Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению Российский патент 2020 года по МПК G01W1/14 

Описание патента на изобретение RU2724298C1

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.

Похожие патенты RU2724298C1

название год авторы номер документа
Фоторегистратор града 2021
  • Мягков Александр Сергеевич
  • Фомин Дмитрий Анатольевич
RU2776274C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОСАДКОВ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ В АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ УЛУЧШЕННОГО ВИДЕНИЯ 2015
  • Петров Юрий Витальевич
  • Гармаш Виталий Николаевич
  • Коробочкин Дмитрий Михайлович
  • Страхов Сергей Юрьевич
  • Тураева Алина Николаевна
RU2611696C1
УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ НА АРХИВНЫХ ФОТОГРАФИЯХ 2013
  • Марчук Владимир Иванович
  • Воронин Вячеслав Владимирович
  • Франц Владимир Александрович
  • Шерстобитов Александр Иванович
  • Гапон Николай Валерьевич
  • Сизякин Роман Алексеевич
RU2541920C2
Способ бесконтактного управления курсором мыши 2015
  • Карпов Алексей Анатольевич
  • Ронжин Андрей Леонидович
RU2618389C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТОБРАБОТКИ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫЯВЛЕНИЯ МЕСТА ВСПЛЕСКА 2018
  • Диш, Саша
  • Уле, Кристиан
  • Гампп, Патрик
  • Рихтер, Даниэль
  • Хелльмут, Оливер
  • Херре, Юрген
  • Прокайн, Петер
  • Карампоурниотис, Антониос
  • Хафенштайн, Юлия
RU2734781C1
СПОСОБ АДАПТИВНОГО УЛУЧШЕНИЯ ФАКСИМИЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДОКУМЕНТОВ 2008
  • Буча Виктор Валентинович
RU2365993C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПОСТОБРАБОТКИ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОСНОВАННОГО НА ПРОГНОЗЕ ПРОФИЛИРОВАНИЯ 2018
  • Диш, Саша
  • Уле, Кристиан
  • Херре, Юрген
  • Прокайн, Петер
  • Гампп, Патрик
  • Карампоурниотис, Антониос
  • Хафенштайн, Юлия
  • Хелльмут, Оливер
  • Рихтер, Даниэль
RU2732995C1
СПОСОБ АУДИОВИЗУАЛЬНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ НА ЛИЦЕ ЧЕЛОВЕКА 2022
  • Рюмина Елена Витальевна
  • Маркитантов Максим Викторович
  • Рюмин Дмитрий Александрович
  • Карпов Алексей Анатольевич
RU2791415C1
ОДНОВРЕМЕННОЕ РАСПОЗНАВАНИЕ АТРИБУТОВ ЛИЦ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ФОТОАЛЬБОМОВ 2018
  • Савченко Андрей Владимирович
RU2710942C1
ТЕКСТУРИРОВАННЫЕ НЕЙРОННЫЕ АВАТАРЫ 2019
  • Шишея Александра Петровна
  • Захаров Егор Олегович
  • Пасечник Игорь Игоревич
  • Бурков Егор Андреевич
  • Искаков Карим Жамалович
  • Мальков Юрий Андреевич
  • Вахитов Александр Тимурович
  • Алиев Кара-Али Алибулатович
  • Ивахненко Алексей Александрович
  • Баширов Ренат Маратович
  • Ульянов Дмитрий Владимирович
  • Лемпицкий Виктор Сергеевич
RU2713695C1

Реферат патента 2020 года Измеритель интенсивности осадков по видеоизображению

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.

Формула изобретения RU 2 724 298 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2724298C1

US 8914197 B2, 16.12.2014
CN 104537634 B, 07.07.2017
DE 102014214710 A1, 28.01.2016
DE 102015218500 A1, 30.03.2017
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОСАДКОВ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ В АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ УЛУЧШЕННОГО ВИДЕНИЯ 2015
  • Петров Юрий Витальевич
  • Гармаш Виталий Николаевич
  • Коробочкин Дмитрий Михайлович
  • Страхов Сергей Юрьевич
  • Тураева Алина Николаевна
RU2611696C1
Нефелометр 1984
  • Аднашкин Владимир Николаевич
SU1226071A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ И КОЛИЧЕСТВА ДОЖДЕВЫХ ОСАДКОВ 2018
  • Яковлев Григорий Алексеевич
  • Яковлева Валентина Станиславовна
  • Нагорский Петр Михайлович
  • Беляева Ирина Владимировна
RU2689839C1
ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ 2014
  • Азбукин Александр Анатольевич
  • Кальчихин Владимир Викторович
  • Кобзев Алексей Анатольевич
  • Корольков Владимир Александрович
RU2575181C1

RU 2 724 298 C1

Авторы

Кочин Александр Васильевич

Трещалин Андрей Петрович

Даты

2020-06-22Публикация

2018-11-13Подача