本发明专利技术公布了一种基于单帧彩色图像的可见光波段大气透过率的测量方法，包括以下步骤：（1）依据彩色相机的绝对辐射标定参数将目标场景的单帧彩色RGB数字图像转化为绝对辐射图像；（2）结合大气散射模型与暗通道先验统计理论，对绝对辐射图像进行处理，获得绝对辐射图像中大气背景光图和二维场景暗通道对应的宽波段平均大气透过率；（3）对平均大气透过率使用引导滤波进行精细化；（4）结合可见光不同波段消光系数之间的对应关系以及二维场景暗通道对应宽波段平均大气透过率得到所需波长的大气透过率。本测量方法装置简易，能够实现实时、精度高、成本低测量，可应用于远距离目标，可应用于飞行平台。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及到大气透过率的测量，属于光学领域，具体公开一种基于单帧彩色图像的可见光波段大气透过率测量方法。
技术介绍
：大气透过率是影响辐射传输的重要因素，是相关光电工程应用中评估和修正的重要参量。目前获得大气透过率的方法主要是基于数值模式计算，有限的测量方法局限于特定的场景，应用范围有限。早期的大气透过率计算方法主要是查表法，主要缺点是费时且精度低。为了获得精度较高的大气透过率，发展出了一种利用经验公式计算大气透过率的方法，但这种方法应用条件有限，如：采用可见光(550nm)能见度近似求解其它波段大气散射透过率的经验公式，其局限于特定波长，且存在可观误差。随着计算机技术的发展，研究者开始利用专业软件通过数值计算方法求解大气透过率，如：LBLRTM、MODTRAN、CART。但这种方法较大程度受限于软件输入参数和数值计算方法的准确度，故与直接测量方法相比仍存在精度不足的缺点。近年来，许多研究者提出了不同的大气透过率计算方法。毛克彪等(2005)利用LOWTRAN建立的热红外波段大气透过率与水汽含量的统计经验关系，及地面气象站或卫星数据反演得到的水汽含量，计算整层大气透过率[1]。R.Lindstrot等(2012)基于全球温度廓线的主成分分析(PCA)给出温度廓线的特征向量，结合大气透过率与平均温度廓线及其特征向量所贡献透过率之间的关系，计算大气透过率[2]。相对于通过经验关系或数值模式计算，测量是获得大气透过率的直接且有效途径，国外较早进行透过率直接测量实验的是M.Horma等(1961)利用脉冲光束的后向散射光测量大气透过率[3]。Karin Weib-Wrana等(1995)利用激光测量大气透过率，但是该方法受到激光传播距离的限制[4]。D.Sadot等(1995)利用成像系统(AGEMA 880红外成像仪)实现了10.6μm波长的透过率测量[5]。A.D.Damopoulos[6]等(2005)与H.D.Kambezidis[7][8]等(2000)利用地基光谱测量系统对太阳直接透过辐射进行测量，获得了透过率的季节变化以及日变化，但实验需要在有太阳的情况下才能实现。B.D.Cabib等(2015)采用自供给系统(complete affoardable system)同时测量可见、近红外波段以及中红外、远红外波段的大气透过率[9]。国内较早进行透过率直接测量的是吕明义等(1988)进行的大气光谱透过率实时测量实验[10]。詹杰等(2007)首次研制了昼夜兼用型的整层大气透过率测量仪器，但是仪器的定标对天气有很高的要求，且该方法依赖于恒星的存在[11]。综上所述，现有的计算和测量大气透过率方法都存在其局限性。计算获得的大气透过率精度不高；有限的直接测量方法局限于特定的场景，且大多依赖于特定光源(如恒星)或发射主动激光，应用范围有限，如：Weib-Wrana等(1995)利用激光测量大气透过率，而在远距离观测的条件下该方法测量大气透过率的精度随传播路径的增加而减小(主要由于激光的发散和激光能量有限引起的)[4]。因而，发展新的、有效的大气透过率测量技术具有重要的科学研究意义及光电工程应用价值。随着图像分析和处理技术的发展，许多新方法和技术逐渐涌现，如He等(2009)提出的暗通道先验统计理论，这使得研究者在自然场景图像中可以提取出有效的大气介质信息，或用于图像大气校正，或用于进一步反演大气环境信息，其中基于暗通道理论的图像复原方法得到了快速发展，并取得了很好的复原效果[12]。因此，基于暗通道先验统计，结合大气辐射传输理论，发展一种新的、有效的、低成本的基于单帧彩色图像的二维场景多目标可见光波段大气透过率测量方法是本专利技术所要给出的。参考文献[1].毛克彪，覃志豪等.针对MODIS数据的大气水汽含量反演及31和32波段透过率计算[J].国土资源遥感，2005，63(1)：26-30.[2].R.Lindstrot，R.Preusker et al.On the efficient treatment of temperature profiles for the estimation of atmospheric transmittance under scattering conditions[J].Atmos.Meas.Tech，2012，5：2525-2535.