蟻群算法及其在氣象衛(wèi)星云圖分割中的應(yīng)用.pdf

1、臺風(熱帶氣旋)是危害人類最嚴重的自然災(zāi)害之一,它所引起的狂風、暴雨及風暴潮等給沿海人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的不便和危害,同時也嚴重威脅到航海的安全。為了有效地降低臺風對人們造成的影響,加強對臺風的實時監(jiān)測定位和預(yù)報就顯得尤為重要。由于臺風中心定位的好壞取決于臺風云系的分割效果的好壞,因此對臺風云系進行分割具有很高的研究價值和極其重要的現(xiàn)實意義。
　　 蟻群算法作為一種新型的模擬進化算法,其良好的離散性、并行性、正反饋性和魯棒性

2、,使其在圖像分割領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文選用風云二號氣象衛(wèi)星拍攝的云圖作為客觀的資料,以2005年9月1日14時30分在福建莆田平海鎮(zhèn)登陸的第13號臺風——泰利為例,利用蟻群算法及其改進對臺風云系進行分割研究,本文主要圍繞以下四個方面進行研究。
　　 論文首先對蟻群算法和圖像分割方法近年來的研究進展進行了分析與總結(jié)。詳細介紹了蟻群算法的基本原理及數(shù)學模型,并以TSP問題為例對蟻群算法的實現(xiàn)過程進行了說明。分析蟻群算法的優(yōu)缺點,

3、給出了蟻群算法在圖像分割領(lǐng)域的一些改進措施。
　　 其次在蟻群算法的基礎(chǔ)上,簡單介紹聚類分析的相關(guān)概念及數(shù)學描述?？偨Y(jié)近年來有代表性的四種蟻群聚類算法,并對這幾種蟻群聚類算法的基本模型及其優(yōu)缺點進行介紹和分析,以基于覓食原理的蟻群聚類算法為研究重點,進行臺風區(qū)域的分割研究。
　　 根據(jù)數(shù)字圖像的離散性特點,從聚類角度出發(fā),以灰度為特征,將蟻群聚類算法引入到臺風云系分割中,并通過引入初始聚類中心和引導(dǎo)函數(shù)來解決傳統(tǒng)蟻群聚類

4、算法計算量大,搜索時間過長的問題。在蟻群聚類算法的基礎(chǔ)上,針對單純采用蟻群聚類算法可能會將類似于臺風云系的分布不均勻的無關(guān)云團分割出來而造成誤檢的情況,提出了一種蟻群聚類算法融合數(shù)學形態(tài)學方法的臺風云系分割方法。
　　 鑒于臺風圖像是自然紋理圖像,論文在灰度特征的基礎(chǔ)上,利用圖像的高層次特征——紋理特征來全面地描述圖像信息,以求獲得更好的分割效果。通過對現(xiàn)有典型紋理分割方法的分析和比較,選用灰度共生矩陣法提取臺風紋理特征,形成特