專利名稱：采用外接矩形的氣象傳真圖像鋒線提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用外接矩形的氣象傳真圖像鋒線提取方法，用于氣象學(xué)，計算 機視覺和模式識別等應(yīng)用領(lǐng)域，在氣象預(yù)報、航海作業(yè)、海洋氣象、臺風(fēng)分析、目標識別、圖 像檢索等方面都有實際應(yīng)用價值。屬于計算機視覺和氣象學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
面對各種令人堪憂的氣象問題，氣象傳真圖已經(jīng)成為氣象預(yù)報不可缺少的部分。 然而氣象傳真圖里信息繁多，不利于分析及信息的融合。采用圖像處理技術(shù)可以把氣象傳 真圖里鋒線、等壓線、等高線等重要信息提取出來，以便于分析及與其他信息的融合。研究 解決這一課題，將為氣象預(yù)報提供新的參照工具。在過去的幾十年中，氣象傳真圖像分析已經(jīng)取得了一些成績。D. P. Mukherjee等 采用模糊c-means分類算法來分割提供氣象信息的Sodar傳真圖像。De，A. K.等提出了 一種統(tǒng)一標準的方法讓使用者自由地選擇大范圍的圖像處理和模式識別技術(shù)，根據(jù)最近的 S0DAR模式邊界的幾何表示提取遠程探測氣象信息。Kramer，G.等研究了 Walsh和Haar 變換編碼方法的適宜性來減少黑白氣象傳真圖像的冗余和不相干。Kawakita，H.通過氣象 衛(wèi)星傳真圖像的處理系統(tǒng)來理解風(fēng)向量海洋表面溫度、云高度等氣象數(shù)據(jù)。Youxin Lu等通 過計算圖像中像素幅值變化的標準偏差。來評估接收的氣象傳真圖像的質(zhì)量。Bradley， S. G.等建立了氣象衛(wèi)星圖像分析工具進行氣象學(xué)和大氣研究。廖木星等研究討論了適用于 氣象傳真圖預(yù)處理中二值化方法和確定閾值的方法。這些研究都沒有開展氣象傳真圖像鋒 線提取的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決對氣象傳真圖像中關(guān)鍵信息進行歸類貯存的問題，提出一 種采用外接矩形的氣象傳真圖像鋒線提取方法，該方法先提取鋒線上的三角形，再根據(jù)三 角形位置和鋒線寬度提取鋒線。為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，提出了一種新的 外接矩形法提取鋒線上的三角形，再根據(jù)三角形位置和鋒線線段部分的寬度提取鋒線。首 先，根據(jù)氣象傳真圖像中三角形區(qū)域的寬度大多在七或八個像素的特征，將圖像中三角形 初步提取，并進行去除噪聲和腐蝕膨脹處理。然后采用Canny算子對每個獨立連通區(qū)域進 行邊緣檢測，采用霍夫變換檢測直線方法提取獨立連通區(qū)域的邊緣直線，分別以每條邊緣 直線為基準做外接矩形，再計算連通區(qū)域的像素面積，若該連通區(qū)域的像素面積與外接矩 形的比值都近似等于0. 5，則認定該連通區(qū)域為三角形。最后根據(jù)氣象傳真圖像中鋒線的兩 個特征(1.鋒線線段部分的寬度都在三或四個像素；2.鋒線線段部分和提取的三角形相 連)提取等鋒線。本發(fā)明的鋒線提取方法具體包括以下幾個步驟 1.氣象傳真圖像中三角形初步提取
根據(jù)氣象傳真圖像中三角形區(qū)域的寬度大多在七或八個像素(等高線以及海岸線的寬
3度大多只有一個像素、鋒線直線部分寬度都在三或四個像素)的特征，將圖中三角形初步提 取，采用中值濾波方法去除噪聲和進行腐蝕膨脹處理。2.采用外接矩形法提取三角形
采用Canny算子對每個獨立連通區(qū)域進行邊緣檢測，采用霍夫變換檢測直線方法提取 獨立連通區(qū)域的邊緣直線，分別以每條邊緣直線為基準做外接矩形，再計算連通區(qū)域的像 素面積，若該連通區(qū)域的像素面積與各個外接矩形的比值都近似等于0. 5，則認定該連通區(qū) 域為三角形。3.提取鋒線
根據(jù)氣象傳真圖像中鋒線的兩個特征(1.鋒線線段部分的寬度都在三或四個像素， 2.鋒線線段部分和提取的三角形相連)提取鋒線。本發(fā)明方法簡單，實現(xiàn)容易，只需要外接三個矩形就可以有效地提取三角形。本發(fā) 明方法適合于各種圖像中任意三角形的檢測。提取三角形和鋒線的方法簡單，降低了三角 形檢測的計算復(fù)雜性。


圖1為氣象傳真圖原圖。圖1中，線段上有三角形的粗線段為鋒線。圖2為圖像中任意一個像素點與周圍像素點分布示意圖。圖2中，點x為任意一個像素點，點q” q2, q3, q4, q5，q6, %，q8為點x周圍的八個像
