RU2724298C1 - Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению - Google Patents
Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724298C1 RU2724298C1 RU2019115954A RU2019115954A RU2724298C1 RU 2724298 C1 RU2724298 C1 RU 2724298C1 RU 2019115954 A RU2019115954 A RU 2019115954A RU 2019115954 A RU2019115954 A RU 2019115954A RU 2724298 C1 RU2724298 C1 RU 2724298C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- precipitation
- video
- video camera
- image
- intensity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/14—Rainfall or precipitation gauges
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
Предложенное изобретение относится к метеорологическим приборам и может быть использовано для определения интенсивности осадков в системах видеонаблюдения, расположенных как на неподвижных, так и движущихся объектах. Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению содержит видеокамеру, блок цифровой обработки видеоизображения, а также импульсный источник света с частотой вспышек, близкой к частоте кадров видеокамеры. При этом видеокамера установлена с возможностью фиксации яркости изображения капель осадков на расстоянии от видеокамеры от 0,5 до 1,5-2 м. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности обнаружения частиц осадков.
Description
Настоящее изобретение относится к метеорологическим приборам и может быть использовано для определения интенсивности осадков в системах видеонаблюдения, расположенных как на неподвижных, так и движущихся объектах.
Известны устройства для определения интенсивности осадков методом прямого измерения объема осадков, собираемых в специальные осадкосборочные устройства [1] либо пролетающих через них [2]. Данные устройства могут обеспечить высокую точность измерений, однако их применимость существенно ограничена, поскольку их реализация требует специальных условий организации процесса сбора осадков (минимизация воздействия ветра на прибор, а также влияния самой станции на воздушный поток и т.д.). Известны устройства определения интенсивности осадков, основанные на зондировании исследуемой области атмосферы с помощью поочередно посылаемых оптических лазерных [1] или радиолокационных импульсов [3]. В процессе зондирования осуществляется прием обратного рассеянного излучения с последующей обработкой принятых сигналов и прогнозом метеорологических параметров. Данные способы и устройства измерения содержат специализированное и дорогостоящее оборудование: лидары, метеолокаторы и т.д. Указанное оборудование требует специальной настройки, монтажа и обслуживания, обладает высоким энергопотреблением.
Известен ряд способов и устройств, позволяющих получать информацию о наличии осадков и уровне их интенсивности на основе видеоданных [4-10].
Ближайшим из известных является способ и устройство для обнаружения дождя на видеоизображениях с использованием превалирующего направления фильтров Габора [11]. В соответствии с этим способом, к видеопоследовательности применяется вычитание фона для выделения движущихся фрагментов и свертка с фильтрами Габора, имеющими различную направленность (угловую ориентацию). В качестве превалирующей выбирается направленность такого фильтра Габора, свертка с которым обеспечивает максимальную энергию отфильтрованного изображения. Эта энергия и характеризует интенсивность осадков, а направленность соответствующего фильтра Габора - направление их выпадения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности обнаружения частиц осадков.
Данная задача решается за счет того, что в измеритель интенсивности осадков по видеоизображению, содержащий видеокамеру и блок цифровой обработки видеоизображения, добавлен импульсный источник света с частотой вспышек близкой к частоте кадров видеокамеры.
Работает устройство следующим образом:
- освещают пространство перед видеокамерой импульсным источником света с частотой вспышек, близкой к частоте кадров видеокамеры,
- получают видеоизображение посредством телевизионной камеры видимого диапазона спектра,
- производят цифровую обработку видеоизображения,
- производят анализ полученных в результате обработки видеоизображения данных, на основе которого определяют наличие осадков.
