基于FPGA的雨滴圖像采集與識(shí)別系統(tǒng).pdf

1、目前山洪泥石流預(yù)警主要依靠對(duì)降雨量進(jìn)行測(cè)量，使用雨量計(jì)的測(cè)量結(jié)果對(duì)降水強(qiáng)度進(jìn)行估測(cè)。但這種測(cè)量方式存在一定的時(shí)延性，不能提供精確的實(shí)時(shí)降水強(qiáng)度數(shù)據(jù)，難以對(duì)暴雨進(jìn)行辨別，這給山洪泥石流等突發(fā)性災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警帶來(lái)了困難。若能實(shí)時(shí)測(cè)量雨滴直徑大小，就能分辨當(dāng)前降雨的等級(jí)，估測(cè)沖刷程度等參數(shù)，提高山洪泥石流等突發(fā)性災(zāi)害的預(yù)警能力。
　　傳統(tǒng)的雨滴直徑測(cè)量方式存在測(cè)量實(shí)時(shí)性差、測(cè)量原理復(fù)雜、儀器成本高以及難以主動(dòng)完成測(cè)量分類等缺點(diǎn)?，F(xiàn)階段有基

2、于光學(xué)原理的雨滴譜儀，雖能提供高分辨率的降水粒子微物理信息，但該設(shè)備價(jià)格昂貴，目前尚不能普及應(yīng)用。另有基于圖像自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的雨滴直徑測(cè)量方法，但多基于PC端軟件，體積與功耗較大，不能滿足野外實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的要求。針對(duì)這些測(cè)量方法存在的局限，本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的雨滴圖像識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雨滴直徑自動(dòng)、實(shí)時(shí)測(cè)量。
　　本文首先介紹了課題的研究背景與現(xiàn)狀，對(duì)雨滴圖像進(jìn)行了不同的算法測(cè)試，得到基于FPGA的雨滴圖像識(shí)別方案，然后詳細(xì)介紹了

3、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用FPGA為主控芯片，CMOS攝像頭OV7670實(shí)時(shí)采集雨滴圖像，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一定的預(yù)處理送入雨滴特征提取模塊。該模塊提出了一種等效平面直徑的定義，并基于此種定義的需求設(shè)計(jì)了一種基于連續(xù)閉合二值邊緣曲線的多雨滴邊緣標(biāo)記與定位以及內(nèi)部孔隙虛假邊緣剔除的新算法。最后基于擬合所得雨滴立體直徑與平面等效直徑的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)雨滴立體直徑的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該系統(tǒng)對(duì)雨滴直徑的檢測(cè)較為準(zhǔn)確，測(cè)得雨滴立體直徑誤差