CN113658258A - 台风定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

台风定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN113658258A CN202110954850.5A CN202110954850A CN113658258A CN 113658258 A CN113658258 A CN 113658258A CN 202110954850 A CN202110954850 A CN 202110954850A CN 113658258 A CN113658258 A CN 113658258A
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Abstract

本发明公开了一种台风定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质，方法包括获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像；确定上一时刻地理位置信息在上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；以第一像素坐标为中心，在上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；将当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。本发明方案采用多种数据源，通过多源加权融合算法、距离衰减算法避免仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，计算的台风路径更加平滑稳定。

Description

台风定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及气象探测技术领域，尤其涉及一种台风定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
台风具有强劲而极具破坏力的特点，台风的定位技术关系到气象保障、紧急避险等诸多事宜。现有技术中提供了一种基于卫星遥感的台风定位方法，利用全球通信系统的报文信息和卫星图像做定位任务，该方法从全球通信系统的报文中获取Tn-1时刻台风定位信息，再匹配相应时刻(即Tn-1时刻)的卫星图像，从而获得Tn-1时刻台风在卫星图像上的相对位置，根据此信息再结合当前时刻(即Tn时刻)图像，进而获得Tn时刻台风在图像上的相对位置，最终计算得出台风的具体经纬度信息。
虽然上述现有技术能够实现对台风的定位，但是，现有技术中的方案存在一定弊端，例如，实际定位应用中，Tn-1时刻与Tn时刻相隔时间较长，如果Tn-1时刻的卫星图像与Tn时刻的卫星图像匹配程度不够时，容易造成卫星图像上的定位点偏移较多。一般的，使用静止气象卫星对台风进行实时监测，以风云四号A星红外通道为例，其分辨率为4km，也就是说，若在图像上偏移几个像素，则往往造成几十公里的误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决现有技术的方案对台风定位时误差大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种台风定位方法，包括：
获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像；
确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；
以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；
分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；
将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
可选地，还包括：
获取台风的上一时刻路径预报信息；
根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置；
基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
可选地，所述基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置，包括：
基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
可选地，所述基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重，包括：
按照以下表达式确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重W地理和卫星图像拟合插值的第二权重W卫星，
Figure BDA0003220091880000021
W卫星＝1-W地理
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，α为第一设定参数。
可选地，所述基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重，包括：
对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；
利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
可选地，所述对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减，包括：
按照以下表达式对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减d衰，
Figure BDA0003220091880000031
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，β为第二设定参数。
可选地，所述获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像之前，还包括：
下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；
对所提取的各通道数据进行卫星图像转换、图像裁剪、图像数据直方图均衡化、图像滤波处理。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种台风定位装置，包括：
数据获取单元，用于获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像；
坐标确定单元，用于确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；
图像生成单元，用于以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；
图像位置确定单元，用于分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；
地理位置确定单元，用于将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
可选地，数据获取单元，还用于获取台风的上一时刻路径预报信息；
图像位置确定单元，还用于根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置；
地理位置确定单元，具体用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
可选地，所述地理位置确定单元，包括加权子单元和定位子单元；其中，
加权子单元，用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
定位子单元，用于基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
可选地，所述加权子单元，具体用于按照以下表达式确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重W地理和卫星图像拟合插值的第二权重W卫星，
Figure BDA0003220091880000041
W卫星＝1-W地理
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，α为第一设定参数。
