本發(fā)明涉及人工降雨參數(shù)測(cè)定或噴灌器材參數(shù)測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前測(cè)量降雨均勻度的方法主要有以下幾種：一種是采用多個(gè)雨量計(jì)在指定區(qū)域內(nèi)按照一定的形式布設(shè)，測(cè)定一段時(shí)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(cè)量裝置是通過多個(gè)不同流量段噴頭組合形成，可以模擬一定強(qiáng)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(shí)圓形區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度分布存在差異，因此測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度低。另一種測(cè)量方法是采用激光雨滴譜儀對(duì)指定小區(qū)域內(nèi)的雨滴分布進(jìn)行測(cè)量

針對(duì)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(jì)的擺布位置是人為設(shè)定，因此整個(gè)裝置在布局時(shí)存在較大的主觀因素，而雨量計(jì)的擺布位置就對(duì)均勻度的計(jì)算有較大影響，因此，會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。不僅如此，該方法很難測(cè)定不同高度位置的降雨均勻度。同時(shí)采用此類方法時(shí)測(cè)定過程中占用試驗(yàn)區(qū)場(chǎng)地，往往在測(cè)定完成后需要關(guān)閉降雨器，重新布設(shè)試驗(yàn)區(qū)域等，增加試驗(yàn)過程中的不確定性，影響試驗(yàn)效率。另一種方法由于受測(cè)量原理限制，測(cè)定的區(qū)域非常小，一般只用來測(cè)定雨滴直徑的組成，難以實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域內(nèi)降雨均勻度的測(cè)量。

綜上所述，現(xiàn)有的測(cè)量降雨的均勻度的方法，由于測(cè)量設(shè)備以及測(cè)量原理等因素的影響，導(dǎo)致降雨均勻度測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方案，以解決現(xiàn)有中由于測(cè)量設(shè)備以及測(cè)量原理等因素，造成測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)，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)字圖像處理器以及兩個(gè)攝影器；所述一字激光發(fā)生器水平對(duì)準(zhǔn)待測(cè)區(qū)域設(shè)置，所述一字激光發(fā)生器所發(fā)出的光束水平穿過待測(cè)區(qū)域，兩個(gè)所述攝影器位于所述待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰所述待測(cè)區(qū)域，所述攝影器的聚焦中心為所述待測(cè)區(qū)域中心；所述圖像校正標(biāo)志設(shè)置在所述攝影器的拍攝視場(chǎng)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)；所述高速同步器分別與所述一字激光發(fā)生器和所述攝影器連接；所述高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制所述一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制所述攝影器對(duì)所述待測(cè)區(qū)域進(jìn)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(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別在兩個(gè)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(duì)所述攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

優(yōu)選地，兩個(gè)所述攝影器以所述一字激光發(fā)生器的中軸線為軸線對(duì)稱設(shè)置。優(yōu)選地，所述光束為紅光或綠光。

優(yōu)選地，所述數(shù)字圖像處理器對(duì)所述攝影器拍攝的圖像進(jìn)行近景攝影測(cè)量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空間三維分布圖，以生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

優(yōu)選地，所述數(shù)字圖像處理器包括：立體像對(duì)提取單元、立體像生成單元、平面截取單元、疊加單元以及空間分布圖生成單元；所述立體像對(duì)提取單元從每個(gè)圖像對(duì)中提取包含的各立體像對(duì)，每個(gè)立體像對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)位，兩個(gè)攝影器在同一時(shí)刻拍攝的圖像為圖像對(duì)；所述立體像生成單元針對(duì)每個(gè)立體像對(duì)，生成立體像，得到每個(gè)圖像對(duì)的立體像空間分布，其中，每個(gè)立體像則為一個(gè)光斑；所述平面截取單元針對(duì)各立體像空間分布，截取立體像分布截面；所述疊加單元將生成的全部立體像截面疊加，得到相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位立體像的疊加個(gè)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(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位的立體像疊加個(gè)數(shù)，生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

