摘要：文章介紹了CCD成像原理；通過(guò)介紹Z/I公司全數(shù)字航空攝影（DMC）影像及其與中心投影的關(guān)系并與傳統(tǒng)的航空影像相比，分析了數(shù)碼航空影像與常規(guī)的航空攝影影像的不同的特征，并對(duì)這些差異所造成的問(wèn)題提出了一些建議。
　　關(guān)鍵詞：DMC；影像質(zhì)量；數(shù)碼航空影像
　　隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，測(cè)繪手段逐步實(shí)現(xiàn)從模擬測(cè)繪到數(shù)字化測(cè)繪和信息化測(cè)繪的過(guò)渡，數(shù)碼航攝儀的產(chǎn)生，真正意義上實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的“全數(shù)字”。目前基于光學(xué)影像為基礎(chǔ)的“4D”數(shù)字產(chǎn)品的生產(chǎn)，已形成了一整套科學(xué)的生產(chǎn)模式。與傳統(tǒng)的航空影像相比，對(duì)數(shù)字航空影像質(zhì)量的分析與研究還有待完善。本文分析了數(shù)碼航空影像除了在覆蓋范圍、測(cè)圖精度等方面與常規(guī)航空影像的差別外，在影像的色彩、亮度、飽和度等方面也與常規(guī)的航空攝影影像有著不同的特征。
　　
　　一、CCD數(shù)字成像技術(shù)
　　
　　自1970年提出利用CCD作為模擬移位寄存器構(gòu)成固體成像系統(tǒng)新概念以來(lái)，隨著新型半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)和微加工技術(shù)的日益完善，CCD器件在成像領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。CCD（Charge Coupled Devices），即電荷藕和器件，使一種高性能微型圖像傳感器。這種新型光電成像器件具有靈敏度高、光譜響應(yīng)寬、集成度高、維護(hù)方便、成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、公安、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、生物、天文、地質(zhì)、宇航等科學(xué)和技術(shù)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代最重要的圖像傳感器之一。
　　數(shù)字成像是基于電子技術(shù)，瞬間捕獲并再現(xiàn)人眼可視的全息光信息的電子裝置。顯然，人眼對(duì)于靜態(tài)圖片分辨率的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于視頻動(dòng)態(tài)圖像分辨率的靈敏度，這是由于人眼對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的視覺(jué)暫留現(xiàn)象作用。從技術(shù)上，數(shù)字相機(jī)注重瞬間捕獲圖像的絕對(duì)分辨率，即圖像靜態(tài)指標(biāo)高；而數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在保證瞬間捕獲圖像的分辨率達(dá)到視頻要求的條件下，更注重各幀圖像之間的動(dòng)態(tài)鏈連。因此，兩種系統(tǒng)在技術(shù)上各有側(cè)重，不能簡(jiǎn)單取代。
　　
　　二、DMC的幾何結(jié)構(gòu)與中心投影的關(guān)系
　　
　　從理論上而言，用戶使用的有效影像不是一個(gè)嚴(yán)格的中心投影?？v然，傳統(tǒng)的航空攝影機(jī)，由于壓平誤差、畸變差等因素，也不可能是嚴(yán)格的中心投影，最重要的是研究它是否是一個(gè)實(shí)際的中心投影，即考慮它所產(chǎn)生的誤差是否小于量測(cè)誤差。為了便于理解，先將糾正分為兩步：
　　1、保持?jǐn)z影中心不動(dòng)，將傾斜攝影糾正成水平影像如圖1所示。由于攝影中心不動(dòng)，將傾斜像片（圖中用虛線表示）糾正為水平像片（圖中用實(shí)線表示），它（水平影像）與直接攝取的“水平像片”完全一樣，因此，這一過(guò)程在理論上不會(huì)產(chǎn)生糾正誤差。但是，由于將傾斜影像（傾角分別為10°/20°）上的影像段（圖中用l表示）糾正為水平影像上的影像段（圖中用l表示），即在影像邊緣l＞l，說(shuō)明它將降低影像分辨率（即采用高次多項(xiàng)式進(jìn)行重采樣）。
