1.一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,获取雷达回波图后,根据所述雷达回波图对天气规避区进行静态识别;步骤2,对所述天气规避区进行动态修正,输出所述天气规避区的划设结果;所述步骤1包括:步骤1.1,从所述雷达回波图中提取天气规避数据,所述天气规避数据包括天气规避像素点和天气像素点对应的经纬度坐标:对所述雷达回波图进行遍历处理,将所述雷达回波图中反射率等级大于或等于预设反射率阈值的像素点定义为天气规避像素点,同时根据雷达所在位置的经纬度坐标以及所述雷达回波图的分辨率,确定每个所述天气规避像素点对应的经纬度坐标;步骤1.2,根据所述天气规避数据,对所述雷达回波图二值化并提取天气规避区轮廓:对所述雷达回波图进行二值化处理,凸显天气规避部分并灰度化背景后,获得天气规避区;提取所有所述雷达回波图中天气规避区的轮廓,并对所述所有雷达回波图中天气规避区的轮廓进行多边形逼近,获得所述天气规避区轮廓,输出天气规避区轮廓集合;步骤1.3,根据所述天气规避区轮廓集合进行天气规避区轮廓聚类:预设三个参数阈值,结合DBSCAN算法对天气规避区轮廓进行聚类,得到天气规避区轮廓聚类簇;所述三个参数阈值包括:轮廓面积阈值、邻域半径阈值和轮廓密度阈值,所述轮廓面积阈值即最小轮廓面积,所述轮廓密度阈值即邻域半径范围之内相交的最少轮廓数;步骤1.4,根据所述天气规避区轮廓聚类簇生成并合并凸多边形:将每个所述天气规避区轮廓聚类簇中的所有天气规避区轮廓套入一个凸包中,根据所述三个参数阈值自动生成一系列凸多边形;采用聚合聚类算法,将所述一系列凸多边形作为样本进行合并,生成一系列新的凸多边形,每个所述新的凸多边形的包围区域对应一个天气规避区;所述步骤1.4中,采用聚合聚类算法,将所述一系列凸多边形作为样本进行合并,包括以下步骤:步骤1.4.1,输入所述一系列凸多边形组成的凸多边形集合;步骤1.4.2,计算所述凸多边形集合中每两个凸多边形样本之间的距离,所述每两个凸多边形即凸多边形对;步骤1.4.3,完成对于某一时间片的所述雷达回波图中,所有满足合并条件的凸多边形对之间的合并操作,基于对应的所述雷达回波图输出的所有凸多边形形成新凸多边形集合,所述合并条件即凸多边形对之间的距离小于距离阈值;步骤1.4.4,若所述新凸多边形集合中凸多边形的个数不变,终止计算,输出划设得到的天气规避多边形轮廓,并执行步骤1.4.6的操作;若所述新凸多边形集合中凸多边形的个数变化,计算所述新凸多边形集合中每两个凸多边形样本之间的距离,执行步骤1.4.5的操作;步骤1.4.5,若最小的所述每两个凸多边形样本之间的距离大于或等于距离阈值,终止计算,输出划设得到的天气规避多边形轮廓,并执行步骤1.4.6的操作;若最小的所述每两个凸多边形样本之间的距离小于距离阈值,回到所述步骤1.4.3;步骤1.4.6,输出对所述凸多边形集合的一个层次化聚类,即输出聚类结果,所述聚类结果为多个天气规避多边形集合,每个天气规避多边形集合中的元素为天气规避多边形轮廓,所述天气规避多边形轮廓用边界点序列表示。
2.根据权利要求1所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,所述步骤1.3,包括以下步骤:步骤1.3.1,输入所述天气规避区轮廓集合;步骤1.3.2,遍历所述天气规避区轮廓集合中的所有天气规避区轮廓,根据所述天气规避区轮廓的轮廓面积、邻域半径和轮廓密度,结合所述三个参数阈值,判断每个所述天气规避区轮廓是核心轮廓、边界轮廓还是离群轮廓;步骤1.3.3,遍历所有所述核心轮廓,如果两个所述核心轮廓间的距离小于邻域半径阈值,将所述两个核心轮廓合并成一类;步骤1.3.4,遍历所有所述边界轮廓,将所述边界轮廓分配到距离边界轮廓最近的核心轮廓所属类;步骤1.3.5,遍历所有所述离群轮廓,如果两个所述离群轮廓间的距离小于邻域半径阈值,将两个所述离群轮廓合并成一类;步骤1.3.6,根据所述步骤1.3.3、步骤1.3.4和步骤1.3.5获得天气规避区轮廓聚类簇,将所述天气规避区轮廓聚类簇输出,作为对所述天气规避区轮廓集合的聚类结果。
3.根据权利要求2所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,所述步骤1.3.2包括:若所述天气规避区轮廓的轮廓密度大于轮廓密度阈值,确定所述天气规避区轮廓为核心轮廓;若所述天气规避区轮廓的轮廓密度小于或等于轮廓密度阈值,但所述天气规避区轮廓的邻域范围内存在核心轮廓,确定所述天气规避区轮廓为边界轮廓;若所述天气规避区轮廓的轮廓密度小于或等于轮廓密度阈值,且所述天气规避区轮廓的邻域范围内不存在核心轮廓,确定所述天气规避区轮廓为离群轮廓;若所述天气规避区轮廓确定为离群轮廓,所述天气规避区轮廓的轮廓密度为0且轮廓面积小于轮廓面积阈值,将所述天气规避区轮廓删除。
