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用双通道动态阈值对GMS-5图像进行自动云检测

刘希 许健民 杜秉玉

刘希, 许健民, 杜秉玉. 用双通道动态阈值对GMS-5图像进行自动云检测. 应用气象学报, 2005, 16(4): 434-444..
引用本文: 刘希, 许健民, 杜秉玉. 用双通道动态阈值对GMS-5图像进行自动云检测. 应用气象学报, 2005, 16(4): 434-444.
Liu Xi, Xu Jianmin, Du Bingyu. A bi-channel dynamic threshold algorithm used in automatically identifying clouds on GMS-5 imagery. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(4): 434-444.
Citation: Liu Xi, Xu Jianmin, Du Bingyu. A bi-channel dynamic threshold algorithm used in automatically identifying clouds on GMS-5 imagery. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(4): 434-444.

用双通道动态阈值对GMS-5图像进行自动云检测

A BI-CHANNEL DYNAMIC THRESHOLD ALGORITHM USED IN AUTOMATICALLY IDENTIFYING CLOUDS ON GMS-5 IMAGERY

  • 摘要: 该文用双通道动态阈值法对GMS-5图像进行自动的云检测。在红外通道和可见光通道,分别对每32×32个像元组成的像元阵进行直方图统计,求出区别云和地物值域的阈值,然后对每个像元阵内的逐个像元进行云判识。讨论了在进行直方图分析以求取阈值的过程中,像元阵大小的选取和动态平滑间距的选取对云检测结果的影响。分析结果表明:像元阵大小取32×32时,像元阵所占的地域空间尺度足够小,像元阵内的观测像元样本数足够多,保证了在直方图聚类分析时,每一类含有足够多的样本;GMS-5观测图像的红外通道对原始直方图进行二次平滑时小平滑间距取1.6 K,可见光通道小平滑间距取1.2%,使得确定动态阈值时步长相对小,保证了分析的精度。用目视图像对分析结果进行真实性检验,在中低纬度地区,可见光和红外两个通道都有资料时,该算法的云判识精度较好。在高纬度地区,由于地表温度低,积雪覆盖多,太阳光照角低,该算法的云判识精度较差。
  • 图  1  红外/可见光通道求动态阈值的算法流程

    图  2  GMS-5卫星1996年6月11日03 :00可见光云图上某一32 ×32像元阵图像

    图  3  图 2所示像元阵的直方图分析及其一阶、二阶差分(a)可见光反射率频数分布直方图,(b)大平滑间距平滑后的直方图,(c)小平滑间距平滑后的直方图,(d)小平滑间距内像元个数的改变量(一阶差分),(e)图 3小平滑间距内像元个数的改变量(二阶差分)

    图  4  图 2所对应区域的红外像元阵图像

    图  5  红外亮温频数分布直方图

    图  6  1996年6月11日03 :00我国东南沿海的卫星云图

    (a) 红外图像, (b) 可见光图像

    图  7  云检测结果

    (a)红外单通道,(b)可见光单通道,(c)红外、可见光双通道

    表  1  像元个数统计

    表  2  动态阈值确定情况的分析

    表  3  选取不同的平滑间距时阈值为动态阈值、二分法阈值、默认阈值的比例

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出版历程
  • 收稿日期:  2004-01-07
  • 修回日期:  2005-04-14
  • 刊出日期:  2005-08-31

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