特点：利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的
电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂，
高速运动使其可靠性差；在成像机理上，存在着目标辐射能量利 用率低的致命弱点。
线阵扫描仪
成像原理：当飞机或卫星向前飞行时，在相 机焦平面上与航向垂直的狭隙中，对出现 的与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面 影像连续摄影。
电
磁
波
信息
幅
收集
射
探测器 信息处理
信息输出
传感器组成
收集系统：收集来自目标的辐射，送往检测系统。在紫外 线、可见光、红外波段中，收集系统的主要元件是透 镜或反射镜，在微波中是微波天线。
检测系统（探测系统）：将波谱转化为其它形成的能
→电流、电压、化学能等。其核心是感光胶片或光电 敏感元件、固体敏感元件、微波检波器等。 感光胶片：电磁辐射→化学能 其 它：电磁辐射→电流、电压等
0 160 80 G 255 255 160
0 255 0
0 80 160
B
0
0 240
255 255 255
遥感数字图像的获取
图像数字化
图像数字化
连续图像经采样、分层、量化、编码等 步骤变成数字图像才能进入计算机。
图像数字化--采样
将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即 像素）集的操作。由于图像是二维分布的信息， 所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。
低bit量化的伪轮廓现象示意图
均匀量化效果示意图
非均匀量化效果示意图
量化级别对图像的影响
模拟图像数字化的弱点
乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点， 它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近； 其次，照相一次成型，图象存储、 传输和处理 都不方便。
遥感数字图像的获取
直接获取数字影像
传感器
• 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，
信号转化系统：将电流、电压信号放大，再转化为：
可见光，信号显示在屏幕上，即电光转化； 磁信号，信号记录在磁带上，即电磁转化。
记录系统：记录前级送来的信号。
直接记录：将前一级的输出信号直接记录在胶片或荧 光屏上。 间接记录：将信号记录在磁带上，以后用时将磁带回 放，产生电信号，再通过电光转化，显示图象。
遥感数据采集与存储
遥感成像与数据处理过程
分析结果、图表 输出
接收
预处理
用户应用处理
由于一切物体，因其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射 或发射辐射特征
课程内容
• 数字图像 • 数字影像的获取方式 • 遥感数字影像的存储方式
数字图像
数字图像
Picture element
• 数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物
© 2002 Space Imaging, LLC. Confidential and Proprietary
Courtesy ASK,SAC
框幅式数码相机
成像原理：同普通储模式
• 磁带、磁盘、光盘 • 原格式数据 • 商用格式
遥感图像的存储模式--原格式数据
多光谱扫描成像
在物镜后加分光装 置，将光分解成多 个光束；或利用响 应不同波段的多感 光层胶片进行多光 谱摄影。
多光谱扫描成像
工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运 动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波 束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波 长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的 探测元件 上。
图像数字化--量化
将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数字 来表示称为图像的量化，一般的量化值用整数来 表示。
充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特殊用 途的图像均为8bit量化，即用0〜255描述“黑〜 白”。 在3bit以下的量化，会出现伪轮廓现象。
图像数字化--量化
图像数字化--量化技术
量化可分为均匀量化和非均匀量化。
均匀量化是简单地在灰度范围内等间隔量化。
非均匀量化是对像素出现频度少的部分量化 间隔取大，而对频度大的量化间隔取小。
图像数字化--量化噪声
用有限个离散灰度值表示无穷多个连续灰度的量必然引起误 差，称为量化噪声.
（1）量化分层越多，则量化误差越小；而分层越多则编码 进入计算机所需比特数越多，相应地影响运算速度及处理 过程。
（2）量化分层的约束来自图像源的噪声，即最小的量化分 层应远大于噪声，否则太细的分层将被噪声所淹没而无法 体现分层的效果。也就是说噪声大的图像，分层太细是没 有意义的。反之要求很细分层的图像才强调极小的噪声， 如某些医用图像系统把减少噪声作为主要设计指标，是因 为其分层数要求2000层以上，而一般电视图像的分层用 200多级已能满足要求。
BIP—按像元波段交叉式，以一对像元为基本 单位进行记录
BIL－按照扫描行为单位，各波段同一扫描行 数据依次记录
BSQ－以波段为单位，每波段所有扫描行依 次记录
遥感图像的存储模式--商用数据格式
Erdas Img GeoTiff PIX ENVI
2^k灰度级，k比 特
• 空间分辨率：矩阵
M×N。
• 像素
单波段图像
每个像素的信息由一个量化的灰度级来描 述的图像，没有彩色信息。
0 150 200 I 120 50 180
250 220 100
多波段图像
每个像素的信息由多个波段构成。
255 240 240
R 255 0
80
255 0 0
模拟图象若在x方向采M个点，y方向采N个点， 就可得到M * N个点的数字化图象的形式。采 样是图象进入计算机的第一个处理过程。
图像数字化--采样定理
采样间隔效果示意图
300 dpi
50 dpi
采样间隔对图像的影响
图像数字化--量化
采样后的图像只是在空间上被离散化，成为样本的 阵列，每个取样样本称为像素，用 Pixel来表示。 但是由于原f(x,y)是连续图像，因此每个Pixel还 是可能取值为无穷多个值的量。为了进行计算机 处理，必须把无穷多个离散值约简为有限个离散 值，即量化，这样才便于赋予每一个离散值互异 的编码以进入计算机。
理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（pixel）。
– 每个像素包括两个属性：位置和亮度（或色彩）。
• 对灰度图像而言，每个像素的亮度用一个数值（即灰度值）来
表示，通常数值范围在0到255之间，即可用一个字节来表示， 0表示黑、255表示白，而其它表示灰度级别。
数字图像的表示
• 灰度分辨率：灰度
并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为 电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息 的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器的工作原理
• 传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，
磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、 磁电等效应。被测信号量的微小变化都将 转换成电信号。
传感器的一般构成
几种光机扫描仪
① 红外扫描仪：接受地物的红外辐射能量，并把它传给探测元 件。
② 多光谱扫描仪（MSS)：与红外扫描仪基本类似，其不同之 处是，外加一个分光系统，把来自地物的电磁波信号，分成 若干个不同的波段，同时用多个探测器同步记录相应波段的 信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。
③ 专题制图仪TM：专题制图仪TM的成像原理与MSS一致，与 MSS相比，空间分辨率由80米提高到30米；探测波段由4个增 加到7个。