大气污染物二维运动速度测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大气污染物二维运动速度测量方法，包括：利用扫描式激光雷达以预设的仰角和方位角范围，在扫描时段内，每隔一个预设的时间间隔对目标测量区域进行扫描；依据扫描对应的回波信号，获取在扫描时段及内方位角范围内大气目标特性的多个二维分布平面；对多个二维分布平面进行图形化处理，获取大气目标特性的多帧二维分布图像；依据预设的图像识别算法对多帧二维分布图像进行处理，获取大气目标特性的图像变化轨迹，并依据大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得大气污染物的二维运动速度。应用本发明专利技术提供的方法，能够测量污染物的二维运动速度，从而能够预报大气污染物的运动轨迹。

Measurement Method and Device of Two-Dimensional Motion Velocity of Atmospheric Pollutants

The invention provides a two-dimensional velocity measurement method for atmospheric pollutants, which includes: scanning the target measurement area at every preset time interval in the scanning period with the preset elevation and azimuth range by using the scanning lidar; acquiring more than two characteristics of the atmospheric target in the scanning period and the internal azimuth range according to the echo signal corresponding to the scanning. Dimensional distribution plane; Graphical processing of multiple two-dimensional distribution planes to obtain multi-frame two-dimensional distribution images of atmospheric target characteristics; Processing of multi-frame two-dimensional distribution images according to the preset image recognition algorithm to obtain the image change trajectory of atmospheric target characteristics, and calculating the two-dimensional movement velocity of atmospheric pollutants according to the image change trajectory of atmospheric target characteristics. The method provided by the invention can measure the two-dimensional movement velocity of pollutants, and thus can predict the movement trajectory of atmospheric pollutants.

【技术实现步骤摘要】
大气污染物二维运动速度测量方法及装置
本专利技术涉及雷达扫描
，特别涉及一种大气污染物二维运动速度测量方法及装置。
技术介绍
随着社会产业的快速发展，我国对环境问题越来越重视，其中，对大气污染物排放问题的关注度也在不断上升。大气污染物一般是指各种大气粒子和污染性气体。为了探测大气污染物的分布情况，常通过扫描式激光雷达扫描获取测量区域内大气目标特性的实时分布，大气目标特性是大气污染物的属性参数，一般是指：气溶胶后向散射系数、消光系数、退偏振比、PM2.5、PM10和特征气体浓度等。经专利技术人研究发现，现有技术中，扫描式激光雷达只能探测大气目标特性的分布，无法测量大气目标特性的运动速度，也就无法预报大气污染物的运动轨迹。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种大气污染物二维运动速度测量方法，将图像识别技术与扫描式激光雷达的扫描技术相结合，对扫描式激光雷达扫描获得的大气目标特性的多个二维分布平面进行图像处理，得到多个二维分布图像，并通过对多个二维分布图像进行分析处理，最终获得大气污染物二维运动速度，应用本专利技术提供的方法，能够测量大气污染物的二维运动速度，从而能够预报大气污染物的运动轨迹。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种大气污染物二维运动速度测量方法，包括：利用扫描式激光雷达以预设的仰角和方位角范围，在规定的扫描时段内，按预设的时间间隔对目标测量区域进行雷达扫描；获取每次雷达扫描对应的回波信号，并依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面；其中，每个所述回波信号与每个所述二维分布平面一一对应；分别对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像；依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内大气目标特性的图像变化轨迹；依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度。上述的方法，可选的，所述依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面，包括：依据预设的信号处理方法，对每个所述回波信号进行处理，获得在预设的方位角范围内各个方位角中所述大气目标特性的分布；依据所述方位角范围内各个方位角中所述大气目标特性的分布，获得与当前回波信号对应的所述大气目标特性的二维分布图。上述的方法，可选的，所述对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像，包括：依据预设的大气目标特性的数值与图像参数的对应关系，将每个所述二维分布平面转化为对应的二维分布图像。上述的方法，可选的，所述依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的变化轨迹，包括：确定所述图像识别算法对应的目标函数；依据所述目标函数，计算各个所述二维分布图像中每连续两帧所述二维分布图像之间所述大气目标特性的图像位移矢量；依据各个所述图像位移矢量，获取所述大气目标特性的图像变化轨迹。上述的方法，可选的，所述依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度，包括：依据预设的图像像素与实际距离的对应关系，确定与所述图像变化轨迹对应的大气目标特性的实际变化轨迹；依据所述大气目标特性的实际变化轨迹，确定所述大气目标特性的实际位移矢量；依据大气目标特性的实际位移矢量和所述二维分布图像对应的扫描时间，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度。上述的方法，可选的，还包括：为大气目标特性的数值大小设定多个阈值，其中至少一个所述阈值对应大气污染指标值；依据所述多个阈值对所述二维分布图像进行划分，得到多个图像划分区；当所述图像划分区中含有所述大气污染指标值时，将所述划分区确定为大气污染区；提取所述大气污染区边界处的二维运动速度，并对提取的二维运动速度进行统计平均计算，得到所述大气污染区的平均二维运动速度。一种大气污染物二维运动速度测量装置，包括：扫描单元，用于利用扫描式激光雷达以预设的仰角和方位角范围，在规定的扫描时段内，按预设的时间间隔对目标测量区域进行雷达扫描；第一获取单元，用于获取每次雷达扫描对应的回波信号，并依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面；其中，每个所述回波信号与每个所述二维分布平面一一对应；第二获取单元，用于分别对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像；第一计算单元，用于依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内大气目标特性的图像变化轨迹；第二计算单元，用于依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度。上述的装置，可选的，所述第一获取单元，包括：处理子单元，用于依据预设的信号处理方法，对每个所述回波信号进行处理，获得在预设的方位角范围内各个方位角中所述大气目标特性的分布；第一获取子单元，用于依据所述方位角范围内各个方位角中所述大气目标特性的分布，获得与当前回波信号对应的所述大气目标特性的二维分布图。上述的装置，可选的，所述第二获取单元，包括：转化子单元，用于依据预设的大气目标特性的数值与图像参数的对应关系，将每个所述二维分布平面转化为对应的二维分布图像。上述的装置，可选的，所述第一计算单元，包括：确定子单元，用于确定所述图像识别算法对应的目标函数；第一计算子单元，用于依据所述目标函数，计算各个所述二维分布图像中每连续两帧所述二维分布图像之间所述大气目标特性的图像位移矢量；第二获取子单元，用于依据各个所述图像位移矢量，获取所述大气目标特性的图像变化轨迹。与现有技术相比，本专利技术包括以下优点：本专利技术提供了一种大气污染物二维运动速度测量方法，包括：利用扫描式激光雷达以预设的仰角和方位角范围，在规定的扫描时段内，按预设的时间间隔对目标测量区域进行雷达扫描；获取每次雷达扫描对应的回波信号，并依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面；分别对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像；依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内大气目标特性的图像变化轨迹，并依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度。本专利技术实施例提供的大气污染物二维运动速度测量方法，将图像识别技术与扫描式激光雷达的扫描技术相结合，对扫描式激光雷达扫描获得的大气目标特性的多个二维分布平面进行图像处理，得到多个二维分布图像，并通过对多个二维分布图像进行分析处理，最终获得大气污染物二维运动速度，应用本专利技术提供的方法，能够测量污染物的二维运动速度，从而能够预报大气污染物的运动轨迹。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以依据提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气污染物二维运动速度测量方法，其特征在于，包括：利用扫描式激光雷达以预设的仰角和方位角范围，在规定的扫描时段内，按预设的时间间隔对目标测量区域进行雷达扫描；获取每次雷达扫描对应的回波信号，并依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面；其中，每个所述回波信号与每个所述二维分布平面一一对应；分别对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像；依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内大气目标特性的图像变化轨迹；依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度。

