45°扫描镜阵列探测器的排放

　　0引言

　　45°旋转扫描反射镜是一种应用最广泛的扫描模式，具有许多其他扫描方式不可代替的优点。与其他扫描方式相比，45°镜扫描总视场大，光学口径利用率高，光学稳定性好，镜面尺寸不受扫描角度影响，控制也相对容易[1-2]，但是其扫描效率偏低。解决扫描效率偏低问题的方案有两种:一是提高系统的扫描效率，二是采用多元并扫的方式，理论证明采用N元并扫可以提高系统信噪比√N倍[3]。系统扫描效率的提高是受一定限制的，而用多元并扫是提高扫描效率的关键。

　　45°镜在扫描过程中会产生像面旋转现象，使得探测焦平面上不同位置探测器元的扫描轨迹不同，由于45°镜像旋的存在，实际应用中有两个方面的问题。凶一先，焦平面某一位置的波段并扫探测器数目的多少会造成扫描遥感图像的畸变程度的不同;其次，不同的波段分别处于焦平面不同的位置上，其他各自扫描的区域不同，造成的图像畸变程度也不同。不同波段扫描畸变程度的不同，会给多波段图像的配准带来困难[4]本文主要研究波段并扫探测器元数目的改变及其在焦平面位置的变化给图像带来什么样的畸变、畸变程度如何等问题。

　　1探测器元扫描轨迹

　　首先建立坐标系如图1所小，以卫星吃行方向为X轴正方向，指向水平地面方向为一Z方向，Y方向符合右手定则。45°旋转扫描镜绕X轴旋转扫描，阵列探测器焦平面平行于ZOY平面。平面镜与X轴成45°角，从探测器方向入射的矢量A经450镜反射之后变为矢量B，则A与B之间存在如下关系:

　　公式(1)确定了45°镜绕X轴转过任意角度θ 后，入射矢量线和反射线之间的矩阵计算公式[5]。

　　因为阵列探测器固定，那么考察随着扫描镜的转动，各探测器通过旋镜在地面上成像的扫描轨迹。从探测器入射到旋镜的任意方向矢量A可表示成A=则由公式(1)可得反射向量B:

　　根据光学系统成像规律及空间坐标关系知Bz=H,H为探测器中心点到天底点正下方的距离，即飞行平台离地面的高度。

　　2波段并扫探测器数口的改变引起的畸变

　　卫星前进的过程中，探测器通过扫描镜的旋转完成横向扫描。波段并扫探测器元数目越多，则一次扫描的宽度就越大。虽然增加波段并扫探测器元数目可以提高扫描图像的信噪比，但也会使图像畸变程度增大。如图2所示，波段并扫探测器数目不同，扫描条带的形状也不同。

　　图3模拟的是处于主光轴上的并扫探测器数目为8和4的波段扫描像旋畸变图像，波段探测器数目越多，扫描条带相接处扫描宽度相差就越大，造成图像产生锯齿越严重，导致图像中地面景物的不连续。