可选地，所述加权子单元，具体用于对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
可选地，所述加权子单元，具体用于按照以下表达式对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减d衰；利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
Figure BDA0003220091880000042
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，β为第二设定参数。
可选地，还包括卫星数据下载与预处理单元，具体用于获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像之前，下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；对所提取的各通道数据进行卫星图像转换、图像裁剪、图像数据直方图均衡化、图像滤波处理。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种台风定位系统，包括：
气象报文解析模块，用于获取气象台发布的地理位置信息、路径预报信息；
卫星数据下载模块，用于下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；
台风图像定位模块，用于将地理位置信息转换为卫星图像的像素坐标，确定上一时刻地理位置信息在上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；以及，将卫星图像的像素坐标转换为台风的地理位置信息。
可选地，还包括图像处理模块，用于对所提取的各通道数据进行卫星图像转换、图像裁剪、图像数据直方图均衡化、图像滤波处理。
可选地，还包括预报数据处理模块和定位处理模块；
其中，所述预报数据处理模块，用于获取台风的上一时刻路径预报信息；根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置；
所述定位处理模块，用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
可选地，所述定位处理模块具体用于：
基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
可选地，所述定位处理模块具体用于：
对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；
利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明提供的台风定位方案采用了多种数据源，通过多源加权融合算法、距离衰减算法避免了仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，使得计算得到的台风路径更加平滑稳定。另外，本发明的卫星图像预处理方法，可以更好地提取相关特征，有利于提高后续台风定位的精确性；基于卫星图像的台风定位与机构预报拟合插值得到台风定位，而且通过设置抑制台风定位突变算法使得最终结果更加稳定平滑。本发明能够达到全天候无人值守监测台风位置的效果，并且具有高时空分辨率的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的台风定位方法的一种流程图；
图2为本发明实施例提供的台风定位方法的另一种流程图；
图3为本发明实施例提供的台风定位装置的一种结构图；
图4为本发明实施例提供的台风定位装置的另一种结构图；
图5为本发明实施例提供的台风定位装置的又一种结构图；
图6为本发明实施例提供的台风定位系统的一种架构图；
图7为本发明实施例提供的台风定位系统的另一种架构图；
图8为本发明实施例提供的一种计算机设备的一种结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
台风具有强劲而极具破坏力的特点，台风的定位技术关系到气象保障、紧急避险等诸多事宜。现有技术中提供了一种基于卫星遥感的台风定位方法，利用全球通信系统的报文信息和卫星图像做定位任务，该方法从全球通信系统的报文中获取Tn-1时刻台风定位信息，再匹配相应时刻(即Tn-1时刻)的卫星图像，从而获得Tn-1时刻台风在卫星图像上的相对位置，根据此信息再结合当前时刻(即Tn时刻)图像，进而获得Tn时刻台风在图像上的相对位置，最终计算得出台风的具体经纬度信息。
虽然上述现有技术能够实现对台风的定位，但是，现有技术中的方案存在一定弊端，例如，实际定位应用中，Tn-1时刻与Tn时刻相隔时间较长，如果Tn-1时刻的卫星图像与Tn时刻的卫星图像匹配程度不够时，容易造成卫星图像上的定位点偏移较多。一般的，使用静止气象卫星对台风进行实时监测，以风云四号A星红外通道为例，其分辨率为4km，也就是说，若在图像上偏移几个像素，则往往造成几十公里的误差。
有鉴于此，为了解决现有技术的方案对台风定位时误差大的问题，本发明实施例提供了台风定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质。
下面先对本发明实施例提供的一种台风定位方法进行说明。
实施例一
如图1所示，为本发明实施例提供的台风定位方法的一种流程图，可以包括以下步骤：
步骤S101：获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像。
在台风定位时，为了避免仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，可以结合气象台发布的气象数据进行多数据源的台风定位，气象数据可以是台风报文，该台风电文中可以记录历史台风位置如历史台风经纬度信息、预报台风位置如预报台风经纬度信息、台风移动速度、台风强度信息等。需要说明的是，本发明实施例并不限气象数据的具体内容，本领域技术人员可以根据实际应用中的具体情况进行合理的设置。
在对台风进行定位时，在所述获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像之前，还需要下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；对所提取的各通道数据进行卫星图像转换、图像裁剪、图像数据直方图均衡化、图像滤波处理。
举例而言，假设下载保存的台风报文发布的气象数据为离当前时刻Tn最近的时刻Tn-1对应的风云四号A星数据，同时下载当前时刻Tn的卫星数据，从该卫星数据中提取第9、12、14通道的卫星数据，并将该卫星数据归一化至0-255区间内，并生成三通道图像，对该三通道图像进行直方图均衡化处理，从而使得图像细节更加清晰、丰富，然后进行对均衡化处理后的图像进行中值滤波，得到最终用于进行台风定位的卫星图像。
步骤S102：确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标。
步骤S103：以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域。
举例而言，基于获得的上一时刻(即Tn-1时刻)地理位置信息，和上一时刻(即Tn-1时刻)的卫星图像，确定Tn-1时刻台风中心位于卫星图像上的行列号第一像素坐标，以该行列号为中心，在Tn-1时刻的卫星图像上剪切出256*256的区域即目标图像区域，定义为BOX。一般，云图在较短时间内变化不会太大，通常只有一点平移与风暴区旋转变化，因此，对该裁剪出的目标图像区域进行一系列小范围的旋转操作，得到BOXES，再拿这些BOXES与Tn时刻的卫星图像进行匹配，以确定出匹配度最高的目标图像区域对应的BOX，并将匹配度最高的BOX的中心所对应的Tn时刻卫星图像上的位置确定为台风位置。
步骤S104：分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置。
步骤S105：将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
本发明提供的台风定位方案采用了多种数据源，通过多源加权融合算法避免了仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，使得计算得到的台风路径更加平滑稳定。另外，本发明的卫星图像预处理方法，可以更好地提取相关特征，有利于提高后续台风定位的精确性；基于卫星图像的台风定位与机构预报拟合插值得到台风定位。本发明能够达到全天候无人值守监测台风位置的效果，并且具有高时空分辨率的特点。
实施例二
如图2所示，为本发明实施例提供的台风定位方法的另一种流程图，可以包括以下步骤：
