[發(fā)明專(zhuān)利]海洋溫度鋒的特征參數(shù)提取方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110403236.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113111785A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任詩(shī)鶴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/00
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/00;G06K9/38;G06K9/40;G06K9/46;G01K13/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

本發(fā)明提供了海洋溫度鋒的特征參數(shù)提取方法和裝置，包括：獲取SST數(shù)據(jù)，將SST數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯濾波處理，得到濾波后的SST數(shù)據(jù)；將濾波后的SST數(shù)據(jù)通過(guò)Sobel梯度算法，得到溫度場(chǎng)的梯度幅值和梯度方向；將溫度場(chǎng)的梯度幅值和梯度方向通過(guò)Canny邊緣檢測(cè)算法，得到鋒面二值化圖像；將鋒面二值化圖像通過(guò)鋒面邊緣跟蹤算法，確定每條鋒面的方向，可以確保鋒面定位的準(zhǔn)確性；根據(jù)每條鋒面方向?qū)⒍它c(diǎn)處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的鋒面進(jìn)行連接，得到新的鋒面二值化圖像，可以確保鋒面的連續(xù)性；根據(jù)新的鋒面二值化圖像對(duì)鋒區(qū)進(jìn)行特征提取，可以避免出現(xiàn)破碎鋒面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及海洋溫度鋒的特征參數(shù)提取方法和裝置。

背景技術(shù)

海洋鋒面是性質(zhì)明顯不同的水團(tuán)或水系間的分界面，在海洋鋒面處對(duì)應(yīng)有水文要素(如溫度、葉綠素濃度、鹽度、密度、顏色和速度等)的急劇變化，從而形成水文要素的高梯度區(qū)域。所以海洋鋒面與海洋能量交換、物質(zhì)輸送、海洋生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)資源分布密切相關(guān)。因此準(zhǔn)確快速識(shí)別診斷海洋鋒面對(duì)水下通信、艦船安全和海上搜救等領(lǐng)域具有重要意義。

目前，海洋鋒診斷模型根據(jù)鋒面檢測(cè)方法的不同，主要采用梯度法、直方圖分析法和傳統(tǒng)Canny邊緣檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。

梯度法是根據(jù)設(shè)定的溫度空間梯度的閾值來(lái)進(jìn)行海洋鋒診斷識(shí)別，是診斷鋒區(qū)位置最常用的方法，具體為：計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的溫度梯度，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取某一溫度梯度作為臨界值；如果選取的溫度梯度大于臨界值，則將該點(diǎn)作為鋒點(diǎn)。梯度法中選取的臨界值可能不適用于不同區(qū)域和季節(jié)的鋒面，并且容易受數(shù)據(jù)精度和誤差(噪音)的影響；采用梯度法得到的鋒面往往是鋒區(qū)狀態(tài)而不是鋒線結(jié)構(gòu)，不利于鋒面位置的研究。

直方圖分析法適用于高背景噪音下的弱海洋鋒檢測(cè)。傳統(tǒng)Canny邊緣檢測(cè)法中，海洋水文要素圖像的弱邊緣特征使得一些較弱的邊緣信息被剔除，從而導(dǎo)致鋒面提取結(jié)果連續(xù)性不佳，出現(xiàn)較多的破碎鋒面。

綜上，采用上述傳統(tǒng)的海洋鋒檢測(cè)方法，無(wú)法兼顧鋒面定位的準(zhǔn)確性和鋒面的連續(xù)性，無(wú)法避免出現(xiàn)破碎鋒面。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供海洋溫度鋒的特征參數(shù)提取方法和裝置，將鋒面二值化圖像通過(guò)鋒面邊緣跟蹤算法，確定每條鋒面的方向，可以確保鋒面定位的準(zhǔn)確性；根據(jù)每條鋒面方向?qū)⒍它c(diǎn)處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的鋒面進(jìn)行連接，得到新的鋒面二值化圖像，可以確保鋒面的連續(xù)性；根據(jù)新的鋒面二值化圖像對(duì)鋒區(qū)進(jìn)行特征提取，可以避免出現(xiàn)破碎鋒面。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了海洋溫度鋒的特征參數(shù)提取方法，所述方法包括：

獲取SST數(shù)據(jù)，將所述SST數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯濾波處理，得到濾波后的SST數(shù)據(jù)；

將所述濾波后的SST數(shù)據(jù)通過(guò)Sobel梯度算法，得到溫度場(chǎng)的梯度幅值和梯度方向；

將所述溫度場(chǎng)的梯度幅值和梯度方向通過(guò)Canny邊緣檢測(cè)算法，得到鋒面二值化圖像；

將所述鋒面二值化圖像通過(guò)鋒面邊緣跟蹤算法，確定每條鋒面的方向；

根據(jù)所述每條鋒面的方向?qū)⒍它c(diǎn)處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的鋒面進(jìn)行連接，得到新的鋒面二值化圖像；

根據(jù)所述新的鋒面二值化圖像對(duì)鋒區(qū)進(jìn)行特征提取，得到特征參數(shù)；

其中，所述特征參數(shù)包括鋒面長(zhǎng)度、鋒面強(qiáng)度、鋒區(qū)邊界、鋒面寬度和鋒區(qū)面積。

進(jìn)一步的，所述將所述溫度場(chǎng)的梯度幅值和梯度方向通過(guò)Canny邊緣檢測(cè)算法，得到鋒面二值化圖像，包括：

根據(jù)所述溫度場(chǎng)的梯度幅值和梯度方向，得到多個(gè)鋒面點(diǎn)；

選取第一閾值和第二閾值，其中，所述第一閾值大于所述第二閾值；