GMS卫星红外云图强对流云团的识别与追踪

利用ＧＭＳ静止气象卫星探测所得到的红外云图资料，用计算机图象学技术来研究强对流云团的识别和追踪，以求能够准确、及时地发现并追踪象强对流云团这种能够造成强烈灾害的天气系统。对红外云图的图象处理，提出区域平滑滤波和阈值剔除相结合的强对流云团过滤算法，对于过滤出的强对流云团，应用图象处理中轮廓编码法的Ｔ算法和ＩＰ算法提取出它的边界、边界初始点。强对流云团的描述包括其重心、特征面积、矩特征量以及Ｒ形状描绘子等特征量。由描述强对流云团的特征量，应用模式识别和模式匹配技术对强对流云团进行追踪。给出粗对比分析和细对比分析两个模式匹配过程，粗对比分析包括搜索区设定和面积识别两步，而细对比分析由Ｒ形状描绘子匹配。

卫星红外云图上台风中心定位技术研究和应用

利用红外卫星云图的灰度分布和对应亮温特征,系统地研究、归纳了基于红外卫星云图的台风中心定位方法和技术。对结构特征不同的台风云系,拟订了不同的定位方法。对各定位方法的算法和实现步骤进行优化和拓展后,将其转化成实际业务工作中可操作的一整套(共计7种)台风中心定位的业务系统。整套方法以人机交互为主,部分实现了全自动化。实践证明,无论是何种结构特征的台风云系,选择其中某种方法,都能较准确地定出台风中心。

福建“98.6”中尺度强降水红外云图特征量统计分析

对福建省“98.6 中尺度强降水红外云图特征量进行统计分析。结果表明,福建省6月份中尺度对流云团出现强降水(某站小时雨量≥8 mm)机率达到70 %,云顶温度TBB平均值为-58 ℃,冷层(TBB≤-44 ℃)云温面积占有率TBZ为42 %,可以利用冷层云温面积占有率绝对增量ΔTBZ及云温档次号TBBi 作为影响因子估测地面降水。

采用局部分形的高效图像分割方法在红外云图处理中的应用

针对已有的基于分形维数的图像分割算法难以快速计算一个小区域的分形维数,计算复杂,效率低的问题,通过分析云的分形特征,提出一种采用局部分形维数的方法对红外云彩图像进行分割。首先,提出了一种高效算法来计算一段区间内的分形维数,使用树状数组作为数据结构,利用已经计算出来的信息,在O(log N)的时间内得到结果;然后,通过计算云图每个水平线的分形维数,将分形维数超过一定阈值的区域确定为云彩区域;最后,将每条水平线的高维数区间结合在一起得出整个分割结果。实验结果表明,该方法解决了传统的分形维数算法在大量计算维数时算法复杂度高、计算时间长的问题,对于640pixel×480pixel的大型图像计算时间<0.1s;同时该算法能够有效地将云彩和其他人工遮挡物以及背景光线变化和局部噪声区分开,取得满意的处理效果。

前汛期福建地区GMS-5红外云图的亮温度与地面雨强的关系研究

利用1998年和1999年前汛期GMS-5红外云图探讨亮温度与地面雨强关系。结果表明:地面雨强随着亮温度降低,降水强度逐渐加大,出现强降水的几率增多;在低温区利用多点采样法确定雨量站上空的亮温度值优于单点;前汛期福建地区强降水亮温度阈值选为-46 ℃。

基于压缩感知的地基红外云图云状识别

为了对地基全天空红外测云仪获得的云图进行分类,该文从压缩感知理论出发,提出了一种利用云图灰度稀疏性进行云状识别的新方法。首先运用典型云图样本构造冗余字典,然后通过梯度投影(GPSR)算法和正交匹配(OMP)算法求取测试样本在冗余字典中的l^1范式最优解,最后利用残差法和稀疏比例法对云状进行判别并输出。采用压缩感知理论进行云状识别,降低了对特征提取技术的要求,为云状的自动识别提供了新思路,对典型波状云、层状云、积状云、卷云和晴空的总体识别率分别达到75%,91%,70%,85%和93%,平均识别率为82.8%。

