夜间成像云高测量方法
专利名称：夜间成像云高测量方法
技术领域：
本发明涉及一种云高的测量方法，特别是一种在夜间测量云高的方法。
背景技术：
云高是指云底到地面的垂直距离。云高的测量对于航空航天领域具有重要意义，是航天 器升空的重要参考数据。传统的云高测量装置有云幕灯、红外测云仪、激光测云仪等。其中 云幕灯只能应用于层状云层云高的测量，局限性较大。激光测云仪的优点是准确度高，使用 快速便捷，缺点是成本较高，只能进行天空单点云高测量。利用红外测量云高的方法是采用 红外测量装置对大气红外辐射进行测量，其测量方法较为复杂，且准确度难于把握，红外线 测量装置的成本同样较高。
发明内容
本发明提供一种夜间成像云高测量方法，要解决以较低的成本、更简单的方法测量云高 的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种夜间成像云高测量方法，其特征在于
步骤l:相隔一段距离分别设置一图像采集器和一激光光源，并使图像采集器的镜头光 轴与激光光源的光轴均与水平面垂直。
步骤2:开启激光光源，同时用图像采集器采集激光光柱的成像平面。
步骤3:选取图像采集器的焦点为B，激光光源的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在图 像采集器的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面上 找到A点在成像平面上的投影点A'和E点在成像平面上的投影点E'，量算E'点与A'点之间的距 离A' E'。
步骤4:根据AC二 E'BXBC/A'E'计算云高，其中E'B为图像采集器的焦距，BC为图像采集 器与激光光源之间的距离。
所述图像采集器与激光光源之间的距离BC可为200 800米。 所述图像采集器可为可见光图像采集器或是红外成像装置。 所述可见光图像采集器可为相机或摄像机。 本发明的有益效果如下
3本发明采用了一个图像采集器和一个激光光源，两者相隔一定距离，然后用图像采集器 拍摄激光光源发出的激光光柱，再通过平面几何的原理计算A到地面的距离即云高，具有测 量方法、测量步骤简单，测量结果准确的优点。本发明所使用的设备结构简单，只需一个图 像采集器和一个激光光源，价格低廉，以较低的成本解决了云高的测量问题，并适用于各种 各样的云层的云高测量，可广泛应用于航空、航天、气象等领域。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明步骤1和步骤2的示意图。
图2是本发明步骤3和步骤4的示意图。
l一图像采集器、2 —激光光源、3 —云底、4一成像平面、5 —激光光柱。
具体实施例方式
实施例参见图l、图2，这种夜间成像云高测量方法，其步骤为
步骤l:相隔一段距离分别设置一图像采集器1和一激光光源2，并使图像采集器l的镜头
光轴与激光光源2的光轴均与水平面垂直。
步骤2:开启激光光源2，同时用图像采集器1采集激光光柱5的成像平面4。
步骤3:选取图像采集器1的焦点为B，激光光源2的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在
图像采集器l的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面
4上找到A点在成像平面上的投影点A'和E点在成像平面上的投影点E'，量算E'点与A'点之间
的距离A' E'。
步骤4:根据AC二 E'BXBC/A'E'计算云高，其中E'B为图像采集器l的焦距，BC为图像采 集器1与激光光源2之间的距离。
所述图像采集器1为可见光图像采集器或是红外成像装置， 一般可见光图像采集器可选 择相机或摄像机等，本实施例采用相机，相机的镜头光轴与水平面垂直，在距相机一定距离 设激光光源2，激光光源2与相机的距离即为BC，所述激光光柱的顶点A也就是激光光柱5与云 底3的交点，所以AC即为云高。 一般激光光源2与相机的距离BC为200 800米，本实施例选取 500米，再根据图2给出的激光光柱的顶点A与在成像平面中的A'的关系，BC /A'E'=AC/E'B， E'B是焦距已知，BC已知，A' E'可以从照片上测得，所以云高AC二 E'BXBC /A'E'。
权利要求