為了解決上述問題，本發(fā)明還公開了一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法，所述方法包括：對(duì)一字激光發(fā)生器進(jìn)行調(diào)整，使所述一字激光發(fā)生器所發(fā)出光束水平穿過待測(cè)區(qū)域；記錄各圖像校正標(biāo)志之間的距離和位置坐標(biāo)；進(jìn)行降雨均勻度測(cè)量時(shí)，由高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔控制所述一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制兩個(gè)攝影器對(duì)所述待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，預(yù)設(shè)數(shù)量組圖像；其中，所述一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)所述待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別在兩個(gè)所述攝影器拍攝的圖像中成像；通過所述數(shù)字圖像處理器對(duì)所述攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

優(yōu)選地，在所述對(duì)一字激光發(fā)生器進(jìn)行調(diào)整，使所述一字激光發(fā)生器所發(fā)出光束水平穿過待測(cè)區(qū)域的步驟之后，所述方法還包括：預(yù)設(shè)高速同步器中的時(shí)間間隔。

優(yōu)選地，所述通過所述數(shù)字圖像處理器對(duì)所述攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖的步驟，包括：對(duì)所述攝影器拍攝的圖像進(jìn)行近景攝影測(cè)量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空間三維分布圖，以生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

優(yōu)選地，所述對(duì)所述攝影器拍攝的圖像進(jìn)行近景攝影測(cè)量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空間三維分布圖，以生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖的步驟，包括：從每個(gè)圖像對(duì)中提取包含的各立體像對(duì)，每個(gè)立體像對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)位，兩個(gè)攝影器在同一時(shí)刻拍攝的圖像為圖像對(duì)；針對(duì)每個(gè)立體像對(duì)，生成立體像，得到每個(gè)圖像對(duì)的立體像空間分布，其中，每個(gè)立體像則為一個(gè)光斑；針對(duì)各立體像空間分布，截取立體像分布截面；將生成的全部立體像截面疊加，得到相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位立體像的疊加個(gè)數(shù)；依據(jù)疊加得到的相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位的立體像疊加個(gè)數(shù)，生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方案，將一字激光發(fā)生器正對(duì)待測(cè)區(qū)域設(shè)置，一字激光發(fā)生器所發(fā)出的光束水平穿過待測(cè)區(qū)域設(shè)置，兩個(gè)攝影器位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰待測(cè)區(qū)域，圖像校正標(biāo)志設(shè)置在攝影器的拍攝視場(chǎng)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)。高速同步器分別與一字激光發(fā)生器和攝影器連接；高速同步器用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別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(duì)攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖?？梢姡ㄟ^本發(fā)明提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方案，基于對(duì)雨滴的折射光生成的圖像進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析可以準(zhǔn)確測(cè)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，同時(shí)，由于一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束處于地面之上，不受地形因素的影響，測(cè)量的降雨均勻度分布結(jié)果更加準(zhǔn)確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1本發(fā)明實(shí)施例的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例二的數(shù)字圖像處理器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3本發(fā)明實(shí)施例三的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法的步驟流程圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例四的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法的步驟流程圖；

圖5是激光照射雨滴時(shí)的光路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明實(shí)施例一的一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

本發(fā)明實(shí)施例的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)包括：一字激光發(fā)生器101、高速同步器102、數(shù)字圖像處理器103、第一攝影器104、第二攝影器105以及圖像校正標(biāo)志106。。

一字激光發(fā)生器101水平對(duì)準(zhǔn)待測(cè)區(qū)域，一字激光發(fā)生器101所發(fā)出的光束水平穿過待測(cè)區(qū)域設(shè)置，第一攝影器104以及第二攝影器105位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰待測(cè)區(qū)域，第一攝影器104以及第二攝影器105以一字激光發(fā)生器101的中軸線為軸線對(duì)稱設(shè)置，攝影器的聚焦中心為待測(cè)區(qū)域中心，一字激光器所發(fā)出光束為紅光或綠光，圖像校正標(biāo)志106設(shè)置在攝影器的拍攝視場(chǎng)內(nèi)，并且數(shù)字圖像處理器103中記錄有各圖像校正標(biāo)志之間的距離和位置坐標(biāo)。

