一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统与方法，其中所述系统包括：一字激光发生器、高速同步器、数字图像处理器、两个摄影器以及图像校正标志；一字激光发生器发出的光束经待测区域中的雨滴反射后，分别在两个摄影器拍摄的图像中成像；摄影器拍摄预设数量组图像，数字图像处理器对摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图。通过本发明专利技术的方案，基于对雨滴的反射光生成的图像进行相应的图像分析可以准确测量出区域降雨均匀度，且该方法不受人为因素以及设备因素的影响，同时，由于一字激光发生器发出的光束处于地面之上，不受地形因素的影响，测量的降雨均匀度分布结果更加准确。

System and method for measuring regional rainfall uniformity based on close range photogrammetry principle

The invention provides a regional rainfall photogrammetry based on the principle of uniform and method of measurement system, wherein the system comprises a laser generator, high speed synchronizer, digital image processor, two camera and image correction mark; the laser beam is emitted by the word by the area of the reflection to be measured after rain the image, which were taken in two for photography; photography is photographed a preset number of group images, digital image processor analyzes the image camera shot, get the regional spatial distribution of rainfall uniformity. The proposal of the invention, the corresponding image analysis can accurately measure the regional rainfall uniformity images are generated based on the light reflection of raindrops, and the method is not affected by human factors and equipment factors at the same time, because the issue of a laser generator at the beam on the ground, not affected by topography, measurement the rainfall uniformity distribution of more accurate results.

【技术实现步骤摘要】
一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统及方法
本专利技术涉及人工降雨参数测定或喷灌器材参数测定
，尤其涉及一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统及方法。
技术介绍
当前测量降雨均匀度的方法主要有以下几种：一种是采用多个雨量计在指定区域内按照一定的形式布设，测定一段时间后折算降雨均匀度，如目前广泛应用的下喷式人工降雨装置。该种降雨测量装置是通过多个不同流量段喷头组合形成，可以模拟一定强度和均匀度的降雨，不同的喷头形成的降雨区域均是圆形，但是不同高度或同一高度时圆形区域内的强度分布存在差异，因此测量结果的准确度低。另一种测量方法是采用激光雨滴谱仪对指定小区域内的雨滴分布进行测量。针对上述两种现有技术，存在一些弊端，第一种方式由于雨量计的布设位置是人为设定，因此整个装置在布局时存在较大的主观因素，而雨量计的摆布位置就对均匀度的计算有较大影响，因此，会造成测量数据不准确。不仅如此，该方法很难测定不同高度位置的降雨均匀度。同时采用此类方法时测定过程中占用试验区场地，往往在测定完成后需要关闭降雨器，重新布设试验区域等，增加试验过程中的不确定性，影响试验效率。另一种方法由于受测量原理限制，测定的区域非常小，一般只用来测定雨滴直径的组成，难以实现较大区域内降雨均匀度的测量。综上所述，现有的测量降雨的均匀度的方法，由于测量设备以及测量原理等因素的影响，导致降雨均匀度测量结果不准确。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量方案，以解决现有技术中存在的由于测量设备以及测量原理等因素，造成测量数据不准确的问题。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统，所述系统包括：一字激光发生器、高速同步器、数字图像处理器、两个摄影器以及图像校正标志；所述一字激光发生器水平对准待测区域设置，所述一字激光发生器所发出的光束水平穿过待测区域，两个所述摄影器设置在所述一字激光发生器正上方，所述摄影器的聚焦中心为所述待测区域中心；所述图像校正标志设置在所述摄影器的拍摄视场内，并且数字图像处理器中记录有各图像校正标志之间的距离和位置坐标；所述高速同步器分别与所述一字激光发生器和所述摄影器连接；所述高速同步器按照预设时间间隔，控制所述一字激光发生器发出光束，同时控制所述摄影器对所述待测区域进行图像拍摄，所述一字激光发生器发出的光束经所述待测区域中的雨滴反射后，分别在两个所述摄影器拍摄的图像中成像；所述摄影器拍摄预设数量组图像，所述数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图。优选地，两个所述摄影器以所述一字激光发生器的中轴线为轴线对称设置。优选地，所述光束为红光或绿光。优选地，所述数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行近景摄影测量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空间三维分布图，以生成区域降雨均匀度空间分布图。优选地，所述数字图像处理器包括：立体像对提取单元、立体像生成单元、平面截取单元、叠加单元以及空间分布图生成单元；所述立体像对提取单元从每个图像对中提取包含的各立体像对，每个立体像对应一个点位，两个摄影器在同一时刻拍摄的图像为图像对；所述立体像生成单元针对每个立体像对，生成立体像，得到每个图像对的立体像空间分布，其中，每个立体像则为一个光斑；所述平面截取单元针对各立体像空间分布，截取立体像分布截面；所述叠加单元将生成的全部立体像截面叠加，得到相同待测区域、同一点位立体像的叠加个数；所述空间分布图生成单元依据叠加得到的相同待测区域、同一点位的立体像叠加个数，生成区域降雨均匀度空间分布图。为了解决上述问题，本专利技术还公开了一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量方法，所述方法包括：对一字激光发生器进行调整，使所述一字激光发生器所发出光束水平穿过待测区域；记录各图像校正标志之间的距离和位置坐标；进行降雨均匀度测量时，由高速同步器按照预设时间间隔控制所述一字激光发生器发出光束，同时控制两个摄影器对所述待测区域进行图像拍摄，预设数量组图像；其中，所述一字激光发生器发出的光束经所述待测区域中的雨滴反射后，分别在两个所述摄影器拍摄的图像中成像；通过数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图。优选地，所述方法还包括：预设高速同步器中的时间间隔。优选地，所述通过所述数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图的步骤，包括：对所述摄影器拍摄的图像进行近景摄影测量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空间三维分布图，以生成区域降雨均匀度空间分布图。优选地，所述对所述摄影器拍摄的图像进行近景摄影测量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空间三维分布图，以生成区域降雨均匀度空间分布图的步骤，包括：从每个图像对中提取包含的各立体像对，每个立体像对应一个点位，两个摄影器在同一时刻拍摄的图像为图像对；针对每个立体像对，生成立体像，得到每个图像对的立体像空间分布，其中，每个立体像则为一个光斑；针对各立体像空间分布，截取立体像分布截面；将生成的全部立体像截面叠加，得到相同待测区域、同一点位立体像的叠加个数；依据叠加得到的相同待测区域、同一点位的立体像叠加个数，生成区域降雨均匀度空间分布图。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例提供的基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量方案，将一字激光发生器水平对准待测区域设置，两个摄影器设置在一字激光发生器正上方，且两个摄影器对称设置在一字激光发生器中轴线两侧，高速同步器分别与一字激光发生器和摄像器连接；高速同步器用于按照预设时间间隔，控制一字激光发生器发出光束，同时控制摄影器对待测区域进行图像拍摄，一字激光发生器发出的光束经待测区域中的雨滴反射后，分别在摄影器拍摄的图像中成像；摄影器拍摄预设数量组图像，数字图像处理器对摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图。可见，通过本专利技术提供的基于数字图像处理技术的区域降雨均匀度测量方案，基于对雨滴的反射光生成的图像进行相应的图像分析可以准确测量出区域降雨均匀度，且该方法不受人为因素以及设备因素的影响，同时，由于一字激光发生器发出的光束处于地面之上，不受地形因素的影响，测量的降雨均匀度分布结果更加准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本专利技术实施例的基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统的结构框图；图2本专利技术实施例二的数字图像处理器的结构框图；图3本专利技术实施例三的基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量方法的步骤流程图；图4本专利技术实施例四的基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量方法的步骤流程图；图5是激光照射雨滴时的光路示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统，其特征在于，所述系统包括：一字激光发生器、高速同步器、数字图像处理器、两个摄影器以及图像校正标志；所述一字激光发生器水平对准待测区域设置，所述一字激光发生器所发出的光束水平穿过待测区域，两个所述摄影器设置在所述一字激光发生器正上方，所述摄影器的聚焦中心为所述待测区域中心；所述图像校正标志设置在所述摄影器的拍摄视场内，并且数字图像处理器中记录有各图像校正标志之间的距离和位置坐标；所述高速同步器分别与所述一字激光发生器和所述摄影器连接；所述高速同步器按照预设时间间隔，控制所述一字激光发生器发出光束，同时控制所述摄影器对所述待测区域进行图像拍摄，所述一字激光发生器发出的光束经所述待测区域中的雨滴反射后，分别在两个所述摄影器拍摄的图像中成像；所述摄影器拍摄预设数量组图像，所述数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图。

