基于多普勒雷达图像的中气旋识别

论文题目: 基于多普勒雷达图像的中气旋识别

论文类型: 硕士论文

论文专业: 模式识别与智能系统

作者: 张春

导师: 王萍

关键词: 多普勒雷达,中气旋,阈值分割,滤波,分类

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文工作属于天津市气象局科研课题“多普勒雷达云图冰雹自动识别预警系统”。冰雹是严重影响人类生产生活的灾害性天气之一。冰雹云具有突发性、移动迅速、生命史短和局地性等特点,因此给预报带来很大困难。多普勒雷达则为冰雹预报提供了有力的技术支持。从目前的资料看,基于多普勒雷达图像的冰雹预报的研究尚处于探索阶段,因此本课题具有很高的研究价值和现实意义。在过去的研究工作中,对冰雹预报主要限于数值方面的研究。本文从图像处理的角度出发,运用模式识别与计算机视觉的方法对多普勒雷达的径向速度图进行了较为深入的研究。同时,本文借鉴了气象专家几十年的宝贵经验,整理出一套较完善的径向速度图的处理方法。本文工作主要涉及以下几方面:(1)对不同仰角的图像进行合成,并以此作为后续工作的基础。(2)对图像进行预处理。区域裁剪限定了图像处理的范围,减小了后续处理的计算量;阈值分割完成了速度大小与速度模糊的处理;距离与夹角判据则将满足距离判据或者夹角判据的所有像素点进一步提取出来;根据与径向速度图对应的基本反射率图的信息,将所有可能的“速度对”中心不在50dBZ区域内的像素点排除掉;最后对实验结果进行了验证。(3)在第二步的基础上,提取出转动速度作为特征值。首先利用特征值准确定位,然后将特征值输入到分类器中,对中气旋进行分类。实验结果及理论分析表明,本文的方法可以有效识别出中气旋,并能一定程度上满足实际应用的要求。本文的研究工作将为基于多普勒雷达的冰雹识别的研究打下良好的基础。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 冰雹强对流天气研究概述

1.3 天津市地区雹灾情况

1.4 国外的相关研究

1.5 国内的相关研究

1.6 本文的主要工作

第二章理论基础与方法

2.1 模式识别

2.1.1 特征提取和选择

2.1.2 线性判别函数

2.2 计算机视觉

2.2.1 滤波

2.2.2 图象分割

2.2.3 运动视觉及其技术

2.3 数学形态学

2.4 专家系统

第三章 Doppler 雷达原理

3.1 天气雷达发展简史

3.2 气象目标对电磁波的散射

3.3 电磁波在大气中的衰减

3.4 雷达气象方程

3.5 距离折叠

3.6 多普勒效应

3.7 径向速度

3.8 中-γ尺度(2-20 公里)系统的速度图象特征

3.9 蓝金模式

3.10 中-γ尺度气旋/反气旋流场径向速度图象

3.11 中气旋

3.11.1 气旋核的定义

3.11.2 中气旋的识别判据

3.11.3 小结

第四章中气旋的识别

4.1 径向速度图简介

4.2 图像格式

4.3 图像合成

4.4 区域裁剪

4.5 阈值分割

4.6 滤波去噪

4.6.1 常用滤波方法

4.6.2 数学形态学滤波

4.6.3 区域生长法

4.6.4 区域标记法

4.6.5 区域生长标记法

4.6.6 算法总结

4.7 距离与夹角判据

4.7.1 距离判据

4.7.2 夹角判据

4.8 图像映射

4.9 计数验证

4.10 特征提取与选择

4.11 中气旋的定位和分类

第五章总结与展望

5.1 系统集成

5.2 程序流程图

5.3 实验结果

5.4 主要工作与创新点

5.5 设想与建议

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

[1].基于雷达图像的中气旋的识别及超折射回波的滤除[D]. 张艳.天津大学2009
[2].基于多普勒雷达的非接触式生命体征监测系统设计[D]. 王元东.湖南大学2017
[3].基于多普勒雷达的跌倒检测方法研究[D]. 陈旻罡.太原理工大学2018
[4].多普勒雷达信号处理算法研究及软件开发[D]. 程浩.南京工业大学2004

基于多普勒雷达图像的中气旋识别

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