中新網(wǎng)12月4日電 中國探月工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠、中國繞月探測工程地面部應用系統總設計師兼副總指揮李春來(lái)和中國科學(xué)院國家天文臺的鄒永廖、劉建忠、劉建軍以及中國科學(xué)院西安精密光學(xué)機械研究所楊建峰等多位科學(xué)家對“中國首次月球探測工程第一幅月面圖像”的拍攝、處理制作等進(jìn)行了解讀。以下是權威方面提供給本網(wǎng)的解讀全文：
“中國首次月球探測工程第一幅月面圖像”的初步解讀
嫦娥一號衛星(CE-1)于2007年10月24日成功發(fā)射并于2007年11月7日準確進(jìn)入環(huán)月工作軌道后，經(jīng)過(guò)12天衛星的調姿、通信鏈路測試等工作后，于2007年11月20日，星上CCD立體相機開(kāi)機并開(kāi)始了對月面拍攝。
11月26日上午9時(shí)，嫦娥一號衛星正在進(jìn)行第223圈的繞月飛行之時(shí)，黨中央、國務(wù)院、中央軍委在北京航天城隆重舉行嫦娥一號衛星第一幅月面圖片(以下簡(jiǎn)稱(chēng)第一幅圖)發(fā)布儀式，國務(wù)院總理溫家寶出席了發(fā)布儀式。
第一幅月圖的發(fā)布，標志著(zhù)我國首次探月工程取得圓滿(mǎn)成功。
第一幅圖公布后，得到全球公眾的廣泛關(guān)注，許多媒體也邀請一些專(zhuān)家對第一幅圖進(jìn)行了部分的解釋。與此同時(shí)，許多公眾來(lái)電來(lái)函咨詢(xún)或質(zhì)疑第一幅圖的一些相關(guān)問(wèn)題。
為了使廣大公眾更好地了解第一幅圖的獲取和數據的接收、處理及其所承載的信息，繞月探測工程應用科學(xué)首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠院士親自撰寫(xiě)了本文。
一、第一幅圖的拍攝過(guò)程
1、一臺三線(xiàn)陣相機實(shí)現了三臺線(xiàn)陣相機的功能
常規的航空航天對地攝影只獲取正視(星下點(diǎn))二維圖像，而要獲得立體圖像，通常需要用三臺線(xiàn)陣相機。CE-1上的CCD立體相機采用了一個(gè)廣角物鏡和10241024面陣CCD的獨特設計，實(shí)現了上述功能。
在一定空間分辨率前提下，CCD相機所拍攝圖像的清晰度決定于相機全系統的傳遞函數(簡(jiǎn)稱(chēng)：MTF)和信噪比。為了提高所拍攝圖像清晰度，CE-1上的CCD立體相機全系統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。為了適應不同太陽(yáng)高度角和月面的地形地貌、不同區域月面反照率的差異，經(jīng)過(guò)詳細調研、充分論證、仿真計算，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、相機拍攝圖像的基本原理
為了確保相機所拍攝的圖像清晰，制定了當太陽(yáng)與月面夾角大于15度時(shí)相機才開(kāi)始拍攝的工作模式。
相機工作時(shí)，CCD立體相機采用線(xiàn)陣推掃的方式獲取月面同一目標的前視、正視和后視三條線(xiàn)陣的影像，即利用1024行中的第1行、第512行和第1023行分別對月面同一目標進(jìn)行三次掃描拍攝：第1行數據為前視17獲取的圖像，第512行數據為正視圖像，第1023行為后視17獲取的圖像。形象地說(shuō)就是，當相機與拍攝目標連線(xiàn)與垂直方向成17時(shí)，CCD立體相機探測器的第1行獲取目標的前視圖像，經(jīng)過(guò)大約42秒(衛星運行了約66km)后，CCD立體相機探測器的第512行獲取該目標的正視圖像，再經(jīng)過(guò)大約42秒后，探測器的第1023行獲取該目標的后視圖像。這樣，月面同一目標就在84秒的時(shí)間內被CCD立體相機拍攝了三幅照片，即地面目標的前視、正視和后視圖像(圖1)。
圖1 利用三線(xiàn)陣方式拍攝月面圖像的原理示意圖
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