机载人工降雨中云的宏观分析系统设计(2)
燃烧棒 ( 炉 ) 、 挂载飞机焰弹发射系统 。 人工增雨原理可概括地用 “ 触发机制 ” 四个字
来描述，即在充分研究自然降水过程的基础上，人工触发自然降雨。有云才能有雨 ，
但不是所有的云都有降水潜力 . 只有那些有降水潜力和开发利用可能 （ 云水资源丰富 ，
云层较厚 ， 对冷云来讲主要要有较丰厚的过冷水区 ） 的云才可催化致雨 . 所以 , 为了判
断哪些云可以催化致雨 , 一方面 , 人工增雨作业专用飞机需携带云降水探测仪器 , 实时
监测飞机机身结冰情况 , 和飞机周围云层的状态 ; 另一方面 , 要通过对探测仪器采集到
的视频 , 图像数据进行处理分析 , 得出是否适合进行人工增雨作业等高层次知识和结
论 .
具体来说 , 本项目主要研究云的图像处理 , 涉及的内容有 : 图像分割 、 图像纹理特
征提取 、 模式分类等 , 最重要的是 , 所有的图像处理要求必须能够在比较短的时间内
完成 , 基本的衡量方法是在处理视频图像时 , 要保证视频播放的流畅度 , 不能有明
显的 " 卡 " 的感觉 .
1.2 1.2 1.2 1.2 国内外研究现状 国内外研究现状 国内外研究现状 国内外研究现状
图像处理 [1]
是 用计算机对图像进行分析 , 以达到所需结果的技术 , 国内外对此都
有非常广泛而深入的研究 . 就本项目关心的领域来说 , 图像分割 [2]
是根据需要将图像
划分为有意义的若干区域或部分的图像处理技术 , 主要的分割方法有固定阈值分割
和动态阈值分割两种 . 固定阈值分割一般不单独使用 , 而是做为预处理或者后处理
使用 . 动态阈值分割试图通过一些数学统计手段 , 根据图像灰度等图像信息 , 动态
地计算出阈值 , 其中最有名的当数大津法 [3]
. 针对大津法存的一些问题 , 国内学者提
出了一些改进大津法的方法 [4]
, 亦值得参考 . 此外 , 国内学者还提出了一些其它的分
割算法 [5]
. 在图像纹理特征方面 , 比较著名的有统计家族的灰度共生矩阵 (GLCM), 模
型家族的马尔可夫随机场模型 (MRF) 等 , 文献 [6] 对图像的纹理特征提取有比较全面
的综述 . 国内针对 GLCM 和 MRF, 都分别有应用上的研究 [7][8]
. 在模式分类方面 , 支持
向量机 (SVM) 是近年来的研究热点 , 文献 [9][10] 对 SV M 有比较详细的综述 . 在本项目
中 , 我们更关住的是模 糊 C 均值聚类 (FCM). 文献 [11] 对此有较详细的综述 , 文献 [12]
是 FCM 的一个应用 .
1.3 1.3 1.3 1.3 课题研究内容与创新点 课题研究内容与创新点 课题研究内容与创新点 课题研究内容与创新点
结合人工增雨的实际需要 , 本课题具体来说 , 需要利用人工降雨作业飞机上的机载
本科毕业设计说明书（论文）
摄像机采集到的图像 ， 利用计算机视觉的方法 , 通过对图像的处理和分析 , 自动地完成
如下任务：
(1) 判断飞机进云 / 出云的情况；
(2) 判断云中是否有冰晶；
(3) 判断云中是否存在雨滴或雨线；
(4) 判断飞机机身是否结冰；
(5) 判断碘化银燃烧棒是否在燃烧。
所以 , 课题研究的内容主要有 :
(1) 研究飞机进出云前后 , 视频图像的差异有哪些 . 比如 , 灰度的差异 , 纹理的差
异等 , 以及能否从这些差异出找出规律 , 得出高层次的结论知识 . 更重要的是要研究这
些前后的差异和高层次结论能否快速的计算出来 , 满足实时的视频处理要求 .
(2) 研究冰晶图像的背景的特点 . 以及冰晶前景的特点 . 研究动态阈值分割方法 ,
特别是大津法能否适用于本课题 . 研究是否有其它的可行的解决方法 .
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