Способ определения метеорологической дальности видимости Советский патент 1993 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к метеорологическим измерениям, в частности к области инструментальных измерений метеорологической оптической дальности, дальности видимости.

Известен способ при котором производят размещение в сьемочном телевизионном кадре тест-объекта в виде совокупности маркеров.удаленных на измеренные расстояния от телекамеры, его телевизионную съемку на фоне местности перед объективом телекамеры, измерение на первоначальном изображении яркости маркеров тест-объектов и фона местности, определение уровня контрастности маркеров тест- объекта и обработку результатов измерений. Недостатком известного спосо- ба является изменение состояния зрения наблюдателя (субъективная погрешность), изменение чувствительности телевизионной камеры, изменения выходного сигнала видеомонитора, изменения яркости маркеров тест-объекта из-за загрязнения, откло- . нений параметров . источника электропитания и линий связи под влияни ем внешних факторов. Только субъективный фактор, т.е. зависимость порогового контраста зрительного восприятия как от состояния глаза, так и многих внешних факторов изменяет величину (е) на два порядка от 0,800 до 0,008%. Существует также методическая погрешность измерений, обусловленная пространственной неоднородностью оптических свойств атмосферы, вызванной появлением на местности дымов, языков тумана, шлейфов, пыли. Маркеры тест-объекта по своему характеру точечные, поэтому для учета неоднородности видимости их число должно быть достаточно велико на наблюдаемой местности.

Цель изобретения - повышение точности измерений дальности видимости.

Поставленная цель достигается посредством того, что в способе при котором производят размещение в съемочном телевизионном кадре тест-объекта в виде совокупности маркеров, удаленных на измеренные расстояния от телекамеры, его телевизионную съемку на фоне местности перед объективом телекамеры, измерение

ел С

VI со ю ю

00

на первоначальном изображении яркости маркеров тест-объектов и фона местности, определение уровня контрастности маркеров тест-объекта и обработку результатов измерений, тест-объект выполняют не менее чем со ста восемьюдесятью маркерами, при телевизионной съемке дополнительно перед объективом телекамеры помещают ослабитель входного оптического сигнала с измеренным коэффициентом пропускания и определяют степень уменьшения контрастности маркеров относительно фона местности на первоначальном изображении, а определение уровня контрастности маркеров тест-объекта производят последовательно от двух до пяти раз в течение периода не менее двух минут с последующим осреднением и экстраполяцией полученных значений до уровня порога контрастности зрения.На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа, где 1 - телевизионная камера, подключенная линией связи 2 к видеоконтрольному устройству 3. К дополнительному выходу линии связи 2 через устройство выбора строк 4 и аналоге-цифровой преобразователь 5 подсоединено оперативное запоминающее устройство б, ЭВМ 7. Управление устройством выбора строк 5 осуществляется по шине, соединяющей это устройство с ЭВМ 7, Телевизионная камера 1 снабжена калибрато- ром, например, в виде диска 8 с отверстиями, через которые объектив видит местность. В одном из отверстий укреплен светофильтр с известным коэффициентом пропускания. Для вращения диск имеет электропривод, например, шаговый двигатель 9, подключенный шиной управления к ЭВМ 7. Результаты измерений отображаются на устройствах вывода информации 10 и на видеоконтрольном устройстве 2. Для чего эти устройства подключены внутренними линиями связи к выходу ЭВМ 1.

Работа устройства происходит следующим образом.

В исходном состоянии перед объективом телевизионной камеры 1 находится глухая часть дисков, защищающая объектив от наружного света и внешних воздействий: по команде начала выполнения измерительного цикла ЭВМ 7 подает сигнал на шаговый двигатель 9 привода диска, который поворачивает диск 8 во вторую позицию и перед объективом телевизионной камеры 1 оказывается пустое отверстие. При этом по линиям связи 2 на экран видеоконтрольного устройства 3 поступает изображение местности и маркеров тест-объекта на ней, Маркеры находятся на отведенных им участках

строчек растра, строчках, которые являются своеобразными делениями шкалы дальности. Номера строк маркеров известны и находятся в памяти ЭВМ. Фон занимает

строчки под линией горизонта и по мере ухудшения видимости фон движется вниз по телевизионному кадру, захватывая все новые строчки деления шкалы дальности, делая невидимыми верхние дальние маркеры и вуалируя нижние, более близкие к камере 1. По сигналу ЭВМ7устройство выбора строк 4 выделяет одну строку фона над горизонтом и через аналого-цифровой преобразователь 5 направляет ее в виде серии

цифровых значений в оперативное запоминающее устройство, где и запоминается яркость исходного фона Вф. Далее по сигналу ЭВМ устройство выбора строк выделяет строку с самыми дальними маркерами и такЖе через преобразователь 5 направляет ее серию в запоминающее устройство ЭВМ, которая из этой серии выделяет цифровые значения сигналов маркеров, сигналов, имеющих свой номер в строке. По этим сигналам определяется значение яркости изображения каждого маркера В0б, и далее его контраст К (Вф - В0б)Вф.

