同源双光路能见度仪是一种基于数字摄像法的能见度仪,其光源和光路系统会直接影响能见度的反演结果。针对系统中因光源和分光系统不稳定造成的反演误差,以积分球光源作为同源双光路能见度仪的改进光源,采用远近反射端对积分球光源进行分光,提取相机拍摄到的远近光斑并代入Koschmieder公式求解。试验结果表明:积分球光源与LED光源相比,减小了5%的均匀性误差。在不同能见度条件下,将基于积分球光源的能见度测量系统与LT-31透射式能见度仪、VPF-730散射式能见度仪进行场外比对试验,结果表明,基于积分球光源的能见度测量系统的均方根相对偏差和相对平均偏差都远小于20%,符合世界气象组织对能见度仪测量准确度的误差要求。

同源双光路能见度仪是一种基于数字摄像法的能见度仪。通过CCD传感器获取的光源亮度是光斑提取算法及能见度反演模型的重要组成部分,而背景光噪声严重影响能见度反演准确性。针对复杂背景光干扰下能见度反演出现的较大误差,运用幅度调制方法重新设计调制光源,并对CCD采集的图片进行解调,以有效消除背景光。实验结果表明:光源幅度调制方法能有效去除背景光,并可消除随机噪声和相机暗电流噪声;当调制点数范围为32~128时,图像去噪效果较好,去噪后光斑图像峰值信噪比大于30;在上述调制点范围内,点数越大,峰值信噪比越大,则均方根误差越小。调制点数范围为32~128时,所提方法能显著提高能见度反演精度。

同源双光路能见度仪是一种基于数字摄像法的能见度仪,光斑提取算法是其能见度反演算法中的关键环节之一。从光斑成像的物理原理出发,提出了两种光 斑提取算法。实验证明,即使没有图像预处理和数据后处理,其结果也和Vaisala LT31的结果具有很好的一致性。在确定上述两种方法中涉及的参数时, 引入加权均方误差参量作为确定参数时的代价函数,该参量相对于其他参量有更好的效果,同时本参量还可以作为评价能见度结果的辅助指标。

在Gerchberg-Saxton (GS)算法的基础上，引入光强传播方程法（TIE）和加速角谱迭代算法，提出了基于TIE的加速角谱迭代算法，实现了更加精准快速的相位恢复。该算法通过3个面的光强（一个输入面，两个输出面）进行相位恢复，首先通过光强传播方程得到初始的相位，进而使用加速角谱迭代算法进行进一步的迭代恢复相位。通过数值仿真得出，该算法在二维图像相位恢复过程中更加精准快速，抗噪性更强。在可恢复相位的控制范围内，迭代40次即可趋于稳定，均方根(RMS)误差可控制在10-6数量级。