云圖的臺風(fēng)云系分割與特征提取研究.pdf

1、臺風(fēng)是由熱帶海洋面上的氣旋性擾動發(fā)展成的低氣壓系統(tǒng)，是熱帶氣旋中強(qiáng)度最強(qiáng)的一種。它是嚴(yán)重影響人類生產(chǎn)生活的災(zāi)害性天氣之一，而且我國又是世界上臺風(fēng)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。為了避免臺風(fēng)對人類造成的災(zāi)難，對臺風(fēng)的早期預(yù)報(bào)是具有極大意義的。而且，預(yù)報(bào)的時(shí)間越早，造成的傷害就越小。因此，本文運(yùn)用數(shù)字圖像處理的方法，在臺風(fēng)的形成期將臺風(fēng)云系從各種云系中分割出來，并對其進(jìn)行特征提取及定位。但是，從目前的資料來看，傳統(tǒng)的人工預(yù)報(bào)的方法仍然是預(yù)報(bào)臺風(fēng)的主

2、要方法，而自動預(yù)報(bào)形成期臺風(fēng)仍然處于研究和探索階段。由于臺風(fēng)中心定位的好壞取決于臺風(fēng)云系的分割和特征提取。因此，對臺風(fēng)云系進(jìn)行分割及特征提取具有很高的研究價(jià)值和極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。 由于風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星具有觀測區(qū)域大，探測周期短、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且其傳回的圖片更加清晰，因此，本文選用風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星拍攝的云圖作為客觀的資料，以2008年9月發(fā)生在臺灣省東部的森拉克臺風(fēng)為例，針對形成期臺風(fēng)云系的分割與特征提取進(jìn)行研究。主要涉及以下

3、幾個(gè)方面的工作： 1.對原始的云圖進(jìn)行預(yù)處理。首先將彩色的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后選取一個(gè)恰當(dāng)?shù)拈撝?，將云圖中一部分不屬于臺風(fēng)云系的云系濾除，接著提出一種遞歸中值濾波和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)相結(jié)合的方法對云圖進(jìn)行濾波，以消除噪聲的干擾。預(yù)處理的工作極大地簡化了后續(xù)的工作。 2.對云圖進(jìn)行分割。根據(jù)臺風(fēng)云系具有灰度值相對較高、面積較大、偏心率較小的特征，分別對云圖進(jìn)行灰度閾值法分割、面積分割、偏心率分割，將臺風(fēng)云系從各種云系中分割出來

4、。 3.螺旋云帶的提取。首先將臺風(fēng)云系的特征信息恢復(fù)，然后采用差值法對臺風(fēng)云系的螺旋云帶進(jìn)行提取，并采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法對提取出的螺旋云帶進(jìn)行骨架化和剪枝，從而得到螺旋云帶的局部螺旋線。 4.根據(jù)提取出的局部螺旋線的特征，采用最小二乘的方法對臺風(fēng)中心自動定位。 另外，本文運(yùn)用MATLAB7.0作為編程工具，采用灰度多值化的方法對云圖的臺風(fēng)云系分割與特征提取進(jìn)行研究。該方法打破了傳統(tǒng)的對云圖進(jìn)行二值化的研究方法，克