收藏本站
《中国矿业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

双成像云底高测量的理论与方法研究

李国胜  
【摘要】:云观测是气象日常业务重要内容之一,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;后者虽然可以量测云底高,但它们缺乏客观评价的试验条件。因此,根据气象日常云观测业务的需求,本文采用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针对该量测仪的特殊标校控制场,同时还针对获得的单站云图像数据,将其拼接为全天空云图,进一步拓展了云底高立体量测仪的应用范围。本文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。该量测仪最显著特点是通过步进电机的控制,实现了将“天空控制点”引到地面,降低了成本,为其大规模推广提供了可能。 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,按照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快速检校方法为加快云底高立体量测仪检校时标志点的快速提取,研究并实现了标志点的自动提取技术。它采用了Canny算法、八邻域跟踪技术和最小二乘椭圆拟合方法。最终,根据自动提取的标志点点位,采用直接线性变换和单像空间后方交会算法对云底高立体量测仪进行粗检校,根据标志点误差,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过程中,为提高图像匹配的精度,首先详细研究并实现了Retinex算法的云图像增强,提高了图像匹配的效果;然后,根据自适应分层图像匹配算法确定同名点。具体过程是:首先将云图像分为3层金字塔结构;然后在顶层金字塔采用SIFT匹配;二级金字塔采用基于Forstner特征的匹配方法;底层金字塔图像,对所有获得的同名点采用单点最小二乘匹配算法以获得子像素的精度。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直接解公式。 5)研究了全天空云图的拼接方法 针对所获得的全天空36幅云图像,首先研究了将云图像根据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→水平面的正、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,研究了根据图像的方位角和俯仰角,对云图像的水平投影进行半径方向和切线方向适当裁切;最终对裁切后的云图像,采用加权平滑的方法拼接,获得了全天空云图。 该论文有图102幅,表25个,参考文献154篇。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41;P412.15

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘焕敏;王华;段慧芬;;一种改进的SIFT双向匹配算法[J];兵工自动化;2009年06期
2 许磊;王留召;余洁;王丽;;一种新型的数码相机室内检校场的建立方法[J];北京测绘;2008年02期
3 赵伶俐;朱建军;刘帅;李俊生;傅锦伟;;直线特征标志子像素级定位方法的研究[J];测绘工程;2009年02期
4 李国胜;林宗坚;任超锋;彭晓东;;相机检校中标志点的自动提取[J];测绘科学;2010年06期
5 冯文灏;关于近景摄影机检校的几个问题[J];测绘通报;2000年10期
6 赵书朵;谌海云;高凤水;武卫丽;;视频监控系统中云台控制模块的设计与实现[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2010年01期
7 石星;;毫米波雷达的应用和发展[J];电讯技术;2006年01期
8 李坤伦;孙大跃;赵东生;;视频检测的颜色直方图目标匹配算法[J];电脑与信息技术;2008年05期
9 章文星;吕达仁;常有礼;;地基热红外亮温遥感云底高度可行性的模拟研究[J];地球物理学报;2007年02期
10 仲凌志;刘黎平;葛润生;;毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望[J];地球科学进展;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 ;用风廓线雷达的信噪比资料来进行云底高度的判定[A];中国气象学会2007年年会气象综合探测技术分会场论文集[C];2007年
2 苏涛;黄兴玉;方文贵;高仲辉;;SCRMP型毫米波测云雷达探测性能与应用浅析[A];第26届中国气象学会年会航空与航天气象技术交流会分会场论文集[C];2009年
3 仲凌志;刘黎平;葛润生;周秀骥;;毫米波测云雷达(HMBQ)在国内的研究应用介绍[A];第27届中国气象学会年会雷达技术开发与应用分会场论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 明洋;特殊航空影像自动匹配的关键技术研究[D];武汉大学;2009年
2 霍娟;地基全天空成像系统云与气溶胶参数反演及其应用研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
3 仲凌志;毫米波测云雷达系统的定标和探测能力分析及其在反演云微物理参数中的初步研究[D];中国气象科学研究院;2009年
4 戚巽骏;数字成像系统的光学低通滤波理论及应用研究[D];浙江大学;2009年
5 周颖慧;基于CCD图像传感原理的温度监测方法及应用研究[D];燕山大学;2010年
6 张闻文;基于噪声特性的电子倍增CCD最佳工作模式研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴庆双;基于空间后方交会的三维坐标测量方法研究[D];武汉大学;2005年
2 穆菁清;一体化球型摄像机控制系统的设计及实现[D];南京理工大学;2007年
