推扫式扫描系统

推扫式扫描系统——《遥感应用分析原理与方法》赵时英推扫式扫描（push-broom scanning）系统，又称“像面”（along-track）扫描系统，用广角光学系统在整个视场内成像，它所记录的多光谱图像数据是沿着飞行方向的条幅。

与光机扫描系统相似的是，它也是利用飞行器的向前运动，借助于与飞行方向垂直的“扫描”线记录而构成二维图像。

也就是说，它通过飞行器与探测器成正交方向的移动获得目标的二维信息。

但是推扫式扫描系统与光机扫描系统对每行数据记录的方式有明显差异。

后者是利用旋转式扫描镜，一个像元一个像元的轮流采光，即沿扫描线逐点扫描成像；前者（推扫式扫描系统）不用扫描镜，而是把探测器按扫描方向（垂直于飞行方向）阵列式排列来感应地面响应，以代替机械的真扫描。

具体地说，就是通过仪器中的广角光学系统——平面反射镜采集地面辐射能，并将之反射到反射镜组，在通过聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上。

这些光电转换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。

若探测器按线性阵列排列，则可以同时得到整行数据；若面试阵列排列，则同时得到的是整幅图像。

一般线性阵列由很多CCD电荷耦合器件组成。

CCD为一种固态光电转换元件。

每个探测器元件感应相应“扫描”行上一个唯一的地面分辨单元的能量。

图像上每行数据是由沿线性阵列的每个探测器元件采样得到的。

探测器的大小决定了每个地面分辨单元的大小。

因此，CCD被设计的得很小，一个线性阵列可以包含上千、上万个分离的探测器。

每个光谱波段或通道均有它自己的线性阵列。

一般阵列位于遥感器的焦平面上，以确保所有阵列同时观测所有的“扫描“线。

线性阵列的推扫式扫描系统较镜扫描的光机扫描系统有许多优点：1、线性阵列系统可以为每个探测器提供较长的停留时间，以便更充分的测量每个地面分辨单元的能量。

因此，它能够有更强的记录信号和更大的感应范围（动态范围），增加了相对信噪比，从而得到更高的空间和辐射分辨率。

扫描系统的原理及应用扫描系统的概述扫描系统是指一种通过扫描设备对目标物体或场景进行逐点或逐行扫描，并采集相关数据的系统。

它可以将目标物体或场景的信息转化为数字化的数据，用于后续的处理、分析和应用。

扫描系统广泛应用于各个领域，如物体三维重建、工业检测、医学影像、文物保护等。

扫描系统的原理扫描系统的原理可以大致分为以下几个步骤：1. 质量激光发射器扫描系统通常使用质量激光发射器来发射激光束。

质量激光发射器能够产生高强度、高质量的激光束，具有较小的发散角度和较高的光束质量。

2. 光栅扫描激光束通过光栅进行扫描，光栅可以将激光束分割成多个扇形，使得激光束能够覆盖更大的扫描区域。

光栅扫描还可以通过调整光栅的角度来调节扫描线的密度和方向。

3. 接收器扫描系统还需要一个接收器来接收从目标物体或场景反射回来的激光束。

接收器通常包括光电二极管、光电 multiplier tube等探测装置，可以将光信号转换为电信号。

4. 数据采集接收器将接收到的光信号转换为电信号后，扫描系统会对电信号进行采集和处理。

采集到的数据通常是目标物体或场景的一些特征信息，如距离、颜色、亮度等。

5. 数据处理扫描系统通过对采集到的数据进行处理，可以获得更具体的目标物体或场景的信息。

常见的数据处理方法包括滤波、去噪、配准、拼接等。

扫描系统的应用扫描系统在各个领域都有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用场景：1. 三维重建扫描系统可以通过对物体逐点或逐行进行扫描，得到物体的点云数据，并通过数据处理方法进行拼接和重建，最终获得物体的三维模型。

三维重建广泛应用于工业设计、文化遗产保护、虚拟现实等领域。

2. 工业检测扫描系统可以通过对工业产品进行扫描，并分析得到的数据，实现产品的质量检测和缺陷分析。

工业检测可以用于制造业的质量控制、产品的瑕疵检测等方面。

3. 医学影像扫描系统在医学影像领域有着广泛的应用。

通过对人体进行扫描，可以获得人体的各种形态和结构信息，并用于医学诊断、手术规划等方面。

工业测量的技术手段和仪器设备，伴随着科学技术的发展与应用，其名目繁多。

但归纳起来，最主要是以电子经纬仪或全站仪，摄影仪或显微摄影仪，激光扫描仪等传感器，在电子计算机和软件的支持下形成的三维测量系统，系统大概可分为三大类，以电子经纬仪或全站仪为传感器的工业大地测量系统；以摄影仪或显微摄影仪为传感器的工业摄影测量系统；以激光扫描仪为传感器的激光扫描测量系统。

除此以外，还有基于莫尔条纹的工业测量系统，基于磁力场的三维量测系统，用于空间抛物体运动轨迹测定的全球定位系统等。

5．1 工业大地测量系统工业大地测量系统发展最早，应用较广5．2 工业摄影测量系统工业摄影测量系统，是借助目标的影像，通过图像处理和摄影测量处理过程，以获取目标的几何状态和运动状态。

