[發(fā)明專利]強(qiáng)對(duì)流單體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特征可視化時(shí)空剖析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710373127.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107301272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王萍;車(chē)焯;李聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種強(qiáng)對(duì)流單體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特征可視化時(shí)空剖析方法，包括：

步驟一、獲得強(qiáng)對(duì)流單體三維圖像及垂直及水平的剖面，步驟如下：

步驟1-1、構(gòu)建強(qiáng)對(duì)流單體三維圖像：首先，讀取雷達(dá)基數(shù)據(jù)獲得組合反射率圖，并進(jìn)行單體分割，插值獲得強(qiáng)對(duì)流單體的規(guī)則三維場(chǎng)數(shù)據(jù)；然后，通過(guò)移動(dòng)立方體算法提取等值面；最終，繪制顯示等值面；

步驟1-2、單體垂直及水平剖面顯示：根據(jù)步驟1中獲得的規(guī)則三維場(chǎng)數(shù)據(jù)，插值獲得垂直和水平剖面；

其特征在于，該方法還包括：

步驟二、獲得強(qiáng)對(duì)流單體特征的變化趨勢(shì)；步驟如下：

步驟2-1、選取強(qiáng)對(duì)流單體特征：

以雷達(dá)基數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，求取獲得有效厚度、高回波比、懸垂度、加權(quán)核高、峰度、組合反射率圖核區(qū)梯度高值、垂直累計(jì)液態(tài)水含量和累計(jì)液態(tài)水密度；

同時(shí)，通過(guò)對(duì)雷達(dá)基數(shù)據(jù)進(jìn)行插值得到規(guī)則三維場(chǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)則三維場(chǎng)數(shù)據(jù)得到各反射率的高度分布，并用一組柱形圖表示；

所述組合反射率圖核區(qū)梯度高值用于量化單體核區(qū)的變化程度，其求取方法如下：

在組合反射率圖中進(jìn)行單體分割后，將單體中反射率R40dbz的區(qū)域定義為單體核區(qū)，按照下述公式求取單體核區(qū)的中心P，

公式(1)中，P_R40dbz為所有反射率大于40dbz的點(diǎn)的坐標(biāo)，R_R40dbz為對(duì)應(yīng)反射率；

以單體核區(qū)的中心P為圓心作圓覆蓋單體，并將該圓等分為八個(gè)扇形，選取三個(gè)相鄰扇形使之核區(qū)面積之和最小，并求取這三個(gè)扇形的平均梯度G：

公式(2)中，∑g為三個(gè)扇形區(qū)域所有像素點(diǎn)的梯度之和，像素點(diǎn)的梯度只考慮大小，不考慮方向，Num為像素點(diǎn)總數(shù)，該平均梯度G即為組合反射率圖核區(qū)梯度高值；

步驟2-2、通過(guò)光流法實(shí)現(xiàn)前后體掃時(shí)刻的單體追蹤：

利用光流法求得光流數(shù)：將前后體掃時(shí)刻的兩幀組合反射率圖進(jìn)行單體分割得到前體掃時(shí)刻單體和后體掃時(shí)刻單體；然后輸入該兩幀組合反射率圖，并通過(guò)光流法計(jì)算出光流場(chǎng)數(shù)據(jù)；遍歷光流場(chǎng)數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)于X方向速度或者Y方向速度大于30的光流場(chǎng)數(shù)據(jù)點(diǎn)賦值為0；通過(guò)光流場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算得到前體掃時(shí)刻所有像素在后體掃時(shí)刻的流入位置；對(duì)比前后體掃時(shí)刻各單體的范圍，計(jì)算出光流數(shù)；

光流數(shù)記為SUM(A→B)，用以表示由前體掃時(shí)刻單體A流入后體掃時(shí)刻單體B的像素?cái)?shù)；用光流數(shù)量化前體掃時(shí)刻單體A和后體掃時(shí)刻單體B的關(guān)聯(lián)程度，光流數(shù)越高，前體掃時(shí)刻單體A和后體掃時(shí)刻單體B的相關(guān)聯(lián)程度就越高，反之越低；

結(jié)合前后體掃時(shí)刻單體的面積S，綜合考慮前后體掃時(shí)刻單體出現(xiàn)分裂或合并的情況，制定如下三個(gè)條件，若滿足其一則認(rèn)為前體掃時(shí)刻單體A和后體掃時(shí)刻單體B存在關(guān)聯(lián)，

條件一、SUM(A→B)S(A)×50％，其中，S(A)代表前體掃時(shí)刻單體A的面積；

條件二、SUM(A→B)S(B)×50％，其中，S(B)代表后體掃時(shí)刻單體B的面積；

條件三、設(shè)SUM(A→B)＝k，對(duì)前體掃時(shí)刻的l個(gè)單體流入后體掃時(shí)刻單體B的所有像素求和，記為SUM，k/SUM50％，且k/S(B)33％；

步驟2-3.根據(jù)步驟1選取的強(qiáng)對(duì)流單體特征和步驟2實(shí)現(xiàn)的前后體掃時(shí)刻的單體追蹤，用一組曲線表示強(qiáng)對(duì)流單體特征的變化趨勢(shì)。