第三章遥感成像原理与遥感图像特征
授课科目：遥感原理与方法
授课内容：遥感成像原理与遥感图像特征
授课对象：地信专业
授课时数：15学时
授课地点：成信航空港校区
授课时间：
教案作者：仙巍
目的与要求：掌握可见光、近红外、热红外和SAR成像机理，遥感器的类型及其特性对遥感影像的影响，评价遥感影像的主要指标等。
重点及难点：遥感器与遥感成像特性，评价遥感影像的主要指标；遥感成像机理。教学法：讲授法、演示法
教学过程：
第一节传感器
一、传感器的定义和功能
传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。
它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。
二、传感器的分类
按工作方式分为：
主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。
被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪等。
三、传感器的组成
收集器：收集地物的辐射能量。
探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。
处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。
输出器：将获取的数据输出。
四、传感器的工作原理
收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。
根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。
主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。
被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。
传感器按照记录方式
1）非成像方式：探测到地物辐射强度，以数字或者曲线图形表示。
如：辐射计、雷达高度计、散射计、激光高度计等。
2）成像方式：地物辐射（反射、发射或两个兼有）能量的强度用图象方式表示。如：摄影机、扫描仪、成像雷达。
五、摄影型传感器
1、航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪
器，它通过光学系统采用感光材料记录地物
的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光~
近红外为主。
2、成像原理：由于地物各部分反射的光线强
度不同，使感光材料上感光程度不同，形成
各部分的色调不同所致。
涉及的概念
◆主光轴：通过物镜中心并与主平面（或焦平面）垂直的直线称为主光轴。
◆像主点：主光轴与感光片的交点称为像主点。
◆航摄倾角：主光轴与铅垂线的夹角a
3. 航空摄影的分类
1）按照航摄倾角分类
垂直航空摄影
倾斜航空摄影:立体感强
2）按摄影实施方式分类
单片摄影
航线摄影
航向重叠：60-53%
面积摄影 (多航线摄影)
航向重叠：60-53% 旁向重叠：30-15%
3）按感光片和所用波段分类
普通黑白摄影：0.38-0.76μm
彩色红外摄影：0.38-1.3μm
黑白红外摄影：0.38-1.3μm
天然彩色摄影：0.38-0.76μm
多光谱摄影：通常蓝、绿、红及近红四
个波段
4）按比例尺分类
大比例尺航空摄影：比例尺大于1／l0000
中比例尺航空摄影：比例尺为1／10000～1／30000
小比例尺航空摄影：比例尺为1／30000～1／l00000
超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100000～1／250000
4.摄影像片的几何特征
4.1 像片的投影
(1)中心投影和垂直投影
航片是中心投影：摄影光线交于同一点
地图是正射投影：即摄影光线平行且垂直投影面。
(２)中心投影和垂直投影的区别
◆投影距离的影响
正射投影:比例尺和投影距离无关
中心投影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变
◆投影面倾斜的影响
正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题
中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同
◆地形起伏的影响
地形起伏对正射投影无影响
对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同
(3)中心投影的透视规律
◆点的像仍然是点。
◆与像面平行的直线的像还是直线；若直线垂直于地面，有两种情况：第一，
直线与像片垂直并通过投影中心时，该直线在像片上的像为一个点；第二；
直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍为直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。
◆平面上的曲线，其中心投影一般仍为曲线。特殊情况下为直线
4.2 航空像片比例尺
航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。
（1）平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。
（2）主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。
平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。
4.3 像点位移-地形起伏
位移量与地形高差成正比。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。
位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。
位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。
六、扫描方式的传感器
1.光/机扫描成像
1.1 概念：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫
描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电/光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像
●瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，此时，接受到的
目标物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时
视场角。即扫描仪的空间分辨率。
●总视场角：扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧
所构成的夹角，叫总视场角。
1.2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。
1.3几何特性
◆中心投影
◆行扫描
◆每条扫描线均有一个投影中心
2.固体自扫描成像
2.1 固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的
运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。
2. 2 与光机扫描的对比：
(1)相同点：利用飞行器的前向运动，借助于与飞行方向垂直的?°扫描?±线记
录，构成二维图像。
(2)不同点：对扫描行数据的记录方式。
光机扫描：利用旋转扫描镜，逐个像元轮流采光
固体自扫描：通过广角光学系统采集地面辐射能量，
聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上，这些探测元件
同时感应地面响应，同时采光，同时转换为电信号、
同时成像。
2.3 电荷藕合器件CCD：是一种用电荷量表示信号大小的探测元件。具有感受波
谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏
度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。
2.4 扫描方式上具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨
率就高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描系统。
3、高光谱成像光谱扫描
成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。
七、微波遥感及成像
微波与地物相互作用，也存在散射、透射、发射等物理过程，可以通过测量地物在不同频率、不同极化条件下的后向散射特性、多普勒效应等，来反演地物的物理特性——介电常数、湿度等，及几何特性——地物大小、形状、结构、粗糙度等多种有用信息。
1.概述
◆微波的电磁波范围
◆微波的划分
◆微波遥感的概念及特点
2.主动微波遥感
雷达、微波高度计、微波散射计
2.1 雷达
(Radar，Radio Direction and Randge）
按工作方式可分为：
成像雷达：真实孔径雷达、合成孔径雷达
非成像雷达
2.1.1 雷达测距
2.1.2 根据“多普勒效应”测定运动物体
◆ 多普勒效应：目标地物和传感器的相对运动，所引起的电磁发射频率与回波频率的变化。
◆ 多普勒频移：一个频率为r 的电磁辐射源和被测物体之间的距离变化时，则被测物体接受的信号频率r ’,其差?'r r r =-即为多普勒频移
?cos u r r c
θ= 2.2 侧视雷达
侧视雷达，其天线不是安装在遥感平台的正下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射微波，接受回波信号。
2.2.1 机载侧视雷达的工作原理
◆ 机载侧视雷达的工作原理示意图
◆ 记录地物的回波强度。侧向发射范围宽，使不同的地形显示出更大的差别，增强雷达图像的立体感。
2.2.2 距离分辨力（垂直于飞行的方向）
距离分辨率是指沿距离方向可分辨的两点间的最小距离。
脉冲宽度是决定距离分辨率大小的关键。目标在距离上的位置是由脉冲回波从目标至雷达天线间传播的时间决定的，要区分两个目标则必须是目标反射的各部分能量能在不同时间内到达天线。
距离分辨率取决于脉冲持续时间，即脉冲宽度，其与波长是完全不同的概念。
2cos g c P τφ=
2.2.3 方位分辨率
方位分辨率指沿一条航向线可以分辨的两点间的最小距离。
要区分两个目标，必须要求两个目标间的距离大于一个波束宽度，只有这样才能在图像上记录为两个点。
◆ 方位分辨率与波瓣角(β)有关.
