專利名稱：：一種測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及環(huán)境測(cè)量
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法，以及依據(jù)大氣能見(jiàn)度值獲取其它大氣參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
：大氣能見(jiàn)度是反映大氣透明度的一個(gè)指標(biāo)，是一個(gè)對(duì)航空、航海、陸上交通以及軍事活動(dòng)等都有重要影響的氣象參數(shù)。一般定義為具有正常視力的人在當(dāng)時(shí)的天氣條件下還能夠看清楚目標(biāo)輪廓的最大地面水平距離。視力正常的人在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)出的目標(biāo)物(黑色，大小適中)的最大水平距離；夜間是能看到和確定的一定強(qiáng)度燈光上最大水平距離。單位，公里(km)。在物理原理上，能見(jiàn)度決定于最遠(yuǎn)目標(biāo)與背景的差異，當(dāng)這種差異對(duì)比高于觀測(cè)者辨識(shí)下限時(shí)，目標(biāo)物與觀測(cè)者之間的距離就等于能見(jiàn)度。影響能見(jiàn)度的因子主要有大氣透明度、燈光強(qiáng)度和視覺(jué)感閾。大氣能見(jiàn)度和當(dāng)時(shí)的天氣情況密切相關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)降雨、霧、霾、沙塵暴等天氣時(shí)，大氣透明度較低，因此能見(jiàn)度較差。氣溶膠是空氣中懸浮的固態(tài)或液態(tài)顆粒的總稱，典型大小為0.01-10微米，能在空氣中滯留至少幾個(gè)小時(shí)。氣溶膠的來(lái)源有自然和人類兩種。氣溶膠可以從兩方面影響氣候通過(guò)散射輻射和吸收輻射產(chǎn)生直接影響，膠一般用550納米波長(zhǎng)上的光學(xué)厚度來(lái)度量。測(cè)量大氣能見(jiàn)度一般可用目測(cè)的方法，也可以使用大氣透射儀、激光能見(jiàn)度自動(dòng)測(cè)量?jī)x等測(cè)量?jī)x器測(cè)量。目前，能見(jiàn)度的觀測(cè)大都還是以人工目測(cè)為主，規(guī)范性、客觀性相對(duì)較差。大氣透射儀是通過(guò)光束透過(guò)兩固定點(diǎn)之間的大氣柱直接測(cè)量氣柱透射率，以此來(lái)推算能見(jiàn)度的值，這種方法要求光束通過(guò)足夠長(zhǎng)的大氣柱，測(cè)量的可靠性受光源及其他硬件系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的影響，一般只適用于中等以下能見(jiàn)度的觀測(cè)，而在雨、霧等低能見(jiàn)度天氣，會(huì)因水汽吸收等復(fù)雜條件造成較大誤差，同時(shí)該方法假設(shè)投射儀兩點(diǎn)間大氣狀態(tài)與周?chē)髿鉅顟B(tài)相同，如果大氣狀態(tài)空間變化較大，就會(huì)導(dǎo)致投射儀觀測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況偏差較大。而激光能見(jiàn)度自動(dòng)測(cè)量?jī)x是通過(guò)激光測(cè)量大氣消光系數(shù)的方法來(lái)推算能見(jiàn)度，相對(duì)而言，較為客觀和準(zhǔn)確，但這種儀器成本昂貴、維護(hù)費(fèi)用高、操作復(fù)雜，而且，在雨、霧天也難以進(jìn)行正常觀測(cè)，因而難以推廣，并且該方法觀測(cè)的能見(jiàn)度只代表某一觀測(cè)方向上的能見(jiàn)度，與大氣真實(shí)能見(jiàn)度不符。已有的視頻方法提取大氣能見(jiàn)度算法需要人工干預(yù)，調(diào)節(jié)參數(shù)或者沿觀測(cè)方向樹(shù)立標(biāo)靶，使得這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行。因此，現(xiàn)有技術(shù)還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法，該方法可以利用已有的城市管理用的視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行能見(jiàn)度的觀測(cè)，并且可以提高能見(jiàn)度觀測(cè)的客觀性和重復(fù)性。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法，包括以下步驟'A、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下該場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度值，以及獲得與每一圖像邊緣強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)的多個(gè)能見(jiàn)度測(cè)量值，以此構(gòu)建圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；B、根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度之間的能見(jiàn)度計(jì)算公式；C、萍得該觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度，利用所述能見(jiàn)度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值。所述的方法，其中所述的步驟A包括如下步驟Al、以所述固定場(chǎng)景為背景，在不同能見(jiàn)度條件下用攝像設(shè)備獲取多幅二維原始圖像，以及通過(guò)實(shí)際測(cè)量獲得此時(shí)能見(jiàn)度測(cè)量值；A2、對(duì)所述二維原始圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到二值化的初始圖像邊緣；A3、將每個(gè)初始圖像邊緣與平均邊緣圖像進(jìn)行比較，得到剔除擾動(dòng)信息后固定場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度；A4、根據(jù)每個(gè)固定場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度以及所對(duì)應(yīng)的能見(jiàn)度測(cè)量值，構(gòu)建所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)。