CN210109363U - 一种基于视频分析的雨量计 - Google Patents
一种基于视频分析的雨量计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210109363U CN210109363U CN201921220661.XU CN201921220661U CN210109363U CN 210109363 U CN210109363 U CN 210109363U CN 201921220661 U CN201921220661 U CN 201921220661U CN 210109363 U CN210109363 U CN 210109363U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- precipitation
- shell
- rain gauge
- infrared
- video analysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 51
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型设计了一种基于视频分析的雨量计，包括红外发射器、红外摄像头、主控电路、滤光片、热风装置以及太阳能板，当有降水经过摄像头的可视范围内时，摄像头采集降水视频信息，通过对单幅图像信息的处理，得到降水粒子的个数以及直径。通过对采集到的相邻两帧图像进行对比，得到降水粒子下落的速度。对采集到的信息进行处理最终得到降水量、降水类型以及降水强度。本实用新型相比于传统的机械式雨量计，避免了在测量过程中与降水粒子的直接接触及管道堵塞。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于视频分析的雨量计，属于气象检测技术领域。
背景技术
气象学意义上的降水量是指降落至地面未经蒸发、渗透或流失而积聚的水层深度。降水强度是指单位时间内的降水量，降水类型是指降水现象的天气现象分类，如：雪、毛毛雨、冰雹等等。
雨量计是测定降水量和降水强度的气象仪器，目前常用的有雨量筒、翻斗式雨量计、虹吸式雨量计等。雨量筒是将雨水汇集到容器内，然后由人工进行计量；翻斗式雨量计是将雨水汇集均流后流入翻斗，通过翻斗的失衡翻转来计量雨量；虹吸式雨量计则是由雨水的液面上升来推动浮子进行雨水计量，容室装满后发生虹吸使浮子回零。这几种雨量计普遍存在结构较复杂、感应速度慢(少量降水无反应)、无法获得降水类型、及管道容易堵塞等缺点。
基于降水视频分析的雨量计具有反应速度快，非接触测量，环境适应性好等优点。
实用新型内容
本实用新型目的在于提出一种采集降水视频并分析的雨量计装置及其降水量测量方法。通过实时采集降水视频，分析视频中的降水信息，判断降水类型和降水强度，得出降水量。以解决传统机械式雨量计感应速度慢(少量降水无反应)、无法获得降水类型等不足。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于视频分析的雨量计，包括发射端、接收端、主控电路以及固定整个装置的外壳，外壳下方装载有太阳能板，发射端位于外壳上部，接收端位于外壳下部，主控电路位于外壳的中后部；所述发射端包括红外发射器，所述接收端包括红外滤光片和红外摄像头，红外发射器朝下倾斜照射，红外摄像头朝上倾斜拍摄。
作为进一步的优选方案，所述外壳上部和下部均开设有内槽，所述发射端位于外壳上部的内槽内，所述接收端位于外壳下部的内槽内；所述红外滤光片位于外壳下部内槽的槽口位置，红外摄像头位于内槽内部。
作为进一步的优选方案，所述外壳上部内槽的槽口位置设置有热风装置。
作为进一步的优选方案，所述外壳下部内槽的槽口位置也设置有热风装置。
作为进一步的优选方案，所述主控电路线路连接红外摄像头和热风装置。
作为进一步的优选方案，所述红外滤光片外表面具有疏水层。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：通过采集降水视频获取降水信息，反应速度快，并且能判断降水类型及降水强度。且在测量降水的过程中，不与降水粒子直接接触，测量装置不易损坏。
附图说明
图1时本实用新型的结构示意图；
其中，1-红外发射器，2-热风装置，3-检测区域，4-红外滤光片，5-红外摄像头，6-固定用螺母，7-太阳能板，8-外壳，9-主控电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步介绍。
本发明的雨量计包括红外发射器1、红外滤光片4、红外摄像头5、热风装置2和主控电路9，主控电路9与红外发射器1、红外摄像头5、热风装置2连接，红外摄像头5的视频信息并控制红外发射器1和热风装置2的工作，红外摄像头5拍摄的照射探测范围为检测区域3。
主控电路中包含通信模块，主控芯片连接CC2630处理器，CC2630处理器连接无线通讯器，用于实时数据传输与显示。
红外发射装置1持续发射红外光，照射探测范围内的降水粒子，红外摄像头1开始采集降水视频,发送到ARM处理器中，ARM处理器为stm32微处理器。处理器先对单帧图像进行处理，分析图像中雨线的方向，计算出降水粒子的倾斜角，对图像进行旋转，使雨线竖直向下。
处理旋转后的图像，根据图像中雨线的宽度和个数，可以计算出降水粒子的直径和个数。降水粒子直径D的具体计算方法为：
式中，dn为图像中雨线的宽度，n为雨线个数，L为实际距离，R为与实际距离对应的像素点数。在除去与平均值相差较大的宽度值后，剩下的宽度值作上述计算得出降水粒子的直径。
标记单帧图像中雨线的末端，再对相邻两帧图像进行对比，得到降水粒子在相邻两帧图像间隔时间的下落距离，计算出降水粒子的下落速度v。具体计算方法如下式：
式中Δn为同一个降水粒子的下落距离，n为降水粒子的个数，t为相邻两帧图像的间隔时间，L为实际距离，R为与实际距离对应的像素点数。在除去Δn的负值和与平均值相差较大的值后，剩下的值作上述计算得出降水粒子的下落速度。
通过得到降水粒子的直径、个数、下落速度，经由STM32微处理器判断实时的降水强度以及降水类型，并求出降水量。
CC2630处理器连接STM32微处理器，用于传输检测到的降水信息，无线通讯器连接CC2630处理器，用于接收与显示降水信息。
在红外摄像头5前端放置红外滤光片4，红外滤光片4外端及红外发射器1都进行疏水处理，防止降水粒子附着表面影响测量。
红外滤光片4外端周围及红外发射端周围都设有热风装置2，当主控电路检测到的图像信号异常时，开启热风装置2，加速挥发红外滤光片4外表面和红外发射器1表面残留的水分。
当残留的水分挥发，主控电路检测到正常的图像信号时，关闭热风装置2，雨量计正常工作。
红外滤光片4外端槽口底部向下倾斜，当有雨水进入槽口附近时，可使雨滴滑落，避免产生积水影响测量。
本发明通过红外发射器照射检测范围内的降水粒子，使摄像头采集到降水视频并对视频进行逐帧分析。通过对单帧图像的分析，得到检测范围内降水粒子的个数及直径。通过分析相邻两帧图片，对比两帧图片中同一颗降水粒子的不同位置，结合两帧图片的间隔时间和像素点数与实际距离的关系，得出降水粒子的下降速度。进而求得降水量和实时的降水强度。
