[发明专利]基于视频图像识别的降水微物理特征参量提取与分析方法

说明书

本发明公开了一种基于视频图像识别的降水微物理特征参量提取与分析方法，其包括步骤一、样本数据的预处理，得到二值化图片；步骤二、雨滴的智能识别，其包括：S2‑1、基于图像特征算法对二值化图片识别检测，提取雨滴特征；S2‑2、基于OCR对图像中的时间识别，且识别帧数偏移情况；其中，识别帧数偏移为：从开始分析秒数的第一帧起到变为下一秒所经过的帧数；S2‑3、根据图像的颜色特点，进行镜头类型识别；其中，镜头类型包括蓝屏镜头、大镜头、小镜头和未确定镜头；步骤三、数据统计，结果数据，关联步骤二处理后的图片，并输出降水微物理特征参量。本申请识别效率和精度高，可方便视频探空仪获取的视频图像雨滴识别、测量分析、微物理特征参量提取工作。

技术领域

本申请涉及气象监测技术领域，尤其是涉及一种基于视频图像识别的降水微物理特征参量提取与分析方法。

背景技术

降水量的预测对于气象防灾减灾而言有着重要意义，而现阶段降水量的估测一般是通过雨量计进行测量，存在滞后性，难以实时或者提前获取降水量信息。若能实时针对雨滴进行测量，则便于实时分析当前降水情况及预测后续降水形势，进而采取更为合理的防灾减灾措施。

传统的雨滴测量方式，如基于光学原理的雨滴谱仪等设备，发明人认为：其只能在地面开展观测，难以获取地面到高空降水微物理特征变化情况。视频探空仪内含高精度摄像头，通过探空气球搭载，能获取降水系统从地面到高空的降水视频图像资料。但这些视频图像信息量巨大，且无法自动识别雨滴信息，提取降水微物理特征参量，因此本申请提出一种新的技术方案。

发明内容

为了方便基于雨滴测量的降水分析预测工作推行，本申请提供一种基于视频图像识别的降水微物理特征参量提取与分析方法。

本申请提供一种基于视频图像识别的降水微物理特征参量提取与分析方法，采用如下的技术方案：

一种基于视频图像识别的降水微物理特征参量提取与分析方法，包括以下步骤：

步骤一、样本数据的预处理，其包括：

S1-1、获取探空设备采集的雨滴视频数据，并进行图像抽帧，得到图像数据集；

S1-2、将抽取的图像转为二值化图片；

步骤二、雨滴的智能识别，其包括：

S2-1、基于图像特征算法对二值化图片识别检测，提取雨滴特征；

S2-2、基于OCR对图像中的时间识别，且识别帧数偏移情况；其中，识别帧数偏移为：从开始分析秒数的第一帧起到变为下一秒所经过的帧数；

S2-3、根据图像的颜色特点，进行镜头类型识别；其中，镜头类型包括蓝屏镜头、大镜头、小镜头和未确定镜头；

步骤三、数据统计，其包括：

S3-1、根据图片中的雨滴的长宽比，判定各个雨滴的形状为圆形、正方形、椭圆形、长方形、不规则图形、六边形或None；

S3-2、统计前序步骤的结果数据，关联步骤二处理后的图片，并输出。

可选的，所述S1-2，其包括：

a1、通过加权平均法将S1-1处理后的图像进行灰度化处理；

a2、用微分法中的梯度法将a1得到的灰度图进行锐化处理，增强图像中雨滴的边缘；

a3、将a2中得到的锐化图片进行二值化处理。

可选的，所述加权平均法的公式满足：

F(i，j)＝0.30R(i，j)+0.59G(i，j)+0.11B(i，j)其中，R(i,j)为R通道的值，G(i,j)为G通道的值，B(i,j)为B通道的值。