模板匹配技术分析在气象图像识别中的应用——评《新一代天气雷达图像分析与应用》

模板匹配技术分析在气象图像识别中的应用——评《新一代天气雷达图像分析与应用》

《新一代天气雷达图像分析与应用》

作者：白爱娟

出版社：气象出版社

ISBN：9787502968717

伴随互联网信息技术科技的发展，大量数据信息开始涌入人们日常生活与社会建设中，信息化时代也悄然而至。在此时代背景下，社会对于计算机处理技术的要求与标准也越来越高。图像识别作为计算机处理技术的一种，人们对其应用需求标准自然相应地升高，如此一来，图像识别与处理技术也得到长足发展。近年来，随着自然灾害发生频率增高，人们对天气气象的监测重视度提高，通过预测预防，尽可能降低灾害率。而图像识别是人们监测气象状况的重要技术之一，所以，本文将在分析模板匹配技术基本理论基础上，结合白爱娟、程志刚编著的《新一代天气雷达图像分析与应用》，进一步探索推进模板匹配技术应用于气象图像识别的路径，为提升气象图像识别工作效率贡献微薄之力。

气象出版社2019年4月出版的《新一代天气雷达图像分析与应用》，基于新一代天气雷达观测，对雷达图像识别进行重点研究，全方位地介绍了天气雷达在气象分析和天气预测中的应用发展，内容知识全面，针对性强，有助于引导人们全面、深层次地认识天气雷达图像识别技术，是一本阅读性强的教辅书籍。本书先是简要概述多普勒天气雷达在中国的建设与实际应用情况，让读者对新一代天气雷达有充分了解；之后从新一代天气雷达基本探测原理出发，研析多普勒雷达基数据与各物理量产品应用于降水云与大气流场的意义，使人们能快速理解新一代天气雷达实质作用；最后则是在叙述雷达监测强对流天气的应用方法与技巧的同时，提炼出暴雨、雷暴、冰雹等强对流气象的雷达回波特征，以此体现天气雷达图像识别特点，为人们研究模板匹配技术在气象图像中的应用奠定理论基础。

模板匹配技术运行原理为，在匹配图像上平行移动模板图像块，使实际所形成图像与模板图像能实行匹配工作，从中识别出适配性最高的图像，以满足图像识别需求。单从运行原理来看，实施模板匹配技术的步骤十分简单，但在实际操作过程中，人们必须时刻注意现实图像与模板图像间的空间转换，以降低图像匹配难度，增强图像匹配工作效率。鉴于此，人们在将模板匹配技术应用于图像识别中时，须严格遵守模板图像与实际图像空间转换规律，从两方面来完善图像匹配环节中的不足：一方面，根据图像特征形式的不同选择匹配计算量。最低层次模板匹配是以图像像素灰度值为计算对象，高层次匹配则是以图像物理形状、纹理以及颜色等特征为计算依据，因此，人们可以图像特征层次的多少来降低或增加模板匹配计算量。另一方面，人们可在获取精准图像匹配特征之后，以图像实际特征情况为出发点，采用归一化法实施相关性计算，提高图像匹配问题解决效率；同时，模板匹配计算过程中，人们也可根据特征层次不同采用基于欧式距离的计算方法与判断方式。由运行原理可知，模板匹配技术在图像识别中的应用具有重要现实意义，气象研究工作者可借助该技术完善图像识别系统，以便更加高效、精准地监测气象变化。

气象图像识别是指，气象监测人员通过专业传感器获取原始图像或是视频信息前提下，对所获取的信息进行深层次提炼，得出目标结果的一种识别技术。而从上述内容来看，模板匹配技术又是执行图像识别主要应用技术之一，且对提高气象观测质量有不可忽视的作用与影响。所以，气象研究领域可在条件允许情况下，参考以下路径促进模板匹配技术在气象图像识别中的应用，助力发展精细化的气象图像识别系统：第一，气象研究人员可利用遥感探测识别、雷达监测等技术，收集气象实景图像与实况信息，达到不断丰富图像信息库存量的目标，并借助大量可用信息，完善气象图像识别资料体系的构建，为模板匹配技术在气象图像识别中的应用提供充足计算量，以提升气象图像识别工作准确率；第二，对已获得气象信息进行深入处理，获取对应特征值和计算量，且将之作为创建专业模型的理论、数据基础，之后再基于模型训练对各气象图像进行模板匹配计算，实现智能云识别目标，缩短气象图像识别所需时长。同时，模板匹配过程中，需全面研析各匹配算法的适用范围与可行性，以所要计算图像特征为中心择取最佳匹配算法。第三，既要正视经典模板匹配算法的重要性与可行性，使其匹配计算优势与作用能在气象图像识别中得到充分发挥；也要注重模板匹配技术的与时俱进。因此，可通过建立现代化仿真实验来推动匹配算法的改进，提高模板匹配计算的精度与速度，从而对系统中的气象图像进行标准样本分类，加强气象图像预处理能力。

综上所述，模板匹配技术不仅具有操作简单、计算量大的特点，还可在图像变化幅度较小情况下保持高效图像识别率。这意味着模板匹配在图像识别与跟踪目标领域的应用，有着无法替代的积极作用，负责气象图像识别处理工作的研究人员，可借助该技术来提升气象图像识别、处理水平。

（孙文鹤，哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院）