所述的方法，其中所述步驟A3中的平均邊緣圖像按照以下方法獲得A31、在一段時(shí)間內(nèi)獲取該固定場(chǎng)景多個(gè)高能見(jiàn)度的二維原始圖像；A32、對(duì)所得的多個(gè)二維原始圖像進(jìn)行灰度值平均運(yùn)算；A33、對(duì)平均運(yùn)算后的圖像進(jìn)行邊緣提取，得到平均邊緣圖像。所述的方法，其中所述步驟B包括如下步驟根據(jù)能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，構(gòu)建固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度二者之間的關(guān)系式，并確定關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)，獲得能見(jiàn)度計(jì)算公式。所述的方法，其中所述待標(biāo)定參數(shù)根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值間數(shù)據(jù)求解，并經(jīng)最小二乘法回歸決定。所述的方法，其中所述步驟C包括以下步驟Cl、利用所述攝像設(shè)備獲取當(dāng)前二維原始圖像；C2、對(duì)所述當(dāng)前二維原始圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到二值化的當(dāng)前圖像邊緣；C3、利用圖像匹配算法，進(jìn)行當(dāng)前圖像邊緣與所述平均邊緣圖像的匹配，保留相吻合的邊緣信息作為當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度；C4、根據(jù)所述能見(jiàn)度計(jì)算公式，計(jì)算出當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。所述的方法，其中所述能見(jiàn)度關(guān)系式為7="五2+^;其中V是大氣能見(jiàn)度，E是圖像邊緣強(qiáng)度，a和b為待標(biāo)定參數(shù)。所述的方法，其中所述步驟A2、C2、A32中均利用Sobel算子對(duì)二維圖像進(jìn)行邊緣提取處理；所述步驟C3中利用SIFT圖像匹配算法進(jìn)行當(dāng)前圖像邊緣與所述平均邊緣圖像的匹配。所述的方法，其中所述步驟C之后還包括執(zhí)行步驟F:根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得氣溶膠光學(xué)厚度。所述的方法，其中所述步驟C之后還包括以下步驟根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得大氣相對(duì)濕度。所述的方法，其中所述大氣相對(duì)濕度采用以下公式計(jì)算ii/=l-(F/67.7)15其中RH為大氣相對(duì)濕度，V是當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。所述的方法，其中所述步驟C之后還包括以下步驟若大氣顆粒物濃度按照iVoczr"指數(shù)函數(shù)規(guī)律分布，則根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值獲得顆粒物粒徑分布，其中D為粒徑，N為粒徑D的顆粒物數(shù)量，々是待測(cè)參數(shù)。所述的方法，其中所述〃按照以下公式計(jì)算y5=[6.2-(lnr)]/1.3,其中，V是當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。所述的方法，其中所述氣溶膠光學(xué)厚度按照以下步驟獲得Fl、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下的能見(jiàn)度測(cè)量值和對(duì)應(yīng)的氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值，構(gòu)建大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；F2、根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度之間的氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式，并確定氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)，獲得氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式；F3、依據(jù)該觀測(cè)點(diǎn)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，利用所述氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前氣溶膠光學(xué)厚度值。所述的方法，其中所述氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式為^-q/r+q,其中A為氣溶膠光學(xué)厚度，V為當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，Cl、C2為待標(biāo)定參數(shù)，根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中能見(jiàn)度測(cè)量值和氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值間數(shù)據(jù)求解，并經(jīng)最小二乘法回歸決定。本發(fā)明利用歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建被觀測(cè)的固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值對(duì)應(yīng)關(guān)系的能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，獲得該固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度值之間關(guān)系的能見(jiàn)度計(jì)算公式，之后在以該固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量當(dāng)前能見(jiàn)度時(shí)，通過(guò)獲知該觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度即可方便、快捷地獲得當(dāng)前大氣的能見(jiàn)度。