[發明專利]一種云微粒子圖像粒子區域定位方法

有效

• 申請號: 202210372813.8
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114677499B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉說;楊玲;楊智鵬;徐梓欣
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G06V10/22
• 分類號: G06V10/22;G06V10/762
• 代理公司: 成都拓荒者知識產權代理有限公司 51254
• 代理人: 楊爭華

本發明涉及一種云微粒子圖像粒子區域定位方法，主要包括首先對原始云微粒子圖像數據進行數據劃分和聚類，然后對所有圖像數據進行像素塊同區域搜索及像素塊屬性進行判定，接著對附屬像素塊進行了基于像素塊輪次距離和像素塊相似性距離的歸屬可能性值計算的多重歸屬性進行認定，再云微粒子區域進行定位，通過該方法可提高云微粒子數據中像素塊劃分的準確性和粒子區域定位準確性。

技術領域

本發明屬于圖像處理及氣象領域，具體涉及對機載云粒子成像儀獲取的數據進行基于聚類的像素塊同區域搜索和附屬像素塊的多重歸屬性認定，從而實現云微粒子圖像中粒子區域的定位。

背景技術

云降水粒子的形狀分類一直是一個重要的研究方向，因為粒子形狀的獲取是許多研究領域的基礎：如在進行人工影響天氣作業前，需要有關特定地區和季節的特定云屬性的詳細信息。需要利用探測設備對液態水含量、凝結核、液滴大小、液滴數量、氣溶膠數量，質量濃度等信息進行觀測和反演，了解冰云的性質和形成過程也需要對冰云粒子譜情況進行分析。通過機載探頭獲取云粒子圖像，可以獲取云內部粒徑分布情況，觀察粒徑分布和粒子形狀可以確定不同冰云的性質，例如總濃度、粒徑、液態水含量、粒子質量、粒子體積、降水量，有效直徑和云反射率等參數，而要準確的獲取這些信息離不開對粒子形狀的研究。

然而，云降水粒子的形狀分類的可靠性嚴重依賴于粒子區域定位方法的準確性，因為當前云微粒子探測設備觀測到的云微粒子數據往往存在粒子破碎、像素丟失、虛假目標等情況，這些情況給粒子區域定位帶來了極大的挑戰，如果不能很好的解決上述情況產生的問題，會直接導致云微粒子分類的準確性以及利用云微粒子分類結果來進行氣象研究的可靠性。而當前對于粒子區域定位的解決方法主要是基于最小外接矩形、形態學處理、模板匹配等方法來實現的，這些方法對于處理云微粒子數據中存在的問題效果并不理想，存在破碎粒子、虛假目標干擾嚴重、粒子遮擋無法解決的情況。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提出了一種云微粒子圖像粒子區域定位方法，包括以下步驟：

步驟1：對云微粒子成像儀獲取的原始云微粒子數據進行數據劃分，得到不同批次、不同數據塊的數據集DL_N,M；

步驟2：對步驟1所得的所有DL_N,M中的圖像數據進行聚類方法處理，得到不同批次、數據塊的DL_N,M數據集的處理后的包含像素塊的圖像數據結果SF_N,M,J，其中變量N表示批次編號，M表示數據塊編號，J表示相同批次和數據塊內的圖像數據編號，J∈[1,j]，變量j為DL_N,M中圖像數據數量；

步驟3：對所有圖像數據SF_N,M,J進行像素塊同區域搜索，對圖像中的像素塊屬性進行判定；

步驟4：對所有圖像數據SF_N,M,j中的附屬像素塊的多重歸屬性進行認定：通過附屬像素塊中標記號數量挑選出具有像素塊歸屬性爭議的附屬像素塊，然后基于附屬像素塊與中心像素塊之間的距離和相似性得到附屬像素塊與該附屬像素塊的所有標記號中的中心像素塊之間的歸屬可能性值，依據歸屬可能性值對附屬像素塊的多重歸屬性進行認定；

步驟5：遍歷所有圖像數據SF_N,M,J中的所有中心像素塊，以中心像素塊為核心，以歸屬于該中心像素塊的附屬像素塊為擴展區域，兩者共同作為單個云微粒子區域，組成不同單個云微粒子區域，從而實現對單個云微粒子區域的定位。

進一步的，步驟1具體為：

對云微粒子成像儀獲取的原始云微粒子數據進行數據劃分：首先按照數據獲取的時間將原始云微粒子數據劃分為n個批次，然后對每個批次數據根據數據獲取的溫度將不同批次原始云微粒子數據劃分為m個數據塊，從而得到不同批次、不同數據塊的數據集DL_N,M，其中，N表示批次編號，M表示數據塊編號；