[發明專利]一種基于超像素分割的地基云自動檢測方法有效

申請號：	201210520167.1	申請日：	2012-12-06
公開（公告）號：	CN103035001A	公開（公告）日：	2013-04-10
發明（設計）人：	王春恒;劉爽;肖柏華;張重;胡僅龍;陳文龍	申請（專利權）人：	中國科學院自動化研究所
主分類號：	G06T7/00	分類號：	G06T7/00
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	宋焰琴
地址：	100190 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于像素分割地基自動檢測方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其是一種基于超像素分割的地基云自動檢測方法。

背景技術

云是大氣中熱力過程和動力過程的外部表現，其生成及演變是大氣中發生的錯綜復雜的物理過程的具體表現之一，不僅反映當時大氣的運動、穩定度和水汽情況等，而且能夠預示未來一定時間內的天氣變化趨勢。因此，云的觀測是氣象觀測的重要內容，準確地獲取云的信息，對于天氣預報以及國民經濟和軍事保障等諸多領域都有十分重要的意義。目前，云的觀測主要是通過地基觀測和衛星遙感來完成。其中衛星遙感在大尺度云的觀測取得了很好的成果，但由于其空間分辨率以及對云底和多層云的下層云的觀測能力的限制，所以不能滿足大氣科學研究的需要。而地基云觀測的范圍較小，反映的是云塊大小、排列方式以及云的高低分布等局地分部信息，彌補了衛星觀測的不足，同時對大氣科學許多研究領域具有重要意義。云量觀測是地基云觀測的主要要素，也是分析云資料時的重要統計內容。目前，主要通過地面的人工目測來進行云量觀測。由于受人為的主觀因素影響以及夜間光照條件的限制，人工云量觀測具有較大的主觀誤差，且人工消耗很大，給云的觀測資料的定量化應用帶來不便，因此實現云量的自動化觀測是當前的迫切需要。

近年來，隨著硬件技術的發展和數字圖像處理技術的不斷完善，很多地基遙感測云儀器研制成功，從而獲得天空圖像，比如國外的全天空成像儀WSI(whole?sky?imager)、總天空成像儀TSI(total?sky?imager)、紅外云成像儀ICI(infrared?cloud?imager)、全天空數字相機等。其中，云量的計算主要是通過云檢測來實現的，通過云檢測算法檢測出云圖中哪些是云點，哪些是非云點。目前的地基云檢測算法主要是以閾值為基礎，即以紅藍波段的灰度值(或輻射亮度)對比作為云和晴空的判斷依據。Long等提出了用固定閾值進行云的檢測，顯然固定閾值不能對所有云圖都適用，楊俊等人提出的應用最大類間方差閾值法可對不同的云圖自適應計算閾值，但由于云的形態千變萬化以及光照的影響，對整幅云圖采用一個全局閾值并不能獲得很好的檢測精度。之后楊俊等結合Ng的谷底閾值選擇方法提出了局部閾值插值方法，此方法是先把圖像分成大小相同的圖像塊，然后再對每一個圖像塊求取閾值，但是由于云圖中云塊的大小、形狀、位置是復雜多變的，對云圖進行這樣硬性的劃分顯然不能獲得好的檢測效果。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是要根據云圖本身的特點，把云圖分成不規則的圖像塊，盡量保持圖像塊中的一致性，即圖像塊或者是被云覆蓋，或者是被天空覆蓋，從而獲得更好的云檢測結果。為此，本發明提供一種基于超像素分割的地基云自動檢測方法。

為了實現所述目的，本發明提出一種基于超像素分割的地基云自動檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S1，利用超像素分割算法將輸入的RGB云圖分割為多個不規則的超像素塊；

步驟S2，根據所述RGB云圖分解得到的各顏色通道的圖像，得到特征圖像；

步驟S3，基于所述特征圖像，計算所述步驟S1得到的每一超像素塊的局部閾值；

步驟S4，基于所有超像素塊的局部閾值，利用雙線性插值算法對這些局部閾值進行插值，得到一個與原始輸入的RGB云圖同樣大小的閾值矩陣；

步驟S5，對所述閾值矩陣與所述特征圖像的每個像素進行比較，若所述閾值矩陣的某一像素點的像素值大于所述特征圖像中相應像素點的像素值，則判斷該像素點為云點，反之則為天空點；

步驟S6，利用所述步驟S5的判斷結果以及所述特征圖像與所述輸入的RGB云圖像素點之間的位置對應關系，得到所述輸入的RGB云圖的云檢測結果。

本發明的有益效果是：本發明采用超像素分割算法根據云圖中云塊的大小、位置、形狀的不同自適應的對云圖進行劃分，然后通過計算每一個超像素塊的局部閾值從而獲得一個閾值矩陣，最后獲得云檢測的結果。以上特點使得本發明具有較好的魯棒性和準確性。

附圖說明

圖1是本發明基于超像素分割的地基云自動檢測方法流程圖。