[發明專利]一種基于灰度匹配的自動化火成巖分類方法

有效

• 申請號: 201710367360.9
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107194401B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 徐詩宇;李安波;張文涵
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06K9/38
• 分類號: G06K9/38;G06K9/62
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

1.一種基于灰度匹配的自動化火成巖分類方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，基于標準分類圖版的灰度圖像生成：將標準分類圖版進行預處理，形成灰度圖像，具體過程包括如下步驟：

步驟11，分類圖矢量化：使用矢量數據編輯軟件，基于標準QAPF分類圖版創建面狀圖層PolygonLayer；

步驟12，區域灰度賦值：根據下述公式(1)，對步驟1創建的面狀圖層PolygonLayer中各火成巖的分區要素進行灰度計算，并按計算的灰度值對相應區域進行灰度賦值填充；區域灰度賦值填充完成后，得到灰度圖像I；

其中，GV為灰度值；Fid為面狀圖層PolygonLayer中不同分區要素的字段值，且Fid＝{0,1,…,N}；N為面狀圖層PolygonLayer的分區要素數；為下取整函數；

步驟13，生成灰度值-火成巖名稱對照表：將步驟12計算的灰度值與面狀圖層PolygonLayer中對應區域的火成巖名稱相對應，形成灰度值-火成巖名稱對照表；然后，將形成的火成巖的灰度值-火成巖名稱對照表信息，存入哈希表容器H1中，其中邊界灰度值記為255；

步驟14，生成灰度值-面積對照表：對步驟11創建的面狀圖層PolygonLayer中各火成巖的分區要素進行面積計算，并將計算的面積與對應區域的灰度值相對應，形成灰度值-面積對照表；

然后，將形成的灰度值-面積對照表信息，存入哈希表容器H2中；

步驟2，基于礦物含量的投點坐標生成，具體包括如下四個步驟：

步驟21，建立坐標系：以步驟12形成的灰度圖像I中的下頂點P為原點，直線PF為x軸，直線PQ為y軸，單位長度為1個像素，建立坐標系；

步驟22，將礦物含量數據轉化為投點坐標，具體包括如下步驟：

步驟221，輸入火成巖化學成分：將已有的火成巖樣品的石英含量、堿性長石含量、斜長石含量、長石含量值分別代入變量q、a、p和f；其中，石英含量q與長石含量f不會出現在同一種火成巖內；

步驟222，坐標轉換：先根據下述公式(2)及步驟221輸入的火成巖化學成分，歸一化計算出石英含量q'、堿性長石含量a'、斜長石含量p'、長石含量f'；

步驟223，基于分類圖版投點：根據下述公式(3)、(4)，將火成巖樣品的化學成分經坐標轉換后，投點至步驟21所建立的坐標系中，得到投點坐標t(x,y)；

其中，width為灰度圖像I的寬度，height為灰度圖像I的高度，為下取整函數；

步驟3，火成巖分類名稱獲取，具體包括如下步驟：

步驟31，步驟31，當投點坐標t為頂點時，直接得到巖石類型為副長石巖；當投點坐標t為頂點時，直接得到土巖石類型為含副長石堿長粗面巖；當投點坐標t為頂點時，直接得到巖石類型為玄武巖安山巖；均直接執行步驟4；否則執行步驟32；

步驟32，獲取投點坐標t(x,y)處的灰度值value，其中，value∈[0,255]；

步驟33，當步驟32獲取的灰度值value≠255時，直接執行步驟35；否則，投點位置在邊界線上，需先執行步驟34，再執行步驟35；

步驟34，基于面積優先原則的投點區域優化：獲取t點8鄰域的灰度值，存入集合A＝{a1,a2,…,a8}，并執行以下步驟：

步驟341，剔除集合A中值為255的元素；

步驟342，根據步驟14中存儲在哈希表容器H2中的灰度值-面積對照表，獲取A中不同元素所對應的面積值，存入集合S＝{s1,s2,…,s8}；

步驟343，獲取S中面積值最大的元素smax；

步驟344，根據存儲在哈希表容器H2中的灰度值-面積對照表，獲取smax對應的灰度值，并賦值給灰度值value；

步驟35，獲取火成巖分類名稱：根據灰度值value，與步驟13中存儲在哈希表容器H1中的灰度值-火成巖名稱對照表進行對照，能夠快速獲得相應的火成巖分類名稱；

步驟4，循環執行步驟2至步驟3，直至完成每一火成巖樣品的自動化分類命名。

2.根據權利要求1所述的火成巖分類方法，其特征在于：所述步驟11中的矢量數據編輯軟件為ArcMap軟件。

3.根據權利要求1所述的火成巖分類方法，其特征在于：所述步驟12中，灰度圖像I的存儲格式為bmp格式。