o圖3為三角形和外接三個矩形示意圖。圖3中，A，B，C為三角形的三個頂點，矩形B⑶E為以直線BC為基準邊求得的外接 矩形，矩形ACED為以直線AC為基準邊求得的外接矩形，矩形ABDE為以直線AB為基準邊 求得的外接矩形。圖4為本發(fā)明采用外接矩形提取三角形的實驗結(jié)果。圖4中，各個三角形為經(jīng)過初步提取和采用外接矩形求出的結(jié)果。圖5為本發(fā)明提取鋒線的實驗結(jié)果。圖5中，提取的鋒線為根據(jù)三角形位置和線段寬度求出的結(jié)果。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖和實施例作進一步的詳細描 述。實施例具體針對附圖進行鋒線提取過程的描述。1.在圖1中按從左往右、從上往下順序依次取一個像素點X，其 周圍像素點分布如圖2所示，Ql, q2, q3, q4, q5, q6, q7, q8表示像素點x周圍八 個像素點的像素值，黑色點的像素值為0，白色點的像素值為255，若滿足
t^ 和x=0，則像素點x保持為黑色；否則，置為白色。在圖1中所有的像素點都處理
過后采用中值濾波方法去除噪聲和進行腐蝕膨脹處理。2.采用Canny算子對每個獨立連通區(qū)域進行邊緣檢測，采用霍夫變換檢測直線方法提取獨立連通區(qū)域的邊緣直線。如圖3所示，假設(shè)獨立連通區(qū)域ABC的三個頂點A、B、C的坐標分別為(、》、)， (^Jm) , (^cjc),以直線BC為基準邊，在區(qū)域內(nèi)尋找一點，使得該點到直線BC的距離為最 遠，求出為點A，求出湯=(xB-xc,yB-yc) , CA = (xA-xc,yA-yc)。過點A做直線BC的平行
線，得到外接矩形BOTE，求出矩形BOTE的面積為S^f^IxSS]。以直線AC為基準邊，在區(qū) 域內(nèi)尋找一點，使得該點到直線AC的距離為最遠，求出為點B，求出冗=(xB-xA,yE-yA〉 ，AC = (xc-xA,yc-yA)。過點A做直線BC的平行線，得到外接矩形ADEC，求出矩形ADEC的 面積為Sm^—HxI^。以直線AB為基準邊，在區(qū)域內(nèi)尋找一點，使得該點到直線AB的 距離為最遠，求出為點C，求出H= (xA-xB;yA-yB) , BC=(Sc-xB,yc-yB)。過點A做直線BC 的平行線，得到外接矩形ABDE，求出矩形ABDE的面積SSABDfji石X—。
中S再對連通區(qū)域內(nèi)像素點進行計算求出連通區(qū)域的像素面積S，求出巧=-一，
UBCDE
, %=-^ ,若T , T , T都近似等于0. 5，則認定該連通區(qū)域為三角形。
^ABSC^ASDE J1 J2 J33.根據(jù)氣象傳真圖像中鋒線的兩個特征(1.鋒線線段部分的寬度都在三或四個 像素，2.鋒線線段部分和提取的三角形相連)提取鋒線。
權(quán)利要求
一種采用外接矩形的氣象傳真圖像鋒線提取方法，其特征在于包括如下具體步驟1) 根據(jù)氣象傳真圖像中三角形區(qū)域的寬度大多在七或八個像素(等高線以及海岸線的寬度大多只有一個像素、鋒線直線部分寬度都在三或四個像素)的特征，將圖中三角形初步提取，進行去除噪聲和腐蝕膨脹處理；2) 采用Canny算子對每個獨立連通區(qū)域進行邊緣檢測，采用霍夫變換檢測直線方法提取獨立連通區(qū)域的邊緣直線，分別以每條邊緣直線為基準做外接矩形，再計算連通區(qū)域的像素面積，若該連通區(qū)域的像素面積與各個外接矩形的比值都近似等于0.5，則認定該連通區(qū)域為三角形；3) 根據(jù)氣象傳真圖像中鋒線的兩個特征(1.鋒線線段部分的寬度都在三或四個像素，2.鋒線線段部分和提取的三角形相連)提取鋒線。
全文摘要
一種采用外接矩形的氣象傳真圖像鋒線提取方法，該方法先提取鋒線上的三角形，再根據(jù)三角形位置和鋒線寬度提取鋒線。首先根據(jù)氣象傳真圖像中三角形區(qū)域的寬度將三角形初步提取，進行去除噪聲和腐蝕膨脹處理。然后采用Canny算子對每個獨立連通區(qū)域進行邊緣檢測，采用霍夫變換檢測直線方法提取獨立連通區(qū)域的邊緣直線，分別以每條邊緣直線為基準做外接矩形，再計算連通區(qū)域的像素面積，若該連通區(qū)域的像素面積與各個外接矩形的比值都近似等于0.5，則認定該連通區(qū)域為三角形。最后根據(jù)氣象傳真圖像中鋒線線段部分的寬度和三角形位置提取鋒線。本發(fā)明方法簡單、實現(xiàn)容易，降低了三角形檢測的計算復(fù)雜性。
文檔編號G06T7/00GK101894373SQ20101025697
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者潘海朗 申請人:潘海朗