第9卷第5期 智能系统学报 Vol.9 No.5 2014年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2014 D0:10.3969/j.issn.1673-4785.201306049 基于关联分析的气象云图识别问题研究 刘保相，孟肖丽 (河北联合大学理学院，河北唐山063009) 摘要：气象云图识别中的一项很重要的工作是示踪云选取及追踪。提出了关联分析的识别方法，旨在提高示踪云 识别。针对云块的属性及属性评估值进行示踪云选取：将选取的示踪云作为对象集，云块特征作为属性集，不同时 刻示踪云关于属性的关系作为二元关系来建立概念格，借助概念格节点的内涵个数及外延属性的相似度进行示踪 云追踪。实验结果表明，此选取方法得到的示踪云特征明显，有利于示踪云的追踪。 关键词：云图：评估值模型：概念格；格节点：关联分析 中图分类号：TP18文献标志码：A文章编号：1673-4785(2014)05-0595-07 中文引用格式：刘保相，孟肖丽.基于关联分析的气象云图识别问题研究[J].智能系统学报，2014,9(5)：595-601. 英文引用格式：LIU Baoxiang,MENG Xiaoli..The study on nephogram recognition based on relational analysis[J】.CAAI Transac- tions on Intelligent Systems,2014,9(5):595-601. The study on nephogram recognition based on relational analysis LIU Baoxiang,MENG Xiaoli (College of Science,Hebei United University,Tangshan 063009,China) Abstract:Important steps in nephogram recognition are selection and tracking of the target clouds.A new scheme of relational analysis is developed to improve tracking of tracers.The tracers are selected based on the clouds'attrib- ute and attribute evaluation value.A concept lattice can be established.However,if the selected tracers are consid- ered as object set,s then characteristics of clouds as attribute sets,and the relationship among the same attributes of different tracers at different moments as the binary relation are efficient.So,tracers can be tracked according to the number of the intension of concept lattice nodes and the similarity of extension.The results showed that the charac- teristics of tracers based on the selection method are useful for tracking tracers based on relational analysis. Keywords:nephogram;evaluation value model;concept lattice;lattice nodes;relational analysis 概念格是Wille R.教授与1982年提出的进行数 早期Fujita利用电影动画胶片人为判断云团的 据分析的一种有力工具，其上的每个节点是由内涵 移动1]；Endlish和Hall等所研制的SATS(automat- 和外延构成的一个形式概念。形式背景生成概念格 ic tracting system,SRI)通过提取云团的特征量，用模 的过程实质上是概念聚类的过程，并通过Hasse图 式匹配技术追踪云团[2)。进入20世纪80年代之 生动地体现了概念之间的泛化和特化关系。概念格 后，国外在云团追踪方面以多颗卫星、多通道追踪方 是一种具有完备性和精确性特点的数据分析工具。 法的研究为主，国内在雷达回波图像追踪方面的研 究比较多，赵清云、汤达章等对相关系数、相关综合 收稿日期：2013-06-30. 亮温系数、矩阵特征量以及R-形状描绘子在雷达强 基金项目：国家自然科学基金资助项目(61170317)，河北省自然科学基 回波追踪上的应用做了研究[4]：白洁等利用GMS 金资助项目(A2011209046). 通信作者：孟肖丽.mxlheut(@163.com. 红外云图对强对流云团进行识别与追踪6；蔡叔第 ９ 卷第 ５ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．９ №．５ ２０１４ 年 １０ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｏｃｔ． ２０１４ ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃４７８５．２０１３０６０４９ 基于关联分析的气象云图识别问题研究 刘保相，孟肖丽 （河北联合大学 理学院，河北 唐山 ０６３００９） 摘 要：气象云图识别中的一项很重要的工作是示踪云选取及追踪。 提出了关联分析的识别方法，旨在提高示踪云 识别。 