一种近红外成像光学能见度测量系统和方法

技术特征：
1.一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，包括近红外靶标(1)、暗通道靶标(2)、近红外成像模块(3)和信息处理模块(4)；一个所述近红外靶标(1)与一个所述暗通道靶标(2)成对并列放置以形成一个靶标单元，多个所述靶标单元放置于所述近红外成像模块(3)的视场内的不同位置，且每个所述靶标单元均指向所述近红外成像模块(3)，以相对所述近红外成像模块(3)形成多条气象能见度测量链路，所述近红外成像模块(3)的输出端与所述信息处理模块(4)的输入端电性连接；所述近红外成像模块(3)用于采集所述靶标单元的近红外波段的图像并输出图像信号给所述信息处理模块(4)，所述信息处理模块(4)将图像信号进行像素值提取，并加载气象能见度计算算法，得到各测量链路的气象能见度。2.根据权利要求1所述的一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，所述近红外靶标(1)包括光源阵列，所述光源阵列包括多个发射波长在750～1800nm范围内光波的光源，所述光源包括发光二极管。3.根据权利要求1所述的一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，所述暗通道靶标(2)包括消光材料，所述消光材料对750～1800nm范围内光波的反射率小于0.1％，所述消光材料包括消光绒布。4.根据权利要求1所述的一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，所述近红外成像模块(3)包括：近红外相机(31)、滤光片(32)、镜头(33)、镜头控制器(34)与底座(35)；所述近红外相机(31)与所述镜头控制器(34)连接，所述镜头控制器(34)与所述镜头(33)连接；所述滤光片(32)插入所述镜头控制器(34)与所述镜头(33)之间的内部空隙，所述近红外相机(31)置于所述底座(35)上。5.根据权利要求4所述的一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，所述滤光片(32)的中心波长与所述近红外靶标(1)的波长一致，所述滤光片(32)采用带宽10nm的光学带通滤光片。6.根据权利要求1所述的一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，所述近红外成像模块(3)的横向与纵向视场角都大于4.6
°
。7.根据权利要求1所述的一种近红外成像光学能见度测量系统，其特征在于，所述气象能见度测量链路为从所述近红外成像模块(3)到每个所述靶标单元的直线所穿过的无遮挡空间。8.一种近红外光学成像气象能见度测量方法，其特征在于，包括上述权利要求4所述的近红外光学成像气象能见度测量系统，步骤如下：s1、系统搭建：架设好所述近红外成像模块(3)，并在所述近红外成像模块(3)的视场内的500～5000m的测量链路范围下分别架设多个所述靶标单元于不同位置，且每个所述靶标单元均指向所述近红外成像模块(3)，以相对所述近红外成像模块(3)形成多条气象能见度测量链路；s2、对准调节：调节所述近红外成像模块(3)的底座(35)，使所述近红外成像模块(3)的镜头(33)对准多个所述靶标单元同时成像；s3、对焦调节：使用所述镜头控制器(34)调节所述镜头(33)进行对焦，使得成像清晰；s4、曝光调节：同步控制所述近红外相机(31)的曝光时间与所述镜头(33)的光圈，使得
成像中的所有像素点处于未过曝；s5、图像获取：所述近红外成像模块(3)获取多个测量链路所对应的近红外波段的图像，并将多个近红外波段的图像组成的图像信号发送给所述信息处理模块(4)，所述信息处理模块(4)得到每个测量链路所对应的近红外靶标像素点与暗通道靶标像素点，及两种像素点所对应的像素值；s51、初始像素值标定：在各测量链路能见度大于等于9999m时，所述信息处理模块(4)将近红外靶标像素点与暗通道靶标像素点所对应的像素值分别设定为近红外靶标(1)与暗通道靶标(2)的初始像素值；s52、测试像素值标定：在各测量链路处于极低能见度时，所述信息处理模块(4)将近红外靶标像素点与暗通道靶标像素点所对应的像素值分别设定为近红外靶标(1)与暗通道靶标(2)的测试像素值；s6、能见度计算：所述信息处理模块(4)根据各个测量链路对应的初始像素值、测试像素值和长度，通过气象能见度计算算法输出得到各个测量链路的气象能见度。9.根据权利要求8所述的一种近红外成像光学能见度测量方法，其特征在于，步骤s6中，通过气象能见度计算算法输出得到气象能见度的过程如下：s61、先进行近红外透射率计算：近红外透射率指的是测量链路的光源波长所对应的大气透射率，公式如下：s62、气象能见度计算：将得到的测量链路的近红外透射率输入波长透射能见度折算公式中，输出得到测量链路的气象能见度。10.根据权利要求8所述的一种近红外成像光学能见度测量方法，其特征在于，步骤s52中，所述极低能见度指的是：当气象能见度小于测量链路的长度时，此时的气象能见度即为极低能见度。

技术总结
本发明公开一种近红外成像光学能见度测量系统和方法。系统包括近红外靶标、暗通道靶标、近红外成像模块和信息处理模块；近红外靶标与暗通道靶标成对并列放置以形成靶标单元，多个靶标单元放置于近红外成像模块的视场内的不同位置，且均指向近红外成像模块以形成多条测量链路，近红外成像模块与信息处理模块电性连接；近红外成像模块采集近红外波段的图像并输出图像信号给信息处理模块，信息处理模块将图像信号进行像素值提取，并加载气象能见度计算算法，得到各测量链路的气象能见度。本发明可在极低能见度下对链路进行测量、且同时能对大视场中的多链路进行能见度测量，提高了气象能见度测量的准确性，扩大了气象能见度的测量覆盖范围。量覆盖范围。量覆盖范围。


技术研发人员：税渝阳 周建英 黄玉如 沈夏 陈令烨 褚进华 罗鑫 刘忆琨
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所 中国气象局上海物资管理处
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/11/11