[發明專利]一種基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法

在審

• 申請號: 202110969272.2
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113792452A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 葉楠;白直旭;顧笠波;許月萍
• 申請（專利權）人: 溫州大學;浙江大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G01W1/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，該方法是先采用LSPIV對視頻中的連續幀進行分析，結合透視原理，提取出畫面對應區域的實際最大雨滴速度值，根據所述最大雨滴速度值對應雨滴在雨滴譜中的超越概率以及對應雨滴的雨滴直徑確定雨滴譜分布函數的形狀參數，最后根據降雨強度-形狀參數經驗公式，獲得降雨強度。

2.根據權利要求1所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，采用LSPIV對視頻中的連續幀進行分析，結合透視原理，提取出畫面對應區域的實際最大雨滴速度值，具體如下：

1)對連續兩幀圖像進行灰度化處理后，進行幀差處理得到雨滴運動圖像；

2)對雨滴運動圖像進行劃分網格，遍歷網格讀取灰度值，灰度不為零的區域即為雨滴可能位置；

3)對雨滴運動圖像上出現雨滴可能位置的網格進行對比，尋找相關性最強的兩個網格，為同一滴雨滴在兩幀時間里的不同圖像，所述兩個網格底邊縱坐標差值為圖像雨滴下落改變量；

4)運用透視原理，得到實際雨滴下落改變量H：

其中，f為鏡頭的焦距，L為鏡頭至被攝取物體的距離，a為圖像雨滴下落改變量；

結合兩幀時間差可以得到雨滴實際下落速度；

5)得到雨滴運動圖像中全部雨滴的實際下落速度，得到其中最大雨滴速度值。

3.根據權利要求2所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，步驟2)中劃分網格時網格大小應大于等于可能出現的最大雨滴直徑。

4.根據權利要求2所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，步驟3)中所述的相關性最強是指形狀相關性最強。

5.根據權利要求1所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，所述最大雨滴速度值對應雨滴在雨滴譜中的超越概率Z根據進行幀差處理的連續兩幀中任一幀畫面所包含的有效網格個數M進行推算：

其中有效網格指：對于進行幀差處理的連續兩幀圖像，雨滴均在畫面內時，圖像中包含這些雨滴的網格。

6.根據權利要求1所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，雨滴直徑D根據Atlas雨滴速度經驗公式獲得：

v＝9.65-10.3e^-0.6D

其中v為雨滴速度。

7.根據權利要求1所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，雨滴譜分布函數的形狀參數λ采用下述公式確定：

其中Z為超越概率，D為雨滴直徑。

8.根據權利要求1所述的基于雨滴速度的視頻反演降雨強度的方法，其特征在于，所述的降雨強度-形狀參數經驗公式為：λ＝4.1P^-0.21，其中P為降雨強度，λ為形狀參數。