[發(fā)明專利]MPS模擬的非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710944208.2
• 申請(qǐng)日: 2017-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN107705273A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): G06T5/10
• 分類號(hào): G06T5/10;G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，特別是涉及一種MPS模擬的非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像處理方法的技術(shù)。

背景技術(shù)

空間數(shù)據(jù)是指包含空間特征的數(shù)據(jù)集合。現(xiàn)實(shí)生活中的空間數(shù)據(jù)，既有來(lái)自科學(xué)試驗(yàn)的，也有來(lái)自生產(chǎn)實(shí)踐的，其格式與特征是包羅萬(wàn)象。如通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)獲得的某區(qū)域森林植被覆蓋率變化的數(shù)據(jù)，油氣儲(chǔ)層的滲透率數(shù)據(jù)，觀測(cè)獲得的氣象數(shù)據(jù)等。在我國(guó)，空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，如環(huán)境科學(xué)、農(nóng)田水利、氣象、林業(yè)、海洋等眾多領(lǐng)域。

目前估計(jì)預(yù)測(cè)大范圍真實(shí)有效的空間數(shù)據(jù)存在一定的難度，出現(xiàn)這種情況的主要原因是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和勘探開發(fā)的費(fèi)用都非常高。數(shù)據(jù)插值成為估計(jì)預(yù)測(cè)空間數(shù)據(jù)的一個(gè)有效手段。本質(zhì)上而言，數(shù)據(jù)插值就是一個(gè)數(shù)據(jù)再生的過(guò)程，即由原始數(shù)據(jù)再生出具有更高分辨率的數(shù)據(jù)。插值過(guò)程就是確定某個(gè)函數(shù)在兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的數(shù)值時(shí)采用的運(yùn)算過(guò)程，通過(guò)離散地輸入采樣點(diǎn)建立一個(gè)連續(xù)函數(shù)，用這個(gè)函數(shù)求出任意位置處的函數(shù)值。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，參與插值的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)一般不是很多，而且由于各種主客觀因素的影響，實(shí)際能采集到的數(shù)據(jù)點(diǎn)也非常少。

可見，數(shù)據(jù)插值就是利用所研究的數(shù)據(jù)中的散亂采樣信息，對(duì)未采樣點(diǎn)處的屬性值以一定的物理、數(shù)學(xué)等有效合理的法則進(jìn)行估計(jì)，以期形成一個(gè)完整的屬性連續(xù)分布的空間數(shù)據(jù)模型。插值方法大體可分為“確定”性插值方法和“不確定”性插值方法。“確定”性插值方法的插值形式、插值函數(shù)參數(shù)以及插值結(jié)果基本都是確定的，該方法主要包括：距離反比加權(quán)法、多項(xiàng)式趨勢(shì)面法、基函數(shù)法、Thin Plate Spline法以及基于三角網(wǎng)格的方法。不確定性插值方法的不確定性一方面表現(xiàn)在選用的插值形式的隨機(jī)性上，另一方面表現(xiàn)在插值參數(shù)的選取和確定需要依賴于概率統(tǒng)計(jì)原則。

目前的不確定性插值方法主要采用MPS方法(多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法，Multiple-Point Statistics)。MPS方法通常通過(guò)數(shù)據(jù)模板把先驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷挠?xùn)練圖像明確而定量地引入到建模當(dāng)中。先驗(yàn)?zāi)Ｐ桶吮谎芯康恼鎸?shí)物質(zhì)中確信存在的樣式，而訓(xùn)練圖像則是該樣式的定量化表達(dá)，可以說(shuō)訓(xùn)練圖像中的概率信息決定了最終的模擬結(jié)果。通過(guò)再現(xiàn)高階統(tǒng)計(jì)量，MPS方法能夠從訓(xùn)練圖像中捕捉復(fù)雜的(非線性)特征樣式并把它們復(fù)制到插值圖像中，從而獲得最終模擬結(jié)果。但是MPS方法往往會(huì)有訓(xùn)練圖像不平穩(wěn)的問(wèn)題。因此，如何克服MPS方法中訓(xùn)練圖像不平穩(wěn)的缺陷，給空間數(shù)據(jù)估計(jì)預(yù)測(cè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

在MPS方法實(shí)施模擬或重構(gòu)時(shí)，要求訓(xùn)練圖像平穩(wěn)，即訓(xùn)練圖像內(nèi)目標(biāo)體的幾何構(gòu)型及目標(biāo)形態(tài)在估計(jì)區(qū)域基本不變，不存在明顯趨勢(shì)或局部的明顯變異性。但是這種平穩(wěn)性要求很嚴(yán)格，在實(shí)際工作中很難滿足。例如，圖1是一幅河流沖積扇的訓(xùn)練圖，其中的黑色區(qū)域?yàn)楹拥绤^(qū)域，白色區(qū)域?yàn)榉呛拥绤^(qū)域，可以看出圖1中的河流流向具有一定方向性，而且左上角河道寬度遠(yuǎn)大于右下角河道寬度，因此這是一幅非平穩(wěn)的訓(xùn)練圖像。圖2是采用MPS方法對(duì)圖1實(shí)施隨機(jī)模擬的訓(xùn)練結(jié)果圖，通過(guò)圖1與圖2的對(duì)比可以看出兩圖之間的形態(tài)差異很大，模擬效果很差。可見采用MPS方法對(duì)于非平穩(wěn)的訓(xùn)練圖像的模擬效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能提高非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像模擬效果的MPS模擬的非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像處理方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的1、一種MPS模擬的非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像處理方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)設(shè)定m個(gè)高斯窗振蕩方向，及n個(gè)Gabor窗波長(zhǎng)，并根據(jù)所設(shè)定的m個(gè)高斯窗振蕩方向及n個(gè)Gabor窗波長(zhǎng)，按照Gabor濾波方式將非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像劃分為m×n個(gè)平穩(wěn)訓(xùn)練子區(qū)域，并得到每個(gè)平穩(wěn)訓(xùn)練子區(qū)域的Gabor濾波器；

2)對(duì)于每個(gè)平穩(wěn)訓(xùn)練子區(qū)域的Gabor濾波器，將該Gabor濾波器與非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像在傅立葉域進(jìn)行卷積變換，再將卷積結(jié)果進(jìn)行非線性變換，再將變換結(jié)果通過(guò)高斯平滑，得到該Gabor濾波器的濾波器能量分布圖；

3)將各個(gè)Gabor濾波器的濾波器能量分布作為輸入，采用k-means聚類方法得到最終的區(qū)域劃分結(jié)果；

4)對(duì)步驟3)所劃分的每個(gè)區(qū)域，采用MPS方法對(duì)該區(qū)域獨(dú)立地提取結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行重構(gòu)。

本發(fā)明提供的MPS模擬的非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像處理方法，采用Gabor濾波器對(duì)非平穩(wěn)性訓(xùn)練圖像進(jìn)行處理，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域劃分，能消除訓(xùn)練圖像非平穩(wěn)性對(duì)MPS隨機(jī)模擬造成的影響，能提高非平穩(wěn)訓(xùn)練圖像模擬效果。

附圖說(shuō)明

圖1是河流沖積扇的訓(xùn)練圖；

圖2是采用MPS方法對(duì)圖1實(shí)施隨機(jī)模擬的訓(xùn)練結(jié)果圖；