[发明专利]一种基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取成像光源，将所述成像光源汇聚到图像传感器，生成云粒子三维采样空间；

当所述三维采样空间采集到云粒子时，所述成像光源与所述云粒子发生米散射作用，获得云粒子前向散射光，所述云粒子前向散射光在所述图像传感器上生成云粒子图像；

利用DSP实时采集并处理所述云粒子图像；

利用光学分辨率检验板对处理后的所述云粒子图像进行标定，基于二值形态学方法，分析标定后的所述云粒子图像，获得所述云粒子的特征参数，完成所述云粒子的现场测量；

利用DSP实处理所述云粒子图像的方法为：基于DSP，对所述云粒子图像进行连通域处理和阈值分割，去除所述云粒子图像的背景信息，获得所述云粒子图像的像素点坐标和灰度值；

利用光学分辨率检验板对处理后的所述云粒子图像进行标定的过程为：利用光学分辨率检验板对处理后的所述云粒子图像进行标定实验，建立所述云粒子图像的像素点和尺度的定标关系，根据所述云粒子图像的像素点的个数，获得所述云粒子的实际尺寸。

2.根据权利要求1所述的基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法，其特征在于，使用FPGA对所述图像传感器短时曝光后，再利用DSP实时采集并处理所述云粒子图像。

3.根据权利要求2所述的基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法，其特征在于，使用FPGA对所述图像传感器短时曝光的方法为：使用FPGA驱动所述成像光源，当所述FPGA检测到所述图像传感器的曝光信号时，同步点亮所述成像光源，实现所述图像传感器的短时曝光。

4.根据权利要求1所述的基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括，获得所述云粒子的特征参数后，利用时间积分，获得所述云粒子的特征参数的谱分布，来验证所述云粒子的现场测量结果的可信度。

5.根据权利要求1所述的基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法，其特征在于，所述成像光源为由多个均匀分布、向中间倾斜的LED组成的环形光源；每个LED光束的中轴与光学镜头之间有预设的倾角。

6.根据权利要求5所述的基于直接成像的轻量型云粒子现场测量方法，其特征在于，所述环形光源与所述图像传感器正对放置，所述环形光源、所述光学镜头和所述图像传感器的中轴在同一条直线上。

7.一种基于直接成像的轻量型云粒子现场测量系统，其特征在于，包括：光学单元、成像单元、采集与控制单元、数据处理单元；

所述光学单元用于获取成像光源，将所述成像光源汇聚到图像传感器，生成云粒子三维采样空间；

所述成像单元用于当所述三维采样空间采集到云粒子时，所述成像光源与所述云粒子发生米散射作用，获得云粒子前向散射光，所述云粒子前向散射光在所述图像传感器上生成云粒子图像；

所述采集与控制单元用于利用DSP实时采集并处理所述云粒子图像；

所述数据处理单元用于利用光学分辨率检验板对处理后的所述云粒子图像进行标定，基于二值形态学方法，分析标定后的所述云粒子图像，获得所述云粒子的特征参数，完成所述云粒子的现场测量；

利用DSP实处理所述云粒子图像的过程为：基于DSP，对所述云粒子图像进行连通域处理和阈值分割，去除所述云粒子图像的背景信息，获得所述云粒子图像的像素点坐标和灰度值；

利用光学分辨率检验板对处理后的所述云粒子图像进行标定的过程为：利用光学分辨率检验板对处理后的所述云粒子图像进行标定实验，建立所述云粒子图像的像素点和尺度的定标关系，根据所述云粒子图像的像素点的个数，获得所述云粒子的实际尺寸。