基于多尺度幾何分析和偏微分方程的臺負云圖融合方法研究.pdf

1、我國是世界上受臺風(fēng)災(zāi)害影響嚴重的國家之一,平均每年有7個臺風(fēng)在我國登陸。在夏秋季節(jié),臺風(fēng)是東南沿海最重要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng),其所經(jīng)之處帶來的狂風(fēng)暴雨和風(fēng)暴潮等災(zāi)害,給人民生命、國家財產(chǎn)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成重大損失。另一方面,臺風(fēng)引起的降水卻能解除或緩和大范圍的旱情。因此,準確、及時的臺風(fēng)預(yù)報和警報可以起到趨利避害的作用,而準確的中心定位則是臺風(fēng)成功預(yù)報的基礎(chǔ)。臺風(fēng)中心位置的確定一直是以衛(wèi)星云圖為主要手段,而我國的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星云圖包含5個譜

2、段的衛(wèi)星圖像:紅外一通道、紅外二通道、紅外四通道、可見光通道和水汽通道。臺風(fēng)云系的不同特征分別體現(xiàn)在不同通道的云圖中。如果將臺風(fēng)云系在不同通道云圖中的特征融合到一幅圖像中,就能充分利用衛(wèi)星圖像不同通道的信息來更好的提取臺風(fēng)特征,從而為氣象部門預(yù)測臺風(fēng)和研究臺風(fēng)特性提供很有利的依據(jù),進而對全國防御臺風(fēng)災(zāi)害,減少臺風(fēng)災(zāi)害所帶來的損失提供重要的指導(dǎo)。本文的主要研究工作如下:
　　 (1)提出一種基于曲率尺度與粒子群優(yōu)化算法相結(jié)合的多通

3、道臺風(fēng)云圖配準方法。該方法通過確定圖像曲率輪廓的對應(yīng)角點信息后引入粒子群優(yōu)化配準的仿射變換函數(shù)來實現(xiàn)兩幅圖像的配準,實驗表明該方法不僅能夠很好地實現(xiàn)臺風(fēng)圖像配準工作,而且配準精度優(yōu)于傳統(tǒng)方法,對于下一步臺風(fēng)云圖融合工作的進行有很大幫助。
　　 (2)提出一種有效的基于小波變換和偏微分方程相結(jié)合的多通道臺風(fēng)云圖融合方法。該方法一方面能夠很好地實現(xiàn)多通道臺風(fēng)云圖融合,另一方面由于結(jié)合了偏微分方程的優(yōu)勢使得在多通道臺風(fēng)云圖融合過程中考

4、慮了去除噪聲的問題,最終融合的臺風(fēng)云圖不僅能夠很好地保持各個通道的有用信息,而且大大提高了融合后臺風(fēng)云圖的清晰度。
　　 (3)提出一種有效的基于Contourlet變換和偏微分方程的多通道臺風(fēng)云圖融合方法。該方法通過在Contourlet域內(nèi)的高頻子圖引入一個非線性增強算子突出融合后的云圖細節(jié),在保證不丟失臺風(fēng)云圖重要細節(jié)和輪廓信息的同時也考慮了融合過程中的噪聲問題。該方法能夠很好地保持各個通道臺風(fēng)云圖的重要信息,而且還能夠提