步骤S201：获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像。
步骤S202：确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标。
步骤S203：以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域。
步骤S204：分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置。
步骤S205：将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
需要说明的是，图2所示方法实施例中的步骤S201至步骤S205与图1所示方法实施例中的步骤中的步骤S101至步骤S105相类似，相关之处请参见图1所示方法实施例，此处不再赘述。
步骤S206：获取台风的上一时刻路径预报信息。
步骤S207：根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置。
步骤S208：基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
在本发明的一个实施例中，可以按照如下方式确定当前时刻台风位置：
(1)基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
(2)基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
一种情形中，如果二者距离过大，考虑模式预报路径会相对稳定一些，则认为是因为图像匹配过程偏移偏大，需要增加插值结果的权重，降低卫星定位结果权重。可以按照以下表达式确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重W地理和卫星图像拟合插值的第二权重W卫星，
Figure BDA0003220091880000101
W卫星＝1-W地理
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，α为第一设定参数。
在本发明的另一个实施例中，可以按照如下方式确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重：
对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；
利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
一种情形中，可以按照以下表达式对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减d衰，
Figure BDA0003220091880000102
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，β为第二设定参数。
本发明提供的台风定位方案采用了多种数据源，通过多源加权融合算法、距离衰减算法避免了仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，使得计算得到的台风路径更加平滑稳定。另外，本发明的卫星图像预处理方法，可以更好地提取相关特征，有利于提高后续台风定位的精确性；基于卫星图像的台风定位与机构预报拟合插值得到台风定位，而且通过设置抑制台风定位突变算法使得最终结果更加稳定平滑。本发明能够达到全天候无人值守监测台风位置的效果，并且具有高时空分辨率的特点。
下面对本发明实施例提供的台风定位装置进行说明。
实施例三
如图3所示，为本发明提供了台风定位装置的一种结构图，包括：数据获取单元310、坐标确定单元320、图像生成单元330、图像位置确定单元340和地理位置确定单元350。
其中，数据获取单元310，用于获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像；
坐标确定单元320，用于确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；
图像生成单元330，用于以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；
图像位置确定单元340，用于分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；
地理位置确定单元350，用于将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
可选地，数据获取单元310，还用于获取台风的上一时刻路径预报信息；
图像位置确定单元340，还用于根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置；
地理位置确定单元350，具体用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
本发明提供的台风定位方案采用了多种数据源，通过多源加权融合算法、距离衰减算法避免了仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，使得计算得到的台风路径更加平滑稳定。另外，本发明的卫星图像预处理方法，可以更好地提取相关特征，有利于提高后续台风定位的精确性；基于卫星图像的台风定位与机构预报拟合插值得到台风定位，而且通过设置抑制台风定位突变算法使得最终结果更加稳定平滑。本发明能够达到全天候无人值守监测台风位置的效果，并且具有高时空分辨率的特点。
实施例四
在本发明的一个实施例中，如图4所示，所述地理位置确定单元350，包括加权子单元351和定位子单元352。
其中，加权子单元351，用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
定位子单元352，用于基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
一种情形中，所述加权子单元351，具体用于按照以下表达式确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重W地理和卫星图像拟合插值的第二权重W卫星，
Figure BDA0003220091880000121
W卫星＝1-W地理
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，α为第一设定参数。
进一步地，所述加权子单元351，具体用于对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
一种情形中，所述加权子单元351，具体用于按照以下表达式对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减d衰；利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
Figure BDA0003220091880000122
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，β为第二设定参数。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，还包括卫星数据下载与预处理单元360，具体用于获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像之前，下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；对所提取的各通道数据进行卫星图像转换、图像裁剪、图像数据直方图均衡化、图像滤波处理。
下面再对本发明实施例提供的台风定位系统进行说明。
实施例五
如图6所示，为本发明实施例提供的台风定位系统的一种架构图，包括以下模块：
气象报文解析模块410，用于获取气象台发布的地理位置信息、路径预报信息；
卫星数据下载模块420，用于下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；台风图像定位模块430，用于将地理位置信息转换为卫星图像的像素坐标，确定上一时刻地理位置信息在上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；以及，将卫星图像的像素坐标转换为台风的地理位置信息。
本发明提供的台风定位方案采用了多种数据源，通过多源加权融合算法、距离衰减算法避免了仅使用卫星图像进行台风定位时误差大的问题，使得计算得到的台风路径更加平滑稳定。另外，本发明的卫星图像预处理方法，可以更好地提取相关特征，有利于提高后续台风定位的精确性；基于卫星图像的台风定位与机构预报拟合插值得到台风定位，而且通过设置抑制台风定位突变算法使得最终结果更加稳定平滑。本发明能够达到全天候无人值守监测台风位置的效果，并且具有高时空分辨率的特点。
