本申请涉及一种基于图像识别的雨量测量方法及装置。该方法包括：步骤a：通过摄像装置获取雨滴图像；步骤b：利用形态滤波算法对所述雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到所述雨滴图像中的雨滴目标区域；步骤c：计算所述雨滴目标区域中雨滴的面积，通过所述雨滴的面积估算雨滴水量，根据所述雨滴水量估计降雨量。本申请采用图像识别的方法进行降水测量，降水量的测量精度能达到0.1毫米，同时测量过程没有机械动作，有利于维护使用，并提高了可靠性以及气象预报的权威性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的雨量测量方法及装置
本申请属于降水观测
，特别涉及一种基于图像识别的雨量测量方法及装置。
技术介绍
降水量是一种重要的气象要素，降水的观测无论是对于气象、水文、海洋、环境的观测还是对航空、铁路交通的安全都具有重要的意义。雨量计是观测降水量的重要仪器，它的准确度直接关系到所测量数据的可靠性，特别在人工降雨的效果检验和气象科研方面，其测量的准确度显得尤为重要。要保证雨量计的精度和可靠性，对雨量计进行校验是非常必要的。现有的雨量计主要包括以下几种：1、人工雨量器：是用于测量一段时间内累积降水量的仪器。常见的人工雨量器外壳是金属圆筒，分上下两节，上节是一个口径为20厘米的盛水漏斗，为防止雨水溅失，保持容器口面积和形状，筒口用坚硬铜质做成内直外斜的刀刃状；下节筒内放一个储水瓶用来收集雨水。测量时，将雨水倒入特制的雨量杯内读出降水量毫米数。降雪季节将储水瓶取出，换上不带漏斗的筒口，雪花可直接收集在雨量筒内，待雪融化后再读数，也可将雪称出重量后根据筒口面积换算成毫米数。人工雨量器原理简单成本低，但是对操作人员的操作技能与责任心要求较高，一般只在少数站点使用。2、翻斗式雨量计：是可连续记录降水量随时间变化和测量累积降水量的仪器。翻斗式雨量计包括感应器和记录器两部分，其间用电缆连接。感应器用翻斗测量，它是用中间隔板间开的两个完全对称的三角形容器，中隔板可绕水平轴转动，从而使两侧容器轮流接水，当一侧容器装满一定量雨水时(0.1或0.2毫米)，由于重心外移而翻转，将水倒出，随着降雨持续，将使翻斗左右翻转，接触开关将翻斗翻转次数变成电信号，送到记录器，在累积计数器和自记钟上读出降水资料。翻斗式雨量计目前使用比较广泛，但是也存在一些可以改进的地方，例如对微小雨量无法测量、机械操作容易存在滞留水产生误差等，测量的频率较低，长期使用的可靠性也有待提高。3、虹吸式雨量计：虹吸式雨量计是可连续记录降水量和降水时间的仪器。虹吸式雨量计上部盛水漏斗的形状和大小与人工雨量器相同。当雨水经过漏斗导入量筒后，量筒内的浮子将随水位升高而上浮，带动自记笔在自记纸上划出水位上升的曲线。当量筒内的水位达到10毫米时，借助虹吸管，使水迅速排出，笔尖回落到零位重新记录。自记钟给出降水量随时间的累积过程。虹吸式雨量计可以连续的记录雨量，但是由于结构原因，会存在虹吸误差。虹吸误差的大小与虹吸管和浮子室的结构有关，长期使用时，由于器件变形、道路阻滞等会发生变化，因此，难以确定总虹吸误差的大小。深圳的春夏交替季节，常常出现微量降水，因为雨滴较小，大量悬浮于空中，对公众出行和道路能见度有严重影响。不仅雷达图上看不到降水回波，气象观测也记录不到这种微量降水，从而影响气象预报的权威性。因此，有必要提供一种可以有效的对微小雨量进行测量(例如小于0.1mm)的雨量测量方法，以提高气象预报的权威性。
技术实现思路
本申请提供了一种基于图像识别的雨量测量方法及装置，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为了解决上述问题，本申请提供了如下技术方案：一种基于图像识别的雨量测量方法，包括以下步骤：步骤a：通过摄像装置获取雨滴图像；步骤b：利用形态滤波算法对所述雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到所述雨滴图像中的雨滴目标区域；步骤c：计算所述雨滴目标区域中雨滴的面积，通过所述雨滴的面积估算雨滴水量，根据所述雨滴水量估计降雨量。本申请实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤a中，所述通过摄像装置获取雨滴图像具体包括：通过水平放置的雨滴收集装置收集雨滴，并使用摄像装置对收集的雨滴进行拍照，获取雨滴图像。本申请实施例采取的技术方案还包括：所述步骤a与步骤b之间还包括：对所述雨滴图像进行预处理，分别获取雨滴的外部区域和内部区域。本申请实施例采取的技术方案还包括：所述对所雨滴图像进行预处理，分别获取雨滴的外部区域和内部区域具体为：对雨滴图像作滤波处理得到雨滴灰度直方图，根据雨滴灰度分布特点，利用迭代阈值法得到雨滴的外部区域Ro；利用类间方差阈值法得到所述雨滴灰度直方图中最大峰值处的阈值s，将低于阈值s的部分划为低灰度区Gl(x，y)，将高于阈值s的部分划为高灰度区Gh(x，y)：并在低灰度区Gl(x，y)内以平均值迭代运算求取阈值s1：上述公式中，Gmax(X，Y)、Gmin(X，Y)分别是属于同一灰度区内的最大、最小灰度值；再利用s1结合区域生长得出雨滴的内部区域Ri。本申请实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤b中，所述利用形态滤波算法对雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到雨滴图像中的雨滴目标区域具体包括：根据Ro、Ri两区域的几何关系，以内部区域Ri作为中心区域进行不断增长，在增长的控制中，结合数学形态学基本运算中的膨胀算法，以4邻域结构元素对Ri进行逐次膨胀运算，使得Ri和Ro之间的距离逐渐缩小；当Ri膨胀中遇到Ro时标记相遇点，膨胀次数设为n，当n达到设定的d值时停止膨胀，即满足n≤d；最终Ri增长完毕，标记增长区域以及Ri和Ro，得到雨滴目标区域。