本站原创
摘要：云观测是气象日常业务内容之一,包括云状、云底高、云量三个要素。其中对云底高的量测一般分为目测和器测两类方法,前者具有因人而异,主观性强、观测较为简单、定性;观测频次少,不能全面、连续反映天气现象情况;后者可以量测云底高,但它们缺乏客观评价的试验条件。因此,气象日常云观测业务的需求,摄影测量技术量测云底高,专门研制出一种基于CCD非量测相机的云底高立体量测仪以及该量测仪的特殊标校控制场,同时还的单站云图像数据,将其拼接为全天空云图,拓展了云底高立体量测仪的应用范围。研究内容及创新点如下:1)研制了基于CCD非量测相机的地基云底高立体量测仪该量测仪是以两台相距一定距离的“一体化高速智能球型摄像机”为核心,同时还包含置平系统、通讯系统和视频采集卡等附加装置。该量测仪最特点是步进电机的控制,实现了将“天空控制点”引到地面,降低了成本,为其大规模推广了可能。2)建立了东、西、南、北和天顶五个方向的检校控制场为了检校云底高立体量测仪转角的系统误差、内方位元素和畸变系数,15cm、20cm、40cm间隔在东、西、南、北和天顶五个方向布设了773个标志点。同时为了便于在量测仪检校时,实现标志点的自动提取,设计了标志点的形状、大小和结构。3)研究了云底高立体量测仪的检校方法为加快云底高立体量测仪检校时标志点的提取,研究并实现了标志点的自动提取技术。它了Canny算法、八邻域跟踪技术和最小二乘椭圆拟合方法。,自动提取的标志点点位,线性变换和单像空间后方交会算法对云底高立体量测仪粗检校,标志点误差,重新调整其图像坐标,直到图像中每一个标志点的点位误差小于0.2像素。4)在自适应分层匹配的基础上,实现了精确的云底高量测在云底高计算中,为提高图像匹配的精度,研究并实现了Retinex算法的云图像增强,提高了图像匹配的效果;然后,自适应分层图像匹配算法确定同名点。具体是:将云图像分为3层金字塔结构;然后在顶层金字塔SIFT匹配;二级金字塔基于Forstner特征的匹配方法;底层金字塔图像,对的同名点单点最小二乘匹配算法以子像素的精度。同时为了保证量测仪运行的稳定性,推导了单独模型相对定向解公式。5)研究了全天空云图的拼接方法所的全天空36幅云图像,研究了将云图像其方位角和俯仰角转换到统一的以焦距为半径的球面空间,并推导了从像平面→球面→面的正、反公式;其次为减少云图像的重叠,减少运算量,加快图像拼接速度,研究了图像的方位角和俯仰角,对云图像的投影半径方向和切线方向裁切;对裁切后的云图像,加权平滑的方法拼接,了全天空云图。该论文有图102幅,表25个,参考文献154篇。关键词：云底高论文控制场论文Retinex论文SIFT论文Forstner论文全天空云图论文
致谢5-6
摘要6-8
Abstract8-12
目录12-16
图清单16-22
表清单22-24
1 绪论24-38
1.1 研究背景24-26
1.2 国内外研究现状26-34
1.3 研究34
1.4 研究内容与技术路线34-36
1.5 论文组织结构36-37
1.6 小结37-38
2 地基双成像云底高量测系统38-50
2.1 引言38-39
2.2 一体化高速智能球型摄像机39-45
2.3 视频采集45-46
2.4 系统转角设计46-49
2.5 小结49-50
3 双成像云底高立体量测仪误差检校50-92
3.1 引言50-51
3.2 控制场布设与观测51-55
3.3 相机检校55-79
3.4 云底高立体量测仪误差分析79-90
3.5 小结90-92
4 高精度云底高自动量测92-126
4.1 引言92-93
4.2 云图像增强93-102
4.3 相对定向解102-108
4.4 云底高计算108-125
4.5 小结125-126
5 全天空云图的拼接126-140
5.1 引言126-127
5.2 全天空云图127-138
5.3 小结138-140
6 与展望140-142
6.1 研究140-141
6.2 工作展望141-142