【技术特征摘要】
1.一种基于近景摄影测量原理的区域降雨均匀度测量系统，其特征在于，所述系统包括：一字激光发生器、高速同步器、数字图像处理器、两个摄影器以及图像校正标志；所述一字激光发生器水平对准待测区域设置，所述一字激光发生器所发出的光束水平穿过待测区域，两个所述摄影器设置在所述一字激光发生器正上方，所述摄影器的聚焦中心为所述待测区域中心；所述图像校正标志设置在所述摄影器的拍摄视场内，并且数字图像处理器中记录有各图像校正标志之间的距离和位置坐标；所述高速同步器分别与所述一字激光发生器和所述摄影器连接；所述高速同步器按照预设时间间隔，控制所述一字激光发生器发出光束，同时控制所述摄影器对所述待测区域进行图像拍摄，所述一字激光发生器发出的光束经所述待测区域中的雨滴反射后，分别在两个所述摄影器拍摄的图像中成像；所述摄影器拍摄预设数量组图像，所述数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行分析，得到区域降雨均匀度空间分布图。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，两个所述摄影器以所述一字激光发生器的中轴线为轴线对称设置。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光束为红光或绿光。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字图像处理器对所述摄影器拍摄的图像进行近景摄影测量分析，得到被激光束照亮的雨滴的空间三维分布图，以生成区域降雨均匀度空间分布图。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数字图像处理器包括：立体像对提取单元、立体像生成单元、平面截取单元、叠加单元以及空间分布图生成单元；所述立体像对提取单元从每个图像对中提取包含的各立体像对，每个立体像对应一个点位，两个摄影器在同一时刻拍摄的图像为图像对；所述立体像生成单元针对每个立体像对，生成立体像，得到每个图像对的立体像空间分布，其中，每个立体像则为一个光斑；所述平面截取单元针对各立体像空间分布，截取立体像分布截面；所述叠加单元将生成的全部立体像截面叠加，得到相同待测区域、同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英，赵勇，刘家宏，龚家国，冶运涛，陈根发，邓晓雅，石彬，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11