双目成像技术在云底高度测量中的应用

该文研究了一种基于双目成像技术的云底高度测量方法，旨在提高云底高度测量的精度和可靠性。作者利用一对基线长度为60米的数字摄像机，构建了一个双目成像系统，该系统利用了现代数字摄像技术的进步和立体视觉传感器的优势。 文章首先介绍了双目成像的基本原理，即通过两个不同位置的摄像机捕获同一场景的图像，然后通过图像匹配找到对应点，从而计算出深度信息。为了提升测量精度，作者采用了直方图均衡化来增强图像质量，使用亚像素角点检测器提高角点定位的准确性。此外，他们应用归一化互相关方法进行区域相关检测，寻找并匹配图像中的同名点。通过引入外极线约束，可以有效剔除匹配过程中的粗差，进一步提升测量的准确性。 接着，文章描述了如何利用匹配的特征点计算相对视差，结合摄影测量原理来确定云底的高度。在硬件层面，论文提到了对相机进行内外方位元素标校的重要性，通过建立三维实验室标校场和利用星星的相对位置与相机姿态角的关系进行现场标校，以简化标校流程并提高测量精度。 在实际应用中，该方法于2011年5月1日至6月30日在北京市观象台进行了对比试验，与维萨拉的CI.31激光云高仪的数据进行了对比，分析了可能影响云底高度测量系统误差的原因。这种方法不仅有助于减少人为因素的影响，还可以提供连续和自动的云底高度观测，对于气象、航空等领域的云观测有着显著的改进和提升。 关键词涉及的方面包括云底高度的测量，图像处理技术，摄影测量理论以及现场标校过程，这些都为实现高精度的云底高度自动化观测提供了关键技术。文章的引入部分强调了准确获取云信息在气象学中的重要性，同时指出现有观测方法的局限性，例如激光测云仪的漏测问题和红外辐射测云仪的复杂算法及较大误差。 这篇论文提出了一个基于双目成像的云底高度测量方法，通过优化图像处理和匹配技术，提高了测量的准确性和可靠性，对于气象探测领域的自动化观测具有重要的理论和实践价值。