大气与环境光学学报 ›› 2024, Vol. 19 ›› Issue (6): 611-623.doi: 10.3969/j.issn.1673-6141.2024.06.001
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赵鹏 1, 张洪玮 1, 吴松华 1,2*
ZHAO Peng 1, ZHANG Hongwei 1, WU Songhua 1,2*
摘要: 雨滴谱是描述降水微物理特征的重要参数, 对于改善雷达定量降水估计、研究降水微物理性质及认识降水演 变过程具有关键作用。为实现雨滴的尺度和尾速的同步测量, 本文提出了一种基于机器视觉原理的光学雨滴测量方 法, 设计了以双远心镜头、远心光源和线阵相机为核心的系统方案, 并搭建了光学雨滴谱仪样机。数据处理与分析系 统以微软基础类库 (MFC) 为框架, 调用相机软件开发包 (SDK), 联合Halcon 软件开发了一款雨滴实时自动化测量软 件。利用Canny 算法对所得图像进行亚像素边缘检测, 使用插值算法修复雨滴轮廓, 最后根据还原后的雨滴图像计算 出雨滴的尺度和尾速, 从而实现雨滴的自动化测量。利用钢球和水滴进行了定标检验, 使用标准量棒实验对仪器测 量范围进行了标定。检测结果表明该雨滴谱仪对0.6~5.0 mm之间的钢球直径测量误差小于21 μm, 速度反演误差小 于4.5%; 而对水滴的测量标准差为26 μm, 证明该仪器可以同时测量粒子的尺度和尾速, 并在测量运动粒子方面表现 出良好的准确性和一致性。
中图分类号: