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(jī)、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(dòng)進(jìn)行全天空云量的持續(xù)監(jiān)測(cè)，其工作原理是：通過(guò)儀器上方的照相機(jī)垂直向下拍攝帶有加熱裝置的半球鏡面，得到當(dāng)時(shí)天空所呈現(xiàn)的圖像，并將拍攝得到的圖像自動(dòng)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行云量計(jì)算和處理。大氣、云粒子對(duì)可見(jiàn)光具有不同的散射原理：大氣分子對(duì)可見(jiàn)光的散射與λ4成反比，如果天空為晴空，對(duì)藍(lán)光波段的散射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)紅光波段的散射，因此晴空呈現(xiàn)藍(lán)色；而云粒子對(duì)可見(jiàn)光的散射，在不同的波段散射的程度是相當(dāng)?shù)?，因此云體呈現(xiàn)白色。全天空成像儀可以實(shí)現(xiàn)白天全天空云量的持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，時(shí)空分辨率較高，得到的云量計(jì)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(lán)天。自然界中的可見(jiàn)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(lán)（B）三色混合而成，圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)均含有RGB三個(gè)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(lán)（中心波段為450nm）這三個(gè)波段的輻射強(qiáng)度。因此，首先提取圖像中的信息值（RGB值），計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的紅藍(lán)比值（定義為：R/B），然后設(shè)定合理的閾值來(lái)判別像元點(diǎn)是否為云點(diǎn)，這種方法被稱為閾值識(shí)別法。

全天空成像儀特點(diǎn)

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無(wú)太陽(yáng)遮擋裝置，有效記錄全天空云況信息；

內(nèi)置電腦主機(jī)，無(wú)需額外安裝工作站；

可連接網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)終端遠(yuǎn)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(cè)。

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(shí)別的重要?dú)庀髢x器。設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，完全模塊化安裝，設(shè)備可采用通風(fēng)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(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)識(shí)別天空中云的狀態(tài)和趨勢(shì)，自動(dòng)避光連續(xù)拍攝將圖片進(jìn)行無(wú)縫拼接并自動(dòng)編號(hào)歸類，實(shí)現(xiàn)全天空云圖觀測(cè)自動(dòng)化，代替目前的人工觀測(cè)。克服了鏡像法鏡頭和太陽(yáng)遮擋對(duì)圖像的損傷，魚(yú)眼鏡頭產(chǎn)生的圖像畸變和無(wú)法單獨(dú)保存重點(diǎn)圖像的缺陷。儀器主要包括云臺(tái)、圖像采集裝置、圖像處理與拼接軟件、圖像識(shí)別軟件和通信系統(tǒng)等5部分。

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