本發(fā)明利用在城市管理中廣泛應(yīng)用的^L頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行能見(jiàn)度的觀測(cè)，觀測(cè)過(guò)程中儀器自動(dòng)運(yùn)行，不需要調(diào)節(jié)參數(shù)、在沿觀測(cè)方向樹(shù)立標(biāo)耙等人工干預(yù)，省時(shí)省力，操作簡(jiǎn)單。而且，該方法可以觀測(cè)不同觀測(cè)方向上的能見(jiàn)度，與大氣真實(shí)的能見(jiàn)度更接近。不僅降低了觀測(cè)儀器的成本，提高能見(jiàn)度觀測(cè)的客觀性和重復(fù)性。同時(shí)，利用本發(fā)明方法在獲得大氣能見(jiàn)度后，還可以獲得氣溶膠光學(xué)厚度值、大氣相對(duì)濕度等其它大氣參數(shù)。圖1為本發(fā)明測(cè)量大氣能見(jiàn)度以及獲取其它大氣參數(shù)的方法流程圖。圖2為本發(fā)明依據(jù)大氣能見(jiàn)度值獲取氣溶膠光學(xué)厚度的方法流程圖。圖3為本發(fā)明用最小二乘法回歸圖^^邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度關(guān)系的擬合曲線示意圖。具體實(shí)施方式下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1和圖2,本發(fā)明提供一種測(cè)量方法，利用已有的城市管理用的視頻監(jiān)控設(shè)備測(cè)量環(huán)境的參數(shù)，主要是測(cè)量大氣能見(jiàn)度，包括以下主要步驟A、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下該場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度值，以及獲得與每一圖像邊緣強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)的多個(gè)能見(jiàn)度測(cè)量值，以此構(gòu)建圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；B、根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度之間的能見(jiàn)度計(jì)算公式；C、獲得該觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度，利用所述能見(jiàn)度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值。以上是測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法，以下是依據(jù)大氣能見(jiàn)度值獲取其它大氣參數(shù)的方法。所述步驟C之后還包括執(zhí)行步驟F:根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得氣溶膠光學(xué)厚度。所述氣溶膠光學(xué)厚度具體按照以下步驟獲得Fl、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下的能見(jiàn)度測(cè)量值和對(duì)應(yīng)的氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值，構(gòu)建大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；F2、根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度之間的氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式，并確定氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)，獲得氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式；F3、依據(jù)該觀測(cè)點(diǎn)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，利用所述氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前氣溶膠光學(xué)厚度值。所述步驟C之后還包括以下步驟根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得大氣相對(duì)濕度。所述步驟C之后還包括以下步驟若大氣顆粒物濃度按照Woczr"指數(shù)函數(shù)規(guī)律分布，則根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值獲得顆粒物粒徑分布，其中D為粒徑，W為粒徑z)的顆粒物數(shù)量，々是待測(cè)參數(shù)。所述-與大氣能見(jiàn)度F根據(jù)〃與能見(jiàn)度r的關(guān)系式計(jì)算得到。需要說(shuō)明的是，上述由能見(jiàn)度r得到各參數(shù)方法均可以獨(dú)立應(yīng)用，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)額外限制。下面是一個(gè)完整的實(shí)施例，利用視頻監(jiān)控圖測(cè)量環(huán)境的參數(shù)，包括以下步驟步驟A、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下該場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度值，以及獲得與每一圖像邊緣強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)的多個(gè)能見(jiàn)度測(cè)量值，以此構(gòu)建圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的能見(jiàn)度先-驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；步驟A包括如下步驟實(shí)現(xiàn)Al、以某一固定場(chǎng)景為背景，例如海灣上的一座大橋，在不同能見(jiàn)度條件下(例如不同的天氣條件，或一天的不同時(shí)段)用攝像設(shè)備獲取多幅該座大橋的二維原始圖^f象，以及通過(guò)實(shí)際測(cè)量獲得此時(shí)能見(jiàn)度測(cè)量值。