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地基全天空雲觀測系統及全天空雲圖數據庫

地基全天空云观测系统(Total-sky Cloud Imager, TCI)是在柒鑫彩票的支持下,由灾害天气國家重點實驗室自主研制的地基云自动化观测设备。TCI设备的三个主要组成部分是:摄像装置、太阳遮挡装置和处理终端,其中摄像装置采用了稳定性高的工业相机和视角不低于180°的鱼眼镜头的组合。不同于其他的可见光波段地基云观测设备,TCI对太阳遮挡的处理采用了闲时全遮光、观测时全敞开的新型保护方案,大大减少了设备机械结构的复杂性,适于进行推广应用。该成果已获得多项国家專利授权。

地基全天空雲觀測系統外場架設照片

地基全天空雲觀測系統軟件界面

自2009年以來,我們在多個不同氣候類型的地區開展了觀測試驗,獲取了大量的地基全天空雲觀測資料,並基于這些資料聯合北京交通大學視覺智能實驗室開展了雲檢測和雲圖分類方法研究。爲實現數據資源共享,我們建立了全天空雲圖數據庫,向國內外的科研人員開放,以促進雲檢測和雲類識別相關算法的研究。

全天空雲圖數據庫

此次公开的全天空雲圖數據庫包含5000幅全天空图像,分为晴空、卷云、层状云、积状云和混合天空五类,每类各包含1000幅图像。这些图像都是我们自主研制的TCI设备于2012-2014间在我国青藏高原地区获取的。原始图像的分辨率为1392×1024,其有效区域是直径为800个像元的圆形区域,且所有的图像都为JPEG格式。一些典型的全天空图像如下所示:

全天空圖像示例

下載方式

感興趣的科研人員需要簽署 數據共享協議 ,將其發送到case@camscma.cn,以獲取下載地址。

相關鏈接

/cgyy02/5364.jhtml

http://icn.bjtu.edu.cn/visint/resources/CloudImages

相關成果

專利

杨俊,吕伟涛,马颖,姚雯。基于天空可见光图像的日照时数测量方法。国家发明專利,專利号:ZL201210199585.5,2014。

马颖,吕伟涛,杨俊,张阳,姚雯。基于齿轮结构的半球形开合镜头遮挡装置。国家发明專利,專利号:ZL201210140553.8,2014。

张阳,马颖,吕伟涛。一种全视野镜头遮挡装置。国家发明專利,專利号:ZL201110159309.1,2013。

吕伟涛,李清勇,杨俊。一种地基数学云图的纹理特征抽取和检索方法。国家发明專利,專利号:ZL200910238522.4,2011。

张阳,吕伟涛,马颖,姚雯,杨俊。基于球瓣旋转遮光结构的地基全天空云自动观测系统。国家实用新型專利,專利号:ZL200920277594.5,2010。

张阳,吕伟涛,马颖,姚雯,杨俊。基于摄像单元升降结构的地基全天空云自动观测系统。国家实用新型專利,專利号:ZL200920277906.2,2010。

論文

Q. Li, Z. Zhang, W. Lu, J. Yang, Y. Ma, and W. Yao. From Pixels to Patches: a Cloud Classification Method Based on Bag of Micro-structures, Atmos. Meas. Tech. Discuss., 8, 10213–10247, doi:10.5194/amtd-8-10213-2015.

J. Yang, Q. Min, W. Lu, Y. Ma, W. Yao, T. Lu, J. Du, and G. Liu. A total sky cloud detection method using real clear sky background, Atmos. Meas. Tech. Discuss., 8, 13073–13098, doi:10.5194/amtd-8-13073-2015.

J. Yang, Q. Min, W. Lu, Y. Ma, W. Yao, T. Lu, J. Du, and G. Liu. An automated cloud detection method based on the green channel of total-sky visible images, Atmos. Meas. Tech., 8, 4671–4679, doi:10.5194/amt-8-4671-2015, 2015.

M. Xia, W. Lu, J. Yang, Y. Ma, W. Yao, and Z. Zhang. A hybrid method based on extreme learning machine and k-nearest neighbor for cloud classification of ground-based visible cloud image, neurocomputing, 160, 238-249, 2015.

J. Yang, W. Lu, Y. Ma, and W. Yao. An automated cirrus cloud detection method for a ground based cloud image, J. Atmos. Ocean. Tech., 29, 527–537, 2012.

Q. Li, W. Lu, J. Yang, and J. Wang. Thin Cloud Detection of All-Sky Images Using Markov Random Fields, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 9(3), 417-421, 2012.

Q. Li, W. Lu, and J. Yang. A hybrid thresholding algorithm for cloud detection on ground-based color images, J. Atmos. Ocean. Tech., 28, 1286–1296, 2011.

朱彪,楊俊,呂偉濤,陳麗英,馬穎,姚雯,張義軍。基于KNN的地基可見光雲圖分類方法,應用氣象學報,23(6),721-728,2012.

楊俊,呂偉濤,馬穎,姚雯,李清勇。基于局部阈值插值的地基雲自動檢測方法,氣象學報,68(6),1007-1017,2010.

楊俊,呂偉濤,馬穎,姚雯,李清勇。基于自適應阈值的地基雲自動檢測方法,應用氣象學報,20(6),713-721,2009.