В отличие от прототипа освещение импульсным источником света приводит к повышению контраста изображения частиц осадков. Интенсивность света от источника света спадает по квадратичному закону, поэтому изображение близко расположенные капель станет более ярким, чем фон, за счет подсветки дополнительным источником света. Обычно видеокамеры настроены на глубину резкости от 0.5 метра до бесконечности. Таким образом, изображение капель на расстоянии от видеокамеры от 0.5 до 1.5-2-х метров будет ярче, чем в более удаленном объеме. Так как источник света импульсный с частотой вспышек близкой к частоте кадров видеокамеры, то после вычитания фона изображение именно капель и частиц осадки в твердой фазе (снег, крупа, град) будут представлять собой яркие точки. После вычитания фона число ярких точек будет характеризовать интенсивность осадков. Это число связано с интенсивностью осадков через распределение частиц по размерам и скорость падения частиц осадков. В свою очередь скорость падения определяется фазовым состоянием осадков (жидкие или твердые). Эти особенности можно не учитывать при грубой градации интенсивности осадков (сильные, умеренные, слабые), а для точного измерения учитываются путем использования разного соотношения для положительных и отрицательных температур.
Техническим результатом, обеспечиваемым конструкцией заявленного устройства для определения интенсивности осадков по видеоизображению, является повышение надежности обнаружения осадков за счет повышения яркости изображения капель на расстоянии от видеокамеры от 0.5 до 1.5-2-метров.
Предполагается внедрение изобретения в местах установки наземных оптических средств в автоматическом режиме.
Источники информации.
1. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 3, часть 1. Л.: Гидрометеоиздат. - 1985.
2. Патент РФ №2097797.
3. Патент РФ №2097798.
4. К. Garg, S.K. Nayar, "Detection and removal of rain from videos", in Computer Vision and Pattern Recognition, Proceedings of the 2004 IEEE Computer Society Conference on, IEEE, 2004, Vol. 521, pp. I-528-I-535.
5. X. Zhang, H. Li, Y. Qi, W.K. Leow, Т.К. Ng, "Rain removal in video by combining temporal and chromatic properties", Multimedia and Expo, IEEE International Conference on, IEEE, 2006, pp. 461-464.
6. M. Shen, P. Xue, "A fast algorithm for rain detection and removal from videos, in Multimedia and Expo (ICME), IEEE International Conference on, IEEE, 2011, pp. 1-6.
7. P.C. Barnum, S. Narasimhan, T. Kanade, "Analysis of rain and snow in frequency space", International Journal of Computer Vision, Vol. 86, No. 2-3, Jan. 2010, pp. 256-274.
8. W.-J. Park, K.-H. Lee, "Rain removal using Kalman filter in video, Smart Manufacturing Application", in ICSMA 2008, International Conference on, IEEE, 2008, pp. 494-497.
9. X. Zhao, P. Liu, J. Liu, T. Xianglong, "The application of histogram on rain detection in video", Proceedings of the 11th Joint Conference on Information Science, 2008.
10. Цифровая обработка изображений в информационных системах: Учеб. пособие / И.С. Грузман, B.C. Киричук и др. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 352 с.
11. G. Malekshahi, Н. Ebrahimnezhad, "Detection and Removal of Rain from Video Using Predominant Direction of Gabor Filters", Journal of Information Systems and Telecommunication, Vol. 3, No. 1, Jan. 2015, pp. 41-49.
