基于多尺度幾何分析和偏微分方程的臺(tái)負(fù)云圖融合方法研究.pdf

1、我國(guó)是世界上受臺(tái)風(fēng)災(zāi)害影響嚴(yán)重的國(guó)家之一,平均每年有7個(gè)臺(tái)風(fēng)在我國(guó)登陸。在夏秋季節(jié),臺(tái)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(lái)的狂風(fēng)暴雨和風(fēng)暴潮等災(zāi)害,給人民生命、國(guó)家財(cái)產(chǎn)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成重大損失。另一方面,臺(tái)風(fēng)引起的降水卻能解除或緩和大范圍的旱情。因此,準(zhǔn)確、及時(shí)的臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)和警報(bào)可以起到趨利避害的作用,而準(zhǔn)確的中心定位則是臺(tái)風(fēng)成功預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。臺(tái)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(guó)的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星云圖包含5個(gè)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(jiàn)光通道和水汽通道。臺(tái)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(tái)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(lái)更好的提取臺(tái)風(fēng)特征,從而為氣象部門預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)和研究臺(tái)風(fēng)特性提供很有利的依據(jù),進(jìn)而對(duì)全國(guó)防御臺(tái)風(fēng)災(zāi)害,減少臺(tái)風(fēng)災(zāi)害所帶來(lái)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(tái)風(fēng)云圖配準(zhǔn)方法。該方法通過(guò)確定圖像曲率輪廓的對(duì)應(yīng)角點(diǎn)信息后引入粒子群優(yōu)化配準(zhǔn)的仿射變換函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩幅圖像的配準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)表明該方法不僅能夠很好地實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)圖像配準(zhǔn)工作,而且配準(zhǔn)精度優(yōu)于傳統(tǒng)方法,對(duì)于下一步臺(tái)風(fēng)云圖融合工作的進(jìn)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(tái)風(fēng)云圖融合方法。該方法一方面能夠很好地實(shí)現(xiàn)多通道臺(tái)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(shì)使得在多通道臺(tái)風(fēng)云圖融合過(guò)程中考

4、慮了去除噪聲的問(wèn)題,最終融合的臺(tái)風(fēng)云圖不僅能夠很好地保持各個(gè)通道的有用信息,而且大大提高了融合后臺(tái)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(tái)風(fēng)云圖融合方法。該方法通過(guò)在Contourlet域內(nèi)的高頻子圖引入一個(gè)非線性增強(qiáng)算子突出融合后的云圖細(xì)節(jié),在保證不丟失臺(tái)風(fēng)云圖重要細(xì)節(jié)和輪廓信息的同時(shí)也考慮了融合過(guò)程中的噪聲問(wèn)題。該方法能夠很好地保持各個(gè)通道臺(tái)風(fēng)云圖的重要信息,而且還能夠提