向前飞行时，相机焦平面上的缝隙线影像连续变化，相机内的胶片以与地面在缝隙中的影像移动速度相同的速度不断卷动和曝光，从而得到连续的航带摄影照片。

第20页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.2.2红外扫描仪

红外扫描仪早期是一种单波段工作的光机扫描型的成像遥感设备。红外扫描仪由光学会聚系统、光学机械扫描器、红外探测器、信号处理器、信息记录设备等几部分组成。红外扫描仪采用对物平面扫描的方式成像，通常利用行扫描仪内部设置的光学机械扫描器，在垂直于平台飞行方向对地物作不间断的横向扫描，另一维扫描是依靠运载平台，如卫星或飞机的向前运动来完成，如图8.4所示。第21页，课件共55页，创作于2023年2月

机载扫描仪的扫描器是一种可作旋转运动的光学反射镜，常用形状有45°斜置平面镜、楔形镜、三棱镜、四方棱镜(图8.5)等。要按照平台飞行高度和一个像元瞬时视场对应的地面分辨单元的大小控制扫描镜转动速度，使得在完成一行扫描的时间内，运载平台正好向前移动了一个像元的地面分辨单元的距离或稍有重叠。每相邻两行被扫地域应很好邻接，不应有漏扫。和这一性能相关的技术参数叫做速高比()。第22页，课件共55页，创作于2023年2月当仪器设定的速高比和实际飞行速高比一致时，则满足上面行间正好衔接的要求。如高度不变，也即像元对应的地面分辨尺寸不变，增大飞行速度，则行间有漏扫，丢失信息。这时应提高扫描镜转速，使两者速高比相符合。速度不变、高度降低时，速高比增大也需提高扫描镜转速。设备有一个最大速高比设计值，此时扫描电动机转速达到最大。任何时候不能在大于最大速高比的条件下执行任务，否则获取的信息不完整。第23页，课件共55页，创作于2023年2月

与分幅式相机的图片不同，红外扫描仪输出一幅地面宽度一定而长度无限的图像。显示器上看到的是一幅不断向下移动的画面，如需要，可截其一段作为一帧图像停下来详察。

扫描仪收集的红外图像信息可用磁带机、硬盘等设备直接记录，回收后再进一步处理。但如果执行侦察任务，通常利用信息传输设备将信息实时传至地面站。第24页，课件共55页，创作于2023年2月

8.2.2.3多光谱扫描仪

多光谱扫描仪是20世纪70年代以后依据地球资源卫星的使用要求，在红外扫描仪的基础上发展起来的。它在扫描仪基础上增加了分光系统，从而细分了工作波段，在工作原理上和红外扫描仪几乎相同。它的工作波段扩展到紫外、可见光及整个红外波段，工作波段数从几个发展到二十几个，可以说是遥感技术中应用最成功和最广泛应用的遥感仪之一。多光谱扫描仪按工作方式可分为：光机扫描式和推帚式（固体自扫式）。

第25页，课件共55页，创作于2023年2月1)光机式多光谱扫描仪

与红外扫描仪相比，多光谱扫描仪增加了一套分光装置。主要工作过程是：光学机械扫描器对地面逐行逐点扫描，收集的电磁辐射先进入通常由色散棱镜及滤光片等零件组成的分光装置，将混合的电磁辐射按要求分解为若干个工作波段，然后聚焦分别进入相应的探测器。探测器经光电转换后，分别输出相应波段的地面辐射图像数据。这样，执行一次探测任务就可获得同一地面、同一特定时刻的多个波段的图像数据。特点：结构复杂，体积、质量大，但获取的信息量丰富，处理的数据量多。第26页，课件共55页，创作于2023年2月2)推帚式多光谱扫描仪

