[发明专利]基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法

说明书

本发明公开了一种基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法，首先对气象传真图进行预处理，得到仅含细化等值线的图像；然后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，再通过计算候选点与每类中心点的最小欧式距离得到最终的交叉点；对于交叉点的迁移以及畸变，通过等值线宽度和最大角度的判定方法进行合并，最终将检测出的交叉点在等值线上进行标记。本发明采用基于卷积的等值线交叉点检测方法，能够在复杂的等值线中保持较高的检测精度，具有计算量小、检测效率高等特点。

技术领域

本发明属于计算机图形学领域，特别是一种基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法。

背景技术

气象传真图(Meteorological Facsimile Chart)即传真天气图是一种通过气象传真机接收的简单直观的天气图，它通过在一张特制的底图上填出一定区域内各观测点同一时刻的气象数据，从而反映出该区域的天气状况及变化趋势。作为海上航行的重要工具，气象传真图可用于观察和监视航行海域内海况和天气系统的发生、演变和移动等情况，对船舶远离恶劣天气、选择合理航线、安排有效作业、保证航行安全等有重要意义。

在对气象传真图中等值线进行一系列的图像处理技术中，常常包括等值线的矢量化、等值线插值、等值线的断线修复、等值线的涡度线检测等，而在实现这些技术前需要得到完整平滑的等值线，从而需要对气象传真图进行预处理，包括底图去除、特殊文字去除、图像去噪等，针对于等值线上的毛刺噪声信息，通过检测出这些毛刺噪声信息与等值线形成的交叉点，再通过已有的方向链码的方法去除毛刺可以达到很好的效果，因此检测出准确的等值线交叉点具有重要意义。当前交叉点的检测方法中，有的基于模板匹配的方法进行检测，有的基于角点检测的方法进行检测，有的通过神经网络进行训练的方式进行检测，但是这些方法存在大量的误检和漏检，同时通过训练集的方法需要针对每类图像建立庞大的数据集而带来巨大的工作量，从而导致检测效率低、计算较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卷积的气象传真图交叉点检测方法，能够在复杂的等值线中保持较高的检测精度，具有较高的鲁棒性，易于实现。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于卷积的气象传真图交叉点检测方法，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；

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；

步骤5，在等值线上将交叉点进行标记。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过将细化的气象传真图与卷积核进行卷积计算方法简单，运算速度快，对于多种复杂情形的等值线，不会出现误检测以及漏检，通过设定阈值可以快速的检测到交叉点的位置坐标；(2)对于细化过程中存在畸变的交叉点，通过判断原等值线上的宽度以及细化等值线的最大角度来合并具有较高的严谨性，同时计算速度快，具有较高的识别率，将两种方法结合进行判定，有较高的检测效率，为后来的等值线的处理带来了极大的方便。

附图说明

图1是本发明基于卷积的气象传真图等值线交叉点检测方法流程图。

图2是本发明实施例的原始气象传真图。

图3是本发明实施例的预处理后细化等值线图。

图4是本发明实施例的等值线交叉点样例图。

图5是本发明实施例的等值线卷积样例图。

图6是本发明实施例的交叉点畸变示意图。