[發明專利]一種大氣氣溶膠顆粒的微物理模型構建方法有效
| 申請號： | 201710376801.1 | 申請日： | 2017-05-25 |
| 公開（公告）號： | CN107192642B | 公開（公告）日： | 2019-11-08 |
| 發明（設計）人： | 程天海;吳俁 | 申請（專利權）人： | 中國科學院遙感與數字地球研究所 |
| 主分類號： | G01N15/00 | 分類號： | G01N15/00 |
| 代理公司： | 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309 | 代理人： | 陳霽 |
| 地址： | 100094*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 物理模型 大氣顆粒物 幾何信息 顆粒物 構建 形態學 電子顯微鏡圖像 漂移 邊緣檢測技術 二維投影圖像 灰度共生矩陣 比例尺 表面粗糙度 大氣氣溶膠 顯微鏡圖像 輔助信息 化學成份 模擬結果 深度信息 圖像分割 圖像陰影 紋理特征 形態參數 形態特征 單視角 外接圓 角點 顯微鏡 三維 圖像 參考 重建 分割 優化 恢復 | ||
1.一種大氣氣溶膠顆粒的微物理模型構建方法，從實測的氣溶膠顆粒形態出發，不預設常規的球形、橢球、團簇的固定形態限制，直接模擬出無定形氣溶膠顆粒微觀物理化學特性，該微物理模型構建方法包括如下步驟：
(1)基于典型氣溶膠顆粒在電子透射顯微鏡圖像上的二維投影，利用圖像分割技術確定氣溶膠粒子在顯微鏡圖像上的精確位置與區域，提取不同氣溶膠成份的幾何信息；
(2)利用先驗知識和人工判讀的手段進行面向對象的圖像分類，確定分割對象相對應的氣溶膠化學成份；
(3)結合體積大小、表面粗糙度和含水量的輔助信息，利用圖像陰影恢復深度信息，然后從單視角二維投影圖像直接重建出三維微物理模型；
(4)通過交互手段，引入氣溶膠不同化學成份在不同波長和相對濕度的條件下的復折射指數參數，從而構建氣溶膠粒子的微物理模型；
(5)通過生成多個微物理模型優化獲得更加通用的氣溶膠顆粒微物理模型模擬結果；
(6)基于不同時間的氣溶膠粒子的微物理模型，研究氣溶膠粒子大小、微觀形態、化學成分、混合方式及吸濕增長特性，分析氣溶膠生成老化過程中物理化學特性變化規律。
2.如權利要求1所述的方法，步驟(1)包括：
面向氣溶膠粒子的顯微鏡圖像，通過采用多特征均值漂移的圖像分割方法，以確定氣溶膠粒子在顯微鏡圖像上的精確位置與區域；
其中，采用多種特征結合的方法用于提升分割精度，包括基于形態學屬性斷面獲得豐富的形態特征，利用角點和邊緣檢測技術獲得精確的幾何信息，利用灰度共生矩陣生成相應的紋理特征。
3.如權利要求1所述的方法，步驟(3)包括：根據顯微鏡的比例尺，獲得不同氣溶膠成份在顯微鏡圖像上的長、寬、邊界長度、內/外接圓半徑的幾何信息；
結合化學成份、體積大小、表面粗糙度的輔助信息，參考典型成份氣溶膠粒子的形態參數和先驗模型，利用圖像陰影恢復深度信息，從單視角二維投影圖像直接重建出三維微物理模型。
4.如權利要求1所述的方法，步驟(5)包括：
將多個顆粒放大到一個大小，然后進行三維疊加平均處理，獲得多個形態在三維空間內的出現概率，通過設置閾值，將大于等于閾值的空間點作為通用模型的部分，而小于閾值的則不考慮；
通過多個模型的優化，獲得氣溶膠顆粒的通用模型。
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