1.一种夜间成像云高测量方法，其特征在于步骤1相隔一段距离分别设置一图像采集器(1)和一激光光源(2)，并使图像采集器(1)的镜头光轴与激光光源(2)的光轴均与水平面垂直；步骤2开启激光光源(2)，同时用图像采集器(1)采集激光光柱(5)的成像平面(4)；步骤3选取图像采集器(1)的焦点为B，激光光源(2)的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在图像采集器(1)的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面(4)上找到A点在成像平面上的投影点A’和E点在成像平面上的投影点E’，量算E’点与A’点之间的距离A’E’；步骤4根据AC＝E’B×BC/A’E’计算云高，其中E’B为图像采集器(1)的焦距，BC为图像采集器(1)与激光光源(2)之间的距离。
2.根据权利要求l所述的夜间成像云高测量方法，其特征在于所述 图像采集器(1)与激光光源(2)之间的距离BC为200 800米。
3.根据权利要求1或2所述的夜间成像云高测量方法，其特征在于 所述图像采集器(1)为可见光图像采集器或是红外成像装置。
4.根据权利要求3所述的夜间成像云高测量方法，其特征在于所述 可见光图像采集器为相机或摄像机。
全文摘要
一种夜间成像云高测量方法，步骤1相隔一段距离分别设置一图像采集器和一激光光源，并使图像采集器的镜头光轴与激光光源的光轴均与水平面垂直；步骤2开启激光光源，同时用图像采集器采集激光光柱的成像平面；步骤3选取图像采集器的焦点为B，激光光源的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在图像采集器的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面上找到A点在成像平面上的投影点A’和E点在成像平面上的投影点E’，量算E’点与A’点之间的距离A’E’；步骤4根据AC＝E’B×BC/A’E’计算云高。本方法测量步骤简单，测量结果准确的优点，以较低的成本解决了云高的测量问题，并适用于各种各样的云层的云高测量。
文档编号G01C3/00GK101539424SQ20091030198
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心
技术领域：
本发明涉及一种云高的测量方法，特别是一种在夜间测量云高的方法。
背景技术：
云高是指云底到地面的垂直距离。云高的测量对于航空航天领域具有重要意义，是航天 器升空的重要参考数据。传统的云高测量装置有云幕灯、红外测云仪、激光测云仪等。其中 云幕灯只能应用于层状云层云高的测量，局限性较大。激光测云仪的优点是准确度高，使用 快速便捷，缺点是成本较高，只能进行天空单点云高测量。利用红外测量云高的方法是采用 红外测量装置对大气红外辐射进行测量，其测量方法较为复杂，且准确度难于把握，红外线 测量装置的成本同样较高。
发明内容
本发明提供一种夜间成像云高测量方法，要解决以较低的成本、更简单的方法测量云高 的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种夜间成像云高测量方法，其特征在于
步骤l:相隔一段距离分别设置一图像采集器和一激光光源，并使图像采集器的镜头光 轴与激光光源的光轴均与水平面垂直。
步骤2:开启激光光源，同时用图像采集器采集激光光柱的成像平面。
步骤3:选取图像采集器的焦点为B，激光光源的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在图 像采集器的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面上 找到A点在成像平面上的投影点A'和E点在成像平面上的投影点E'，量算E'点与A'点之间的距 离A' E'。
步骤4:根据AC二 E'BXBC/A'E'计算云高，其中E'B为图像采集器的焦距，BC为图像采集 器与激光光源之间的距离。
所述图像采集器与激光光源之间的距离BC可为200 800米。 所述图像采集器可为可见光图像采集器或是红外成像装置。 所述可见光图像采集器可为相机或摄像机。 本发明的有益效果如下
