课程设计（论文）-基于dsp的高速公路能见度测量系统的设计

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1、山东建筑大学信电学院课程设计说明书正文一、设计目的1．根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析，选择确定DSP芯片型号、以太网控制器芯片型号，完成系统硬件设计。2．基本教学要求：每人一台计算机，计算机安装CCS、Protel等软件。二、设计要求根据设计题目的要求，选择确定DSP芯片型号，完成系统中图像采集和A/D模块的设计、DSP芯片的选取和配置及系统存储器部分的选取和配置,完成系统硬件设计。三、系统需求分析：能见度是影响道路交通安全的一个重要因素,在智能交通控制系统(ITS)中,能见度成为一个

2、重要的监测项目。3.1．能见度的定义：能见度一般是指人们视觉受到天气条件限制所能达到的距离，它涉及到目标物的尺寸，光学特性和视觉与大气的光学状态，其基本参数是消光系数。由于大气中包含空气分子、凝结核、烟尘、雾以及雪花等降水粒子单元，这些大小粒子包括水或雾等对阳光与天气的散射是决定大气透明度最重要的因素。3.2．图像测量技术的原理：测量地平线附近两个不同距离的目标物和其对应水平天空背景亮度的差值之比计算白天气象能见度的方法，该方法应用于望远光度计可以消除杂散光的影响，并且在一定程度上能够减小目标物自身

3、亮度引起的误差，在原理和方法上前进了重要的一步，同积分浊度计和目测的对比试验表明可以得到较好结果，但望远光度计自身的缺陷限制了它的应用范围。在远距离光电子成像系统中，景物亮度在到达光学系统(物镜)之前必须经过一段大气的传输衰减，也即景物亮度的大气传输衰减，是光电子成像信息流程中的一个重要环节。这一客观存在的环节，虽然一方面会给光电子成像系统的分析和设计带来一定的困难，限制了光电子探测、成像仪器的实用作用距离，但另一方面，也为人们测量研究大气光学的重要特性一大气透射比提供了一种新的手段和途径1231。

4、大气透射比是一个多因子函数，它与路径长度、辐射波长、气压、气温和大气成分有关。可以证明，单色光辐射通过一定路程的均匀大气传输后，因大气的散射和吸收而衰减将服从规律14山东建筑大学信电学院课程设计说明书式中σ、λ为消光系数或消光指数(1/km);τ是归一化到1km的大气透射(%);τR是给定路程R(km)上的大气透射比(%)。通过准确测量和监测可见光谱波段目标之亮度在已知路径长度大气中的传输衰减程度，将为人们研究和监测大气测量能见度提供一种新的有效方法。3.3．能见度的公式：来自景物(目标/背景)的亮

5、度或一定强度可见光波段的电磁辐射，在到达光学系统(物镜)并借助物镜成像于CCD成像器件光敏面之前，要经过中间介质(大气)的传输衰减，因此，在观测点“观测到的景物(目标/背景)亮度，实际上并不是它们的“真亮度”(就近观察的真实亮度)，而是“视亮度即经过空气柱传输衰减同时又迭加上空气柱本身的亮度。图1景物的亮度传播示意图设景物到观测点的距离为R，同时假设大气水平均一，根据辐射传输基本原理，可以写出目标/背景的视亮度表达式在可见光波段，从水平能见度的概念出发，不难导出水平气象能见度与消光系数σ14山东建筑

6、大学信电学院课程设计说明书间的存在经验关系，白天水平能见度在气象学上被定义为：视力正常的人眼在当时天气条件下，能够从天空背景中辨认出目标物(黑色，大小适度—分辨角0.5一5.0度)的最大水平距离。一个目标能否被“看见”，主要取决于该目标的亮度与其周围背景的亮度差异是否达到人眼。以观察者为基点，设目标物视亮度为Bt，背景的视亮度为Bg，，则它们之间的亮度对比K定义为显然，随着距离加大，K值逐渐减小，目标物将逐渐变模糊;当K小于某一临界值ε，人眼将无法把目标物从背景中分辨出来，这一临界亮度对比ε称为亮度

7、对比感阐，K=ε就是确定能见距离的条件。ε是一个与人眼视觉特征有关的物理量，世界气象组织（WMO)推荐的ε值为0.02，而国际民航组织(ICAO)推荐的ε取值为0.05。在一定距离以外的物体所发的或所反射的光，在进入人眼前要经历从所在位置到观察者之间的一段空气柱的辐射传输，通过求解辐射传输方程，不难写出离观察者距离R处目标物和背景的视亮度表示式上式的两个等式中，前一项可看作是目标物或背景的固有亮度(即或)经厚度为R的空气柱削弱(或消光)后，对视亮度的贡献，σw(r)为大气消光系数;后一项是空气柱本身

8、的附加亮度对视亮度的贡献，若假设大气中自然照明强度为，则厚度为R的空气柱亮度可表示为14山东建筑大学信电学院课程设计说明书若仅考虑观察点与目标物处在同一高度的水平能见度问题，同时假设大气消光系数不随距离变化，气柱受到的自然照明强度也不随距离变化，并令Rt为目标物离观察者的距离;在以天空为背景，取K为ε时，从（1），（2）和（3）式推导可得到白天的水平能见度公式若假设目标物为绝对黑体，Bt*=0，并取￡=0.02，可得到上式便是图像测量能见度的基本公式，由该式可知，在符