针对云块的属性及属性评估值进行示踪云选取；将选取的示踪云作为对象集，云块特征作为属性集，不同时 刻示踪云关于属性的关系作为二元关系来建立概念格，借助概念格节点的内涵个数及外延属性的相似度进行示踪 云追踪。 实验结果表明，此选取方法得到的示踪云特征明显，有利于示踪云的追踪。 关键词：云图；评估值模型；概念格；格节点；关联分析 中图分类号： ＴＰ１８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１４）０５⁃０５９５⁃０７ 中文引用格式：刘保相，孟肖丽． 基于关联分析的气象云图识别问题研究［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１４， ９（５）： ５９５⁃６０１． 英文引用格式：ＬＩＵ Ｂａｏｘｉａｎｇ，ＭＥＮＧ Ｘｉａｏｌｉ． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］． ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃ⁃ ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１４， ９（５）： ５９５⁃６０１． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ＬＩＵ Ｂａｏｘｉａｎｇ， ＭＥＮＧ Ｘｉａｏｌｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３００９， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｔｅｐｓ ｉｎ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｃｌｏｕｄｓ． Ａ ｎｅｗ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｔｒａｃｅｒｓ． Ｔｈｅ ｔｒａｃｅｒｓ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄｓ’ ａｔｔｒｉｂ⁃ ｕｔｅ ａｎｄ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ａ ｃｏｎｃｅｐｔ ｌａｔｔｉｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｆ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｒａｃｅｒｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄ⁃ ｅｒｅｄ ａｓ ｏｂｊｅｃｔ ｓｅｔ，ｓ ｔｈｅｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｌｏｕｄｓ ａｓ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｓｅｔｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒａｃｅｒｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｍｅｎｔｓ ａｓ ｔｈｅ ｂｉｎａｒｙ ｒｅｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ． Ｓｏ， ｔｒａｃｅｒｓ ｃａｎ ｂｅ ｔｒａｃｋｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ ｌａｔｔｉｃｅ ｎｏｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃ⁃ ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｒａｃｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｔｒａｃｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｐｈｏｇｒａｍ； ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｍｏｄｅｌ； ｃｏｎｃｅｐｔ ｌａｔｔｉｃｅ； ｌａｔｔｉｃｅ ｎｏｄｅｓ； ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ 收稿日期：２０１３⁃０６⁃３０． 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１７０３１７），河北省自然科学基 金资助项目（Ａ２０１１２０９０４６）． 通信作者：孟肖丽．ｍｘｌｈｅｕｔ＠ １６３．ｃｏｍ． 概念格是 Ｗｉｌｌｅ Ｒ．教授与 １９８２ 年提出的进行数 据分析的一种有力工具，其上的每个节点是由内涵 和外延构成的一个形式概念。 形式背景生成概念格 的过程实质上是概念聚类的过程，并通过 Ｈａｓｓｅ 图 生动地体现了概念之间的泛化和特化关系。 概念格 是一种具有完备性和精确性特点的数据分析工具。 早期 Ｆｕｊｉｔａ 利用电影动画胶片人为判断云团的 移动［ １ ］ ； Ｅｎｄｌｉｓｈ 和 Ｈａｌｌ 等所研制的 ＳＡＴＳ（ａｕｔｏｍａｔ⁃ ｉｃ ｔｒａｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ＳＲＩ）通过提取云团的特征量，用模 式匹配技术追踪云团［２⁃３］ 。 进入 ２０ 世纪 ８０ 年代之 后，国外在云团追踪方面以多颗卫星、多通道追踪方 法的研究为主，国内在雷达回波图像追踪方面的研 究比较多，赵清云、汤达章等对相关系数、相关综合 亮温系数、矩阵特征量以及 Ｒ⁃形状描绘子在雷达强 回波追踪上的应用做了研究［４⁃５］ ；白洁等利用 ＧＭＳ 红外云图对强对流云团进行识别与追踪［６］ ；蔡叔