　　
　　2、將糾正的水平影像平移到有效影像，由于有效影像位于4個(gè)相機(jī)的中心，因此，平移距離為40/85mm。這一糾正過(guò)程將產(chǎn)生中心投影誤差。而且，它與地面高差有關(guān)，若將S與S視為兩個(gè)攝影中心，dX視為攝影基線B，則平移產(chǎn)生的中心投影誤差，事實(shí)上就是由高差產(chǎn)生的左右視差
　　
　　
　　三、DMC的影像質(zhì)量分析
　　
　　由于CCD的感光度不高，DMC的原始影像在肉眼看來(lái)是極暗的，要經(jīng)過(guò)圖像處理才能用于生產(chǎn)。DMC有自帶的軟件用于影像的處理，也可以用其他的圖像處理軟件來(lái)處理。DMC的影像是由四張相片拼接而成，盡管我們最后得到的原始影像是拼接后且經(jīng)過(guò)勻光、勻色處理的一幅大幅面CCD影像，但是也會(huì)因地物、天氣等條件的不同而使影像出現(xiàn)不同的質(zhì)量問(wèn)題。
　　1、由于地物的原因使得拼接后影像的勻光、勻色效果不好，四張影像的過(guò)渡區(qū)域有明顯的色彩、色調(diào)不統(tǒng)一，特別是在有大面積水域的時(shí)候，這種時(shí)候就需要挑出這種影像，進(jìn)行后期處理。
　　2、DMC的影像與傳統(tǒng)的航攝影像一樣，伸入水域的陸地部分（形似半島）也會(huì)出現(xiàn)曝光過(guò)度的現(xiàn)象，影像的信息會(huì)有嚴(yán)重的丟失。
　　3、由于CCD采用的彩色還原能力較好的原色濾鏡，每一種濾鏡都是4個(gè)一組，覆蓋在像素上。RGB原色分色法濾鏡每組包括1個(gè)紅（R）、2個(gè)綠（G）和1個(gè)藍(lán)（B）。其中綠色素多一點(diǎn)，是因?yàn)槿祟愌劬?duì)綠色的敏感性和對(duì)其他顏色不一樣。最后在記錄圖像時(shí)，每個(gè)像素的真實(shí)色彩就是它與周圍像素相混合的平均值。因此DMC的影像普遍偏綠，雖然顏色銳利但是對(duì)于有些地物則有失真實(shí)，在后期的處理中要適當(dāng)?shù)臏p少綠色分量的比例。
　　4、在制作大比例尺地形圖時(shí)，DMC影像較常規(guī)航空影像更容易受到云層的影響。
　　5、DMC影像的色彩飽和度比較大，在制作正攝影像圖時(shí)，要對(duì)影像做適當(dāng)調(diào)整，否則不利于反映地物的真實(shí)信息。
　　6、DMC影像的像幅是95mm×168mm，不像常規(guī)的航攝影像是正方形，而是旁向?yàn)殚L(zhǎng)邊的矩形，因此在航飛時(shí)要加大旁向重疊度以彌補(bǔ)懸偏角對(duì)相鄰影像重疊度的影響。如圖2所示，傳統(tǒng)航片的幅面是230×230mm的，按照航向60%的重疊度，重疊面積比較大，并且因?yàn)槭钦叫蔚木壒剩嬖谳^小的航偏角時(shí)對(duì)重疊度的影響也不是很大。但是DMC影像的幅面是長(zhǎng)方形的，并且短邊與航向平行，這就使得即使存在很小的航偏角也會(huì)對(duì)航向重疊度造成比較大的影響。同時(shí)，由于每幅DMC影像的絕對(duì)面積小于傳統(tǒng)的航空影像，這使得對(duì)于同樣大的作業(yè)區(qū)，所需要的影像數(shù)量增加，增加了接邊的工作量。
　　
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　1、在理論上DMC不是中心投影，但是在一定條件下兩者是等價(jià)的；
　　2、在考慮數(shù)碼相機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，要充分理解數(shù)碼相機(jī)存在的明顯問(wèn)題：模型接邊工作量增加、受云層影響幾率增加，影像的飽和度難以控制等。
　　總之?dāng)?shù)碼相機(jī)較之傳統(tǒng)的航空攝影機(jī)有其優(yōu)點(diǎn)，但是也存在很多傳統(tǒng)相機(jī)所沒(méi)有的問(wèn)題，因此要對(duì)這些新的問(wèn)題進(jìn)行深入研究，使數(shù)碼航空相機(jī)能更好的發(fā)揮其作用。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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