雨滴前向散射对光传输影响的研究

利用Mie理论和M-P雨滴谱分布，分析了粒子尺度及不同波长对消光效率因子的影响，详细推导了光波在雨中衰减的计算公式，得到了衰减与降雨率之间的确定关系，介绍了前向散射修正系数，分析了雨滴的前向散射对532nm波长光信号传播的影响，得到了经过前向散射修正后的衰减计算公式。     

基于压电效应的雨量与雨滴谱检测

为了解决雨量及降雨微观特征同步监测的难题,提出基于压电效应的降雨参数感知方法。首先,利用阵列式压电换能器消除传感器的边界效应,准确测量雨滴下落末动量,利用标定响应函数实现雨滴粒径的测量;其次,提出基于电压真有效值信号的雨滴混叠识别方法,实现雨滴数量的估计;最后,综合雨滴粒径和数量获得雨滴谱,通过累加雨滴体积得到降雨量和降雨强度。数学仿真与实物实验表明,本方案可以自动连续测量记录雨滴数量、粒径大小、降雨量和实时降雨强度等信息,能够保证对于大雨、小雨以及降雨微观特征都具有较高的测量精度。     

降雨量对激光传输距离的影响分析

激光在近地大气降雨环境中传输时,易被雨滴散射和吸收,研究不同降雨条件下激光透过特性,为激光探测在目标探测系统中克服降雨因素的影响提供了一定依据。在Mie散射光学理论基础上,以韦布分布为雨滴尺寸分布模型,计算激光波束在雨中的传输衰减特性在降雨量不同时随距离的变化关系,分析在不同传输距离上5种典型降雨量对激光在水平传输路径上的衰减影响,并利用Modtran软件计算结果验证该计算结果的正确性。研究表明,激光透过率随着降雨量以及传输距离的增加而下降,且降雨量越大,在一定传输距离上下降速度越快。这些结论为目标探测系统在不同降雨环境中发射系统功率与接收系统精度的选择提供了一定的理论依据。     

基于FPGA的线阵CCD雨滴图像快速连续识别方法

雨滴粒子直径和速度实时测量是雨滴谱参数计算的关键,为了实时、连续得到精确、可靠的统计雨滴样本数据,采用基于高速线阵CCD的光阵排列法对雨滴速度和直径进行非接触测量,通过FPGA构造雨滴图像乒乓操作缓存单元,存储两行连续一维动态雨滴图像,发挥FPGA的并行运算能力,利用FPGA快速实现雨滴动态图像连通域检测及连通域标记算法,进而实现雨滴粒子的直径和速度检测.实验证明,该方法能自动连续测量记录雨滴数量、粒径大小和收尾速度,为雨滴谱参数计算提供可靠样本数据.     

双基地偏振雷达探测时小旋转椭球雨滴的侧向散射特性

从旋转椭球粒子散射理论出发,给出单个小旋转椭球雨滴在入射不同偏振波时的散射函数,并对其在不同仰角情况的数学图形和物理意义做了讨论,为推导基于椭球雨滴群的双基地偏振雷达方程、研究椭球雨滴群对双基地线偏振雷达探测能力的影响、处理和分析双基地偏振雷达资料,提供了理论依据.     

一种单幅图像雨滴去除的方法

在雨天条件下,由于雨滴对成像系统的不良影响,将会导致获取的图像质量下降,不利于对图像信息进一步处理。针对该问题,首先根据内部生成机制有关理论将雨天图像分解为粗糙子图与细节子图;然后,采用基于形态学分量分析的稀疏分解方法将细节子图划分为有雨部分和无雨部分;最后,利用粗糙子图与无雨部分进行重构得到去雨后的图像。实验结果表明,该方法能够有效去除图像中的雨线,并较好地保留场景的细节信息。     

Photorealistic real‐time rendering of spherical raindrops with hierarchical reflective and refractive maps

Synthesizing rainy images is a common challenge found in film, game engines, driving simulators, and architectural design. Simulating light transport through a raindrop's optical properties is a view‐dependent problem, and large quantities of raindrops are required to produce a plausible rainy scene. Accurate methods for rendering raindrops exist but are often off‐line techniques that are cost prohibitive for real‐time applications. Most real‐time solutions use textures to approximate the appearance of moving raindrops as streaks. These approaches produce plausible results but do not address the problem of temporal effects such as slow‐motion or paused simulations. In such conditions, streak‐based approximations are not suitable, and proper raindrop geometry should be considered. This paper describes a straight‐forward approach for rendering raindrops in such temporal conditions. The proposed technique consists of a preprocessing stage that generates a raindrop mask and a run‐time stage that renders raindrops as screen‐aligned billboards. The mask's contents are adjusted on the basis of the viewpoint, viewing direction, and raindrop position. The proposed method renders millions of raindrops at real‐time rates in current graphics hardware, making it suitable for applications that require high‐visual quality without compromising performance. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

弹头触发引信防雨试验水柱靶仿真

为了研究弹头触发引信防雨试验中采用的人工水柱靶与自然雨滴的等效性,通过数值仿真软件,应用光滑粒子流体动力学方法和有限元法耦合方法,仿真了不同触发区直径的弹头触发引信内凹和外凸触发机构分别撞击雨滴及其质量等效水柱靶的过程,得到了撞击过程中触发区内触杆剪切凸台最大剪切应力的峰值、持续时间和波形。仿真结果表明,按质量等效原则确定的人工水柱靶能够较准确地模拟自然雨滴撞击引信触发区过程,可用于弹头触发引信防雨性能试验考核。     

基于编码—解码结构的多阶段图像去雨滴方法

针对附着镜头或玻璃表面的雨滴会造成图像退化的问题,提出了一种多阶段渐进式图像去雨滴方法。整个去雨滴过程被分解为多个更易于实现的阶段。首先在每个阶段设计多尺度融合的编码—解码网络以学习雨滴特征,通过构建带有门控循环单元的多尺度扩张卷积来细化内部传递的空间特征。然后引入无降维的通道注意力机制对特定空间特征下的通道信息进行提取。最后为加强每个阶段各部分之间的信息交换,采用跨阶段特征融合机制,在每个阶段的编码—解码网络之间加入横向连接,以实现特征信息的横向传递。在每个阶段之间加入监督注意模块,以增强不同阶段之间的信息传递,最终渐进地实现雨滴的去除。实验表明该方法能够有效地去除雨滴。     

雨雾天气对导线电晕放电的影响分析

分析了雨雾天气高压输电导线上悬挂的水滴受电场力形变过程,对水滴引起的电场畸变进行了动态数值计算。计算结果表明：水滴受到重力和电场力的作用被拉长而曲率半径变小,最大场强值变大。解释了雨雾天气输电线路电晕放电变得强烈的原因。