第五章热红外遥感图像判读教学内容

2、温度分辨力
➢ 指能区分地面上温度差异的能力，主要 取决于扫描仪探测元件的性能。
➢ 现代技术已经能研制出温度分辨力达 0.01˚C的传感器。
➢ 在资源遥感中使用的热红外扫描仪温度 分辨力大多在0.1一0.5˚C之间，基本上能 满足目前应用要求。
3、图像的温度标定
➢ 未作温度标定的热红外图像，只能用它定性地 确定地物温度的相对高低，而不能得知地物的 准确温度数值。
➢ 如图，立体角β对应地面 面积为瞬时视场，其直径 为瞬时视场线度（D）。 即用扫描方式能分辨地面 目标的最小尺寸
➢ 瞬时视场对应于图像上的 面积就是像元，它是构成 扫描图像的基本单元。
➢ 瞬时视场角愈小，相对应 的地面瞬时视场也愈小， 扫描仪分辨力就愈高。反 之，分辨力则较低。
➢ 如上图所示，扫描角（θ）和瞬时视场 （β）不同。前者是个变量，它取决于扫 描镜摆动的幅度，其所对应的地面宽度 是瞬时视场线度的累积。
➢ 此外，航高一定时，每条扫描线上随扫描角 (θ)的增大，飞机到目标间的距离（斜距）也 在增加，因而瞬时视场沿飞行方向和扫描方向 的线度也在扩大。瞬时视场的投影形状由圆形 逐渐变成椭圆形。
➢ 根据图中的几何关系，可以导出沿飞行方向和 扫描方向的瞬时视场线度公式：
➢ D飞=Dsecθ=（Hsecθ）β ➢ D扫=Dsec2θ=（Hsec2θ）β
2、切线比例尺
➢ 沿扫描方向的比例尺叫切线比例尺，是随着扫 描角的变化而变化的（图）。
➢ 在数值上，切线比例尺等于像元（扫描图像上 最基本的成像单元）直径与扫描方向瞬时视场 线度之比。
➢ 对同一扫描仪而言，像元直径是常数。因此， 切线比例尺的大小就决定于扫描方向的视场线 度。如图所示，切线比例尺从机下点向两侧方 向，随视场线度的增加而减小。即随视场扫描 角的增大，图像边缘的比例尺逐渐变小，造成 图像被压缩，引起扫描图像发生畸变（图）。
Байду номын сангаас
（二）形态
➢ 由于热红外图像常存在畸变，地物影像遂发生 一些变形。同样大小的地物在图像中央和边缘 影像大小会明显不同。
2、飞行平台侧滚引起的图像形变
➢ 平台侧滚会使扫描条带发生左右偏移， 地面目标偏离中心线，地物发生弯曲形 变（见图）。
➢ 这种形变的一般规律是：与航线垂直的 线性目标不发生方向性变化，其余线性 目标均发生弯曲，尤其是与航线近于平 行的线性目标，将发生波纹状变形，变 形方向与侧滚方向一致。
3、飞行平台仰俯引起的图像畸变
（四）非系统畸变及其影响因素
1、速高比变化引起的成像比例形变 ➢ 扫描成像时，往往由于航速的变化而引起速高
比的失谐，从而造成图像在航向比例上的形变。 ➢ 飞行速度增加，速高比变大。由于速高比已经
设定，就引起拉片速度相对变慢，造成图像被 压缩，成像比例尺变小。 ➢ 反之，则会造成图像被拉长，成像比例尺变大， 并使扫描重叠率降低，甚至可能出现漏带现象。
第五章热红外遥感图像判读
（二）比例尺切向畸变
1、航向比例尺
➢ 在红外扫描图像上可以看作有两种比例 尺：一种是沿飞行方向的比例尺，一种 是沿扫描方向的比例尺。
➢ 由于地面扫描重叠率与成像扫描重叠率 一致，因此航向比例尺就是胶片移动速 度与飞行速度之比，是一个常数。在同 一张图像上，航向比例尺是一致的，它 与目标所处的位置无关。
➢ 但对于某一具体扫描仪而言，它有一个 最大的扫描角或称总扫描角，这是个常 数，其所对应的地面宽度范围即为整个 扫描条带的宽度。
➢ 瞬时视场的大小和扫描条带的宽度，还 与航高有关。航高增加，地面分辨力减 小，整个地面覆盖宽度加大。
➢ 机下点（或星下点）的瞬时视场线度
D=βH 式中β为瞬时视场角(弧度)，H为航高（m）
➢ 仰俯动作会造成对地面扫描线间隔疏密 不同的变化，从而使目标在图像上被压 缩或被拉长（图）。
二、热红外图像的光谱信息特征
1、光谱分辨力 ➢ 指能区分地物热辐射波谱特征差异大小
的能力。主要取决于扫描仪分光系统所 划分的谱带宽度，谱带越窄区分不同波 谱特征地物的能力愈强。 ➢ 目前大多数热红外图像都是宽谱带（8— 14微米）单波段图像，因此波谱分辨力 不如可见光图像。
公式推导：
➢ 可见，扫描线不是一条等宽的直带，它由中心 位置向两侧弯曲并逐渐展宽。在同一条扫描线 上，其分辨力从机下点向两侧逐渐变低。
➢ 当然，热红外扫描图像的分辨力除了决定于瞬 时视场线度外，还与探测器的温度灵敏度（也 叫温度分辨力）的高低以及目标和背景的温差 大小等有关。如果温度分辨力比较高，有时即 使地面目标小于瞬时视场线度，也可以被探测 出来。
➢ 地物的辐射温度（T辐）与其实际温度（T实） 的关系为： T辐=ε3/4T实
➢ 由于各种地物的发射率都小于1，所以地物的 辐射温度总是低于其实际温度
热红外图像判读
一、判读标志 （一）色调 ➢ 热图像色调反映了地物的表面温度，所以常常
使用“暖信息”、“冷信息”等术语。一般表 面温度愈高的地物色调愈浅，否则色调越深。 ➢ 地物不同时刻获得的热红外图像其色调存在日 变化。应用色调标志时，要注意成像时间。 ➢ 白天的热红外图像上水体（热水体除外）的色 调总是比陆地的色调深，而夜间图像上水体的 色调则比陆地浅。
➢ 近期的热红外图像都是作过温度标定的，其上 有灰阶条带，每一灰阶表示一定的温度范围， 只要将图像中地物的色调与灰阶比较，就可确 定出地物的温度范围。
➢ 彩色热红外图像对地面温度分布反映得更醒目， 其上每一种颜色表示一定的温度范围，两种色 区的界线即为地面上的等温线。
➢ 必须指出，这些图像上所表示的温度是地物的 辐射温度（又叫亮度温度），而不是地物的实 际温度。辐射温度是根据地物辐射能量大小标 定出来的，它等于具有同等辐射能量的黑体的 温度。
➢ 对于光学机械扫描仪来讲，图像边缘部分的比 例尺，具有与倾斜摄影像片相类似的特性。
（三）地面分辨力
➢ 热红外扫描图像地面空间分辨力，取决 于扫描系统的瞬时视场角和扫描成像时 的飞行高度。
➢ 所渭瞬时视场角是指扫描镜固定的某一 瞬间，投射到探测器上那一束红外光的 立体角。
➢ 瞬时视场角β决定于探测元件的大小d和 焦距f的比值，用弧度表示（图）β=d/f