降水是一种常见的天气现象,降水事件与人们的生产、生活密切相关。目前人们对降水量的监测多数还使用的是机械式雨量计,而机械式雨量计普遍存在体积大、机械结构复杂、不易安装的问题。针对这一状况,本文设计出了一种体积小、机械结构简单、实时监测性更高的雨量计,使用图像采集的方法,通过分析降水图像得到降水量。本文设计了基于视频分析的雨量计的整体结构和主控电路板,避免降水粒子与主要元器件接触使其腐蚀损坏。主控电路板包括核心控制电路、环境检测模块、图像采集模块和无线通信模块。系统检测降水粒子与环境能见度,控制图像采集模块的工作,最后通过无线通信模块将数据发送至上位机端显示。主控芯片选取基于ARM内核的STM32F429,将摄像头采集到的图像通过DMA传输暂存在SDRAM中,由主控芯片读取SDRAM中的图像数据进行处理。首先对图像进行预处理,使用图像去噪、图像增强等方法消除图像中的噪声并增强降水粒子与背景间的对比度。然后将图像二值化,分割图像来突出降水粒子的轮廓。针对图像中发生的雨线倾斜的情况,利用霍夫变换检测图像中的雨线并得到雨线的倾斜角,旋转修正图像使雨线竖直向下。最后通过连通域检测和差值法得到降水粒子在数字图像中的直径、个数和速度,利用图像中像素数对应实际检测区域的关系得到降水粒子真实的物理特征。之后便可构建雨滴谱分布函数得到降水量与降水强度,并根据不同降水粒子的直径对应速度不同这一特性来判断降水类型。测试表明:本文设计的基于视频分析的雨量计测量结果良好,能够实现对降水量的实时监测,并能准确的判断降水强度与降水类型。