[发明专利]一种利用测量大气相干长度的结果反演大气折射率结构常数的方法

权利要求书

1.一种利用测量大气相干长度的结果反演大气折射率结构常数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、设计一套差分像运动法测量大气相干长度系统，对波前畸变引起的到达角起伏的探测；

步骤2、由步骤1的测量系统在接收端的像面得到多幅单帧短曝光的差分运动光斑图像；

步骤3、通过统计任意两光斑质心水平和垂直方向的抖动方差和利用公式计算不同方向上的大气相干长度值r₀；

步骤4、将步骤3中不同方向上的大气相干长度值反射r₀统计求平均获得当时刻的大气相干长度测量值；

步骤5、根据步骤4中的测量值通过公式反演出大气折射率结构常数的值。

2.如权利要求1所述的一种利用测量大气相干长度的结果反演大气折射率结构常数的方法，其特征在于，在步骤1中设计的测量系统为激光光斑图像采集系统，激光光斑图像采集系统由激光器、发射端模块、接收端模块及计算机终端组成；激光器发射出波长为650nm的激光由发射端的望远镜分为四束后在大气中传输一段距离后，接收端的CCD相机从固定位置进行采集激光经大气传播后的差分运动光斑图像。

3.如权利要求1所述的一种利用测量大气相干长度的结果反演大气折射率结构常数的方法，其特征在于，

步骤3具体包括以下步骤：

利用Matlab软件编写算法求取出多幅图像中两两光斑的质心水平和垂直方向的抖动方差和利用公式(1)计算出各个方向上的大气相干长度值，求取所有方向上的统计平均当作实际测量值；

其中，λ为光波波长，f为光学系统等效焦长，和分别为差分像光斑质心在平行和垂直于质心连线方向上分离量的方差，D为子瞳口径，d为子瞳中心间距，并要求d≥2D；

光斑质心的坐标位置按照如下算法获得：

先使用图像处理软件滤除掉图像中形态学噪声以及边缘化处理后，利用阈值处理区域分割技术提取出目标区域；阈值的选取使用迭代选择阈值法来确定阈值，具体为：

步骤3.1：扫描整张图像，计算最大、最小灰度值，取平均作为初始阈值R；

步骤3.2：用R将整张图像分为两个区域S₁和S₂；

步骤3.3：对两个区域分别计算平均灰度值U₁和U₂；

步骤3.4：计算新阈值重复步骤3.2～3.4，直与上次计算的R值相同；

选取合适的阈值后，通过实验从第一帧图像提取出每个光斑的边缘，标记出四个矩形作为先验知识，在此基础上添加合适像素点扩大扫描范围后再进行光斑质心位置提取，提高了识别速度。

4.如权利要求1所述的一种利用测量大气相干长度的结果反演大气折射率结构常数的方法，其特征在于，

所述步骤5的公式，如下公式(2)所示：

式中k为波束，l为传输距离。