硕士毕业论文针对图像处理云图和云面积测量的分析
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：
论点：云图,云层,气象卫星
论文概述：
本文利用图像处理技术,对云图进行了探析和分类,尝试了计算和改进云层面积测量的算法，提供了有效可行的解决途径，为实际研究和应用开创了新思路。论文首先叙述了气象云图预处理方面的
论文正文：
第一章引言
图像识别已经成为人们获取信息的主要来源。由于遥感、军事、工农业生产、天气预报、医疗技术、通信等行业的应用需求，数字图像处理的科学理论和技术手段发展迅速，估计有10%的信息是图像信息。随着信息技术的日益普及，我们不难理解、直观理解和判断事物，解决现实生活中的实际问题，方便简单地利用图像。例如，当刑事警察侦破案件时，可以通过比较指纹和脚印等图像获得直接证据。当诊断患者时，病变源可以从CT图像中识别，从而为正确治疗提供先决条件。正因为如此，图像处理技术的应用凸显了其在许多行业无可比拟的优势。
云的分布、形状、高度和厚度表明大气运动的变化。云的辐射特征因类型而异，其分布对天气预报、气候监测、全球气候变化等有很大影响。气象卫星的作用是根据遥感器发回的云图数据，在台山空观测地球表面和大气。根据云图信息，人们对云进行了研究:分析大面积云系的分布、天气变化规律，更具体地分析中尺度云系之间的内在联系。自气象卫星出现以来，卫星云图以特定图像的形式向人们提供了最广泛的全球时间空尺度的云信息。尤其是在海洋和沙漠等数据稀缺的地区，卫星云图显示了它们不可替代的优势。图像中描绘的云的形状，反映的信息是天气预报最基本的数据。短时间和空尺度的天气预报，如暴雪和台风等强对流天气，通常具有以下特点:持续时间短、可变性大、因素复杂、强度大、时间分布不均匀空等。一般的天气观测系统很难可靠地监测和预报这种天气，卫星云图是一种很好的补充和改进。只有气象卫星才能对不同时间的各种云系变化进行长期、及时的跟踪观测，空，而空平台已经成为观测和报告冰雹、大风、雷暴等破坏性天气不可或缺的工具和数据通道。云图像分析和云簇快速报告在军事和民用天气预报支持方面也具有重要价值，例如卫星发射角度、弹道导弹发射高度和宇航员操作时间。然而，在今天的军事和民用任务中，中国许多气象站的普遍做法是依靠主观经验和简单分析来进行云图的云分析，即使卫星图像动力学的未来估计仅仅基于表面线性推理。这种落后的局面不符合信息社会的要求。在很大程度上，它影响和限制了保护军事和民用气象报告的国家标准。它不符合信息社会的期望，也不符合国家快速发展的条件。因此，探索云分析和云聚类分析预测的方法，总结和获取隐藏在云图像中的大量天气信息，准确及时地进行云图像识别和云分类研究，不仅可以提高气象报告标准，而且是提高国防和民用气象报告准确性的主要途径，也是当今卫星遥感领域的主要研究趋势。可以说，它不仅具有科学价值和国防价值，而且在实际民事应用中具有重要意义。
此外，通过卫星云图获得的地球表面事物的卫星云图越来越广泛地应用于大气资源预测、自然灾害预测、环境质量监测、卫星云图处理和军事目标识别等许多方面。卫星云图受大气密度、云层变化和传感器质量的影响很大。许多云图像或多或少都有被云覆盖的“盲区”，信息丢失，不利于云图像的分析和解释。因此，准确计算云覆盖面积是遥感云图处理的核心问题之一。这就引出了本文要解决的第二个问题——云面积计算。在数学理论中，人们通常用定积分来计算物体的面积。然而，在现实生活中，要找到不规则目标的所有J对象并不容易，也不可能直接找到积分目标的面积。针对实际问题，将不规则云图像分割成多个区域。
3.3云图定量统计和算法........35-38
3.3.1定量统计算法........35-37
3.3.2算法实现和结果........37-38
3.4云图反射率测量........38-48
3.4.1二维反射率测量算法........39-41
3.4.2实验方案和结果........41-48
3.5本章摘要........48-50
第4章云面积测量........50-68
4.1云面积测量........50-51
4.2获取边界点........51-53
4.3云层面积测量........53-65
4.3.1链码........54
4.3.2边界图像编号标签........54-62
4.3.2.1一阶微分码........54-55
4.3.2.2弗里曼链码........55-58
4.3.2.3弗里曼链码........58-62
4.3.3云区算法........62-65
4.4实验结果和分析........65-67
4.5本章摘要........67-68
第五章总结与展望........68-70
5.1纸张内容........68
5.2未来工作........68-70
数字图像处理技术的应用广泛应用于各行各业。直观地理解和判断事物，解决现实生活中的实际问题，使用图像分析和处理，既方便又简单。气象卫星的作用是在太平洋空对地球表面及其大气进行气象观测，并发回云图数据。自气象卫星出现以来，卫星云图以具体形式向人们呈现了最广泛的全球时间空尺度的云信息。然而，云分类和云聚类分析预测技术方法的研究不仅具有科学意义和国防意义，而且在实际民用中也具有重要价值。
本文利用图像处理技术对云图像进行分析和分类，试图对云面积测量算法进行计算和改进，提供一种有效可行的解决方案，为实际研究和应用开辟新思路。本文首先介绍了气象云图预处理的相关知识，如直方图、阈值、同态滤波、信噪比等。然后对图像进行进一步处理，对样本云进行识别和定量计数，提出一种改进的主成分分析算法，建立反射率与可见光和红外亮度之间的数学关系，改进样本云在反射率中的映射投影，校正误差引起的样本云相交，开发云特征信息。仿真在MATLAB中完成，实现了样本云的有效分类。实验结果表明，云图像的清晰度更符合要求，效果更好。最后，利用图像处理技术对弗里曼链码算法进行改进，将云图像转换成由多个互不重叠的区域组成的一组块，从而达到完成云面积计算的目的。面积测量计算的速度和精度显著提高，应用前景广阔。
参考
[1]赖黄简，冯郭灿(译)。数字图像处理的艰难解读[·米]北京:机械工业出版社，2005，4。
[2]周伟，李万标。引用该论文[。北京大学学报:自然科学版，2003。39 C 1): 83-90。
[3]阿尔金。答，1964年，泰洛斯-3照片中云层的纬度分布。科学，143，569-572。
[4]米勒。《相对云量全球地图集，1967-1970》，华盛顿特区美国空军森林部，237页，[/比尔/] [5]桑德斯，r.w .，k.t .克里贝尔，1988。一种从svhrrdata.int.j. remotesensing，9，I，123-150中检测晴空和多云根的改进方法。
[6]普里，k，和戴维森，1992，红外卫星云图数据作为数据同化中湿度和非绝热加热的替代数据的使用。星期一我们。版本，120，2329-2341。
[7]申克、霍尔布和内夫:一种利用雨云-3 MRIR测量为热带海洋地区开发的多光谱云型识别方法。星期一W EA。REV，284-291.1976。[/比尔/] [8]柯克利，J.A. I .和布里瑟顿，f . p . I . 2006，高分辨率扫描仪数据的云覆盖:确定和允许部分填充的视野。地理资源，87，4917-4923。
[9]班克特，用概率神经网络对海洋区域动静脉血栓形成进行大范围分类。应用流星。，33，909-918，1994年。模糊等数据聚类算法的收敛定理。，1990年，PAMI-2:1-7