2012年優(yōu)秀參賽集題1d

1、（ 填寫(xiě)題 目 ：-1 （ 填寫(xiě)題 目 ：-1 述與分1.1 見(jiàn)k_temp.txt 文件。140 微弧（1 弧度1000000 微?。?2882288 42164000米, 86.5度, 0度，星下述與分1.1 見(jiàn)k_temp.txt 文件。140 微?。? 弧度1000000 微?。?2882288 42164000米, 86.5度, 0度，星下 題目提供了我國(guó)風(fēng)云 2獲得的三個(gè)灰度矩陣， IR1_2100.mat,IR1_2130.mat20:30,21:00,21:301.2 問(wèn)題分析（1） 出的度量模型和算法，并求出 21:00 時(shí)刻在各個(gè)（整數(shù)） -2 型假1. 相對(duì)地球的運(yùn)行姿態(tài)

2、不變，且紅外掃描儀縱掃描（南北方向2. 與探測(cè)點(diǎn)的連線（3. 假設(shè)地球?yàn)槔硐霗E圓，它是由地球的一個(gè)經(jīng)過(guò)南北極的橢圓截面繞南北64 6. 號(hào)說(shuō)型假1. 相對(duì)地球的運(yùn)行姿態(tài)不變，且紅外掃描儀縱掃描（南北方向2. 與探測(cè)點(diǎn)的連線（3. 假設(shè)地球?yàn)槔硐霗E圓，它是由地球的一個(gè)經(jīng)過(guò)南北極的橢圓截面繞南北64 6. 號(hào)說(shuō) l 視線的方pmn：目標(biāo)區(qū)Mqmn ：匹配區(qū)N-3 立與求4.1 問(wèn)模與解答4.1.1 由灰度矩陣行列號(hào)求其對(duì)應(yīng)探測(cè)點(diǎn)的首先由灰度的行列號(hào)求出 對(duì)應(yīng)的縱掃描角 每次采樣縱方向和行方向的步進(jìn)角 k 為 140 微弧，星下點(diǎn) A 對(duì)應(yīng)的矩陣元素位于矩陣的第1145 行和第 1145立與求4.1

3、 問(wèn)模與解答4.1.1 由灰度矩陣行列號(hào)求其對(duì)應(yīng)探測(cè)點(diǎn)的首先由灰度的行列號(hào)求出 對(duì)應(yīng)的縱掃描角 每次采樣縱方向和行方向的步進(jìn)角 k 為 140 微弧，星下點(diǎn) A 對(duì)應(yīng)的矩陣元素位于矩陣的第1145 行和第 1145 列的相交處，故縱掃描步進(jìn)次數(shù)為（1145-m ）掃描步進(jìn)次數(shù)為（1145-n） 為 m) k n) k 以 視線的方向向量為OA(0,1,0) 為O視線的方向向量為OC (tan ,1,tan)時(shí)zyx圖-4 間直角坐標(biāo)系 O-xyz，如圖 2 所示。zyuOvx圖視線的方向向量l l (tan ,1,tan 為向量PQ間直角坐標(biāo)系 O-xyz，如圖 2 所示。zyuOvx圖視線的

4、方向向量l l (tan ,1,tan 為向量PQ的模與向量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 列對(duì)應(yīng)的本文件 jwd.txt。，結(jié)果詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)500 第 500 行和第 501 第 500 行和

5、第 502 500 46.485143列的相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)度為 46.569566列的相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)度為 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連線的直線方程為（4）z L yx L y1145 km n 1145 k到灰度矩陣的行列號(hào)，然后根據(jù)此行列號(hào)云圖上繪出圖形即可，這就IR1_2100.mathuatu.m-7 圖4.2 第二問(wèn)建模與解答4.2.1 度量模型（1）

