气象传真图与电子海图叠加技术的研究

论文摘要

电子海图显示与信息系统(ECDIS)以其形象、直观、运用灵活的特性,受到越来越多人的关注,被认为是继雷达ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。它能够实现计划航线、进行航路监视、完成海图作业、自动记录数据等,极大提高了航海自动化程度。与此同时,随着人们对航运安全、效率及可靠性方面要求的提高,如何合理、高效、快速、直观地应用海洋气象信息成为目前各国争相研究的重要课题之一。气象传真图是海洋数值预报产品图形化的表达方式,船舶利用气象传真接收机接收所需海区不同气象台站发布的传真天气图进行海洋气象预报。如果将气象信息融入电子海图系统进行显示,不仅能够使海上航行人员轻松地监视船舶航行动态及进行相关的海图作业还可以监察、预测海区周围海洋及天气状况,尽可能制定航行计划规避风险,对于扩大ECDIS系统的信息涵盖范围,提高系统的信息处理能力具有重要的现实意义。本文在分析现有的计算机图像处理技术与信息识别算法的基础上,研究将气象传真图融入电子海图系统的实现方法。通过对气象传真图进行数字化识别,将不同种类,不同时次的气象传真图上的信息分别进行提取,得到正确、层次化的气象信息并叠加到电子海图平台进行显示,以解决气象信息查询不便,使用效率低的问题,丰富并扩大了电子海图的功能。论文在分析常用降噪方法的基础上,结合气象传真图的特点,提出了一种模板法与邻域平均法相结合的气象传真图降噪方法,并进行了工程实现；采用Hough变换及双线性插值算法实现了传真图像倾斜校正；提出通过识别气象传真图图题内容,实现了气象传真图分类；参考电子海图数据格式,将气象传真图上的不同信息进行了提取、分层处理；根据传真图的投影不同方式,建立了大地坐标系下的气象传真图数据文件；在分析电子海图显示过程的基础上,研究了实现气象传真图投影方式向电子海图投影方式的转换方法；给出了气象传真图与电子海图叠加的方法,并进行了设计实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 论文的主要内容及章节安排
• 第2章 气象传真图预处理
• 2.1 引言
• 2.2 气象传真图的降噪处理
• 2.2.1 常用图像降噪方法及其效果分析
• 2.2.2 传真图的二值化
• 2.2.3 改进的气象传真图降噪方法
• 2.3 传真图的细化
• 2.3.1 细化的基本方法
• 2.3.2 基于数学形态学的细化过程及试验结果
• 2.4 图像倾斜及其校正方法研究
• 2.4.1 Hough变换原理
• 2.4.2 Hough变换法检测直线
• 2.4.3 传真图的倾斜校正
• 2.5 本章小结
• 第3章 气象传真图图题的识别
• 3.1 气象传真图的图题形式及常用字符识别方法分析
• 3.2 传真图图题的识别
• 3.2.1 图题的定位
• 3.2.2 字符分割
• 3.2.3 字符归一化处理
• 3.2.4 模板制作及特征量的提取
• 3.2.5 字符识别
• 3.3 本章小结
• 第4章 气象传真图信息提取
• 4.1 经纬线及海岸线的提取
• 4.2 等值线的提取
• 4.2.1 矢量化方法的原理
• 4.2.2 曲线提取
• 4.2.3 断线连接
• 4.2.4 曲线拟合
• 4.3 字符提取及识别
• 4.3.1 改进的字符定位方法
• 4.3.2 字符识别
• 4.4 本章小结
• 第5章 气象传真图与电子海图的叠加
• 5.1 电子海图的显示过程
• 5.2 气象传真图的坐标变换
• 5.2.1 地理坐标与投影平面坐标的转换
• 5.2.2 屏幕坐标与投影平面直角坐标的相互转化
• 5.3 电子海图的坐标变换
• 5.4 气象传真图与电子海图叠加实现
• 5.4.1 气象传真图数据文件的生成
• 5.4.2 气象信息在电子海图上的叠加显示
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