【技术特征摘要】
1.一种大气污染物二维运动速度测量方法，其特征在于，包括：利用扫描式激光雷达以预设的仰角和方位角范围，在规定的扫描时段内，按预设的时间间隔对目标测量区域进行雷达扫描；获取每次雷达扫描对应的回波信号，并依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面；其中，每个所述回波信号与每个所述二维分布平面一一对应；分别对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像；依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内大气目标特性的图像变化轨迹；依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度。2.依据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各个所述回波信号，获得所述扫描时段内在所述方位角范围中大气目标特性的多个二维分布平面，包括：依据预设的信号处理方法，对每个所述回波信号进行处理，获得在预设的方位角范围内各个方位角中所述大气目标特性的分布；依据所述方位角范围内各个方位角中所述大气目标特性的分布，获得与当前回波信号对应的所述大气目标特性的二维分布图。3.依据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对各个所述二维分布平面进行图形化处理，获取在所述扫描时段内所述大气目标特性的多帧二维分布图像，包括：依据预设的大气目标特性的数值与图像参数的对应关系，将每个所述二维分布平面转化为对应的二维分布图像。4.依据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据预设的图像识别算法对每一帧所述二维分布图像进行处理，获取在所述扫描时段内大气目标特性的图像变化轨迹，包括：确定所述图像识别算法对应的目标函数；依据所述目标函数，计算各个所述二维分布图像中每连续两帧所述二维分布图像之间所述大气目标特性的图像位移矢量；依据各个所述图像位移矢量，获取所述大气目标特性的图像变化轨迹。5.依据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述大气目标特性的图像变化轨迹，计算获得所述目标测量区域中大气污染物的二维运动速度，包括：依据预设的图像像素与实际距离的对应关系，确定与所述图像变化轨迹对应的大气目标特性的实际变化轨迹；依据所述大气目标特性的实际变化轨迹，确定所述大气目标特性的实际位移矢量；依据大气目标特性的实际位移矢量和所述二维分布图像对应的扫描时间，计算获得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏海云，尚祥，岳斌，李蔓一，窦贤康，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34