The invention discloses a cloud reconstruction method, satellite images and natural images combined with the first, as a pixel separation of natural images, extract the pixel and the outer contour of cumulus, and prior to the modeling details based on multi scattering model of cumulus, cumulus formation data set; secondly, from satellite images to reconstruct the original cumulus, and different perspectives on the initial cumulus model are two-dimensional projection contour sampling, as a feature descriptor of the cumulus model; again, to have to the Chamfer distance as the metric, the best matching retrieval cumulus dataset and then extracted according to the number of cumulus; surface detail feature set corresponding cumulus model, mesh deformation based on Laplasse, will transfer the details to the initial surface of cumulus finally, sampling was carried out in the cloud; the internal particles model and rendering. Combined with the features of two data sources of satellite and natural images, the invention can reconstruct a realistic and rich cumulus scene with rich details.
【技术实现步骤摘要】
一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法
本专利技术属于计算机图形学领域,特别云建模领域,具体涉及一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法。
技术介绍
云是自然场景的重要组成元素,与其他固定外形的对象不同,其形成、发展和消散的过程极其复杂,难以直接获取其三维模型。在计算机图形学领域,经典的云建模方法主要分为两类,基于过程和基于物理的方法。基于过程的方法主要利用噪声纹理、粒子系统和交互式手段对云进行建模,建模人员需要繁琐地调整参数来构造云的形状;基于物理的方法通过求解简化的Novier-Stokes方程,模拟云生成的物理过程,这种方法耗时大,多适用于中小尺度的场景构建。经典方法所构建的云与现实世界的云在视觉上比较接近,但其外在形状和内部属性都与现实的云存在较大的差异。基于气象数据的云建模与经典的云建模方法不同,其得到的云景与输入数据在形状特征、属性构成以及场景规模等方面都具有一定相关性,相应的成果可以为天气分析、军事仿真和影视动漫等应用提供三维可视环境。观测数据和数值模拟数据是两类典型的气象数据,目前,建模云常见的气象数据主要有三类:自然图像、卫星云图和数值模拟数据。其中,自然图像和卫星云图都是二维的图像,属于观测数据,而数值模拟数据通常是规则体数据。自然图像和卫星云图资源丰富,容易获得,基于这些图像的建模过程可以视作从二维到三维的重建过程。相比之下,数值模拟数据则相对匮乏,基于这些数据的云建模是三维到三维的过程,通常做法是将其转换为云的规则体表示,或者转换为云的粒子表示。这些方法各有特点,基于自然图像建模方法能生成具有较多细节的积云模型,如Dobashi等 ...
【技术保护点】
一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法,其特征在于,该方法步骤如下:步骤(1)、积云数据集构建,采用阈值方法将自然图像像素区分为云和天空像素并提取外轮廓,并基于多次前向散射模型建模积云,生成积云数据集;步骤(2)、初始积云构建,融合卫星云图多波段建模初始积云,并对初始积云模型的不同视角进行二维轮廓投影采样,作为该积云模型的特征描述符;步骤(3)、积云像素匹配,以有向Chamfer距离作为度量,对积云数据集中的外轮廓进行检索,返回最佳匹配;步骤(4)、细节填充,平滑对应积云数据集中的积云模型,求得拉普拉斯坐标差,并转移到初始积云模型表面;步骤(5)、粒子采样及绘制,对生成的积云模型内部进行采样,生成粒子,并进行绘制。
【技术特征摘要】
1.一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法,其特征在于,该方法步骤如下:步骤(1)、积云数据集构建,采用阈值方法将自然图像像素区分为云和天空像素并提取外轮廓,并基于多次前向散射模型建模积云,生成积云数据集;步骤(2)、初始积云构建,融合卫星云图多波段建模初始积云,并对初始积云模型的不同视角进行二维轮廓投影采样,作为该积云模型的特征描述符;步骤(3)、积云像素匹配,以有向Chamfer距离作为度量,对积云数据集中的外轮廓进行检索,返回最佳匹配;步骤(4)、细节填充,平滑对应积云数据集中的积云模型,求得拉普拉斯坐标差,并转移到初始积云模型表面;步骤(5)、粒子采样及绘制,对生成的积云模型内部进行采样,生成粒子,并进行绘制。2.根据权利要求1所述一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法,其特征在于:所述步骤(1)中积云数据集构建的具体内容如下:步骤(A1)、根据自然图像像素的三个通道计算像素饱和度,并根据饱和度采用阈值法将图像分离成积云像素和天空背景像素;步骤(A2)、对于积云像素,利用图像边缘检测算子,获取积云的外轮廓,并将每个外轮廓作为一朵积云;步骤(A3)、对于分离出来的积云像素及其轮廓,采用多次前向散射模型,建模出细节积云三维模型,与相应积云外轮廓一起构成积云数据集。3.根据权利要求1所述一种卫星云图与自然图像结合的云景重建方法,其特征在于:所述步骤(2)初始积云构建的步骤具体如下:步骤(B1)、对于卫星云图,融合其多个波段建模初始积云模型;步骤(B2)、以仰视视角对初始积云模型进行二维轮廓投影采样,该组二维...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁晓辉,陈俊平,张自立,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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