[發明專利]基于大津算法的海底地貌邊界提取方法

有效

• 申請號: 201810066027.9
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108320291B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 吳時國;王大偉;謝楊冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院深?？茖W與工程研究所
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/13;G06T7/194
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于大津算法的海底地貌邊界提取方法。包括如下步驟：1)根據目標區域內的水深分布計算每個測量點的最大斜率和坡度；2)根據目標區域內的坡度分布計算每個測量點的近似曲率；3)將目標區域內每個測量點的近似曲率值標準化到指定的范圍內；4)根據非線性變換關系，擴大標準化曲率值局部區域的動態范圍；5)應用大津算法估計曲率分割的閾值；6)將曲率值不小于閾值的測量點劃分為邊界點。本發明設計的地貌邊界提取方法可有效識別復雜地貌邊界細節，抑制航線噪聲，大大降低科研及工程人員工作強度，提高其工作效率。本發明適用于地貌分析、海洋測繪、海底資源調查、海洋工程相關領域的地貌單元的邊界提取。

技術領域

本發明涉及海洋測繪、海洋工程、海洋油氣資源等技術領域，具體涉及一種基于大津算法的海底地貌邊界提取方法。

背景技術

海底地形地貌通常指海水覆蓋之下的固體地球表面形態。海底同陸地一樣，分布著復雜的、多種多樣的地貌。海底地形、地貌與海洋資源的勘探開采密切相關。海底地貌的分布是鉆井平臺搭建、海底管線鋪設的重要參考依據。對海底地貌特征的獲取和研究越來越重要。獲取海底地形地貌圖成為專家、學者研究的熱點。

水深分布數據是進行地貌分析的主要數據之一。各種地貌特征的提取都離不開對水深數據的分析與處理。多波束測深系統是一種有效的水深測量技術。多波束測深系統一次能夠測出幾十個甚至上百個深度，獲得一定寬度的全覆蓋水深條帶，能夠精確快速地測出沿航跡一定寬度范圍內水下目標的大小、形狀和高低變換，從而比較可靠地描繪出水底地形地貌的精細特征。由于多波束測深儀特別適合于大規模掃海，已逐漸成為現代海底地形測量的主流設備。多波束測深儀測得的海底深度原始數據容量大、異常數據較多、但含有豐富的地貌特征，其處理結果可為海底地貌成因分析提供前期客觀、可靠、豐富的信息。

目前，海底地貌的劃分主要依賴科技和工程人員人工勾勒完成，這種方法需要處理人員具有豐富的地學知識和觀察判斷經驗，可充分利用工作人員的知識，靈活性好，但這種方法具有很大的主觀性，存在地貌劃分不準確、時效性差、可重復性差、信息獲取周期長、勞動強度大等缺點。

基于圖像紋理特征的水下輔助導航算法從圖像處理的角度對地形數據進行分析，利用圖像特征作為水下地形的可導航性參數，并借助模糊決策方法，綜合考慮各參數對適配性的影響，實現水下區域內適配區的劃分。傳統的圖像獨特性分析以人類作為圖像信息的最終接受者，通過模擬人眼的視覺特性來逼近人腦的主觀判斷，以人類能否有效區分與辨認圖像內容為評價準則。從圖像處理的角度分析海底地形，需要引入多個參數，來衡量地形特征的顯著程度。

本發明基于水深數據計算目標區域的坡度分布、近似曲率分布等，通過非線性變換增強地形邊界區域的對比度，采用大津算法確定數據分割的閾值，結合閾值和曲率分布提取目標區域的邊界點。

本發明設計的地貌邊界提取方法可有效識別復雜地貌邊界細節，抑制航線噪聲，大大降低科研及工程人員工作強度，提高其工作效率。本發明適用于地貌分析、海洋測繪、海底資源調查、海洋工程相關領域的地貌單元的邊界提取。

發明內容

地形邊界區域通常會出現水深的大幅度改變，表現為邊界區域存在較大的坡度或曲率值，可通過地形坡度或曲率值的大小來提取地貌邊界點。

本發明包括如下步驟：

(1)計算目標區域坡度分布