晴空條件下全天空成像儀云量計算方法的改進

全天空成像儀可以實現(xiàn)白天全天空云量的持續(xù)自動監(jiān)測，時空分辨率較高，得到的云量計算結(jié)果更正確.本文介紹了基本原理，并基于太湖地區(qū)TSI儀器的觀測資料及無錫站地面觀測資料，采用Photoshop及matlab等軟件詳細地分析了晴空條件下圖像的成像特征及云量的計算誤差.結(jié)果發(fā)現(xiàn):TSI儀器容易高估太陽周邊的云量，尤其在太陽高度角較小時，成像儀更容易誤識別近地面區(qū)域的云量大小.這種現(xiàn)象來源于可見光對霧霾粒子的前向散射作用，使太陽周邊的氣溶膠粒子顯得更白更亮，進而造成了誤差，經(jīng)統(tǒng)計:晴空時的云量計算誤差在15%-20%.針對這種情況，文中采用Long提出的云量改進型方案，在時間和空間上進行統(tǒng)計分析，建立一套減小太陽周邊以及近地平區(qū)域云量誤差的計算方案，并將該方案應(yīng)用于計算中.結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用該方案得到的云量計算結(jié)果更接近實際情況，經(jīng)統(tǒng)計晴空及少云情況下的云量計算誤差分別由17.388%和13.4%下降為6.478%和1.75%，有效地減小了晴空少云時的云量計算誤差.

全天空成像儀的創(chuàng)新點

創(chuàng)新點 ①采用云圖拼接技術(shù)獲取全天象云圖，EKO全自動天空成像儀價格，既減輕了魚眼鏡頭所產(chǎn)生的畸變對云圖質(zhì)量的影響，可見光全自動天空成像儀價格，又能實現(xiàn)對重點云圖的單獨存儲和分析。 ②拼接技術(shù)與太陽避讓相結(jié)合，獲取無遮擋全天象圖。 ③拍攝順序優(yōu)化、減少圖像冗余、無縫拼接。 ④探索云圖分類方法，實現(xiàn)云圖自動分類。 四、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標 ①云臺裝置的位置控制 為了實現(xiàn)定位的準確穩(wěn)定，要求云臺傳動和控制裝置的定位。本作品通過0.9℃步進電機配合機械傳動和優(yōu)化算法來實現(xiàn)。 ②拍攝軌跡規(guī)劃的完整性與周密性 避讓太陽且保證正常拍攝；保證無縫拼接且盡量減少圖像冗余。 ③全天空圖像無損無縫拼接的實現(xiàn) 必須根據(jù)圖像序列設(shè)計拼接算法以生成高質(zhì)量的可靠云圖資料，實現(xiàn)序列云圖的拼接。 ④云圖的自動分類識別效果 除特征明顯的典型云類外，存在大量特征較為模糊的云系，其灰度和紋理特征非常復(fù)雜。因此要求有適合于地基云圖的圖像分割和云圖云狀的分類方法。目前本作品對典型云圖的識別率已達80% 

全天空成像儀的科學(xué)性

全天空成像儀采取多次成像法獲取原始圖像資料 通過無損無縫拼接獲取更真實的全天象云圖，不僅減輕了一次成像帶來的圖像畸變，同時為局部重點云圖的研究提供了基礎(chǔ)。 ②利用軌跡規(guī)劃直接避開太陽影響，避免太陽跟蹤遮擋器對圖像的影響 以拼接技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)拍攝日期、時間和當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度計算太陽天頂角和方位角，控制相機的拍攝位置，避開太陽直射光。利用邊緣融合技術(shù)實現(xiàn)無縫拼接，吉林全自動天空成像儀價格，保證圖像的完整性與真實性。 ③優(yōu)化控制策略在保證無縫拼接的基礎(chǔ)上減少圖像冗余 通過算法規(guī)劃天空圖像采集路徑，進化控制自動獲取規(guī)定云圖，提高云圖的抓拍速度，并在同一批次圖像采集后自動復(fù)位。 ④通過模式識別技術(shù)，實現(xiàn)云圖計算機自動識別、分類、歸檔 對云圖的紋理特征的提取和分析，將云發(fā)展變化的過程用數(shù)學(xué)的形式來加以表達，通過其紋理參數(shù)的比對進行分類識別，并做歸檔處理。避免了依賴觀測員的經(jīng)驗進行人工觀測的主觀隨意性，同時解決了由于測報人員流動及觀測連續(xù)性有限造成的對云況多變的實際天空描述欠準確問題。