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災害影響嚴重的國家之一,平均每年有7個臺風在我國登陸。在夏秋季節(jié),臺風是東南沿海最重要的災害性天氣系統(tǒng),其所經(jīng)之處帶來的狂風暴雨和風暴潮等災害,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、及時的臺風預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成功預報的基礎。臺風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特征,從而為氣象部門預測臺風和研究臺風特性提供很有利的依據(jù),進而對全國防御臺風災害,減少臺風災害所帶來的損失提供重要的指導。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)化算法相結合的多通

3、道臺風云圖配準方法。該方法通過確定圖像曲率輪廓的對應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合的多通道臺風云圖融合方法。該方法一方面能夠很好地實現(xiàn)多通道臺風云圖融合,另一方面由于結合了偏微分方程的優(yōu)勢使得在多通道臺風云圖融合過程中考

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云圖的重要信息,而且還能夠提