第一章绪论
课题的背景与意义
图像识别成为人们取得消息的一个主要来源，由于遥感、军事、工农业生产、天气预报、医疗技术、通信等行业应用的需要，数字图像处理的科学理论与技术手段发展迅猛，估计有10%多的消息是图像消息。随着信息技术的越来越普及，我们不难的明白，直观的认识和判断事物、解决现实生活中的实际问题，利用图像方便且简单。比如，刑警在侦破案件的时，通过对指纹脚印等图像的对比可以得到直接的证据;在诊断病人时，从CT图像中，可以辨别病变源，从而为正确的治疗提供前提条件。正因为如此，图像处理技术的应用在许多行业中突显出它不可比拟的优势。
云层的分布、形态、高低、厚薄标志着大气运动变化状况。云的辐射特性因类型不同而不同，加上它的分布情况，极大的影响着天气预报、气候监测、全球气候变化等。气象卫星的作用是:根据遥感器发回的云图资料为直接依据，在太空对地表和大气层进行气象观察。人们根据云图信息对云展开研究:分析大面积云系分布情况、天气的变化规律以及更加具体地分析中尺度云系之间的内在联系。自从有了气象卫星，卫星云图以形象具体的形式，为人们提供了最为广泛的全球时空尺度云层的信息，特别是，在资料稀少海洋、沙漠等的地区，卫星云图就体现出它不可代替的优越性。图像所描绘出的云类外形，其体现的信息是天气预报最基础数据;时间与空间尺度较短的气象预报，像暴雪咫风等强对流气侯，常常具有这些特点:历时短、变率大、因素复杂、强度大、时空分布不均匀等等，一般的气象观测系统很难对这种天气进行可靠的监测和预报，卫星云图就是对其具有极好的补充和改进。只有气象卫星可以对不同的时间、空间、天气的各类云系变化展开长期及时跟踪观察，这个空间平台，变成了冰雹、咫风以及雷暴等破坏性强的天气观察和报道的不可或缺的工具和资料渠道。云图分析和云团迅急报道在军事与民用天气预报保障中，如人造卫星发射角度、弹道导弹发射高度与宇航员作业的时间选择等，也具有至关重要的价值。不过如今的军事与民用任务里，国内许多气象站的一般做法是:依靠主观经验、简单分析开展云图的云类分析，即使对卫星图像动态的未来估计方面，仅仅是依靠表面的线性推理。这种落后局面与信息化社会的要求很不相符，很大程度上影响并限制了国家军用与民用天气报道保障的标准，达不到信息化社会的期望，不符合处于高速发展的国情。所以，进行云层分析和云团分析预报的方法探索，在此基础上归纳并获取云图中隐藏的大量的气侯消息，准确、及时地开展云图识别和云分类研究，不仅可以提高气象报道标准，还是国防与民用气象报道准确率的主要方式，更是如今卫星遥感领域中主要的研究动态，可以说，不仅具有科学价值和国防价值，实际民间应用上也很有意义。
另外，在大气资源的预测、自然灾害预报、环境质量监测、卫星云图处理以及军事目标识别等许多方面，通过卫星云图得到的地球表面事物的卫星云图越来越多地被人们广泛应用。卫星云图因为传感器受到大气密度、云层变化、传感器本身的质量等影响较大，很多云图或多或少存在云遮挡的“盲区’)、信息丢失，对于云图分析与解译不利。因此，准确计算出云覆盖区面积是遥感云图处理的核心问题之一。这就引出了本文要解决的第二个问题—云层面积计算。在数学理论上人们计算物体面积一般所用的公式是定积分。不过，实际生活中对于不规贝的目标，不容易仍至找不至J物体全部的，不可能用积分直接求出目标的面积。针对实际问题，对不规则云图进行区域分割。
3.3 云图定量统计及算法........ 35-38
3.3.1 定量统计算法........ 35-37
3.3.2 算法实现及结果........ 37-38
3.4 云图反射率测定........ 38-48
3.4.1 二维反射率测定算法........ 39-41
3.4.2 实验方案及结果........ 41-48
3.5 本章小结........ 48-50
第四章 云层面积测量........ 50-68
4.1 云层面积测量........ 50-51
4.2 边界点的取得 ........ 51-53
4.3 云层面积测量 ........ 53-65
4.3.1 链码表示的........ 54
4.3.2 边界像数标注........ 54-62
4.3.2.1 一阶差分码........ 54-55
4.3.2.2 Freeman链码........ 55-58
4.3.2.3 Freeman链码........ 58-62
4.3.3 云层面积算法........ 62-65
4.4 实验结果及分析 ........ 65-67
4.5 本章小结........ 67-68
第五章 总结与展望........ 68-70
5.1 论文内容........ 68
5.2 未来工作........ 68-70
总结
数字图像处理技术的应用在各行各业广为应用，直观的认识和判断事物、解决现实生活中的实际问题，利用图像分析处理，方便且简单。气象卫星的作用是:在太空对地表与其大气层展开气象观察，发回云图资料。自从有了气象卫星，卫星云图以形象具体的形式，为人们呈现出了最为广泛的全球时空尺度云层的信息。而进行云分类和云团分析预测的技术与方法研究，不仅具有科学意义和国防意义，实际民间应用上也很有价值。
本文利用图像处理技术,对云图进行了探析和分类,尝试了计算和改进云层面积测量的算法，提供了有效可行的解决途径，为实际研究和应用开创了新思路。论文首先叙述了气象云图预处理方面的知识，如直方图、阂值、同态滤波法、SNR等等。然后进一步对图像进行处理，对样本云进行了识别和定量统计，提出PCA的改进算法，建立了反射率和可见光与红外亮度之间的数学关系，改进了样本云在反射率中的映射投影，改正了误差引起的样本云类的交叉处，开拓了云层特征信息。并在MATLAB中完成了仿真，实现了样本云有效的分类。实验结果表明，云图清晰度更符合要求，结果具有鲁棒性。最后，采用图像处理技术对Freeman链码算法进行改进，把云层图象转换成许多个互相不重叠的区域组成的块的集合，达到完成云层面积计算的目的，在面积测量计算的速度和精度方面有显著的提高，应用前景广阔。
参考文献
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