其优点是通过像片提供大量信息，施测周期短，可在瞬间完成测量全过程，可对动态目标进行测量，可多重摄影，有多余观测值，精度可靠，相对精度可达百万分之一。

特别适用于待测点密集的目标，适用于目标环境不甚稳定，乃至剧烈变化的目标，适用于工业生产流水线上产品的快速检测5．3 地面激光雷达系统，前面3．2 节中所说的地面激光雷达系统，最初是为工业测量设计的三维工业测量系统，如瑞士研制Cyrax 激光扫描仪，具有扫描范围大，速度快，分辨率高、建模快，拼接好的特点，激光扫描“点阵”可再现所测物体的三维立体景观，可直接用于点对点的量测，利用拟合软件，点阵可以转换成三维模型，二维平面图，等高线图或断面图。

它的问世，使三维工业测量系统加速向自动化、智能化、多用途方向发展。

三维工业测量系统是在制造业和机械安装检测行业中，利用各种测量仪器包括电子经纬仪、全站仪、激光跟踪仪、扫描仪、专业相机等组合，在计算机的控制下，对工件和产品进行精密三维坐标测量的复杂系统。

根据测量数据的获取方式不同总体上可分为接触式和非接触式两类。

接触式测量设备的主要代表是三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine，CMM），它是传统的通用坐标精密测量设备，在制造业乃至世界范围内得到了很广泛的应用，并已经成为3D 检测工业标准设备。

ADS40推扫式数字航摄原理及应用【摘C要】ADS40 是当今最先进的摄影测量系统之一，它采用推扫式三线阵获取影像，可以提供多种类型的数字影像数据。

由于配备IMU/DGPS系统，在一定的基站范围内可以在无控制或少量控制点的情况下进行空三平差，极大地减轻了摄影测量外业控制工作量，缩短了生产周期，提高了作业效率。

本文就ADS40的原理、数据处理流程，以及ADS40和常规摄影测量的区别，在精度等方面作了阐述和分析，并就其在我国摄影测量领域内的应用进行了展望。

【关键词】ADS40机载数字航摄仪；推扫式；IMU/DGPS；空三平差1 引言ADS40是徕卡公司2007 年7月推出的新产品，被欧美等西方发达国家广泛采用，截至现在已经在全球范围内销售了30万多套,能同时提供黑白波段（PANB14A、PANF28、GRNN00A）、彩色波段（REDN00A、GRNN00A、BLUEN00A）以及彩红外波段影像（REDF14A、GRNF16A、NIRF18A）。

其全新的成像机理及较高的自动化数据获取处理方式为摄影测量开辟了崭新的途径，并对传统的摄影测量作业方式构成了挑战。

2ADS40推扫式数字航摄仪构成、性能及其成像原理2.1 ADS40推扫式数字航摄仪ADS40推扫式数字航摄仪由传感器头SH40（镜头和IMU/DGPS）、控制单元CU40、大容量存储系统MM40、操作界面OI40、导航界面PI40、PA V30 陀螺稳定平台等部件组成。

SH40中集成有高性能镜头系统和惯性测量装置IMU，镜头焦平面上安置8条波段CCD 阵列探测器，可以生成黑白、彩色及彩红外影像。

CCD像元大小为6.5um，每个CCD阵列探测器有12000个像元。

ADS40相机采用单个镜头成像，相比DMC和UItraCamD 数字航摄仪采用的多镜头光拼合成像方式：ADS40的镜头口径更大。

单镜头成像比多镜头成像在原理上更为简单，更宜于实现，故障率更低，检校也更加方便。

1.推扫式面阵成像光谱仪成像原理
推扫式面阵成像光谱仪是一种用于获取地球表面光谱信息的设备。

其成像原理如下：
1. 光学系统：推扫式面阵成像光谱仪包含一个光学系统，它通过透镜或反射镜将入射的光线聚焦在一定的焦平面上。

2. 推扫：面阵成像光谱仪通过平行移动整个设备或者通过旋转棱镜的方式，将地面上的不同区域依次扫描到成像区域。

3. 感光元件：成像区域包含一个感光元件，通常是一种二维面阵CCD（或CMOS）传感器。

感光元件能够将光线转化为电
子信号，并记录下每个像素接收到的光的强度。

4. 光谱分析：感光元件记录下的电子信号会被实时转化为数字信号，然后通过计算机处理和分析。

通过对不同波长的光进行分析，可以得到地面上不同区域的光谱特征。

5. 数据处理和显示：最后，光谱仪可以将获取到的光谱数据进行处理、分析和显示。

这些数据可以用于研究地球表面的植被、土壤、水质等特征，也可以用于环境监测、农业、地质勘探等领域。

总的来说，推扫式面阵成像光谱仪通过扫描地面上不同区域的光线，将其转化为数字信号，并通过光谱分析得到地球表面的光谱信息。

这种仪器在遥感和光谱学研究中具有广泛的应用。