与光机扫描仪不同，推帚式扫描采用长线列探测器作为敏感元件，用电子自扫描式成像。长线列探测器在垂直于飞行方向上横向排列，对应于地面上的一行扫描带。每个探测器敏感元分别对应该扫描条带的一个地面分辨元，对接收的光信号做光电转换。当飞行平台向前飞行完成一维纵向扫描时，线列探测器就向扫帚扫地一样实现带状扫描，推帚式扫描也是由此而来。图8.6是推帚式成像原理。第27页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.2.4成像光谱仪研究表明：反映物质吸收和发射光谱细微差别的宽度一般为5nm-10nm，越精细的物质分类需要越高的光谱分辨力。现状：光谱分得还不够细，光谱分辨力仅为几十纳米到几百纳米，很多情况下不能满足要求。如果能实现几乎连续的窄波段成像，那么就有可能实现地面矿物的直接识别，由此提出了光谱和图像结合为一体的成像光谱技术。成像光谱仪就是由此而发展起来的一种新型遥感器。20世纪70年代末，美国加州喷气推动实验室开始研究光谱成像技术，1983年制成世界上第一台成像光谱仪AIS-1。除美国外，较具代表性的系统有澳大利亚的Hympa，加拿大的CASI。第28页，课件共55页，创作于2023年2月

成像光谱仪是在红外扫描仪和多光谱扫描仪等传统的成像技术及光谱分光技术、长线列和大面阵光电探测器基础上发展的。它最显著的特征是光谱分辨力大大提高。成像光谱仪把目标几何形状的图像和光谱特征综合为一体。几十个或几百个平面图像构成一个按光谱顺序排列的立体图。可以从任何一波长位置看到这个窄波段的光谱图像，也可从图像的任何一像元取出它的几十个或几百个光谱的数据，形成该像元的光谱特性曲线(图8.7)。8.2.2.4成像光谱仪第29页，课件共55页，创作于2023年2月

成像光谱仪是在红外扫描仪和多光谱扫描仪等传统的成像技术及光谱分光技术、长线列和大面阵光电探测器基础上发展的。它最显著的特征是光谱分辨力大大提高。成像光谱仪把目标几何形状的图像和光谱特征综合为一体。几十个或几百个平面图像构成一个按光谱顺序排列的立体图。可以从任何一波长位置看到这个窄波段的光谱图像，也可从图像的任何一像元取出它的几十个或几百个光谱的数据，形成该像元的光谱特性曲线(图8.7)。8.2.2.4成像光谱仪第30页，课件共55页，创作于2023年2月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。第31页，课件共55页，创作于2023年2月

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成像光谱仪第32页，课件共55页，创作于2023年2月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)刷扫式成像光谱仪第33页，课件共55页，创作于2023年2月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。第34页，课件共55页，创作于2023年2月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)推帚式成像光谱仪第35页，课件共55页，创作于2023年2月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。

第36页，课件共55页，创作于2023年2月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。第37页，课件共55页，创作于2023年2月

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。第38页，课件共55页，创作于2023年2月

(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。第39页，课件共55页，创作于2023年2月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的偏振，而且都有自己独特的偏振特性。偏振探测的波长可以从紫外延伸到长波红外。偏振探测可以用单个波段或多个波段，可用非成像或成像方式。偏振探测在军事上有很大的应用前景。第40页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.2.6偏振成像探测

用于遥感的偏振探测是一项正在大力发展的新兴技术。多光谱光电成像探测仅包含测量不同光谱段在二维平面上的强度分布的信息，而偏振探测还包含了物体发射或反射光的偏振度、偏振方向、偏振椭圆度等，大大丰富了物体的信息量。20世纪80年代后期，法国开始研制测量地面反射光偏振特性的卫星用遥感偏振探测仪器(POI．DER)．共8个通道，其中3个通道为偏振探测，用来研究地球陆地表面、海洋及云层和大气变化的过程。90年代美国也开始研制遥感用偏振探测仪，已研制出许多产品。还有俄、德、日、荷兰、印度等国都在大力开展研究。中国科学院相关单位也于90年代初开展偏振探测研究，并进行了大量空中或地面试验。第41页，课件共55页，创作于2023年2月

