[發明專利]一種基于圖像的積雪深度測量方法

無效

• 申請號: 201210016418.2
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102589461A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 曹治國;鄭毅;熊嶷;朱磊;覃月明;卓問;馬舒慶;李肖霞
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

1.一種基于圖像的積雪深度測量方法，利用積雪前后的標定桿圖像中標定桿的長度變化，獲得積雪深度，該方法具體包括如下步驟：

(1)獲取積雪前的標定桿圖像，并確定該標定桿在圖像中的長度length，進而獲得該長度length與標定桿的實際長度的比例關系；

(2)獲取積雪后的標定桿圖像，并進一步得到其二值化圖像B(x，y)，其中該積雪后的標定桿圖像中，標定桿被分為上段和下段，下段被積雪覆蓋，上段露出在積雪外；

(3)對該二值化圖像B(x，y)進行處理，獲得標定桿所在的直線y＝F(x)，并根據圖像B(x，y)中各點對于該直線y＝F(x)是內點或者外點對二值化圖像B(x，y)進行如下處理，獲得處理后的圖像L(x，y)：

(4)對圖像L(x，y)進行8聯通域的聯通域標記，并對于每一個聯通域，統計聯通域內像素的個數N，如果N小于圖像L(x，y)的高度與所述長度length之差值，則把該聯通域內各像素的像素值由0置為255，得到處理后的圖像F(x，y)：

其中，height為圖像L(x，y)的高度；

(5)計算露出積雪層外的標定桿上段的長度newlength

獲得圖像F(x，y)的聯通域中縱坐標最小的像素點top和縱坐標最大的像素點bottom，作為檢測到的標定桿的上端點和下端點，該上下端點的縱坐標的差值即為所述積雪后的標定桿圖像中標定桿的上段長度newlength；

(6)積雪深度計算步驟，根據步驟(1)中得到的比例關系值r，即可計算出積雪的深度depth：

depth＝(length-newlength)*r

2.根據權利要求1所述的基于圖像的積雪深度測量方法，其特征在于，所述步驟(3)中，對二值化圖像B(x，y)進行處理，獲得標定桿所在的直線y＝F(x)的具體過程為：

(3.1)在圖像B(x，y)中，選定灰度值255的像素點為處理點，并且初始化最大錯誤概率MaxRatio＝0、距離閾值tError＝1、最小平均錯誤距離MinError＝10以及標定桿所在直線y＝F(x)＝0；

(3.2)在所有的處理點中，隨機選取兩個像素點，求出直線方程y＝f(x)；

(3.3)求取剩下的所有處理點到直線y＝f(x)的距離d，并判斷處理像素點為內點還是外點，從而計算出所有內點在處理點中的比例Ratio，以及所有內點與直線y＝f(x)距離的平均值Error；

(3.4)按如下公式更新最大錯誤概率MaxRatio、最小平均錯誤距離MinError和標定桿所在直線方程y＝F(x)：

如果Ratio＞MaxRatio，或者Ratio＝MaxRatio且Error＜MinError，則：

MaxRatio＝Ratio，MinError＝Error，F(x)＝f(x)；

否則，MaxRatio，MinError，F(x)保持原來的值不變；

(3.5)多次循環執行步驟(3.2)-步驟(3.4)，最后得到的直線方程y＝F(x)就是標定桿所在的直線。

3.根據權利要求1或2所述的基于圖像的積雪深度測量方法，其特征在于，判斷一個像素點相對于直線為內點或外點的公式為：

其中，D為該像素點到直線的距離，為距離閾值。

4.根據權利要求1-3之一所述的基于圖像的積雪深度測量方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述將積雪后的標定桿圖像轉換為二值化圖像B(x，y)的具體過程為：

(2.1)將積雪后的標定桿圖像轉換為灰度圖像G(x，y)；

(2.2)去除灰度圖像G(x，y)中的高亮部分，獲得抑制高亮部分之后的圖像T(x，y)；

(2.3)以閾值threshold對上述圖像T(x，y)進行二值化操作，獲取二值化圖像B(x，y)，即：

5.根據權利要求4所述的基于圖像的積雪深度測量方法，其特征在于，所述步驟(2.2)中，去除灰度圖像G(x，y)中的高亮部分的具體過程為：

首先，獲得灰度圖像G(x，y)的平均值mean和方差dev，然后用閾值Ethd對圖像G(x，y)進行門限操作，即獲得抑制高亮部分之后的圖像T(x，y)：

其中閾值Ethd＝mean-0.3*dev。