[发明专利]降水粒子阴影图像自动采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种天气现象的图像采集装置，特别是涉及一种降水粒子阴影图像的自动采集装置。

背景技术

降水现象是指云中液态水或固态水向地面降落的一种天气现象，降水观测资料对于全球水汽输送、气候变化和水文等研究均有重要作用。因此，对降水现象的观测一直是气象和水文站最基础的观测项目之一。对降水现象的传统观测手段主要是利用雨量筒、翻斗雨量计等测量降水强度和降水量，降水类型的识别主要仍然依靠人工目测，自动化水平低。目前用于降水现象自动观测识别试验的仪器大体有三类：基于粒子运动的力学效应观测的感应器，包括声感应器、压电感应器和冻雨感应器等，这类感应器对于降水类型识别而言属于一种辅助设备，受探测原理的局限，只能满足特定场合降水监测识别的要求；微波粒子谱仪，一种小型化、连续波、低功率的多普勒雷达，又称之为多普勒雨滴谱仪，该系统能够一般地分辨降雨和降雪，但由于不能直接获得粒子相态、大小、形状和空间姿态等资料，难以避免识别中的不确定性；光学感应器，指基于粒子散射光和透射光测量的一类降水粒子探测技术，目前已有的此类仪器能够有效识别的固态降水类型还比较有限，对降水粒子微结构和动力学参数的测量也不全面。而要实现降水现象的自动化观测识别，其难点在于固态降水粒子复杂多样的形态判别。目前在业务应用试验中的大多数感应器难以可靠测量降水粒子的相态、尺度、形状、空间取向和下落速度等微结构和动力学参数，因此对降水类型的判别能力不足。已有的基于数字摄像的降水现象观测方案还无法避免光线在液态透明降水粒子上的非均匀反射和折射对成像的影响，已有的降水粒子二维投射阴影图像自动拍摄方案无法避免成像面板污渍对成像的影响，这都会导致后续降水粒子相态难以正确判别、特征参数不易准确提取。

发明内容

本发明的目的是要提供一种降水粒子阴影图像的自动采集装置，能够对目标物降水粒子的阴影直接成像，避免了透明降水粒子复杂的反射、折射光对成像的影响。

本发明提供了一种降水粒子阴影图像的自动采集装置，包括：

光源端箱体，具有第一开口；

摄像端箱体，具有第二开口，所述第二开口与所述第一开口在水平方向相对设置，所述第二开口与所述第一开口之间形成采样区域；

面光源，设置在所述光源端箱体内，所述面光源所发出的光线通过所述第一开口直射入所述第二开口；

拍摄焦距对准所述采样区域的摄像装置，位于所述摄像端箱体中，能够对所述面光源照射下的降水粒子的阴影进行直接成像。

优选地，上述的自动采集装置中，所述拍摄焦距对准所述采样区域中的所述第一开口与所述第二开口之间的中间位置。

优选地，上述的自动采集装置中，所述面光源为红色面光源，从而降低飞虫对拍摄的影响。

优选地，上述的自动采集装置中，还包括：

电源模块，连接所述面光源和所述摄像装置；

控制模块，连接所述面光源、所述摄像装置以及所述电源模块。

优选地，上述的自动采集装置中，还包括：

计算机，连接所述控制模块和所述摄像装置。

优选地，上述的自动采集装置中，所述光源端箱体和所述摄像端箱体设置在支架的两个支点上。

优选地，上述的自动采集装置中，所述支架的底部具有能够水平转动所述支架的旋转装置，所述旋转装置连接所述控制模块。

优选地，上述的自动采集装置中，还包括：

风向传感器，连接所述计算机；

所述计算机能够根据风向转动所述支架，使得降水粒子的移动轨迹与所述第一开口所在的平面和所述第二开口所在的平面平行。

1)本发明实施例中，摄像装置焦距对准采样区域，辅以亮度均匀的面光源，对目标物降水粒子的阴影直接成像，避免了透明降水粒子复杂的反射、折射光对成像的影响，能够拍到清晰的降水粒子阴影图像。

2)本发明实施例中，通过风向传感器获得的角度信息来控制旋转装置转动支架，使得降水粒子的移动轨迹尽量与第一开口所在的平面和第二开口所在的平面平行，改善了成像时由于风导致降水粒子处于景深之外以致于成像模糊的问题。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本发明提供的自动采集装置的结构图。

其中，附图标记说明如下：

摄像端箱体202、采样区域204、光源端箱体205、