В течение времени экспозиции равной 2 мин, проводится в среднем три поллых

цикла обработки изображения 180 маркеров тест-объекта. Результаты построчно определяются и по полученным средним выполняется аппроксимация, т.е. строится кривая зависимости контраста изображения маркеров от их удаленности от места установки телевизионной камеры, Кривая экстраполируется до значения порога контрастной чувствительности (е), что позволяет получить искомое значение метеорологической дальности видимости. Периодически перед выдачей результата на устройства 3 и 10 происходит контроль качества работы всего комплекса, для чего ЭВМ 7 подает сигнал на шаговый двигатель

д. который поворачивает диск 8 в третью позицию и перед объективом телевизионной камеры 1 оказывается отверстие со светофильтром, Операции обработки телевизионного изображения, описанные

выше, повторяются, однако на завершающем этапе расчет контраста выполняется по формуле Ку (Вф1 - В0б )Вф, т.е. с применением ранее найденного при обработке первоначального изображения яркости фона

Вф. Полученное значение условного среднего контраста строк соотносится с первона- чальным контрастом КУ/К дк и полученное в результате этого вычисленное контрольное значение величины (ак) сравнивается с

номинальным значением коэффициента пропускания светофильтра (а) . Если полученная разность этих значений меньше ±1%, результаты контроля относятся к положительным, а качество работы виде.омет- ра считается удовлетворительным. ЭВМ 7 подает команду на разрешение выполнения новых измерений метеорологической дальности видимости и на вывод их результатов на устройства 3 и 10. Если результаты контроля отрицательны и разность (а - а) боль- ше ±1%, ЭВМ останавливает работу видеометра и подает на выход соответствующие сигналы оператору.

Технико-экономический эффект предполагаемого изобретения в сравнений с прототипом состоит в том; что при установке видеометра на ближнем приводе радиомаяка и при использовании в нем кадра в 600 строк, в которых разместятся не менее 180 огней, постоянные огни приближения к взаимно-посадочной полосе, огни световых

горизонтов, входные ограничительные огни, посадочные огни и огни рулежных доро- жек, то расчетная точность работы видеометра составит от 8 % на ближних расстояниях до 5% на предельных дальних 3-4

км. Это существенно больше погрешности определения дальности видимости измери: телями типа М-53 и ИДВ, равной в среднем 20%. Јроме того, встроенное устройство контроля, калибровки видеометра обеспечивает неизменность чувствительности телевизионной фотометрической системы, правильность ее работы что повышает достоверность получаемых результатов,

Использование: в метеорологических измерениях, в частности в инструментальных измерениях дальности видимости. Сущ- ность изобретения: введение перед входным объективом камеры ослабителя входного оптического сигнала и контроля совпадения полученного эффекта, ожидаемого с помощью электронно-вычислительной машины. Введение ослабителя и проведение операции контроля за чувствительностью системы к оптическим сигналам тест-объектов. 1 ил.

Формула изобретения Способ определения метеорологической дальности видимости, при котором производят размещение в съемочном телевизионном кадре тест-объекта в виде сово- купности маркеров, удаленных на измеренные расстояния от телекамеры, его телевизионную съемку на фоне местности перед объективом телекамеры, измерение на первоначальном изображении яркости маркеров тест-объекта и фона местности, определение уровня контрастности маркеров тест-объекта и обработку результатов измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, тест-объект выполняют не менее чем со ста восемьюдесятью маркерами, при телевизионной съемке дополнительно перед объективом телекамеры помещают ослабитель входного, оптического сигнала с измеренным коэффициентом пропускания и определяют степень уменьшения контрастности Маркеров относительно фона местности на первоначальном изображении, а определение уровня контрастности маркеров тест-объекта производят последовательно от двух до пяти, раз в течение периода не менее двух минут с последующим осреднением и экстраполяцией полученных значений до уровня порога контрастности зрения.