3 段炼;航空区域数值天气预报业务系统的研究[D];四川大学;2006年
4 姜丽凤;全景图拼接关键技术的研究[D];山东理工大学;2008年
5 张秀平;基于近景摄影测量的植物生长量量测方法研究[D];中南大学;2008年
6 王成亮;基于普通数码影像的近景摄影测量技术研究与应用[D];中南大学;2006年
7 任广振;基于ARM的嵌入式高速智能球机的设计与开发[D];南京林业大学;2009年
8 谭燕;基于非量测数码相机的近景摄影测量技术研究[D];中南大学;2009年
9 韦伟;基于USB2.0的CCD相机系统的设计与实现[D];南京理工大学;2009年
10 陈利奇;高分辨率遥感卫星几何定标技术[D];河南理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张大林;;利用DLT算法实现普通数码影像绘制等高线方法研究[J];四川建筑科学研究;2008年03期
2 刘治群;杨万挺;朱强;;几种图像增强算法的研究比较[J];合肥师范学院学报;2010年06期
3 张大明;樊晓香;刘华勇;李璐;;信息与计算科学专业“数字图像处理”课程教学探索与实践[J];合肥师范学院学报;2012年03期
4 汤自安;刘晓波;汪虽富;吕乃杰;;基于音视频矩阵的生产调度会议系统应用[J];安防科技;2009年04期
5 马广恩;石若明;朱凌;童君;;由结构光扫描重建老北京城三维模型的实验设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
6 韩强;;基于广义Hough变换的手写文档整词定位[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年05期
7 傅长刚;;小比例尺数码航摄资料在城市规划中的应用[J];安徽地质;2009年03期
8 苗艳妮;;数字城市正射影像底图生产方法探讨[J];安徽地质;2011年03期
9 胡继胜;;基于小波变换的图像处理[J];安徽职业技术学院学报;2006年01期
10 朱明;;基于GPS测量像控点的精度分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张方;于庆学;;河南省气候业务数据库系统的设计与实现[A];经济策论(下)[C];2011年
2 刘晓君;童海滨;王其英;李跃华;郭艳玲;;单站地温自动绘图监控系统设计研究[A];经济策论(下)[C];2011年
3 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 王彦敏;;江苏省1:5万正射影像快速更新[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 董翠珠;蒋淼;;利用数字影像DMC快速制作DOM方案[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 杨洁;王朝辉;;遥感监测中变化信息提取的方法探讨[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 付红丽;白令海冰间湖变化规律及相应的海洋过程研究[D];中国海洋大学;2010年
9 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
10 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
3 马剑;机载LiDAR数据插值方法研究[D];河南理工大学;2010年
4 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 王晶;数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 刘涛;遥感图像分块分类技术的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
7 徐强;基于TMS320F2812的指纹识别系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
8 雒燕飞;地质灾害应急地理信息数据库设计及其应用[D];山东科技大学;2010年
9 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
10 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张坤,李仁豪;埋沟CCD器件工作状态的设计[J];半导体光电;2000年S1期
2 王书宏;胡谋法;陈曾平;;天文CCD相机的噪声分析与信噪比模型的研究[J];半导体光电;2007年05期
3 刘继琨,赵宝芸;增强型CCD图像传感器[J];半导体光电;1998年01期
4 李升才;徐宗昌;肖顺旺;;微光增强型电荷耦合装置成像系统三维噪声模型及其测量分析[J];兵工学报;2006年03期
5 邹峥嵘;附加制约条件的DLT解法对控制点分布的容忍性[J];北京测绘;1995年04期
6 冯仲科;现代林业测绘技术系统研究[J];北京测绘;1999年02期
7 赵柏林;大气物理与大气探测的一些进展[J];北京大学学报(自然科学版);1995年03期
8 原立家;祝连庆;董明利;;高精度的步进电机控制系统设计[J];北京机械工业学院学报;2006年01期
9 李海超;张广军;;一种基于角点引导的快速立体边缘匹配方法[J];北京航空航天大学学报;2007年05期
10 吕宏静,贾云得;用多基线立体视觉系统恢复稠密深度图像[J];北京理工大学学报;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 巩丹超;高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
2 赵杰;数字地形模拟—地形数据获取与数字地形分析研究[D];武汉大学;2004年
3 宋伟东;稀少控制点下遥感影像纠正模型研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
