[发明专利]基于尺度空间的自适应山谷山脊线提取方法及系统

权利要求书

1.一种基于尺度空间的自适应山谷山脊线提取方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，尺度空间的生成，包括首先对原始DEM过采样作为处理的初始DEM，对初始DEM进行从低到高地不同程度的高斯平滑得到一组DEM的尺度空间，称为第0组尺度空间；

步骤2，DEM金字塔的建立，包括根据金字塔的总层数N，先挑选第0组尺度中空间尺度最大的DEM作为DEM金字塔的最底层，记为第0层，然后将第0层DEM进行降采样，并相应建立第1组尺度空间，再从中挑选尺度最大的DEM作为DEM金字塔的第1层，依次类推，最终建立N层DEM金字塔，最顶层记为第N-1层；

步骤3，从DEM金字塔的顶层开始，进行自适应多角度地形断面高程极值法提取，并经过后处理得到山脊线和山谷线，然后逐层精化提取结果；包括以下子步骤，

步骤3.1，对第N-1层DEM利用自适应多角度地形断面高程极值法和后处理进行提取，得到第N-1层的提取结果；令当前层标记i＝N-2；

步骤3.2，对第i层DEM利用自适应多角度地形断面高程极值法进行提取，将第i+1级的提取结果映射到第i级DEM上，并与第i级DEM上的自适应多角度地形断面高程极值法提取结果进行叠加，然后进行后处理，得到第i级DEM上的提取结果；

步骤3.3，判断是否i＝0，是则输出结果，否则令i＝i-1，返回步骤3.2；

所述自适应多角度地形断面高程极值法，是利用一个窗口大小根据地形起伏度自适应变化的模板在多个方向对DEM进行剖面分析，找出各个断面上的极大值点，对DEM中任一格网点，若同时在多个断面中判断为极大值点，则当作山脊线的候选点；找出各个断面上的极小值点，对DEM中任一格网点，若同时在多个断面中判断为小值点，则当作山谷线的候选点；

所述窗口大小根据地形起伏度自适应变化，实现方式为首先将DEM均匀分块为公里格网，然后通过求各分块的地形起伏度，在进行剖面分析时，根据正在分析的格网点所在分块的地形起伏度及DEM分辨率计算该点的窗口的大小，

计算地形起伏度如下式，

R_m,n＝Max_m,n-Min_m,n

其中，R_m,n为地形起伏度，m,n分别为当前公里格网的行列编号，Max_m,n为当前公里格网内部高程最大值，Min_m,n为当前公里格网内部高程最小值；

计算窗口大小如下式，

其中，w_m,n为适宜窗口大小，L_m,n,W_m,n为DEM格网的实际长度和宽度，R_m,n为地形起伏度，GSD_Dem为DEM的分辨率，m,n分别为当前公里格网的行列编号。

2.根据权利要求1所示基于尺度空间的自适应山谷山脊线提取方法，其特征在于：所述后处理包括形态学闭操作和Hilditch算法细化。

3.根据权利要求1所示基于尺度空间的自适应山谷山脊线提取方法，其特征在于：所述在多个方向对DEM进行剖面分析，包括对DEM中每个格网点在0°、45°、90゜、135°四个方向上进行剖面分析。

4.根据权利要求1或2或3所示基于尺度空间的自适应山谷山脊线提取方法，其特征在于：金字塔的总层数N按下式确定，

N＝max((log₂(min(width,height)))-o_min-3,1)

其中width为DEM的横向格网数目，height为DEM的纵向格网数目，o_min为预设参数。