[發(fā)明專利]基于Snake模型的云拓?fù)渥儞Q檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410488034.X
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN104299227A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢碩本;曾曉文;潘秋羽;畢勝杰;路明月
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體指的是基于Snake模型的云拓?fù)渥儞Q檢測方法。

背景技術(shù)

云是一種常見的大氣現(xiàn)象，隨著計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)日益發(fā)展，云的計(jì)算機(jī)模擬仿真逐漸成為可能，各國家都開始對此進(jìn)行了大量的研究，并廣泛應(yīng)用于虛擬戰(zhàn)場環(huán)境仿真、飛行模擬仿真、游戲和動(dòng)漫自然環(huán)境構(gòu)建等領(lǐng)域，尤其是在氣象預(yù)報(bào)研究中云的模擬仿真顯得更為重要。由于云團(tuán)受周邊氣象環(huán)境因素的影響，在運(yùn)動(dòng)過程中其內(nèi)部會(huì)發(fā)生很多物理過程，其外部表現(xiàn)即為云的拓?fù)渥儞Q。云層主要包含的拓?fù)渥儞Q有分裂、合并、生成和消失，其中云團(tuán)的分裂和合并主要是由于云團(tuán)復(fù)雜的對流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)造成的，而云團(tuán)的生成和消失則由于云團(tuán)演化或云團(tuán)垂直上下運(yùn)動(dòng)引起的，且云拓?fù)渥兓^程中云的特征及降水情況都會(huì)發(fā)生明顯的改變，表現(xiàn)在云的強(qiáng)度增強(qiáng)，高度增加，尺度變寬，降水變大，閃電頻數(shù)變多等，故云團(tuán)的拓?fù)渥儞Q常伴隨著強(qiáng)對流的發(fā)生和發(fā)展，引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣。所以對云進(jìn)行拓?fù)渥儞Q模擬和檢測是非常有必要的。

在近幾十年中，Snake模型已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于圖像分割和分類、目標(biāo)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)跟蹤、三維重建和立體視覺匹配等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出基于Snake模型的云拓?fù)渥儞Q檢測方法。所說方法使用Snake模型實(shí)現(xiàn)了對云團(tuán)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)跟蹤和拓?fù)渥儞Q檢測。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

基于Snake模型的云拓?fù)渥儞Q檢測方法，包括步驟如下：

步驟A，將粒子系統(tǒng)模擬生成的云的序列圖像，并標(biāo)記為I₀,...,I_N，其中N為云圖序列圖像的總數(shù)目；

步驟B，選取第一幀云圖即I₀中云團(tuán)的初始輪廓，并使用Snake模型對該輪廓曲線進(jìn)行Snake變形，獲得云圖的目標(biāo)輪廓，并將Snake目標(biāo)輪廓曲線中的各個(gè)控制點(diǎn)組成的線段標(biāo)記為

步驟C，提取上一幀圖像中保留的Snake控制點(diǎn)，通過控制點(diǎn)獲得前一幀云圖云團(tuán)的目標(biāo)輪廓線來初始化下一幀云圖中的云團(tuán)輪廓；

步驟D，使用Snake模型對初始輪廓曲線進(jìn)行Snake變形，使其收斂到圖像中云團(tuán)的目標(biāo)輪廓位置；

步驟E，判斷最終的目標(biāo)Snake輪廓曲線是否發(fā)生了分裂；若云團(tuán)發(fā)生分裂，則刪除體積較小的云團(tuán)；

步驟F，判斷Snake輪廓曲線是否發(fā)生了合并；若云團(tuán)發(fā)生了合并，則根據(jù)新生成的Snake模型繪制云團(tuán)。

有益效果：本發(fā)明提供了基于Snake模型的云拓?fù)渥儞Q檢測方法。所述方法采用粒子系統(tǒng)模擬生成云的序列圖像，提取第一幀云圖的初始輪廓，并使用Snake模型對該輪廓進(jìn)行Snake變形，獲取云圖的目標(biāo)輪廓，用前一幀云圖的目標(biāo)輪廓來初始化下一幀云圖的輪廓；使用Snake模型對初始輪廓曲線進(jìn)行Snake變形，使其收斂到圖像中云團(tuán)的目標(biāo)輪廓位置；通過判斷Snake輪廓曲線是否發(fā)生了分裂或者合并拓?fù)渥儞Q，來實(shí)現(xiàn)云的拓?fù)渥儞Q檢測。本發(fā)明方法引入球體來模擬云的輪廓，通過改變球體的個(gè)數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同形狀的云的三維可視化。同時(shí)結(jié)合粒子系統(tǒng)，通過系統(tǒng)中每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)來模擬云的動(dòng)態(tài)效果；對預(yù)測短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于Snake模型的云的拓?fù)渥儞Q檢測算法的流程示意圖。

圖2為Snake輪廓分裂過程圖。

圖3為前一幀圖像目標(biāo)輪廓圖。

圖4為后一幀圖像初始輪廓圖。

圖5為分裂后云層目標(biāo)輪廓圖。

圖6為合并前云層目標(biāo)輪廓圖。

圖7為合并后云層目標(biāo)輪廓圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，列舉具體實(shí)施例，對本發(fā)明基于Snake模型的云拓?fù)渥儞Q檢測方法作進(jìn)一步地詳細(xì)描述：