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基于全视野数字图像的能见度估算方法

陆天舒 杨俊 邓敏 杜传耀

陆天舒, 杨俊, 邓敏, 等. 基于全视野数字图像的能见度估算方法. 应用气象学报, 2018, 29(6): 701-709. DOI: 10.11898/1001-7313.20180606..
引用本文: 陆天舒, 杨俊, 邓敏, 等. 基于全视野数字图像的能见度估算方法. 应用气象学报, 2018, 29(6): 701-709. DOI: 10.11898/1001-7313.20180606.
Lu Tianshu, Yang Jun, Deng Min, et al. A visibility estimation method based on digital total-sky images. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(6): 701-709. DOI:  10.11898/1001-7313.20180606.
Citation: Lu Tianshu, Yang Jun, Deng Min, et al. A visibility estimation method based on digital total-sky images. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(6): 701-709. DOI:  10.11898/1001-7313.20180606.

基于全视野数字图像的能见度估算方法

DOI: 10.11898/1001-7313.20180606
资助项目: 

国家自然科学基金项目 41675030

中国气象科学研究院基本科研业务费项目 2015Y010

国家重大科学仪器设备开发专项 2012YQ11020504

详细信息
    通信作者:

    陆天舒, 邮箱: luts@cma.gov.cn

A Visibility Estimation Method Based on Digital Total-sky Images

  • 摘要: 基于全视野数字图像的能见度估算方法是将全视野图像大气透射率与大气能见度通过曲线拟合方法建立联系,得到估算模型进行能见度估算。首先通过历史全视野图像和对应时刻的大气能见度建立样本数据集,再利用暗原色先验理论获取全视野图像大气透射率,通过多项式拟合方法建立离散样本数据集中大气透射率与对应时刻大气能见度的关系,即全视野图像能见度估算模型,最终将所需估算时刻的数字图像输入估算模型进行能见度估算,得到大气能见度数值。结果表明:建立的基于全视野数字图像能见度估算模型在环境光照均匀时大气能见度估算值与能见度实测值有较好的一致性,可作为前向散射仪的补充观测方法,弥补其采样存在的局限性。
  • 图  1  鱼眼视角全视野数字图像

    Fig. 1  Digital total-sky image of fish-eye vision

    图  2  校准后的全景图像

    Fig. 2  Panoramic image after image calibration

    图  3  全景图像分割结果

    Fig. 3  Segmentation result of panoramic image

    图  4  全景图像的暗通道

    Fig. 4  Dark channel of panoramic image

    图  5  全景图像大气透射率分布图

    Fig. 5  Transmission maps of panoramic image

    图  6  估算大气平均透射率选取的区域

    Fig. 6  Region for calculating of average image transmission

    图  7  图像大气透射率与大气能见度拟合结果

    Fig. 7  Fitting result of image transmission and atmospheric visibility

    图  8  2016年7—10月能见度估算值与实测值对比

    (a)所有结果对比, (b)低能见度结果对比, (c)中能见度结果对比, (d)高能见度结果对比, (e)夏季结果对比, (f)秋季结果对比

    Fig. 8  Comparison diagram between estimated value and measured value from Jul 2016 to Oct 2016

    (a)comparison diagram of all results, (b)low visibility comparison diagram, (c)medium visibility comparison diagram, (d)high visibility comparison diagram, (e)comparison diagram of results in summer, (f)comparison diagram of results in autumn

    图  9  能见度估算值与实测值散点分布

    Fig. 9  Estimated value versus measured value

    表  1  能见度估算值与实测值对比结果

    Table  1  Comparison between estimated value and measured value

    参数 所有时段 低能见度 中能见度 高能见度 夏季对比 秋季对比
    平均偏差/m -615.1 130.8 -311.3 -2230.7 -636.8 -570.7
    相对平均偏差/% -2.58 11.65 -6 -8.34 -3.25 -1.22
    均方根误差/m 2564.8 798.2 1417.6 5029.2 2497.1 2697.7
    均方根相对误差/% 36.98 58.83 29.38 22.90 41.06 26.78
    相关系数 0.8736 0.3670 0.7717 0.8466 0.8587 0.8862
    注:表中相关系数均达到0.001显著性水平。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-07
  • 修回日期:  2018-06-01
  • 刊出日期:  2018-11-30

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