为了提高图像数据的准确性，台风定位系统还可以包括图像处理模块，用于对所提取的各通道数据进行卫星图像转换、图像裁剪、图像数据直方图均衡化、图像滤波处理。
在本发明的一个实施例中，如图7所示，还包括预报数据处理模块440和定位处理模块450。
其中，所述预报数据处理模块440，用于获取台风的上一时刻路径预报信息；根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置；
所述定位处理模块450，用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
一种情形中，所述定位处理模块450，具体用于基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
另一种情形中，所述定位处理模块450，具体用于：对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
实施例六
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机设备，如图8所示，包括存储器510、处理器520及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。
所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可包括，但不仅限于处理器520、存储器510。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是计算机设备的示例，并不构成对计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器520可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器510可以是所述计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。所述存储器510也可以是计算机设备的外部存储设备，例如所述计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器510还可以既包括所述计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器510用于存储所述计算机程序以及所述计算机设备所需的其它程序和数据。所述存储器510还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
实施例七
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中的存储器中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在、未装配入计算机设备中的计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述所述的方法。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器510、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
对于系统或装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到所描述条件或事件”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到所描述条件或事件”或“响应于检测到所描述条件或事件”。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种台风定位方法，其特征在于，包括：
获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像；
确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；
以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；
分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；
将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
2.根据权利要求1所述的台风定位方法，其特征在于，还包括：
获取台风的上一时刻路径预报信息；
根据所述上一时刻地理位置信息和所述上一时刻路径预报信息，利用拟合插值方式获得当前时刻第二台风位置；
基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置。
3.根据权利要求2所述的台风定位方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置，确定当前时刻台风位置，包括：
基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重；
基于所述第一权重和所述第二权重确定当前时刻台风位置。
4.根据权利要求3所述的台风定位方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重，包括：
按照以下表达式确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重W地理和卫星图像拟合插值的第二权重W卫星，
Figure FDA0003220091870000021
W卫星＝1-W地理
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，α为第一设定参数。
5.根据权利要求3所述的台风定位方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重，包括：
对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减；
利用衰减后的像素距离确定台风的地理位置信息拟合插值的第一权重和卫星图像拟合插值的第二权重。
6.根据权利要求5所述的台风定位方法，其特征在于，所述对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减，包括：
按照以下表达式对所述当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离进行距离衰减d衰，
Figure FDA0003220091870000022
其中，d表示当前时刻第一台风位置和所述当前时刻第二台风位置的像素距离，β为第二设定参数。
7.一种台风定位装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取台风的上一时刻地理位置信息和上一时刻卫星图像；
坐标确定单元，用于确定所述上一时刻地理位置信息在所述上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；
图像生成单元，用于以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；
图像位置确定单元，用于分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；
地理位置确定单元，用于将所述当前时刻第一台风位置转换为当前时刻地理位置信息。
8.一种台风定位系统，其特征在于，包括：
气象报文解析模块，用于获取气象台发布的地理位置信息、路径预报信息；
卫星数据下载模块，用于下载卫星数据并对所下载的卫星数据进行多通道数据提取；
台风图像定位模块，用于将地理位置信息转换为卫星图像的像素坐标，确定上一时刻地理位置信息在上一时刻卫星图像中的第一像素坐标；以所述第一像素坐标为中心，在所述上一时刻卫星图像数据中取设定窗口大小的目标图像区域，并对所述目标图像区域进行旋转后得到多个旋转图像区域；分别将各个旋转图像区域与当前时刻卫星图像进行匹配，将匹配度最高的旋转图像区域的中心点确定为当前时刻第一台风位置；以及，将卫星图像的像素坐标转换为台风的地理位置信息。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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