[发明专利]一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法

摘要

本发明公开了一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法，首先，对自然图像作像素分离，提取出积云像素及外轮廓，并基于多此前向散射模型建模细节积云，生成积云数据集；其次，从卫星云图重建初始积云，并对初始积云模型的不同视角进行二维轮廓投影采样，作为该积云模型的特征描述符；再次，以有向Chamfer距离作为度量，检索积云数据集中的最佳匹配；然后，提取积云数据集中对应的积云模型表面细节特征，基于拉普拉斯网格形变，将该细节特征转移到初始积云表面；最后，在云的内部进行采样，生成粒子模型并进行绘制。本发明结合卫星云图与自然图像两种数据源的特征，能够重建出外形逼真，细节丰富的积云场景。

主权项

1.一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法，其特征在于，该方法步骤如下：/n步骤(1)、积云数据集构建，采用阈值方法将自然图像像素区分为云和天空像素并提取外轮廓，并基于多次前向散射模型建模积云，生成积云数据集；/n步骤(2)、初始积云构建，融合卫星云图多波段建模初始积云，并对初始积云模型的不同视角进行二维轮廓投影采样，作为该初始积云模型的特征描述符；/n步骤(3)、积云像素匹配，以有向Chamfer距离作为度量，对积云数据集中的外轮廓进行检索，返回最佳匹配；对该初始积云模型的所有外轮廓图像，计算其与积云数据集中的所有外轮廓图像之间的有向Chamfer距离，则该初始积云模型的每个视点所采样的外轮廓图像均能在积云数据集中找到一张外轮廓图像，使他们之间的有向Chamfer距离最小，取其中有向Chamfer距离最小的一组外轮廓图像匹配，则该初始积云模型在对应视点下，与积云数据集中对应的积云最匹配；/n步骤(4)、细节填充，平滑对应积云数据集中的积云模型，求得拉普拉斯坐标差，并转移到初始积云模型表面；/n所述步骤(4)中细节填充的步骤如下：/n步骤(D1)、根据步骤(3)中得到的最佳匹配结果，提取积云数据集中对应的细节积云三维模型，进行拉普拉斯平滑，得到平滑后的细节积云三维模型；/n步骤(D2)、分别求解平滑前后细节积云三维模型的微分坐标，并获取各顶点微分坐标差；/n步骤(D3)、根据步骤(3)中得到的最佳匹配结果的视点信息，对齐初始积云模型及细节积云三维模型，分别对初始积云模型及细节积云三维模型作柱面投影；/n步骤(D4)、根据柱面投影结果，获取初始积云模型及细节积云三维模型顶点之间的对应关系，将细节积云三维模型各顶点微分坐标差，根据对应关系作相应旋转并作用于初始积云模型，获得具有细节的积云模型；/n步骤(5)、粒子采样及绘制，利用步骤(4)得到的细节丰富的积云模型，构建积云内部距离场，并在积云内部进行粒子采样，对生成的粒子模型进行绘制。/n