高速同步器102分別與一字激光發(fā)生器101和第一攝影器104、第二攝影器105連接；高速同步器102按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器101發(fā)出光束，同時(shí)控制第一攝影器104以及以及第二攝影器105對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器101發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別在第一攝影器104以及第二攝影器105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103對(duì)攝影器拍攝的圖像基于近景攝影測(cè)量原理進(jìn)行圖像分析，得到被激光束照亮的雨滴的空間三維分布圖，以生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

其中，攝影器可以為高速高清攝像機(jī)，攝影器在進(jìn)行圖像拍攝時(shí)，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔從視屏中提取單幀畫面作為所拍攝的圖像。

需要說明的是，一字激光器是一種方便實(shí)用的定位工具?？蓮V泛用于測(cè)量降雨均勻度或者其他的測(cè)量過程的定位工具。

一字線激光器線條清晰，小巧，易于安裝，可為本發(fā)明提供準(zhǔn)確的定位技術(shù)，可安裝在使用機(jī)械的垂直或水平面上，提供一條可見的激光標(biāo)線，使得在整個(gè)對(duì)降雨測(cè)量過程中產(chǎn)生一條可見的、非接觸的定位線，方便生產(chǎn)操作和提高生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)，并且激光線可在三維空間任意微調(diào)，已達(dá)到最佳使用效果，激光器的水平入射光束厚度為2至6毫米的光線，因此，待測(cè)區(qū)域的厚度為2至6毫米。

將兩個(gè)攝影器設(shè)置在位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰所述待測(cè)區(qū)域，兩個(gè)攝影器以一字激光發(fā)生器的中軸線為軸線對(duì)稱設(shè)置，攝影器的聚焦中心為待測(cè)區(qū)域中心，且高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間隔控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔進(jìn)行選擇，可以將預(yù)設(shè)時(shí)間間隔設(shè)置為5ms、6ms、10ms等，對(duì)此不作具體限制。

該時(shí)間間隔為激光發(fā)出至在雨滴中完成折射所需的時(shí)間，該時(shí)間間隔與一字激光發(fā)生器與待側(cè)區(qū)域間的間隔、以及待測(cè)雨滴大小有關(guān)。

當(dāng)高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束的同時(shí)，由于高速同步器分別與一字激光發(fā)生器與第一攝影器以及第二攝影器連接，當(dāng)一字激光發(fā)生器發(fā)出光束的同時(shí)，兩個(gè)攝影器會(huì)同時(shí)對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行拍攝，并且生成圖像，生成的圖像為一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過雨滴折射后所拍攝的圖像。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)圖像的數(shù)量進(jìn)行設(shè)定，為了使得測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)攝影器可以拍攝多種圖像，例如：3組、4組或者5組等，對(duì)此不作具體限制，且每組中的圖片可以為5張，6張或8張等任意數(shù)量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)，將一字激光發(fā)生器正對(duì)待測(cè)區(qū)域設(shè)置，激光發(fā)生器所發(fā)出的光束水平穿過待測(cè)區(qū)域設(shè)置，兩個(gè)攝影器位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰待測(cè)區(qū)域，圖像校正標(biāo)志設(shè)置在攝影器的拍攝視場(chǎng)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)。攝影器高速同步器用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別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(duì)攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖?？梢?，通過本發(fā)明提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)，基于對(duì)雨滴的折射光生成的圖像進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析便可以準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量的降雨均勻度分布結(jié)果更加準(zhǔn)確。

實(shí)施例二

依然參照?qǐng)D1，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例二的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行說明。

本發(fā)明實(shí)施例的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)包括：一字激光發(fā)生器101、高速同步器102、數(shù)字圖像處理器103、第一攝影器104、第二攝影器105以及圖像校正標(biāo)志106。

