航攝儀的簡單分析

1、航攝儀的簡單分析航攝儀的簡單分析組員：組員：韓曉棟 賀騰霄 劉丹 胡航 姚楓制作人：制作人：毛敏引言：引言： 航空攝影具有成圖速度快、精度高、不受氣候及季節(jié)的限制等優(yōu)點(diǎn)，因此航空攝影測(cè)量仍然是測(cè)制地形圖獲取影像的主要手段。航空攝影測(cè)量經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段,其傳感器類型主要有光學(xué)攝影類型傳感器和光電成像類型傳感器。到目前為止，航空攝影機(jī)多數(shù)還是基于膠片的光學(xué)攝影機(jī)，隨著數(shù)字技術(shù)與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的發(fā)展，大像幅的數(shù)字航空攝影機(jī)問世并開始使用?！?】 一、光學(xué)攝影類型傳感器一、光學(xué)攝影類型傳感器 共同特點(diǎn)共同特點(diǎn) : 是將搜集到的地物反射光在感光膠片上 直接曝光成像。 主要

2、代表主要代表框幅式光學(xué)航攝儀，這是基于膠片的光學(xué)模擬攝影機(jī)，所謂框幅式是指每次攝影機(jī)只能取得一幀影像，像幅尺寸多為2323cm，具有較高的光學(xué)性能、攝影過程自動(dòng)化，還有框標(biāo)裝置，即在固定不變的成片框上，四條邊的中點(diǎn)各安裝一個(gè)機(jī)械標(biāo)志（框標(biāo)）。二、光電成像類型傳感器二、光電成像類型傳感器 共同特點(diǎn)共同特點(diǎn) : 是將搜集到的電磁波能量，通過儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件轉(zhuǎn)變成電能后再記錄下來，電能的變化可對(duì)應(yīng)數(shù)字的變化, 因而可得到數(shù)字影像。 主要代表主要代表電荷耦合器件CCD 數(shù)字航攝儀數(shù)字航攝儀 : 是利用CCD將鏡頭所成影像的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再把這種電信號(hào)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的”數(shù)字信號(hào)”記錄下

3、來，最后轉(zhuǎn)化成影像。 傳統(tǒng)的膠片航攝儀：傳統(tǒng)的膠片航攝儀：體積大、周期長、效率低、價(jià)格高數(shù)字?jǐn)z影儀：數(shù)字?jǐn)z影儀：體積小、周期短、效率高、價(jià)格低 特性比較子特性比較數(shù)字航測(cè)膠片式航測(cè)備注感光原理感光原理差異光電轉(zhuǎn)化信號(hào)顆粒噪聲不確定數(shù)字航攝儀量化級(jí)數(shù)優(yōu)異、平面精度好、影像利于存儲(chǔ)平面分布結(jié)構(gòu)顆粒均一排列顆粒大小不均信息存儲(chǔ)方式無損記錄信息損失分辨率像空分辨率120光線對(duì)/mm80-140光線對(duì)/mmCCD成像分辨率較高數(shù)字航攝儀高光譜分辨率48bit=24bit感光特性敏感譜段1.2-14m0.25-0.78m數(shù)字航攝儀光譜有害吸收小CCD大，適應(yīng)能力強(qiáng)寬容度直線含趾部和肩部數(shù)字航攝儀與膠片航攝

4、儀的能力對(duì)比分析數(shù)字航攝儀與膠片航攝儀的能力對(duì)比分析【3】當(dāng)前國際上當(dāng)前國際上3種主流數(shù)字航攝儀：種主流數(shù)字航攝儀：德國的DMC、瑞士 的ADS40、美國UCD 該系統(tǒng)是一種可用于高精度高分辨率的航攝影測(cè)量的系統(tǒng)。DMC鏡頭系統(tǒng)由8個(gè)鏡頭組合而成。其中4個(gè)全色鏡頭，4個(gè)多光譜鏡頭(紅、綠、藍(lán)以及近紅外)。每個(gè)單獨(dú)鏡頭配有大面陣的CCD傳感器，4個(gè)全色鏡頭CCD傳感器為7K4K，4個(gè)多光譜鏡頭的CCD傳感器3K2K。 DMC數(shù)碼航攝相機(jī)的鏡頭部分，全色鏡頭沿飛行方向呈2 X 2矩陣排列，每個(gè)鏡頭對(duì)應(yīng)一個(gè)尺寸為4 0967 168像素的 CCD陣列。全色鏡頭所獲取的子影像存在一定程度的重疊，子影像

