基于FPGA的雨滴圖像采集與識別系統(tǒng).pdf

1、目前山洪泥石流預警主要依靠對降雨量進行測量，使用雨量計的測量結果對降水強度進行估測。但這種測量方式存在一定的時延性，不能提供精確的實時降水強度數(shù)據(jù)，難以對暴雨進行辨別，這給山洪泥石流等突發(fā)性災害實時預警帶來了困難。若能實時測量雨滴直徑大小，就能分辨當前降雨的等級，估測沖刷程度等參數(shù)，提高山洪泥石流等突發(fā)性災害的預警能力。
　　傳統(tǒng)的雨滴直徑測量方式存在測量實時性差、測量原理復雜、儀器成本高以及難以主動完成測量分類等缺點?，F(xiàn)階段有基

2、于光學原理的雨滴譜儀，雖能提供高分辨率的降水粒子微物理信息，但該設備價格昂貴，目前尚不能普及應用。另有基于圖像自動識別技術的雨滴直徑測量方法，但多基于PC端軟件，體積與功耗較大，不能滿足野外實時現(xiàn)場測量的要求。針對這些測量方法存在的局限，本文設計了一種基于FPGA的雨滴圖像識別系統(tǒng)實現(xiàn)雨滴直徑自動、實時測量。
　　本文首先介紹了課題的研究背景與現(xiàn)狀，對雨滴圖像進行了不同的算法測試，得到基于FPGA的雨滴圖像識別方案，然后詳細介紹了

3、系統(tǒng)的硬件結構與軟件設計。系統(tǒng)采用FPGA為主控芯片，CMOS攝像頭OV7670實時采集雨滴圖像，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的預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計了一種基于連續(xù)閉合二值邊緣曲線的多雨滴邊緣標記與定位以及內(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)關系，進一步實現(xiàn)雨滴立體直徑的測量。實驗結果顯示，該系統(tǒng)對雨滴直徑的檢測較為準確，測得雨滴立體直徑誤差