[发明专利]基于数字摄像的降水现象自动观测系统

权利要求书

1. 一种降水现象自动观测系统，其特征在于，所述降水现象自动观测系统包括：

带有摄像开口的摄像端箱体；

防护罩，所述防护罩带有透明材料制成的拍摄窗且在所述摄像端箱体内被安装成使得带有所述拍摄窗的一端朝向所述摄像开口；

带有背景开口的背景箱体，所述摄像端箱体和所述背景箱体被设置成使得所述背景开口与所述摄像开口沿水平方向相对；

安装在所述防护罩内的摄像装置，用于受控地拍摄所述背景开口与所述摄像开口之间处于所述摄像装置视野范围的采样区域内的图像；

安装在所述防护罩内的温控装置，用于调节所述防护罩内的环境温度；

朝向所述采样区域安装的光源，用于增加所述采样区域的亮度；

控制模块，所述控制模块连接到所述温控装置和所述光源，以控制所述温控装置和所述光源的工作；

电源模块，所述电源模块为所述摄像装置、所述温控装置、所述光源和所述控制模块供电；以及

计算机，所述计算机连接到所述摄像装置以控制所述摄像装置的操作并接收所述摄像装置传送的数据进行处理，所述计算机还连接到所述控制模块，所述控制模块通过执行所述计算机发出的指令来控制所述温控装置和所述光源。

2. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述降水现象自动观测系统被设置为可切换地工作于定时监测模式和连续观测模式，其中

在所述定时监测模式中，所述计算机按预定时间间隔指示所述控制模块打开所述光源，然后采集由所述摄像装置拍摄的所述采样区域内的图像，并且根据采集的图像判断所述采样区域内有无降水粒子；如果判断结果为无降水粒子，则所述计算机指示所述控制模块关闭所述光源，并在下一次预定时间间隔到达时再次启动所述定时监测模式；如果判断结果为有降水粒子，则进入所述连续观测模式；

在所述连续观测模式中，所述光源一直处于打开状态，所述计算机采集由所述摄像装置拍摄的所述采样区域内的图像，并且根据采集到的图像判断所述采样区域内有无降水粒子；如果判断结果为有降水粒子，则所述计算机对降水粒子图像进行处理，并且在该处理进行的同时或之后继续在连续观测模式中采集由所述摄像装置拍摄的所述采样区域内的图像，重复连续观测模式中的后续过程；如果判断结果为无降水粒子，则判断连续无降水粒子的时间是否超过设定的时间阈值，如果超过了所述时间阈值，则所述计算机指示所述控制模块关闭所述光源并进入所述定时监测模式，如果没有超过所述时间阈值，则在连续观测模式中采集由所述摄像装置拍摄的所述采样区域内的图像，重复连续观测模式中的后续过程。

3. 根据权利要求2所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述计算机在所述连续观测模式中对所述降水粒子图像进行的处理包括：

存储和/或显示降水粒子图像；和/或

对降水粒子的特征进行分析，并且判别降水粒子的类型，存储和/或显示分析和判别得到的结果。

4. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述降水现象自动观测系统进一步包括支架，所述支架的上部具有至少两个分叉端，下部具有至少一个固定端，所述摄像端箱体安装在所述支架的一个分叉端上，而所述背景箱体安装在所述支架的另一个分叉端上。

5. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述摄像端箱体和所述背景箱体的底部至少在靠近所述采样区域的部分是敞开的。

6. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述摄像端箱体和所述背景箱体的顶表面靠近所述采样区域一侧具有向上翻折的边缘。

7. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述背景箱体的内表面由具有漫反射特性和白光反射率小于10%的深色材料覆盖；或者所述背景箱体的内表面由具有漫反射特性和白光反射率小于10%的深色材料制成。

8. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述摄像装置由数字摄像机和镜头构成，其中所述数字摄像机直接连接到所述计算机，所述镜头在所述防护罩内抵靠着所述拍摄窗的内表面。

9. 根据权利要求8所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述镜头为定焦镜头，所述数字摄像机的感光面阵的大小和所述镜头的焦距被选择成使得所述摄像装置的成像视野范围限制在所述背景箱体的与所述背景开口相对的后表面的范围之内。

10. 根据权利要求1所述的降水现象自动观测系统，其特征在于，所述降水现象自动观测系统进一步包括采用正交方式架设的另一套相同的摄像端箱体和背景箱体，以及安装于这一摄像端箱体内的光源、防护罩、摄像装置和温控装置。