一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法 和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)檢測技術(shù)中，云高的獲取有多種方法，如利用激光云高儀、毫米波雷達(dá)和熱紅 外云高儀等。上述測量方法較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且無法在較大范圍內(nèi)實(shí)時(shí)的獲取云高，具有一定 的局限性。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷成熟，利用遙感數(shù)據(jù)反演地表、大氣和云的各種參數(shù)， 可W大范圍實(shí)時(shí)的獲取云高度數(shù)據(jù)。
[0003] 遙感技術(shù)獲取、反演云高包括物理方法和幾何方法。采用物理方法獲取，即根據(jù)大 氣溫濕廓線和垂直減溫率來計(jì)算，如利用遙感數(shù)據(jù)獲取云頂亮溫與晴空時(shí)的參考溫度的差 值比垂直減溫率來估算云高，該方法依賴云福射特性和大氣廓線等的先驗(yàn)知識(shí)，在反演時(shí) 有一定的誤差。采用幾何方法獲取，如利用遙感數(shù)據(jù)，采取傅里葉變換找到云和云陰影的對 應(yīng)點(diǎn)，并利用幾何關(guān)系來計(jì)算云高，該方法適合平坦地表的計(jì)算且計(jì)算過程較為繁復(fù);或 者，利用幾何學(xué)方法計(jì)算云陰影，并根據(jù)計(jì)算陰影與遙感數(shù)據(jù)實(shí)際檢測陰影之間的相似度 設(shè)定闊值，迭代不同的云高來獲取最后的云高度。
[0004] W上基于遙感技術(shù)的獲取方法，獲取的云高都是比較單一的云頂或云底高度，沒 有考慮云體內(nèi)部、邊緣或者不同云體高度的差異性，而運(yùn)種差異性在高分辨率時(shí)更加突出。 雖然熱紅外技術(shù)能夠較為方便的獲得具有差異性的云體高度，但其分辨率較低，傳統(tǒng)重采 樣結(jié)果相比于高分辨的可見光數(shù)據(jù)在云的形狀和細(xì)部特征上存在局限，在應(yīng)用時(shí)相比幾何 技術(shù)受到一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法 和系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)將低分辨率熱紅外云高數(shù)據(jù)匹配到相應(yīng)的高分辨率可見光云檢測數(shù)據(jù)。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法，所述方法包 括：
[0007] 獲取同一時(shí)間區(qū)域的可見光云檢測數(shù)據(jù)和熱紅外云高數(shù)據(jù)；
[000引根據(jù)所述可見光云檢測數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)圖，所述目標(biāo)圖為可見光云檢測數(shù)據(jù)邊緣 像素所組成的像素集合；
[0009] 根據(jù)所述熱紅外云高數(shù)據(jù)，獲取背景圖，所述背景圖為熱紅外云高數(shù)據(jù)邊緣像素 所組成的像素集合；
[0010] 選取所述目標(biāo)圖上的一個(gè)像素點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)對背景圖中的像 素進(jìn)行歐氏距離變換，獲取歐氏距離變換數(shù)據(jù)；
[0011] 根據(jù)所述歐氏距離變換數(shù)據(jù)，通過預(yù)設(shè)捜索算法，獲取所述目標(biāo)點(diǎn)的高度值，對所 述目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行匹配。
[0012] 優(yōu)選地，在獲取背景圖之前，所述方法還包括：
[0013] 獲取所述可見光云檢測數(shù)據(jù)的分辨率；
[0014] 將所述熱紅外云高數(shù)據(jù)中的非云區(qū)域設(shè)定為預(yù)設(shè)高度值的云區(qū)域，獲取設(shè)定后的 熱紅外云高數(shù)據(jù)；
[0015] 將所述設(shè)定后的熱紅外云高數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，并在重采樣之后還原非云區(qū)域，獲 取與所述可見光云檢測數(shù)據(jù)相同分辨率的熱紅外云高數(shù)據(jù)。
[0016] 優(yōu)選地，所述獲取所述目標(biāo)點(diǎn)的高度值，對所述目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行匹配，包括：
[0017] 根據(jù)所述歐氏距離變換數(shù)據(jù)，獲取歐氏距離變換圖；
[0018] 選取所述歐氏距離變換圖上的區(qū)域作為圍線區(qū)，所述圍線區(qū)為W所述目標(biāo)點(diǎn)為圓 屯、，具有預(yù)設(shè)捜索半徑的圓；
[0019] 計(jì)算每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離和，所述候選點(diǎn)為所述圍線區(qū)像素的集合；
[0020] 根據(jù)所述每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離和，計(jì)算每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距 罔權(quán)值；
[0021 ]根據(jù)所述每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離和W及所述每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn) 的距離權(quán)值，計(jì)算所述目標(biāo)點(diǎn)的高度值，對所述目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行匹配。
