[发明专利]一种基于激光折射原理的区域降雨均匀度测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工降雨参数测定或喷灌器材参数测定技术领域，尤其涉及一种基于激光折射原理的区域降雨均匀度测量系统及方法。

背景技术

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，仅能针对特定平面的水滴分布进行测量。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，难以对不同平面的水滴分布进行快速、精确测量。

发明内容

本发明提供一种基于激光折射原理的区域降雨均匀度测量系统及方法，以解决现有中由于测量设备以及测量原理等因素，难以对不同平面的水滴分布进行快速、精确测量。

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于激光折射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、图像校正标志、数字图像处理器以及一个摄影器；所述一字激光发生器水平对准待测区域设置，所述摄影器位于所述待测区域后方与所述一字激光发生器相对设置、且紧邻所述待测区域；所述高速同步器分别与所述一字激光发生器和摄影器连接；所述图像校正标志设置在所述摄影器的拍摄视场内，并且所述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折射后，在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，所述一字激光发生器所发光出光束水平穿过所述待测区域，所述光束为红光或绿光。

优选地，所述一字激光发生器与所述待测区域之间的距离，等于所述摄影器与所述待测区域之间的垂直距离。

优选地，所述数字图像处理器包括：校正单元、非线性增强单元、光斑提取单元、叠加单元以及空间分布图生成单元；所述校正单元对各图像分别进行几何校正，得到校正后的图像；所述非线性增强单元对校正后的各图像，进行非线性增强处理，得到增强后的图像；所述光斑提取单元从各增强后的图像中提取雨滴图像对应的光斑，每个光斑对应一个点位；所述叠加单元将提取的全部光斑进行叠加，得到相同待测区域、同一点位的光斑叠加个数；所述空间分布图生成单元依据叠加得到的相同待测区域、同一点位的光斑叠加个数，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还包括：二值化处理单元；所述二值化处理单元将增强后的图像进行二值化处理，以供所述光斑提取单元从二值化处理后的图像中提取雨滴图像对应的光斑。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种基于激光折射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折射后，在所述摄影器拍摄的图像中成像；所述摄影器的拍摄视场内设置有图像校正标志；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。

优选地，所述方法还包括：预设高速同步器中的时间间隔。