基于自适应阈值的地基云自动检测方法-中国气象科学研究院期刊网.PDF

第 卷 期 应 用 气 象 学 报 ， ２０ ６ Ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．６ 年 月　　 　　 　 　 　 　 　　　　 　 ２００９ １２ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００９ 基于自适应阈值的地基云自动检测方法 １） １） １） １） ２） 杨 俊 吕伟涛 马 颖 姚 雯 李清勇 　 　 　 　 　 　 　 １） ２） （中国气象科学研究院，北京 １０００８１） （北京交通大学计算机与信息技术学院，北京 １０００４４） 　 　 摘 要 　　 云的高精度检测是云量计算的基础，利用晴朗天空下天空呈蓝色、云呈白色的属性，该文提出一种基于最大类 间方差的自适应阈值云检测方法，并分别基于蓝红波段比值、差值和归一化差值处理进行试验。相比固定阈值的 云检测方法，自适应阈值具有更大的通用性，且定量的评估结果表明：归一化差值处理在云检测的正确率和精确度 方面都获得了令人满意的检测效果。 关键词：云量；云检测；自适应阈值；最大类间方差；归一化差值 定阈值并不能使所有图像获得好的检测效果。 引 言 本文针对当前地基云检测采用固定阈值的不 　 足，提出了一种基于自适应阈值的地基云检测方法， 云的形成和演变不仅反映了当时大气的运动、 并探讨了蓝红波段比值、差值和归一化差值在自适 稳定程度和水汽状况，而且也是预示未来天气变化 应阈值情况下晴空地基云检测效果。 的重要征兆之一。同时，云的变化决定了地球的辐 射收支状况，是全球气候变化的一个重要影响因子。 １ 基于固定阈值的蓝红波段比值地基云检 　 因此，云的观测具有极其重要作用。目前已有多颗 测方法 气象卫星源源不断地提供大尺度范围的云监测信 息，成为天基云观测的重要资源。在卫星云图的云 蓝红波段比值识别法的物理依据是基于大气分 　　 ［ ］ １７ 类识别方面国内外已经做了大量的研究工作 。 子散射与波长的四次方成反比，使得晴朗天空呈蓝 云的地基观测长期依赖气象观测员目视判断，因而 色，而在可见光波段云粒子散射与波长关系并不密 ［］ ８ 云的地基自动化观测也倍受关注。Ｄａｖｉｓ等 采用 切，使得云在天空中呈现出白色。比值运算可以突 ［ ］ 滤波来提取云的边界，再通过区域填充来获得云检 出不同波段间光谱的差异，提高对比度。霍娟等 １５ 测结果，但该算法云边界提取的精度有限。Ｓｏｕｚａ 通过辐射传输模式数值模拟，认为蓝红波段比值处