[发明专利]一种雨滴物理特性观测方法

摘要

本发明涉及一种雨滴物理特性观测方法及装置。所涉及的方法是基于图像处理技术，根据雨滴区域和非雨滴区域的灰度差异、雨滴图形结构等特征量对雨滴和噪音进行辨识，继而勾画二值化的雨滴图形，在此基础上匹配“快拍”和“慢拍”得到的同名雨滴影像，并设计合理的算法，确定雨滴的位置、形状和拖尾长度，最终解算雨滴的直径和降落末速度。所涉及的装置包括平行光发生装置、投影幕布和影像采集装置，影像采集装置包括第一影像采集装置和第二影像采集装置，第一影像采集装置的曝光时间短于第二影像采集装置的曝光时间；平行光发生装置与投影幕布之间为观测视场；平行光照射观测视场中的下落雨滴，在所投影幕布上形成雨滴投影，影像采集装置采集雨滴投影。

主权项

一种雨滴物理特性观测方法，其特征在于，方法包括：(1)利用第一影像采集装置和第二影像采集装置采集同一降雨场景、同一时间段内的多帧影像，所述第一影像采集装置的曝光时间短于第二影像采集装置的曝光时间；(2)对第一影像采集装置和第二影像采集装置所采集的影像进行几何纠正处理，使步骤(1)所得所有影像位于同一坐标系；(3)对步骤(2)处理后的所有影像进行统计滤波处理，使含有雨滴的影像凸显；(4)对步骤(3)得到的影像进行滚动滤波处理：设当前待处理影像帧R中背景像素取值为0，待判断像素取值为1；接着，①将位于当前待处理影像帧的右侧边缘的像素列移到当前待处理影像帧的左侧边缘，得到右滚动影像帧R1；②将位于当前待处理影像帧的左侧边缘的像素列移到当前待处理影像帧的右侧边缘，得到左滚动影像帧R2；③求得R*R1与R*R2的或运算值RES1；RES1为当前待处理影像帧的滚动滤波影像，或者，对RES(n‑1)进行步骤①至③处理，得到RESn，n为大于等于2的自然数，RESn为当前待处理影像帧的滚动滤波影像。(5)对步骤(4)处理后的影像进行二值化处理，得到雨滴影像；(6)依据第一影像采集装置采集的雨滴影像计算每幅影像中每一个雨滴的雨滴直径；依据第一影像采集装置和第二影像采集装置采集的雨滴影像计算每一个雨滴的雨滴降落末速度；所述雨滴直径为雨滴影像最大直径与最大直径垂直的第二直径的几何均值；所述雨滴降落末速度为同一时刻下，第二影像采集装置采集的雨滴影像中雨滴A的拖尾影像的直径减去第一影像采集装置采集的雨滴影像中雨滴B的直径的差值除以第一影像采集装置和第二影像采集装置的曝光时间差，所述雨滴B的雨滴影像重心位于雨滴A的雨滴影像中。