[發(fā)明專利]一種地質(zhì)曲面視覺(jué)語(yǔ)義特征提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011168918.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112183473B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯才;亓康富;陳豪;羅艷陽(yáng);唐元培;胡光岷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V20/10
• 分類號(hào): G06V20/10;G06V10/44;G06V10/764;G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開(kāi)一種地質(zhì)曲面視覺(jué)語(yǔ)義特征提取方法，應(yīng)用于地質(zhì)曲面數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的無(wú)法提取出主要地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的問(wèn)題，本發(fā)明的方法先插值得到網(wǎng)格數(shù)據(jù)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，處理斷層要素，然后進(jìn)行全局鄰域梯度搜索，基于得到的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的全局重要程度統(tǒng)計(jì)信息；通過(guò)調(diào)整閾值，得到山谷特征點(diǎn)集合與山脊特征點(diǎn)集合；再將步驟得到的山谷特征點(diǎn)集合與山脊特征點(diǎn)集合，在原始種子數(shù)據(jù)中進(jìn)行標(biāo)注從而輸出可視化特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別涉及一種地質(zhì)曲面數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

背景技術(shù)

模式識(shí)別(Pattern recognition)，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來(lái)研究模式的自動(dòng)處理和判讀。我們把環(huán)境與客體統(tǒng)稱為“模式”。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人類有可能研究復(fù)雜的信息處理過(guò)程。信息處理過(guò)程的一個(gè)重要形式是生命體對(duì)環(huán)境及客體的識(shí)別。近年來(lái)，模式識(shí)別隨著人工智能的興起，在很多領(lǐng)域都取得了突破。在地學(xué)人工智能領(lǐng)域，模式識(shí)別發(fā)揮著日益重要的作用。

特征提取作為模式識(shí)別的重要過(guò)程，在機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別和圖像處理中有很多的應(yīng)用。特征提取是從一個(gè)原始輸入數(shù)據(jù)集合中開(kāi)始做，然后建構(gòu)出富含信息而且不冗余的導(dǎo)出值，稱為特征值(feature)。特征值可以有效幫助的學(xué)習(xí)過(guò)程和歸納的步驟，在某些情況下可以讓人更容易對(duì)資料做出較好的詮釋。

在地學(xué)人工智能的范疇中，特征提取有著重要的內(nèi)容，尤其涉及到高層的語(yǔ)義特征提取時(shí)。語(yǔ)義特征指的是人類通過(guò)視覺(jué)觀察，能夠直觀表達(dá)出來(lái)的地質(zhì)形態(tài)，具體到地學(xué)領(lǐng)域，常見(jiàn)的山脊線，山谷線，斷層，皺褶脊等，就是重要的語(yǔ)義特征，人能夠直觀認(rèn)識(shí)到特征的形態(tài)，并且這種特征是數(shù)據(jù)中隱含的最重要的內(nèi)容，因此從原始數(shù)據(jù)中提取出語(yǔ)義特征，對(duì)專業(yè)人員進(jìn)行分析，對(duì)地學(xué)人工智能的研究具有重要的意義。

當(dāng)一個(gè)算法的輸入資料太過(guò)于龐大冗余以至于不便處理(如：一樣的測(cè)量方法但是分別使用英尺和米表示，或是影像中像素的重復(fù)性)，這些資料可以被轉(zhuǎn)換成化簡(jiǎn)后的特征集合，也稱作特征向量(feature vector)，決定這些原始資料子集的步驟稱為特征提取。成功的情形下，被選擇的特征包含跟輸入資料相關(guān)的資訊，因此這些被化簡(jiǎn)后的特征能夠被用來(lái)做理想的任務(wù)，而不使用原始完整的初始資料來(lái)做這個(gè)任務(wù)。

相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)如下：

1、經(jīng)典的水文分析法

Arcgis是一款有名的地質(zhì)信息管理軟件，內(nèi)置的山脊線山谷線提取采用了經(jīng)典的水文分析法來(lái)實(shí)現(xiàn)。水文分析方法基本思想如下，通過(guò)對(duì)零值的匯流累積值的柵格的提取就可以得到分水線，也就得到了山脊線。對(duì)于山谷線可以利用反地形的特點(diǎn)，可以利用一個(gè)較大的數(shù)值減去原始的DEM數(shù)據(jù)得到與原始地形完全相反的地形數(shù)據(jù)，使得原始的DEM中的山脊變成反地形的山谷，而原始DEM中的山谷在反地形中就變成了山脊。山谷線的提取就可以在反地形中利用提取山脊線的方法進(jìn)行提取。但是此方法提取出的山脊和山谷位置有些偏差，可以利用正、負(fù)地形加以糾正。

水文分析法較適合于規(guī)模很大的DEM格式的地圖，對(duì)大片山脈地理構(gòu)造進(jìn)行特征提取，能夠得到很好的效果，但不太適合一個(gè)小范圍，一個(gè)層位曲面這種類型的特征提取。

2、圖像處理中的脊操作運(yùn)算

圖像處理領(lǐng)域有很多成熟的特征提取算法，常見(jiàn)的Sobel算子，Canny算子，Laplace算子都來(lái)自這個(gè)領(lǐng)域。地質(zhì)數(shù)據(jù)通過(guò)插值，使得在每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)都有數(shù)據(jù)值，類似圖像中的像素，因此也可以處理網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

在二維圖像中，對(duì)固定比例的山脊和山谷有著精準(zhǔn)的微分幾何定義，讓f(x,y)表示二維函數(shù)，L是尺度空間中f(x,y)的表示，由f(x,y)通過(guò)和下面高斯函數(shù)卷積獲得

此外，讓L_pp和L_qq表示特征值的Hessian矩陣