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1、基于卫星云图的无眼台风中心定位算法第36卷第6期2003年11月天津大学JournalofTim~jinUniversityVo1.36No.6NOV.2003基于卫星云图的无眼台风中心定位算法刘正光,邱海明,吴冰,刘还珠(1.天津大学电气与自动化工程学院,天津300072;2.国家气象中心,北京100081)摘要:基于数学形态学理论,采用球形结构元素设计了一种滚球滤波器,以去除红外卫星云图的噪声.采用多值自适应分割算法,生成自适应的分割模板,分割出主体台风云系.通过分析不同类型无眼台风云系的眼
2、区特点,提出了具有自适应特性的无眼台风云系中心自动定位算法.通过红外通道和水汽通道的多谱图像融合,校验无眼台风中心的定位.实验结果表明,这种方法可以初步解决大部分无眼台风的中心定位.关键词:卫星云图;无眼台风;中心自动定位;数学形态学中图分类号:TP391.4文献标志码:A文章编号:0493-2137(2003)06-0668-05CenterLocatingofNon-EyeTyphoonBasedonSatelliteCloudImageLIUZheng—guang',QIUHai—ming
3、',WUBing',LIUHuan—zhu(1.SchoolofElectricalandAutomationEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2.NationalMeteomlogicalCenter,Beijing100081,China)Abstract:Thispaperproposesanewmathematicalmorphology—basedalgorithmtolocatethecenterofanon—eyet
4、yphoonautomatically.Anon—linearfilterwithasphere,shapedstructureelementisdesignedtoremovenoise.Aself-adaptivesegmentationtemplateisusedtosegmentthemaincloudsystemsautomatically,andacenterloca—tingalgorithmbasedontheknowledgeofmeteorologicalfieldispre
5、sentedtolocatethedifferenttypesofthenon—eyetyphoons.Themultispectralimagefusionofinfraredspectrumandwatervaporspectrumisusedtoverifytheresultoflocatingthetyphooncenter.Theexperimentalresultsshowthatthealgorithmcarlsolvethecenterlocationofmostnon—eyet
6、yphoons.Keywords:satellitecloudimage;non—eyetyphoon;automaticcenterlocating;mathematicalmorphology台风云系中心的自动定位,是灾害性天气预报的重要研究内容.有眼台风的中心位于台风眼区,由于眼区特征明显,定位较为容易.无眼台风(即看不到眼区的台风)分2种典型情况:1)不存在眼区,如在台风的生成期,衰亡期;2)由于薄云遮挡而看不到眼区.由于云系的非紧致性,无眼台风的定位较为复杂,目前主要由气象专业人员实施
7、人工定位.因此,无眼台风的自动定位是当前研究的难点问题.对无眼台风的自动定位,有人曾采用过不同光谱云图的结合,动画与叠加,灰度窗口,放大,加网格及定收稿日期:2002.09—23;修回日期:2003-03-27.基金项目:国家气象局"九五"重点攻关项目(BX-O1-04)作者简介:刘正光(1945一),男,教授.经纬点和数字云图等方法¨j.文献[2,3]采用对台风螺旋云带形态特征提取,然后进行螺旋线拟合的定位方案,对一些典型情况取得了较好的效果.但由于螺旋云带在云图中表现出的多变性和形状的复杂性
8、,此方法的通用性和鲁棒性仍有待提高.最近,有人提出台风中心的旋转定位方法J,但由于将气旋中心看作近似的刚体以及云图数据采集频率低等制约因素,不可避免地带来定位误差.总之,现有的工作主要集中于计算机辅助定位,未能实现真正的自动定位.为此,笔者对无眼台风自动定位进行了深入研究.2003年11月刘正光等:基于卫星云图的无眼台风中心定位算法1无眼台风中心分类对无眼台风中心分类有2种情况:1)当热带气旋有分布对称的中央密闭云区时,云系具有很好的类圆性,将该云区的几何中心(即高灰度值区域的几何中心)定为台风
