0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

气象卫星夜间微光云图和红外云图的多种融合方法的研究与比较

电子设计 来源:郭婷 作者:电子设计 2019-06-19 08:03 次阅读

气象卫星云图可分为可见光云图和红外云图,前者只能在昼间得到,图像中灰度取决于地表或云顶的反射率;后者在昼间、夜间均可获得,图像灰度取决于地表或云顶的温度(即亮温)。气象卫星云图是以气象卫星之仪器拍摄大气中的云层分布,来寻找天气系统并验证地面天气图绘制的正确性。除此之外还可以用来观测海冰分布、确定海面温度等与中长期天气预报相关的海洋资料。此技术为可在单一影像上显现各种尺度天气现象,对天气分析与预报提供非常有助益的遥测资料。大致而言,卫星云图可分为红外线卫星云图、可见光卫星云图以及色调强化卫星云图。

1 图像融合方法

目前主流的图像融合方法包括多分辨率分析融合方法和多尺度几何分析融合方法。

1.1 金字塔变换融合法

金字塔变换融合法是最早出现的多分辨率分析图像融合方法。金字塔变换是一种冗余的图像多分辨率分析方法,分解各层数据彼此相关。而且,除了梯度金字塔变换以外,其他的金字塔变换无方向性。

1.2 小波变换融合法

小波(Wavelet)变换融合法是另一类多分辨率分析图像融合方法。1995年,LI H等和CHIPMAN L J等首先分别将小波变换引入到图像融合领域中。

1.3 多尺度几何分析融合法

上个世纪末,以RIDGELET、CURVELET、BANDLET、CONTOURLET、非下采样CONTOURLET为代表的多尺度几何分析工具作为一种新的高维函数的最优表示方法相继应运而生。从2005年开始,CHOI等、屈小波等、贾建等相继将MGA引入到图像融合中。多尺度几何分析融合法的基本思路同金字塔变换融合法和小波变换融合法相似,但其算法的计算复杂度较高。

2 图像融合质量评价

本文采用平均互信息和Xydeas-Petrovic指标来评价融合图像的质量。

2.1 平均互信息

源图像A(或B)和融合图像F之间的互信息(Mutual Information)定义如下:

气象卫星夜间微光云图和红外云图的多种融合方法的研究与比较

平均互信息越大,说明融合图像从源图像中提取的信息越多,融合的效果也越好。

2.2 Xydeas-Petrovic指标

QAB/F(m,n)的定义为:

气象卫星夜间微光云图和红外云图的多种融合方法的研究与比较

QAB/F(m,n)的值域范围为[0,1],值越大表示融合图像保留了越多的源图像边缘信息,融合的效果越好。

3 融合实验结果及分析

进行融合实验的两组源图像分别截取自美国国防气象卫星(DMSP)2008年1月6日~7日的卫星云图,该卫星云图可从Internet上下载。微光云图其成像被分成64个灰度级,红外云图其成像被分成256个灰度级。融合前把微光云图的灰度级也拉伸到256个灰度级,大小均为256×256。

分别用对比度金字塔(CON算法)、拉普拉斯金字塔(LAP算法)、离散小波变换(DWT算法)、非下采样Contourlet变换(NSCT算法)、Bandlet变换(Bandlet算法)五种方法对两组实验云图进行融合,以上算法均采用低频子带系数取平均,高频子带系数模值取大的融合规则,分解级数均为4级。

图1中,(a)、(b)为第一组微光和红外源图像,(c)~(g)分别为应用五种算法后的融合结果。第二组微光和红外源图像和融合结果图略。表1、表2分别给出了两组融合实验的指标比较数据。

气象卫星夜间微光云图和红外云图的多种融合方法的研究与比较

气象卫星夜间微光云图和红外云图的多种融合方法的研究与比较

由图1(c)~(g)可以看到,五种融合算法都取得了良好的视觉效果。如表1所示,从MI指标看,NSCT算法最高,说明NSCT算法使融合图像从源图像中提取的信息最多;LAP算法次之,Bandlet算法最低。从指标QAB/F看,Bandlet算法最高,说明融合图像中保留了源图像中的边缘信息最多;NSCT算法次之,而CON算法最低。综合两种指标,对第一组源图像,NSCT算法和LAP算法的性能较其他三种算法好。对第二组源图像,如表2所示,从MI指标看,LAP算法最高,NSCT算法次之,Bandlet算法最低。从指标QAB/F看,也是LAP算法最高,NSCT算法次之,Bandlet算法最低。综合两种指标,对第二组源图像,LAP算法和NSCT算法的性能较之其他三种算法融合效果好。综合以上两组图像融合实验的结果,从MI和QAB/F看,LAP融合算法和NSCT融合算法的性能要优于其他三种算法,由于NSCT算法的计算复杂度较高,耗时较LAP算法多,而且图像越大耗时越多,因此NSCT融合算法目前并不适合于实时处理,相对来说,LAP算法速度较快,适合于实时处理。