5、通過后處理和拼接之后生成模擬中心投影的虛擬影像。多光譜鏡頭環(huán)繞全色鏡頭排列，獲取豎直影像，多光譜影像與全色影像的覆蓋范圍相同，但分辨率較低。因此，DMC影像是面陣CCD成像方式，但不是嚴(yán)格的中心投影。1、DMC【4】2、 ADS40 相機(jī)上集成了GPS和慣性測(cè)量裝置，可以在無地面控制的情況下完成對(duì)地面目標(biāo)的三維定位。 ADS40的成像方式不同于傳統(tǒng)航攝儀，它得到的是多中心投影影像，每個(gè)掃描線對(duì)應(yīng)單獨(dú)的投影中心，拍攝到的是一整條帶狀無縫隙的影像，同一條航線的影像不存在拼接問題。 ADS40成像的最大特點(diǎn)就在于它的全色波段采用了前視、下視和后視3 個(gè)方向同時(shí)獲取影像的辦法。其中，前視方向與下視方向

6、的夾角為284度，后視方向與下視方向的夾角為142度，加上RGB和近紅外4個(gè)波段，這樣使得ADS40可以利用一次飛行獲得豐富的影像信息?！?】3、UCD 一次攝影可同時(shí)獲取黑白、彩色和彩紅外影像。 成像原理：基于傳統(tǒng)航攝儀的中心投影，采用了8個(gè)小型鏡頭，相機(jī)底部中央由4個(gè)鏡頭組成全色波段鏡頭組，周 圍布置了4個(gè)焦距為28 mm的鏡頭，負(fù)責(zé)對(duì)R、G、B和近紅外波段感光。 4個(gè)全色鏡頭沿飛行方向排列，對(duì)應(yīng)的9個(gè)面CCD呈33排列。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)鏡頭到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)時(shí)，正中 心1個(gè)CCD被曝光；隨機(jī)的飛行第2個(gè)鏡頭到達(dá)相同位置，四角的CCD以及R和B鏡頭對(duì)應(yīng)CCD曝光；第3個(gè)鏡頭到達(dá)時(shí)上下2CCD 以及G和N

7、IR鏡頭對(duì)應(yīng)CCD曝光，第4個(gè)鏡頭到達(dá)時(shí)左右2個(gè)CCD曝光各CCD所獲取的影像根據(jù)重疊部分精確配準(zhǔn)，消除曝光時(shí)間誤差造成的影響，生成一個(gè)完整的中心投影。 基本參數(shù)的比較基本參數(shù)的比較像元數(shù)（MN)像元尺寸像元角（）重疊60%的基高比航高5000m的GSD/cm備注DMC138007600121:100000.350面ADS40120006.251:100000.650三線陣UCD11500750091：112660.26644面隨著數(shù)字成像技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字航攝儀必將取代膠片航攝儀，在膠片攝影中的一些技術(shù)參數(shù)講不再適用與數(shù)字?jǐn)z影三種常用航攝儀的基本參數(shù)三種常用航攝儀的基本參數(shù)【6】分析分析 DM

8、C、ADS40、UltraCamD這些具有代表性的數(shù)字航攝儀具有各自的特點(diǎn)，無論是線陣傳感器還是面陣傳感器，由數(shù)字航攝儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠片航攝儀的優(yōu)勢(shì)是非常顯著的。數(shù)字航攝儀三個(gè)特點(diǎn)：數(shù)字航攝儀三個(gè)特點(diǎn)：1、解決大像幅的航空攝影2、與定姿、定位傳感器的結(jié)合3、與現(xiàn)有攝影測(cè)量系統(tǒng)資源的銜接【7】結(jié)論結(jié)論 由分析可得：不同的傳感器有不同的測(cè)量范圍、測(cè)量精度、測(cè)量速度(頻率)和適用條件。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該結(jié)合動(dòng)態(tài)對(duì)象的具體特點(diǎn),從精度和經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā),來選取最合適的傳感器,以正確地反映物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)【1】王佩軍，徐亞明攝影測(cè)量學(xué)M 武漢大學(xué)出版社【2】徐進(jìn)軍，張民偉，何長虹幾種動(dòng)態(tài)測(cè)量傳感器綜述J 測(cè)繪信息工程2005（2）.【3】高光星數(shù)碼航攝與傳統(tǒng)攝影的比較探討J 地理空間信息，2007,5（1）：10-13.【4】袁桂生，智愛玲數(shù)字航攝儀在測(cè)繪項(xiàng)目中應(yīng)用的探討J 現(xiàn)代測(cè)繪，2005（4）：30-31.【5】劉軍,張永生,范