3本发明采用了一个图像采集器和一个激光光源，两者相隔一定距离，然后用图像采集器 拍摄激光光源发出的激光光柱，再通过平面几何的原理计算A到地面的距离即云高，具有测 量方法、测量步骤简单，测量结果准确的优点。本发明所使用的设备结构简单，只需一个图 像采集器和一个激光光源，价格低廉，以较低的成本解决了云高的测量问题，并适用于各种 各样的云层的云高测量，可广泛应用于航空、航天、气象等领域。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明步骤1和步骤2的示意图。
图2是本发明步骤3和步骤4的示意图。
l一图像采集器、2 —激光光源、3 —云底、4一成像平面、5 —激光光柱。
具体实施例方式
实施例参见图l、图2，这种夜间成像云高测量方法，其步骤为
步骤l:相隔一段距离分别设置一图像采集器1和一激光光源2，并使图像采集器l的镜头
光轴与激光光源2的光轴均与水平面垂直。
步骤2:开启激光光源2，同时用图像采集器1采集激光光柱5的成像平面4。
步骤3:选取图像采集器1的焦点为B，激光光源2的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在
图像采集器l的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面
4上找到A点在成像平面上的投影点A'和E点在成像平面上的投影点E'，量算E'点与A'点之间
的距离A' E'。
步骤4:根据AC二 E'BXBC/A'E'计算云高，其中E'B为图像采集器l的焦距，BC为图像采 集器1与激光光源2之间的距离。
所述图像采集器1为可见光图像采集器或是红外成像装置， 一般可见光图像采集器可选 择相机或摄像机等，本实施例采用相机，相机的镜头光轴与水平面垂直，在距相机一定距离 设激光光源2，激光光源2与相机的距离即为BC，所述激光光柱的顶点A也就是激光光柱5与云 底3的交点，所以AC即为云高。 一般激光光源2与相机的距离BC为200 800米，本实施例选取 500米，再根据图2给出的激光光柱的顶点A与在成像平面中的A'的关系，BC /A'E'=AC/E'B， E'B是焦距已知，BC已知，A' E'可以从照片上测得，所以云高AC二 E'BXBC /A'E'。
权利要求
1.一种夜间成像云高测量方法，其特征在于步骤1相隔一段距离分别设置一图像采集器(1)和一激光光源(2)，并使图像采集器(1)的镜头光轴与激光光源(2)的光轴均与水平面垂直；步骤2开启激光光源(2)，同时用图像采集器(1)采集激光光柱(5)的成像平面(4)；步骤3选取图像采集器(1)的焦点为B，激光光源(2)的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在图像采集器(1)的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面(4)上找到A点在成像平面上的投影点A’和E点在成像平面上的投影点E’，量算E’点与A’点之间的距离A’E’；步骤4根据AC＝E’B×BC/A’E’计算云高，其中E’B为图像采集器(1)的焦距，BC为图像采集器(1)与激光光源(2)之间的距离。
2.根据权利要求l所述的夜间成像云高测量方法，其特征在于所述 图像采集器(1)与激光光源(2)之间的距离BC为200 800米。
3.根据权利要求1或2所述的夜间成像云高测量方法，其特征在于 所述图像采集器(1)为可见光图像采集器或是红外成像装置。
4.根据权利要求3所述的夜间成像云高测量方法，其特征在于所述 可见光图像采集器为相机或摄像机。
全文摘要
一种夜间成像云高测量方法，步骤1相隔一段距离分别设置一图像采集器和一激光光源，并使图像采集器的镜头光轴与激光光源的光轴均与水平面垂直；步骤2开启激光光源，同时用图像采集器采集激光光柱的成像平面；步骤3选取图像采集器的焦点为B，激光光源的发射点为C，激光光柱的顶点为A，在图像采集器的镜头光轴上取一点E，使A点到E点的线段平行于B点到C点的线段，在成像平面上找到A点在成像平面上的投影点A’和E点在成像平面上的投影点E’，量算E’点与A’点之间的距离A’E’；步骤4根据AC＝E’B×BC/A’E’计算云高。本方法测量步骤简单，测量结果准确的优点，以较低的成本解决了云高的测量问题，并适用于各种各样的云层的云高测量。
文档编号G01C3/00GK101539424SQ20091030198
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心
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