一字激光發(fā)生器101水平對(duì)準(zhǔn)待測(cè)區(qū)域，且一字激光發(fā)生器101所發(fā)光出光束水平對(duì)準(zhǔn)待測(cè)區(qū)域，光束為紅光或綠光。

第一攝影器104以及第二攝影器105位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰待測(cè)區(qū)域，第一攝影器104以及第二攝影器105以一字激光發(fā)生器101的中軸線為軸線對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)攝影器的聚焦中心均為待測(cè)區(qū)域中心，其中，兩個(gè)攝影器以一字激光發(fā)生器的中軸線為軸線對(duì)稱設(shè)置。圖像校正標(biāo)志106設(shè)置在攝影器的拍攝視場(chǎng)內(nèi)，并且數(shù)字圖像處理器103中記錄有各圖像校正標(biāo)志106之間的距離和位置坐標(biāo)。高速同步器102分別與一字激光發(fā)生器101和第一攝影器104、第二攝影器105連接；高速同步器102按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器101發(fā)出光束，同時(shí)控制第一攝影器104以及以及第二攝影器105對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器101發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別在第一攝影器104以及第二攝影器105拍攝的圖像中成像。

其中，激光照射雨滴時(shí)的光路圖如圖5所示。從圖5中可知，激光照射雨滴時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩次反射以及兩次折射，光線的具體走向參見圖5所示。

攝影器拍攝預(yù)設(shè)數(shù)量組圖像，數(shù)字圖像處理器103對(duì)攝影器拍攝的圖像基于近景攝影測(cè)量原理進(jìn)行圖像分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

需要說明的是，一字激光器是一種方便實(shí)用的定位工具。可廣泛用于測(cè)量降雨均勻度或者其他的測(cè)量過程的定位工具。

將兩個(gè)攝影器設(shè)置在位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰所述待測(cè)區(qū)域，兩個(gè)攝影器以一字激光發(fā)生器的中軸線為軸線對(duì)稱設(shè)置，攝影器的聚焦中心為待測(cè)區(qū)域中心，且高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間隔控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔進(jìn)行選擇，可以將預(yù)設(shè)時(shí)間間隔設(shè)置為幾毫秒，例如：5毫秒，6毫秒，8毫秒等，本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)此不作具體限制。

高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束的同時(shí)，控制兩個(gè)攝影器會(huì)對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行拍攝，并且生成圖像，且生成的圖像為一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過雨滴折射后所拍攝的圖像。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)圖像的數(shù)量進(jìn)行設(shè)定，為了使得測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以每個(gè)攝影器可以拍攝多組圖像，例如3組、4組或者5組等，對(duì)此不作具體限制，且每組中包含5張圖像。

攝影器拍攝的圖像可以通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至數(shù)字圖像處理器，也可以在全部圖像拍攝完成后，由技術(shù)人員將攝影器所拍攝圖像拷貝至數(shù)據(jù)圖像處理器。

對(duì)攝影器采集到的多組圖像，通過數(shù)字圖像處理器進(jìn)行近景攝影測(cè)量分析，即可得到得到被激光束照亮的雨滴的空間三維分布圖，以生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖，分布圖生成原理如下：數(shù)字圖像處理器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，數(shù)字圖像處理器103包括：立體像對(duì)提取單元1031、立體像生成單元1032、平面截取單元1033、疊加單元1034以及空間分布圖生成單元1035。數(shù)字圖像處理器中包含的各單元為具有數(shù)據(jù)處理能力的硬件模塊，該硬件模塊中燒寫有計(jì)算機(jī)程序。

先對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行校正，圖像校正標(biāo)志個(gè)數(shù)為四個(gè)。在進(jìn)行圖像校正時(shí)，需要應(yīng)用到圖像校正標(biāo)志，將各圖像校正標(biāo)志的像作為校正基準(zhǔn)進(jìn)行圖像校正。

