气旋的图像特征提取、描述及台风中心定位

【摘要】： 国内外研究人员发现,中尺度气旋与龙卷、暴雨、强风和冰雹等灾害性天气密切相关,而多普勒雷达提供的中尺度气旋信息可在强烈天气和龙卷风警报发布的准确性和及时性等方面做出贡献。 台风是严重影响人类生产生活的灾害性天气之一,对台风进行识别及定位具有极其重要的现实意义。由于台风形态及结构的复杂性,目前对于台风的自动预报及定位仍处于研究及探索阶段。 本文应用图像处理及计算机视觉技术,结合专家经验,在以下方面展开了研究:1.螺旋云带的特征提取及描述。2.台风中心定位。3.对中气旋识别方法的改进。 螺旋云带的提取建立在对云图恰当分割的基础上。本文针对台风云系在雷达反射率图像中的特点,提出自适应的二值化方法和有向多尺度生长法,有效地提取了螺旋云带。 从云团的骨架中提取出能够反映螺旋云带特征的局部螺旋线。然后利用Hough变换对局部螺旋线进行拟合,以解决对螺旋云带的描述及对台风的自动定位问题。 在中气旋识别方面,通过对反射率图像有效区域分割方法的改进,采用兰金模式对伪速度对的滤除,提出三人投票法兰金模式以减少环境风等的影响,使中气旋的识别准确性和识别速度均得到提高。 以上研究所涉及算法均已编程实现,并结合OPenCV库函数进行了算法优化,在测试过程中表现出较强的稳定性和良好的台风定位及中气旋识别效果。