专利名称：雪深测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气象监测领域，特别是一种雪深的测量方法及测量装置。
背景技术：
雪深是指积雪表面到达地面的垂直深度。积雪深度是降雪气象服务中的重要观测数据。传统采用量雪尺或普通米尺测定雪深的方法是在观测地点将量雪尺垂下地插入雪中至地表，依据雪面所遮掩尺上的刻度线，读取雪深的厘米整数。这种方法费时费力，难于对雪深进行实时监控，测量误差较大，雪天人工操作难度较大。而现有代替人工观测的超声波雪深测量方法，虽然能够实时测量雪深数据，但该雪深测量装置的结构复杂，整套监测系统成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种雪深测量方法及装置，能够对数据进行实时性测量，保证数据精确，并使雪深测量更加简便，降低测量成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 这种雪深测量装置，包括至少一根垂直于地面设置的雪深测量标杆，所述雪深测量标杆的底部由底托与地面固定，雪深测量标杆上有竖向设置的深色测雪标线，深色测雪标线周围设置有浅色底衬，雪深测量标杆的正前方置有一个摄像头，其镜头正对深色测雪标线，深色测雪标线的上下两端在摄像头的镜头视野之内，摄像头由数据线与图像处理器连接； 所述图像处理器是将采集的图像进行滤波处理，并对像素数据进行逻辑运算的计算机；该计算机包括用于数据的逻辑运算的运算器，用于图像及数据存储的存储器，用于对控制摄像头的控制器；以及数据输出设备。 所述雪深测量标杆有一根，标杆中间有一条竖向的深色测雪标线，深色测雪标线的高度低于标杆顶端，标线周围部分做为浅色底衬。 所述雪深测量标杆有三根，由一根位于中间的前杆和两根后杆构成，前杆顶部为
浅色，其余深色部分做为深色测雪标线，两根后杆均为浅色，两根后杆做为浅色底衬分置于
中间标杆的后方两侧，两根后杆之间距离不超过前杆的宽度。 所述底托可为嵌入地面的底杆、底板或底圈。 所述深色测雪标线可为红色、黑色或深蓝色，底衬为白色。 这种雪深测量装置的雪深测量方法，步骤如下 步骤一，采集图像，由摄像头分别采集有雪覆盖和无雪覆盖时雪深测量标杆上深色测雪标线的长度图像； 步骤二，由计算机中的图像滤波软件对图像进行滤波处理，得到无雪覆盖时的深色测雪标线长度所对应的像素数为J，得到有雪覆盖时的深色测雪标线长度所对应的像素数Js ;
步骤三，用计算机的运算器提取有雪覆盖时的标线长度Ls，已知在没有雪覆盖时的标线长度L，以及步骤二所得到的J和Js，由运算器根据公式Ls = JsXL/J，计算出有雪覆盖时的标线长度Ls ; 步骤四，在计算机运算器中，根据公式S = L-Ls，用计算机计算出雪深。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果 本发明的雪深测量装置是在标杆测量的基础上，采用摄像头获取测雪标线的长度变化图像，并用图像处理器对摄像头传输的图像进行处理，以标线长度对应的像素数变化与标线长度变化的比例关系计算出雪深。雪深测量标杆垂直固定在地面上，测量标线周围设有浅色的底衬，方便于图像的处理。所用装置结构简单，设备要求不高，成本低，便于维修替换。该方法能够对雪深进行实时监测，对雪深变化进行连续的测量，原理简单，测量结果准确，便于推广使用。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是雪深测量标杆的结构示意图。
图2是另一种雪深测量标杆的结构示意图。
图3是图2的俯视图。 图4是本发明的测量原理图(无雪覆盖)。
图5是本发明的测量原理图(有雪覆盖)。
图6是本发明在运算器中的测量流程图。
图7是图像处理器的�？橥�。 附图标记1-雪深测量标杆、2-前杆、3_后杆、4_底板、5_底杆、6_底圈、7_摄像头、8_图像处理器、9-深色测雪标线、10-地面、ll-雪面。
具体实施例方式
