[发明专利]基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法

权利要求书

1.一种基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对气象传真图进行预处理，得到细化的等值线图；

步骤2，将细化的等值线与卷积核进行卷积运算，通过设定阈值以及判断图像的八邻接节点个数得到分类的候选交叉点；

首先对细化的等值线采用卷积核进行卷积运算，则原细化图像中每个像素点的卷积值其中a_i(j)为像素点a_i的第j个邻接点的像素值，再将得到的卷积值与细化图像做点积，得到对应细化部分的卷积值；然后设定卷积值阈值，将满足卷积值阈值的像素点作为细化等值线的候选交叉点，对这些候选交叉点进行分类，若是在一个八邻域内，则将这些候选交叉点标记为一类；

步骤3，计算候选交叉点与每类中心点的最小欧式距离得到最终的交叉点；

步骤4，计算畸变交叉点所在等值线的宽度与最大角度，将满足阈值的点进行合并；

对于细化过程中造成的交叉点的畸变，按照两点间的欧式距离进行分组，将满足最小距离阈值的两个点划分成一组，同时这两个点需要同时满足两个条件：(1)两点属于同一连通域，即两像素点之间存在一条等值线；(2)两点间距离的阈值大小满足：d(F_i,F_j)K；其中F_i、F_j为畸变交叉点的坐标，K为距离阈值；

对于满足以上两个约束条件的点，利用细化等值线上各像素点的信息计算出交叉点各分叉线的方向，设P_k为当前像素点，P_k+s为细化等值线上距离P_k步长为s的像素点，则当前像素点P_k的方向为：

其中

通过细化图像上像素点的方向找到每条等值线的边缘，利用左右边界的像素空间坐标信息计算出等值线的宽度；像素点P_k宽度计算公式为：

其中为左边界的行列坐标；为右边界的行列坐标；

再通过在两个分叉线方向上选取k₁、k₂个像素点长度的坐标(x_k1,y_k1),(x_k2,y_k2)，计算分叉线选取的像素点间的长度以及两点与交叉点的长度：

根据余弦定理求出每两个分支间的角度

θ＝arccos((a²+b²-c²)/2ab)

将两分支宽度以及最大角度满足的点进行合并，其中角度和宽度阈值w_k，θ_k均为实验所得出的经验值；

步骤5，在等值线上将交叉点进行标记。

2.根据权利要求1所述的基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法，其特征在于，步骤1进行的预处理包括底图去除、经纬海岸线去除、特殊字符去除、小面积噪声去除，以及图像二值化、细化，其中所述小面积噪声去除是利用连通域的面积去除部分噪声。

3.根据权利要求1所述的基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法，其特征在于,步骤3中计算同一类候选交叉点的中心点选取到中心点距离最小的点(x_l,y_l)＝min{dist((x_i,y_i),(x_m,y_m))}，其中(x_i,y_i)表示每一类中像素点的坐标，删去同一类中的其他点，得到最终的交叉点。