2012年优秀参赛集题1d

1、（ 填写题 目 ：-1 （ 填写题 目 ：-1 述与分1.1 见k_temp.txt 文件。140 微弧（1 弧度1000000 微弧）22882288 42164000米, 86.5度, 0度，星下述与分1.1 见k_temp.txt 文件。140 微弧（1 弧度1000000 微弧）22882288 42164000米, 86.5度, 0度，星下 题目提供了我国风云 2获得的三个灰度矩阵， IR1_2100.mat,IR1_2130.mat20:30,21:00,21:301.2 问题分析（1） 出的度量模型和算法，并求出 21:00 时刻在各个（整数） -2 型假1. 相对地球的运行姿态

2、不变，且红外扫描仪纵扫描（南北方向2. 与探测点的连线（3. 假设地球为理想椭圆，它是由地球的一个经过南北极的椭圆截面绕南北64 6. 号说型假1. 相对地球的运行姿态不变，且红外扫描仪纵扫描（南北方向2. 与探测点的连线（3. 假设地球为理想椭圆，它是由地球的一个经过南北极的椭圆截面绕南北64 6. 号说 l 视线的方pmn：目标区Mqmn ：匹配区N-3 立与求4.1 问模与解答4.1.1 由灰度矩阵行列号求其对应探测点的首先由灰度的行列号求出 对应的纵扫描角 每次采样纵方向和行方向的步进角 k 为 140 微弧，星下点 A 对应的矩阵元素位于矩阵的第1145 行和第 1145立与求4.1

3、 问模与解答4.1.1 由灰度矩阵行列号求其对应探测点的首先由灰度的行列号求出 对应的纵扫描角 每次采样纵方向和行方向的步进角 k 为 140 微弧，星下点 A 对应的矩阵元素位于矩阵的第1145 行和第 1145 列的相交处，故纵扫描步进次数为（1145-m ）扫描步进次数为（1145-n） 为 m) k n) k 以 视线的方向向量为OA(0,1,0) 为O视线的方向向量为OC (tan ,1,tan)时zyx图-4 间直角坐标系 O-xyz，如图 2 所示。zyuOvx图视线的方向向量l l (tan ,1,tan 为向量PQ间直角坐标系 O-xyz，如图 2 所示。zyuOvx图视线的

4、方向向量l l (tan ,1,tan 为向量PQ的模与向量ly xz， tan tan xyz， 1a（4by L tan L tan y 1， abA L Aa2ba2bAb2，y bA A tan2 tan2 baPQ y -5 A L Aa2b2 a2bAb2y ，A bA L Aa2b2 a2bAb2y ，A bx L y tan z L y tan （1（2（8（9（10z2Qz，u xyQxv y Q，. w 86.5 jingweidu.m451 行至550 行451 列至550 列对应的本文件 jwd.txt。，结果详细请见500 第 500 行和第 501 第 500 行和

5、第 502 500 46.485143列的相交点对应的经度为 46.569566列的相交点对应的经度为 46.6538174.1.2 ，. v 86.5 ztan xy-6 xtanv yxyz 1ab（16（17cosy ，atan2 u btan v xxtanv yxyz 1ab（16（17cosy ，atan2 u btan v x y tan u z xyP连线的直线方程为（4）z L yx L y1145 km n 1145 k到灰度矩阵的行列号，然后根据此行列号云图上绘出图形即可，这就IR1_2100.mathuatu.m-7 图4.2 第二问建模与解答4.2.1 度量模型（1）

6、图4.2 第二问建模与解答4.2.1 度量模型（1）交叉相关据（灰度矩阵）中选定某一像素块 M（目标区，然后在它的后一时刻云图数 -8 搜索区域（后时数据目标区（所求刻数据,最佳匹配区（后时数据右和向下为图区 M 每步进一个像素点，对应到后一时刻的一个搜索区域（后时数据目标区（所求刻数据,最佳匹配区（后时数据右和向下为图区 M 每步进一个像素点，对应到后一时刻的一个像素矩阵 N，求出这两个矩阵的标区，最大相关系数匹配算法流程图如图 5 所示。-9 区云块位移向量否是否大于阈是是图 （m1，n1 （dm，dn（否是否大于阈是是图 （m1，n1 （dm，dn（1）目标区M与匹配区N (pp)(qi

7、j qcoef i1 j，mnmn(i 1 j i 1 j p q i1 j11qij i 1 j 1p。p ，q m mn- 10 找出最大相关系否（m1，n1（dm，dn（1d，1dnA（A，A）和 B（ B ，B 。在地球表面上标（m1，n1（dm，dn（1d，1dnA（A，A）和 B（ B ，B 。在地球表面上标A、B 两点，位移示意别6图 (1 tan2 r ab ，tan2 ab其中，a、brA rB 2R 对于球面三角形NAB：cos sin A sin cosA cos B cos(B A即 A sin AB R Fcos A cos B cos(B A)R F 上式中，t：c

