9.Оптико-электронные кадровые и цифровые камеры. Панорамные фотоаппараты.

Существуют десятки различных съемочных систем, отличающихся по принципу действия, конструкции, назначению; среди них выделяют основные — фотографические, оптикоэлектронные и радиоэлектронные.

В оптико-электронных кадровых камерах изображение регистрируется не фотографическим, а электронным способом. Устройство электронной камеры аналогично фотографической — изображение строится объективом в центральной проекции на плоскости, но вместо кассеты с фотопленкой используется электронная система, преобразующая оптическое изображение в электрические сигналы.

Основу телевизионных электронных съемочных камер, которые применялись в начальный период космических исследований, составляет передающая электронно-лучевая трубка.

В цифровой электронной камере, которую все чаще называют цифровой фотокамерой, изображение местности строится на плоской поверхности многоэлементной матрицы приборов с зарядовой связью (ПЗС-матрицы).

Достоинства кадровых съемочных камер заключаются в практически мгновенном получении всего снимка в центральной проекции на плоскости, что обеспечивает его высокую геометрическую точность. Стремясь увеличить охват территории, приходится использовать либо широкоформатные камеры, либо широкоугольные объективы. Однако с увеличением угла поля зрения линзово­го объектива ухудшается равномерность освещения по кадру, а также снижается разрешающая способность, что отрицательно сказывается на качестве снимка.

Панорамные фотоаппараты позволяют снимать поперек направления полета широкую полосу местности — иногда от гори­зонта до горизонта — при высоком фотографическом качестве снимков. Для этого в панорамном аппарате фотопленка располо­жена не на плоской, а на цилиндрической поверхности и изображение последовательно формируется узкой полосой (щелью) при повороте объектива камеры. Однако цилиндрический панорамный снимок по своим геометрическим свойствам суще­ственно уступает плоскому кадровому, поэтому он обычно ис­пользуется не для измерений, а для визуального дешифрирования.

10. Оптико-механические сканеры, разновидности.

Оптико-механический сканер. Сканирующее устройство — быстро качающееся зеркало, просматривая местность поперек движения носителя, посылает лучистый поток в объектив (обычно зеркальный) и далее на точечный фотоприемник, который преобразует его в электрический сигнал. При сканерной съемке изображение местности получают в виде непрерывной полосы, состоящей из строк (сканов), которые, в свою очередь, состоят из отдельных элементов (пикселов). В пределах элемента изображения происходит осреднение яркости объектов и детали не различаются.

Важные характеристики сканера — угол сканирования (обзора) и мгновенный (соответствующий одному элементу) угол зрения, которые определяют соответственно ширину полосы съемки и

пространственное разрешение на местности.

В зависимости от движения сканирующего луча — по плоскости или образующей конуса — сканеры делят на линейные и конические. У конического сканера угол визирования и, следовательно, разрешение вдоль строки остаются неизменными, но сама строка сканирования на местности представляет собой дугу окружности. Снимки, полученные коническим сканером, имеют более высокую радиометрическую точность.

ПЗС — прибор с зарядовой связью. Общее обозначение класса полупроводниковых приборов, в которых применяется технология управляемого переноса заряда в объеме полупроводника.

В оптико-электронном сканере для регистрации излучения используются приборы с зарядовой связью в виде ПЗС-линейки(прибор с зарядовой связью), которая устанавливается поперек направления движения спутника. Он прост в устройстве и надежен в работе. Конструкция многозональных сканеров, предназначенных для получения снимков в нескольких спектральных зонах, дополняется светофильтрами или диспергирующей системой (призмы, дифракционные решетки и т.д.), расщепляющей регистрируемый лучистый поток на спектральные составляющие которые подаются на различные приемники излучения. Число приемников, их тип (спектральная чувствительность) устанавливаются в соответствии с количеством и шириной спектральных зон, в которых работает многозональный сканер.

В гиперспектральном оптико-электронном сканере, например, видимое, среднее инфракрасное и тепловое излучения регистрируются детекторами трех прямоугольных ПЗС-матриц. В гиперспектральном сканере по одному направлению приемной ПЗС-матрицы регистрируются спектральные характеристики местности, по другому — пространственные. Общее число зональных снимков, получаемых гиперспектральным сканером, может достигать нескольких сотен. В совокупности их представляют в виде так называемого гиперспектрального куба.

Гиперспектральное изображение - это трехмерный массив данных (куб данных), который включает в себя пространственную информация (2D) об объекте, дополненную спектральной информацией (1D) по каждой пространственной координате. Иными словами, каждой точке изображения соответствует спектр, полученный в этой точке снимаемого объекта.Гиперспектральное изображение - трехмерная картина. 

При тепловой инфракрасной съемке снимки получают с помощью специального сканера (тепловизора) с порогом температурной чувствительности 0,1 —0,5 °С, который обязательно должен иметь систему охлаждения приемника.

Для пассивной съемки в микроволновом диапазоне используются микроволновые радиометры, у которых сканирующая поперек движения носителя колеблющаяся антенна размещена в параболическом рефлекторе. Космические микроволновые радиометры позволяют получать радиотепловые снимки пока с невысоким(в несколько километров) пространственным разрешением, которое тем лучше, чем длиннее антенна. Все сканеры поставляют строчные снимки, которые по своим геометрическим свойствам уступают кадровым фотографическим

снимкам.

Съемка в узких спектральных зонах, возможность быстрой передачи на Землю радиометрической видеоинформации в цифровой форме, что необходимо для компьютерного дешифрирования — несомненные достоинства съемочных сканерных систем. В настоящее время оптикоэлектронные сканеры на основе ПЗС-приемников становятся основным видом космической съемочной аппаратуры, вытесняя фотографические камеры.