立體相機

概述 由於月球表面坎坷不平，普通相機所拍攝到的平面圖像不能獲得視線深度方向上的影像數據，因此需要使用立體相機。

靜態景物拍攝和動態景物拍攝兩大類 立體成像的拍攝可分為靜態景物拍攝和動態景物拍攝兩大類。靜態景物的拍攝，只需要使用一部照相機，在某一個位置角度先拍一張照片，然後平行移動照相機一段距離再拍一張，這樣就得到了一組具有視差的立體照片。動態景物的拍攝，則需要利用特殊的立體相機（如雙鏡頭相機），或者兩部照相機一次同時拍攝兩張照片。

靜態景物拍攝和動態景物拍攝兩大類

早期技術 早期的立體成像技術主要依靠傳統照相機來拍取一組立體照片，並且透過立體鏡來重現立體影像。由於傳統立體照相製作繁瑣、不易流通等因素，僅限於專業攝影及少數特殊的領域，無法像傳統的平面照相一樣深入各層面。隨著科學技術的突飛猛進和CCD數碼相機的出現，立體影像的技術與應用有了突破性發展。

2007年10月24日，嫦娥一號探月衛星在西昌衛星發射中心成功發射，奔向距離地球約38萬公裡外的月球。本次探月，普通人也有望看到月球的真實面貌，這都歸功於——立體影像技術。中國首幅月圖由嫦娥一號衛星搭載的CCD立體相機採用線陣推掃的方式獲取，軌道高度約200公里，每一軌的月面幅寬60公里，像元解析度120米。一般相機拍攝到的都是平面圖像，月球表面有很大的起伏，平面圖像不能獲得視線深度方向上的影像數據。我國雖然是首次探月，但科學家們要求第一步就得到全月的立體圖像，這給相機的研製帶來很大的挑戰。“嫦娥一號”所用的CCD立體相機在研製中採用了許多創新技術，並在國內外首次提出採用一個大視場光學系統加一片大面陣CCD晶元，用一台相機取代三台相機的功能，實現了拍攝物的三維立體成像。立體相機在工作時，只採集三行CCD的輸出，分別獲取前視、正視、后視圖像，隨後進行處理形成立體圖像。由於立體相機固定在衛星上不能自由轉動，所以它只是隨衛星與月球間的相對運動，對月球表面進行掃描成像。假如沒有這台先進的立體相機，按照傳統的技術方案就需要在衛星上安裝3台相機從3個角度對月球表面同一點拍照。但是，這樣會造成有效載荷的重量的增加，由此對火箭的發射能力、衛星的體積和重量及其他配套設施的改造增加一系列技術難度，並使更多科學探測設備在衛星上搭載受到限制。同時這台CCD立體相機還以設備的小型化和輕量化提高了對空間環境的適應能力。全世界已拍攝的月球立體照片數量有限且不完整。這次探月如果順利進行，我們就能看到由中國人拍攝的系列全月地形地貌立體照片。當然，對於科學家來說，月球的立體影像資料的價值遠不僅僅是為了讓大家能看到月球的地貌圖片，科學家將根據這些立體畫面劃分月球表面的構造和地貌單位，製作月球斷裂和環形影像綱要圖，勾畫月球地質構造演化史，研究月球、宇宙的起源。同時這些圖像還將為我國後續的二期、三期探月工程服務，包括為下一步月球車以及宇航員登月選擇著陸地點提供科學依據。

CCD（Charge-CoupledDevice，電荷耦合器件）是可用於立體相機的一種重要組成部分。它一種光敏半導體器件，其上的感光單元將接收到的光線轉換為電荷量，而且電荷量大小與入射光的強度成正比。這樣，矩陣排列的感光單元構成的面陣CCD便可感測圖像。CCD現在被廣泛應用於數碼相機和數碼攝像機中，同時也在天文望遠鏡、掃描儀和條形碼讀取器中有應用。

嫦娥一號所使用的CCD立體相機在研製中採用了許多創新技術，如首次提出採用一個大視場光學系統和一片大面陣CCD晶元。它用一台相機取代三台相機，能夠實現拍攝物的三維立體成像。立體相機在工作時，採集CCD的輸出，分別獲取前視、正視、后視圖像，隨後進行處理，形成立體圖像。CCD立體相機以自推掃模式工作，為了重構月表立體影像的需要，在設計上做了特殊處理。

衛星在飛行時，CCD立體相機沿飛行方向對月表目標進行推掃，可以得到月表目標三個不同角度的圖像。由於立體相機固定在衛星上不能自由轉動，所以它只是隨衛星與月球間的相對運動而移動，對月球表面進行掃描。這台CCD立體相機還以設備的小型化和輕量化提高了對空間環境的適應能力，它降低了有效載荷的重量，這使得火箭的發射能力、衛星的體積和重量及其他配套設施的改造等一系列技術問題的實現難度得以降低。

世界上現存的月球立體照片數量有限且不完整，如果這次探月能夠順利完成，那麼我們就能夠得到栩栩如生的全月地形地貌的立體照片。

立體照相技術起源於19世紀30年代，Wheatstone於1838年發明了立體鏡。立體鏡由兩面彼此垂直的鏡子所組成，左右照片分別放置在照片的夾具上，轉動遊戲桿將照片調整至適當位置即可看到立體影像。

1839年，Daguerre發明了銀鹽版照相法，不但奠定了照相的基礎，同時也帶動了立體照相的蓬勃發展。

1849年，DavidBrewster以凸透鏡取代立體鏡中的鏡子，發明了改良型的立體鏡。