本发明专利技术公开了一种基于近红外成像技术的积雪参数测量系统及方法，涉及积雪物理参数的地面测量领域。所述系统包括：互相连接的图像采集单元和图像处理单元；所述图像采集单元，用于采集同时包含积雪和标准反射率件的近红外图像，并将所述近红外图像发送给所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述近红外图像进行处理，以得到积雪的反射率、SSA值或者粒径中的至少一种。所述积雪参数测量系统及方法，通过近红外相机采集积雪图像，并通过一系列图像处理和运算，能够快速准确的获取积雪的反射率、SSA值和粒径等参数，弥补了现有积雪物理参数地面测量技术的不足，对于积雪微波辐射和散射模型的研究提供了重要有效的数据支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及积雪地面物理参数测量
，特别涉及一种。
技术介绍
多年来对积雪的测量研究一直引起地理学、气象气候学及水文学等学科科技工作者的广泛关注与重视，并取得了一批重大研究成果。遥感技术的应用，使积雪监测在广度上有了长足的发展，特别是积雪的微波遥感具有独特的优势，由于微波对积雪雪深的穿透能力，可以获得雪层内部的信息，从而使得雪水当量的微波遥感监测具有很强的物理意义，且可以业务运行。为了更加方便了解积雪的微波辐射特性，从而发展出积雪微波辐射和散射模型的大量研究，其中著名的有DMRT(密质介质辐射传输理论模型)理论模型，HUT SnowModel (赫尔辛基大学积雪辐射模型)积雪辐射模型以及MEMLS (多层积雪微波辐射模型)多层模型等。在积雪微波辐射和散射模型计算和模拟过程中，积雪的参数信息如粒径、温度和密度等剖面分层信息的获取非常关键，目前这些工作基本是采用手持放大镜或可照相显微镜作为观测工具，采用标准的刻度板作为参照物来完成人工的读数(或微距照相机辅助记录等)获取，该种方法往往耗时、误差较大，且需要靠人工的对积雪层的分层采样后进入观测，增加了随机误差来源，如何更加快速定量地获取这些参数是野外积雪、雪坑积雪物理参数获取的瓶颈问题之一。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种，以便快速准确的获取积雪的反射率、SSA(比表面积)值或者粒径中的至少一种。( 二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于近红外成像技术的积雪参数测量系统，其包括互相连接的图像采集单元和图像处理单元；所述图像采集单元，用于采集同时包含积雪和标准件的近红外图像，并将所述近红外图像发送给所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述近红外图像进行处理，以得到积雪的反射率、SSA值或者粒径中的至少一种。优选地，所述图像采集单元为近红外相机；所述近红外相机的滤镜为波长为850nm的近红外滤镜。优选地，所述图像处理单元包括滤波模块；所述滤波模块连接所述图像采集单元，用于采用高斯滤波算法对所述近红外图像进行滤波处理。优选地，所述图像处理单元还包括匀光模块；所述匀光模块连接所述滤波模块，用于对滤波处理后的近红外图像进行匀光处理。优选地，所述图像处理单元还包括反射率初值模块；所述反射率初值模块连接所述匀光模块，用于采用下述反射率计算公式，计算匀光处理后的近红外图像中目标像素对应的积雪的反射率初值r m = (sl_s2)/(sl%标准件的平均灰度值_s2%标准件的平均灰度值)；b = s1-(mX si %标准件的平均灰度值)；r = b+mX i ；其中，Si为常数，Si %标准件表示反射率为sl%的标准件；s2为常数，s2%标准件表示反射率为s2%的标准件；i表示目标像素经匀光处理后的亮度。优选地，所述图像采集单元还包括插值校正模块；所述插值校正模块连接所述反射率初值模块，用于根据所述Si %标准件的平均灰度值生成插值矩阵，并根据所述插值矩阵对所述反射率初值进行校正，得到反射率终值。优选地，所述图像采集单元还包括SSA模块；所述SSA模块连接所述插值校正模块，用于根据所述反射率终值r’，利用下述公式计算得到近红外图像中目标像素对应的积雪的SSA值s :s = A X exp (r，/T)；其中，A和T均为经验参数。优选地，所述图像采集单元还包括粒径模块；所述粒径模块连接所述插值校正模块，用于根据所述反射率终值r’，利用下述公式计算得到近红外图像中目标像素对应的积雪的粒径d d = aXr，+b;其中，a和b均表示经验参数。本专利技术还提供一种基于近红外成像技术的积雪参数测量方法，其包括步骤A :采集同时包含积雪和标准件的近红外图像；B :对所述近红外图像进行预处理；C :计算预处理后的近红外图像中目标像素对应的积雪的反射率初值；D :根据预处理后的近红外图像中的标准件的灰度平均值生成插值矩阵，使用所述插值矩阵对所述反射率初值进行校正，得到目标像素对应的积雪的反射率终值；E :根据所述反射率终值计算得到目标像素对应的积雪的SSA值；F :根据所述反射率终值计算得到目标像素对应的积雪的粒径。