中科技达公司-全自动天空成像仪asi

全天空成像仪原理及构造

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全天空成像仪主要的部件有：照相机、带有加热装置的半球镜面、镜面上方的遮光带以及下方的电子设备系统。该仪器可以在白天自动进行全天空云量的持续监测，其工作原理是：通过仪器上方的照相机垂直向下拍摄带有加热装置的半球镜面，得到当时天空所呈现的图像，并将拍摄得到的图像自动存储到计算机上进行云量计算和处理。大气、云粒子对可见光具有不同的散射原理：大气分子对可见光的散射与λ4成反比，如果天空为晴空，对蓝光波段的散射远远大于对红光波段的散射，因此晴空呈现蓝色；而云粒子对可见光的散射，在不同的波段散射的程度是相当的，因此云体呈现白色。根据不同的散射原理，可以从图像信息值（RGB值）中区分云与蓝天。自然界中的可见光都是按照一定的比例混合而得到，任意一种颜色都可以用红（R）、绿（G）、蓝（B）三色混合而成，图像中的每个像素点均含有RGB三个亮度值，而RGB值在一定程度上反映了红（中心波段为650nm）、绿（中心波段为570nm）、蓝（中心波段为450nm）这三个波段的辐射强度。因此，首先提取图像中的信息值（RGB值），计算每个像素点的红蓝比值（定义为：R/B），然后设定合理的阈值来判别像元点是否为云点，这种方法被称为阈值识别法。

全天空成像仪

该成像仪具有180°的宽阔视角和高分辨率传感器，能够全自动记录全天空云况信息，并通过软件中的云检测算法转换成定量云信息。成像仪可以通过标准网卡接入互联网，并通过网络传送数据至服务器或者监控电脑上。

成像仪控制软件中集成了地平线确定工具，为用户提供了更大的灵活性和功能需要，例如可以通过软件设置天顶角范围、地物屏蔽区域或者用户感兴趣的区域，避免测站周围固有遮蔽物对观测结果的影响。该成像仪还具有良好的防水功能，根据实际观测条件，可选择气泵或者内置干燥盒方式干燥方式。其中内置干燥盒干燥方式更适合应用在偏远、供电条件不足的观测地点。

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全天空成像仪

全天空成像仪(Total Sky Imager，asi全自动天空成像仪asi，TSI-440)可以实现白天全天空云量的持续自动监测，时空分辨率高。为了进一步提高TSI-440仪器的观测准确度，本文首先介绍了TSI-440的基本原理和资料格式，进而基于太湖自动观测站2008年5月-2009年4月的TSI资料及无锡站地面观测资料，采用统计分析和直方图分析法建立了本地化阈值选择方案，改进了云量计算方法，可见光全自动天空成像仪asi，主要得到以下结论： 1、图像的成像特征与能见度密切相关，全自动天空成像仪asi，像元点的红蓝比值随着能见度的减小而增大。 2、晴空及少云时，气溶胶前向散射易造成10%-20%的云量计算误差。针对这种情况，本文基于Long方案改进了云量计算方案，通过与目测结果对比表明：新方案有效减小了晴空、少云时太阳圈及近地平区域云量计算误差。 3、针对阴天图像及复杂天空(多云)图像，本文基于直方图分析法，重新计算了红蓝比阈值(晴空点阈值0.62；云点阈值0.66)，对比结果表明：基于新阈值计算的云量较仪器自带处理结果绝1对误差减小13.75%。 总体来说，改进方案计算的云量较TSI原始结果平均绝1对误差减小9.06%，证明了新方案的有效性。

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