[发明专利]基于关键点的中心扩散式气象传真图等值线的插值方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机图形学领域，特别是基于关键点的中心扩散式气象传真图等值线的插值方法

背景技术

气象传真图(MeteorologicalFacsimileChart)在底图上填出特定区域内各观测点同一时刻的气象数据，由于能够反映该区域的天气状况及变化趋势，在航海与气象播报中扮演着重要的角色。

现阶段气象传真图的数字化程度不高，无法显示图中所有地方的天气状况，因此需要进行插值，在现有数据的基础上预测未知数据。常用的空间插值方法有： Delaunay三角剖分法、反向距离加权法、克里金插值法等，然而这些插值算法应用范围较小，只有在较为均匀的点分布下才能取得好的插值效果，并且计算过程复杂，对硬件要求高。Norman提出一种将不同等值线片段排列成连续线的算法，该算法适用于2D与3D物体的插值，但是需要大量的线段集。Gill提出一种在两个平行切片之间进行插值一个分段线性曲面的方法，该方法可以应用到医学成像、地理信息系统，但是在输入多边形的尖角附近产生不需要的长峰值，鲁棒性较差。Chai采用梯度控制部分微分方程同时实现了等值线的插值与有理曲面的重建，但该算法的计算较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于关键点的中心扩散式气象传真图等值线的插值方法，提高了计算精度，降低了计算成本，易于实现。

实现本发明目的的技术解决方案为：基于关键点的中心扩散式气象传真图等值线的插值方法，包括以下步骤：

步骤1、对气象传真图进行预处理，得到仅含等值线的图像；

步骤2、采用逐点筛选法对处理后的等值线进行采样，提取数据点；

步骤3、遍历整幅图像，从数据点中提取关键点；

步骤4，以每一个关键点为中心，对其周围空白点的高程值进行插值；

步骤5，将具有相同高程值的点连接成线，形成插值后的等值线。

本发明与现有的技术相比,其显著的优点为：(1)本发明仅选取了较少的原始数据点就能得到较好的等值线图，减少了计算量，提高了运算速度；(2)本发明展开了从密集到稀疏的插值过程，使用了充分多的原始数据点参与计算，减少了插值过程中的误差累积；(3)本发明给不同类型的点不同的阈值，提高了插值的精度。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是实施例1的原始气象传真图。

图3是实施例1预处理后的仅含等值线的图像。

图4是本发明提取原始数据点的示意图。

图5是实施例1采样后的等值线图。

图6是本发明提取关键点的示意图。

图7是本发明进行差值的示意图。

图8是本文选用的待插值点的邻域选取的示意图。

图9是实施例1插值后的等值线示意图。

具体实施方法

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

基于关键点的中心扩散式气象传真图等值线的插值方法，包括以下步骤：

步骤1、对气象传真图进行预处理，得到仅含等值线的图像；

步骤2、采用逐点筛选法对处理后的等值线进行采样，提取数据点；

步骤3、遍历整幅图像，从数据点中提取关键点；

步骤4，以每一个关键点为中心，对其周围空白点的高程值进行插值；

步骤5，将具有相同高程值的点连接成线，形成插值后的等值线。

步骤1进行的预处理包括二值化、底图去除、锋线去除、断点补全和细化操作。

步骤2针对非封闭的等值线以线的端点为起点进行采样，针对封闭的等值线，任选一点为起点进行采样。提取数据点的方法为：设p(i)为筛选的起点，坐标为 (x_i,y_i)，p(j)为待筛选点，坐标为(x_j,y_j)，p(k)为p(i)与p(j)之间的点，坐标为 (x_k,y_k)，若于p(i)与p(j)之间的每一个点p(k)到p(i)与p(j)连线的距离小于阈值i，则将p(j)作为采样点，并将其作为下一轮待筛的选点。

步骤3提取关键点的方法为：

步骤3.1、以每个数据点为中心做半径为R的圆型搜索域，统计搜索域中采样点的个数N；

步骤3.2、根据采样点的个数N计算该数据点周围点的分布密度λ：

其中a表示修正系数；