🌦️ Prediccion Inmediata del Tiempo — Flujo Optico en Vivo

El flujo optico es el campo de movimiento 2D aparente entre dos imagenes tomadas con poco tiempo de diferencia. Esta simulacion usa el metodo clasico de Lucas-Kanade: para cada pequena ventana de la cuadricula de precipitacion calcula gradientes espaciales reales Ix e Iy (diferencias centrales de intensidad en x e y) y el gradiente temporal It (el cambio de intensidad entre el fotograma anterior y el actual), y luego resuelve el sistema de ecuaciones normales por minimos cuadrados 2×2 Σ[Ix²,IxIy;IxIy,Iy²]·[u,v] = −Σ[IxIt,IyIt] para la velocidad (u,v) de esa ventana. Nada esta guionizado — las flechas que ves son la salida literal de esa resolucion lineal ejecutada sobre los datos reales del fotograma.

Una vez estimado el campo de velocidad por ventana, la simulacion realiza adveccion semi-lagrangiana: para cada celda del fotograma actual traza hacia atras a lo largo del vector de flujo local y muestrea bilinealmente la intensidad en esa ubicacion previa, produciendo el campo un fotograma despues. Repetir este paso de trazado y muestreo para el horizonte elegido extrapola el campo de precipitacion hacia adelante bajo el supuesto de flujo congelado — exactamente la tecnica que usan los sistemas operativos de prediccion por radar para tiempos de anticipo de unas pocas decenas de minutos, donde entrenar un modelo meteorologico numerico completo seria demasiado lento.

Dos fuentes de error distintas se combinan con la longitud del horizonte. Primero, la propia estimacion de flujo optico se mide solo a partir de un unico par de fotogramas, por lo que capta el movimiento de la tormenta en un instante, no su evolucion futura completa. Segundo, la tormenta subyacente no es un patron rigido que se traslada uniformemente — cada celda de lluvia simulada deriva a su propio ritmo ligeramente distinto y su intensidad y radio varian con el tiempo, de modo que un campo de velocidad congelado se desajusta cada vez mas de el movimiento real cuanto mas lejos se extrapola. Ambos efectos son limitaciones reales de la prediccion por flujo optico, no artefactos de la simulacion.

RMSE (root-mean-square error) is computed cell by cell between the nowcast field and the true future field, so smaller is better. Persistence — simply assuming the field does not change at all over the horizon — is the standard naive baseline in nowcasting research. "Skill vs persistence" reports the percentage RMSE reduction of the optical-flow nowcast relative to that persistence baseline; a positive number means the estimated motion field is adding real forecasting value beyond doing nothing, which is the bar every operational nowcasting system has to clear.

La ventana de estimacion fija el tamano de cada bloque de Lucas-Kanade: ventanas mas pequenas resuelven movimiento mas fino pero tienen menos muestras de gradiente para promediar, haciendo la resolucion 2×2 mas ruidosa en regiones suaves de poca textura (el clasico problema de apertura); ventanas mas grandes son mas estables pero mezclan movimientos distintos dentro del bloque. El horizonte fija cuantos fotogramas hacia adelante se usa el campo de flujo congelado para advectar el fotograma actual — los horizontes cortos suelen ser precisos, mientras que los horizontes largos exponen los limites del supuesto de flujo congelado y tipicamente elevan el RMSE respecto a la base de persistencia.

Es una implementacion genuina. Los gradientes Ix, Iy e It se calculan directamente a partir de la cuadricula de intensidad renderizada, el sistema de ecuaciones normales 2×2 se resuelve de forma exacta (con una salvaguarda de determinante para bloques casi singulares de poca textura), y el campo vectorial resultante es lo que realmente impulsa la adveccion semi-lagrangiana usada para la prediccion — el mismo proceso de tres etapas (gradientes, resolucion por minimos cuadrados, adveccion) que usan los sistemas reales de prediccion basados en Lucas-Kanade y de estimacion de movimiento en video, simplificado a un campo escalar 2D en lugar de video RGB.