4 江万寿;航空影像多视匹配与规则建筑物自动提取方法研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王冬;基于多片空间后方交会的CCD相机检校[D];山东科技大学;2003年
2 窦慧丽;基于Delaunay三角剖分的指纹匹配算法[D];吉林大学;2004年
3 孙晓峰;动态视频汉字叠加器的实现[D];吉林大学;2004年
4 刘小兵;视频字符叠加与短距离红外无线传输技术研究[D];南京理工大学;2004年
5 隋越;基于AVR单片机的应用设计实践[D];吉林大学;2005年
6 吴阳;全景图拼接技术研究[D];南京理工大学;2005年
7 付金红;柱面全景图像拼接算法的研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
8 王志和;近景树木的三维可视化重建[D];武汉大学;2005年
9 程莹;基于结构光的纹理贫乏目标三维重建方法[D];武汉大学;2005年
10 许骥;POS数据辅助立体影像自动量测[D];武汉大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘春雷;空间气象雷达与气候[J];世界科技研究与发展;1996年02期
2 李功志,杨振安;怎样使科普文章引人入胜[J];新闻爱好者;1997年06期
3 王保成,张卫华;激光雷达工作原理与气象探测[J];现代物理知识;2001年06期
4 邵卫东,王培纲;卷云的地面遥测原理与初步方案[J];红外;2002年08期
5 庄荣和;自动观测系统在广汉机场的应用[J];四川气象;1998年04期
6 王青梅,张以谟,刘铁根,谢邦力,李晶华,董起新,陈广玉;一种高速数据采集便携式激光测云仪[J];光电子.激光;2004年12期
7 罗泳平,张旭;四川盆地春—夏期层状云宏微观特征[J];成都信息工程学院学报;1989年01期
8 侯方源;半导体激光测云高仪的研究[J];光学精密工程;1996年04期
9 王克冰;雷电与防护[J];山西电子技术;2003年05期
10 薛新莲;戚福弟;范爱媛;岳古明;刘东;谢晨波;周军;;高层薄卷云消光后向散射比的求解方法[J];量子电子学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 熊亚军;郄秀书;周筠;张廷龙;袁铁;;不同区域闪电活动对地表相对湿度变化的响应[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
2 许焕斌;;人工影响对流性(雹雨)大风的对策探讨[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集(Ⅰ)[C];2008年
3 孙安平;王黎俊;李仑格;汪晓滨;石爱丽;;黄河上游河曲地区降水性层积云微物理特征分析[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集(Ⅰ)[C];2008年
4 刘敏锋;杨建军;张超;;人工消云消雨在人工影响天气中的应用初探[A];陕西省气象学会2005年学术交流会论文集[C];2005年
5 郄秀书;谢屹然;张彤;张广庶;孔祥贞;王怀斌;张义军;董万胜;赵阳;;青藏高原中部地区的雷暴和闪电特征[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
6 王洪芳;刘健文;白洁;齐琳琳;;飞机积冰环境的诊断分析方法研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
7 邵本军;;火箭人工增雨扑救山火技术研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
8 苏正军;郑国光;;吸湿性催化研究进展[A];中国气象学会2007年年会人工影响天气科技进展与应用分会场论文集[C];2007年
9 濮江平;杨晓岚;张昊;张欢;;中国庐山对流云降水粒子尺度谱观测研究[A];第28届中国气象学会年会——S9大气物理学与大气环境[C];2011年
10 孙丹波;蒋显红;;人工影响雷电形成的构想[A];首届中国防雷论坛论文摘编[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 戴丛蕊;看云识天气[N];云南日报;2004年
2 本报记者 郭起豪;山顶缘何易“招雷”[N];中国气象报;2010年
3 钱红岭;闪电怎样为人类所用[N];大众科技报;2004年
4 姜永育本报记者 宋开文;峨眉佛光之谜[N];四川日报;2007年
5 郝维昌 王振;给天公“号脉”的兵[N];解放军报;2004年
6 ;为何西藏河谷地带多夜雨[N];西藏日报;2000年
7 章玉兴 王立朝;向着雷电奔去[N];甘肃日报;2001年
8 张铭;一代名家高克恭[N];美术报;2003年
9 本报记者 苗艳丽 吴越;世博会开幕式里的气象故事[N];中国气象报;2010年
10 深圳商报记者 郑恺 江晓蚕 李秀瑜 实习记者 孙翊 实习生 刘立平 通讯员 吴迪 梅林;罕见“龙吸水”昨现深圳湾[N];深圳商报;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 马新成;黄河上游秋季对流云降水特征的观测分析和数值模拟研究[D];中国气象科学研究院;2004年
2 李文娟;山东省冰雹云宏微观特征观测及数值模拟研究[D];中国气象科学研究院;2005年
3 程海虹;暖性积云滴谱生长及人工催化的数值模拟[D];南京气象学院;2002年
4 霍娟;全天空成像辐射仪对云和天气的地基遥感[D];南京气象学院;2002年
5 秦琰琰;降水的雷达反射率因子与大气相对湿度的相关关系研究[D];南京信息工程大学;2005年
6 徐涛;机场、发射场云层激光反射特性分析[D];西北工业大学;2005年
7 刘浩;云的垂直非均一性对卫星3.7μm通道反射率的影响研究[D];南京信息工程大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026