气象传真图符号的识别分析研究 气象工程专业VIP免费

1引言1.1课题的研究背景气象传真图，也称作传真天气图，是一种采用气象传真机传输的天气图。它绘制出了某一区域中某一时刻的各种气象观测情况，可以较为直观地反映该区域的天气情况，是我国进行天气预报和分析的主要手段之一。目前，气象传真图的应用已不仅仅限于陆上天气预报，它也常常被用于高空飞行领域，军事作战领域以及海上航行领域。天气图可以有效帮助海上人员实时监测航线上的天气情况，对设计船舶航线，有效作业及保证人员生命财产安全有着重要意义，但由于地理条件的限制，海上信息传输主要依靠无线传真广播等技术，因此，气象传真图在海洋航行方面的应用尤为重要。[1]近年来，气象传真图得到了迅速发展，其监测范围越来越大，几乎可以涵盖世界上所有海洋地区。不同国家发送的气象传真图各不相同，为了方便协调管理，世界气象组织根据各国设立的气象广播电台，将全球除了南极洲以外的区域划分为了6个传真区域，同时规定各国需在航船上安装气象传真接收机，以保证及时接受气象信息，确保航行安全。[2]目前，应用于航海的气象传真图普遍分为以下三类：（1）传真天气图。包括地面分析图、地面预报图、热带气旋警报图、高空分析图和高空预报图等；（2）传真海况图。包括波浪分析图、波浪预报图、表层海流图、表层海流预报图、表层海温图、表层海温预报图、海冰状况图和海冰预报图等；（3）传真卫星云图。包括可见光云图、红外云图和卫星云图云层分析图等。[3]这些传真图涵盖了从地面预报到云图分析的方方面面。但是由于气象传真图的使用一定程度上需要依靠海上人员的经验判断，因此对于处理综合分析等方面的能力，传统气象传真图受限很大。[4]同时，部分传统气象传真图依然使用无线电设备收集信息并采用热敏打印方式输出，在这种情况下，如果在信息传输过程中出现强噪声影响，可能会对信息的识别产生巨大危害，且不利于长时间保存图片，这些问题促进了数字图像处理技术和气象传真图相结合。[5]随着当代信息技术的飞速发展，气象传真图代替传统天气图已是必然趋势[6]，然而目前气象传真图的自动识别和实时分析技术并不成熟，许多气象图的识别仍然依靠航海人员的经验判断，因此亟待加快气象传真图的数字化和自动化进程。[7]1.2国内外的研究状况气象传真图的处理基于图像矢量化的研究，而图像矢量化的研究是从20世纪70年代数字图像处理技术逐渐广泛应用开始，到20世纪90年代，图像矢量化技术逐渐成熟，开始广为应用于社会各个领域，其中也包含了适用于气象传真图的处理技术。[9]近年来，研究气象传真图的技术随着计算机技术及现代科技的更新换代而飞速发展，气象传真图处理的软件也迅速涌现。国外由于技术起步较早，技术发展相对国内而言较为迅速，日本的TOSGRAPH、挪威Rasterex公司的RxAutolmagePro2000和德国Sofele公司的VRasterPro等都是可以处理气象传真图的商业化软件。尽管国内技术起步较晚，技术发展略微缓慢，但近年来对气象传真图相关技术的研究成果也层出不穷。在气象图矢量化方面，黄承波在《气象传真图的矢量化方法研究及设计实现》[10]一文中提出了采用逐点跟踪和逐点筛选进行特征点提取,并利用折线进行曲线拟合的等压线矢量化方法；江衍煊等人在《基于SNAK模型对气象传真图矢量化的研究》[11]一文中提出了先将传真图分层，再采用具有主动寻找轮廓线的snake模型进行跟踪的矢量化方法。在气象图预处理方面，柴宝仁在《中值滤波在气象传真图中降噪的分析》[12]一文中论述了自适应中值滤波算法的应用；刘超等在《航海气象传真图的降噪处理》[13]一文中提供了一种基于偏微分方程建立PDE降噪模型的去噪方式。如何提取气象图的关键信息也是处理气象传真图非常重要的一个问题，刘繁明等人在《气象传真图图题的识别》[14]一文中采用了提取字符特征量并使用模板匹配算法识别字符以自动识别气象传真图的种类的方法；张华等人在《气象传真图中警戒线的提取方法研究》[15]一文中先使用了霍夫圆检测的方法分离警戒线，,随后以形态学的膨胀及骨架提取操作作为基础来获取警戒线的轮廓，并使用跟踪滤波的方法完成对警戒线轮廓的优化。国内对气象传真图的处理技术尚处于发展阶段，...