降水是一種常見的天氣現(xiàn)象,降水事件與人們的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。目前人們對(duì)降水量的監(jiān)測(cè)多數(shù)還使用的是機(jī)械式雨量計(jì),而機(jī)械式雨量計(jì)普遍存在體積大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易安裝的問題。針對(duì)這一狀況,本文設(shè)計(jì)出了一種體積小、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)性更高的雨量計(jì),使用圖像采集的方法,通過分析降水圖像得到降水量。本文設(shè)計(jì)了基于視頻分析的雨量計(jì)的整體結(jié)構(gòu)和主控電路板,避免降水粒子與主要元器件接觸使其腐蝕損壞。主控電路板包括核心控制電路、環(huán)境檢測(cè)模塊、圖像采集模塊和無線通信模塊。系統(tǒng)檢測(cè)降水粒子與環(huán)境能見度,控制圖像采集模塊的工作,最后通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)端顯示。主控芯片選取基于ARM內(nèi)核的STM32F429,將攝像頭采集到的圖像通過DMA傳輸暫存在SDRAM中,由主控芯片讀取SDRAM中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。首先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理,使用圖像去噪、圖像增強(qiáng)等方法消除圖像中的噪聲并增強(qiáng)降水粒子與背景間的對(duì)比度。然后將圖像二值化,分割圖像來突出降水粒子的輪廓。針對(duì)圖像中發(fā)生的雨線傾斜的情況,利用霍夫變換檢測(cè)圖像中的雨線并得到雨線的傾斜角,旋轉(zhuǎn)修正圖像使雨線豎直向下。最后通過連通域檢測(cè)和差值法得到降水粒... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

翻斗式雨量計(jì)稱重式雨量計(jì)由承水器、儲(chǔ)水筒、稱重臺(tái)及外殼組成，承水器匯集降水進(jìn)入儲(chǔ)水筒

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文2次，通過翻轉(zhuǎn)利用安裝在計(jì)數(shù)翻斗上的磁鋼掃描干簧管，使其觸點(diǎn)開關(guān)閉合一次，輸出一個(gè)單位降水量的脈沖信號(hào)。干簧管提供的脈沖信號(hào)可以由記錄器直接采集，通過數(shù)據(jù)處理得出降水量、降水時(shí)間及降水強(qiáng)度。圖1-1翻斗式雨量計(jì)稱重式雨量計(jì)由承水器、儲(chǔ)水筒、稱重臺(tái)及外殼組成，承水器匯集降水進(jìn)入儲(chǔ)水筒中，儲(chǔ)水筒置于稱重臺(tái)上，通過稱重傳感器連續(xù)記錄儲(chǔ)水筒中雨水的重量來測(cè)得降水量。相比于翻斗式雨量計(jì)，稱重式雨量計(jì)能檢測(cè)固態(tài)降水（雪、冰雹）時(shí)的降水量。圖1-2稱重式雨量計(jì)隨著光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光學(xué)雨量計(jì)開始問世。通過構(gòu)造出降水粒子瞬時(shí)的二維或三維圖像，分析并處理降水圖像來得到實(shí)時(shí)的降水量�，F(xiàn)階段的光學(xué)式雨量計(jì)主要采用的是光學(xué)散射技術(shù)和圖像采集技術(shù)[7]。

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文4并逐步向雨量自動(dòng)記錄的方向發(fā)展。由于各國的天氣環(huán)境不盡相同，且為了滿足各種不同的應(yīng)用場(chǎng)合，國外研制的雨量計(jì)也多種多樣，美國主要研制使用的有ORG-815光學(xué)雨量計(jì)、激光雨量計(jì)以及稱重式雨量計(jì)等[14]。圖1-3ORG-815光學(xué)雨量計(jì)日本則主要研制出了船舶雨量計(jì)、量子雨量計(jì)和電極式雨量計(jì)等。德國研制了一種高精度激光雨滴譜儀OTTParsivel2，可以精確測(cè)量距地表1米以上的各種類型降水[15]。圖1-4OTTParsivel2激光雨滴譜儀挪威GeonorAS公司研制出一種全天候雨量計(jì)，采用高精度振弦式傳感器，能夠區(qū)別并測(cè)量固態(tài)降水和液態(tài)降水，并且能夠工作于各種惡劣環(huán)境中[16]。在過去的40年間，大約有20萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雨量計(jì)安裝在全球各地，在人口分布越密集的地方雨量計(jì)的分布也更為密集。1.3本文主要研究?jī)?nèi)容目前在氣象領(lǐng)域，降水量的測(cè)量主要采用稱重式雨量計(jì)、翻斗式雨量計(jì)以及結(jié)合其他降水檢測(cè)方法的衍生品。基于目前雨量計(jì)的使用現(xiàn)狀，文本旨在研制出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]圖像去噪方法研究進(jìn)展[J]. 管美靜,珠杰,吳燕如.  計(jì)算機(jī)時(shí)代. 2020(02)
[2]六盤山區(qū)一次非典型冰雹天氣過程微物理量特征的分析[J]. 陶濤,張立新,桑建人,呂晶晶,聶晶鑫.  干旱區(qū)地理. 2020(02)
[3]探析DMA在圖像采集處理系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)[J]. 彭碩玲.  信息通信. 2020(01)
[4]基于Hough變換的車道線檢測(cè)算法設(shè)計(jì)[J]. 何旭光,江磊,羅一平,張偉偉.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(11)
[5]地面激光雨滴譜儀反演降水參量的特性探究[J]. 沙修竹,丁建芳,程博.  氣象. 2019(11)
[6]基于FPGA的自適應(yīng)直方圖均衡算法的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 賀聰,胡乃瑞,李玉峰.  電子設(shè)計(jì)工程. 2019(21)
[7]二維Otsu圖像快速分割方法的改進(jìn)[J]. 高飛彪,陳南南.  黑河學(xué)院學(xué)報(bào). 2019(10)
[8]2018年冬季南京三次暴雪過程微物理特征分析[J]. 李遙,牛生杰,呂晶晶,王靜,王天舒,黃欽,王元.  大氣科學(xué). 2019(05)
[9]攝像機(jī)CCD與CMOS圖像傳感器工作原理[J]. 李育林.  科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019(25)
[10]天津高速公路交通氣象災(zāi)害及預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)研究與分析[J]. 孫玫玲,任麗媛,王宏蕊,郭玲.  天津科技. 2019(08)

博士論文
[1]圖像去噪中幾種優(yōu)化算法的相關(guān)研究[D]. 楊昊.電子科技大學(xué) 2016

碩士論文
[1]青藏高原極端降水特征及洪澇災(zāi)害臨界雨量估算[D]. 馬偉東.青海師范大學(xué) 2019
[2]基于改進(jìn)霍夫變換線段檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用[D]. 吳桐.山東大學(xué) 2018
[3]基于RGB顏色空間的彩色圖像灰度化算法研究[D]. 郭麗.陜西師范大學(xué) 2017
[4]基于離散余弦變換的高精度圖像旋轉(zhuǎn)插值算法[D]. 伏星.蘭州大學(xué) 2016
[5]基于徑向基函數(shù)的圖像旋轉(zhuǎn)算法研究[D]. 成慧芳.蘭州大學(xué) 2016
[6]低功耗高可靠ZigBee組網(wǎng)研究[D]. 代成斌.廣東工業(yè)大學(xué) 2014
[7]基于WSN的稱重式雨量計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 匡亮.南京信息工程大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3391824