[发明专利]一种利用风向全自动初步定位热带气旋中心的方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用风向全自动初步定位热带气旋(Tropical Cyclone,TC)中心的方法及系统，包括：获取由若干包含风向的子图像组成的大小为M×N的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)图像；将SAR图像向四周扩展A个像素以形成一个(M+2A)×(N+2A)大小的搜索区域；在搜索区域上的每列每行分别确定a和b个搜索点，初始化生成a×b大小的统计矩阵；将补偿角以Δd°为间隔依次对风向进行补偿，计算补偿后风向的垂线，每次补偿都会得到一组垂线，总共组；寻找垂线与每个搜索点所在列的交点，离交点最近的搜索点则认为被这条垂线经过；记录各搜索点处的被当前补偿角补偿后风向的垂线经过的数目以形成一个统计矩阵，共个；选择所有统计矩阵中的最大值在所对应的统计矩阵中的位置作为TC定位中心。本发明利用风向进行全自动初步定位TC，具有极大的实用价值。

技术领域

本发明涉及热带气旋中心定位技术领域，具体涉及一种利用风向全自动初步定位热带气旋中心的方法及系统。

背景技术

热带气旋(Tropical Cyclone，TC)是产生于热带洋面上的中尺度暖性气旋，可见于西太平洋(台风)、大西洋和东北太平洋(飓风)以及印度洋和南太平洋。能够给TC过境区域的人们带来巨大的生命和财产损失。TC路径的追踪和预测是气象机构的主要任务之一。作为TC的最重要的参数之一，TC中心位置在分析TC强度以及运动路径中起着关键作用。如果在TC的不同发展阶段进行准确定位，就能够提前对TC做好防范并减少人们的生命和财产损失。

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种高分辨率成像雷达，可在能见度极低的气象条件下得到光学照相的高分辨率雷达影像，具有全天时、全天候、高分辨率海洋遥感观测的特点,因而目前被较多用于定位TC的中心位置。近几十年来，现有技术对利用SAR图像进行TC中心定位提出了很多方法，这些方法包括半自动和全自动两种方式。与半自动的中心定位方法相比，全自动的方法更显客观。在这些方法中，包括使用小波分析法来估计TC中风眼的尺度和面积；还包括基于雷达数据并使用遗传算法来确定TC中心；也有对含有TC信息的SAR图像使用标记分水岭算法结合形态学分析来进行TC中心定位；此外还有使用数学形态学方法和骨骼进化分离法从C波段SAR数据中提取TC中心。

公开号为CN107578441A的发明专利申请公开了一种TC中心定位的红外亮温偏差角梯度分布均匀性方法，首先，从红外卫星云图中截取感兴区域，并分别进行Bezier直方图分割和K均值聚类分割得到TC主体云系二值图像和红外亮温变化剧烈位置二值图像。将上述两幅二值图像相乘得到TC主体云系红外亮温变化剧烈位置的二值图像。然后，对得到的二值图像进行Hough变换检测圆以减小TC中心的搜索范围。最后，以检测区域内每个像素点为参考中心计算得到偏差角梯度分布均匀性矩阵，偏差角梯度分布均匀性矩阵中值最大的位司置为TC中心位置。

上述申请都不能有效利用TC的风向进行TC中心定位，不能充分利用SAR图像本身的信息，计算处理复杂，如何利用SAR图像风向信息进行TC中心定位，降低TC中心定位的复杂度，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种利用风向全自动初步定位热带气旋(Tropical Cyclone,TC)中心的方法及系统。本发明利用合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)图像分析TC风向，基于SAR图像中子图像的风向实现TC中心全自动定位，提高了TC中心定位的精度，具有极大的实用价值。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用风向全自动初步定位热带气旋中心的方法，包括步骤：

S1、获取大小为M×N的SAR图像，并将图像分为若干子图像，反演各子图像中的风向；