[发明专利]一种基于静止卫星红外云图的中尺度对流系统识别与追踪方法

摘要

本发明提供一种基于静止卫星红外云图的中尺度对流系统识别和追踪方法，其特征在于，包括下列步骤：1)在静止卫星云图上标识中尺度对流系统边界；2)对闭合边界包围的区域进行填充并编号；3)重复步骤1)和2)，直至所有中尺度对流系统都标识完毕；4)分别计算每个经过编号的中尺度对流系统的云团属性；5)利用连续两帧云图，确定待追踪中尺度对流系统在下一时刻的候选云团；6)计算待追踪中尺度对流系统与候选云团间的空间相关系数；7)通过空间相关系数的比较完成中尺度对流系统的追踪。本发明可自动完成中尺度对流系统的识别和追踪过程，显著提高计算效率和准确率。

主权项

1.一种基于静止卫星红外云图的中尺度对流系统识别与追踪方法，其特征是包括下列步骤：1)在一组连续的静止卫星红外云图上识别中尺度对流系统：1.1)对任一帧红外云图，将其所有像素点设定标识符为0；1.2)从红外云图的首行开始向下逐行逐列对像素点进行判断，判断像素点是否满足条件；不满足则跳至下一像素点；若满足则将该像素点确定为待识别中尺度对流系统的初始边界点P0，将该像素点标识符置为2，跳至步骤1.3)；满足条件即为符合边界点标准，该标准为：云顶红外亮温小于‑52℃且标识符为0；1.3)判断初始边界点是否为孤立点：若P0点在8邻域的0、1、2、3方向上未找到满足条件的边界点，则其是孤立点，并将该点的标识符由2改为3，返回步骤1.1)；若能找到满足条件的点，则把该点定为边界点P1，并将点P1的标识符由0改为2，跳至步骤1.4)；1.4)逐一寻找其它边界点：以P0和P1的连线为基准线，沿该基准线的外法线方向在边界点P1的8邻域内沿顺时针方向进行搜索，寻找满足条件的点，定为边界点P2，并标记该边界点标识符为2；再以P1和P2的连线为基准线，沿该基准线的外法线方向在边界点P2的8邻域内沿顺时针方向进行搜索，寻找满足条件的点，定为边界点P3，并标记该边界点标识符为2；依次类推，寻找所有的边界点；直到找到的边界点Pn与边界点P0重合时，该中尺度对流系统区域搜索结束，将相邻边界点的连线包围的区域填充标识符1；1.5)记录中尺度对流系统属性：通过步骤1.1)～1.4)完成对云图中某一中尺度对流系统识别后，记录该中尺度对流系统的相关属性；1.6)重复步骤1.2)至1.5)，直至红外云图的全图搜索结束，从而完成中尺度对流系统的识别；2)对一组连续的并完成识别的卫星云图进行中尺度对流系统的追踪：2.1)确定第一帧云图上待识别的中尺度对流系统，以该系统重心为中心确定第二帧云图上的搜索区域，该区域半径为T×V，其中T为两帧云图间的时间间隔，V为中尺度对流系统的统计最大移动速度；将第二帧云图上搜索区域内的中尺度对流系统设定为初步候选云团；将第一帧云图上待识别的中尺度对流系统设定为待追踪中尺度对流系统，即待追踪云团；2.2)逐一计算初步候选云团中每个云团与待追踪云团之间的面积变化率，将面积变化率小于阈值的云团确定为第二轮的候选云团；其中面积变化率计算公式为：其中S₁和S₂分别为待追踪云团和某个初步候选云团的云盾面积；2.3)分别计算待追踪云团与第二轮候选云团之间的红外亮温空间相关系数，空间相关系数最大的一组云团即为目标云团，亦即连续变化的同一中尺度对流系统；2.4)依照所述步骤2.1～2.4)，完成所有卫星云图的中尺度对流系统的追踪。