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申请/专利权人：中国科学院大气物理研究所

摘要：本发明提供一种基于四通道全天空偏振成像的云像探测系统及其探测方法，包括安装支架，安装支架上为安装腔体，安装腔体设有防尘防雨罩，防尘防雨罩内自上到下依次设有180度全景鱼眼镜头、滤光轮、CMOS偏振传感器，滤光轮通过支架安装在XY位移装置上，滤光轮上设有太阳像元阻挡片；防尘防雨罩内还设有温控装置；安装支架上还设有GPS模块；CMOS偏振传感器、180度全景鱼眼镜头、温控装置、XY位移装置、GPS模块分别与控制和数据采集模块、计算机连接。本发明获取天空亮度图像，同时获得全天空偏振辐射信息；可以区分云和晴空像元，而且对天气现象进行识别和判断，如云、雾、霾、沙尘、晴空的天气现象分类。

主权项：1.基于四通道全天空偏振成像的云像探测系统的探测方法，所述的基于四通道全天空偏振成像的云像探测系统，包括安装支架11，安装支架11上为安装腔体10，安装腔体10设有防尘防雨罩1，防尘防雨罩1内自上到下依次设有180度全景鱼眼镜头2、滤光轮4、CMOS偏振传感器7，滤光轮4通过支架6安装在XY位移装置8上，滤光轮4上设有太阳像元阻挡片5；防尘防雨罩1内还设有温控装置3；安装支架11上还设有GPS模块9；CMOS偏振传感器7、180度全景鱼眼镜头2、温控装置3、XY位移装置8、GPS模块9分别与控制和数据采集模块12、计算机13连接；所述的安装腔体10和防尘防雨罩1之间有透气孔，防尘防雨罩1内外镀有增透膜；所述的滤光轮4上安装有4片滤光片，分别为410nm-430nm，500nm-520nm，660nm-680nm，860nm-880nm；所述的所述CMOS偏振传感器7上每2x2像元一组镀有4个方向上的偏振镀膜，4个方向分别为0°、45°、90°、135°，获取4个方向的偏振信息；其特征在于，包括以下步骤：S1、利用气象和GPS模块9获取本系统安装地理位置、时间信息传递给计算机13，计算机13根据经纬度和时间信息，计算太阳位置，并转换为CMOS偏振传感器7像元位置；S2、XY位移装置8控制滤光轮4在水平方向位置，遮挡太阳像元；S3、在此基础上，计算机13通过控制和数据采集模块12使CMOS偏振传感器7曝光成像，获取全天空图像；S4、图像通过控制和数据采集模块12，图像数据下传到计算机13，并将图像分为4个偏振方向的偏振图像；S5、全天空亮度图像为：每2x2像元一组，其平均偏振信息可用斯托克斯参数I、Q、U、V分量标识，V不予考虑；其中四个通道的平均辐射亮度Ij可以计算为：Ij＝Ij,0+Ij,45+Ij,90+Ij,1352；其中下标分别代表0°、45°、90°、135°像元观测数据，j＝1，2，3，4代表410nm-430nm，500nm-520nm，660nm-680nm，860nm-880nm四个通道；斯托克斯参数Q和U分别表示为：Qj＝Ij,0-Ij,90；Uj＝Ij,45-Ij,135偏振辐射亮度为： S6、首先基于多幅图像的Ij和Ij，pol，计算其方差，根据方差阈值进行图像像元是否有云污染进行初始判别，即根据图像动态变化进行初始判别；S7、根据气象模块采集的气压，和观测时间所处的季节和时间，选择大气模式，进行辐射传输仿真模拟，计算4个通道纯分子大气的天空Rayleigh散射光强及其偏振；S8、利用图像分解的方式分别处理Ij和Ij，pol图像，并与步骤7辐射传输模式得到的纯分子大气的光强和偏振信息计算结果进行比较，同时参考4个通道的波长比将全天空图像分类，从而实现全天空天气现象的自动识别和分类。

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百度查询： 中国科学院大气物理研究所 基于四通道全天空偏振成像的云像探测系统及其探测方法