一种基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构装置及方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构方法，其主要用于气象自动化测量中。
技术介绍
降水现象是指云中液态的、固态的或混合态的水凝物从空中下落到地面上的一种天气现象，降水粒子在下落过程中其大小、形状、速度及其谱分布呈现复杂的变化，尤其是降水粒子的三维形状、轴比、空间取向等，这些三维特征在降水物理学研究、电磁波传播评估、雷达定量遥感等领域具有重要的作用。但是现有降水测量手段大多只能够测量雨滴谱分布，并不具备降水粒子三维形状的准确测量能力。目前气象观测业务中的雨量筒、翻斗式雨量计、称重式雨量计以及光学雨量计等只能够测量累积降雨量和降雨强度，无法测量降水粒子的微物理特征。基于撞击感压法式的Joss-Waldvogel雨滴谱仪可以通过感知撞击到探头上的雨滴来计算雨滴的大小及其谱分布，但是无法测量雨滴的形状和速度，而且易受环境噪声影响；基于单线阵扫描的OTTPARSIVEL激光式雨滴谱仪可以根据降水粒子穿过光束所引起的光强衰减和持续时间来计算降水粒子的水平尺度和速度，其速度是根据雨滴轴比的经验关系来计算得到的，无法测量降水粒子的形状。基于双线阵扫描的2DV...
【技术保护点】
一种基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构装置，其特征在于：包括两个面阵图像传感器、两个脉冲光源、一个线阵图像传感器、一个连续光源、微处理器和上位机；所述两个面阵图像传感器和两个脉冲光源一一正对设置，以远心成像系统相连，面阵图像传感器和脉冲光源之间构成两个面阵采样空间正交设置，两个面阵采样空间重叠的空间即为三维采样空间；所述线阵图像传感器和连续光源正对设置，以远心成像系统相连，构成一个宽采样空间，设置于三维采样空间正上方；所述微处理器将两个面阵图像传感器、两个脉冲光源和一个线阵图像传感器相连；面阵图像传感器和脉冲光源的时序由微处理器同步控制，保证脉冲光源和面阵传感器的精密时...
【技术特征摘要】
1.一种基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构装置，其特征在于：包括两个面阵图像传感器、两个脉冲光源、一个线阵图像传感器、一个连续光源、微处理器和上位机；所述两个面阵图像传感器和两个脉冲光源一一正对设置，以远心成像系统相连，面阵图像传感器和脉冲光源之间构成两个面阵采样空间正交设置，两个面阵采样空间重叠的空间即为三维采样空间；所述线阵图像传感器和连续光源正对设置，以远心成像系统相连，构成一个宽采样空间，设置于三维采样空间正上方；所述微处理器将两个面阵图像传感器、两个脉冲光源和一个线阵图像传感器相连；面阵图像传感器和脉冲光源的时序由微处理器同步控制，保证脉冲光源和面阵传感器的精密时序配合；线阵图像传感器以高速扫描的方式对三维采样空间进行实时扫描，当有降水粒子穿过时，向面阵图像传感器和脉冲光源输出时序指令，用于触发面阵图像传感器采集图像；在精密时序的控制下，两个面阵图像传感器分别得到降水粒子在两个正交视场角度的二维投影图像，通过不同时刻脉冲光源的曝光，匹配得到同一时刻同一粒子的正交双视场二维投影图像；所述微处理器采集正交双视场二维投影图像作为原始数据，并将采集的原始数据经过编码后传输到上位机；上位机接收编码数据后，根据降水粒子的正交双视场二维投影图像重构得到降水粒子三维图像；并利用图像处理技术得到降水粒子的三维特征。2.一种利用权利要求1所述的基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构装置实现的基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、采用微处理器对高速线阵图像传感器、面阵图像传感器与脉冲光源精密同步控制，利用线阵图像传感器实时扫描，当线阵图像传感器检测到降水粒子时，则持续向面阵图像传感器及脉冲光源输出触发信号，触发面阵图像传感器和脉冲光源工作；当线阵图像传感器未检测到降水粒子时，不输出触发信号；步骤二、在微处理器的精密时序的控制下，两个面阵图像传感器分别得到降水粒子在两个正交视场角度的二维投影图像，通过匹配得到同一时刻同一粒子的正交双视场二维投影图像；步骤三、根据正交双视场二维投影图像重构得到降水粒子的三维图像；步骤四、根据降水粒子的三维图像，分别计算粒子的三维特征。3.根据权利要求2所述的基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构方法，其特征在于：步骤三中采用像素匹配方法，根据正交双视场二维投影图像重构得到降水粒子的三维图像。4.根据权利要求2所述的基于正交双视场的三维降水粒子测量与重构方法，其特征在于：步骤四中所述粒子的三维特征包括三维尺...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘西川，高太长，刘磊，赵世军，翟东力，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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