УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ АТМОСФЕРНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ВИХРЕЙ

Настоящее изобретение относится к использованию систем восприятия изображения в составе цифрового фотоаппарата, устройства для обработки изображений и устройства отображения для получения таких характеристик атмосферы, как размеры турбулентных вихрей над взволнованной морской поверхностью.
1
1
Из уровня техники известно изобретение "Устройство для контроля интенсивности морского волнения" (Патент РФ на изобретение №2231025). Существо изобретения заключается в том, что на буе положительной плавучести закрепляются две сферические подложки отрицательной плавучести. Обе подложки располагаются на исследуемой морской акватории и подвергаются воздействию морских волн. На выходе интерферометра, соединенного с плавучестью, будет появляться сигнал, пропорциональный интенсивности морского волнения.
Недостатком данного изобретения является невозможность определения размеров атмосферных турбулентных вихрей по сигналу, пропорциональному интенсивности морского волнения.
2
2
Известна сетка перспективных искажений, содержащая систему линий равных размеров, которая накладывается на перспективное изображение поверхности Земли с целью снятия отсчетов истинных размеров элементов (Геодезия Справочное руководство т.IV. Аэрофотосъемка. Из-во Наркомхоза РСФСР, М, Л. 1941 с.65-72).
Недостатком данного устройства является невозможность ее изготовления до момента съемки для различных значений высоты съемки и углов наклона оптической оси фотоаппарата.
3
3
Известна также система для восприятия изображений (Патент на изобретение РФ №2265283), включающая цифровой фотоаппарат, устройство обработки и устройство отображения изображения (принтер или монитор), взятая автором за прототип.
Цифровой фотоаппарат, выполнен с возможностью фотографирования изображения за одну простую операцию и преобразования сфотографированного изображения в цифровые данные изображения. Для осуществления отображения изображения, сфотографированного таким фотоаппаратом, и использования отпечатка в виде фотографии, цифровые данные изображения вводят из цифрового фотоаппарата в устройство обработки, например персональный или карманный компьютер, где осуществляют обработку изображения. Затем обработанные данные выводят из персонального компьютера в монитор или принтер, для, соответственно, отображения или распечатывания полученных данных.
Недостатком системы является невозможность определения истинных размеров элементов перспективного изображения по снимку или изображению на мониторе.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения известного устройства.
4
4
Существует значительное множество теорий, описывающих взаимодействие движущейся атмосферы (ветра) и водной поверхности и формирование параметров волнения водной поверхности (Лавренов И.В.. Математическое моделирование ветрового волнения в пространственно неоднородном океане. СПб Гидрометеоиздат, 1998, 500 с).
Но независимо от моделей ветрового волнения, теории не позволяют перейти к определению параметров волнения в зависимости от реальных размеров турбулентных атмосферных вихрей. Указанные модели оперируют статистическими параметрами атмосферной турбулентности при различных скоростях ветра, что не всегда согласуется с реальными результатами.
Предлагается визуализацию атмосферных турбулентных вихрей осуществлять поворотом на 180° совмещенных перспективного изображения взволнованной водной поверхности и сеткой перспективных искажений.
Возможность визуально увидеть атмосферные турбулентные вихри на перевернутом изображении водной поверхности связана с оптическим эффектом при преодолении психологического барьера при рассмотрении привычных изображений. Человек привык, что водная поверхность - море и взволнованное в том числе, всегда должно находится внизу изображения. И поэтому, поместив атмосферные вихри, вместо водной поверхности вниз изображения мы автоматически будем воспринимать их (видеть) так же, как воспринимаем взволнованную морскую поверхность, только в виде трехмерных вихрей, ′′ковыряющих′′ водную поверхность.
Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеописанных условий, а его особенностью является то, что предложено устройство для измерения размеров атмосферных турбулентных вихрей, которое выполнено с возможностью определения их истинных размеров путем включения устройства передачи информации об ориентации оптической оси фотоаппарата (положении фотоаппарата) и его высоте над уровнем моря в устройство обработки, которое формирует по этим данным сетку перспективных искажений и совмещает цифровые данные изображения с указанной сеткой. Измерение истинных размеров вихрей осуществляют по изображениям на экране монитора или на фотографии, повернутых на 180 градусов.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
На фиг.1 вид, поясняющий соединение между устройством передачи информации об ориентации фотоаппарата и его высоте над уровнем моря, устройством обработки, устройством для непосредственной печати фотографий и/или отображения изображения.
0
4
П0-П4 - порты ввода-вывода устройства обработки, U-U - соответствующие входные (выходные) сигналы.
4
4
3
3
2
2
Цифровой фотоаппарат 1 соединен кабелем 2 с устройством обработки 11, на входной разъем которого П поступает сигнал U. Устройство измерения высоты 3 соединено с устройством обработки 11 кабелем 4 по которому на входной разъем которого П поступает сигнал U. Устройство измерения угла наклона фотоаппарата 5 соединено с устройством обработки 11 кабелем 6, на входной разъем которого П поступает сигнал U. Устройство обработки 11 соединено с монитором 7 кабелем 8 и с печатающем устройством 9 кабелем 10.
На фиг.2 изображен вид сетки перспективных искажений.
На фиг.3 изображены дважды транспонированное совмещенное изображение сетки перспективных искажений и морской поверхности.
Устройство работает следующим образом.
2
3
4
2
3
4
1
0
0
1
На морской поверхности выбирается область для съемки. С помощью устройств 3 и 5 (фиг.1) регистрируют значения высоты над поверхностью моря и угла наклона цифрового фотоаппарата 1. Соответствующие сигналы U2 и U3 по кабелям 4 и 6 поступают на входы П и П устройства обработки 11. Цифровой сигнал перспективного изображения U в виде матрицы цифровых значений яркости с фотоаппарата 1 по кабелю 6 поступает на вход А1 устройства обработки 7, которое рассчитывает сетку перспективных искажений (фиг.2) в зависимости от значений U и U и совмещает его с изображением морской поверхности U. Перед отображением изображения на экране монитора 7 соединенного кабелем 8 с выходом П или фотоотпечатке, распечатанном на принтере 9, соединенном с устройством обработки 11 кабелем 10 и выходом П, матрица совмещенного изображения дважды транспонируется, чем достигается поворот изображения на 180° Повернутое таким образом изображение (фиг.3) через выходы П или П поступает на устройство отображения.