[发明专利]一种数码相机探测大气能见度的误差分析方法

说明书

本发明公开一种数码相机探测大气能见度的误差分析方法，根据相机的亮度准确性以及系统动态范围得到亮度增益误差和亮度零点误差，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，通过相机的亮度增益误差和亮度零点误差分别计算得到目标亮度增益误差引起的能见度相对误差、目标亮度零点误差引起的能见度相对误差、天空背景亮度增益误差引起的能见度相对误差和天空背景亮度零点误差引起的能见度相对误差，最后合成大气能见度总的相对误差。该方法可以对不同相机性能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数码相机提供指导。

技术领域

本发明属于气象和电子领域，特别涉及一种适用于高精度探测大气能见度时选用相机的误差分析方法。

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。现有的数字摄像监测能见度技术常采用普通的数码相机进行图像采集，不同的相机性能直接影响着最终的能见度探测精度，若在试验前对不同的相机性能影响的能见度探测精度进行误差分析，进而选用适宜的图像采集相机，可以提高数字摄像法进行能见度探测的精度，为图像法进行能见度的高精测量提供参考借鉴。

由于现有数字摄像法进行大气能见度探测业务化应用还不成熟，主要是探测精度不高，设备性能影响、背景环境影响较大，基线无法调整。其中成像设备进行图像采集得到的光强容易受到背景光线等影响，这就对相机的成像性能要求较高。常规做法并未考虑数码相机本身的成像性能，影响探测精度，目前还没有此类考虑误差影响的做法。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种适用于高精度探测大气能见度相机选用的误差分析方法，进而提高大气能见度测量的精度。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种数码相机探测大气能见度的误差分析方法，具体包括：

选取数码相机，根据相机的亮度准确性以及系统动态范围，得到亮度增益误差σ和亮度零点误差τ；

设定相机与目标板之间的基线距离d，设定归一化天空背景亮度L_g和能见度MOR理论值，代入能见度计算公式得到目标亮度L_t理论值；

通过相机的亮度增益误差σ和亮度零点误差τ，分别计算目标亮度增益误差引起的能见度相对误差、目标亮度零点误差引起的能见度相对误差、天空背景亮度增益误差引起的能见度相对误差和天空背景亮度零点误差引起的能见度相对误差；最后合成大气能见度总的相对误差E；

在一定长度范围内间隔基线距离d设定大气能见度MOR理论值，绘制该基线长度d下的所有能见度相对误差E随MOR理论值变化的曲线。

进一步的，计算目标亮度增益误差引起的能见度相对误差，具体包括：

令L'_tz为含亮度增益误差的目标亮度，由L'_tz＝L_t(1+σ)计算得到，L_t为目标亮度理论值，σ为系统准确性中亮度对应的增益误差；

将计算得到的含亮度增益误差的目标亮度的最大值和最小值分别记作L'_tz1和L'_tz2；

将L'_tz1和L'_tz2分别代入能见度计算公式，得到能见度值和

分别计算与MOR理论值之间的最大相对误差

作为目标亮度增益误差引起的能见度相对误差。