云辐射图像分析处理.pdfVIP

本文主要 以云为研究对象 ，首先从理论上研 究块状云 的辐射特性 ，并得到一 些结论 ; 其 次将 实验与 图像处理相结合 ，找到一套处理云 图像 的方法 ，为 以后利 用实际获取 的天空 图像研究云 的辐射亮度特性作准备 。 主要研究成果如下 : (1) 根据块状 云 的特 点，利用 M onie一C arfo 法和 6 一E dd ington 近似 的方法求解 了块状云 的三维辐射传输方程 。利用 M onie一C arfo 法得到 了太 阳辐射通过立方体云 块后 ，立方体云块各侧面 的向上和 向下 的辐射情况 ; 利用 6 一E ddington 的方法 ，得 到 了太 阳辐射通 过孤立 云块后 ，孤立 云块 的反射率 随云 的厚度 、水平尺寸及太 阳 天顶角取不 同值 时块状云顶面平均反射率 的变化情况 。 (2) 建立 了一套专 门获取天空 图像 的实验系统 ，利用相机 (宾得 IstDL 型号 ) 和长焦镜 头 (三星 55m m 一20Om m ) 每天 同样 的时间、同样 的地 点、同样 的方位对 天空拍摄 照 片 。 (3) 得到一套处理天空 图像 (云 图像 ) 的方法 ，对实验获得 的天空 图像进行 数字 图像 处理 ，包括变为灰度 图、图像压缩 、画 出图像 的灰度直方 图、双 图灰度 比较 、求 图像相关长度 、画 出图像 的灰度三维 图等 ，利用这些方法 ，提取 图像 中 的有用信 息 ，为 以后研 究云的辐射亮度分布规律做准备 。 (4) 利用 图像 处理结果 ，提 出三种模拟云 的方案 ，分别是相关长度法 、灰度 叠加法和分形几何法 ，并根据模拟云过程 中所遇到 的 问题 ，指 出各种方法 的优缺 点和可行性 。 (5) 在云 的相对辐射亮度 的基础上 ，采用分形几何 的方法模拟 云 ，并利用分 形插值 的方法模拟 了有云 的天空场景 。 关键 词 : 块状 云 ，分形 ，分形维数 ，分形插值 A B S T RA C T C lo u d s w ere m ain ly d eserib ed in th is th e sis. F irstly rad iatio n eh araeteristie o f th e b lo ek y e lou d s w ere th eo retiea lly talk ed ab o u t，an d so m e eo n c lu sio n s w ere g o t.S eeo n d ly in o rder to P reP are for research in g e lo u d s ’rad iatio n lu m in an ee ch aracteristie w ith real sk y P ietu res，ex P erim en ts w ere eo m b in ed w ith im ag e P ro eessin g ，an d a su it o f m eth o d w as go t to d ea lw ith e lo u d s P ietu res. T h e m ain researeh re su lts w ere as follow : (1) Ac corded to the blocky elouds’characteristie，M onte一C arlo and d一E ddington aP P ro x im ate m eth o d s w ere u sed to so lv e th e th ree一d im en sion al rad iatio n tran sfers eq u atio n o f th e b lo ck y e lo u d . W h en u sing M on te一C arlo m eth o d ，ev ery sid e o f eu b ie elou d s ， dow nw ard an d u Pw ard rad iatio n ch aracteristie w as