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)。目前人們對降水量的監(jiān)測多數(shù)還使用的是機械式雨量計,而機械式雨量計普遍存在體積大、機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易安裝的問題。針對這一狀況,本文設(shè)計出了一種體積小、機械結(jié)構(gòu)簡單、實時監(jiān)測性更高的雨量計,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)計了基于視頻分析的雨量計的整體結(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)境檢測模塊、圖像采集模塊和無線通信模塊。系統(tǒng)檢測降水粒子與環(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)進行處理。首先對圖像進行預(yù)處理,使用圖像去噪、圖像增強等方法消除圖像中的噪聲并增強降水粒子與背景間的對比度。然后將圖像二值化,分割圖像來突出降水粒子的輪廓。針對圖像中發(fā)生的雨線傾斜的情況,利用霍夫變換檢測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)位級別】：碩士

【部分圖文】：

翻斗式雨量計稱重式雨量計由承水器、儲水筒、稱重臺及外殼組成，承水器匯集降水進入儲水筒

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文2次，通過翻轉(zhuǎn)利用安裝在計數(shù)翻斗上的磁鋼掃描干簧管，使其觸點開關(guān)閉合一次，輸出一個單位降水量的脈沖信號。干簧管提供的脈沖信號可以由記錄器直接采集，通過數(shù)據(jù)處理得出降水量、降水時間及降水強度。圖1-1翻斗式雨量計稱重式雨量計由承水器、儲水筒、稱重臺及外殼組成，承水器匯集降水進入儲水筒中，儲水筒置于稱重臺上，通過稱重傳感器連續(xù)記錄儲水筒中雨水的重量來測得降水量。相比于翻斗式雨量計，稱重式雨量計能檢測固態(tài)降水（雪、冰雹）時的降水量。圖1-2稱重式雨量計隨著光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光學(xué)雨量計開始問世。通過構(gòu)造出降水粒子瞬時的二維或三維圖像，分析并處理降水圖像來得到實時的降水量。現(xiàn)階段的光學(xué)式雨量計主要采用的是光學(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)用場合，國外研制的雨量計也多種多樣，美國主要研制使用的有ORG-815光學(xué)雨量計、激光雨量計以及稱重式雨量計等[14]。圖1-3ORG-815光學(xué)雨量計日本則主要研制出了船舶雨量計、量子雨量計和電極式雨量計等。德國研制了一種高精度激光雨滴譜儀OTTParsivel2，可以精確測量距地表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，采用高精度振弦式傳感器，能夠區(qū)別并測量固態(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20萬個標(biāo)準(zhǔn)雨量計安裝在全球各地，在人口分布越密集的地方雨量計的分布也更為密集。1.3本文主要研究內(nèi)容目前在氣象領(lǐng)域，降水量的測量主要采用稱重式雨量計、翻斗式雨量計以及結(jié)合其他降水檢測方法的衍生品�；谀壳坝炅坑嫷氖褂矛F(xiàn)狀，文本旨在研制出一種結(jié)構(gòu)簡單、

【參考文獻】：
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[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
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本文編號：3391824