圖像法快速測量色斑直徑和雨滴直徑

盧俊輝，楊志紅，鄭先科

（江漢大學(xué) 物理與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

圖像法快速測量色斑直徑和雨滴直徑

盧俊輝，楊志紅，鄭先科

（江漢大學(xué) 物理與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

采用圖像法處理濾紙色斑測量雨滴直徑。應(yīng)用距離變換生成分水嶺，以分水嶺對濾紙色斑進(jìn)行分割，獲取濾紙上色斑面積，計算色斑等效直徑 D，率定自然雨滴直徑 d=1.1～4.1 mm，與色斑直徑關(guān)系d=0.356 1×D0.7233。圖像法不受色斑毛刺影響，色斑等效直徑測量準(zhǔn)確，工作效率高。

圖像處理；雨滴直徑；色斑直徑

0 引言

雨滴譜的觀測方法比較多，包括雷達(dá)觀測法［1］、雨滴譜儀觀測法［2］、濾紙色斑法［3］等，濾紙色斑法原理明確、設(shè)備簡單。

濾紙色斑法是基于雨滴在濾紙上形成的色斑面積與雨滴的體積成正比的假設(shè)。大量試驗(yàn)分析表明，色斑直徑與雨滴直徑具有冪函數(shù)關(guān)系：

式中：D為色斑直徑，K和n分別為系數(shù)和指數(shù)，K、D和n與濾紙的種類有關(guān)。

測量濾紙色斑直徑，以往采用質(zhì)量法或圖形描繪法。質(zhì)量法是將雨滴色斑描繪在透明的硫酸紙上，在電子天平上稱出帶有色斑紙的質(zhì)量，與單位紙的質(zhì)量對比，計算出色斑直徑。圖形描繪法是采用autocad、CorelDraw等繪圖軟件描繪出色斑圖案，并用該軟件直接計算出單個色斑直徑［4-5］。但是，雨滴在濾紙上形成的色斑帶有形狀不規(guī)則的毛刺，色斑面積測量結(jié)果存在較大的誤差，測量工作相當(dāng)復(fù)雜。

筆者采用Matlab圖像法［6］，根據(jù)色斑位置對濾紙色斑圖像進(jìn)行分割，獲取每個色斑圖像面積，色斑本身的毛刺也包含在內(nèi)，通過色斑面積計算色斑直徑。……