基于结构组稀疏表示的红外云图超分辨率方法

针对红外云图分辨率低、视觉效果较差的问题,提出一种图像结构组稀疏表示的超分辨率方法。该方法充分利用红外云图的结构自相似性,将结构组作为稀疏表示的基本单位,建立图像结构组稀疏表示模型。在训练字典过程中通过高斯混合模型学习图像结构组的先验信息,再对样本块进行聚类,利用主成分分析学习得到紧凑的分类字典。在重建阶段对每个结构组自适应选取最匹配的字典,使用改进了的加权l1范数优化方法求解稀疏系数。实验结果表明,与Sc SR、Zeyde、NARM等算法相比,所提算法在视觉效果以及图像质量评价指标上均有所提高,红外云图重构质量有较为明显的改善。

基于非线性最优目标函数的红外云图台风中心自动定位

台风中心的自动定位对于灾害性天气预测具有重要意义。针对台风云系在云图中分布的不确定性和多变性,利用主特征向量提取方法实现了台风云系的客观描述;在此基础之上,根据台风密闭云区在云图中呈圆形的几何特性,构建了台风中心自动定位的非线性最优目标函数;因该目标函数的导数不易求取,利用生物遗传算法,求得了台风中心位置的最优数值解,有效地实现了台风中心的自动定位。多个台风中心定位仿真结果表明,该方法能够实现有眼和无眼台风的自动定位,并且理论可靠、实用性强、定位精度高。

静止卫星红外云图上卷云与其它云类纹理特征的比较

用灰度共生矩阵方法分析了几种卷云的纹理特征，同时探讨了卷云与中低云、积云群、积雨云纹理特征的异同和相互区分的方法．纵述分析结果，有以下主要结论：用灰度共生矩阵的纹理特征量分析ＧＭＳ云图，邻域窗口的选取以７×７为宜；ＡＳＭ、ＣＯＮ、ＣＯＲ、ＥＮＴ这四个最常用的纹理特征量中，ＡＳＭ和ＣＯＮ更为重要；依ＡＳＭ和ＣＯＮ阈值并参考红外灰度值，可区分几种薄卷云和厚卷云；将纹理特征与光谱特性结合分析，又可区分积云群、中低云、薄卷云；厚卷云（尤其是伪卷云）与Ｃｂ云团的区分，则还是应用红外—可见光双光谱特性加以判识更有效；此外，云区边界对纹理分析的结果会有很大影响．

红外云图的参数化及其与局地降雨的关系探讨

本文从大气探测原理和大气物理的基本概念出发，将地面气象观测资料与红外卫星云图相结合进行参数化估计，得到一些参数化估计结果。初步分析表明，这些参数化估计值与局地降雨有较好的相关关系。

基于OpenGL的AWX格式红外云图三维仿真技术应用

针对AWX格式红外云图数据特点,依据红外云图三维仿真原理,通过构建DEM模型和应用OpenGL技术,提出了适合云图自身特点真实感表现的颜色及透明度获取方法,实现了对AWX格式红外云图三维仿真显示,并给出了实现方法及流程。通过应用验证,该方法对AWX格式红外云图三维仿真显示速度快,更好地反映了云团的空间分布特征,增强了云图的显示效果。

