基于雨滴谱的降雨强度反演算法研究
发布时间：2021-08-01 13:45
降水是影响生态水文和区域气候的重要气象因子,降雨量的准确估测是定量水文分析的基础,在人工影响天气、卫星遥感探测及工农业生产应用中起着重要的作用。传统雨滴谱特征数据的检测法存在较大主观性、检测时间长、检测效率低等缺点。本文研究根据雨滴谱反演降雨强度的问题,采用相机图像采集技术和图像处理技术相结合的方法进行雨强的测量。在图像预处理方面,运用图像滤波和图像增强提高图像的清晰度;针对雨滴谱图像中颗粒的空心及颗粒边缘不规则现象,提出形态学重构和区域填充相结合算法,实现目标颗粒辨识和分割;研究重叠雨滴的分割问题,采用匹配法判定凹点对重叠的雨滴颗粒进行分割;利用二参数平均法对雨滴谱分布进行分析研究,根据二参数平均法反演算法推算出平均降雨强度。本文具体研究内容如下:在图像预处理方法中,根据图像噪声特性,采用领域平均法对存在光学污染的雨滴图像进行滤波,去除雨滴背景中的光电子噪声;对于图像中光照不均匀现象,采用拉普拉斯法对图像进行锐化,增强雨滴颗粒边缘特征,提高雨滴图像目标物的清晰度;运用迭代最大熵法对预处理后的雨滴图像进行分割,获得目标雨滴颗粒。针对采集到的雨滴图像有颗粒重叠的情况,基于重叠雨滴在重叠处...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１直方图均衡化结果图??２．２
??中值滤波的降噪主要应用在完全分开的两个要素之间，一般采用方形模板ｉＶｘＴＶ?（此??处的ｉＶ点数通常有奇数个），计算中运用所有的个像素点。由图２．２可看出，雨滴图??像经过非线性滤波后，图像中的颗粒边界变得清晰，为后面能够很好的分割雨滴图像奠??定基础。中值滤波相比于线性滤波可以更好的滤除随机噪声的干扰，而且能够凸显图像??中目标物的边界轮廓。正常情况下，如果图像上的物体面积不及中值滤波器面积的二分??之一，则物体会被当成是噪声被滤除，但对于较大物体会被完整的保留在图像上，所以??说，中值滤波器的大小需根据具体问题而定。中值滤波效果图如图２．２所示。??９??
??如图２．６所示，从图中可以看出分割后的雨滴颗粒完整、边缘连续且轮廓清晰。即??在经过最大熵处理后，再自动选取更精准的阈值，使得对图像细节部分的分割效果更好??Ｈ。本方法利用最大熵算法对图像数据进行分割操作，再将分割结果中的待定数据作为??下一次迭代的数据源，通过多次运行最大熵分割方法最终求在取分割阈值，达到更精准??地分割图像的目的。??——??ＢＷｈｉ??■Ｈｈ?ＨＨＨ??图２．３雨滴原图?图２．４最大熵阈值分割图??ｎｍＵＲ?ＨＨＵｙｆｌ??图２．５最大类间方差分割图?图２．６迭代最大熵阈值分割图??２．４空心雨滴的区域填充??雨滴图像在阈值分割后，由于雨滴表面反光、拍摄中过度曝光以及镜头污染等原因，??导致背景与目标像素灰度值特征不明显，使得雨滴图像经过阈值分割后部分雨滴颗粒内??部存在孔洞现象以及也会导致在提取重叠雨滴边界轮廓时出现伪轮廓的情形。这种现象??会造成后续分割粘连雨滴出现误分割或分割不完整等现象。从而导致提取的雨滴微观特??征信息不精准，反演的雨强不理想。区域填充［３３］是以形态学膨胀与腐蚀的集合为基础，??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于凹点检测的粮仓粘连害虫图像分割算法[J]. 陈树越,吴正林,朱军,刘佳镔. 计算机工程. 2018(06)
[2]基于最大类间方差算法的雨滴特征提取研究[J]. 行鸿彦,黄春虹. 气象科技. 2017(03)
[3]一种新型的雨滴微观特征提取方法[J]. 行鸿彦,张兰,郭敏. 计算机应用研究. 2018(06)
[4]Edge detection and mathematic fitting for corneal surface with Matlab software[J]. Yue Di,Mei-Yan Li,Tong Qiao,Na Lu. International Journal of Ophthalmology. 2017(03)
[5]Robust H2/H∞ global linearization filter design for nonlinear stochastic time-varying delay systems[J]. Weihua MAO,Feiqi DENG,Anhua WAN. Science China（Information Sciences）. 2016(03)
[6]基于图像自动识别技术的雨滴谱测量方法[J]. 朱磊,曹治国,肖阳,李肖霞,马舒庆. 计算机应用研究. 2015(09)
[7]雨强与地形(上缓下陡)对坡面入渗影响的初步研究[J]. 王治兵,余斌,朱云波,马敏,易伟. 科学技术与工程. 2015(02)
[8]基于凹点匹配的粘连颗粒图像分割算法[J]. 白莉娜. 南阳理工学院学报. 2014(06)
[9]基于TRMM 3B43V7的赣江流域月径流过程模拟[J]. 胡庆芳,杨大文,王银堂,杨汉波. 水力发电学报. 2014(05)
