[发明专利]夜晚雾天下基于双光谱实时成像的修正能见度估计方法

说明书

本发明针对现有技术中的不足，提供一种夜晚雾天下基于双光谱实时成像的修正能见度估计方法，首先搭建近红外双光谱实时成像光学系统；其次拍摄同一场景下近红外双光谱实时成像的近红外图像对；然后推导夜晚雾天下基于双光谱实时成像的能见度估计公式；再利用推导的公式和天气预报软件获得多对估计能见度和标准能见度；接着使用三次函数曲线回归方程建立能见度修正公式；最后根据能见度修正公式获得修正能见度，本发明克服了现有技术中需要手动更换两个近红外滤光片，无法实时成像，并且无法在夜晚工作的缺点。

技术领域

本发明涉及夜晚雾天下基于近红外双光谱成像的修正能见度估计方法，属于属于大气能见度估计技术领域。

背景技术

大气能见度(Visibility)是反映大气透明度的一个指标。一般定义为具有正常视力的人在当时的天气条件下能够看清楚目标轮廓的最大地面水平距离。影响能见度的因子主要有大气透明度、灯光强度和视觉感阈。大气能见度和当时的天气情况密切相关。当出现降雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程时，大气透明度较低，因此能见度较差，容易给行车安全和航空等领域带来危险。所以能见度的测量是一个重要的研究领域，尤其是夜晚能见度的测量。

目前能见度估计方法中，透射式能见度仪测量精度较高，更适合低能见度的条件下使用，因此也常被用于民航系统和各类气象站的测量上。透射能见度仪测定气象光学视程是根据准直光束的散射和吸收导致光的损失的原理，所以它与气象光学视程的定义密切相关。采用测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光(透射)系数而算出能见度。透射式能见度仪存在的不足之处是：由于测量精度高，因此该方法对物理仪器的精准要求也高，成本也较高，需要较长的基线，占地面积大，不能灵活移动，不具有普适性。

西安电子科技大学申请的专利“雾天下基于双光谱消光的城市建筑物相对距离估计方法”(专利申请号202010292894.1，申请公布号CN 11522025 A)公开了一种雾天下基于双光谱消光的城市建筑物相对距离估计方法。该方法采用同一近红外单色相机获取相同城市建筑物场景的两幅不同波段图像，分别利用两幅不同波段图像的全局大气光值、消光系数，进而得到相对距离。该方法的不足之处为：近红外双光谱成像系统存在需要手动更换两个近红外滤光片，无法实时成像，并且该方法无法在夜晚工作。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种夜晚雾天下基于双光谱实时成像的修正能见度估计方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：1.夜晚雾天下基于双光谱实时成像的修正能见度估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、搭建近红外双光谱实时成像光学系统，得到同一场景下近红外双光谱实时成像的近红外图像对I(λ₁,d)和I(λ₂,d)，其中，d表示目标与近红外相机的距离，λ₁和λ₂为近红外双光谱实时成像光学系统中两个近红外成像的波段；

步骤二、利用如下夜晚雾天下基于双光谱实时成像的能见度估计公式计算得到估计能见度V：

步骤三、利用天气预报软件获得目标场景下的标准能见度U；

步骤四、重复执行步骤一到步骤三得到n对标准能见度U与估计能见度V，记作{(U₁,V₁)，(U₂,V₂)，...，(U_n,V_n)}，利用U和V建立三次函数曲线回归方程为

U＝αV³+βV²+εV+δ

其中，α表示三次项系数，β表示二次项系数，ε表示一次项系数，δ表示常数项；

根据岭回归的代价函数J(α、β、ε、δ)求得使岭回归的代价函数取最小值时的α、β、ε、δ；