基于雨滴谱的降雨强度测量研究

发布时间：2022-12-10 08:37

　　降水现象是研究全球水热循环和气候变化的重要对象。传统的雨滴谱数据主要依靠人工进行分析,处理工序繁琐,并且易受环境和人为因素影响,导致不能准确检测出降雨数据。本文研究图像采集法测量降水量的问题,提出利用相机采集雨滴谱图像和数字图像处理技术相结合的方法测量降雨强度。研究在粘连情况下的雨滴颗粒分割算法,提出一种基于凸壳的粘连雨滴颗粒凹点检测方法;针对雨滴颗粒在不同直径范围内的形状模型,提出基于不同雨滴形状的降雨强度测量;采用二参数平均法（the Method of Sorting and Averaging based on Two Parameters,简称SATP方法）分析观测的雨滴谱,并由SATP法中的参数计算降雨强度。内容具体研究如下:分析了图像预处理技术,运用双边滤波方法,对采集到的雨滴谱图像进行去噪,提高图像的清晰度。针对拍摄时产生图像背景不均匀现象,采用顶帽变换技术,增强了图像对比度。利用最大类间方差（OSTU）的阈值分割算法,实现对雨滴图像的分割。根据粘连雨滴颗粒在重叠处凹点的角度变化特性,提出一种基于凸壳的粘连雨滴颗粒凹点检测算法。通过提取粘连颗粒的凹陷区域,将搜索粘连颗粒... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 雨滴谱图像预处理技术
    2.1 雨滴谱预处理流程图
    2.2 彩色图像灰度化
    2.3 图像的滤波和增强
    2.4 图像分割
    2.5 二值化图像处理
        2.5.1 数学形态学原理
        2.5.2 模板元素的选择
        2.5.3 空心雨滴颗粒的填充
    2.6 图像的边缘检测
        2.6.1 边缘检测的经典算法
        2.6.2 Canny算子
    2.7 本章小结
第三章 基于雨滴谱的降雨强度测量方法
    3.1 雨滴边界轮廓的获取
    3.2 雨滴颗粒分类
    3.3 基于凸壳的粘连雨滴分割
        3.3.1 最小凸闭包的结构
        3.3.2 雨滴凹陷区域提取
        3.3.3 雨滴颗粒凹陷区域的凸点检测
        3.3.4 分割点的判别
    3.4 雨滴形状模型的建立
    3.5 降雨强度估算
    3.6 本章小结
第四章 降雨强度测量系统设计
    4.1 系统的整体构成
    4.2 雨滴特征值的提取
    4.3 降雨强度测量
    4.4 测量结果与误差分析
        4.4.1 测量结果
        4.4.2 误差分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]雷达测雨及其在水文中应用的回顾与展望[J]. 杨扬,张建云,戚建国,岳智慧.  水科学进展. 2000(01)
[2]一种快速简易的细胞凹点搜寻算法[J]. 傅蓉,申洪,李本富.  南方医科大学学报. 2007(11)
[3]一种复杂二值图像边界跟踪与提取算法[J]. 唐世伟,冯永强,陈静.  齐齐哈尔大学学报. 2006(05)
[4]雨强及施肥降雨间隔对油菜田氮素径流流失的影响[J]. 梁新强,陈英旭,李华,田光明,俞巧钢.  水土保持学报. 2006(06)
[5]边缘检测算子研究及其在医学图像中的应用[J]. 刘晨,张东.  计算机技术与发展. 2006(08)
[6]雨滴的近似椭球模型及其近红外散射特性研究[J]. 刘磊,李浩,高太长.  气象科学. 2008(03)
[7]不同雨强对我国西南喀斯特山区土壤侵蚀影响的模拟研究[J]. 蔡雄飞,王济,雷丽,郝萌萌,余跃.  水土保持学报. 2009(06)
[8]降水粒子的成像探测技术及仪器初探[J]. 岑家生,王青梅,罗晖,吴强.  大气与环境光学学报. 2011(06)
[9]太湖缓坡丘陵地区雨强对农业非点源污染物随地表径流迁移的影响[J]. 李瑞玲,张永春,刘庄,曾远,李维新,张洪玲.  环境科学. 2010(05)
[10]基于凹点匹配的重叠图像分割算法[J]. 韦冬冬,赵豫红.  计算机与应用化学. 2010(01)

博士论文
[1]使用物理方法由TRMM/TMI亮温资料反演中国陆地降水[D]. 王小兰.中国气象科学研究院 2009

硕士论文
[1]西安市降雨特性分析和城市下垫面产汇流特性实验研究[D]. 武晟.西安理工大学 2004



本文编号：3716435