[发明专利]能见度测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境测量技术领域，特别涉及一种能见度测量系统及方法，利用该系统能够通过数字摄像装置直接拍摄选定目标物的图像，然后将拍摄到的图像输入到图像处理单元对所拍摄的图像进行分析处理和计算，从而得到综合的能见度值。

背景技术

大气能见度是反映大气透明度的一个指标。一般定义为具有正常视力的人在当时的天气条件下还能够看清楚目标轮廓的最大地面水平距离。能见度是一个对航空、航海、陆上交通以及军事活动等都有重要影响的气象要素。

影响能见度的因素主要有大气透明度、灯光强度和视觉感阈。大气能见度和当时的天气情况密切相关。当出现降雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程时，大气透明度较低，因此能见度较差。

在气象学中，能见度用气象光学视程表示。气象光学视程是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量，在大气中削弱至初始值的5％所通过的路径长度。白天能见度是指视力正常(对比感阈为0.05)的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物(黑色、大小适度)的最大水平距离。实际上也是气象光学视程。夜间能见度是指：(1)假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大水平距离。(2)中等强度的发光体能被看到和识别的最大水平距离。

测量大气能见度一般可用目测的方法，也可以使用大气透射仪、激光能见度自动测量仪等测量仪器测量。目前，能见度的观测大都还是以人工目测为主，规范性、客观性相对较差。大气透射仪是通过光束透过两固定点之间的大气柱直接测量气柱透射率，以此来推算能见度的值，这种方法要求光束通过足够长的大气柱，测量的可靠性受光源及其他硬件系统工作稳定性的影响，一般只适用于中等以下能见度的观测，而在雨、雾等低能见度天气，会因水汽吸收等复杂条件造成较大误差。而激光能见度自动测量仪是通过激光测量大气消光系数的方法来推算能见度，相对而言，较为客观和准确，但这种仪器成本昂贵、维护费用高、操作复杂，而且，在雨、雾天也难以进行正常观测，因而难以推广。

为了解决上述能见度测量中的问题而提出的数字摄像法自动测量能见度的仪器系统，通过数字化摄像机直接拍摄选定目标物及其背景的图像，然后将采集到的图像传输到计算机，通过对所获取的图像进行分析处理，获取能见度的数值。

发明内容

本发明是为解决现有技术中的上述问题而提出的，其目的在于提供一种能见度测量系统，在外界光照较强时因采集图像模糊而引起的目标背景亮度比值偏高的情况下，能够利用摄像条件参数对目标背景亮度比值进行补偿修正，解决能见度测量值偏低的问题，从而实现实时、准确的能见度测量。

根据本发明的一方面，提供了一种能见度测量系统，其包括：数字摄像装置，包括镜头和与所述镜头连接的CCD摄像机，用于拍摄选定的位于不同位置的第一目标物和第二目标物的图像，将所拍摄的图像输入到图像处理单元，其中所述第一目标物与所述数字摄像装置间的距离，小于所述第二目标物与所述数字摄像装置间的距离，并且输出拍摄各目标物时的镜头的光圈大小；图像处理单元，对输入的所述图像分别进行处理，取得各图像的目标背景亮度比Bt/Bg，并且，接收来自所述数字摄像装置的光圈大小A，根据时钟取得各图像的摄像时刻H，将所述目标背景亮度比Bt/Bg、光圈大小A、摄像时刻H作为摄像条件参数，其中Bt为所述图像中目标物的灰度值，Bg为所述图像中背景天空的灰度值；补偿参数获取单元，利用数据映射表获得与所述图像处理单元输出的第二目标物的三个摄像条件参数相对应的Bt/Bg补偿值，其中，所述数据映射表中保存有多组所述三个摄像条件参数与Bt/Bg补偿值之间的映射关系；能见度计算单元，利用由所述补偿参数获取单元取得的Bt/Bg补偿值，计算出该摄像时刻的能见度值。

优选地，所述数据映射表存储在与所述图像处理单元连接的数据应射表存储单元、或者所述补偿参数获取单元中。