所述攝像設(shè)備可以利用已有的城市管理用的視頻監(jiān)控設(shè)備，例如交通路口視頻監(jiān)控系統(tǒng)，已建立覆蓋城市主要干道及路口的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，配備相應(yīng)的圖像監(jiān)視設(shè)備和軟件，可與調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控；利用現(xiàn)有的視頻監(jiān)控設(shè)備可以充分利用資源，降低能見(jiàn)度等環(huán)境參數(shù)測(cè)量的成本，易于實(shí)現(xiàn)。A2、對(duì)攝取的二維原始圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到二值化的大橋初始圖像邊緣。選擇Sobd算子對(duì)二維圖像進(jìn)行邊緣提取處理。與其他邊緣提取算子不同，Sobel算子有兩個(gè)一個(gè)是^r測(cè)水平邊沿；另一個(gè)是檢測(cè)垂直平邊沿；Sobel算子是濾波算子的形式，用于提取邊緣，可以利用快速巻積函數(shù)，簡(jiǎn)單有效，由于Sobel算子對(duì)于象素的位置的影響做了加權(quán)，因此效果較其它邊緣提取算子更好。當(dāng)然，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)特別限制，也可使用其它邊緣提取算子來(lái)處理。A3、將每個(gè)初始圖像邊緣與平均邊緣圖像進(jìn)行比較，得到剔除擾動(dòng)信息后固定場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度。該步驟的目的是對(duì)比平均邊緣圖像，剔除每個(gè)初始圖像邊緣中的活動(dòng)景物，例如大橋上行駛的車(chē)輛或行走的行人等。所述平均邊緣圖像也是一個(gè)歷史數(shù)據(jù)，可按照以下方法獲得A31、在一段時(shí)間內(nèi)獲取該固定場(chǎng)景多個(gè)高能見(jiàn)度的二維原始圖像。所述的"一段時(shí)間內(nèi)"和"多個(gè)高能見(jiàn)度的二維原始圖像"可根據(jù)每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的所處實(shí)際環(huán)境情況和所具有的數(shù)據(jù)處理能力而定。例如在一周時(shí)間內(nèi)，在氣候條件好的天氣里，并且能見(jiàn)度較大的時(shí)間段(如選擇中午，避開(kāi)清晨、黃昏等時(shí)間段)，攝取該大橋的二維原始圖像，這樣能得到盡可能遠(yuǎn)處的圖像邊緣。A32、對(duì)所得的多個(gè)二維原始圖像進(jìn)行灰度值平均運(yùn)算；A33、利用Sobel算子對(duì)平均運(yùn)算后的圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到平均邊緣圖像，當(dāng)然也可使用其它邊緣提取算子來(lái)處理，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)特別限制。A4、根據(jù)每個(gè)固定場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度以及所對(duì)應(yīng)的能見(jiàn)度測(cè)量值，構(gòu)建所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)。例如以下所示能見(jiàn)度一邊緣強(qiáng)度的關(guān)系表，其中的能見(jiàn)度r是利用氣象觀測(cè)手段實(shí)際測(cè)量獲得，或者從激光雷達(dá)等觀測(cè)技術(shù)中獲得。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>步驟B、根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定景物圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度之間的能見(jiàn)度計(jì)算公式；所述步驟B包括如下步驟Bl、首先根據(jù)能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值之間一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，分析二者之間的變化趨勢(shì)，構(gòu)建該固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度二者之間的關(guān)系式，本發(fā)明得出邊緣強(qiáng)度￡與能見(jiàn)度r之間存在以下關(guān)系F=w2+6五其中F是大氣能見(jiàn)度，五是圖像邊緣強(qiáng)度，"和6為待標(biāo)定參數(shù)。這是一個(gè)普適的關(guān)系式，但fl和6的值與特定站點(diǎn)有關(guān)。B2、確定關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)fl和6，獲得能見(jiàn)度計(jì)算公式。所述待標(biāo)定參數(shù)a和6根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值間數(shù)據(jù)求解，并經(jīng)最小二乘法回歸決定。待標(biāo)定參數(shù)a和6也可以采用大氣輻射傳輸模型模擬回歸確定。例如，針對(duì)某一觀測(cè)點(diǎn)，用最小二乘法回歸得到E-V關(guān)系的擬合曲線見(jiàn)圖3,待標(biāo)定參數(shù)a=24.511，6=5.8751,能見(jiàn)度測(cè)量可以用關(guān)系式y(tǒng)=24.511x2-5.8751x，其中，x為圖像邊緣強(qiáng)度，y為大氣能見(jiàn)度。