04高光谱遥感成像原理

《高光谱遥感》

《高光谱遥感》第二章 地物光谱数据的获取与分析

第3节 高光谱遥感成像原理

武汉大学遥感信息工程学院 龚 龑

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第二章 第3节 高光谱遥感成像原理

《高光谱遥感》

一、高光谱成像的基本概念 二、高光谱遥感成像关键技术 三、成像光谱仪的空间成像方式 四、成像光谱仪的光谱成像方式

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一、高光谱遥感成像的基本概念

1.光谱仪、成像仪、辐射计之间的关系 光谱仪 成像仪 辐射计 光谱维信息 光谱分辨能力 二维成像能力

空间维信息辐射能信息

辐射分辨能力

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一、高光谱遥感成像的基本概念

成像仪(空间信息)

成像光谱仪 光谱辐射仪 光谱仪(光谱信息)1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 8 9 10 波长(um) 11 12 75 60 45 30 15 0 大理石在不同观测天顶角发射率的变化情况

成像辐射仪

辐射计(辐射信息)发射率

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一、高光谱遥感成像的基本概念

2.光谱分辨率 光谱分辨率(Spectral Resolution) 指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波 段宽度(Bandwidth)。

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一、高光谱遥感成像的基本概念

2.光谱分辨率 下图所示，纵坐标(Y轴)为探测器的光谱 响应，它是横坐标(X轴)所代表的波长的函数。 光谱分辨率被严格定义为仪器在达到 50%光谱响 应时的波长宽度。

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一、高光谱遥感成像的基本概念

3.空间分辨率 空间分辨率(Spatial Resolution) 成像光谱仪的空间分辨率是由仪器的角分辨 力(Angular Resolving Power),即仪器的瞬时 视场角(Instantaneous Field of View, IFOV) 决定的。

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一、高光谱遥感成像的基本概念

瞬时视场角IFOV 以毫弧度(m rad)为计 量单位。IFOV所对应的地面大小被称为地面分辨 单元(Ground Resolution Cell)。pixel

GRC = 2 . tg(IFOV/2) . HH

IFOV

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GRC

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一、高光谱遥感成像的基本概念

4.仪器的视场角

地面扫描幅宽__仪器的视场角(Field of View,FOV) 仪器的视场角是仪器扫描镜在空中扫过的 角度，它与系统平台高度决定了地面扫描幅宽 (Ground Swath,GS)

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一、高光谱遥感成像的基本概念

4.仪器的视场角line

GS = 2 . tg(FOV/2) . H

H

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Ground Swath

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一、高光谱遥感成像的基本概念 仪器的视场角(FOV)与瞬时视场角(IFOV)的关系？linepixel

H IFOV

GRC武汉大学 龚龑

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Ground Swath

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一、高光谱遥感成像

的基本概念

4.仪器的视场角 因此，在仪器设计时，FOV和IFOV是必须 考虑的重要参数。 仪器的视场角(FOV)较大，可以获得较宽的 地面扫描幅宽。 瞬时视场角(IFOV)较小，可以获得较高的空 间分辨率。

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一、高光谱遥感成像的基本概念

5.调制传递函数

高光谱成像仪光学成像中既有普通意义上 的光学系统，如望远镜系统、光谱仪系统。也 有如线列光纤狭缝和面阵探测器一类的离散采 样系统。还存在系统之间的耦合等因素。如何评价遥感成像环节对遥感图像的影响?

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一、高光谱遥感成像的基本概念

5.调制传递函数 调制传递函数(MTF)是从谐波分析的角度研究 光学系统的成像性质，能够定量描述系统对正弦 信号输入的振幅响应，被广泛用于遥感器的成像 过程研究。

实际的遥感成像链路系统一般比较复杂，但 是，可以认为是由若干个独立成像的分系统组成 的复合成像链路系统。 (满足相乘律条件)

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一、高光谱遥感成像的基本概念

5.调制传递函数

若干个独立成像 的分系统组成的复 合成像链路系统满 足相乘律条件。

(李宏升，2005)15武汉大学 龚龑

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一、高光谱遥感成像的基本概念

6.信噪比

信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)是传感 器所采集到的信号和噪声之比，是传感器的一个 极其重要的性能参数。 信噪比的高低直接影响图像的分类和图像目 标的识别等处理效果。 信噪比与空间分辨率、光谱分辨率是相互制 约的，提高空间分辨率或者光谱分辨率都会降低 信噪比，须综合取舍。16

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