实施例参见图1所示，这种雪深测量装置，包括一根垂直于地面设置的雪深测量标杆(宽度约10厘米)，雪深测量标杆1的底部由底板4与地面10固定，标杆中间有一条竖向的红色测雪标线(宽度约2厘米)，深色测雪标线9的高度低于标杆顶端，标线周围部分为白色，做为浅色底衬。雪深测量标杆l的正前方置有一个摄像头7，其镜头正对深色测雪标线，深色测雪标线的上下两端在摄像头的镜头视野之内，摄像头由数据线与图像处理器8连接； 参见图7所示，所述图像处理器是将采集的图像进行滤波处理，并对像素数据进行逻辑运算的计算机；该计算机包括用于数据的逻辑运算的运算器，用于图像及数据存储的存储器，用于对控制摄像头的控制器；以及数据输出设备。 实施例二，参见图2，图3，与实施例一不同的是，雪深测量标杆有三根直径约3厘米左右的圆杆构成，一根位于中间的前杆2顶部为白色，其余红色部分做为深色测雪标线，两根后杆3均为白色，两根后杆做为浅色底衬分置于中间标杆的后方两侧，两根后杆之间距离不超过前杆的宽度。前杆和后杆底部均由底杆5与地面固定，前杆底部还设有底圈6。
参见图4、图5、图6，这种雪深测量装置的雪深测量方法，步骤如下
步骤一，采集图像，由摄像头分别采集有雪覆盖和无雪覆盖时雪深测量标杆上深色测雪标线的长度图像； 步骤二，由计算机中的图像滤波软件对图像进行滤波处理，得到无雪覆盖时的深色测雪标线长度所对应的像素数为J，得到有雪覆盖时的深色测雪标线长度所对应的像素数Js ; 步骤三，用计算机的运算器提取有雪覆盖时的标线长度Ls，已知在没有雪覆盖时的标线长度L，以及步骤二所得到的J和Js，由运算器根据公式Ls = JsXL/J，计算出有雪覆盖时的标线长度Ls ; 步骤四，在计算机运算器中，根据公式S = L-Ls，用计算机计算出雪深。
权利要求
一种雪深测量装置，包括至少一根垂直于地面设置的雪深测量标杆(1)，其特征在于所述雪深测量标杆(1)的底部由底托与地面(10)固定，雪深测量标杆上有竖向设置的深色测雪标线(9)，深色测雪标线周围设置有浅色底衬，雪深测量标杆(1)的正前方置有一个摄像头(7)，其镜头正对深色测雪标线，深色测雪标线的上下两端在摄像头的镜头视野之内，摄像头由数据线与图像处理器(8)连接；所述图像处理器是将采集的图像进行滤波处理，并对像素数据进行逻辑运算的计算机；该计算机包括用于数据的逻辑运算的运算器，用于图像及数据存储的存储器，用于对控制摄像头的控制器；以及数据输出设备。
2. 根据权利要求l所述的雪深测量装置，其特征在于所述雪深测量标杆有一根，标杆中间有一条竖向的深色测雪标线，深色测雪标线(9)的高度低于标杆顶端，标线周围部分做为浅色底衬。
3. 根据权利要求1所述的雪深测量装置，其特征在于所述雪深测量标杆有三根，由一根位于中间的前杆(2)和两根后杆(3)构成，前杆顶部为浅色，其余深色部分做为深色测雪标线，两根后杆均为浅色，两根后杆做为浅色底衬分置于中间标杆的后方两侧，两根后杆之间距离不超过前杆的宽度。
4. 根据权利要求2或3所述的雪深测量装置，其特征在于所述底托为嵌入地面的底杆、底板或底圈。
5. 根据权利要求2或3所述的雪深测量装置，其特征在于所述深色测雪标线为红色、黑色或深蓝色，底衬为白色。
6. —种应用权利要求1-5所述雪深测量装置的雪深测量方法，其特征在于步骤如下步骤一，采集图像，由摄像头分别采集有雪覆盖和无雪覆盖时雪深测量标杆上深色测雪标线的长度图像；步骤二，由计算机中的图像滤波软件对图像进行滤波处理，得到无雪覆盖时的深色测雪标线长度所对应的像素数为J，得到有雪覆盖时的深色测雪标线长度所对应的像素数Js ;步骤三，用计算机的运算器提取有雪覆盖时的标线长度Ls，已知在没有雪覆盖时的标线长度L，以及步骤二所得到的J和Js，由运算器根据公式Ls = JsXL/J，计算出有雪覆盖时的标线长度Ls ;步骤四，在计算机运算器中，根据公式S = L-Ls，用计算机计算出雪深。
全文摘要
一种雪深测量方法及装置，该装置包括至少一根垂直于地面设置的雪深测量标杆，雪深测量标杆的底部由底托与地面固定，雪深测量标杆上有竖向设置的深色测雪标线，深色测雪标线周围设置有浅色底衬，雪深测量标杆的正前方置有一个摄像头，其镜头正对深色测雪标线，深色测雪标线的上下两端在摄像头的镜头视野之内，摄像头由数据线与图像处理器连接。本发明结构简单，设备要求不高，成本低，便于维修替换，能够对雪深进行实时监测，对雪深变化进行连续的测量，测量结果准确，便于推广使用。
文档编号G01W1/14GK101762832SQ201010300760
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者张春波, 汤志亚, 马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心
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