[发明专利]测量大气平均风速风向的图像漂移速度法

摘要

本发明公开了一种利用图像漂移速度法测量传输光路上横向平均风速和风向的方法。在施密特－卡塞格林望远镜物镜前端安装一个四子孔光瞳板，目标的入射光被分为四束光进入望远镜后，经过光学转换透镜转换为平行光进入五角棱镜，经五角棱镜倒光后光束进入四棱锥光楔分光，再经成像透镜，成像于面阵CCD传感器上，这样可以得到同一目标的四个像；所得图像可以两两组合成六组不同基线的图像对。利用图像到达角运动速度结构函数：（见右下式），在得到四个方向上的图像到达角运动漂移速度结构函数后，根据它们间的数学关系就可以得到传输光路上横向平均风速和风向。

主权项

1、测量大气平均风速风向的图像漂移速度法，其特征在于包括以下步骤：(1)、在施密特-卡塞格林望远镜物镜前端安装一个四子孔光瞳板，只允许四子孔通光，四子孔的相邻孔的圆心连线构成正方形，同一目标入射光被分为四束光进入望远镜后，经过光学转换透镜转换为平行光进入五角棱镜，经五角棱镜倒光后进入四棱锥光楔进行分光，在四棱锥光楔的后面置一个成像透镜，由于四棱锥光楔具有分光的功能，被分开的四光束成像于位于成像透镜焦平面处的面阵CCD传感器上，这样得到同一目标的四个图像，CCD传感器接收到的四个图像经采集卡由计算机进行采集；(2)、推导出的包括到达角方向变量的图像运动速度结构函数：Dc·(α,θ)=0.259λ2r0-5/3D-7/3[(2cos2(θ-α)+1)-2v+2Δv2]---(34)]]>在前述四孔差分图像运动大气相干长度测量仪得到的同一目标的四个分离的图像基础上，经图像采集卡采集一定连续时间序列的图像(一般要求200帧以上)，通过连续两帧图像中的目标图像的位置和两帧图像之间的采集时间间隔，计算出同一基线上的两个图像沿该基线上的差分到达角速度，一次采样过程便可以得到到达角起伏速度结构函数，按照(34)式分别进行四组基线方向上的到达角起伏速度结构函数计算，方法如下：令α＝0°，α＝90°，α＝45°，α＝135°，D_α＝0°-D_α＝90°＝0.259λ²r₀^-5/3D^-7/32v²cos(2θ)    (37)D_α＝45°-D_α＝135°＝0.259λ²r₀^-5/3D^-7/32v²sin(2θ)    (40)由(37)式、(40)式相除可以得到至此，即可得出传输光路上横向平均风速v和风向θ。