β=λ/D
波瓣的宽度与距离成正比，则
方位分辨率
Pa= (λ/D)R
发射波长λ越短、天线孔径D 越大、距目标地物距离R 越近、则方位分辨力越高。 ◆ 真实孔径侧视雷达(RAR-real aperture radar)
以实际孔径天线进行工作的侧视雷达。
提高方位分辨力的途径
Pa= (λ/D)R
发射波长λ、天线孔径D 、距目标地物距离R
2.3 合成孔径侧视雷达
(SAR-synthetic aperture radar)
◆遥感平台匀速前进,以一定时间间隔发射脉冲信号,天线在不同位置接收同一
目标的回波信号,将之合成处理后得到真实影像
◆原理：用一根小天线作为发射辐射单元，将此辐射单元沿一直线运动，在运
动中选择若干位置并发射信号、接受回波信号并记录（振幅和相位）。当辐射单元移动一段距离Ls 后将储存的信息对同一目标不同强度的信号进行叠加，效果相当于一根长天线。
3.雷达回波强度的影响因素
雷达回波强度可简单理解为雷达图像上各种地物的灰度值，雷达回波强度与后向散射系数直接相关，而后向散射系数受到雷达遥感系统参数和地表特性的影响。
3.1 雷达遥感系统参数
3.1.1 波长或频率
雷达遥感波长的长短，决定了表面粗糙度的大小和入射波穿透深度的能力。
当波长为1cm时，大多数表面都被认为是粗糙面，穿透能力可以忽略不计；而波长接近1m时，则很少有显得粗糙的，对潮湿土壤的穿透能力为0.3m，而对干燥土壤则为1m或1m以上
3.1.2 俯角和照射带宽度
俯角是雷达波束与飞行平面间的夹角。其与后向散射强度密切相关，俯角大，雷达回波强。
雷达波束在其距离方向上对应于一定的俯角范围，在这一范围内，雷达波束照射的地面宽度为照射带宽度。图像的近距点对应波束的俯角大，回波强；
远距点对应于波束的俯角小，回波强度小。
3.1.3 极化方式
雷达波束具有偏振性（又称极化）。电磁波与目标相互作用时，会使雷达的偏振产生不同方向的旋转，产生水平、垂直两个分量。
若雷达波的偏振方向垂直于入射面称为水平极化，用H表示；若雷达波的偏振方向平行于入射面称为垂直极化，用V表示。
雷达遥感系统可以用不同的极化天线发射和接受电磁波。常用四种方式：同向极化：HH，VV
交叉极化（正交极化）：HV，VH
3.2 地表特性
3.2.1 复介电常数
物体的复介电常数反映物体本身的电学性质，它是由物质组成及温度决定的。
复介电常数直接影响了物体对电磁能量的反射，其值越大，雷达回波强度越大。比如金属或含水量高的物体复介电常数大，回波强度大；而干木头则反之。
3.2.2 地形坡度
地形坡度影响雷达波束的入射角，从而影响回波强度
地形坡度产生阴影效果，增强图像的立体感。
3.2.3 表面粗糙度
物体粗糙度远小于入射电磁波波长，表面光滑
物体粗糙度远大于入射电磁波波长，表面粗糙
第二节遥感数据的特征
一、遥感图像的空间分辨率
空间分辨率又称地面分辨率，
前者针对传感器或图像而言，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量；
后者针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。
空间分辨率三种表示法
（1）像元（pixel）
指单个像元所对应的地面面积的大
小，单位为米或公里。
QuickBird：0.61m×0.61m
Landsat/TM：28.5m×28.5m
NOAA/AVHRR：1100m×1100m
（2）线对数（line pairs）
对于摄影系统而言，影像最小单元常通过1mm间隔内包含的线对数确定，单位为线对/mm。
（3）瞬时视场( Intantaneous Field Of View—IFOV)
指传感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度(mrad)。IFOV 越小，空间分辨率越大。
IFOV为2.5mrad时，从1000m高度上获得的遥感图像的地面投影单元的大小为
2.5m×2.5m
一般来说，遥感系统的空间分辨率越高，其识别物体的能力越强。但实际上地物在图像上的分辨程度，不完全依靠空间分辨率的具体值，还与它的形状、大小、以及与它周围物体的亮度、结构的相对差
异有关。
二、图象的光谱分辨率
波谱分辨率是指传感器在所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置，波长间隔的大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。
三、辐射分辨率
地物目标的识别，其依据是探测目标和特征的亮度差异，其前提条件有两个：一是地物本身必须有充足的对比度；二是传感器必须有能力记录下这个对比度。
辐射分辨率是指传感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度-遥感器感测元件在接受光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。
辐射分辨率一般用灰度的分级数来表示，即最暗—最亮灰度值间分级的数目—量化级数。TM比MSS的辐射分辨率提高，图像的可检测能力增强。
对于空间分辨率与辐射分辨率而言，有一点是需要说明的。一般瞬时视场IFOV越大，最小可分像素越大，空间分辨率越低；但是，IF0V越大，光通量即瞬时获得的入射能量越大，辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则辐射分辨率高。因此，空间分辨率的增大，将伴之以辐射分辨率的降低。可见．高空间分辨率与高辐射分辨率难以两全，它们之间必须有个折
衷。
四、图象的时间分辨率
1.时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访
周期。
2.时间分辨率由飞行器的轨道高度、轨道倾角、运行周期、轨道间隔、偏移系数
等参数所决定。
3. 多时相遥感情息可以提供目标变量的动态变化信息，用于资源、环境、灾害
的监测、预报，并为更新数据库提供保证，还可以根据地物目标不同时期的不同特征，提高目标识别能力和精度。
第三节航空遥感数据
一．黑白全色片与黑白红外片
◆黑白全色片：对整个可见光波段的各感光乳胶层具有均匀的响应
◆黑白红外片：仅对近红外波段的感光乳胶层有响应。
二.天然彩色片与彩色红外片
◆天然彩色片：感光膜由三层乳胶层组成。片基以上依次为感红层、感绿层、
感蓝层。
◆彩色红外片：彩红外胶片的三层感光乳胶层中，片基以上依次为感红层．感
绿层，感红外层。
第四节人造地球卫星概述
所谓人造地球卫星轨道就是人造地球卫星绕地球运行的轨道。这是一条封闭的曲线。这条封闭曲线形成的平面叫人造地球卫星的轨道平面，轨道平面总是通过地心的。
1. 轨道分类：
按离地面的高度：低轨道、中轨道和高轨道
按形状：圆轨道和椭圆轨道
按飞行方向分：顺行轨道（与地球自转方向相同）
逆行轨道（与地球自转方向相反）
赤道轨道（在赤道上空绕地球飞行）
极轨道（经过地球南北极上空）
2. 描述轨道的空间形状、位置和某一时刻卫星在轨道中的位置的参数：
◆轨道长半径a
◆卫星轨道偏心率e e=
◆轨道面倾角i
◆运行周期T
3. 人造地球卫星几种特殊轨道
(1)地球同步轨道。卫星在顺行轨道上绕地球运行时，其运行周期（绕地球一圈的时间）与地球的自转周期相同。这种卫星轨道叫地球同步轨道。
(2)地球静止卫星轨道。如果地球同步轨道卫星正好在地球赤道上空离地面35786千米的轨道上绕地球运行，由于它绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相同，从地面上看去它好像是静止的，这种卫星轨道叫地球静止卫星轨道。地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它只有一条。
(3) 太阳同步卫星。
卫星总是在相同的当地时间从相同的方向经过同一纬度。
这类卫星的特点是：只要设计好轨道、发射时间，就可以使某一地区在卫星经过时总处于阳光照射下，太阳能电池不会中断工作，可以拍摄下最好的图像，资源卫星、照相卫星、气象卫星多属此类。
第五节地球资源卫星数据
一、Landsat数据
陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续34年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。
陆地卫星的运行特点：
（1）近极地、近圆形的轨道；
（2）轨道高度为700～900 km；
（3）运行周期为99～103 min/圈；
（4）太阳同步卫星
Landsat轨道参数
MSS数据
mss影像数据的记录
多光谱扫描仪探测器上获取的目标地物模拟信号经过模／数转换，以数字形式记录下不同波段的特征值，这些特征值经过采样与归一化处理，以64级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。
TM数据(Landsat-4,5)
专题绘图仪探测器上获取的目标地物模拟信号经过模／数转换，以数字形式记录下不同波段的特征值，这些特征值经过采样与归一化处理，以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。
TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收灵敏度。
TM数据与MSS数据的比较
3、ETM数据
ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。
ETM数据与TM数据的比较
传感器工作方式、波谱分辨率、地面分辨率
二、spot数据
SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。
SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。
SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。
SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行
SPOT5, 2002年5月4日发射
SPOT卫星的传感器和波段
Spot数据的特点
◆SPOT系列采用推扫式线性阵列扫描成像，基本探测元件为CCD电子耦合器件。
◆SPOT1-3携带两台高分辨率可见光扫描仪HRV；
◆SPOT4携带两台高分辨率几何成像装置HRG和一台宽视域植被探测仪(VGT)；
◆SPOT5有2台高分辨率几何成像装置(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)、
1台宽视域植被探测仪(VGT)
◆数据按8bit记录，被有效编码为256个量化级。探测器的灵敏度高、辐射分辨
率高。
◆垂直观察，即天底观察。
◆倾斜观察：HRV最大倾角为27度，按0.6度的步进，可以有45种不同角度。
◆立体观测：两台HRV或HRG HRS
◆SPOT卫星的时间分辨率随纬度变化达1—4天
三、IKONOS数据
◆自从l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，
解禁了过去不准10~1m级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起来。
美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过
5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1m，多光谱4m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。
IKONOS数据特点
◆具有太阳同步轨道，倾角为98.1°。设计高度681km(赤道上)，轨道周期为98.3
min，重复周期l～3 d。
◆携带一个全色1 m分辨率传感器和一个四波段4 m分辨率的多光谱传感器。
◆传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。
IKONOS光谱段
全色光谱响应范围：
0.15～0.90μm
而多光谱则相应于Landsat-TM的波段：
MSI-1 0.45～0.52μm 蓝绿波段
MSI-2 0.52～0.60μm 绿红波段
MSI-3 0.63～0.69μm 红波段
MSI-4 0.76～0.90μm 近红外波段
四、QuickBird数据
美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星，于2001年10月18日在美国发射
成功。
卫星轨道高度450 km,倾角98°,卫星重访周期1～6 d（与纬度有关）。
Q uickBird图像，目前是世界上分辨率最高的遥感数据，为0.61 m，幅宽16.5
km。
Q uickbird传感器为推扫式成像扫描仪
可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。
快鸟影像制作地形图的优点
◆利用快鸟影像制作中小比例尺地形图可以降低制作成本。
◆快鸟影像制作地形图速度要比测量成图快
◆快鸟影像提供的信息要比测量成图提供的信息新。
◆利用快鸟影像和矢量图进行叠加使地形图的效果更直观。
五、 CBERS数据
CBERS计划是中国和巴西为研制遥感卫星合作进行的一项计划。
CBERS采用太阳同步极轨道。
轨道高度778 km轨道，
倾角是98.5°。
每天绕地球飞行14圈。
卫星重访地球上相同
地点的周期为26天。
于1997年10月发射CBERS-l；
1999年10月发射CBERS-2。
卫星设计寿命为2年。
三台成像传感器为：广角成像仪(WFI)、高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)。
以不同的地面分辨率覆盖观测区域：WFI的分辨率可达256m，IR-MSS可达78m 和156m，CCD为19.5m。
CBERS的CCD光谱段
高分辨率CCD像机具有与陆地卫星的TM类似的几个谱段(5个谱段)，其星下点分辨率为19.5m，高于TM；覆盖宽度为113 km。
B1:0.45～0.52μm，蓝。
B2:0.52～0.59μm，绿。
B3:0.63～0.69μm，红。
B4:0.77～0.89μm，近红外。
B5:0.51～0.73μm，全波段。
CBERS的IRMSS光谱段
红外多光谱扫描仪IRMSS(4个谱段)，覆盖宽度为119.5 km。
B6:0.50～1.10μm，蓝绿～近红外, 分辨率77.8 m。
B7:1.55～1.75μm，近红外相当于TM5,分辨率为77.8 m。
B8:2.08～2.35μm，近红外相当于TM7,分辨率为77.8 m。
B9:10.4～12.5μm，热红外相当于TM6,分辨率为156 m。
CBERS的WFI光谱段
广角成像仪WFI(2个谱段)，覆盖宽度885km。
B10:0.63～0.69μm，红,分辨率为256 m。
B11:0.77～0.89μm，近红外,分辨率为256m。
六、JERS数据
数据来源：日本地球资源卫星。
近圆形、近极地、太阳同步、中等高度轨道。
是一颗将光学传感器和合成孔径雷达系统置于同一平台上的卫星，主要用途
是观测地球陆域，进行地学研究等。
共有3台遥感器：可见光近红外辐射计（VNR）、短波红外辐射（SWIR）、合成孔径雷达（SAR）。
SAR工作在L波段，HH极化方向，入射角为35°时，地面距离向和方位向的分辨率均为18 m，扫描幅度75 km。
VNR和SWIR的扫描幅度和分辨率均为75 m和18 m。卫星高度为560～570 km，轨道倾角98°，卫星每天绕地球15圈，每44天覆盖全球一次
七、IRS数据及特点
◆数据来源：印度遥感卫星1号。
◆太阳同步极地轨道。
◆该卫星载有三种传感器：
全色像机（PAN）（…）；
线性成像自扫描仪（LISS）（…）；
广域传感器（WiFS）（…）。
第六节海洋卫星数据
一、SEASAT数据
海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海冰的类型、密集度、数量、范围以及水下信息、海洋环境、海洋净化等方面的动态监测。
◆数据来源：美国海洋卫星。
◆近极地近圆形太阳同步轨道。
◆卫星载有5种传感器，其中3种是成像传感器。合成孔径侧视雷达(SAR-A)
1. 多通道微波扫描辐射计(SNMR)
SNMR是一种被动式成像微波遥感器。有5个微波通道，波长分别为
0.81lcm，1.43cm，1.67cm，2.81cm，4.54cm。空间分辨率为22～ 100 km，
扫描带宽600 km。
2.可见光-红外辐射计(VIR)
VIR有两个通道：0.52～0.73μm和10.5～12.5μm。VIR可获得可见光和热红外影像，可测海水温度等。空间分辨率为2～5km，带宽1900km。
二、MOS数据
◆数据来源：日本海洋观测卫星。
◆近圆形近极地太阳同步轨道。
卫星载有3种遥感器
1.多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)
MESSR数据是由CCD构成的自扫描推帚式多谱段扫描仪，简称CCD像机．其地面分辨率为50m，可获立体图像。舷向总探测带宽为186 km(两台MESSR综合起来的总带宽)。
2.可见光-热红外辐射计(VTIR)
VTIR数据有一个可见光谱段和3个热红外谱段，其用途是监测海洋水色和海洋表面温度。地面分辨率为900 m(可见光)或2700 m，地面扫描带的宽度为1500 km。
3.微波辐射计(MSR)
MSR是工作在K频段（1.13-1.67cm）的双频微波辐射计，主要用于水蒸气量、冰量、雪量、雨量、气温、锋面、油污等的观察。
三、RADARSAT数据
◆数据来源：加拿大遥感卫星。
◆圆形近极地太阳同步轨道。
◆携带的成像遥感器有合成孔径雷达(SAR)、多谱段扫描仪、高分辨率辐射计
(AVHRR)，非成像遥感器有散射计。
1.合成孔径雷达(SAR)
SAR是一套多波束合成孔径雷达，工作频率为 5.3 GHz，属C频段
3.75-7.5cm，HH极化。SAR扫描左侧地面。它有5种工作模式，5种模式的照射
带分别为： 500km，300km，200km，300km与500km，800km。
地面分辨率分别为28 m×25 m，28 m×25m，9m×l0m，30m×35m与55m×32m，28m×31m。
2.RADARSAT多谱段扫描仪
RADARSAT多谱段扫描仪是多线列式遥感器，有4个谱段(O.45～O.50μm，O.52～0.59μm，O.62～O.68μm，0.84μm～O.88μm)，地面覆盖宽度为417km，地面分辨率为30 m。
3.散射计
散射计用于测量海洋表面风速、风向。
雷达卫星应用于农业、海洋、冰雪、水文、资源管理、渔业、航海业、环境监测、北极和近海勘测等。
第七节气象卫星数据
气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。NOAA卫星系列（美国）
GMS气象卫星系列（日本）
FY气象卫星系列（中国）
NOAA——美国
GMS——日本
一、FY气象卫星
◆数据来源：中国风云气象卫星。
◆近极地太阳同步轨道。
◆卫星上主要的遥感器是两台甚高分辨率扫描辐射计(AVHRR) ,每台有5个通道，
各通道的波长范围分别是：
AVHRR1：0.58～0.68μm，绿～红