通過上述方式，對(duì)各組圖像中的各張圖像進(jìn)行校正，得到校正后的各組圖像。

立體像對(duì)提取單元1031從每個(gè)圖像對(duì)中提取包含的各立體像對(duì)，每個(gè)立體像對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)位，兩個(gè)攝影器在同一時(shí)刻拍攝的圖像為圖像對(duì)。

立體像對(duì)將校正后的圖像中對(duì)雨滴立體圖像進(jìn)行提取。由于攝影器拍攝的圖像為平面圖像，在對(duì)區(qū)域降雨均勻度檢測(cè)過程中，使用平面圖像來進(jìn)行均勻度的檢測(cè)并不方便，此時(shí)需要對(duì)圖像中的立體像對(duì)進(jìn)行提取。

首先，立體像對(duì)是兩張同一地區(qū)的遙感影像，從不同角度進(jìn)行拍攝，獲得的具有重疊區(qū)域，在一定條件下，使用專業(yè)儀器或者肉眼可以看到立體影像，通過立體影像可以進(jìn)行包括測(cè)量，生成DEM(Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型)，它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型。DEM除了包括地面高程信息外，還可以派生地貌特性，包括坡度、坡向等，還可以計(jì)算地形特征參數(shù)，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和溝谷等。

對(duì)圖像中立體相對(duì)的提取可以采用基于合成孔徑雷達(dá)立體影像生成DEM的方法。由于微波具有穿透云霧、雨雪等特點(diǎn)，使得合成孔徑雷達(dá)能夠不受天氣和時(shí)間的限制掃描成像。

或者采用基于ASTER遙感立體像對(duì)的DEM提取，ASTER衛(wèi)星傳感器是可以拍攝立體像對(duì)傳感器中的代表，具有數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定、覆蓋廣泛、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)立體像對(duì)提取的方法進(jìn)行選擇，對(duì)此不作具體限制。本發(fā)明實(shí)施例中，提取立體相對(duì)還原雨滴的立體像。

將上述立體像對(duì)提取單元提取好的像對(duì)，通過立體像生成單元1032針對(duì)每個(gè)立體像對(duì)，生成立體像，得到每個(gè)圖像對(duì)的立體像空間分布，其中，每個(gè)立體像則為一個(gè)光斑。

平面截取單元1033針對(duì)各立體像空間分布，截取立體像分布截面。

所截的具體截面依據(jù)拍攝時(shí)一字激光發(fā)生器所發(fā)生光線的粗細(xì)息息相關(guān)。

疊加單元1034將生成的全部立體像截面疊加，得到相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位立體像的疊加個(gè)數(shù)。

對(duì)提取的全部立體圖像界面進(jìn)行疊加也可以使用PS對(duì)光斑進(jìn)行疊加，得到在同一待測(cè)區(qū)域同一點(diǎn)位的光斑的個(gè)數(shù)，方便后續(xù)的處理。當(dāng)然除了使用PS(Adobe Photoshop，圖像處理軟件)對(duì)立體圖像疊加之外還可以使用ENVI軟件對(duì)立體圖像進(jìn)行疊加。

具體地，首先在ENVI中打開遙感圖像和矢量圖，如果想實(shí)現(xiàn)疊加的功能，圖像必須有地理編碼。所以必須利用地面控制點(diǎn)GCP對(duì)試驗(yàn)區(qū)的遙感圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，GCP是在原始圖像空間與標(biāo)準(zhǔn)(校正)空間(如矢量圖)上尋找的同名點(diǎn)，GCP必須比較精確，它直接影響幾何精校正的精度，因而同名點(diǎn)都選擇在研究區(qū)中容易精確定位的特征點(diǎn)(如小水塘、線狀地物的交叉點(diǎn)等)。若GCP選擇不精確、GCP數(shù)目過少、GCP分布不合理或畸變數(shù)學(xué)模型不能很好地反映幾何畸變過程，則會(huì)造成幾何校正的精度下降。

