一種改進的夜間數字能見度測量方法

肖韶榮，周 佳，吳群勇，徐 猛，尚國慶，石劉峰

(1.南京信息工程大學 物理與光電工程學院，江蘇 南京 210044；2.南京信息工程大學 電子與信息工程學院，江蘇 南京 210044)

引言

大氣能見度是反映大氣透明度的指標，結合其他氣象因子能夠對空氣污染和天氣狀況進行評判，還可以用來了解大氣穩定度，判別氣團屬性，是保證航空、航海、交通運輸安全的一個重要因素[1]。夜間能見度由于光照條件的限制，相較于白天能見度更難測量[2]。因此，如何實時有效降低夜間能見度測量不確定度成為一項具有重要意義的課題。

上世紀中期，Steffens[3]提出用照相法測量能見度，但受當時條件的限制，并未付諸實際運用。近年來，數字攝像技術的廣泛應用使其重新獲得國內外學者的關注[4]。1999年，我國謝興生[5]提出了數字攝像能見度儀器系統(digital photography visiometer system ,DPVS)的基本思路：通過計算機分析處理數字攝像機攝取到的目標物和背景圖像，自動獲取能見度值。該方法克服了人工目測法客觀性差的缺陷，且與儀器測量法相比，具有操作簡單、易于維護等優點[6]。DPVS觀測白天能見度是測量2個不同距離的目標物和其對應水平天空背景亮度的差值之比[7]。而夜晚由于光照條件的限制，通常采用目標光源作為觀測對象，Narasimhan等人[8-9]通過計算大氣點光源擴散函數，在已知散射粒子類型的前提下推算夜間能見度，但能見度測量范圍受限。Kwon[10]提出在夜間觀測中利用不同距離的目標物解決圖像信息的丟失，使用近紅外攝像機和近紅外反射目標以提高監測準確性。……