步驟C、得到了某一觀測(cè)點(diǎn)圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度之間的能見(jiàn)度計(jì)算公式后，在需要測(cè)量大氣能見(jiàn)度時(shí)，只要通過(guò)攝像獲得該觀測(cè)點(diǎn)固定場(chǎng)景(例如大橋)的當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度，利用所述能見(jiàn)度計(jì)算公式，就能計(jì)算得到當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值。該步驟具體包括以下步驟Cl、利用所述的攝像設(shè)備即已有的用于城市管理的視頻監(jiān)控設(shè)備獲取大橋當(dāng)前二維原始圖像；C2、對(duì)所述當(dāng)前二維原始圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到二值化的當(dāng)前圖像邊緣；同樣可以釆用Sobel算子進(jìn)行邊緣提取處理。C3、利用圖像匹配算法，進(jìn)行當(dāng)前圖像邊緣與所述平均邊緣圖像的匹酉己，保留相吻合的邊緣信息作為當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度；所述步驟C3中利用SIFT圖像匹配算法進(jìn)行當(dāng)前圖像邊緣與所述平均邊緣圖像的匹配。SIFT是應(yīng)用較廣泛的圖像匹配算法。具有以下優(yōu)點(diǎn)穩(wěn)定性高，因SIFT特征是圖像的局部特征，其對(duì)旋轉(zhuǎn)、尺度縮放、亮度變化保持不變性，對(duì)視角變化、仿射變換、噪聲也保持一定程度的穩(wěn)定性；獨(dú)特性好，信息量豐富，適用于在海量特征數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的匹配；多量性，即使少數(shù)的幾個(gè)物體也可以產(chǎn)生大量SIFT特征向量；高速性，經(jīng)優(yōu)化的SIFT匹配算法甚至可以達(dá)到實(shí)時(shí)的要求；可擴(kuò)展性，可以很方便的與其他形式的特征向量進(jìn)行聯(lián)合。所以在本方法中優(yōu)選用此圖像匹配算法，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)特別限制，也可使用其它圖像匹配算法來(lái)處理。C4、利用步驟C3獲得的當(dāng)前圖像邊緣￡，根據(jù)能見(jiàn)度計(jì)算公式F=^2+&￡,計(jì)算出當(dāng)前大氣能見(jiàn)度K采用上述方法獲得大氣能見(jiàn)度后，可利用獲得的當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值以及類似方法獲取氣溶膠光學(xué)厚度左氣溶膠中的水滴和塵埃是太陽(yáng)輻射的吸收體和散射體，并參與各種化學(xué)和生物學(xué)循環(huán)。微生物懸浮于空氣中可形成各種各樣的微生物氣溶膠，成分十分復(fù)雜,與人類健康關(guān)系十分密切。在城市地區(qū)，氣溶膠與空氣顆粒污染物關(guān)系密切，又是許多有毒、有害物質(zhì)的攜帶者，它的分布在一定程度上反映了大氣污染的狀況。所述氣溶膠光學(xué)厚度具體按照以下步驟獲得Fl、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)際測(cè)量獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下的能見(jiàn)度測(cè)量值和對(duì)應(yīng)的氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值，構(gòu)建大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度——對(duì)應(yīng)關(guān)系的氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)。實(shí)際測(cè)量獲得光學(xué)厚度^用遙感方法計(jì)算得到氣溶膠光學(xué)厚度，例如通過(guò)激光雷達(dá)或高光譜方法來(lái)得到。F2、根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度之間的氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式:^-q/r+c2，其中爿為氣溶膠光學(xué)厚度，F(xiàn)為當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，并確定氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)O、c2,獲得氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式。根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中能見(jiàn)度測(cè)量值和氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值間數(shù)據(jù)求解，并經(jīng)最小二乘法回歸決定。同樣，本實(shí)施方式中選擇用最小二乘法確定能見(jiàn)度測(cè)量值和氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值，當(dāng)然也可以釆用現(xiàn)有技術(shù)中其它的處理方式來(lái)確定。F3、依據(jù)該觀測(cè)點(diǎn)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，利用所述已確定了參數(shù)q、Q的氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式^-c,/r+c2,將當(dāng)前大氣能見(jiàn)度F代入計(jì)算公式，得到當(dāng)前氣溶膠光學(xué)厚度值左所述步驟C之后還包括以下步驟根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得大氣相對(duì)濕度。所述大氣相對(duì)濕度采用以下公式計(jì)算=1-(r/67.7)15其中做為大氣相對(duì)濕度，r是當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。