本文工作为“城市气象科学研究基金”资助的科研课题“基于单体特征及演变规律的冰雹系统识别方法的研究”的一部分。冰雹是一种灾害性天气,不仅给人们的日常生活带来不便,还将严重危害工农业生产。如能准确预报出冰雹的发生时间、地点,便能做好防雹工作,将危害降到最低。随着多普勒天气雷达作为探测强对流风暴天气的有效工具的推广应用,国内外研究人员发现中尺度气旋与暴雨、强风、冰雹、龙卷等灾害性天气密切相关。因此多普勒雷达提供的中尺度气旋信息将在强烈天气和龙卷风警报发布的准确性和及时性等方面显示出明显的优势。本文首先讨论了中尺度气旋的天气学特征,尤其是径向速度分布特征及在不同风场下多普勒雷达速度图像的特征。然后结合专家经验,以图像处理和模式识别为理论基础,进行中尺度气旋的识别和三维重建。本文工作主要分为两个部分:(1)中气旋的识别。首先根据雷达的反射率图像得到中气旋的感兴趣区域,然后在该区域内根据中气旋的形状特征与切变值进行中气旋的识别。在识别过程中运用了区域生长进行小云团的滤除,由于大量的区域生长耗时较长,因此本文结合OpenCV库函数,进行了算法的优化。这样不仅保证识别准确,也提升了运算速度。(2)中气旋的三维重建。这部分是以基于二维轮廓的三维重建理论为基础,根据雷达的多仰角图像,提取云团的轮廓,进行重建。本文在这方面展开的研究能为以后进一步的工作打下良好的基础。经实验测试,本文算法运行速度快,中气旋识别率高,三维重建后的中气旋效果图基本展现了中气旋的立体结构,为进一步的整个系统的开发奠定了基础。