[發明專利]一種基于光場攝像技術的三維雨滴譜儀及其運行工藝和應用

有效

• 申請號: 202110987203.4
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113804605B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 郜海陽;趙文川;寇蕾蕾;廖淑君;康佳慧
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

1.一種基于光場攝像技術的三維雨滴譜儀，其特征在于，所述三維雨滴譜儀包括兩套結構完全相同的光場探測系統，所述光場探測系統包括光源系統、2個遮光罩、光場采樣區、光場采樣區外殼以及光場接收處理系統；所述2個遮光罩的一端分別安裝在所述光場采樣區外殼相對的兩側，所述光源系統和所述光場接收處理系統分別安裝在所述2個遮光罩的另一端，所述光場采樣區設置于所述光場采樣區外殼內部；

兩套所述光場探測系統以同一個光場采樣區為中心點互相垂直設置；

所述光源系統由光源、凸透鏡和玻璃透鏡組成，所述光源安裝在所述凸透鏡的焦點處，所述光源的射光方向正對所述光場采樣區，所述玻璃透鏡安裝在所述凸透鏡的前方；

所述光場接收處理系統包括錐形鏡管、光場相機和半導體制冷裝置；所述光場相機的主鏡頭正對所述光場采樣區，所述錐形鏡管安裝在所述光場相機的主鏡頭的前方，所述半導體制冷裝置安裝在所述光場相機的側方；

所述光源包括白光光源和激光光源；

所述光場相機由主鏡頭、微透鏡陣列和成像探測器陣列組成，所述主鏡頭設置在所述光場相機的最前方，所述微透鏡陣列由一個以上的并排緊密放置的圓柱狀透鏡構成，安裝在所述主鏡頭的焦距處，所述成像探測器陣列由一個以上的并排緊密放置的正方形的成像CCD構成，與所述微透鏡陣列呈平行設置，所述成像探測器陣列安裝在所述微透鏡陣列的焦距處；

還包括圖像分析處理系統，所述圖像分析處理系統與所述光場相機相連接。

2.權利要求1所述的一種基于光場攝像技術的三維雨滴譜儀的運行工藝，包括以下步驟：

步驟A)對于一次降水過程，光源發出點光，點光源經過凸透鏡被變為平行光，平行光經過玻璃透鏡與遮光罩進入光場采樣區，在光場采樣區內，平行光光強被降水粒子所削弱，因此平行光光強的大小記錄了降水粒子信息；

所述降水粒子信息由降水粒子的三維形狀信息和降水粒子的數量信息組成；

步驟B)包含著降水粒子信息的平行光經過另一側遮光罩，進入錐形鏡管，平行光光路范圍被錐形鏡管縮小，與光場相機的主鏡頭大小相一致，便于光場相機接收；平行光被光場相機的主鏡頭聚焦到微透鏡陣列之上，微透鏡陣列將聚焦到的平行光分散到成像探測器陣列上，成像探測器陣列的CCD記錄平行光光強的大小；如此，在X方向便完成了一次降水粒子的拍攝，與此同時，在與X方向垂直的Y方向上，進行著完全相同的過程；

步驟C)基于兩個互相垂直方向的光場信息的記錄，對雨滴譜數據進行高精度生成，便于對降水粒子信息的分析。