电磁波的偏振状态常用表征其强度和不同方位偏振分量组合的4个被称为斯托克斯矢量的量来表示，对物体测量了4个矢量就可计算出偏振度、线偏振度、圆偏振度和偏振椭圆的主轴取向等参数，由此可对比、区分物体间的偏振特性差异。对成像偏振探测，因景物中不同部分的物质成分可能不同，偏振特性不同，形成的图像容易显出差别，有利于目标识别。

偏振测量设备一般包括光学会聚系统、偏振分析器、光电探测器、信号处理器等。对于多光谱成像偏振测量设备还需有分光器、可见光CCD或红外焦平面阵列探测器。8.2.2.6

偏振成像探测第42页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.3多光谱成像用的光电探测器

多光谱成像遥感技术的发展是以光电探测器技术的成熟为前提的。早期多光谱成像仪多使用可见光和近红外波段，在这两个波段内光电探测器有硅光电二极管阵列和硅CCD器件。随着技术的进步，多光谱成像技术逐渐向红外波段发展，首先，在短波红外波段（1.0

-2.4)，常用的有

焦平面阵列；在中波红外波段（3-5），最常用的有InSb焦平面阵列和

焦平面阵列；在长波红外波段（8

-12），最常用的是

焦平面阵列。

目前各种多光谱成像仪使用最多的光电探测器是可见光CCD器件和红外焦面阵列。从发展趋势看，主流仍将是CCD和多色

焦平面阵列。新型图像传感器如有源像素传感器(APS)及高性能的实用性焦平面阵列都取得了巨大的进展。第43页，课件共55页，创作于2023年2月8.2.4多光谱成像仪基本性能参数辐射分辨力辐射分辨力是指传感器在接收入射辐射时能分辨的最小辐射度差。辐射分辨力取决于探测器的灵敏度、系统的信噪比和光学系统的效率等。辐射分辨力越高，图像的对比度越高，对目标的实际分辨能力就越好。时间分辨力时间分辨力是指列同一目标相邻两次观察的时间间隔，通常指卫星遥感的情况。时间间隔短便于获得地面景物的动态信息。视场视场是指传感器能形成有用图像的光束在入瞳处的最大张角。对一个传感器来说，一般希望有较大的视场。第44页，课件共55页，创作于2023年2月光谱分辨力

光谱分辨力是指传感器探测单元在接收地面目标辐射光谱时能分辨的最小波长间隔。波长间隔越小光谱分辨力越高。设备的光谱分辨力依赖于系统分光器和探测元件。光谱成像技术按照波段数和光谱分辨力大致可分为三类：多光谱成像，其波段数为10个-50个，光谱分辨力为0.1；超光谱成像，其波段数为50个-1000个，光谱分辨力为0.01；极光谱成像，其波段数为10个-100个，光谱分辨力为0.001。第45页，课件共55页，创作于2023年2月空间分辨力

空间分辨力是指在遥感图像上能记录并能区分出来的相邻两个点目标间的最小距离，表征对地面目标细节的分辨能力。相机的空间分辨力取决于镜头和胶片，镜头分辨力受限于衍射限，胶片的分辨力和乳胶的特性有关。

也可用在地面上的一个最小信息单元即像素的大小来描述空间分辨力，像数尺寸越小，空间分辨力越高。对成像侦察系统，空间分辨力是至关要紧的，它与侦察能力直接相关，原则上越高越好。第46页，课件共55页，创作于2023年2月

上述各项指标都能同时提高是我们所追求的目标。实际上，在一定技术条件下，经常受到许多因素的制约。一方面是元器件受自身理论极限及加工制造技术的限制，另一方面是上述几个关键性能参数本身也是相互关联、制约的。单纯提高上述任何一个参数的性能都会引起其他性能的下降，因此，要对仪器的整体性能进行综合考虑。8.2.4多光谱成像仪基本性能参数第47页，课件共55页，创作于2023年2月8.3

多光谱图像信息的处理

多光谱成像仪可从空中获取大量的地面场景和目标物的原始数据，这些原始的图像信息需经由地面信息处理中心作进一步加工处理。一种是根据所获图片，直接用人眼判断和找出图像中感兴趣的目标物信息，就是目视判读，是目前使用最广泛的方法；另一种是自动化程度高的计算机判