AVHRR2：0.725～l. lμm，近红外
AVHRR3：0.48～0.53μm，蓝～绿
AVHRR4：0.53～0.68μm，绿～红
AVHRR5：10.5～12.5μm，热红外
AVHRR数据的波段及主要应用
FY气象卫星的用途
（1）可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测，较大地提高了对影响我国的各种尺度的天气系统的监测能力，所获云图资料可填补我国西部和西亚、印度洋上的大范围气象资料的空白。
（2）可连续监测天气变化。
（3）其视野更广，可覆盖以我国为中心的约1亿km2的地球表面，即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气象动态，为进行中长期天气预报和灾害预报起重要作用。
作业：
课本83页1、4、5题
A卷参考答案要点 名词解释 1．绝对黑体：指能够全部吸收而没有反射电磁波的理想物体。 2．大气窗口：大气对电磁波有影响，有些波段的电磁波通过大气后衰减较小，透过率较高的波段。3．图像融合：由于单一传感器获取的图像信息量有限，难以满足应用需要，而不同传感器的数据又具有不同的时间、空间和光谱分辨率以及不同的极化方式，因此，需将这些多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像，这个过程即图像融合。 4．距离分辨力：指测视雷达在发射脉冲方向上能分辨地物最小距离的能力。它与脉冲宽度有关，而与距离无关。 5．特征选择：指从原有的m个测量值集合中，按某一规则选择出n个特征，以减少参加分类的特征图像的数目，从而从原始信息中抽取能更好的进行分类的特征图像。即使用最少的影像数据最好的进行分类。 二、简答题（45） 1．分析植被的反射波谱特性。说明波谱特性在遥感中的作用。 由于植物进行光合作用，所以各类绿色植物具有相似的反射波谱特性，以区分植被与其他地物。 （1）由于叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿色反射作用强，因而在可见光的绿波段有波峰，而在蓝、红波段则有吸收带； （2）在近红外波段（0.8-1.1微米）有一个反射的陡坡，形成了植被的独有特征； （3）在近红外波段（1.3-2.5微米）受绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降；但是，由于植被中又分有很多的子类，以及受到季节、病虫害、含水量、波谱段不同等影响使得植物波谱间依然存在细部差别。 波谱特性的重要性： 由于不同地物在不同波段有着不同的反射率这一特性， 1使得地物的波谱特性成为研究遥感成像机理，选择遥感波谱段、设计遥感仪器的依据； 2在外业测量中，它是选择合适的飞行时间和飞行方向的基础资料； 3有效地进行遥感图像数字处理的前提之一； 4用户判读、识别、分析遥感影像的基础；定量遥感的基础。 2．遥感图像处理软件的基本功能有哪些？ 1）图像文件管理——包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及文件管理等；2）图像处理——包括影像增强、图像滤波及空间域滤波，纹理分析及目标检测等； 3）图像校正——包括辐射校正与几何校正； 4）多图像处理——包括图像运算、图像变换以及信息融合； 5）图像信息获取——包括直方图统计、协方差矩阵、特征值和特征向量的计算等； 6）图像分类——非监督分类和监督分类方法等； 7）遥感专题图制作——如黑白、彩色正射影像图，真实感三维景观图等地图产品； 8）三维虚拟显示——建立虚拟世界； 9）GIS系统的接口——实现GIS数据的输入与输出等。
光电成像原理及技术课后题 答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第一章 5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点在光电成像系统性能评价方面通常从哪几方面考虑 答：a、两者都有光学元件并且其目的都是成像。而区别是光电成像系统中多了光电装换器。 b、灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差； 分辨力的限制，没有足够的视角和对比度就难以辨认； 时间上的限制，变化过去的影像无法存留在视觉上； 空间上的限制，隔开的空间人眼将无法观察； 光谱上的限制，人眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。 6．反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？表达形式有哪些答：转换系数：输入物理量与输出物理量之间的依从关系。 在直视型光电成像器件用于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G 光电灵敏度： 或者： 8.怎样评价光电成像系统的光学性能有哪些方法和描述方式 答，利用分辨力和光学传递函数来描述。 分辨力是以人眼作为接收器所判定的极限分辨力。通常用光电成像系统在一定距离内能够分辨的等宽黑白条纹来表示。 光学传递函数：输出图像频谱与输入图像频谱之比的函数。对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程，完全可以用光学传递函数来 定量描述其成像特性。
第二章 6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？ 答：景物细节的辐射亮度（或单位面积的辐射强度）； 景物细节对光电成像系统接受孔径的张角； 景物细节与背景之间的辐射对比度。 第三章 13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪几种类型？ 答：根据辐射发射率的不同一般将辐射体分为三类： 黑体，=1； 灰体，<1,与波长无关； 选择体，<1且随波长和温度而变化。 14.试简述黑体辐射的几个定律，并讨论其物理意义。 答：普朗克公式： 普朗克公式描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体理论的基础。 斯蒂芬-波尔滋蔓公式： 表明黑体在单位面积上单位时间内辐射的总能量与黑体温度T的四次方成正比。 维恩位移定律： 他表示当黑体的温度升高时，其光谱辐射的峰值波长向短波方向移动。 最大辐射定律： 一定温度下，黑体最大辐射出射度与温度的五次方成正比。 第五章
遥感原理与方法期末考试复习 第一章绪论 ★遥感的定义？遥感对地观测有什么特点？ 广义遥感：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场（磁力、重力）、机械波（声波、地震波）等的探测。实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探（物理探测）的范畴，只有电磁波探测属于遥感的范畴。 狭义：是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。 定义：遥感是指不与目标物直接接触，应用探测仪器，接收目标物的电磁波信息，并对这些信息进行加工分析处理，从而识别目标物的性质及变化的综合性对地观测技术。 英文定义：Remote Sensing 简写为RS(3S之一) 空间特点—全局与局部观测并举，宏观与微观信息兼取 时相特点—快速连续的观测能力 光谱特点—技术手段多样，可获取海量信息 经济特点—应用领域广泛，经济效益高 ★遥感技术系统有哪几部分组成？每部分的作用。 信息获取是遥感技术系统的中心工作 信息记录与传输工作主要涉及地面控制系统 信息处理通过各种技术手段对遥感探测所获得的信息进行各种处理 信息应用是遥感的最终目的，包括专业应用和综合应用 ☆遥感有哪几种分类方法及哪些分类？ 1）按遥感平台分：地面遥感、航空遥感和航天遥感 2）按工作方式分：主动式和被动式遥感.ps【主动式遥感是指传感器自身带有能发射电磁波的辐射源，工作时向探测区发射电磁波，然后接收目标物反射或散射的电磁波信息。被动式遥感是传感器本身不发射电磁波，而是直接接受地物反射的太阳光线或地物自身的热辐射。】 3）按工作波段分：紫外、可见光、红外、微波遥感、多光谱和高光谱遥感 4）按记录方式分：成像和非成像遥感 5）按应用领域分：外层空间、大气层、陆地、海洋遥感等，具体应用领域可分为城市遥感、环境、农业和林业遥感、地质、气象、军事遥感等。 遥感对地观测技术现状及发展展望？ 现状（国内）： 1）民用遥感卫星像系列化和业务化方向发展 2）传感器技术发展迅速 3）航空遥感系统日趋完善 4）国产化地球空间信息系统软件发展迅速 5）应用领域不断扩展 发展展望： 1）研制新一代传感器，以获得分辨率更高、质量更好的遥感数据 2）遥感图像信息处理技术发展迅速
