基于信息熵的氣象衛(wèi)星云圖臺風(fēng)分割方法研究.pdf

1、臺風(fēng)是中心附近最大風(fēng)力達(dá)到12級以上的熱帶氣旋,由臺風(fēng)帶來的狂風(fēng)、暴雨及風(fēng)暴潮等組成一種復(fù)合性天氣系統(tǒng),是世界上對人類的生產(chǎn)生活影響最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。臺風(fēng)來臨時引起海面巨浪,登陸后又帶來風(fēng)暴降雨摧毀莊家、建筑設(shè)施等,對我國工農(nóng)、漁業(yè)、交通及人民財產(chǎn)安全造成了巨大損失。因此,及時準(zhǔn)確的臺風(fēng)預(yù)報,能夠降低臺風(fēng)災(zāi)害帶來的損失,對社會生活、國家財產(chǎn)和人身安全都有深遠(yuǎn)影響。然而,臺風(fēng)分割又是臺風(fēng)預(yù)報、定位及識別的關(guān)鍵,準(zhǔn)確有效的臺風(fēng)分割方法

2、不但對臺風(fēng)的定位、識別起到至關(guān)重要的作用,也對臺風(fēng)預(yù)報的自動化及大氣科學(xué)研究有著重要的意義。
　　信息熵是事件出現(xiàn)概率不確定性的量度,應(yīng)用于圖像處理中就是測量灰度級分布隨機性的一個特征參數(shù)。基于信息熵的圖像分割方法,使分割前后的圖像信息盡量保持完整,在復(fù)雜圖像分割中具有較好的分割效果。本文中所使用的衛(wèi)星云圖均為我國正在使用的風(fēng)云二號衛(wèi)星所拍攝傳回的原始圖像,并以2011年登陸我國的第2號臺風(fēng)“桑達(dá)”和第9號臺風(fēng)“梅花”為例,對基于

3、信息熵的氣象衛(wèi)星云圖臺風(fēng)分割方法做了深入的研究。主要分為以下幾個方面:
　　本文分析了臺風(fēng)云系形成、發(fā)展及消亡的過程,及其各階段在衛(wèi)星云圖中的特征,總結(jié)歸納現(xiàn)階段基于氣象衛(wèi)星云圖的分割方法及熵理論在圖像處理中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。詳細(xì)說明了衛(wèi)星云圖的研究內(nèi)容及分析過程,對衛(wèi)星云圖的分類及不同云圖的基本特點進(jìn)行分析,著重比較臺風(fēng)云系在各類云圖中的特點,給出各云類在衛(wèi)星云圖上的特征及其識別判據(jù)。
　　研究基于信息熵的臺風(fēng)云系自動分割方

4、法,首先研究了基于信息熵的圖像分割技術(shù),對信息熵概念及其到圖像熵的轉(zhuǎn)化做了分析,并從熵的數(shù)學(xué)特性和熵函數(shù)靈敏度角度論證信息熵應(yīng)用于衛(wèi)星云圖分割的有效性和合理性。根據(jù)臺風(fēng)云系在衛(wèi)星云圖中的特征,將基于信息熵的圖像分割方法、面積濾波器、臺風(fēng)區(qū)域位置分割、紋理統(tǒng)計特性相結(jié)合,設(shè)計出一種臺風(fēng)自動分割方法,并對分割和識別的效果進(jìn)行了實驗分析。
　　研究基于信息熵的臺風(fēng)云系主體分割方法,將二維最大熵法和二維Otsu法相結(jié)合,利用多目標(biāo)規(guī)劃理論