利用ENVI軟件進(jìn)行了遙感圖像和矢量圖的疊加，得到遙感圖像和矢量圖綜合顯示的地圖，擁有比單純的矢量線劃地圖豐富得多的信息量，具有直觀易讀的特點(diǎn)，為人們的視覺直接感知的可視化表達(dá)程度及輔助決策的準(zhǔn)確度。

空間分布圖生成單元1035依據(jù)疊加得到的相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位的立體像疊加個(gè)數(shù)，生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)，將一字激光發(fā)生器正對(duì)待測(cè)區(qū)域設(shè)置，激光發(fā)生器所發(fā)出的光束水平穿過待測(cè)區(qū)域設(shè)置，兩個(gè)攝影器位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰待測(cè)區(qū)域，圖像校正標(biāo)志設(shè)置在攝影器的拍攝視場(chǎng)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)。攝影器高速同步器用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別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(duì)攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖?？梢?，通過本發(fā)明提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)，基于對(duì)雨滴的折射光生成的圖像進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析便可以準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量的降雨均勻度分布結(jié)果更加準(zhǔn)確。

實(shí)施例三

參照?qǐng)D3，示出了本發(fā)明實(shí)施例三的一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法的步驟流程圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法包括以下步驟：

步驟301：對(duì)一字激光發(fā)生器進(jìn)行調(diào)整，使一字激光發(fā)生器所發(fā)出光束水平穿過待測(cè)區(qū)域。

一字激光發(fā)生器所發(fā)出的光束可以為紅光或綠光。也就是說，一字激光發(fā)生器可以為紅光發(fā)生器，也可以為綠光發(fā)生器。

步驟302：記錄各圖像校正標(biāo)志之間的距離和位置坐標(biāo)。

步驟303：進(jìn)行降雨均勻度測(cè)量時(shí)，由高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制兩個(gè)攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，預(yù)設(shè)數(shù)量組圖像。

其中，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別在兩個(gè)攝影器拍攝的圖像中成像。

攝影器可以為高速高清攝像機(jī)，攝影器在進(jìn)行圖像拍攝時(shí)，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔從視屏中提取單幀畫面作為所拍攝的圖像。

步驟304：通過數(shù)字圖像處理器對(duì)攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

對(duì)圖像進(jìn)行分析得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖的具體實(shí)現(xiàn)方式，參見實(shí)施例二中的相關(guān)說明即可，本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)此不作具體限制。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法，將一字激光發(fā)生器正對(duì)待測(cè)區(qū)域設(shè)置，激光發(fā)生器所發(fā)出的光束水平穿過待測(cè)區(qū)域設(shè)置，兩個(gè)攝影器位于待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰待測(cè)區(qū)域，圖像校正標(biāo)志設(shè)置在攝影器的拍攝視場(chǎng)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)。攝影器高速同步器用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別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(duì)攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖?？梢姡ㄟ^本發(fā)明提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法，基于對(duì)雨滴的折射光生成的圖像并進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析便可以準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量的降雨均勻度分布結(jié)果更加準(zhǔn)確。

實(shí)施例四

參照?qǐng)D4，示出了本發(fā)明實(shí)施例四的一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法的步驟流程圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法包括以下步驟：

步驟401：對(duì)一字激光發(fā)生器進(jìn)行調(diào)整，使一字激光發(fā)生器所發(fā)出光束水平穿過待測(cè)區(qū)域。

本發(fā)明實(shí)施例中采用實(shí)施例二中的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行降雨均勻度分析，對(duì)于區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)參見實(shí)施例二中的相關(guān)說明即可，本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)此不再贅述。

測(cè)量前，需要調(diào)整一字激光發(fā)生器，使其所發(fā)出的光束水平對(duì)準(zhǔn)待測(cè)區(qū)域。

步驟402：記錄各圖像校正標(biāo)志之間的距離和位置坐標(biāo)。

步驟403：預(yù)設(shè)高度同步器中的時(shí)間間隔。

在測(cè)試過程中，高度同步器則按照預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔控制一字激光發(fā)生器以及第一攝影器和第二攝影器。