[10]不同坡长与雨强条件下坡度对细沟侵蚀的影响[J]. 陈俊杰,孙莉英,刘俊体,蔡崇法,蔡强国. 水土保持通报. 2013(02)
硕士论文
[1]基于凹点匹配和分水岭变换的车辆图像分割算法研究[D]. 陶德威.南昌大学 2016
[2]基于视觉跟踪的颗粒计数与缺陷检测系统研究[D]. 梁立东.华南理工大学 2014
[3]降水粒子的图像扫描探测技术研究[D]. 岑家生.国防科学技术大学 2011
[4]雨滴谱颗粒图像处理系统的研究[D]. 董雪妍.长春工业大学 2011
本文编号：3315634
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１直方图均衡化结果图??２．２
??中值滤波的降噪主要应用在完全分开的两个要素之间，一般采用方形模板ｉＶｘＴＶ?（此??处的ｉＶ点数通常有奇数个），计算中运用所有的个像素点。由图２．２可看出，雨滴图??像经过非线性滤波后，图像中的颗粒边界变得清晰，为后面能够很好的分割雨滴图像奠??定基础。中值滤波相比于线性滤波可以更好的滤除随机噪声的干扰，而且能够凸显图像??中目标物的边界轮廓。正常情况下，如果图像上的物体面积不及中值滤波器面积的二分??之一，则物体会被当成是噪声被滤除，但对于较大物体会被完整的保留在图像上，所以??说，中值滤波器的大小需根据具体问题而定。中值滤波效果图如图２．２所示。??９??
??如图２．６所示，从图中可以看出分割后的雨滴颗粒完整、边缘连续且轮廓清晰。即??在经过最大熵处理后，再自动选取更精准的阈值，使得对图像细节部分的分割效果更好??Ｈ。本方法利用最大熵算法对图像数据进行分割操作，再将分割结果中的待定数据作为??下一次迭代的数据源，通过多次运行最大熵分割方法最终求在取分割阈值，达到更精准??地分割图像的目的。??——??ＢＷｈｉ??■Ｈｈ?ＨＨＨ??图２．３雨滴原图?图２．４最大熵阈值分割图??ｎｍＵＲ?ＨＨＵｙｆｌ??图２．５最大类间方差分割图?图２．６迭代最大熵阈值分割图??２．４空心雨滴的区域填充??雨滴图像在阈值分割后，由于雨滴表面反光、拍摄中过度曝光以及镜头污染等原因，??导致背景与目标像素灰度值特征不明显，使得雨滴图像经过阈值分割后部分雨滴颗粒内??部存在孔洞现象以及也会导致在提取重叠雨滴边界轮廓时出现伪轮廓的情形。这种现象??会造成后续分割粘连雨滴出现误分割或分割不完整等现象。从而导致提取的雨滴微观特??征信息不精准，反演的雨强不理想。区域填充［３３］是以形态学膨胀与腐蚀的集合为基础，??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于凹点检测的粮仓粘连害虫图像分割算法[J]. 陈树越,吴正林,朱军,刘佳镔. 计算机工程. 2018(06)
[2]基于最大类间方差算法的雨滴特征提取研究[J]. 行鸿彦,黄春虹. 气象科技. 2017(03)
[3]一种新型的雨滴微观特征提取方法[J]. 行鸿彦,张兰,郭敏. 计算机应用研究. 2018(06)
[4]Edge detection and mathematic fitting for corneal surface with Matlab software[J]. Yue Di,Mei-Yan Li,Tong Qiao,Na Lu. International Journal of Ophthalmology. 2017(03)
[5]Robust H2/H∞ global linearization filter design for nonlinear stochastic time-varying delay systems[J]. Weihua MAO,Feiqi DENG,Anhua WAN. Science China（Information Sciences）. 2016(03)
[6]基于图像自动识别技术的雨滴谱测量方法[J]. 朱磊,曹治国,肖阳,李肖霞,马舒庆. 计算机应用研究. 2015(09)
[7]雨强与地形(上缓下陡)对坡面入渗影响的初步研究[J]. 王治兵,余斌,朱云波,马敏,易伟. 科学技术与工程. 2015(02)
[8]基于凹点匹配的粘连颗粒图像分割算法[J]. 白莉娜. 南阳理工学院学报. 2014(06)
[9]基于TRMM 3B43V7的赣江流域月径流过程模拟[J]. 胡庆芳,杨大文,王银堂,杨汉波. 水力发电学报. 2014(05)
[10]不同坡长与雨强条件下坡度对细沟侵蚀的影响[J]. 陈俊杰,孙莉英,刘俊体,蔡崇法,蔡强国. 水土保持通报. 2013(02)
硕士论文
[1]基于凹点匹配和分水岭变换的车辆图像分割算法研究[D]. 陶德威.南昌大学 2016
[2]基于视觉跟踪的颗粒计数与缺陷检测系统研究[D]. 梁立东.华南理工大学 2014
[3]降水粒子的图像扫描探测技术研究[D]. 岑家生.国防科学技术大学 2011
[4]雨滴谱颗粒图像处理系统的研究[D]. 董雪妍.长春工业大学 2011
本文编号：3315634
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3315634.html