[3].M.H.Horman.Measurement of Atmospheric Transmissivity using Backscattered Light from a Pilsed Light Beam[J].Journal of the Optical Society of America，1961，51(6)：681-391.[4].Karin Weib-Wrana，Wolfgang Jessen et al.Atmospheric Transmittance Measurements of Nd:YAG，IODINE and CO2Laser Radiation over 8.6km,and Statistical Analysis of Extinction Coefficients[J].Infrared Phys.&Technol，1995，36(1)：513-528.[5].D.Sadot et al.A technique for active measurement of atmospheric transmittance using an imaging system：implementation at 10.6μm wavelength[J].Infrared Phys.&Technol，1995，36：1105-1114.[6].A.D.Adamopoulos et al.Total Atmospheric Transmittance in the UV and VIS Spectra in Athens，Greece[J].Pure appl.Geophys，2005，162：409-431.[7].H.D.Kambezidis et al.Case studies of spectral atmospheric transmittance in the ultraviolet and visible regions in Athens，GreeceⅠ.Total transmittance[J].Atmospheric Research，2000，54：223-232.[8].H.D.Kambezidis et al.Case studies of spectral atmospheric transmittance in the ultraviolet and visible regions in Athens，GreeceⅠ.Aerosol transmittance[J].Atmospheric Research，2000，54：233-243.[9].Dario Cabib et al.Complete affordable system for sim本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于单帧彩色图像的可见光波段大气透过率的测量方法，首先采用彩色相机以及连接的图像采集设备对目标场景成像并进行数字图像采集获得目标场景的单帧彩色RGB数字图像，然后依据图像处理集成程序获得所需波长大气透过率，其特征在于，包括以下步骤：（1）依据彩色相机的绝对辐射标定参数将目标场景的单帧彩色RGB数字图像转化为绝对辐射图像；（2）结合大气散射模型与暗通道先验统计理论，对绝对辐射图像进行处理，获得绝对辐射图像中大气背景光图和二维场景暗通道对应的宽波段平均大气透过率；（3）对获得的二维场景暗通道对应的宽波段平均大气透过率使用引导滤波进行精细化；（4）结合图像处理集成程序中嵌入的可见光不同波段消光系数之间的对应关系以及二维场景暗通道对应宽波段平均大气透过率得到所需波长的大气透过率。
【技术特征摘要】
1.一种基于单帧彩色图像的可见光波段大气透过率的测量方法，首先采用彩色相机以及连接的图像采集设备对目标场景成像并进行数字图像采集获得目标场景的单帧彩色RGB数字图像，然后依据图像处理集成程序获得所需波长大气透过率，其特征在于，包括以下步骤：（1）依据彩色相机的绝对辐射标定参数将目标场景的单帧彩色RGB数字图像转化为绝对辐射图像；（2）结合大气散射模型与暗通道先验统计理论，对绝对辐射图像进行处理，获得绝对辐射图像中大气背景光图和二维场景暗通道对应的宽波段平均大气透过率；（3）对获得的二维场景暗通道对应的宽波段平均大气透过率使用引导滤波进行精细化；（4）结合图像处理集成程序中嵌入的可见光不同波段消光系数之间的对应关系...
【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏飞，郑鑫，饶瑞中，魏合理，朱文越，黄宏华，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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