上面结合附图对本实用新型的技术内容作了说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下对本实用新型的技术内容做出各种变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于视频分析的雨量计，其特征在于：包括发射端、接收端、主控电路（9）以及固定整个装置的外壳（8），外壳（8）下方装载有太阳能板（7），发射端位于外壳（8）上部，接收端位于外壳（8）下部，主控电路（9）位于外壳（8）的中后部；所述发射端包括红外发射器（1），所述接收端包括红外滤光片（4）和红外摄像头（5），红外发射器（1）朝下倾斜照射，红外摄像头（5）朝上倾斜拍摄。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频分析的雨量计，其特征在于：所述外壳（8）上部和下部均开设有内槽，所述发射端位于外壳（8）上部的内槽内，所述接收端位于外壳（8）下部的内槽内；所述红外滤光片（4）位于外壳（8）下部内槽的槽口位置，红外摄像头（5）位于内槽内部。
3.根据权利要求2所述的一种基于视频分析的雨量计，其特征在于：所述外壳（8）上部内槽的槽口位置设置有热风装置（2）。
4.根据权利要求2所述的一种基于视频分析的雨量计，其特征在于：所述外壳（8）下部内槽的槽口位置也设置有热风装置（2）。
5.根据权利要求3所述的一种基于视频分析的雨量计，其特征在于：所述主控电路线路连接红外摄像头（5）和热风装置（2）。
6.根据权利要求1所述的一种基于视频分析的雨量计，其特征在于：所述红外滤光片（4）外表面具有疏水层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921220661.XU CN210109363U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种基于视频分析的雨量计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921220661.XU CN210109363U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种基于视频分析的雨量计 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210109363U true CN210109363U (zh) | 2020-02-21 |
Family
ID=69567136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921220661.XU Expired - Fee Related CN210109363U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种基于视频分析的雨量计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210109363U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114442200A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 南京信息工程大学 | 一种基于图像分析的降水测量装置及测量方法 |
-
2019
- 2019-07-30 CN CN201921220661.XU patent/CN210109363U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114442200A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 南京信息工程大学 | 一种基于图像分析的降水测量装置及测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103413441B (zh) | 道路天气状况监控方法 | |
| CN101226108B (zh) | 一种雾滴分布均匀度的检测方法 | |
| CN102436015B (zh) | 脉冲照明光学雨量测量方法与雨量计 | |
| CN109143413A (zh) | 一种基于图像识别的雨量测量方法及装置 | |
| CN101750022B (zh) | 烧结铺料厚度在线检测方法 | |
| CN102635056A (zh) | 一种沥青路面构造深度的测量方法 | |
| CN210109363U (zh) | 一种基于视频分析的雨量计 | |
| CN105564379A (zh) | 一种汽车雨刷器自动启动系统和方法 | |
| CN107894281A (zh) | 一种车载高速公路隧道照明亮度标准自动检测方法 | |
| CN109876569A (zh) | 一种布袋除尘器净化气体指标在线检测装置、系统及方法 | |
| CN102915620A (zh) | 地质环境灾害视频监测器及其监测方法 | |
| CN101813792A (zh) | 降水自动观测装置 | |
| CN105718964A (zh) | 一种输电线防振锤的视觉检测方法 | |
| CN114442200B (zh) | 一种基于图像分析的降水测量装置及测量方法 | |
| CN112329582A (zh) | 大数据分析与机理模型协同的道路积水深度监测方法及系统 | |
| CN104457911B (zh) | 一种液位检测系统及液位检测方法 | |
| US5434778A (en) | Method and apparatus for measuring prevailing weather and meteorological visibility | |
| CN113700231B (zh) | 一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统 | |
| CN108898139B (zh) | 一种下雨环境下的激光雷达数据抗干扰处理方法及其实验装置 | |
| CN105549122A (zh) | 一种实时重力式雨水计量传感系统 | |
| CN204491372U (zh) | 一种手推式水泥混凝土路面接缝损坏检测装置 | |
| CN104010165B (zh) | 降水粒子阴影图像自动采集装置 | |
| CN110525315A (zh) | 一种智能型环境监测专用车及使用方法 | |
| CN206074844U (zh) | 复合型冰雹测量仪 | |
| CN214310039U (zh) | 一种便携式堆石料颗粒级配检测视频图像采集装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200221 |