@[toc]光學遙感基礎總結
• 波長
• 指波在乙個振動週期內傳播的距離，波長λ等於波速u和週期t的乘積，即λ=ut，λ=u/v.
• 波長與頻率成反比,電磁波的能量與頻率成正比
• 波段
• 波段又稱波譜段或波譜帶,通常以具體波長範圍的數值表示,也有用數字或字母作為代號，如微波區用l、s、k等分別代表17.63～26.76厘公尺、7.39～11.52厘公尺、1.13～1.67厘公尺波長範圍
• 通常把電磁波譜劃分為大大小小的段落，大的稱為波段區，(可見區、紅外區),中等的如近紅外、遠紅外等；
• 小的稱為波段
• 最狹窄的為譜線。波段，如陸地衛星多波段掃瞄器第四波段為0.5～0.6微公尺。
• 當電磁波按頻率範圍劃分時，則稱為「頻帶」或「頻段
• 波譜
• 以任何一種形式展示電磁輻射強度與波長之間的關係。叫做波譜
• 光譜
• 光譜：是複色光經過色散系統（如稜鏡、光柵）分光後，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜。
• 成像光譜技術
• 是感測器在獲取目標地物影象的同時，也能獲取反映地物特點的連續、光滑的光譜曲線。這種既能成像又能獲取目標光譜曲線的「譜像合一」的技術，稱為成像光譜技術
• 高光譜成像
• 高光譜成像技術是基於非常多窄波段的影像資料技術，它將成像技術與光譜技術相結合，探測目標的二維幾何空間及一維光譜資訊，獲取高光譜解析度的連續、窄波段的影象資料
• 所謂高光譜影象就是在光譜維度上進行了細緻的分割，不僅僅是傳統所謂的黑、白或者r、g、b的區別，而是在光譜維度上也有n個通道，例如：我們可以把400nm-1000nm分為300個通道。
• 高光譜遙感是通過高光譜感測器探測物體反射的電磁波而獲得地物目標的空間和頻譜資料，成立於20世紀初期的測譜學就是它的基礎。高光譜遙感的出現使得許多使用寬波段無法探查到的物體，更加容易被探測到，所以高光譜遙感的出現時成功的是革命性的。
• 光學遙感的發展過程可分為：全色（panchromatic）→彩色（color photography）→多光譜（multispectral）→高光譜（hyspectral）。
• 全色波段
• 一般指使用0.5微公尺到0.75微公尺左右的單波段，即從綠色往後的可見光波段。全色遙感影象也就是對地物輻射中全色波段的影象攝取，因為是單波段，在圖上顯示是灰度。全色遙感影象一般空間解析度高，但無法顯示地物色彩。
• 全色波段（panchromatic band），因為是單波段，在圖上顯示是灰度。全色遙感影像一般空間解析度高，但無法顯示地物色彩。 實際操作中，我們經常將之與波段影象融合處理，得到既有全色影象的高解析度，又有多波段影象的彩色資訊的影象。
• 多光譜遙感
• 多光譜遙感：將地物輻射電磁破分割成若干個較窄的光譜段，以攝影或掃瞄的方式，在同一時間獲得同一目標不同波段資訊的遙感技術。
• 原理：不同地物有不同的光譜特性，同一地物則具有相同的光譜特性。不同地物在不同波段的輻射能量有差別，取得的不同波段影象上有差別。
• 優點：多光譜遙感不僅可以根據影像的形態和結構的差異判別地物，還可以根據光譜特性的差異判別地物，擴大了遙感的資訊量。
• 航空攝影用的多光譜攝影與陸地衛星所用的多光譜掃瞄均能得到不同普段的遙感資料，分普段的影象或資料可以通過攝影彩色合成或計算機影象處理，獲得比常規方法更為豐富的影象，也為地物影像計算機識別與分類提供了可能。
• 高光譜
• 高光譜遙感起源於20世紀70年代初的多光譜遙感，它將成像技術與光譜技術結合在一起，在對目標的空間特徵成像的同時，對每個空間像元經過色散形成幾十乃至幾百個窄波段以進行連續的光譜覆蓋，這樣形成的遙感資料可以用「影象立方體」來形象的描述。同傳統遙感技術相比，其所獲取的影象包含豐富的空間、輻射和光譜三重資訊。
