[發(fā)明專利]基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410539453.1
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104280344A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王京麗;阮順賢;劉金城;韋濤;聶凱;雷鳴;陳小滿;繆宇鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國氣象局北京城市氣象研究所;北京市氣象探測中心
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

1.基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其包括：

支撐裝置，其利用萬向節(jié)承載數(shù)字?jǐn)z像單元，所述萬向節(jié)方向確定后不再變動，萬向節(jié)底部與安裝平臺連接，

數(shù)字?jǐn)z像單元，其用于拍攝選定的目標(biāo)物并將所拍攝的目標(biāo)物圖像輸出到圖像處理單元，其中，所述目標(biāo)物包括作為白天檢測2個或2個以上的目標(biāo)黑體和作為夜晚檢測的2個目標(biāo)光源；所述2個目標(biāo)光源是2個獨立的LED點陣列發(fā)光板；

圖像處理單元，其對由上述數(shù)字?jǐn)z像單元的拍攝而得到的目標(biāo)物圖像使用目標(biāo)定位算法來精確定位目標(biāo)物，提取該目標(biāo)物的亮度值并輸出到能見度計算單元；

能見度計算單元，其根據(jù)由上述圖像處理單元提取的上述目標(biāo)物圖像的亮度值，使用雙亮度差對比公式，計算能見度值，并且求出上述目標(biāo)物各方向能見度值的算術(shù)平均值作為當(dāng)前能見度；

控制單元，包括數(shù)字?jǐn)z像單元控制器，其對數(shù)字?jǐn)z像單元的鏡頭變倍大/小、聚焦遠(yuǎn)/近、光圈開/關(guān)進(jìn)行控制；

網(wǎng)絡(luò)連接單元，包括與圖像處理單元連接的串口服務(wù)器，其作為通訊接口轉(zhuǎn)換器；及，計算機(jī)；及，路由器，負(fù)責(zé)搭建連接圖像處理單元和計算機(jī)的局域網(wǎng)；

設(shè)備保護(hù)單元，包括室外設(shè)備防護(hù)裝置，該室外設(shè)備防護(hù)裝置具有多層密封絕熱結(jié)構(gòu)，容納需室外工作的設(shè)備且對其進(jìn)行溫濕度保護(hù)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

所述數(shù)字?jǐn)z像單元還包括PWM轉(zhuǎn)換模塊，使用所述PWM轉(zhuǎn)換模塊控制所述LED點陣列發(fā)光板中所有LED的整體亮度。

3.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

所述數(shù)字?jǐn)z像單元還包括PWM轉(zhuǎn)換模塊，使用所述PWM轉(zhuǎn)換模塊分別控制每個LED的亮度。

4.如權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

所述PWM轉(zhuǎn)換模塊包括選路子模塊，所述選路子模塊用于選擇特定的LED，從而控制被選擇的LED的亮度。

5.如權(quán)利要求2-4中任一項所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

所述PWM轉(zhuǎn)換模塊還包括亮度比例調(diào)節(jié)子模塊，所述亮度比例調(diào)節(jié)子模塊用于調(diào)節(jié)其中一個LED點陣列發(fā)光板的整體亮度，以使其與另一個LED點陣列發(fā)光板的整體亮度相等或成比例。

6.如權(quán)利要求5所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

被調(diào)節(jié)的LED點陣列發(fā)光板的整體亮度是經(jīng)過柔光板之后的整體亮度，或者是經(jīng)過柔光板之前的整體亮度。

7.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

所述數(shù)字?jǐn)z像單元還包括2個柔光板，每個柔光板置于對應(yīng)的LED點陣列發(fā)光板之前，將每個LED點陣列發(fā)光板發(fā)出的光源轉(zhuǎn)化為亮度均勻的面光源。

8.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)，其特征在于，

每個LED點陣列發(fā)光板均被放置于一個長方體內(nèi)深度方向的后二分之一中的任意位置。

9.一種利用權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字?jǐn)z像法的能見度測量系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

一、搭建目標(biāo)物；利用萬向節(jié)承載數(shù)字?jǐn)z像單元，所述萬向節(jié)方向確定后不再變動，萬向節(jié)底部與安裝平臺連接，可左右旋轉(zhuǎn)，萬向節(jié)側(cè)面可調(diào)工業(yè)相機(jī)至抬頭或低頭，萬向節(jié)頂部與恒溫攝像機(jī)罩底部連接，可調(diào)節(jié)工業(yè)相機(jī)的前后位置，其中，所述目標(biāo)物包括作為白天檢測2個或2個以上的目標(biāo)黑體和作為夜晚檢測的2個目標(biāo)光源；所述2個目標(biāo)光源是2個獨立的LED點陣列發(fā)光板；

二、數(shù)字?jǐn)z像單元間隔N分鐘拍攝選定的目標(biāo)物，并將包括目標(biāo)物的圖像傳送給圖像處理單元；

三、通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄的方式，利用計算機(jī)操作數(shù)字?jǐn)z像單元控制器對鏡頭變倍大/小、聚焦遠(yuǎn)/近、光圈開/關(guān)進(jìn)行調(diào)整，使得目標(biāo)物的成像達(dá)到最佳效果；

四、對目標(biāo)物及其周圍的參照物進(jìn)行標(biāo)定：使用目標(biāo)定位算法來精確定位上述目標(biāo)物圖像的目標(biāo)物并提取該目標(biāo)物的亮度值；

五、根據(jù)能見度計算公式求出大氣能見度：通過雙目標(biāo)雙亮度差對比算法

計算上述目標(biāo)物的各方向能見度值，并求出該各方向能見度值的算術(shù)平均

均值作為當(dāng)前能見度值。