基于TV-L^1分解的红外云图超分辨率算法

提出一种基于TV-L1分解的红外云图超分辨率算法。该方法采用原始-对偶算法求解TV-L1图像分解模型,将低分辨率云图分解为结构部分和纹理部分:对结构部分采用软决策自适应插值(SAI)处理;对纹理部分则基于非下采样Contourlet变换(NSCT)具有多方向和平移不变的特性,构造非线性增益函数对其NSCT变换域系数进行处理,然后对处理后的变换系数进行NSCT逆变换实现纹理增强。最后,将处理后的结构部分和纹理部分组合起来得到重构的高分辨率云图。实验结果表明,所提出的算法在视觉效果以及图像质量定量评价上均优于传统插值方法,在实现两倍超分辨率时,其峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)平均值分别提高了1.316 2~4.591 9dB和0.007 1~0.020 6;实现三倍超分辨率时PSNR和SSIM平均值分别提高了0.338 7~4.58dB和0.001 8~0.041 7。由于SAI插值和非下釆样Contourlet变换准确表示了云图的不同形态特征,故所提算法的超分辨率结果不但准确重建了云图中的结构部分,而且有效保持了红外云图纹理和边缘。

用可见光与红外云图资料综合作降雨量估算的试验

利用红外和可见光云图亮温资料估算单站降水量级，结果发现红外和可见光云图结合估算降水量效果比单用红外云图效果要好，大雨的空报率明显降低。

利用红外云图作台风客观定位

通过对１９８９—１９９３年收集到的台风红外Ｈ云图进行台风云系的云顶温度分析，得到了一组识别台风云系细微结构的云顶温度分布。在微机上实现了台风的客观定位。该方法经对１９９４年影响浙江的９４１４、９４１７、９４１８、９４３０四个台风的业务使用。

阿克苏北部绿洲强对流暴雨与冰雹红外云图特征对比分析

利用GMS—5静止气象卫星逐时红外云图数值资料,分析了阿克苏北部绿洲1998～2001年5～8月各10次强对流暴雨和冰雹过程的红外云图特征,表明强对流暴雨与冰雹中尺度云团在尺度、形状、强度、发生、成熟时间和生命史方面具有显著的异同,这些指标对它们的监测、预警具有重要意义。

地基红外云图云导风方法研究进展

利用连续观测的云序列图像进行风场探测的技术已经较为成熟,目前主要应用于卫星云导风中,可以获取较大范围、大尺度的区域风场信息,但利用地基观测云图进行云导风方面的研究还较少。分析了地基测云仪器的发展现状,提出了采用高时空分辨率的地基红外云图,通过阈值确定云高,利用目标匹配方法、目标追踪方法进行示踪云的选择,利用快速搜索算法进行示踪云的搜索,以及地基云导风计算的方法,并分析了导风结果的质量控制思路。利用该类地基红外云图导风资料可以与常规高空风探测手段、卫星云导风资料互为补充。

纹理分析法识别静止卫星红外云图和监测汛期强对流天气系统

根据空间灰度共现矩阵纹理分析原理,制作卫星红外云图纹理分析法系统。选取50幅2003～2004年甘肃西部汛期对流性降水的FY-2红外云图,进行纹理特征量的计算和统计分析,并用甘肃省肃北县2004年6月29日18时的FY-2冰雹云的红外云图为个例进行检验。结果表明:该系统能够有效提取反映对流云团纹理特征的参数值;汛期强对流云红外云图的能量值接近1,比惯性矩和熵的特征量大2个量级。

气象卫星红外云图与水汽图的融合技术研究

将多分辨率分析融合方法和多尺度几何分析融合方法应用于气象卫星水汽图和红外云图的融合中,并用主观视觉、平均互信息和Xydeas-Petrovic指标对各种融合算法的性能分别进行了定性和定量评价。结果表明,与源图像相比,融合图像取得了更好的视觉效果,图像中包含了更多的信息量,云体清晰度和云的层次感得到了提高,纹理变得细致了。从平均互信息和Xydeas-Petrovic指标看,多尺度几何分析融合方法的效果较多分辨率分析融合方法更好。

1999年广西冬季大范围暴雨的红外云图特征分析

通过 MICAPS云图分析广西 1999年冬季大范围暴雨过程的云图特征及云顶温度特征 ,从中取得了云图特征与降水量的一些初步对应关系 ,为今后应用

GMS红外云图短时定量降水预报系统

本文详细地介绍了省气象局ＧＭＳ红外云图短时定量降水预报系统（以下简称系统）的工作原理以及操作过程。