云圖的臺風云系分割與特征提取研究.pdf

1、臺風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)，是熱帶氣旋中強度最強的一種。它是嚴重影響人類生產(chǎn)生活的災害性天氣之一，而且我國又是世界上臺風災害最為嚴重的國家之一。為了避免臺風對人類造成的災難，對臺風的早期預報是具有極大意義的。而且，預報的時間越早，造成的傷害就越小。因此，本文運用數(shù)字圖像處理的方法，在臺風的形成期將臺風云系從各種云系中分割出來，并對其進行特征提取及定位。但是，從目前的資料來看，傳統(tǒng)的人工預報的方法仍然是預報臺風的主

2、要方法，而自動預報形成期臺風仍然處于研究和探索階段。由于臺風中心定位的好壞取決于臺風云系的分割和特征提取。因此，對臺風云系進行分割及特征提取具有很高的研究價值和極其重要的現(xiàn)實意義。 由于風云二號氣象衛(wèi)星具有觀測區(qū)域大，探測周期短、實時性強的優(yōu)點，且其傳回的圖片更加清晰，因此，本文選用風云二號氣象衛(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為例，針對形成期臺風云系的分割與特征提取進行研究。主要涉及以下

3、幾個方面的工作： 1.對原始的云圖進行預處理。首先將彩色的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后選取一個恰當?shù)拈撝担瑢⒃茍D中一部分不屬于臺風云系的云系濾除，接著提出一種遞歸中值濾波和數(shù)學形態(tài)學相結(jié)合的方法對云圖進行濾波，以消除噪聲的干擾。預處理的工作極大地簡化了后續(xù)的工作。 2.對云圖進行分割。根據(jù)臺風云系具有灰度值相對較高、面積較大、偏心率較小的特征，分別對云圖進行灰度閾值法分割、面積分割、偏心率分割，將臺風云系從各種云系中分割出來

4、。 3.螺旋云帶的提取。首先將臺風云系的特征信息恢復，然后采用差值法對臺風云系的螺旋云帶進行提取，并采用數(shù)學形態(tài)學的方法對提取出的螺旋云帶進行骨架化和剪枝，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中心自動定位。 另外，本文運用MATLAB7.0作為編程工具，采用灰度多值化的方法對云圖的臺風云系分割與特征提取進行研究。該方法打破了傳統(tǒng)的對云圖進行二值化的研究方法，克