光电成像原理与技术考试要点 第一章： 1.试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。 答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间 的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题 [2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。 对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的 图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。 目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。 2. 光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？ 答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示 [2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以 捕捉人眼无法分辨的细节(4)可以将超快速现象存储下来 3. 光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？ 答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像. 4. 什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。 答：[1]变像管：接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。[2]像增强器：接收微弱可见光辐射图像，如带有微通道板的像增强器等，特点是入射图像极其微弱，经过器件内部电子图像能量增强后通过荧光屏输出人眼能够正常观看的光学图像。[3]异同、相同点：二者均属于直视型光电成像器件。不同点：主要是二者工作波段不同，变像管主要完成图像的电磁波谱转换，像增强器主要完成图像的亮度增强。 5. 反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？ 答：[1]转换系数（增益）[2]光电灵敏度（响应度）－峰值波长，截止波长 6. 光电成像过程通常包括哪几种噪声？ 答：主要包括：(1)散粒噪声(2)产生一复合噪声(3)温度噪声(4)热噪声(5)低频噪声(1/f 噪声)(6)介质损耗噪声(7)电荷藕合器件(CCD)的转移噪声 第二章: 1. 人眼的视觉分为哪三种响应？明、暗适应各指什么？ 答：[1]三种响应：明视觉、暗视觉、中介视觉。人眼的明暗视觉适应分为明适应和暗适应[2]明适应：对视场亮度由暗突然到亮的适应,大约需要2~3 min[3]暗适应：对视场亮度由亮突然到暗的适应,暗适应通常需要45 min,充分暗适应则需要一个多小时。 2. 何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？ 答：[1]人眼的绝对视觉阈：在充分暗适应的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值。[2]阈值对比度：时间不限，使用双眼探测一个亮度大于背景亮度的圆盘，察觉概率为50%时，不同背景亮度下的对比度。[3]光谱灵敏度（光谱光视效率）：人眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度（响应）。 3. 试述人眼的分辨力的定义及其特点。 答：[1]定义：人眼能区分两发光点的最小角距离称为极限分辨角θ，其倒数为人眼分辨力。
（a ）由2 )(Kr Ae r T s -==，3/2 A Ae KL =-得：) 3/1ln(20=-KL ，20 /0986.1L K = 2 2 0986.1)(r L Ae r T s -== （b ）、由 ， 4/)1(2 0B e KL =--B 得： )4/3ln(2 0=-KL ,2 0/2877.0L K = )1()(2 2 2877.0r L e B r T s - -== （c ）、 逐次查找像素值，如（x ，y ）=（0，0）点的f （x ，y ）值。若该灰度值的4比特的第0 位是1，则该位置的灰度值全部置1，变为15；否则全部置0，变为0。因此第7位平面[0,7]置0，[7,15]置1，第6位平面[0,3]，[4,7]置0，[8,11]，[12,15]置15。依次对图像的全部像素进行操作得到第0位平面，若是第i 位平面，则该位置的第i 位值是0还是1，若是1，则全置1，变为15，若是0，则全置0 设像素的总数为n ，是输入图像的强度值，由，rk 对 应sk ，所以，由 和得 由此得知，第二次直方图均衡化处理的结果与第一次直 方图均衡化处理的结果相同，这里我们假设忽略不计四舍五入的误差。
3.11题、由 dw w p z G v z z )()(0 ? = =, ?? ?=<<-5 .0041 5.044)( w w w w z w p { 5 .0021 5.02210 2 2 )()(<<<<+-= = =? z z z z z z z dw w p z G v 令v s =得 所以?? ???=?? ?? ?==- <<+-±<<- -+-±±-±-5.010221 5.0121 )2(25.022 125.01 22 )(r r r r r r v v v G z 3.12题、第k 个点邻域内的局部增强直方图的值为： P r (r k )=n k /n (k=0,1,2,……K-1)。这里n k 是灰度级为r k 的像素个数，n 是邻域内像素的总个数，k 是图像中可能的灰度级总数。假设此邻域从左以一个像素为步长向右移动。这样最左面的列将被删除的同时在后面又产生一个新的列。变化后的直方图则变成 ： (k=0,1,2,……K-1) 这里n lk 是灰度级r k 在左面的列出现的次数，n rk 则为在右面出现的次数。 上式也可以改写成： (k=0,1,2,……K-1) 同样的方法也适用于其他邻域的移动： 这里a k 是灰度级r k 在邻域内在移动中被删除的像素数，b k 则是在移动中引入的像素数： (k=0,1,2,…… K-1) 上式等号右边的第一项为0（因为f 中的元素均为常数）。变量 是噪声的简单抽样，它 的方差是。因此 并且我们可以得到。上述过
复习指南 注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。特此感谢为完善本文档所做出贡献的各位大哥。(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书) 1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。P2-4) 答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。 [1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题 [2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。 2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5) 答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示 [2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来 3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS) 答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像. 电荷耦合器件，简称CCD；自扫描光电二极管阵列，简称SSPD，又称MOS图像传感器 4.什么是像管?由哪几部分组成?(P8第一段后部) 器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，它的工作方式是：通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像，而后由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增，经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。这样的器件通常称为像管。 基本结构包括有：光电发射体、电子光学系统、微通道板(电子倍增器件)、荧光屏以及保持高真空工作环境的管壳等。 5.像管的成像包括哪些物理过程?其相应的物理依据是什么?(P8第一段工作方式) （1）像管的成像过程包括3个过程 A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图 像B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增C、将获得增强后的电子图像转
光电成像原理及技术--部分答案(北理工)
第一章 5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价方面通常从哪几方面考虑？ 答：a、两者都有光学元件并且其目的都是成像。而区别是光电成像系统中多了光电装换器。b、灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差； 分辨力的限制，没有足够的视角和对比度就难以辨认； 时间上的限制，变化过去的影像无法存留在视觉上； 空间上的限制，隔开的空间人眼将无法观察； 光谱上的限制，人眼只对电磁波谱中很窄
的可见光区感兴趣。 6．反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？表达形式有哪些？ 答：转换系数：输入物理量与输出物理量之间的依从关系。 在直视型光电成像器件用于增强可见 光图像时，被定义为电镀增益G1， 光电灵敏度： 或者： 8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些 方法和描述方式？ 答，利用分辨力和光学传递函数来描述。 分辨力是以人眼作为接收器所判定的极限分