區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)布局完成后，在降雨時(shí)，即可通過該系統(tǒng)進(jìn)行降雨均勻度空間分布分析。降雨可以為人工降雨，也可以為自然降雨，在降雨時(shí)開啟該系統(tǒng)即可。

步驟404：進(jìn)行降雨均勻度測(cè)量時(shí)，由高速同步器按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制兩個(gè)攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，預(yù)設(shè)數(shù)量組圖像。

其中，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別同時(shí)在兩個(gè)攝影器拍攝的圖像中成像。對(duì)生成的圖像基于近景攝影測(cè)量原理進(jìn)行分析，生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖，一種優(yōu)選的降雨均勻度空間分布圖生成方式如步驟404至步驟408中所述。

步驟405：從每個(gè)圖像對(duì)中提取包含的各立體像對(duì)，每個(gè)立體像對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)位，兩個(gè)攝影器在同一時(shí)刻拍攝的圖像為圖像對(duì)。

對(duì)圖像提取立體像對(duì)具體實(shí)現(xiàn)方式，參照實(shí)施例二中對(duì)立體像對(duì)提取單元的相關(guān)描述即可，本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)此不再贅述。

步驟406：針對(duì)每個(gè)立體像對(duì)，生成立體像，得到每個(gè)圖像對(duì)的立體像空間分布。

其中，每個(gè)立體像則為一個(gè)光斑。

步驟407：針對(duì)各立體像空間分布，截取立體像分布截面。

步驟408：將生成的全部立體像截面疊加，得到相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位立體像的疊加個(gè)數(shù)。

生成的區(qū)域降雨均勻度空間分布圖可以表征待測(cè)區(qū)域在一定時(shí)間段內(nèi)的降雨分布。

步驟409：依據(jù)疊加得到的相同待測(cè)區(qū)域、同一點(diǎn)位的立體像疊加個(gè)數(shù)，生成區(qū)域降雨均勻度空間分布圖。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法，將一字激光發(fā)生器正對(duì)待測(cè)區(qū)域設(shè)置，兩個(gè)所述攝影器位于所述待測(cè)區(qū)域后方且緊鄰所述待測(cè)區(qū)域，高速同步器分別與一字激光發(fā)生器和攝影器連接；高速同步器用于按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，控制一字激光發(fā)生器發(fā)出光束，同時(shí)控制攝影器對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，一字激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)區(qū)域中的雨滴折射后，分別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(duì)攝影器拍攝的圖像進(jìn)行分析，得到區(qū)域降雨均勻度空間分布圖?？梢?，通過本發(fā)明提供的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量方法，基于對(duì)雨滴的折射光生成的圖像并進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析便可以準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量的降雨均勻度分布結(jié)果更加準(zhǔn)確。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的區(qū)域降雨均勻度測(cè)量系統(tǒng)及方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在此提供的算法和顯示不與任何特定計(jì)算機(jī)、電子系統(tǒng)或者其它設(shè)備固有相關(guān)。各種通用系統(tǒng)也可以與基于在此的示教一起使用。根據(jù)上面的描述，構(gòu)造這類系統(tǒng)所要求的結(jié)構(gòu)是顯而易見的。此外，本發(fā)明也不針對(duì)任何特定編程語(yǔ)言。應(yīng)當(dāng)明白，可以利用各種編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)在此描述的本發(fā)明的內(nèi)容，并且上面對(duì)特定語(yǔ)言所做的描述是為了披露本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

本發(fā)明的各個(gè)部件實(shí)施例可以以硬件實(shí)現(xiàn)，或者在一個(gè)或者多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在實(shí)踐中使用微處理器或者數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的客戶端設(shè)備中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)。這樣的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，或者可以具有一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)的形式。這樣的信號(hào)可以從因特網(wǎng)網(wǎng)站上下載得到，或者在載體信號(hào)上提供，或者以任何其他形式提供。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。