本文将多分辨率分析融合方法和多尺度几何分析融合方法运用到DMSP气象卫星夜间微光云图和红外云图的融合中,从MI和QAB/F指标看,拉普拉斯金字塔融合算法和非下采样Contourlet融合算法的融合效果较其他方法优越。由于融合图像的视觉效果比任一幅源图像要好,因此,在融合图像基础上便于进行云类的识别和目标的检测等进一步的工作,这也是后续要开展的研究工作。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 卫星
    +关注

    关注

    18

    文章

    1696

    浏览量

    66845
  • 检测
    +关注

    关注

    5

    文章

    4419

    浏览量

    91322
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    实时卫星云图数据处理

    论述GMS-3实时卫星云图数据的录取与保存、事后图像处理的工作原理、关键技术实现方法。实时卫星云图实现了高速度、大容量数据的处理。
    发表于 12-13 16:09 4690次阅读
    实时<b class='flag-5'>卫星云图</b>数据处理

    每天一题--动态云图

    动态云图
    发表于 05-16 14:39

    如何用强度图生成这样的云图

    如何用强度图生成这样的云图
    发表于 07-27 13:29

    关于电机效率云图的绘制

    `电机效率云图就是根据不同转速,转矩测出电机的效率,然后画出向等高线图一样的色温图。等高线可视为效率值,论坛有没有人做过这样类似的项目,求教。`
    发表于 11-26 12:28

    Python生成的淘宝评论词云图

    Python——对淘宝评论词频统计并生成词云图
    发表于 11-04 06:12

    气象卫星红外波段数据同化的实现

    本文研究的是多颗气象卫星的多信息源的数据同化问题,主要应用于城市温度分布状况的监测系统,在使用多源数据前,首先需要对数据进行同化处理。同化的方法是对不同卫星
    发表于 06-06 14:31 18次下载

    庆祝:气象卫星发射50周年

    庆祝:气象卫星发射50周年 如果没有气象卫星对云层的监测,准确的天气预报对我们来说简直无法想象的, 1960年4月1日,第一颗气象卫星泰洛斯1
    发表于 04-07 09:29 713次阅读

    基于卫星云图的云分类研究

    各种类型云的辐射特性以及分布情况,对大气收支平衡以及天气气候都有重大影响,对云进行正确分类是遥感领域的重要应用和研究热点。文章基于对卫星云图进行自动准确识别和分类
    发表于 05-30 17:08 15次下载
    基于<b class='flag-5'>卫星云图</b>的云分类<b class='flag-5'>研究</b>

    卫星云图数据传输的提速

    根据对影响卫星云图数据处理和传输实时性的原因分析,通过构建双服务器数据处理系统、采用具有优先级处理的多进程数据传输以及基于数据压缩和优化广域网传输协议的广域网文件
    发表于 06-28 15:39 15次下载
    <b class='flag-5'>卫星云图</b>数据传输的提速

    微光红外视频融合系统的图像处理器

    本论文主要是围绕微光红外 视频融合 系统的图像处理器的研究进行的。从基础理论入手,在介绍国内外融合系统发展概况的基础上,分析了
    发表于 08-18 14:46 108次下载
    <b class='flag-5'>微光</b>与<b class='flag-5'>红外</b>视频<b class='flag-5'>融合</b>系统的图像处理器

    基于SOM神经网络的静止卫星云图分类

    利用FY-2C的红外和可见光自旋扫描辐射器(VISSR)多通道云图数据对云进行分类, 提出了一种利用云图红外、可见光谱段数据, 基于SOM神经网络的云分类算法。设计并编写了实际
    发表于 08-29 14:31 16次下载
    基于SOM神经网络的静止<b class='flag-5'>卫星云图</b>分类

    风云四号正式交付使用实现我国静止轨道气象卫星弯道超车

    卫星风云四号在轨交付标志着我国静止轨道气象卫星观测系统实现了更新换代,对于保证我国静止气象观测业务的连续、可靠和稳定运行,提高我国航天事业和气象事业的国际地位和影响力具有重大意义。
    发表于 09-28 20:27 845次阅读

    局部聚类分析的FCN-CNN云图分割方法

    (FCN-CNN)的云图分割方法.首先通过超像素分析对云图每个像素点的近邻域实现相应的聚类。同时将云图输入到不同步长的全卷积神经网络FCN32s和FCN8s中实现
    发表于 12-15 16:44 0次下载

    十四五期间我国将连发7颗气象卫星

    据中国气象局发布消息,“十四五”期间,我国将连续发射7颗风云系列气象卫星,其中今年就有两颗,已完成研制,正进行出厂前检查。
    的头像 发表于 01-29 09:54 1258次阅读

    如何才能自己做词云图

        所谓词云图,又称文字云,是通过对一个或多个关键词进行重复的、字体大小颜色不一的、不规则的排列,使其看上去类似于某种形状的图片,是对文本中出现频率较高的“关键词”予以视觉化的展现。 词云图
    的头像 发表于 10-18 09:49 8176次阅读