8、os(90 ) cos cos(90 ) sin sin(90 )cos(A)，BAA即- 11cos A sin cos A故风矢的方向D A Dcos A sin cos A故风矢的方向D A D 360 A， BA（2）质量控制块对应的风矢 4.2.2 21:00 7 - 12 将坐标转否目标区是否为云图将坐标转否目标区是否为云图（1）确定整数对应的目标区 4046度在灰度矩阵（22882288）中对应的行 只须以该行列号（非整数） - 13 是否符合质量控制要是即得到了点的风图 （2）判定目标区是否为云块k_temp.txt 文01023 512 为云的判定点，即认为灰度值大于 512

9、 的像素点是云，否则该像素点不是云。1616图 （2）判定目标区是否为云块k_temp.txt 文01023 512 为云的判定点，即认为灰度值大于 512 的像素点是云，否则该像素点不是云。1616 256 256 512 t，。t 07,（3）用度量模型计算风矢 图像作为基准，在21:30 时图像中进行匹配，求出最大相系数满足阈值条件（0.85）21:00 6 A B点，用计算式(30)、(32)、(34)、 - 14 20:30 20:30 应6 A 点21:00 时刻目标B 点，用计算量速度相差20m/s 以内）的风矢修改成零风矢。分20:30 20:30 应6 A 点21:00 时刻

10、目标B 点，用计算量速度相差20m/s 以内）的风矢修改成零风矢。分 4.2.3 （即云块）中心的移动速度但可能仅每小时十多公里，所以需要把窗口设置得小一第三问建模与解答自适应窗口算法窗口大小和搜索范围的自适应根据对窗口大小和搜索范围的理解设计了自适应选择窗口大小和- 15 纬经角度（北顺速度000000（1）构造图像特征2424外，还引入了两个新的图像特征 V1 和 V2。V1 7 个区间，分别为0,0.6、0.6,0.65、0.65,0.70.7,0.75、0.75,0.80.8,0.85、0.85,0.9、0.9,0.95、0.95,1, 数目，并把他一个向量，对（1）构造图像特征242

11、4外，还引入了两个新的图像特征 V1 和 V2。V1 7 个区间，分别为0,0.6、0.6,0.65、0.65,0.70.7,0.75、0.75,0.80.8,0.85、0.85,0.9、0.9,0.95、0.95,1, 数目，并把他一个向量，对造出特征向量0.5303, 0.3536, 0.1768, 0.3536, 0.1768, 0.1768, 0.3536图, , , 181018 8 位二进制数（CT 值V1 的方法通过新图像的灰度 CT 值就为 214。- 16 区频321211222CT图8-邻域示意图和CT值计算过（2）特征融合 CT图8-邻域示意图和CT值计算过（2）特征融合

12、 仅仅用互相关系数来表征特征距离 d了特征向量 V1 和特征向量 V2，就需要对这三项进行重的叠加，从而共同d.设原窗口图像与对比窗口图像之间的互相关系数为 ，连发图V1 V2 的欧氏距离为 、 。如式（1）所示，计算得到原窗d 经过实验，得到效果较好的权重分配为 =0.4 ， 相关系数对d 的影响更大，特征向量V1 V2 算法框图- 17 abchidgfeP1和 11 - 18 纬经角度（北顺速度P1和 11 - 18 纬经角度（北顺速度00000000计算对比窗口特征向量12P2 特征向量V11V21 4.3.4 点来矢速度大小从之前算法检测到的 变为现在检测到的4.4 。4.3.4 点

13、来矢速度大小从之前算法检测到的 变为现在检测到的4.4 。线性插值方法，计算出非整数点(Jp,Ip)处的灰度采用非整数点(Jp,Ip)周围四点(Jo,Io)，(Jo,Io+1)，(Jo+1,Io)，(Jo+1,Io+1)对应val3、val4 图上图中，a=Ip-Io，b=1-a，c=Jp-Jo，d=1-c，则(Jp,Ip)点所对应的灰度val bd val1 ad val2 bc val3 ac val4k_temp.txt 得到每个风矢对应的温度值。那么，对应每个风矢而言，现temp3.mat文件存放着jwp 与温T 的三维数据，它们的对应关系可由图 13 描述，如下图所示：- 19 ca

14、bdp等压面等压面BAwDCj图上图中，每个风矢所在的经度、纬度在temp3.mat 4A、B、C、D。由于相邻两行（列）0.28125p等压面等压面BAwDCj图上图中，每个风矢所在的经度、纬度在temp3.mat 4A、B、C、D。由于相邻两行（列）0.28125ABCD相对很小，又温度在等压面内的很小范围内变压面p1 对应的温度为T1 T2 T3 T4TT 4同理，该等效区域在等压面p2 T1 T2 T3 T4 TT 490 度、度处温度与压强的关系如图 14 所示，可见一个温度有可能- 20 图同100毫巴（1毫巴=0.1kPa）的大气层上没有云，也就是为零风矢，表一 高度-1012 图同100毫巴（1毫巴=0.1kPa）的大气层上没有云，也就是为零风矢，表一 高度-1012 度一般不会超过 12km，根据表一可知，压强小于 100 毫巴的大气中没有云。证p TT TTTTTp 2故风矢对应的压强p p TT TT T TT p p 2式中，p1、p2 为等压面的压强，TT 为等效区域在p1 - 21 TT为等效区域在p2 压强面对应的温度，T 经过上述算法得到所有非零风矢的压强，详细见winsh.txt文件。其中，纬度为 26 度，经度分别为 5