[發明專利]基于氣象雷達基數據三維重構方法

有效

• 申請號: 201210247241.7
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102855658A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 路志英;韓春艷;靳鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種基于氣象雷達基數據三維重構方法，其特征是，包括如下步驟：

1)斷層輪廓線的提取和采樣，包括對圖像進行二值化處理、開運算進行邊界平滑、區域標記去除微小面積、邊界跟蹤進行邊界提取和弦采樣進行邊界采樣；

2)單體的三維建模，包括斷層間輪廓的對應、斷層間輪廓拼接、斷層間插值和分叉處理；

3)基于OpenGL的三維渲染和顯示，包括三角片面的繪制、光照和顏色的設定、坐標變換和利用顏色混合進行透明顯示。

2.如權利要求1所述的基于氣象雷達基數據三維重構方法，其特征是，斷層輪廓線的提取和采樣是：首先，提取出選定區域在9個仰角下所對應的斷層圖像的輪廓線；其次，對所得輪廓線標號并采樣，整個過程的步驟細化如下：

步驟一??將選定區域的某反射率強度值作為閾值，采用閾值為20dBZ，對選定的區域進行二值化處理；

步驟二??利用數學形態學里的開運算對二值化后的圖像進行平滑去噪，使用開運算即先腐蝕后膨脹，進行圖像平滑去噪；

步驟三??利用區域標記法，去掉面積小于一定閾值的區域；

步驟四??利用邊界跟蹤算法，進行輪廓線提取，并標號存儲；

步驟五??利用弦采樣算法，對提取的輪廓線進行采樣、標號和存儲。

3.如權利要求1所述的基于氣象雷達基數據三維重構方法，其特征是，斷層輪廓線的拼接是，先通過兩相鄰輪廓線長軸找初始對應點，并通過兩長軸的空間夾角進行微調，再利用拼接算法進行相鄰斷層輪廓線的拼接，其中：

A各斷層初始對應點選取，具體操作步驟如下：

1)在每條輪廓線上，找出距離最大的兩個點的連線作為長軸；

2)從低仰角到高仰角依次計算兩相鄰斷層輪廓線長軸的空間夾角，如果夾角小于給定閾值，則選擇長軸的兩個端點作為輪廓拼接的待選初始點；如果夾角大于給定閾值則進行微調，即在較高仰角的輪廓線上，將每個點和與其對應的距離最大的點湊成點對，并連接兩個點形成一條線段，然后在這些線段里找出與其相鄰低仰角的輪廓線長軸的夾角小于給定閾值的線段作為該輪廓線的長軸，此長軸的兩個端點即為微調后的輪廓拼接待選初始點；

3)選取最低仰角斷層的待選初始點中任一點作為初始點，其后每一斷層均選取與其相鄰斷層輪廓線待選初始點所對應的長軸端點作為初始對應點。

B斷層輪廓線對應點的尋找與連接

從兩相鄰斷層輪廓線上的初始對應點開始，依次找到后續對應點對，并按照拓撲一致性的原則連接成一系列三角形面片模擬表面，具體操作步驟：

1)連接兩斷層輪廓線初始對應點，依次沿輪廓線尋找下一個對應點對；

2)判斷此時對應點對的連線的斜率與空間Z軸的空間夾角是否小于給定閾值，如果小于給定閾值，則判定為對應點對；如果大于給定閾值則進行插值，先連接P₁P₂，其與Z軸的空間夾角大于給定閾值，則在P₃P₂中選擇一點P₄，滿足P₁P₄與Z軸的空間夾角小于給定閾值，此時P₁、P₄為對應點對；同理繼續尋找下一對應點對；

3)連接對應點對，用三角形圖元模擬建立對象表面模型，相鄰斷層間兩個對應點對連線以及同一輪廓線上對應點的連線組成了一個四邊形，如P₁P₅P₆P₄組成了一個四邊形，為保證重構表面的拓撲一致性均連接四邊形左上點和右下點，即P₁P₆將四邊形分為兩個三角形，同理依次連接后續對應點對。

4.如權利要求1所述的基于氣象雷達基數據三維重構方法，其特征是，包括對圖像進行二值化處理，其中的圖像是由基數據生成的圖像，基數據為每6分鐘1個體掃9個仰角的數據，通過讀取該基數據，獲取9個仰角下的反射率因子圖像。