[發明專利]一種基于金字塔光流的云運動矢量計算方法

在審

• 申請號: 201710205760.X
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106960445A
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 盧涵宇;劉玉;盧天健;袁詠儀
• 申請（專利權）人: 盧涵宇;貴州中北斗科技有限公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T5/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 莫文新

技術領域

本發明涉及云運動探測技術領域，特別是涉及一種基于金字塔光流的云運動矢量計算方法。

背景技術

云運動的預測是靜止氣象衛星觀測的重要任務之一，準確預測云運動的距離和方向，可以推導出風的大小和方向，以便能夠準確地預報天氣。由于云運動的矢量在天氣分析預報、航空氣象等方面是重要的信息，因此有必要對云運動矢量進行準確計算。然而，現有技術還沒有開展這方面的研究。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種基于金字塔光流的云運動矢量計算方法，能夠準確計算云運動的矢量。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種基于金字塔光流的云運動矢量計算方法，包括以下步驟：S1：通過垂直拍攝地面的攝像頭連續抓拍兩幀云層圖像；S2：探測所述兩幀云層圖像中第一幀云層圖像的多個特征點；S3：使用金字塔光流法對所述兩幀云層圖像進行比較，估計出每一所述特征點在所述兩幀云層圖像中第二幀云層圖像中的位置；S4：判斷每一特征點在所述第一幀云層圖像中的位置相對于在所述第二幀云層圖像中的位置是否發生改變；S5：如果沒有發生改變，則過濾掉相應的特征點，如果發生改變，則保留相應的特征點；S6：根據每一個保留的特征點在兩幀云層圖像中的位置計算得到每個特征點的矢量；S7：根據所有保留的特征點的矢量計算得到所有保留的特征點的合矢量。

其中，在步驟S2之前，所述方法還包括：采用中值濾波對所述兩幀云層圖像進行平滑處理。

本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明實施例的方法采用金字塔光流法對相鄰兩幀云層圖像進行特征點跟蹤，得到在兩幀云層圖像中位置發生改變的特征點，對這些特征點的矢量計算合矢量可得到云運動矢量，從而能夠準確計算云運動的矢量。

附圖說明

圖1是本發明實施例基于金字塔光流的云運動矢量計算方法的流程示意圖。

具體實施例

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

參閱圖1，是本發明實施例基于金字塔光流的云運動矢量計算方法的流程示意圖。本發明實施例的方法包括以下步驟：

S1：通過垂直拍攝地面的攝像頭連續抓拍兩幀云層圖像。

S2：探測兩幀云層圖像中第一幀云層圖像的多個特征點。

其中，特征點可以是Harris角點，也可以是邊緣點。

S3：使用金字塔光流法對兩幀云層圖像進行比較，估計出每一特征點在兩幀云層圖像中第二幀云層圖像中的位置。

其中，金字塔光流法是現有算法，其大致過程為：首先，對每一幀云層圖像建立一個高斯金字塔，最大尺度圖像在最頂層，原始圖像在最底層；然后，從最頂層開始估計下一幀所在位置，作為下一層的初始位置，沿著金字塔向下搜索，重復估計動作，直到到達金字塔的最底層。

需要注意的是，使用金字塔光流法應當遵循假設條件，即：

（1）亮度恒定，就是同一點隨著時間的變化，其亮度不會發生改變；

（2）小運動，這個也必須滿足，就是時間的變化不會引起位置的劇烈變化；

（3）空間一致，一個場景上鄰近的點投影到圖像上也是鄰近點，且鄰近點速度一致。

S4：判斷每一特征點在第一幀云層圖像中的位置相對于在第二幀云層圖像中的位置是否發生改變。

S5：如果沒有發生改變，則過濾掉相應的特征點，如果發生改變，則保留相應的特征點。

其中，所有特征點在第二幀云層圖像中的位置估計完成后，就可以判斷哪些特征點的位置發生改變，哪些沒有發生改變。發生改變的特征點被保留，沒有發生改變的特征點被剔除。

S6：根據每一個保留的特征點在兩幀云層圖像中的位置計算得到每個特征點的矢量。

其中，由于特征點的位置發生改變，那么根據每一個保留的特征點在兩幀云層圖像中的像素坐標即可計算得到每個特征點的矢量。

S7：根據所有保留的特征點的矢量計算得到所有保留的特征點的合矢量。

其中，所有保留的特征點的矢量不會完全一致，但是能夠體現云層整體的運動，因此，根據所有保留的特征點的矢量計算得到所有保留的特征點的合矢量，就可以體現云運動矢量。