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变分方法在GMS-5气象卫星云图处理中的应用研究

作　者: 费文龙
导　师: 韦志辉
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 卫星云图云型分类云的识别图像分割变分方法几何曲线演化水平集方法 Mumford-Shah模型向量图像多通道
分类号: TP399
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 175次
引　用: 2次
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内容摘要

本文主要研究了基于变分方法的云的判别和云分类的方法。首先，本文介绍了卫星云图的特征和以往的处理方法，较全面的介绍了几何曲线演化方法、由Osher和Sethian提出的基于水平集的图像分割方法、Mumford和Shah提出的Mumford-Shah图像分割模型、Chan和Vese提出Mumford-Shah模型的水平集解法以及基于Mumford-Shah模型的向量图型的分割方法。其次，对于单通道云图，本文提出了改进的Mumford-Shah模型，即把Mumford-Shah模型中轮廓线内部像素的灰度平均值，改为目标物体的核心灰度，并通过调整相应的权重系数，得到了分割结果更为准确的、更有意义，从而准确地分割出了高云、中云和低云。同时，对于多通道图像，本文先利用基于Mumford-Shah模型的向量图像分割方法，对人造的两个通道的图像，成功的得到了两个图像的差集和并集图像。本文还提出了一种基于改进Mumford-Shah模型的向量图像分割模型，对两个通道的卫星云图资料进行分割，更加准确的识别出中低云系在红外通道和可见光通道中的位置，并且识别出卷云和积雨云这两类跟天气系统息息相关的云系。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-10
  1.1 卫星云图资料的处理  7-8
  1.2 基于变分方法的图像分割  8-9
  1.3 本文的安排  9-10
2 气象卫星云图资料的处理  10-18
  2.1 静止气象卫星GMS-5简介  10
  2.2 GMS-5卫星云图特点  10-12
    2.2.1 可见光云图的基本特点  10-11
    2.2.2 红外云图的基本特点  11
    2.2.3 水汽图的基本特点  11
    2.2.4 可见光云图和红外云图的比较  11
    2.2.5 水汽图和红外云图的比较  11-12
  2.3 卫星云图处理  12-13
  2.4 云的分类  13-15
    2.4.1 云图上识别云的六个判据  13-14
    2.4.2 各类云的识别  14-15
  2.5 云型判断和云型分类的常用方法  15-16
  2.6 小结  16-18
3 基于变分方法的图像分割方法  18-33
  3.1 参数活动轮廓模型(Snake模型)  18-19
  3.2 几何活动轮廓模型和水平集方法  19-26
    3.2.1 曲线演化的理论  19-21
    3.2.2 水平集方法(Level Set Method)  21-23
    3.2.3 水平集方法的数值计算  23-25
    3.2.4 水平集方法的快速计算法-快速行进法(Fast Marching)  25-26
  3.3 基于Mumford-Shah模型的图像分割方法  26-31
    3.3.1 简化的Mumford-Shah模型  27-28
    3.3.2 基于水平集求解简化M-S模型的C-V方法  28-30
    3.3.3 基于简化Mumford-Shah模型的向量图像分割方法  30-31
  3.4 小结  31-33
4 M-S模型在卫星云图处理中的应用  33-43
  4.1 用Mumford-Shah模型进行卫星云图的分割  33-38
    4.1.1 卫星云图的灰度特点  33-35
    4.1.2 原始M-S模型的卫星云图分割  35-36
    4.1.3 改进的Mumford-Shah模型  36-38
  4.2 多通道的卫星云图资料进行处理  38-42
    4.2.1 人工图像试验  39
    4.2.2 利用红外和可见光两个通道识别中低云系  39-40
    4.2.3 卷云和积雨云的识别  40-42
  4.3 小结  42-43
5 结束语  43-45
  5.1 本文总结  43
  5.2 展望  43-45
致谢  45-46
参考文献  46-48

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