Claims (1)
- Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению, содержащий видеокамеру, импульсный источник света с частотой вспышек, близкой к частоте кадров видеокамеры, и блок цифровой обработки видеоизображения, отличающийся тем, что видеокамера установлена с возможностью фиксации яркости изображения капель осадков на расстоянии от видеокамеры от 0,5 до 1,5-2 м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115954A RU2724298C1 (ru) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115954A RU2724298C1 (ru) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724298C1 true RU2724298C1 (ru) | 2020-06-22 |
Family
ID=71136008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019115954A RU2724298C1 (ru) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724298C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776274C1 (ru) * | 2021-03-23 | 2022-07-15 | Общество с ограниченной ответственностью "УМИУМ" | Фоторегистратор града |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1226071A1 (ru) * | 1984-06-22 | 1986-04-23 | Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова | Нефелометр |
US8914197B2 (en) * | 2012-04-13 | 2014-12-16 | Pixart Imaging Inc. | Windshield wiper controller, optical raindrop detector and detection method thereof |
DE102014214710A1 (de) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Regendetektionsvorrichtung |
RU2575181C1 (ru) * | 2014-07-15 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Оптический способ измерения атмосферных осадков |
RU2611696C1 (ru) * | 2015-11-03 | 2017-02-28 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения |
DE102015218500A1 (de) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Beleuchtung und kamerabasierte Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe |
CN104537634B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-07-07 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 动态图像中去除雨滴影响的方法和*** |
RU2689839C1 (ru) * | 2018-09-07 | 2019-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения интенсивности и количества дождевых осадков |
-
2018
- 2018-11-13 RU RU2019115954A patent/RU2724298C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1226071A1 (ru) * | 1984-06-22 | 1986-04-23 | Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова | Нефелометр |
US8914197B2 (en) * | 2012-04-13 | 2014-12-16 | Pixart Imaging Inc. | Windshield wiper controller, optical raindrop detector and detection method thereof |
RU2575181C1 (ru) * | 2014-07-15 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Оптический способ измерения атмосферных осадков |
DE102014214710A1 (de) * | 2014-07-25 | 2016-01-28 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Regendetektionsvorrichtung |
CN104537634B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-07-07 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 动态图像中去除雨滴影响的方法和*** |
DE102015218500A1 (de) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Beleuchtung und kamerabasierte Detektion von Regentropfen auf einer Scheibe |
RU2611696C1 (ru) * | 2015-11-03 | 2017-02-28 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения |
RU2689839C1 (ru) * | 2018-09-07 | 2019-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения интенсивности и количества дождевых осадков |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2776274C1 (ru) * | 2021-03-23 | 2022-07-15 | Общество с ограниченной ответственностью "УМИУМ" | Фоторегистратор града |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021093283A1 (zh) | 基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测***及检测方法 | |
Hasirlioglu et al. | Test methodology for rain influence on automotive surround sensors | |
CN103439756B (zh) | 一种基于粒子成像测速的自然降水粒子微物理特征测量方法 | |
US9225943B2 (en) | PTZ video visibility detection method based on luminance characteristic | |
CN106199573B (zh) | 用于道闸控制的侧向安装雷达 | |
Garg et al. | Vision and rain | |
Ishizaka et al. | A new method for identifying the main type of solid hydrometeors contributing to snowfall from measured size-fall speed relationship | |
CN109471098B (zh) | 利用fod雷达相位相干性信息的机场跑道异物检测方法 | |
KR101461184B1 (ko) | Cctv 영상을 이용한 기상 상황 정보 추출 시스템 | |
Hautiere et al. | Contrast restoration of foggy images through use of an onboard camera | |
Ming-wei et al. | Visibility detection based on traffic camera imagery | |
RU2724298C1 (ru) | Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению | |
CN104010165B (zh) | 降水粒子阴影图像自动采集装置 | |
Waugh et al. | A balloonborne particle size, imaging, and velocity probe for in situ microphysical measurements | |
EP3245633A1 (en) | Method for measuring a particle precipitation rate, and device thereof | |
CN109543553A (zh) | 基于机器学习的低小慢目标的光电识别跟踪方法 | |
de Jong et al. | Preliminary results of the FATMOSE atmospheric propagation trials in the False Bay, South Africa, November 2009-July 2010 | |
CN109781259B (zh) | 一种图谱关联的精准测量空中运动小目标红外光谱的方法 | |
CN210223038U (zh) | 一种微波与视频融合检测的车辆检测器 | |
CN112507795A (zh) | 一种采用机器识别技术估算大气能见度的***及方法 | |
RU2611696C1 (ru) | Способ определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения | |
TWI662509B (zh) | 雨滴譜偵測系統及其粒子追蹤流程 | |
Kabir et al. | Monitoring aerosol profiles in the Bahamas using a portable bistatic camera lidar | |
Lee et al. | Estimation of raindrop size distribution and rain rate with infrared surveillance camera in dark conditions | |
Kabir et al. | Dependence of aerosol extinction measurements using a camera based lidar on various aerosol phase functions |