• 高光譜遙感技術已經成為當前遙感領域的前沿技術。
• 高光譜遙感具有不同於傳統遙感的新特點：
• 1）波段多：可以為每個像元提供十幾、數百甚至上千個波段；
• 2）光譜範圍窄：波段範圍一般小於10nm；
• 3）波段連續：有些感測器可以在350~2500nm的太陽光譜範圍內提供幾乎連續的地物光譜；
• 4）資料量大：隨著波段數的增加，資料量成指數增加；
• 5）資訊冗餘增加：由於相鄰波段高度相關，冗餘資訊也相對增加。
• 優點：
• 1）有利於利用光譜特徵分析來研究地物；
• 2）有利於採用各種光譜匹配模型；
• 3）有利於地物的精細分類與識別；
• 異同點
• 國際遙感界的共識是光譜解析度在λ/10數量級範圍的稱為多光譜(multispectral)，這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區 只有幾個波段，如美國 landsatmss，tm，法國的spot等；而光譜解析度在λ/100的遙感資訊稱之為高光譜遙感(hyperspectral)；隨著遙感光譜分辨 率的進一步提高，在達到λ/1000時，遙感即進入超高光譜(ultraspectral)階段(陳述彭等，1998)。
• 高光譜和多光譜實質上的差別就是：高光譜的波段較多，普帶較窄。（hyperion有233~309個波段，modis有36個波段）
• 多光譜相對波段較少。（如etm+，8個波段，分為紅波段，綠波段，藍波段，可見光，熱紅外（2個），近紅外和全色波段）
• 高光譜遙感就是多比多光譜遙感的光譜解析度更高，但光譜解析度高的同時空間解析度會降低
• 空間解析度
• 間解析度是指遙感影像上能夠識別的兩個相鄰地物的最小距離
• 攝影影像，通常用單位長度內包含可分辨的黑白「線對」數表示（線對/公釐）
• 對於掃瞄影像，通常用瞬時視場角（ifov）的大小來表示（毫弧度mrad），即像元，是掃瞄影像中能夠分辨的最小面積
• 像解率是用單位距離內能分辨的線寬或間隔相等的平行細線的條數來表示，單位為線/mm或線對/mm
• 光譜解析度
• 感測器的波段數越多，波段寬度越窄，地面物體的資訊越容易區分和識別，針對性越強
• 光譜解析度是指感測器所能記錄的電磁波譜中，某一特定的波長範圍值，波長範圍值越寬，光譜解析度越低
• 光譜解析度是指探測器在波長方向上的記錄寬度，又稱波段寬度(band width)。光譜解析度被嚴格定義為儀器達到光譜響應最大值的50%時的波長寬度，一般來說識別某種波譜的範圍窄，則相應光譜解析度高
• ①多光譜成像技術（multispectral imaging），具有10~20個光譜通道。光譜解析度為λ/δλ≈10；
• ②高光譜成像技術（hyperspectral imaging），具有100~400個光譜通道的探測能力，一般光譜解析度可達λ/δλ≈100。
• ③超高光譜成像（ultraspectral imaging），光譜通道數在1000左右，光譜解析度一般在λ/δλ≧1000。
一 光學設計基礎
第二章 光學系統的像差概述 重點 第三章 光學系統的像質評價 重點 第四章 公差分析 光學系統成像效能主要有兩個方面要求 設計光學系統有兩個階段 第一步設計簡單，第二部就複雜，反之同 評價乙個光學系統的好壞 光學設計過程步驟 成像光學系統 有明確的物像共軛關係，設計的重點在於資訊傳遞的真實性 是否畸...
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