6、圖4.2 第二問(wèn)建模與解答4.2.1 度量模型（1）交叉相關(guān)據(jù)（灰度矩陣）中選定某一像素塊 M（目標(biāo)區(qū)，然后在它的后一時(shí)刻云圖數(shù) -8 搜索區(qū)域（后時(shí)數(shù)據(jù)目標(biāo)區(qū)（所求刻數(shù)據(jù),最佳匹配區(qū)（后時(shí)數(shù)據(jù)右和向下為圖區(qū) M 每步進(jìn)一個(gè)像素點(diǎn)，對(duì)應(yīng)到后一時(shí)刻的一個(gè)搜索區(qū)域（后時(shí)數(shù)據(jù)目標(biāo)區(qū)（所求刻數(shù)據(jù),最佳匹配區(qū)（后時(shí)數(shù)據(jù)右和向下為圖區(qū) M 每步進(jìn)一個(gè)像素點(diǎn)，對(duì)應(yīng)到后一時(shí)刻的一個(gè)像素矩陣 N，求出這兩個(gè)矩陣的標(biāo)區(qū)，最大相關(guān)系數(shù)匹配算法流程圖如圖 5 所示。-9 區(qū)云塊位移向量否是否大于閾是是圖 （m1，n1 （dm，dn（否是否大于閾是是圖 （m1，n1 （dm，dn（1）目標(biāo)區(qū)M與匹配區(qū)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 找出最大相關(guān)系否（m1，n1（dm，dn（1d，1dnA（A，A）和 B（ B ，B 。在地球表面上標(biāo)（m1，n1（dm，dn（1d，1dnA（A，A）和 B（ B ，B 。在地球表面上標(biāo)A、B 兩點(diǎn)，位移示意別6圖 (1 tan2 r ab ，tan2 ab其中，a、brA rB 2R 對(duì)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故風(fēng)矢的方向D A Dcos A sin cos A故風(fēng)矢的方向D A D 360 A， BA（2）質(zhì)量控制塊對(duì)應(yīng)的風(fēng)矢 4.2.2 21:00 7 - 12 將坐標(biāo)轉(zhuǎn)否目標(biāo)區(qū)是否為云圖將坐標(biāo)轉(zhuǎn)否目標(biāo)區(qū)是否為云圖（1）確定整數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū) 4046度在灰度矩陣（22882288）中對(duì)應(yīng)的行 只須以該行列號(hào)（非整數(shù)） - 13 是否符合質(zhì)量控制要是即得到了點(diǎn)的風(fēng)圖 （2）判定目標(biāo)區(qū)是否為云塊k_temp.txt 文01023 512 為云的判定點(diǎn)，即認(rèn)為灰度值大于 512

9、 的像素點(diǎn)是云，否則該像素點(diǎn)不是云。1616圖 （2）判定目標(biāo)區(qū)是否為云塊k_temp.txt 文01023 512 為云的判定點(diǎn)，即認(rèn)為灰度值大于 512 的像素點(diǎn)是云，否則該像素點(diǎn)不是云。1616 256 256 512 t，。t 07,（3）用度量模型計(jì)算風(fēng)矢 圖像作為基準(zhǔn)，在21:30 時(shí)圖像中進(jìn)行匹配，求出最大相系數(shù)滿足閾值條件（0.85）21:00 6 A B點(diǎn)，用計(jì)算式(30)、(32)、(34)、 - 14 20:30 20:30 應(yīng)6 A 點(diǎn)21:00 時(shí)刻目標(biāo)B 點(diǎn)，用計(jì)算量速度相差20m/s 以內(nèi)）的風(fēng)矢修改成零風(fēng)矢。分20:30 20:30 應(yīng)6 A 點(diǎn)21:00 時(shí)刻

10、目標(biāo)B 點(diǎn)，用計(jì)算量速度相差20m/s 以內(nèi)）的風(fēng)矢修改成零風(fēng)矢。分 4.2.3 （即云塊）中心的移動(dòng)速度但可能僅每小時(shí)十多公里，所以需要把窗口設(shè)置得小一第三問(wèn)建模與解答自適應(yīng)窗口算法窗口大小和搜索范圍的自適應(yīng)根據(jù)對(duì)窗口大小和搜索范圍的理解設(shè)計(jì)了自適應(yīng)選擇窗口大小和- 15 緯經(jīng)角度（北順?biāo)俣?00000（1）構(gòu)造圖像特征2424外，還引入了兩個(gè)新的圖像特征 V1 和 V2。V1 7 個(gè)區(qū)間，分別為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, 數(shù)目，并把他一個(gè)向量，對(duì)（1）構(gòu)造圖像特征242

