全天空成像儀原理及構(gòu)造

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全天空成像儀主要的部件有：照相機、帶有加熱裝置的半球鏡面、鏡面上方的遮光帶以及下方的電子設(shè)備系統(tǒng)。該儀器可以在白天自動進行全天空云量的持續(xù)監(jiān)測，其工作原理是：通過儀器上方的照相機垂直向下拍攝帶有加熱裝置的半球鏡面，得到當時天空所呈現(xiàn)的圖像，并將拍攝得到的圖像自動存儲到計算機上進行云量計算和處理。大氣、云粒子對可見光具有不同的散射原理：大氣分子對可見光的散射與λ4成反比，如果天空為晴空，對藍光波段的散射遠遠大于對紅光波段的散射，因此晴空呈現(xiàn)藍色；而云粒子對可見光的散射，在不同的波段散射的程度是相當?shù)?，因此云體呈現(xiàn)白色。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)果更精1確。根據(jù)不同的散射原理，可以從圖像信息值（RGB值）中區(qū)分云與藍天。自然界中的可見光都是按照一定的比例混合而得到，任意一種顏色都可以用紅（R）、綠（G）、藍（B）三色混合而成，圖像中的每個像素點均含有RGB三個亮度值，而RGB值在一定程度上反映了紅（中心波段為650nm）、綠（中心波段為570nm）、藍（中心波段為450nm）這三個波段的輻射強度。因此，首先提取圖像中的信息值（RGB值），計算每個像素點的紅藍比值（定義為：R/B），然后設(shè)定合理的閾值來判別像元點是否為云點，這種方法被稱為閾值識別法。

全天空成像儀特點

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無太陽遮擋裝置，有效記錄全天空云況信息；

內(nèi)置電腦主機，無需額外安裝工作站；

可連接網(wǎng)絡(luò)，通過終端遠程操作和監(jiān)控；

功耗低，體積小，重量輕，便于野外安裝；

具有防水功能，可用于全天候觀測。

天空成像儀

該儀器是一種用于云圖獲取、拼接、處理和云的定量分析與云狀分類識別的重要氣象儀器。設(shè)備安裝簡單，完全模塊化安裝，設(shè)備可采用通風和供熱裝置，不因天氣的變化而影響成像裝置。該設(shè)備通過實測數(shù)據(jù)實時識別天空中云的狀態(tài)和趨勢，自動避光連續(xù)拍攝將圖片進行無縫拼接并自動編號歸類，實現(xiàn)全天空云圖觀測自動化，代替目前的人工觀測?？朔绥R像法鏡頭和太陽遮擋對圖像的損傷，魚眼鏡頭產(chǎn)生的圖像畸變和無法單獨保存重點圖像的缺陷。儀器主要包括云臺、圖像采集裝置、圖像處理與拼接軟件、圖像識別軟件和通信系統(tǒng)等5部分。

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