[0022]優(yōu)選地，所述計(jì)算每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離和，包括： .巧
[002；3]放=2]4，
[0024] 其中，i為候選點(diǎn)編號，n為候選點(diǎn)個(gè)數(shù)，di為第i個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離，Sd 為每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離和。
[0025] 優(yōu)選地，所述計(jì)算每個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離權(quán)值，包括：
[0026] wi = di/Sd,
[0027] 其中，Wi為第i個(gè)候選點(diǎn)與所述目標(biāo)點(diǎn)的距離權(quán)值。
[0028] 優(yōu)選地，所述計(jì)算所述目標(biāo)點(diǎn)的高度值，包括： 巧
[0029] 好= S",*''',- i-l
[0030] 其中，hi為第i個(gè)候選點(diǎn)的高度值，H為目標(biāo)點(diǎn)的高度值。
[0031] 優(yōu)選地，在計(jì)算所述目標(biāo)點(diǎn)的高度值之后，所述方法還包括：
[0032] 選取所述目標(biāo)圖上的另一個(gè)像素點(diǎn)作為另一目標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)所述另一目標(biāo)點(diǎn)對背 景圖中的像素進(jìn)行歐氏距離變換，獲取另一歐氏距離變換數(shù)據(jù)；
[0033] 根據(jù)所述另一歐氏距離變換數(shù)據(jù)，通過圍線捜索，獲取所述另一目標(biāo)點(diǎn)的高度值， 對所述另一目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行匹配；
[0034] 執(zhí)行所述選取所述目標(biāo)圖上的另一個(gè)像素點(diǎn)作為另一目標(biāo)點(diǎn)的步驟，直至完成所 有所述目標(biāo)圖上的像素點(diǎn)匹配。
[0035] 第二方面，本發(fā)明提供一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包 括：
[0036] 數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取同一時(shí)間區(qū)域的可見光云檢測數(shù)據(jù)和熱紅外云高數(shù)據(jù)；
[0037] 數(shù)據(jù)提取單元，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)獲取單元獲取的可見光云檢測數(shù)據(jù)和熱紅外云 高數(shù)據(jù)，獲取目標(biāo)圖和背景圖，所述目標(biāo)圖為可見光云檢測數(shù)據(jù)邊緣像素所組成的像素集 合，所述背景圖為熱紅外云高數(shù)據(jù)邊緣像素所組成的像素集合；
[0038] 數(shù)據(jù)匹配單元，用于根據(jù)數(shù)據(jù)提取單元獲取的目標(biāo)圖和背景圖，選取所述目標(biāo)圖 上的一個(gè)像素點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，并獲取所述目標(biāo)點(diǎn)的高度值，對所述目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行匹配。
[0039] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法 和系統(tǒng)，獲取同一時(shí)間區(qū)域的可見光云檢測數(shù)據(jù)和熱紅外云高數(shù)據(jù)，通過歐氏距離變換并 根據(jù)預(yù)設(shè)捜索算法進(jìn)行圍線捜索，將低分辨率熱紅外云高數(shù)據(jù)匹配到相應(yīng)的高分辨率可見 光云檢測數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)將低分辨率熱紅外云高數(shù)據(jù)匹配到相應(yīng)的高分辨率可見光 云檢測數(shù)據(jù)，獲取高分辨率、細(xì)節(jié)豐富且具有差異性的云高度分布結(jié)果，一定程度上解決了 熱紅外技術(shù)獲取云高度數(shù)據(jù)在分辨率上的局限性。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本公開實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 公開的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W 根據(jù)運(yùn)些圖獲得其他的附圖。
[0041] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法的流程 示意圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法的流 程示意圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明的預(yù)設(shè)捜索算法原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。W下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0046] 圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法的 流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的一種基于熱紅外數(shù)據(jù)的云邊緣高度匹配方法，所述方法 包括：
[0047] S11、獲取同一時(shí)間區(qū)域的可見光云檢測數(shù)據(jù)和熱紅外云高數(shù)據(jù)。
[004引可W理解的是