所述步驟C之后還包括以下步驟若大氣顆粒物濃度按照oc指數(shù)函數(shù)規(guī)律分布，其中D為粒徑(單位微米)，iV為粒徑2)的顆粒物數(shù)量，p是待測(cè)參數(shù)，則可根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值獲得顆粒物粒徑分布，所述-按照以下公式確定y5=[6.2-(lnr)]/1.3,其中，F(xiàn)是當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。同步測(cè)量多種大氣氣溶膠顆粒物參數(shù)，有助于大氣霧、灰霾等低能見(jiàn)度事件的精細(xì)監(jiān)測(cè)。這樣能提供方便、快捷和可靠的觀測(cè)。由于攝像監(jiān)控已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)安全、交通管制、防突減災(zāi)和城市管理等諸多領(lǐng)域，交通路口視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)建立覆蓋城市主要干道及路口的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，配備相應(yīng)的圖像監(jiān)視設(shè)備和軟件，可將交通路口車(chē)輛運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)傳送到調(diào)度中心。利用視頻監(jiān)控圖像自動(dòng)測(cè)量大氣能見(jiàn)度及其它氣象參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以避免使用固定標(biāo)靶，減低成本耗費(fèi)和瞄準(zhǔn)標(biāo)耙時(shí)的不確定性；利用整幅圖像的信息，避免僅用局部圖像信息得到方向性能見(jiàn)度，提高了能見(jiàn)度觀測(cè)的客觀性和重復(fù)性。采用本發(fā)明方法利用視頻監(jiān)控圖像自動(dòng)測(cè)量大氣能見(jiàn)度和氣溶膠光學(xué)厚度能提供方便、快捷和可靠的能見(jiàn)度觀測(cè)。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法，其特征在于包括以下步驟A、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下該場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度值，以及獲得與每一圖像邊緣強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)的多個(gè)能見(jiàn)度測(cè)量值，以此構(gòu)建圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；B、根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度之間的能見(jiàn)度計(jì)算公式；C、獲得該觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度，利用所述能見(jiàn)度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的步驟A包括如下步驟Al、以所述固定場(chǎng)景為背景，在不同能見(jiàn)度條件下用攝像設(shè)備獲取多幅二維原始圖像，以及通過(guò)實(shí)際測(cè)量獲得此時(shí)能見(jiàn)度測(cè)量值；A2、對(duì)所述二維原始圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到二值化的初始圖像邊緣；A3、將每個(gè)初始圖像邊緣與平均邊緣圖像進(jìn)行比較，得到剔除擾動(dòng)信息后固定場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度；-A4、才艮據(jù)每個(gè)固定場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度以及所對(duì)應(yīng)的能見(jiàn)度測(cè)量值，構(gòu)建所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟A3中的平均邊緣圖像按照以下方法獲得A31、在一段時(shí)間內(nèi)獲取該固定場(chǎng)景多個(gè)高能見(jiàn)度的二維原始圖像；A32、對(duì)所得的多個(gè)二維原始圖像進(jìn)行灰度值平均運(yùn)算；3、對(duì)平均運(yùn)算后的圖像進(jìn)行邊緣提取，得到平均邊緣圖像。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B包括如下步驟根據(jù)能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，構(gòu)建固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度二者之間的關(guān)系式，并確定關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)，獲得能見(jiàn)度計(jì)算公式。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述待標(biāo)定參數(shù)根據(jù)所述能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值間數(shù)據(jù)求解，并經(jīng)最小二乘法回歸決定。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟C包括以下步驟Cl、利用所述攝像設(shè)備獲取當(dāng)前二維原始圖像；C2、對(duì)所述當(dāng)前二維原始圖像進(jìn)行邊緣提取處理，得到二值化的當(dāng)前圖像邊緣；C3、利用圖像匹配算法，進(jìn)行當(dāng)前圖像邊緣與所述平均邊緣圖像的匹配，保留相吻合的邊緣信息作為當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度；C4、根據(jù)所述能見(jiàn)度計(jì)算公式，計(jì)算出當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述能見(jiàn)度關(guān)系式為7=a￡2+6五，其中V是大氣能見(jiàn)度，E是圖像邊緣強(qiáng)度，a和b為待標(biāo)定參數(shù)。