辨力。通常用光电成像系统在一定距离内 能够分辨的等宽黑白条纹来表示。 光学传递函数：输出图像频谱与输入图像频谱之比的函数。对于具有线性及时间、空间 不变性成像条件的光电成像过程，完全可 以用光学传递函数来定量描述其成像特 性。 第二章 6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素 有哪些？ 答：景物细节的辐射亮度（或单位面积的辐射强度）； 景物细节对光电成像系统接受孔径的张角； 景物细节与背景之间的辐射对比度。
第三章 13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪几种 类型？ 答：根据辐射发射率的不同一般将辐射体分为三类： 黑体，=1； 灰体，<1,与波长无关； 选择体，<1且随波长和温度而变化。 14.试简述黑体辐射的几个定律，并讨论其物理 意义。 答：普朗克公式： 普朗克公式描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体理论的基础。
3.1 a 为正常数的指数式 e ar -2 对于构造灰度平滑变换函数是非常有 用的。由这个基本函数开始，构造具有下图形状的变换函数。所示的常数是输入参数，并且提出的变换必须包含这些参数的特定形式（为了答案曲线中的L 0不是所要求的参数）。 解：由（a ）图所示，设e ar A r T -=2 )(,则 在r=0时，T(r)=A 在r=L 0时，T(r)=A/2 联立，解得L L a 0 693 .00 2 ln 2 2 ≈ = 则C r L C D r T s e K +--==-)1)(()(2 2 由（b ）图所示，可以由(a)图翻转得到，所以（b ）图的表达式 s=)1()(2 20 693 .0r L B r T e --= （c ）图是（b ）图沿y 轴平移得到，所以（c ）图的表达式 C r L C D r T s e K +--==-)1)(()(2 3.19 (a)在3.6.2节中谈到，分布在图像背景上的孤立的亮和暗的像素团块，当它们小于中值滤波器区域的一半时，经过中值滤波器处理后会被滤除（被其邻值同化）。假定滤波器尺寸为n n ?,n 为奇数，解释这种现象的原因？
（b ）考虑一副有不同像素团块的图像，假设在一个团块的所有点都比背景凉或者暗（但不是同时既比背景亮又比背景暗），并且每个团块的尺寸不大于22 n 。试求当n 符合什么条件时，有一个或多个这样的团块像（a ）中所说的那样被分离出来？ 答：在A 的结论下，我们考虑的团块的像素个数不可能超过2 )1(2 -n ， 两个相近的或亮或暗的团块不可能同时出现在相邻的位置。在这个 n n ?的网格里，两个团块的最小距离至少大于)1(2-n ，也就是说至 少在对角线的区域分开跨越（n-1）个像素在对角线上。 3.29 CCD 电视摄像机用于每天24小时，每月30天对同一区域进行长期观测研究。5分钟拍一次数字图像并传送到中心场所。场景的照明，白天为自然光，晚上为人造光，没有无照明的时间，因此摄像机本身并不需要使用任何补偿装置。另外，使用数字技术对图像进行后处理并归一化，这样就使图像与恒定照明是等效的。对此，设计一种方法。可以在实验室内使用希望的任何方法，但要在设计中明确列出所做的所有假设。 答：本题是考虑到范围的照明停留在线性部分的相机的反应范围,
1.简述： （1）CMOS器件和CCD器件的工作原理上有什么相同点和不同点； 答：CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同，其光敏单元受到光照后产生光生电子。而信号的读出方法却与CCD不同，每个CMOS源像素传感单元都有自己的缓冲放大器，而且可以被单独选址和读出，工作时仅需工作电压信号，而CCD读取信号需要多路外部驱动。 （2）在应用上各自有什么优缺点，以及各自的应用领域是什么 答：优缺点比较：CMOS与CCD图像传感器相比，具有功耗低、摄像系统尺寸小，可将图像处理电路与MOS图像传感器集成在一个芯片上等优点，但其图像质量（特别是低亮度环境下）与系统灵活性与CCD的相比相对较低。灵敏度代表传感器的光敏单元收集光子产生电荷信号的能力，而CCD灵敏度较CMOS高30%～50%。电子-电压转换率表示每个信号电子转换为电压信号的大小，由于CMOS在像元中采用高增益低功耗互补放大器结构，其电压转换率略优于CCD。 运用的领域：CMOS传感器在低端成像系统中具有广泛运用，如数码相机，微型和超微型摄像机。CCD在工业生产中的应用广泛，如冶金部门中的各种管、线轧制过程中的尺寸测量。 （3）全球生产CMOS器件和CCD几件的企业有哪些分别位于哪些国家，并对先关企业进行简要描述。 2、简要概述《光电成像原理与技术》各章的主要内容，并用自己的语言陈述各章之间的联系（文字在1000字以上）。 答： 1.光电成像技术的产生及发展，光电成像对视见光谱域的延伸，光电成像技术的应用范畴，光电成像器件的分类，光电成像器件的特性。 2.] 3.人眼的视觉特性与图像探测：人眼的视觉特性与模型，图像探测理论与图像探测方程，目标的探测与识别。 4.辐射源与典型景物辐射：辐射度量及光度量，朗伯辐射体及其辐射特性，黑体辐射定律，辐射源及其特性。 5.辐射在大气中的传输：大气的构成，大气消光及大气窗口，大气吸收和散射的计算，大气消光对光电成像系统性能的影响。 6.直视型电真空成像器件成像物理：像管成像的物理过程，像管结构类型与性能参数，辐射图像的光电转换，电子图像的成像理论，电子图像的发光显示，光学图像的传像与电子图像的倍增。 7.直视型光电成像系统与特性分析：直视型光电成像系统的原理，夜视光电成像系统的主要部件及特性，直视型夜视成像系统的总体设计，夜视系统的作用距离。 8.电视型电真空成像器件成像物理：电视摄像的基本原理，摄像管的主要性能参数，摄像管的分类，热释电摄像管，电子枪简介。 9.固体成像器件成像原理及应用： CCD的物理基础与工作原理， CDD的结构与特性，CCD 成像原理，增强型（微光）电荷耦合成像器件，CCD的应用，CMOS成像器件及其应用。10.电视型光电成像系统与特性分析：电视系统的组成与工作原理，电视型微光成像系统（微光电视），成像光子计数探测系统。 11.红外热成像器件成像物理：红外探测器的分类，红外探测器的工作条件与性能参数，光电导型红外探测器，光伏型红外探测器，红外焦平面阵列探测器，非制冷红外焦平面陈列探测器，量子阱红外探测器。
遥感原理与应用习题 第一章电磁波及遥感物理基础 名词解释： 1、遥感 广义的概念：无接触远距离探测(磁场、力场、机械波） 狭义的概念：在遥感平台的支持下，不与目标地物相接触，利用传感器从远处将目标地物的地磁波信息记录下来，通过处理和分析，揭示出地物性质及其变化的综合性探测技术 2、电磁波：变化的电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波 3、电磁波谱：将电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减依次排列为一个序谱，将此序谱称为电磁波谱 4、绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体 5、绝对白体：反射所有波长的电磁辐射 6、灰体：在各波长处光谱发射率相等 7、光谱辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量 8、大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段 9、发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比 10、热惯量：由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种性质称为系统的热惯量 11、光谱反射率：ρλ=Eρλ / Eλ (物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比 12、光谱反射特性曲线：按照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线 填空题： 1、电磁波谱按频率由高到低排列主要由γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。 2、绝对黑体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ 的函数。 3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关系。 4、维恩位移定律表明绝对黑体的最强辐射波长λ 乘绝对温度T 是常数2897.8。当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向移动。 5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为0.47 μm 选择题：(单项或多项选择)
