本技术提出了一种创新的降雨强度估计方法,该方法基于监控摄像头捕获的音频信号。通过分析音频数据,提取多域特征,并结合模型训练,实现对降雨强度的准确估计。该方法包括音频信号处理、特征提取、模型构建和降雨强度预测四个关键步骤。
背景技术
高时空分辨率降雨信息作为气象数据基础中不可或缺的重要内容,是灾害预警、应急响应、内涝评估、精准农业等的直接支撑数据。随着全球气候变暖与厄尔尼诺现象叠加影响下,极端降雨事件已经成为了威胁人类社会安全最重要的气象因素之一,这对于高时空分辨率降雨数据产品的获取提出了更为迫切的要求。
降雨事件的高时空异质性使得传统观测方法例如地面观测站(雨量计)和航空观测(遥感,气象雷达)在高分辨率降雨数据产品生产上面临挑战性。其中,地面雨量计空间分辨率不足,全球分布仅有不到1%,航空观测受限于时间分辨率不足与精度校验复杂。近年来,以机会感知(也有研究称之为“众包”或“公民科学”)思想为主的新型、高效、节约、高时空分辨率的降雨观测方法逐渐成为降雨观测的研究重点,相继提出了如微波链路雨量计、车辆雨量计、智能手机雨量计与监控相机雨量计等感知手段。其中,监控相机不仅可以持续记录降雨的视听信息,而且密集的分布还可为高时空分辨率的降雨观测提供硬件基础,已经成为一种极具潜力的降雨观测手段。相较于监控视频,音频数据通过捕获降雨产生的声音信号感知降雨强度,具有全天候、不受光照条件影响和数据量小的优势,可以在视觉信号受阻时提供听觉维度的降雨信息,从而成为一种良好的补充数据源。
然而,在使用监控音频或其他声学传感器监测降雨时,会受到混合音频中除了雨声以外的其他噪声干扰,而现有方法模型依靠单一声学特征直接建立降雨强度估计模型,而雨声中混杂的噪声多种多样,用单一的音频特征往往很难精确刻画降雨强度,从而极大限制了模型估计降雨强度的精度。
实现思路