(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210451065.2 (22)申请日 2022.04.24 (71)申请人 陕西省气象科 学研究所 地址 710014 陕西省西安市北关正 街36号 (72)发明人 娄盼星　马永永　惠英　赵奎锋　 王建鹏　贾晨刚　孙璐　 (74)专利代理 机构 西安铭泽知识产权代理事务 所(普通合伙) 61223 专利代理师 姬莉 (51)Int.Cl. G06F 9/48(2006.01) G06F 9/50(2006.01) G06V 20/10(2022.01) G06V 20/13(2022.01) G06V 20/17(2022.01)G06V 10/20(2022.01) G06V 10/30(2022.01) G06V 10/34(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 16/29(2019.01) (54)发明名称 基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的 快速计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于多进程的背景场误 差协方差矩阵BE的快速计算方法， 包括： 获取原 始气象背景场数据； 对所述原始气象背景场数据 进行预处理得到待处理数据； 将待处理数据按照 计算量划分为相对平均的多个子文件， 进行任务 并行化拆分； 根据计算集群的硬件配置， 将待处 理的子文件按照计算负载在集群上自动、 平均分 配， 计算子文件中的背景场信息； 子文件全部完 成计算后再将多个子文件中完成的计算信息进 行合并、 提取， 完成背景场误差协方差矩阵BE的 计算。 采用该方法计算背景场误差协方差矩阵BE 后， 大大提升了背景误差矩阵计算效率， 为开展 区域数值模式逐日快速更新同化， 以及进行大规 模数值模式更新同化循环试验奠定 了坚实基础。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114756349 A 2022.07.15 CN 114756349 A 1.一种基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： 获取原始气象背景场数据； 对所述原 始气象背景场数据进行 预处理得到待处 理数据； 将待处理数据按照计算 量划分为相对平均的多个子文件， 进行任务并行化拆分； 根据计算集群的硬件配置， 将待处理的子文件按照计算负载在集群上自动、 平均分配， 计算子文件中的背景场信息； 子文件全部完成计算后再将多个子文件中完成的计算信息进行合并、 提取， 完成背景 场误差协方差矩阵BE的计算。 2.根据权利要求1所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 所述原始气象背 景场数据包括通过地面探测、 探空、 飞机报文、 卫星、 雷达获取的 气象观测数据。 3.根据权利要求2所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 对所述原 始气象背景场数据中的图像进行 预处理包括： 提取所述原始气象背景场数据中的原 始气象目标图像； 对所述原 始气象目标图像进行 滤波降噪处 理， 得到中值滤波图像； 对所述中值滤波图像进行非线性拉伸， 并重新分配图像的像元亮度或灰度值的对比 度， 得到初步处 理图像。 4.根据权利要求3所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 还包括提取所述初步处理图像的轮廓信息， 并计算所述原始气象目标图像与所 述初步待处理图像的方差图， 并对所述方差图进行滤波得到方差平滑图， 得到待处理图像 数据。 5.根据权利要求4所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 所述计算所述原始气象目标图像与所述初步待处理图像的方差图， 包括以下步 骤： 获取所述原始气象目标图像与所述中值滤波图像的差值图像； 对所述差值图像进行平方， 并依据权 重对其进行加权得到方差图。 6.根据权利要求5所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 所述提取所述待处理图像的轮廓信息后还采用边缘模糊处理方式对轮廓边缘进 行过渡处理。 7.根据权利要求3所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 所述对原 始气象背景场数据进行 预处理得到待处 理数据， 还 包括： 选取一个时间段， 将该时间段内所需要的原 始气象背景场数据复制到 本地文件夹； 按照正常步骤开始数据预处理， 但是在计算量最大、 制约计算速度的瓶颈环节中断正 常计算过程； 待数据预处理阶段完全结束后， 制约计算速度的瓶颈环节所需的数据已全部 预处理完成。 8.根据权利要求7所述的基于多进程的背景场误差协方差矩阵BE的快速计算方法， 其 特征在于， 所述根据计算集群的硬件配置， 将待处理的子文件按照计算负载在集群上自动、 平均分配， 计算子文件中的背景场信息， 具体包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114756349 A 2统计预处 理数据， 即所有 待处理文件夹中子文件； 将每个子文件视作一个单独的计算任务， 然后按照大型计算机节点的CPU数量进行平 均分配， 使每 个CPU得到平均分配的计算任务； 按照总任务数设定计算资源， 并为每个任务加载所需的依赖环境， 计算时每个子任务 处在相同的依赖环境， 都使用单独的进程进行计算， 完成每 个子文件的计算任务。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114756349 A 3