第三章遥感成像原理与遥感图像特征 目的与要求：掌握可见光、近红外、热红外和SAR成像机理，遥感器的类型及其特性对遥感影像的影响，评价遥感影像的主要指标等。 重点及难点：遥感器与遥感成像特性，评价遥感影像的主要指标；遥感成像机理。教学法：讲授法、演示法 教学过程： 第一节传感器 一、传感器的定义和功能 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。 它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。 二、传感器的分类 按工作方式分为： 主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。 被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪等。 三、传感器的组成 收集器：收集地物的辐射能量。 探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。 处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。 输出器：将获取的数据输出。 四、传感器的工作原理 收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。 ?根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。 主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。 被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。 ?传感器按照记录方式 1）非成像方式：探测到地物辐射强度，以数字或者曲线图形表示。 如：辐射计、雷达高度计、散射计、激光高度计等。 2）成像方式：地物辐射（反射、发射或两个兼有）能量的强度用图象方式表示。如：摄影机、扫描仪、成像雷达。 五、摄影型传感器 1、航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪 器，它通过光学系统采用感光材料记录地物 的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光~ 近红外为主。 2、成像原理：由于地物各部分反射的光线强 度不同，使感光材料上感光程度不同，形成 各部分的色调不同所致。 涉及的概念
第一章 5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价方面通常从哪几方面考虑？ 答：a、两者都有光学元件并且其目的都是成像。而区别是光电成像系统中多了光电装换器。 b、灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差； 分辨力的限制，没有足够的视角和对比度就难以辨认； 时间上的限制，变化过去的影像无法存留在视觉上； 空间上的限制，隔开的空间人眼将无法观察； 光谱上的限制，人眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。 6．反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？表达形式有哪些？ 答：转换系数：输入物理量与输出物理量之间的依从关系。 在直视型光电成像器件用于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1， 光电灵敏度： 或者： 8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些方法和描述方式？ 答，利用分辨力和光学传递函数来描述。 分辨力是以人眼作为接收器所判定的极限分辨力。通常用光电成像系统在一定距离内能够分辨的等宽黑白条纹来表示。 光学传递函数：输出图像频谱与输入图像频谱之比的函数。对于具有线性及时间、空间不
变性成像条件的光电成像过程，完全可以用光学传递函数来定量描述其成像特性。 第二章 6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些？ 答：景物细节的辐射亮度（或单位面积的辐射强度）； 景物细节对光电成像系统接受孔径的张角； 景物细节与背景之间的辐射对比度。 第三章 13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪几种类型？ 答：根据辐射发射率的不同一般将辐射体分为三类： 黑体，=1； 灰体，<1,与波长无关； 选择体，<1且随波长和温度而变化。 14.试简述黑体辐射的几个定律，并讨论其物理意义。 答：普朗克公式： 普朗克公式描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体理论的基础。 斯蒂芬-波尔滋蔓公式： 表明黑体在单位面积上单位时间内辐射的总能量与黑体温度T的四次方成正比。
第一章 1、遥感的定义：通过不接触被探测的目标，利用传感器获取目标数据，通过对数据进行分析，获取被探测目标、区域和现象的有用信息 2、广义的遥感：在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一种探测技术。 3、狭义的遥感：指在高空和外层空间的各种平台上，应用各种传感器（摄影仪、扫描仪和雷达等）获取地表的信息，通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体形状、大小、位置、性质以及环境的相互关系。 4、探测依据：目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性。（信息被探测的依据）传感器能收集地表信息，因为地表任何物体表面都辐射电磁波，同时也反射入照的电磁波。地表任何物体表面，随其材料、结构、物理/化学特性，呈现自己的波谱辐射亮度。 5、遥感的特点：1)手段多，获取的信息量大。波段的延长（可见光、红外、微波）使对地球的观测走向了全天候全天时。 2)宏观性，综合性。覆盖围大，信息丰富，一景TM影像185×185km2，可见的，潜在的各类地表景观信息。 3)时间周期短。重复探测，有利于进行动态分析 6、遥感数据处理过程 7、遥感系统：1）被探测目标携带信息 2）电磁波辐射信息的获取 3）信息的传输和记录 4）信息的处理和应用 第三章 1、电磁波的概念：在真空或物质中电场和磁场的相互振荡以及振动而进行传输的能量波。 2、电磁波特征（特征及体现）：1)波动性：电磁辐射以波动的形式在空间中传播 2)粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为辐射能，其传播也表现为光子组成的粒子流的运动 紫外线、X射线、γ射线——粒子性 可见光、红外线——波动性、粒子性 微波、无线电波——波动性 3、叠加原理：当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波并不因其他的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空间相遇的点的振动的物理量，则等于各个独立波在该点激起的振动的物理量之和。 4、相干性与非相干性：由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，这种现象叫电磁波的相干性。没有固定相位关系的两列电磁波叠加时，没有一定的规律可循，这种现象叫电磁波的非相干性
光电成像原理论文 院系：物理学系 专业：光信息科学与技术 姓名：王世明 学号：2007113143
嵌入式光电成像系统及高分辨率的实现 王世明 (西北大学2007级陕西西安 710069) 摘要：自上世纪初人类揭示光电效应的本质以来，光电成像技术一直是成像领域的热点技术，并得到了迅速的发展。目前，光电成像技术已广泛应用于国防、航天、生物科学、化工检测、工业监控乃至日常消费等领域。本论文分析了目前光电成像系统结构和性能上的优势和不足，从提高系统移动性和集成度、突破传输受限和增强系统实时处理和分析三个方面出发，设计了一套新型的光电成像系统，并详细分析了这套系统的整体构造、软硬件设计和实现形式、调试技术和实验结果。 嵌入式技术的引入，可以大大减小光电成像系统的体积，降低功耗，提高便携性，从而扩展光电成像技术的应用领域。本论文将该系统应用于图像采集，得到了理想的实验结果。论文最后，总结了设计过程中所做的工作和创新点，同时对于系统的进一步完善和开发进行了展望。本文主要介绍了光电成像原理的发展过程及其在实际生活中的运用，为我们介绍了具体的应用及未来的发展前景。 实现成像系统的超高分辨是光电探测领域中探索和追求的重要目标。 对提高天文观测、空间侦察和资源探铡的信息容量及精度具有重要意义。 归纳总结了近年来国内外从光学系统结构、光电探测器及软件重建等方面对提高系统分辨能力所进行的部分研究和进展．结合本实验室在这一领城开展的研究，时其中的一些理论及工程方法探索进行了阐述和分析，旨在为进一步实现超高分辨光电成像系统的研究提供建设性参考意见。 关键词：光电成像、嵌入式系统、ADS调试、图像采集 一．光电成像系统的发展 现代人类是生活在信息时代，获取图像信息是人类文明生存和发展的基本需要，据统计，在人类接受的信息中，视觉信息占到了60％。但是由于视觉性能的限制，通过直接观察所获得的图像信息是有限的。首先是灵敏度的限制，在照明不足的情况下人的视觉能力很差；其次是分辨力的限制；还有时间上的限制，已变化过的景象无法留在视觉上。总之，人的直观视觉只能有条件地提供图像信息。在很久以前，人们就已经开始为开拓自身的视觉能力而探索，望远镜、显微镜、胶片照相机等的应用，为人类观察和保留事物景象提供了方便。直到上世纪20年代，爱因斯坦完善了光与物质内部电子能态相互作用的量子理论，人类从此揭开了内光电效应的本质。同时，随着半导体理论发展和随之研制出来的各种光电器件，内光电效应得到了广泛的应用。而在外光电效应领域，1929年科勒制成了第一个实用的光电发射体一银氧铯光阴极，随后成功研制了红外变像管，实现了将不可见的红外图像转换为可见光图像。随之而来的是紫外变像管和X射线变像管，人类的视觉光谱范围获得了很大的扩展。上世纪30年代，人类又开始为扩展视界而致力于电视技术的研究。以弗兰兹沃思开发的光电析像器为起端，伴随而来的是众多摄像器件的诞生，超正析像管、分流摄像管、视像管、热释电摄像管等。1976年，美国贝尔实验室发现电荷通过半导体势阱发生转移的现象，利用