11、4外，還引入了兩個(gè)新的圖像特征 V1 和 V2。V1 7 個(gè)區(qū)間，分別為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, 數(shù)目，并把他一個(gè)向量，對(duì)造出特征向量0.5303, 0.3536, 0.1768, 0.3536, 0.1768, 0.1768, 0.3536圖, , , 181018 8 位二進(jìn)制數(shù)（CT 值V1 的方法通過(guò)新圖像的灰度 CT 值就為 214。- 16 區(qū)頻321211222CT圖8-鄰域示意圖和CT值計(jì)算過(guò)（2）特征融合 CT圖8-鄰域示意圖和CT值計(jì)算過(guò)（2）特征融合

12、 僅僅用互相關(guān)系數(shù)來(lái)表征特征距離 d了特征向量 V1 和特征向量 V2，就需要對(duì)這三項(xiàng)進(jìn)行重的疊加，從而共同d.設(shè)原窗口圖像與對(duì)比窗口圖像之間的互相關(guān)系數(shù)為 ，連發(fā)圖V1 V2 的歐氏距離為 、 。如式（1）所示，計(jì)算得到原窗d 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到效果較好的權(quán)重分配為 =0.4 ， 相關(guān)系數(shù)對(duì)d 的影響更大，特征向量V1 V2 算法框圖- 17 abchidgfeP1和 11 - 18 緯經(jīng)角度（北順?biāo)俣萈1和 11 - 18 緯經(jīng)角度（北順?biāo)俣?0000000計(jì)算對(duì)比窗口特征向量12P2 特征向量V11V21 4.3.4 點(diǎn)來(lái)矢速度大小從之前算法檢測(cè)到的 變?yōu)楝F(xiàn)在檢測(cè)到的4.4 。4.3.4 點(diǎn)

13、來(lái)矢速度大小從之前算法檢測(cè)到的 變?yōu)楝F(xiàn)在檢測(cè)到的4.4 。線性插值方法，計(jì)算出非整數(shù)點(diǎn)(Jp,Ip)處的灰度采用非整數(shù)點(diǎn)(Jp,Ip)周?chē)狞c(diǎn)(Jo,Io)，(Jo,Io+1)，(Jo+1,Io)，(Jo+1,Io+1)對(duì)應(yīng)val3、val4 圖上圖中，a=Ip-Io，b=1-a，c=Jp-Jo，d=1-c，則(Jp,Ip)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的灰度val bd val1 ad val2 bc val3 ac val4k_temp.txt 得到每個(gè)風(fēng)矢對(duì)應(yīng)的溫度值。那么，對(duì)應(yīng)每個(gè)風(fēng)矢而言，現(xiàn)temp3.mat文件存放著jwp 與溫T 的三維數(shù)據(jù)，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系可由圖 13 描述，如下圖所示：- 19 ca

14、bdp等壓面等壓面BAwDCj圖上圖中，每個(gè)風(fēng)矢所在的經(jīng)度、緯度在temp3.mat 4A、B、C、D。由于相鄰兩行（列）0.28125p等壓面等壓面BAwDCj圖上圖中，每個(gè)風(fēng)矢所在的經(jīng)度、緯度在temp3.mat 4A、B、C、D。由于相鄰兩行（列）0.28125ABCD相對(duì)很小，又溫度在等壓面內(nèi)的很小范圍內(nèi)變壓面p1 對(duì)應(yīng)的溫度為T(mén)1 T2 T3 T4TT 4同理，該等效區(qū)域在等壓面p2 T1 T2 T3 T4 TT 490 度、度處溫度與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖 14 所示，可見(jiàn)一個(gè)溫度有可能- 20 圖同100毫巴（1毫巴=0.1kPa）的大氣層上沒(méi)有云，也就是為零風(fēng)矢，表一 高度-1012 圖同100毫巴（1毫巴=0.1kPa）的大氣層上沒(méi)有云，也就是為零風(fēng)矢，表一 高度-1012 度一般不會(huì)超過(guò) 12km，根據(jù)表一可知，壓強(qiáng)小于 100 毫巴的大氣中沒(méi)有云。證p TT TTTTTp 2故風(fēng)矢對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)p p TT TT T TT p p 2式中，p1、p2 為等壓面的壓強(qiáng)，TT 為等效區(qū)域在p1 - 21 TT為等效區(qū)域在p2 壓強(qiáng)面對(duì)應(yīng)的溫度，T 經(jīng)過(guò)上述算法得到所有非零風(fēng)矢的壓強(qiáng)，詳細(xì)見(jiàn)winsh.txt文件。其中，緯度為 26 度，經(jīng)度分別為 5