[發(fā)明專利]一種基于激光反射原理的區(qū)域降雨均勻度測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710093773.2
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106770055B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔家國;趙勇;王英;楊朝暉;翟家齊;丁相毅;楊苗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/85
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

本發(fā)明提供了一種基于激光反射原理的區(qū)域降雨均勻度測量系統(tǒng)與方法，其中，所述系統(tǒng)包括：一字激光發(fā)生器、高速同步器、圖像校正標(biāo)志、數(shù)字圖像處理器以及一個攝影器；一字激光發(fā)生器水平對準待測區(qū)域設(shè)置，攝影器設(shè)置在一字激光發(fā)生器中心的正上方，高速同步器分別與一字激光發(fā)生器和攝影器連接；一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測區(qū)域中的雨滴反射后，在攝影器拍攝的圖像中成像；攝影器拍攝預(yù)設(shè)數(shù)量組圖像，數(shù)字圖像處理器對攝影器拍攝的圖像進行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。可見，通過本發(fā)明基于對雨滴的反射光生成的圖像進行相應(yīng)的圖像分析可以準確測量出區(qū)域降雨均勻度，且該方法不受人為因素以及設(shè)備因素的影響，測量的降雨均勻度分布結(jié)果更加準確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人工降雨參數(shù)測定或噴灌器材參數(shù)測定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光反射原理的區(qū)域降雨均勻度測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前測量降雨均勻度的方法主要有以下幾種：一種是采用多個雨量計在指定區(qū)域內(nèi)按照一定的形式布設(shè)，測定一段時間后折算降雨均勻度，如目前廣泛應(yīng)用的下噴式人工降雨裝置。該種降雨測量裝置是通過多個不同流量段噴頭組合形成，可以模擬一定強度和均勻度的降雨，不同的噴頭形成的降雨區(qū)域均是圓形，但是不同高度或同一高度時圓形區(qū)域內(nèi)的強度分布存在差異，因此測量結(jié)果的準確度低。另一種測量方法是采用激光雨滴譜儀對指定小區(qū)域內(nèi)的雨滴分布進行測量。

針對上述兩種現(xiàn)有技術(shù)，存在一些弊端。第一種方式由于雨量計的布設(shè)位置是人為設(shè)定，因此整個裝置在布局時存在較大的主觀因素，而雨量計的擺布位置就對均勻度的計算有較大影響，因此，會造成測量數(shù)據(jù)不準確。不僅如此，該方法很難測定不同高度位置的降雨均勻度，僅能針對特定平面的水滴分布進行測量。同時采用此類方法時測定過程中占用試驗區(qū)場地，往往在測定完成后需要關(guān)閉降雨器，重新布設(shè)試驗區(qū)域等，增加試驗過程中的不確定性，影響試驗效率。另一種方法由于受測量原理限制，測定的區(qū)域非常小，一般只用來測定雨滴直徑的組成，難以實現(xiàn)較大區(qū)域內(nèi)降雨均勻度的測量。

綜上所述，現(xiàn)有的測量降雨的均勻度的方法，由于測量設(shè)備以及測量原理等因素的影響，難以對不同平面的水滴分布進行快速、精確測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于激光反射原理的區(qū)域降雨均勻度測量系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有中由于測量設(shè)備以及測量原理等因素，難以對不同平面的水滴分布進行快速、精確測量。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于激光反射原理的區(qū)域降雨均勻度測量系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：一字激光發(fā)生器、高速同步器、圖像校正標(biāo)志、數(shù)字圖像處理器以及一個攝影器；所述一字激光發(fā)生器水平對準待測區(qū)域設(shè)置，所述攝影器設(shè)置在所述一字激光發(fā)生器中心的正上方，所述高速同步器分別與所述一字激光發(fā)生器和所述攝影器連接；所述圖像校正標(biāo)志設(shè)置在所述攝影器的拍攝視場內(nèi)，并且數(shù)字圖像處理器中記錄有各圖像校正標(biāo)志之間的距離和位置坐標(biāo)；所述高速同步器按照預(yù)設(shè)時間間隔，控制所述一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時控制所述攝影器對所述待測區(qū)域進行圖像拍攝，所述一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)所述待測區(qū)域中的雨滴反射后，在所述攝影器拍攝的圖像中成像；所述攝影器拍攝預(yù)設(shè)數(shù)量組圖像，所述數(shù)字圖像處理器對所述攝影器拍攝的圖像進行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

優(yōu)選地，所述一字激光發(fā)生器所發(fā)光出光束水平穿過所述待測區(qū)域，所述光束為紅光或綠光。

優(yōu)選地，所述攝影器與所述一字激光發(fā)生器之間的距離，等于所述一字激光發(fā)生器與所述待測區(qū)域之間的距離。

優(yōu)選地，所述數(shù)字圖像處理器包括：校正單元、非線性增強單元、光斑提取單元、疊加單元以及空間分布圖生成單元；所述校正單元對各圖像分別進行幾何校正，得到校正后的圖像；所述非線性增強單元對校正后的各圖像，進行非線性增強處理，得到增強后的圖像；所述光斑提取單元從各增強后的圖像中提取雨滴圖像對應(yīng)的光斑，每個光斑對應(yīng)一個點位；所述疊加單元將提取的全部光斑進行疊加，得到相同待測區(qū)域、同一點位的光斑疊加個數(shù)；所述空間分布圖生成單元依據(jù)疊加得到的相同待測區(qū)域、同一點位的光斑疊加個數(shù)，生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。