1.电磁波：变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程。 2.干涉:由两个（或两个以上）频率、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振幅为各个波的振幅的矢量和。因此会出现交叠区某些地方振动加强，某些地方振动减弱或完全抵消的现象。 3.衍射:光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象。 4偏振:指电磁波传播的方向性。 5电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列。 6绝对黑体：对任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体，称为绝对黑体。绝对白体则能反射所有的入射光。与温度无关。 7等效温度：为了便于分析，常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照，这时的黑体辐射温度称为等效黑体辐射温度（或称等效辐射温度）。 8大气窗口：通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利的电磁辐射波段通常称为大气窗口。而透过率很小甚至完全无法透过的电磁波称为“大气屏障”。 9遥感：即遥远的感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。 10光谱发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。 11光谱反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比，它是波长的函数。12波谱特性：指各种地物各自所具有的电磁波特性（发射辐射或反射辐射）。13反射波谱特性：物体反射率（或反射辐射能）随波长变化而改变的特性。 14方向反射：具有明显方向性的反射。 15漫反射：入射能量在所有方向均匀反射。 16镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角。 17波谱特性曲线：以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。 18散射：电磁波在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开。 1近极地轨道：卫星从南向北或从北向南通过两极运行。 2太阳同步轨道：指卫星轨道面与太阳地球连线之间在黄道面内的夹角不随地球绕太阳公转而改变。 3.赤道轨道：i=0度，轨道平面与赤道平面重合。 4.地球静止轨道：i=0度且卫星运行方向与地球自转方向一致，运行周期相等。 5重复周期：指卫星从某地上空开始，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需要的时间。 6星下点：卫星质心与地心连线同地球表面的交点。 7春分点：黄道面与赤道面在天球上的交点。 8升交点：卫星由南向北运行时与赤道面的交点。
《遥感原理与应用》课程教学大纲 一、课程简介 【课程编号】：051379 【开课对象】：四年制本科：测绘工程专业 【学分】：3.5 【总学时】：56 【先修课程】：高等数学、线性代数、概率统计、电磁场理论，数字测图原理与方法等 二、教学目标 通过本课程教学，使学生了解遥感技术的产生、发展及应用状况，掌握遥感基本理论、遥感图像特性，掌握遥感图像解译的基本步骤及方法、学会识别各类图像类型的注记特征和应用特点，在此基础上掌握遥感技术在测量、地质、环境、农业、海洋等学科领域应用的理论特点与应用方法。通过本课程教学，使学生了解遥感技术的产生、发展及应用状况，掌握遥感基本理论、遥感图像特性，掌握遥感图像解译的基本步骤及方法、学会识别各类图像类型的注记特征和应用特点，在此基础上掌握遥感技术在测量、地质、环境、农业、海洋等学科领域应用的理论特点与应用方法。 三、教学要求及内容提要 第一章绪论 （一）教学要求 1、掌握遥感的定义及类别 2、掌握遥感系统的组成 3、掌握遥感的主要特点 4、了解遥感发展简史及我国遥感事业的成就 （二）内容提要 1、遥感是基本概念 2、遥感系统的组成 3、遥感的类型 4、遥感的发展简史 （三）重点、难点 重点：遥感的定义，遥感系统的组成，遥感的特点，遥感的分类。 难点：遥感的定义，遥感系统的组成，遥感的特点。 第二章电磁辐射与地物光谱特征 （一）教学要求 1、掌握电磁波谱、电磁辐射、电磁辐射的度量。 2、了解黑体辐射与实际物体辐射的规律。
3、了解太阳光谱的特点。理解太阳辐射传播到地球表面又返回到传感器的过程中所发生的物理现象。 4、掌握大气散射的类型及其特点。 5、掌握大气窗口的概念及大气窗口的主要光谱段。 6、掌握反射率及其类型。理解太阳辐射与地表之间的互相作用。 7、掌握植被、土壤、水体及岩石的光谱特征。地物波谱特性的测量。 （二）内容提要 1、电磁波谱与电磁辐射 2、太阳辐射及大气对辐射的影响 3、地球辐射与地物波谱 （三）重点、难点 重点：辐射源，大气对辐射的影响，大气窗口，地物波谱 难点：大气散射，大气窗口，地物波谱 第三章遥感成像原理与遥感图像特征 （一）教学要求 1、掌握三大遥感平台：气象卫星系列、陆地卫星系列及海洋卫星系列的特点。 2、了解摄影与扫描成像的基本原理，两者所形成的图像的区别。 3、了解摄影像片的几何特性。 4、了解微波遥感及其特点。掌握微波遥感的方式及其传感器，理解距离分辨力和方位分辨力。 5、掌握图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率与时间分辨率。 （二）内容提要 1、遥感平台 2、摄影成像 3、扫描成像 4、微波遥感与成像 5、遥感图像的特征 （三）重点、难点 重点：摄影像片的几何特性，遥感图像的特征。 难点：图像的空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率与时间分辨率。 第四章遥感图像处理 （一）教学要求 1、了解亮度对比与颜色对比、颜色的性质。 2、掌握三原色、互补色，掌握加色法与减色法的基本原理，理解色度图。 3、了解基本的光学增强处理方法。
《光电成像原理与技术》学习指南 图像是人类获取信息的最主要途径，据相关统计，人类所获取的信息80％以上来自于人眼，即来自于图像。光电成像原理与技术即为介绍迄今为止人类为扩展自身的视野和获取更多的信息所进行的努力和掌握的技术的课程。 本课程系统地介绍了光电成像技术发展的历史沿革和现状，讲述了人眼的视觉特性与图像探测的规律和目标景物特性及大气传输特性对光电成像过程的影响，系统、全面地介绍了微光夜视技术，电视摄像技术和红外热成像技术，内容包括各种光电成像器件的工作机理、结构及以这些器件为核心的典型光电成像系统。 本门课程特点是，理论知识涉及面广（物理学、电子学、工程光学），工程性知识点多（人眼的特性、自然的辐射环境与辐射源、大气对辐射传输的影响、光机结构等），知识点和技能点较学科基础课程系统性差。因此，要学好光电成像原理与技术这门课程，应该注意两条脉络： 1、光电转换技术、信号增强技术和发光显示技术，注意光电成像器件与系统是怎样完成“光-电-光”的转换的（这里需要有关半导体物理、电磁场理论等方面的知识）。其中的前提是，从人眼观察物体及对物体的分辨角度上讲，图像就是一个亮度（灰度）分布的点阵！因此，不管是直视型的光电成像还是电视型的光电成像，都是在研究解决在“光-电-光”转换的过程中和问题上如何保持构成原物体的这些点的空间分布。前述问题清楚了，后面就是搞清楚直视型光电成像器件上与电视型光电成像器件上二者的异同在哪里？进而不同的电视型光电成像器件在解决上述问题的异同又是在哪里？这些问题清楚了，解决了，那你对光电成像器件的认识就达成了。 涉及上述内容的章节为第五章、第七章、第八章和第十章。 2、从光电成像器件到光电成像系统的问题。因为光线从目标物到达人眼，需要通过目标所处的环境提供照明，需要透过大气到达光电成像系统的光学透镜表面，又要通过光学系统形成图像在光电成像器件的光电转换面上，然后通过光电成像器件及系统完成“光-电-光”的转换后，呈现在人眼面前，于是我们看到了距离遥远（电视）的图像，看到了很弱光线下（夜晚等）的图像（像增强器、微光夜视），看到了人眼无法直接看到（X射线、紫外、近红外、短波红外、中长波红外等）的图像，于是我们人类就可以由此获得很多通过人眼自身而不能直接得到的各种信息。 涉及上述内容的章节为第二章、第三章、第四章、第六章、第九章和第十一章。 总之，作为一门反映近代物理学优秀成果的光电成像技术，需要我们有一定的前期知识基础，如应用光学、物理光学、半导体物理学、辐射度与光度学知识等，希望学习者能够具备这些知识。 从学习方法上讲，学习者首先应该学会从系统到器件、从整体到局部地将知识统和起来－“树叶再多也是通过树枝长在树上的”。其次要学会抓住主要矛盾，建立工程和系统的意识－如何成像才是关键！再次，要善于温故知新，在具体的系统与器件中认识已知的科学道理，善于归纳总结，在对比中发现原理、技术手段中的共性和不同。最后，还希望学习者经常关注我们身边的光电成像技术，了解行业发展及动态，因为光电技术的发展日新月异，因此光电成像技术的发展也会推陈出新，不断把更精彩的物质世界展现在人类的面前！ 祝学习者学有所成，造福人类。