基于等效介电常数的激光雾中衰减研究

海雾是一种具有吸收和散射特性的介质,对激光有较强的衰减作用。结合海雾环境的物理特征,根据电介质极化理论推导出了海雾介质等效介电常数的一般计算模型,并进一步得到激光雾中传输衰减率计算模型。以平流雾的经验雾滴谱和两次海雾个例雾滴谱为例对介电常数衰减模型进行了计算和仿真,并分析和评估了海雾环境物理特征对激光传输效应的影响。结果表明,基于等效介电常数的激光雾中衰减计算模型体现了海雾物理特性的影响,特别是能见度、雾滴谱分布等对其作用明显。     

海雾下的视频图像去雾算法研究

针对海雾下大气粒子的散射作用使得水面舰船视觉系统的视频图像严重降质问题,采用基于大气散射物理模型的海雾去雾方法.针对海上图像海天交界线明显、天空区域较大的特点,对图像进行分割,分析天空区域特征得到天空亮度估计值,通过求解大气散射物理模型实现对图像的清晰化处理;并且利用帧差法背景提取方法,通过计算同一背景下雾的分布图提高视频图像的去雾速率.与现有的几种效果较好的陆上去雾方法进行对比研究,结果表明该方法能够在多变的海雾下增强视频图像的清晰度.     

海雾对3～5μm和8～14μm红外辐射的衰减特性

分析了Khrgian-Mazin模型描述雾的粒度谱分布的可靠性,利用该模型和米氏散射理论计算了世界上典型地区的海雾对3～5μm和8～14μm大气窗红外辐射的衰减,并将计算结果和红外波段内的10.6μm激光辐射在雾中衰减的实测结果相比较,得出了两个大气窗内海雾对红外辐射展减的一般规律.     

融合边缘信息的单尺度Retinex海雾去除算法

鉴于海雾会造成无人艇视觉系统采集到的视频图像严重降质,进而影响无人艇的目标检测、跟踪以及识别,提出一种融合边缘信息的单尺度Retinex快速海雾去除算法.在传统单尺度Retinex去雾模型的基础上,结合引导滤波的思想,采用基于边缘信息的高斯滤波来估计亮度分量;再在求得的反射分量中引入原始强度分量来改善反射分量的估计,结合分段灰度变换扩展图像的对比度;最后进行色彩恢复来实现海雾的快速去除.与其他去雾算法进行对比,并从主客观2方面进行图像质量评价.仿真实验结果表明,该算法能有效地减少光晕和噪声,去雾速度快、保边效果好、去雾效果明显.     

我国海雾总体特点及其对中红外辐射能量衰减的分析

在对我国不同纬度海雾观测资料总结归纳的基础上,建立了我国海雾微物理结构的拟合分布模型,归纳了我国海雾的总体特点。标定了最常见海雾的尺度参数,并根据红外辐射在海雾中的散射与吸收特性,定量分析了不同海雾的消光系数,根据米氏散射定律定量计算了中红外波段下海面平流雾的散射衰减度,并据此与实验结果进行了比对,吻合性较好。根据米氏理论,在较浓平流雾条件下,雾滴为盐溶液时,中红外波段的消光系数均值为2.90,海雾消光系数随着尺度参数的增大呈现出单调减小的特点;而在纯水条件下,消光系数均值为3.35,消光系数随着尺度参数的增大而单调增加。     

面向海岛环境的海雾能见度监测系统应用研究

随着无线传感网技术的日益成熟,以及对海岛资源探索的需求,利用无线传感网监测海岛气象信息逐渐受到关注.本文设计实现了低成本的海雾能见度监测系统,可在海岛等崎岖地域组网工作.系统利用低成本传感器,实时采集温湿、风速等气象参数,获取同一时刻、地点的能见度数值,通过Z-score归一化方法进行数据校准,并使用人工神经网络结合支持向量机的方法训练模型,以收集的监测数据作为输入,获得较高精度的能见度输出.大量实验表明该系统可在地域偏远、传统方法难以奏效的场景下,实现较高精度的能见度监测应用.     

海雾中舰载红外系统有效探测距离的求解模型

为了精准研究舰载红外系统在海雾条件下的探测能力,提高舰载防御系统在复杂条件下的作战使用效率,在对红外系统工作原理和实际装备使用情况进行深入调查研究的基础上,提出了以两步计算法来求取舰载红外系统在海雾中的有效探测距离。首先,根据海雾强度水平先行求出红外传感器的理论探测距离,然后对探测能力指数进行了定义并根据计算结果判断是否需要用探测能力指数二次计算有效探测距离。探测能力指数模型综合考虑了人、海洋环境和设备三方交互影响的因素,以判断矩阵合理确定各方权重,较好地解决了单纯依靠海雾信息进行计算而出现的失灵问题。     

基于Himawari-8数据的日间海雾检测方法

新一代静止轨道气象卫星Himawari-8静止气象卫星具有空间分辨率高可持续性观测的特点,对海雾监测具有重要的意义。星载激光雷达(Cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization, CALIOP)可以探测大气的垂直剖面信息。利用CALIOP 数据进行海雾检测,获得4类样本点:中高云、低云、海雾和海表样本点,并将这些样本点用于Himawari-8 日间海雾检测的通道选择和动态阈值设定的研究中,建立一套Himawari-8日间海雾检测算法。利用CALIOP和中国气象局国家卫星气象中心的气象卫星雾监测报告数据对海雾检测方法进行验证。对比CALIOP数据,海雾检出率63.42\%,漏检样本点中晴空海表占比71.54\%; 对比雾监测产品,海雾检测率89.7\%。结果表明,提出的海雾检测算法是可行的。