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数字摄像能见度仪的能见度算法设计及实现
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2020-10-17
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针对传统能见度仪的不足,在已有的研究结果上,设计了数字摄像能见度仪的能见度算法,其中白天能见度采用双亮度差法,并作出改进使其有更大的适用环境;夜间能见度采用双光源法。整套算法通过CCD摄像机、图像采集卡和计算机平台得到实现。实验结果证明,该算法能够解决在气柱分布不均匀的情况下能见度无法准确观测的问题,提高了现有能见度的观测范围。将实验结果和前向散射仪及大气透射仪测量结果进行相关性对比,得到了较好的一致性,误差范围在国际标准的误差要求之内。
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数字摄像能见度仪的能见度算法设计及实现数字摄像能见度仪的能见度算法设计及实现
针对传统能见度仪的不足,在已有的研究结果上,设计了数字摄像能见度仪的能见度算法,其中白天能见度采用双亮
度差法,并作出改进使其有更大的适用环境;夜间能见度采用双光源法。整套算法通过CCD摄像机、图像采集卡和
计算机平台得到实现。实验结果证明,该算法能够解决在气柱分布不均匀的情况下能见度无法准确观测的问题,提
高了现有能见度的观测范围。将实验结果和前向散射仪及大气透射仪测量结果进行相关性对比,得到了较好的一
致性,误差范围在国际标准的误差要求之内。
摘摘 要要: 针对传统能见度仪的不足,在已有的研究结果上,设计了
关键词关键词: 数字摄像能见度仪;白天能见度;夜间能见度
能见度分为白天能见度(Meteorolog ical Visibility by Day)和夜间能见度(Meteor ological Visibility by Night),通常意义下的能
见度是指视力正常的人能够从背景中看到和分辨出目标物的最大水平距离[1]。由于它表征了大气透明度[2],对农业生产、交通
运输安全以及民航部门都有着重要的意义。传统的能见度测量方法分为人工目测法和仪器测量法[3]。人工目测法同时受客观
因素和主观因素的影响,往往出现较大误差[2]。常见的能见度仪器有透射仪、散射仪和激光能见度测量仪,这些能见度仪器不易
维护。前两种仪器使用较为广泛,但价格偏高,易受到雨雪和沙尘天气影响。激光能见度测量仪测量结果相对客观,但价格十分昂
贵,难以大范围使用[2-5]。
20世纪40年代,STEFFENS C用照像法来测量能见度,由于当时技术水平的限制,这种方法并未得到实际应用[6]。随着科技发
展,陆续有人提出利用数字相机来测量能见度,但并没有对结果的可靠性进行严格验证[7]。1999年,中科院院士周秀骥先生提出
了数字摄像能见度仪的基本思路和构架[8],KWON T M等人利用摄像机完成能见度的计算[9]。数字摄像能见度仪因其低成本、
易操作、易维护及高精度的特点得到了迅速发展。
已有的研究结果[4,8-11]具有重要的引导作用,本文采用CCD数字摄像机获取图像信息,设计并实现了能见度计算。其中,白天能
见度采用双亮度差方法计算,夜间采用双光源方法计算,并对现有的双亮度差法进行改进,使其有更大的适用环境。整套算法通过
CCD摄像机、图像采集卡和计算机平台得到实现,操作简单。在实验中与前向散射仪和大气透射仪的监测结果进行比较,得到了
良好的观测结果,符合国际标准规定的误差要求。
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weixin_38692100
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