航摄仪的简单分析

1、航摄仪的简单分析航摄仪的简单分析 组员：组员：韩晓栋 贺腾霄 刘丹 胡航 姚枫 制作人：制作人：毛敏 引言：引言： 航空摄影具有成图速度快、精度高、不受气 候及季节的限制等优点，因此航空摄影测量 仍然是测制地形图获取影像的主要手段。航 空摄影测量经历了模拟摄影测量、解析摄影 测量和数字摄影测量阶段,其传感器类型主要 有光学摄影类型传感器和光电成像类型传感 器。到目前为止，航空摄影机多数还是基于 胶片的光学摄影机，随着数字技术与数字摄 影测量的发展，大像幅的数字航空摄影机问 世并开始使用。【1】 一、光学摄影类型传感器一、光学摄影类型传感器 共同特点共同特点 : 是将搜集到的地物反射光在感光胶片

2、上 直接曝光成像。 主要代表主要代表框幅式光学航摄仪，这是基于胶片的 光学模拟摄影机，所谓框幅式是指每次摄影机只能 取得一帧影像，像幅尺寸多为2323cm，具有较 高的光学性能、摄影过程自动化，还有框标装置， 即在固定不变的成片框上，四条边的中点各安装一 个机械标志（框标）。 二、光电成像类型传感器二、光电成像类型传感器 共同特点共同特点 : 是将搜集到的电磁波能量，通过仪器 内的光敏或热敏元件转变成电能后再记录下来， 电能的变化可对应数字的变化, 因而可得到数字 影像。 主要代表主要代表电荷耦合器件CCD 数字航摄仪数字航摄仪 : 是利用CCD将镜头所成影像的光信 号转化成电信号，再把这种电

3、信号转化成计算机 可以识别的”数字信号”记录下来，最后转化成 影像。 传统的胶片航摄仪：传统的胶片航摄仪：体积大、周期长、效率低、价格高 数字摄影仪：数字摄影仪：体积小、周期短、效率高、价格低 特性比较子特性比较数字航测胶片式航测备注 感光原理感光原理差异光电转化信号颗粒噪声不确定数字航摄仪量 化级数优异、 平面精度好、 影像利于存储 平面分布结构颗粒均一排列颗粒大小不均 信息存储方式无损记录信息损失 分辨率像空分辨率120光线对/mm80-140光线对 /mm CCD成像分辨 率较高 数字航摄仪高 光谱分辨率48bit=24bit 感光特性敏感谱段1.2-14m0.25-0.78m数字航摄仪

4、光 谱有害吸收小 CCD大，适应 能力强 宽容度直线含趾部和肩部 数字航摄仪与胶片航摄仪的能力对比分析数字航摄仪与胶片航摄仪的能力对比分析 【3】 当前国际上当前国际上3种主流数字航摄仪：种主流数字航摄仪：德国的DMC、瑞士 的ADS40、美国UCD 该系统是一种可用于高精度高分辨率的航摄影 测量的系统。DMC镜头系统由8个镜头组合而 成。其中4个全色镜头，4个多光谱镜头(红、绿、 蓝以及近红外)。每个单独镜头配有大面阵的 CCD传感器，4个全色镜头CCD传感器为 7K4K，4个多光谱镜头的CCD传感器3K2K。 DMC数码航摄相机的镜头部分，全色镜头沿飞 行方向呈2 X 2矩阵排列，每个镜头

5、对应一个尺 寸为4 0967 168像素的 CCD阵列。全色镜头 所获取的子影像存在一定程度的重叠，子影像 通过后处理和拼接之后生成模拟中心投影的虚 拟影像。多光谱镜头环绕全色镜头排列，获取 竖直影像，多光谱影像与全色影像的覆盖范围 相同，但分辨率较低。因此，DMC影像是面阵 CCD成像方式，但不是严格的中心投影。 1、DMC 【4】 2、 ADS40 相机上集成了GPS和惯性测量装置， 可以在无地面控制的情况下完成对地 面目标的三维定位。 ADS40的成像方式不同于传统航摄 仪，它得到的是多中心投影影像，每 个扫描线对应单独的投影中心，拍摄 到的是一整条带状无缝隙的影像，同 一条航线的影像不

6、存在拼接问题。 ADS40成像的最大特点就在于它的全 色波段采用了前视、下视和后视3 个 方向同时获取影像的办法。其中，前 视方向与下视方向的夹角为284度， 后视方向与下视方向的夹角为142 度，加上RGB和近红外4个波段，这 样使得ADS40可以利用一次飞行获得 丰富的影像信息。 【5】 3、UCD 一次摄影可同时获取黑白、彩色和彩 红外影像。 成像原理：基于传统航摄仪的中心投 影，采用了8个小型镜头，相机底部 中央由4个镜头组成全色波段镜头组， 周 围布置了4个焦距为28 mm的镜头， 负责对R、G、B和近红外波段感光。 4个全色镜头沿飞行方向排列，对应 的9个面CCD呈33排列。当第一

7、个 镜头到达预定地点时，正中 心1个 CCD被曝光；随机的飞行第2个镜头 到达相同位置，四角的CCD以及R和 B镜头对应CCD曝光；第3个镜头到 达时上下2CCD 以及G和NIR镜头对 应CCD曝光，第4个镜头到达时左右 2个CCD曝光各CCD所获取的影像根 据重叠部分精确配准，消除曝光时间 误差造成的影响，生成一个完整的中 心投影。 基本参数的比较基本参数的比较 像元数 （MN) 像元 尺寸 像元角 （） 重叠60% 的基高比 航高5000m 的GSD/cm 备注 DMC13800760 0 121:100000.350面 ADS40120006.251:100000.650三线阵 UCD1

8、1500750 0 91：112660.26644面 随着数字成像技术的发展，数字航摄仪必将取代胶片航摄 仪，在胶片摄影中的一些技术参数讲不再适用与数字摄影 三种常用航摄仪的基本参数三种常用航摄仪的基本参数【6】 分析分析 DMC、ADS40、UltraCamD这些具有代表性 的数字航摄仪具有各自的特点，无论是线阵 传感器还是面阵传感器，由数字航摄仪代替 传统胶片航摄仪的优势是非常显著的。 数字航摄仪三个特点：数字航摄仪三个特点： 1、解决大像幅的航空摄影 2、与定姿、定位传感器的结合 3、与现有摄影测量系统资源的衔接 【7】 结论结论 由分析可得：不同的传感器有不同 的测量范围、测量精度、测量速度( 频率)和适用条件。因此,在实际应 用中,应该结合动态对象的具体特 点,从精度和经济性角度出发,来选 取最合适的传感器,以正确地反映物 体实际运动姿态。 参考文献参考文献 【1】王佩军，徐亚明摄影测量学M 武汉大学出版社 【2】徐进军，张民伟，何长虹几种动态测量传感器综述J 测 绘信息工程2005（2）. 【3】高光星数码航摄与传统摄影的比较探讨J 地理空间信息， 2007,5（1）：10-13. 【4】袁桂生，智爱玲数字航摄仪在测绘项目中应用的探讨 J 现代测绘，2005（4）：30-31. 【5】刘军,张永生