[发明专利]一种基于光场摄像技术的三维雨滴谱仪及其运行工艺和应用

权利要求书

1.一种基于光场摄像技术的三维雨滴谱仪，其特征在于，所述三维雨滴谱仪包括两套结构完全相同的光场探测系统，所述光场探测系统包括光源系统、2个遮光罩、光场采样区、光场采样区外壳以及光场接收处理系统；所述2个遮光罩的一端分别安装在所述光场采样区外壳相对的两侧，所述光源系统和所述光场接收处理系统分别安装在所述2个遮光罩的另一端，所述光场采样区设置于所述光场采样区外壳内部；

两套所述光场探测系统以同一个光场采样区为中心点互相垂直设置；

所述光源系统由光源、凸透镜和玻璃透镜组成，所述光源安装在所述凸透镜的焦点处，所述光源的射光方向正对所述光场采样区，所述玻璃透镜安装在所述凸透镜的前方；

所述光场接收处理系统包括锥形镜管、光场相机和半导体制冷装置；所述光场相机的主镜头正对所述光场采样区，所述锥形镜管安装在所述光场相机的主镜头的前方，所述半导体制冷装置安装在所述光场相机的侧方；

所述光源包括白光光源和激光光源；

所述光场相机由主镜头、微透镜阵列和成像探测器阵列组成，所述主镜头设置在所述光场相机的最前方，所述微透镜阵列由一个以上的并排紧密放置的圆柱状透镜构成，安装在所述主镜头的焦距处，所述成像探测器阵列由一个以上的并排紧密放置的正方形的成像CCD构成，与所述微透镜阵列呈平行设置，所述成像探测器阵列安装在所述微透镜阵列的焦距处；

还包括图像分析处理系统，所述图像分析处理系统与所述光场相机相连接。

2.权利要求1所述的一种基于光场摄像技术的三维雨滴谱仪的运行工艺，包括以下步骤：

步骤A)对于一次降水过程，光源发出点光，点光源经过凸透镜被变为平行光，平行光经过玻璃透镜与遮光罩进入光场采样区，在光场采样区内，平行光光强被降水粒子所削弱，因此平行光光强的大小记录了降水粒子信息；

所述降水粒子信息由降水粒子的三维形状信息和降水粒子的数量信息组成；

步骤B)包含着降水粒子信息的平行光经过另一侧遮光罩，进入锥形镜管，平行光光路范围被锥形镜管缩小，与光场相机的主镜头大小相一致，便于光场相机接收；平行光被光场相机的主镜头聚焦到微透镜阵列之上，微透镜阵列将聚焦到的平行光分散到成像探测器阵列上，成像探测器阵列的CCD记录平行光光强的大小；如此，在X方向便完成了一次降水粒子的拍摄，与此同时，在与X方向垂直的Y方向上，进行着完全相同的过程；

步骤C)基于两个互相垂直方向的光场信息的记录，对雨滴谱数据进行高精度生成，便于对降水粒子信息的分析。