优选地,所述步骤B具体包括步骤B1:对所述近红外图像进行高斯滤波处理；B2 :对滤波处理后的近红外图像进行匀光处理。(三)有益效果本专利技术所述的，通过近红外相机采集积雪图像，并通过一系列图像处理和运算，能够快速准确的获取积雪的反射率、SSA值和粒径等参数，弥补了现有积雪参数测量技术的不足，对于积雪研究提供了重要有效的数据支持。附图说明图1是本专利技术实施例所述基于近红外成像技术的积雪参数测量系统的模块结构示意图；图2是本专利技术实施例所述插值矩阵的生成原理示意图；图3是本专利技术实施例所述的基于近红外成像技术的积雪参数测量方法流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1是本专利技术实施例所述基于近红外成像技术的积雪参数测量系统的模块结构示意图。如图1所示，所述系统包括互相连接的图像采集单元100和图像处理单元200。所述图像处理单元200进一步包括滤波模块201、匀光模块202、反射率初值模块203、插值校正模块204、SSA模块205和粒径模块206。所述图像采集单元100为近红外相机。所述近红外相机的滤镜为波长为850nm的近红外滤镜，并且所述近红外相机采用22. 2 X 14. 8mm的CMOS传感器，支持的文件格式包括JPG和CR2，分辨率为4272 X 2848像素，所拍摄图像约15. 3MB。所述近红外相机可以通过将购买得到的佳能450D型相机的滤镜替换为波长为850nm的近红外滤镜得到。通过改装所述近红外滤镜，可以实现过滤可见光，捕捉近红外光线。近红外相机的成像原理已经是本领域熟知的现有技术，在此不再赘述。所述滤波模块2 01连接所述图像采集单元100，用于采用高斯滤波算法对所述近红外图像进行滤波处理。所述滤波处理的操作原理是首先，用一个模板扫描近红外图像中的每个像素，使用下面公式I 计算得到所述模板确定的范围内每个像素对模板中心像素的灰度权值G(x，y);然后，利用下面公式2，用所述模板确定的范围内每个像素的加权平均灰度值替代所述模板中心像素的灰度值。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于近红外成像技术的积雪参数测量系统，其特征在于，包括：互相连接的图像采集单元和图像处理单元；所述图像采集单元，用于采集同时包含积雪和标准件的近红外图像，并将所述近红外图像发送给所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述近红外图像进行处理，以得到积雪的反射率、SSA值或者粒径中的至少一种。
【技术特征摘要】
1.一种基于近红外成像技术的积雪参数测量系统，其特征在于，包括互相连接的图像采集单元和图像处理单元；所述图像采集单元，用于采集同时包含积雪和标准件的近红外图像，并将所述近红外图像发送给所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述近红外图像进行处理，以得到积雪的反射率、SSA值或者粒径中的至少一种。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集单元为近红外相机；所述近红外相机的滤镜为波长为850nm的近红外滤镜。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理单元包括滤波模块；所述滤波模块连接所述图像采集单元，用于采用高斯滤波算法对所述近红外图像进行滤波处理。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像处理单元还包括匀光模块；所述匀光模块连接所述滤波模块，用于对滤波处理后的近红外图像进行匀光处理。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图像处理单元还包括反射率初值模块；所述反射率初值模块连接所述匀光模块，用于采用下述反射率计算公式，计算匀光处理后的近红外图像中目标像素对应的积雪的反射率初值r : m = (sl-s2)/(sl%标准件的平均灰度值-s2%标准件的平均灰度值)； b = s1-(mX si %标准件的平均灰度值)； r = b+mX i ； 其中，Si为常数，Si %标准件表示反射率为Si %的标准件；s2为常数，s2%标准件表示反射率为s2%的标准件；i表示目标像素经匀光处理后的亮度。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述图像采集单元还包括插值校正模块；...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱玉宝，
申请(专利权)人：中国科学院对地观测与数字地球科学中心，
类型：发明
国别省市：
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