[發明專利]基于計算機視覺的地震空區檢測方法

有效

• 申請號: 201811532993.1
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109828303B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 侯謹毅;楊昕;王萍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于計算機視覺的地震空區檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、獲得地震點分布二值圖像：

選取規定時間范圍、一定地域內發生的所有地震，獲得所有地震點的地理坐標和地震震級，地震點的地理坐標包括地震點的經度值和緯度值，通過式(1)和式(2)將地震點的地理坐標轉換為基于兩點實際距離的地震點分布圖上對應位置的坐標，包括橫坐標x和縱坐標y；

式(1)和式(2)中，lo_min是所有地震點中最小的經度值，la_max是所有地震點中最大的緯度值；ed為最大緯度值所屬緯度圈的緯度圈半徑，ec為最大緯度值所屬緯度圈到地球球心的球半徑；lo是地震點i的經度值，la是地震點i的緯度值，i＝1，2，3……n，n是規定時間范圍、一定地域內發生的所有地震的數量；

將地震點分布圖中所有地震點位置處的灰度值設置為1，其余部分設置為0，從而得到地震點分布的二值圖像；

步驟二、通過距離變化算法、分割算法和迭代比較檢測出所有潛在空區，包括：

步驟2-1、對步驟一中得到的地震點分布的二值圖像進行距離變換處理，獲得含有潛在空區的目標區域；對該目標區域進行閾值分割，然后利用分水嶺算法對目標區域進行邊界分割，從而得到外部輪廓清晰的潛在空區分布圖像；

步驟2-2、使用由小到大、等間隔遞增的方式改變閾值分割中的閾值，按照上述處理方法，得到對應閾值順序的N張外部輪廓清晰的潛在空區分布圖像，其中，N＝3，將最小閾值處理得到的外部輪廓清晰的潛在空區分布圖像的序號記為1，將最大閾值處理得到的外部輪廓清晰的潛在空區分布圖像的序號記為N，潛在空區分布圖像的序號間隔為1；

步驟2-3、利用迭代比較獲得檢測效果最佳的潛在空區分布圖像，包括：

步驟2-3-1、選取圖像M和圖像M+1，其中，M＝N-1，M的初始值為1；

步驟2-3-2、對圖像M和圖像M+1中的潛在空區按照潛在空區比較原則進行刪除或保留；在圖像M和圖像M+1相同位置上，若圖像M中該位置為潛在空區，該潛在空區記為潛在空區A，若圖像M+1中該位置為潛在空區，該潛在空區記為潛在空區B；

所述潛在空區比較原則是：

若圖像M中存在潛在空區A，圖像M+1中該位置為背景，則保留潛在空區A；

若圖像M+1中存在潛在空區B，圖像M中該位置為背景，則保留潛在空區B；

若圖像M中存在潛在空區A，同時，圖像M+1中存在潛在空區B，所述潛在空區A與潛在空區B存在位置重疊，若：所述潛在空區B與潛在空區A重合部分面積大于潛在空區A面積的70％且潛在空區B的面積小于潛在空區A面積，則刪除潛在空區A保留潛在空區B；所述潛在空區B與潛在空區A重合部分面積等于或小于潛在空區A面積的70％且潛在空區B的面積大于或等于潛在空區A面積，則刪除潛在空區B保留潛在空區A；

若圖像M中存在潛在空區A，同時，圖像M+1中存在多個潛在空區B，潛在空區B的個數為兩個以上，所述潛在空區A與多個潛在空區B存在位置重疊；若多個潛在空區B與潛在空區A位置重合部分面積之和大于潛在空區A面積的70％，則刪除潛在空區A保留多個潛在空區B；若多個潛在空區B與潛在空區A位置重合部分面積之和小于或等于潛在空區A面積的70％，則刪除多個潛在空區B保留潛在空區A；

步驟2-3-3、將圖像M中保留的潛在空區A按照所在圖像中的位置合并到經過刪除或保留處理的圖像M+1中；

步驟2-3-4、若M+1＝N，則所有圖像已合并完成，所獲得的潛在空區分布圖像即為檢測效果最佳的潛在空區分布圖像，執行步驟三；否則，令M＝M+1，返回步驟2-3-2；

步驟三、獲得潛在空區的地震空區特征參數：

地震空區特征參數為地震空區長軸長度L和孔徑方位角度數α；

獲取地震空區長軸長度L：通過輪廓檢測算法對步驟二中獲得的檢測效果最佳的潛在空區分布圖像中的潛在空區求最小外包矩形；讀取所有潛在空區中最小外包矩形的長和寬，選擇長和寬中較大的值作為潛在空區的地震空區長軸長度L；

獲取地震空區孔徑方位角度數α：通過輪廓檢測算法對步驟二中獲得的檢測效果最佳的潛在空區分布圖像中的潛在空區求最大內接矩形，將內接矩形中心點作為空區中心點；對每個潛在空區進行順序遍歷獲得形成潛在空區的地震點坐標；按照順時針計算由一個潛在空區的地震點中每兩個相鄰的地震點與空區中心點形成的孔徑方位角度數α；

步驟四、根據潛在空區的地震空區特征參數識別地震空區：

對檢測效果最佳的潛在空區分布圖像中的潛在空區進行判斷，若該潛在空區的地震空區長軸長度L大于100，且該潛在空區的任意一個孔徑方位角度數α均小于120°，則判定該潛在空區為地震空區，否則，該潛在空區為非地震空區；

在步驟二中獲得的檢測效果最佳的潛在空區分布圖像中保留上述地震空區，刪除上述非地震空區，從而獲得地震空區分布圖與該地震空區分布圖中各地震空區的地震空區特征參數。