4.根据权利要求1所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,所述步骤1.4.2包括:分别计算两个天气规避区轮廓或凸包的其中一个天气规避区轮廓或凸包的所有点到另一个天气规避区轮廓或凸包之间距离的最小值,再取两个所述最小值中的较小值;所述两个天气规避区轮廓或凸包间距离计算公式定义如下:其中, 和 分别代表凸多边形i和j中的第m和n个点,p i 代表一个凸多边形样本,凸多边形样本p i 用点序列表示,记为p i ={(x i1 ,y i1 ),(x i2 ,y i2 ),……,(x in ,y in )},(x ij ,y ij )表示第i个凸多边形的第j个边界点的坐标值;其中,所述点到天气规避区轮廓或凸包之间的距离计算方法如下:如果所述点在天气规避区轮廓或凸包内部,则所述点到天气规避区轮廓或凸包之间的距离为零;如果所述点不在天气规避区轮廓或凸包内部,依次计算所述点到天气规避区轮廓或凸包每条边的欧式距离,取最小值为所述两个天气规避区轮廓或凸包之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,根据点到边上投影与边上端点的相对空间分布关系,将所述点分为两类:投影点在边上和投影点在边的延长线上;如果所述点属于投影点在边上的情况,点到边的距离为点到投影点连线的长度;如果所述点属于投影点在边的延长线上的情况,点到边的距离为点到最近端点连线的长度。
6.根据权利要求1所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,所述步骤1.4.3包括:若所述两个凸多边形样本之间的距离小于距离阈值,将所述两个凸多边形样本合并成一类生成新凸多边形集合;若所述两个凸多边形样本之间的距离等于0,且其中一个所述凸多边形包含另一个凸多边形,则以面积较大的凸多边形作为合并后的凸多边形,生成新的凸多边形;若所述两个凸多边形样本之间的距离大于距离阈值,构建一个新的凸多边形,所述新的凸多边形涵盖两个凸多边形中面积较大的凸多边形,将所述新的凸多边形作为合并后的多边形。
7.根据权利要求1所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,所述步骤2包括:步骤2.1,初始天气规避区关联:计算基于相邻时间的所述雷达回波图中所有初始天气规避区之间的交并比,生成交并比矩阵;步骤2.2,所述初始天气规避区修正:通过分析相邻帧划设的初始天气规避区之间的关联关系对所述初始天气规避区进行修正;针对T时刻所述雷达回波图中的某一初始天气规避区,根据交并比矩阵序列连续追踪所述初始天气规避区之前和之后2个时刻雷达回波图中的相关的初始天气规避区,分析所述相关的初始天气规避区的合并或分裂关系,修正T时刻的所述初始天气规避区;如果T时刻所述雷达回波图中的初始天气规避区c 1 、c 2 和c 3 均由T-1时刻雷达回波图中的初始天气规避区C分裂而来,且在T+1时刻所述雷达回波图中合并成初始天气规避区C,则将T时刻所述雷达回波图中的初始天气规避区c 1 、c 2 和c 3 合并成新的天气规避区NC;如果T时刻所述雷达回波图中的初始天气规避区C由T-1时刻雷达回波图中的初始天气规避区c 1 、c 2 和c 3 合并而来,且在T+1时刻所述雷达回波图中分裂成初始天气规避区c 1 、c 2 和c 3 ,则将T时刻所述雷达回波图中的初始天气规避区C分裂成新的天气规避区nc 1 、nc 2 和nc 3 。
8.根据权利要求7所述的一种基于离线多目标跟踪的天气规避区划设方法,其特征在于,所述步骤2.1包括:IOU(i k+1 ,j k )表示k+1时刻雷达回波图中第i个天气规避区与k时刻雷达回波图中第j个天气规避区之间的交并比,即两个时刻的天气规避区之间交集或并集;当 即说明两个所述天气规避区相关;如果 表明k+1时刻所述雷达回波图中第i个天气规避区为新增天气规避区;如果IOU(i k+1 ,j k )≠0,j k =j k1 ,j k2 ,...,j kn ,kn≥2,表明k+1时刻所述雷达回波图中第i个天气规避区为k时刻雷达回波图中第 个天气规避区合并形成;如果IOU(i k+1 ,j k )≠0, 表明k+1时刻所述雷达回波图中第 个天气规避区由k时刻雷达回波图中第j个天气规避区分裂形成。