一种基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法及系统

技术特征：
1.一种基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法，其特征在于，包括以下步骤：获取气象雷达回波图像；预处理获取的气象雷达回波图像，获得气象雷达回波图像的灰度数据；基于self-attention机制和predrnn ，获得self-attention predrnn 网络模型；基于self-attention predrnn 网络模型，通过气象雷达回波图像序列，获得气象雷达回波外推图像序列。2.根据权利要求1所述的基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法，其特征在于，所述预处理获取的气象雷达回波图像，获得气象雷达回波图像的灰度数据包括：基于三维块匹配算法，对获取的气象雷达回波图像去噪；将去噪后的气象雷达回波图像归一化处理，转化为灰度数据。3.根据权利要求2所述的基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法，其特征在于，所述灰度数据的灰度值范围为[0,255]。4.根据权利要求1所述的基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法，其特征在于，所述基于self-attention机制和predrnn ，获得self-attention predrnn 网络模型包括：获取a层self-attention机制、a层ghu和4a层causal lstm单元；将获取的self-attention机制、ghu和causal lstm单元分成a组细胞单元；将各组细胞单元的四层causal lstm单元顺次串联，并将第一层causal lstm单元的输出端通信连接一层ghu，ghu输出端通信连接一层self-attention机制，self-attention机制输出端通信连接第二层causal lstm单元；将各组细胞单元依次级联，并使前一步长细胞单元的第四层causal lstm单元输出端通信连接下一步长细胞单元的第一层causal lstm单元，其中，第一步长细胞单元的第一层causal lstm单元接收气象雷达回波图像的灰度数据，第a步长细胞单元的第四层causal lstm单元输出气象雷达回波外推图像序列。5.根据权利要求4所述的基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法，其特征在于：所述a为3。6.根据权利要求4所述的基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法，其特征在于，所述基于self-attention predrnn 网络模型，通过气象雷达回波图像序列，获得气象雷达回波外推图像序列包括：初始化self-attention predrnn 模型的模型参数；将气象雷达回波图像的灰度数据输入第一步长细胞单元的第一层causal lstm单元；基于第一层causal lstm单元，利用气象雷达回波图像的灰度数据，更新模型参数的时空记忆和目标序列；基于ghu，利用第一层causal lstm单元更新的目标序列更新气象雷达回波图像的隐藏状态；基于self-attention机制，利用ghu更新的隐藏状态更新气象雷达回波图像的目标序列；
基于第二层-第四层causal lstm单元，利用self-attention机制更新的目标序列依次更新目标序列；基于各组细胞单元依次级联，当前步长的细胞单元的第一层causal lstm单元利用前一步长的细胞单元的第四层causal lstm单元更新的目标序列以及前一步长的细胞单元更新的模型参数和灰度数据更新时空记忆和目标序列；基于第a步长细胞单元的第四层causal lstm单元，利用第a步长细胞单元的第三层causal lstm单元更新的目标序列更新目标序列，获得气象雷达回波外推图像序列。7.一种基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推系统，其特征在于，包括：获取模板，用于获取气象雷达回波图像；预处理模板，用于预处理获取的气象雷达回波图像，获得气象雷达回波图像的灰度数据；模型构建模板，用于基于self-attention机制和predrnn ，获得self-attention predrnn 网络模型；输出模板，用于基于self-attention predrnn 网络模型，通过气象雷达回波图像序列，获得气象雷达回波外推图像序列。

技术总结
本发明提供一种基于自注意力机制和预测递归神经网络的气象雷达回波外推方法及系统，其中方法包括：获取气象雷达回波图像；预处理获取的气象雷达回波图像，获得气象雷达回波图像的灰度数据；基于Self-attention机制和PredRNN ，获得Self-attention PredRNN 网络模型；基于Self-attention PredRNN 网络模型，通过气象雷达回波图像序列，获得气象雷达回波外推图像序列。本发明能够根据现有的雷达回波图像外推未来2小时的雷达回波图像序列。回波图像外推未来2小时的雷达回波图像序列。


技术研发人员：方巍 薛琼莹 沈亮
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/6/7