本发明涉及气象和电子技术领域，特别是一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法。
背景技术：
大气能见度是重要的天气气象观测要素，严重制约着航空、航海、路上交通以及军事活动。目前，常用的大气能见度测量仪器主要是基于散射和透射技术体制的探测仪。随着成像和数据处理等技术的快速发展，数字摄像法由于成本低、操作简单、对场地要求低等优点，也被广泛应用于能见度的监测研究中，该方法假设大气是均匀的，且观察段的空气柱所受的自然照明强度不随距离改变，基于图像法的能见度测量是最贴近人类视觉测量能见度的一种方法。但实际应用中，来自摄像系统的性能、目标物的选取和背景杂散光影响了能见度值的准确测量。当使用基于亮度对比度的图像方法进行能见度的测量时，目标物的表面结构、颜色对目标物的固有视亮度比有直接影响，目标物的选取显得尤其关键，理想的目标物为黑体，但实际无法找到黑体目标物，在选取其他替代目标物时须满足以下要求：(1)目标物的颜色应尽可能深，亮度应保持不变，浅色或反光强的物体不适合；(2)宜选天空作为背景；(3)目标物的体积应于相机的分辨率相匹配。现有一些基于数字摄像法的能见度探测方法中，大多采用颜色较深的建筑物、山坡等自然景物或是人工刷有黑漆的平板作为目标物，但这些目标物并非理想的纯黑体，其表面对入射光线均会存在一定的反射效果，导致最终的能见度结果存在较大误差。不同的应用场合，对大气能见度的测量精度要求不同，对选用的目标板表面结构也有不同的要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，提高大气能见度测量的精度。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，包括以下步骤：
步骤1、间隔设定相机与目标板之间的基线长度d，设定归一化天空背景亮度lg，在[a,b]之间等间隔的设定多个大气能见度理论值mor，重复步骤2-5直至所有的mor被遍历完；其中a、b分别为相机与目标板之间的最近和最远距离；
步骤2、将步骤1中设定的d、lg、大气能见度理论值mor代入能见度计算公式，得到目标亮度理论值lt；
步骤3、根据目标板的表面结构，以g间隔在[e，f]之间逐步取n个含有误差的目标固有视亮度比值，第i个含有误差的目标固有视亮度比值记做
步骤4、根据步骤3得到的含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
步骤5、改变基线长度d，根据步骤2-4得到的含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，步骤2中，能见度计算公式
作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，步骤3具体如下：
步骤301、令
步骤302、将
步骤303、计算
作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，步骤1中，a的取值范围为[5m，15m]，b的取值范围为[200m，1000m],c为a和b之间取的等距离间隔，c的取值范围为[5m，20m]。
作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，a为10m，b为2000m，c为10m。
作为本发明所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法进一步优化方案，步骤3中，e和f取值范围分别为[-1,-0.9]和[-0.8,-0.6],g的取值范围为[-0.001,-0.01]。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
不同的应用场合对能见度要素测量精度的要求不同，为达到不同应用场合的能见度探测精度，通过本发明设计的利用不同目标板本身的性能对大气能见度测量精度的影响进行误差分析，可以对利用数字摄像法进行高精度的能见度探测选用适宜的目标板提供参考借鉴，从而实现高精度的能见度探测。
附图说明
图1是本发明的目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法流程图；
图2是本发明的d＝10m目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析结果曲线图；
图3是本发明的d＝30m目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析结果曲线图；
图4是本发明的d＝50m目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析结果曲线图；
图5是本发明的d＝100m目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析结果曲线图；
图6是本发明的不同目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析结果曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，设定相机与目标板之间的距离、天空背景亮度和能见度理论值，代入能见度测量模型计算得到目标亮度理论值，通过不同目标板表面存在反射率的不同设置其含有误差的固有视亮度比值，代入新能见度测量模型计算得到含有误差的固有视亮度比值引起的能见度相对误差，最后得到所有能见度相对误差的曲线图。具体包括以下步骤：
步骤001.如图1所示，间隔设定相机与目标板之间的基线长度d，如d＝10m，设定归一化天空背景亮度lg，如lg＝0.8，从10m到2000m间隔10m设定大气能见度mor理论值，重复步骤002-步骤008；
步骤002.将步骤001中的设定值代入能见度计算公式
步骤003.根据人工目标板的表面结构，设置含有误差的固有视亮度比值c0从-0.995间隔-0.005逐步变为-0.750，重复步骤004-步骤006；
步骤004.计算第一个含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
步骤00401.令c0为-0.995作为因目标板表面产生反射而含有误差的固有视亮度比；
步骤00402.将
步骤00403.计算
步骤005.计算第二个含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
步骤00501.令c0为-0.990作为因目标板表面产生反射而含有误差的固有视亮度比；
步骤00502.将
步骤00503.计算
步骤006.重复步骤004或步骤005计算每个含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
步骤007.根据步骤004-006得到的目标板含有误差的固有视亮度比引起的能见度相对误差
步骤008.改变基线长度d，根据步骤002-007得到的目标板含有误差的固有视亮度比引起的能见度相对误差
作为一种优选方案，如图2-图5所示，基线长度d分别选取10m、30m、50m和100m，含0.025误差的c0＝-0.975时，得到的目标板含有误差的固有视亮度比引起的能见度相对误差随mor理论值变化的曲线图。如图6所示，基线长度d设为100m，含误差的c0分别选为c0＝-0.975、c0＝-0.995时，得到的目标板含有误差的固有视亮度比引起的能见度相对误差随mor理论值变化的曲线图。
综上，通过建立并实施本发明设计的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，由于对不同目标板由于表面结构的反射性能对自身的固有视亮度比值引起误差，进而影响数字摄像法对大气能见度的测量精度，该方法可以对不同目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差进行计算分析，根据不同的应用场合，选用不同的目标板或是对目标板进行结构改进，以便得到适用该应用场合的能见度测量精度，为利用数字摄像法进行高精度大气能见度探测选用目标板提供指导，实现数字摄像法能见度测量的业务化应用，进而获得高精度的能见度结果，为航空、航天、陆上交运以及军事作战等都有重要的保障作用，具有广阔的市场应用前景与经济价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
1.一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、间隔设定相机与目标板之间的基线长度d，设定归一化天空背景亮度lg，在[a,b]之间等间隔的设定多个大气能见度理论值mor，重复步骤2-5直至所有的mor被遍历完；其中a、b分别为相机与目标板之间的最近和最远距离；
步骤2、将步骤1中设定的d、lg、大气能见度理论值mor代入能见度计算公式，得到目标亮度理论值lt；
步骤3、根据目标板的表面结构，以g间隔在[e，f]之间逐步取n个含有误差的目标固有视亮度比值，第i个含有误差的目标固有视亮度比值记做
步骤4、根据步骤3得到的含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
步骤5、改变基线长度d，根据步骤2-4得到的含有误差的目标固有视亮度比值引起的能见度相对误差
2.根据权利要求1所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，步骤2中，能见度计算公式
3.根据权利要求1所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，步骤3具体如下：
步骤301、令
步骤302、将
步骤303、计算
4.根据权利要求1所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，步骤1中，a的取值范围为[5m，15m]，b的取值范围为[200m，1000m],c为a和b之间取的等距离间隔，c的取值范围为[5m，20m]。
5.根据权利要求4所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，a为10m，b为2000m，c为10m。
6.根据权利要求1所述的一种目标板对数字摄像法探测大气能见度的误差分析方法，其特征在于，步骤3中，e和f取值范围分别为[-1,-0.9]和[-0.8,-0.6],g的取值范围为[-0.001,-0.01]。
技术总结