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟A2、C2、A32中均利用Sobel算子對(duì)二維圖像進(jìn)行邊緣提取處理；所述步驟C3中利用SIFT圖像匹配算法進(jìn)行當(dāng)前圖像邊緣與所述平均邊緣圖像的匹配。9、根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述步驟C之后還包括執(zhí)行步驟F:根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得氣溶膠光學(xué)厚度。10、根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述步驟C之后還包括以下步驟根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值計(jì)算獲得大氣相對(duì)濕度。11、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于所述大氣相對(duì)濕度采用以下公式計(jì)算及//=1-("67.7)15其中RH為大氣相對(duì)濕度，V是當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。12、根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述步驟C之后還包括以下步驟若大氣顆粒物濃度按照iVoc指數(shù)函數(shù)規(guī)律分布，則根據(jù)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值獲得顆粒物粒徑分布，其中D為粒徑，N為粒徑D的顆粒物數(shù)量，p是待測(cè)參數(shù)。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述-按照以下公式計(jì)算yS=[6.2-(lnK)]/1.3,其中，V是當(dāng)前大氣能見(jiàn)度。14、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述氣溶膠光學(xué)厚度按照以下步驟獲得—Fl、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下的能見(jiàn)度測(cè)量值和對(duì)應(yīng)的氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值，構(gòu)建大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；F2、根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景大氣能見(jiàn)度與氣溶膠光學(xué)厚度之間的氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式，并確定氣溶膠光學(xué)厚度關(guān)系式中的待標(biāo)定參數(shù)，獲得氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式；F3、依據(jù)該觀測(cè)點(diǎn)所述當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，利用所述氣溶肢光學(xué)厚度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前氣溶膠光學(xué)厚度值。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述氣溶膠光學(xué)厚度計(jì)算公式為j=Cl/r+c2，其中A為氣溶膠光學(xué)厚度，V為當(dāng)前大氣能見(jiàn)度，c!、C2為待標(biāo)定參數(shù)，根據(jù)所述氣溶膠光學(xué)厚度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)中能見(jiàn)度測(cè)量值和氣溶膠光學(xué)厚度測(cè)量值間數(shù)據(jù)求解，并經(jīng)最小二乘法回歸決定。全文摘要本發(fā)明所提供一種測(cè)量大氣能見(jiàn)度的方法，包括以下步驟A、以某一固定場(chǎng)景為觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)攝像獲取多個(gè)在不同能見(jiàn)度條件下該場(chǎng)景的圖像邊緣強(qiáng)度值，以及獲得與每一圖像邊緣強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)的多個(gè)能見(jiàn)度測(cè)量值，以此構(gòu)建圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度測(cè)量值一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)；B、根據(jù)能見(jiàn)度先驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，得到該固定場(chǎng)景圖像邊緣強(qiáng)度與能見(jiàn)度之間的能見(jiàn)度計(jì)算公式；C、當(dāng)通過(guò)攝像獲得該觀測(cè)點(diǎn)當(dāng)前圖像邊緣強(qiáng)度后，利用能見(jiàn)度計(jì)算公式，計(jì)算得到當(dāng)前大氣能見(jiàn)度值。該方法的優(yōu)點(diǎn)是利用已有的城市管理用的視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行能見(jiàn)度的觀測(cè)，可以提高能見(jiàn)度觀測(cè)的客觀性和重復(fù)性。文檔編號(hào)G01W1/00GK101281142SQ20071012558公開(kāi)日2008年10月8日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日發(fā)明者王偉民申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院