基于內(nèi)容的衛(wèi)星云圖處理與信息檢索技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著信息時(shí)代特別是數(shù)字時(shí)代的來(lái)臨，計(jì)算機(jī)信息處理已經(jīng)成為衛(wèi)星云圖處理最主要的手段。衛(wèi)星云圖是遙感成像數(shù)據(jù)中包含信息最多的數(shù)據(jù)源之一，采用圖像處理方法分析并提取有用圖像特征和內(nèi)容，進(jìn)而判斷大氣變化情況和天氣形勢(shì)，是當(dāng)前天氣預(yù)報(bào)界的主流工作模式。因此，合理地處理、分析和應(yīng)用衛(wèi)星云圖信息，已經(jīng)成為衛(wèi)星云圖處理的主要研究方向。 本文在借鑒傳統(tǒng)圖像處理方式的前提下，提出了基于內(nèi)容的衛(wèi)星云圖處理和信息檢索方法，提高了圖像處理的目的性

2、和使用效率，具有較高的創(chuàng)新價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。本文所提出的圖像內(nèi)容的含義包含兩層意思：一是紋理、顏色、形狀、邊緣等基本圖像特征，它們組成了反映圖像特點(diǎn)最基本的內(nèi)容；二是通過(guò)這些特征所反映出的信息，即該圖像所描述的天氣狀況及發(fā)展趨勢(shì)。在本文中，針對(duì)這兩層圖像內(nèi)容作了系統(tǒng)的分析，采用了多種圖像處理算法提取圖像特征，并進(jìn)一步分析這些特征所體現(xiàn)出的信息，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。具體地，本文完成的工作和取得的研究成果主要包括以下幾個(gè)方面： 1．將

3、基于內(nèi)容處理的思想引入衛(wèi)星云圖處理領(lǐng)域 本文將衛(wèi)星云圖的特征作為研究?jī)?nèi)容，從底層特征提取和高層圖像檢索兩個(gè)層次研究了衛(wèi)星云圖內(nèi)容的處理和分析，并將圖像理解的范疇引入衛(wèi)星云圖處理領(lǐng)域，是具有前瞻性的研究課題。 2． 針對(duì)衛(wèi)星云圖基本特征，提出了識(shí)別衛(wèi)星云圖的基本判據(jù) 在系統(tǒng)分析大量衛(wèi)星云圖的基礎(chǔ)上，提出了衛(wèi)星云圖識(shí)別的一般判據(jù)，并從這六大判據(jù)依次上升到圖像的四項(xiàng)特征(顏色、紋理、邊緣、形狀)，為準(zhǔn)確地進(jìn)行云圖處理和

4、識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。 3．在小波域內(nèi)系統(tǒng)研究了基于組合濾波思想的衛(wèi)星云圖預(yù)處理算法 衛(wèi)星云圖由于其成像機(jī)制，遙感圖像的分辨率和清晰度還有待提高，圖像“軟”處理技術(shù)在當(dāng)前硬件水平欠缺的情況下就顯得尤為重要?；谛〔ㄓ虻慕M合濾波方法將平滑濾波的思想應(yīng)用于小波分解圖像，在小波域內(nèi)能夠充分濾除干擾，重構(gòu)后的圖像質(zhì)量取得了明顯改善。 4． 系統(tǒng)分析了衛(wèi)星云圖的特征，提出了改進(jìn)的邊緣檢測(cè)融合算法 衛(wèi)星云圖的基本特征可以包

5、括光譜特征、紋理特征和空間幾何特征三類。本文從顏色處理和灰度校正出發(fā)，研究了衛(wèi)星云圖的顏色特征，改善了圖像質(zhì)量；系統(tǒng)分析了衛(wèi)星云圖的紋理特性，采用具有統(tǒng)計(jì)特性的共生矩陣法分析圖像紋理特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星云圖的特征識(shí)別；特別是針對(duì)衛(wèi)星云圖的邊緣特征，提出了改進(jìn)的邊緣檢測(cè)融合算法，該算法基于sobel算子的強(qiáng)邊緣檢測(cè)原則和canny算子的最優(yōu)檢測(cè)三大準(zhǔn)則，取得了較好的改良效果。 5．提出了基于特征矢量空間和全局競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)準(zhǔn)則的區(qū)域生長(zhǎng)

6、算法 衛(wèi)星云圖的區(qū)域特征提取一直是個(gè)難題，常面臨“找不準(zhǔn)”和“溢出”等問(wèn)題，本文改進(jìn)了常規(guī)的區(qū)域生長(zhǎng)算法，在特征矢量空間表征圖像，基于全局比較探測(cè)、面積測(cè)定及空間優(yōu)先、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)均等三個(gè)生長(zhǎng)準(zhǔn)則，采用貼標(biāo)簽的方式?jīng)Q定特征向量的歸屬，能夠準(zhǔn)確的提取目標(biāo)區(qū)域。 6．基于變分方法，提出了兩種衛(wèi)星云圖輪廓提取算法 衛(wèi)星云圖的輪廓特征是最重要的一種視覺(jué)特征，本文采用變分方法提取衛(wèi)星云圖輪廓，系統(tǒng)分析了變分理論的兩大分支——參

7、數(shù)活動(dòng)輪廓模型和幾何活動(dòng)輪廓模型的特點(diǎn)，提出了兩種輪廓提取算法，能夠有效實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星云圖真實(shí)輪廓的標(biāo)記。 7．提出了一種適用于衛(wèi)星云圖檢索的多特征加權(quán)反饋方法 研究了基于內(nèi)容的衛(wèi)星云圖信息檢索特征提取、特征索引、圖像匹配、特征反饋的全過(guò)程，從顏色、紋理、形狀、輪廓等不同的圖像特征內(nèi)容出發(fā)，研究了根據(jù)不同特征進(jìn)行圖像信息檢索的方法，提出了一套有效的圖像多特征加權(quán)反饋檢索方法，能夠準(zhǔn)確高效地檢索相關(guān)的圖像信息。 本文在分