利用全天空可见光图像反演天空辐亮度

由中国1科学院大气物理研究所LAGEO实验室研制和开发的地基全天空成像仪可实现地基全天空自动化观测，所记录的是可见光红、绿、蓝三波段彩色灰度值图像。本文首先对全天空成像仪及相关标定试验进行说明与介绍，以标定参数为基础并结合全天空仪器成像原理提出了一个由可见光灰度图像反演天空辐亮度分布的算式算法。文章后一部分则利用大气物理研究所香河观测站(39.75°N，116.96°E)同时观测的全天空成像仪以及CIMEL光度计数据，对该反演算式进行检验和比对。对比结果表明，可见光全自动天空成像仪asi，用所提出的算法进行天空辐亮度分布反演可行，该算法在灰度图像与天空辐亮度之间建立了联系，将有利于观测图像数据与数值模式模拟工作的相互对比和验证，EKO全自动天空成像仪asi，有利于观测图像数据在模式研究中的应用。

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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，无遮挡全自动天空成像仪asi，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

无太阳遮挡装置，大限度记录全天空云况信息；内置电脑主机，无需额外安装工作站；可连接网络，通过终端远程操作和监控；低功耗，体积小，重量轻（仅3kg），河北全自动天空成像仪asi，便于安装及野外观测；具有防水功能，可用于全天候观测。

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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

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