[發明專利]一種基于激光折射原理的區域降雨均勻度測量系統及方法

在審

• 申請號: 201710094153.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106770038A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 龔家國;趙勇;王英;李海紅;王慶明;丁相毅;邵薇薇;楊朝暉
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01W1/14
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司11319
• 代理人: 蘇培華

1.一種基于激光折射原理的區域降雨均勻度測量系統，其特征在于，所述系統包括：

一字激光發生器、高速同步器、圖像校正標志、數字圖像處理器以及一個攝影器；

所述一字激光發生器水平對準待測區域設置，所述攝影器位于所述待測區域后方與所述一字激光發生器相對設置、且緊鄰所述待測區域；所述高速同步器分別與所述一字激光發生器和攝影器連接；所述圖像校正標志設置在所述攝影器的拍攝視場內，并且所述數字圖像處理器中記錄有各圖像校正標志之間的距離和位置坐標；

所述高速同步器按照預設時間間隔，控制所述一字激光發生器發出光束，同時控制所述攝影器對所述待測區域進行圖像拍攝，所述一字激光發生器發出的光束經所述待測區域中的雨滴折射后，在所述攝影器拍攝的圖像中成像；

所述攝影器拍攝預設數量組圖像，所述數字圖像處理器對所述攝影器拍攝的圖像進行分析，得到區域降雨均勻度空間分布圖。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述一字激光發生器所發光出光束水平穿過所述待測區域，所述光束為紅光或綠光。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述一字激光發生器與所述待測區域之間的距離，等于所述攝影器與所述待測區域之間的垂直距離。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述數字圖像處理器包括：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的光斑，每個光斑對應一個點位；

所述疊加單元將提取的全部光斑進行疊加，得到相同待測區域、同一點位的光斑疊加個數；

所述空間分布圖生成單元依據疊加得到的相同待測區域、同一點位的光斑疊加個數，生成區域降雨均勻度空間分布圖。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述數字圖像處理器還包括：二值化處理單元；

所述二值化處理單元將增強后的圖像進行二值化處理，以供所述光斑提取單元從二值化處理后的圖像中提取雨滴圖像對應的光斑。

6.一種基于激光折射原理的區域降雨均勻度測量方法，其特征在于，所述方法包括：

對一字激光發生器進行調整，使所述一字激光發生器所發出光束水平穿過待測區域；

記錄各圖像校正標志之間的距離和位置坐標；

進行降雨均勻度測量時，由高速同步器按照預設時間間隔控制所述一字激光發生器發出光束，同時控制攝影器對所述待測區域進行圖像拍攝，預設數量組圖像；其中，所述一字激光發生器發出的光束經所述待測區域中的雨滴折射后，在所述攝影器拍攝的圖像中成像；所述攝影器的拍攝視場內設置有圖像校正標志；

通過所述數字圖像處理器對所述攝影器拍攝的圖像進行分析，得到區域降雨均勻度空間分布圖。

7.根據權利要求6所述方法，其特征在于，在所述對一字激光發生器進行調整，使所述一字激光發生器所發出光束水平穿過待測區域的步驟之后，所述方法還包括：

預設高速同步器中的時間間隔。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述通過所述數字圖像處理器對所述攝影器拍攝的圖像進行分析，得到區域降雨均勻度空間分布圖的步驟，包括：

對各圖像分別進行幾何校正，得到校正后的圖像；

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；

從各增強后的圖像中提取雨滴圖像對應的光斑，每個光斑對應一個點位；

將提取的全部光斑進行疊加，得到相同待測區域、同一點位的光斑疊加個數；

依據疊加得到的相同待測區域、同一點位的光斑疊加個數，生成區域降雨均勻度空間分布圖。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，在所述對校正后的各圖像進行非線性增強處理，得到增強后的圖像的步驟之后，所述方法還包括：

將增強后的圖像進行二值化處理，以供所述光斑提取單元從二值化處理后的圖像中提取雨滴圖像對應的光斑。