專題：中國(guó)嫦娥一號(hào)探月
中國(guó)探月工程首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)、中國(guó)繞月探測(cè)工程地面部應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師兼副總指揮李春來和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)的鄒永廖、劉建忠、劉建軍以及中國(guó)科學(xué)院西安精密光學(xué)機(jī)械研究所楊建峰等多位科學(xué)家對(duì)“中國(guó)首次月球探測(cè)工程第一幅月面圖像”的拍攝、處理制作等進(jìn)行了解讀。以下是中國(guó)科學(xué)院提供給本網(wǎng)的解讀全文：
“中國(guó)首次月球探測(cè)工程第一幅月面圖像”的初步解讀
嫦娥一號(hào)衛(wèi)星(CE-1)于2007年10月24日成功發(fā)射并于2007年11月7日準(zhǔn)確進(jìn)入環(huán)月工作軌道后，經(jīng)過12天衛(wèi)星的調(diào)姿、通信鏈路測(cè)試等工作后，于2004年11月20日，星上CCD立體相機(jī)開機(jī)并開始了對(duì)月面拍攝。
11月26日上午9時(shí)，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星正在進(jìn)行第223圈的繞月飛行之時(shí)，黨中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委在北京航天城隆重舉行嫦娥一號(hào)衛(wèi)星第一幅月面圖片(以下簡(jiǎn)稱第一幅圖)發(fā)布儀式，國(guó)務(wù)院總理溫家寶出席了發(fā)布儀式。
第一幅月圖的發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)首次探月工程取得圓滿成功。
第一幅圖公布后，得到全球公眾的廣泛關(guān)注，許多媒體也邀請(qǐng)一些專家對(duì)第一幅圖進(jìn)行了部分的解釋。與此同時(shí)，許多公眾來電來函咨詢或質(zhì)疑第一幅圖的一些相關(guān)問題。
為了使廣大公眾更好地了解第一幅圖的獲取和數(shù)據(jù)的接收、處理及其所承載的信息，繞月探測(cè)工程應(yīng)用科學(xué)首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)院士親自撰寫了本文。
一、第一幅圖的拍攝過程
1、一臺(tái)三線陣相機(jī)實(shí)現(xiàn)了三臺(tái)線陣相機(jī)的功能
常規(guī)的航空航天對(duì)地?cái)z影只獲取正視(星下點(diǎn))二維圖像，而要獲得立體圖像，通常需要用三臺(tái)線陣相機(jī)。CE-1上的CCD立體相機(jī)采用了一個(gè)廣角物鏡和1024?1024面陣CCD的獨(dú)特設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了上述功能。
在一定空間分辨率前提下，CCD相機(jī)所拍攝圖像的清晰度決定于相機(jī)全系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(簡(jiǎn)稱：MTF)和信噪比。為了提高所拍攝圖像清晰度，CE-1上的CCD立體相機(jī)全系統(tǒng)MTF從所要求的MTF大于0.2增加到0.48，信噪比從100增加到優(yōu)于200，這是獲得清晰圖像的關(guān)鍵因素之一。
相機(jī)在工作期間的暴光時(shí)間是圖像清晰、層次豐富的另一個(gè)關(guān)鍵要素。為了適應(yīng)不同太陽高度角和月面的地形地貌、不同區(qū)域月面反照率的差異，經(jīng)過詳細(xì)調(diào)研、充分論證、仿真計(jì)算，制定了四個(gè)暴光時(shí)間，特別是制定了每一軌在不同緯度區(qū)域的曝光策略，從而使同一軌不同緯度時(shí)都有合適的曝光時(shí)間。
2、相機(jī)拍攝圖像的基本原理
為了確保相機(jī)所拍攝的圖像清晰，制定了當(dāng)太陽與月面夾角大于15度時(shí)相機(jī)才開始拍攝的工作模式。
相機(jī)工作時(shí)，CCD立體相機(jī)采用線陣推掃的方式獲取月面同一目標(biāo)的前視、正視和后視三條線陣的影像，即利用1024行中的第1行、第512行和第1023行分別對(duì)月面同一目標(biāo)進(jìn)行三次掃描拍攝：第1行數(shù)據(jù)為前視17?獲取的圖像，第512行數(shù)據(jù)為正視圖像，第1023行為后視17?獲取的圖像。形象地說就是，當(dāng)相機(jī)與拍攝目標(biāo)連線與垂直方向成17?時(shí)，CCD立體相機(jī)探測(cè)器的第1行獲取目標(biāo)的前視圖像，經(jīng)過大約42秒(衛(wèi)星運(yùn)行了約66km)后，CCD立體相機(jī)探測(cè)器的第512行獲取該目標(biāo)的正視圖像，再經(jīng)過大約42秒后，探測(cè)器的第1023行獲取該目標(biāo)的后視圖像。這樣，月面同一目標(biāo)就在84秒的時(shí)間內(nèi)被CCD立體相機(jī)拍攝了三幅照片，即地面目標(biāo)的前視、正視和后視圖像(圖1)。
圖1利用三線陣方式拍攝月面圖像的原理示意圖
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