基于海面高度与速度场的混合三维涡旋检测技术
计算机视觉与模式识别
2023-11-02 v3
摘要
涡旋检测是海洋科学家理解并分析海洋环流的关键任务。本文引入一种混合涡旋检测方法，将海面高度(SSH)与速度场同定义涡旋行为的几何准则相结合。我们的方法搜索SSH极小与极大值，海洋学家预期其在涡旋中心处出现。几何准则通过沿环绕各涡旋中心的圆形路径追踪速度分量，验证预期的速度场属性（如净旋转与对称性）。向外及向更深层的渐进搜索得出各涡旋的三维影响区域。利用各涡旋结构的圆柱形足迹将其从数据集中隔离，便于使用水平速度、垂直速度、温度与盐度可视化内部涡旋结构。将Okubo-Weiss涡度(OW)阈值法、标准绕角法与这一新的SSH-速度混合涡旋检测方法应用于红海数据集的定量比较表明，检测结果高度依赖于方法、阈值与准则的选择。我们新的SSH-速度混合检测方法具有如下优势：提供带已验证旋转属性的涡旋结构、物理属性内部结构的三维可视化，以及无需计算流线即可快速高效估计涡旋足迹。我们的方法结合内部结构可视化与整体运动追踪，以支持对营养盐分布与海洋环流相互作用至关重要的传输机制研究。该方法应用于三个不同数据集以展示其应用的通用性。
引用
@article{arxiv.2305.08229,
title = {A Hybrid 3D Eddy Detection Technique Based on Sea Surface Height and Velocity Field},
author = {Weiping Hua and Karen Bemis and Dujuan Kang and Sedat Ozer and Deborah Silver},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.08229},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 14 figures. Accepted by EnvirVis 2023. Project Link: https://github.com/VizlabRutgers/Hybrid-Eddy-detection