本申请实施例采取的另一技术方案为：一种基于图像识别的雨量测量装置，包括：摄像模块：用于获取雨滴图像；图像滤波模块：用于利用形态滤波算法对所述雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到所述雨滴图像中的雨滴目标区域；降雨量计算模块：用于计算所述雨滴目标区域中雨滴的面积，通过所述雨滴的面积估算雨滴水量，根据所述雨滴水量估计降雨量。本申请实施例采取的技术方案还包括水平放置的雨滴收集模块，用于收集雨滴。本申请实施例采取的技术方案还包括图像预处理模块，所述图像预处理模块用于对所述雨滴图像进行预处理，分别获取雨滴的外部区域和内部区域。本申请实施例采取的技术方案还包括：所述图像预处理模块对所雨滴图像进行预处理，分别获取雨滴的外部区域和内部区域具体为：对雨滴图像作滤波处理得到雨滴灰度直方图，根据雨滴灰度分布特点，利用迭代阈值法得到雨滴的外部区域Ro；利用类间方差阈值法得到所述雨滴灰度直方图中最大峰值处的阈值s，将低于阈值s的部分划为低灰度区Gl(x，y)，将高于阈值s的部分划为高灰度区Gh(x，y)：并在低灰度区Gl(x，y)内以平均值迭代运算求取阈值s1：上述公式中，Gmax(X，Y)、Gmin(X，Y)分别是属于同一灰度区内的最大、最小灰度值；再利用s1结合区域生长得出雨滴的内部区域Ri。本申请实施例采取的技术方案还包括：所述图像滤波模块利用形态滤波算法对雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到雨滴图像中的雨滴目标区域具体包括：根据Ro、Ri两区域的几何关系，以内部区域Ri作为中心区域进行不断增长，在增长的控制中，结合数学形态学基本运算中的膨胀算法，以4邻域结构元素对Ri进行逐次膨胀运算，使得Ri和Ro之间的距离逐渐缩小；当Ri膨胀中遇到Ro时标记相遇点，膨胀次数设为n，当n达到设定的d值时停止膨胀，即满足n≤d；最终Ri增长完毕，标记增长区域以及Ri和Ro，得到雨滴目标区域。相对于现有技术，本申请实施例产生的有益效果在于：本申请实施例的基于图像识别的雨量测量方法及装置对于微小的雨量，采用水平放置的雨盘收集雨水，再使用高清相机进行拍照，再对获取的图片进行分析，通过水滴的面积等特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于图像识别的雨量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：通过摄像装置获取雨滴图像；步骤b：利用形态滤波算法对所述雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到所述雨滴图像中的雨滴目标区域；步骤c：计算所述雨滴目标区域中雨滴的面积，通过所述雨滴的面积估算雨滴水量，根据所述雨滴水量估计降雨量。
【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的雨量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：通过摄像装置获取雨滴图像；步骤b：利用形态滤波算法对所述雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到所述雨滴图像中的雨滴目标区域；步骤c：计算所述雨滴目标区域中雨滴的面积，通过所述雨滴的面积估算雨滴水量，根据所述雨滴水量估计降雨量。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的雨量测量方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述通过摄像装置获取雨滴图像具体包括：通过水平放置的雨滴收集装置收集雨滴，并使用摄像装置对收集的雨滴进行拍照，获取雨滴图像。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的雨量测量方法，其特征在于，所述步骤a与步骤b之间还包括：对所述雨滴图像进行预处理，分别获取雨滴的外部区域和内部区域。4.根据权利要求3所述的基于图像识别的雨量测量方法，其特征在于，所述对所雨滴图像进行预处理，分别获取雨滴的外部区域和内部区域具体为：对雨滴图像作滤波处理得到雨滴灰度直方图，根据雨滴灰度分布特点，利用迭代阈值法得到雨滴的外部区域Ro；利用类间方差阈值法得到所述雨滴灰度直方图中最大峰值处的阈值s，将低于阈值s的部分划为低灰度区Gl(x，y)，将高于阈值s的部分划为高灰度区Gh(x，y)：并在低灰度区Gl(x，y)内以平均值迭代运算求取阈值s1：上述公式中，Gmax(X，Y)、Gmin(X，Y)分别是属于同一灰度区内的最大、最小灰度值；再利用s1结合区域生长得出雨滴的内部区域Ri。5.根据权利要求4所述的基于图像识别的雨量测量方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述利用形态滤波算法对雨滴图像进行滤波处理，对雨滴边缘进行识别，得到雨滴图像中的雨滴目标区域具体包括：根据Ro、Ri两区域的几何关系，以内部区域Ri作为中心区域进行不断增长，在增长的控制中，结合数学形态学基本运算中的膨胀算法，以4邻域结构元素对Ri进行逐次膨胀运算，使得Ri和Ro之间的距离逐渐缩小；当Ri膨胀中遇到Ro时标记相遇点，膨胀次数设为n，当n达到设定的d值时停止膨胀，即满足n≤d；最终Ri增长完毕，标记增长区域以...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱芳，邹阳溪，黄勇，陈润平，李华，杨俊，
申请(专利权)人：深圳市银河系科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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