CCD立体相机是嫦娥一号获取月球表面三维影像的主要光学遥感器(除此之外还有"激光高度计"等).嫦娥一号携带的是采用三线阵工作原理的相机.所谓三线阵就是说,ccd相机对同一月球表面目标以不同的视角拍摄前视,正视及后视三幅二维平面图.图像通过信号传输系统传回地面后,相关技术人员再对这些图片进行处理(即"三维重建"),就可以绘制出月表的三维立体影像.与其它采用三线阵原理的立体相机不同的是,嫦娥一号所携的这台CCD立体相机并没有采用"3台相机分别指向3个方向"的做法,而是只采用一组镜片和一片面阵CCD,采集前中后三条线的数据,这样做大大地简化了立体相机整体的结构,为"嫦娥一号"节省了更多的宝贵空间和质量.
CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)是数码相机里的一个重要部件
它是一种光电转换器件,用集成电路工艺制成.它以电荷包的形式储存和传送信息,主要由光敏单元,输入结构和输出结构等部分组成.CCD上的感光单元将接收到的光线转换为电荷量,而且电荷量大小与入射光的强度成正比.这样,矩阵排列的感光单元构成的面阵CCD便可传感图像.用一个形象的比喻来说明,CCD的结构就像一排排输送带上并排放满小桶,光线就像雨滴撒入各个小桶,每个小桶就是一个像素.按快门拍照的过程,就是按一定的顺序测量一下某一短暂的时间中,小桶中落进了多少"光滴",并记在文件中.
所谓三维理解是指对被观察物体的形状,尺寸,距离,质地和运动特征(方向和速度)等的理解.这样就会形成立体感.在计算机里显示3d图形,就是说在平面里显示三维图形.不像现实世界里,真实的三维空间,有真实的距离空间.计算机里只是看起来很像真实世界,因此在计算机显示的3d图形,就是让人眼看上去就像真的一样.人眼有一个特性就是近大远小,按如今的理解,人类视觉系统的感受部分视网膜,就是一个二维采样系统.三维物体的可见部分成像到视网膜上,人们按照视网膜上的像来对物体进行三维理解.计算机屏幕是平面二维的,我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像,是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉,而将二维的计算机屏幕感知为三维图像.基于色彩学的有关知识,三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色,而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色.我们一般用视觉传感器来获得图像信息.它可以分为两类,第一类是摄像机等获得的数字灰度图像,这样的图像一般与物体的反光强度有关.但这样的图像不给出直接的三维信息,对计算机来说,难以从这种图像上理解和推断图像上各个部分之间的空间关系.第二类是三维视觉传感获得的距离图像.这种图像与摄像机获得的数字灰度图像的主要区别在于:图像上每一点的像素值不是亮度而是距离.这样的图像与距离无关,不但能明确地标示图像中的位置关系,而且物体的三维外形与物体表面形状相同,因此,利用计算机从这种具有的三维信息的图像上识别物体形状比灰度图想要容易.
一般我们得到的图像信息都是摄像机等获得的数字灰度图像.这样我们就要进行三维图像重建.我们可以利用不同视点上的也许是不同时间拍摄的两幅或更多幅图像提供的信息重构三维图像.简单的说,就是利用两个摄像机同时拍下两幅图像或用一个摄像机沿任一轨道顺序拍下图像.这样我们就可以通过对获得图像建立点点对应的关系,求出二者之间的差值而获得图像的深度信息,再经过进一步的处理就可以获得三维空间的景物.
