[发明专利]一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法

说明书

本发明公开了一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，设定相机与目标板之间的距离、天空背景亮度和能见度理论值，代入能见度测量模型计算得到目标亮度理论值，通过不同目标板表面存在反射率的不同设置其含有误差的固有视亮度比值，代入新能见度测量模型计算得到含有误差的固有视亮度比值引起的能见度相对误差，最后得到所有能见度相对误差的曲线图。该方法可以对不同目标板因表面结构存在反射率影响其固有视亮度比值，进而引起的大气能见度误差进行计算分析，为利用数字摄像法进行高精度大气能见度探测选用目标板提供指导。

技术领域

本发明涉及气象和电子技术领域，特别是一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法。

背景技术

大气能见度是重要的天气气象观测要素，严重制约着航空、航海、路上交通以及军事活动。目前，常用的大气能见度测量仪器主要是基于散射和透射技术体制的探测仪。随着成像和数据处理等技术的快速发展，数字摄像法由于成本低、操作简单、对场地要求低等优点，也被广泛应用于能见度的监测研究中，该方法假设大气是均匀的，且观察段的空气柱所受的自然照明强度不随距离改变，基于图像法的能见度测量是最贴近人类视觉测量能见度的一种方法。但实际应用中，来自摄像系统的性能、目标物的选取和背景杂散光影响了能见度值的准确测量。当使用基于亮度对比度的图像方法进行能见度的测量时，目标物的表面结构、颜色对目标物的固有视亮度比有直接影响，目标物的选取显得尤其关键，理想的目标物为黑体，但实际无法找到黑体目标物，在选取其他替代目标物时须满足以下要求：(1)目标物的颜色应尽可能深，亮度应保持不变，浅色或反光强的物体不适合；(2)宜选天空作为背景；(3)目标物的体积应于相机的分辨率相匹配。现有一些基于数字摄像法的能见度探测方法中，大多采用颜色较深的建筑物、山坡等自然景物或是人工刷有黑漆的平板作为目标物，但这些目标物并非理想的纯黑体，其表面对入射光线均会存在一定的反射效果，导致最终的能见度结果存在较大误差。不同的应用场合，对大气能见度的测量精度要求不同，对选用的目标板表面结构也有不同的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，提高大气能见度测量的精度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，包括以下步骤：

步骤1、间隔设定相机与目标板之间的基线长度d，设定归一化天空背景亮度L_g，在[a,b]之间等间隔的设定多个大气能见度理论值MOR，重复步骤2-5直至所有的MOR被遍历完；其中a、b分别为相机与目标板之间的最近和最远距离；

步骤2、将步骤1中设定的d、L_g、大气能见度理论值MOR代入能见度计算公式，得到目标亮度理论值L_t；

步骤3、根据目标板的表面结构，以g间隔在[e，f]之间逐步取n个含有误差的目标固有视亮度比值，第i个含有误差的目标固有视亮度比值记做其中，e和f分别为目标固有视亮度比值的最小值和最大值，g为间隔取值；根据步骤2得到的L_t以及能见度计算公式，计算引起的能见度相对误差

步骤4、根据步骤3得到的含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差绘制基线长度d下的所有能见度相对误差随理论值MOR变化的曲线；

步骤5、改变基线长度d，根据步骤2-4得到的含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差绘制不同基线长度d下的所有能见度相对误差随理论值MOR变化的曲线。

作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，步骤2中，能见度计算公式

作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，步骤3具体如下：