基于近红外成像技术的积雪参数测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于近红外成像技术的积雪参数测量系统及方法，涉及积雪物理参数的地面测量领域。所述系统包括：互相连接的图像采集单元和图像处理单元；所述图像采集单元，用于采集同时包含积雪和标准反射率件的近红外图像，并将所述近红外图像发送给所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述近红外图像进行处理，以得到积雪的反射率、SSA值或者粒径中的至少一种。所述积雪参数测量系统及方法，通过近红外相机采集积雪图像，并通过一系列图像处理和运算，能够快速准确的获取积雪的反射率、SSA值和粒径等参数，弥补了现有积雪物理参数地面测量技术的不足，对于积雪微波辐射和散射模型的研究提供了重要有效的数据支持。

主权项

一种基于近红外成像技术的积雪参数测量系统，其特征在于，包括：互相连接的图像采集单元和图像处理单元；所述图像采集单元，用于采集同时包含积雪和标准件的近红外图像，并将所述近红外图像发送给所述图像处理单元；所述图像处理单元用于对所述近红外图像进行处理，以得到积雪的反射率、SSA值或者粒径中的至少一种；其中，所述图像处理单元包括：滤波模块；所述滤波模块连接所述图像采集单元，用于采用高斯滤波算法对所述近红外图像进行滤波处理；所述图像处理单元包括：匀光模块；所述匀光模块连接所述滤波模块，用于对滤波处理后的近红外图像进行匀光处理；所述图像处理单元还包括：反射率初值模块；所述反射率初值模块连接所述匀光模块，用于采用下述反射率计算公式，计算匀光处理后的近红外图像中目标像素对应的积雪的反射率初值r：m＝(s1‑s2)/(s1％标准件的平均灰度值‑s2％标准件的平均灰度值)；b＝s1‑(m×s1％标准件的平均灰度值)；r＝b+m×i；其中，s1为常数，s1％标准件表示反射率为s1％的标准件；s2为常数，s2％标准件表示反射率为s2％的标准件；i表示目标像素经匀光处理后的亮度；其中，所述图像采集单元包括：插值校正模块；所述插值校正模块连接所述反射率初值模块，用于根据所述s1％标准件的平均灰度值生成插值矩阵，并根据所述插值矩阵对所述反射率初值进行校正，得到反射率终值；所述图像采集单元包括：SSA模块；所述SSA模块连接所述插值校正模块，用于根据所述反射率终值r’，利用下述公式计算得到近红外图像中目标像素对应的积雪的SSA值s：s＝A×exp(r’/T)；其中，A和T均为经验参数；所述图像采集单元还包括：粒径模块；所述粒径模块连接所述插值校正模块，用于根据所述反射率终值r’，利用下述公式计算得到近红外图像中目标像素对应的积雪的粒径d：d＝a×r’+b；其中，a和b均表示经验参数。