[發明專利]降雨過程中土壤侵蝕地表形態DEM構建、觀測方法及裝置

有效

• 申請號: 201910515164.0
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110363857B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 史海靜;趙軍;展小云;稅軍峰;曹曉萍;姜艷敏;劉一新;林奇;郭明航
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學;西安敦瑞測量技術有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06V10/762
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

1.一種降雨過程中土壤侵蝕地表形態DEM構建方法，用于獲得降雨過程中土壤侵蝕下墊面的DEM，其特征在于，按照以下步驟執行：

步驟1、在所述待建模的土壤侵蝕下墊面的正上方設置N個攝像機，N為大于1的整數，利用每個攝像機同時采集所述的待建模的土壤侵蝕下墊面的多幅圖像，獲得N個初始圖像組，所述初始圖像組中每幅初始圖像的大小相同；

步驟2、對所述的N個初始圖像組分別進行去雨霧處理，獲得N幅去雨霧圖像：

其中對第n個初始圖像組進行去雨霧處理，獲得第n幅去雨霧圖像，具體包括：

步驟2.1、獲取第n個初始圖像組中每幅初始圖像的第i個像素點的灰度值，獲得灰度值序列，i∈I，I為第n個初始圖像組中每幅初始圖像中像素點的總數，I為正整數；

步驟2.2、將灰度值序列中灰度值最小值作為初始種子點C₀，將灰度值序列中灰度值中間值作為初始種子點C₁，將灰度值序列中灰度值最大值作為初始種子點C₂；

步驟2.3、利用K-means聚類算法將步驟2.1中獲得的灰度值序列中所有灰度值進行迭代聚類，獲得三個新的聚類中心，分別是新的聚類中心X₀、新的聚類中心X₁以及新的聚類中心X₂，所述新的聚類中心X₁大于新的聚類中心X₀且小于新的聚類中心X₂；

步驟2.4、將新的聚類中心X₁作為第i個像素點的去雨霧后的灰度值；

步驟2.5、重復步驟2.1至步驟2.5，直至獲得I個去雨霧后的灰度值；

步驟2.6、將I個去雨霧后的灰度值進行集合，獲得第n幅去雨霧圖像；

步驟3、利用三維重建方法對N幅去雨霧圖像進行重建，獲得待建模的土壤侵蝕下墊面的三維點云數據；

步驟4、對所述的待建模的土壤侵蝕下墊面的三維點云數據進行插值，獲得土壤侵蝕下墊面的DEM。

2.如權利要求1所述的降雨過程中土壤侵蝕地表形態DEM構建方法，其特征在于，所述的步驟2.3中利用K-means聚類算法將步驟2.1中獲得的灰度值序列中所有灰度值進行迭代聚類時，迭代停止條件為相鄰兩次迭代后獲得的聚類中心之間的差值小于等于10^-6或迭代次數大于2000次，獲得三個新的聚類中心。

3.一種降雨過程中土壤侵蝕地表形態觀測方法，用于獲得在降雨過程中相鄰觀測時刻之間的土壤侵蝕量，其特征在于，按照以下步驟執行：

步驟A、采集降雨前待觀測土壤侵蝕下墊面的DEM；

步驟B、采用權利要求1-2任一項權利要求所述的降雨過程中土壤侵蝕地表形態DEM構建方法分別獲得在降雨過程中多個觀測時刻的土壤侵蝕下墊面的DEM；

步驟C、獲得每個觀測時刻的土壤侵蝕下墊面的DEM與步驟A獲得的降雨前待觀測土壤侵蝕下墊面的DEM體積之差，獲得每個觀測時刻的累積土壤侵蝕量；

步驟D、獲得相鄰時刻的累積土壤侵蝕量之間的差值，獲得相鄰觀測時刻之間的土壤侵蝕量。