[发明专利]一种提取局部海域沉积层的分层结构和空间分布的方法

权利要求书

1.一种提取局部海域沉积层的分层结构和空间分布的方法，包括如下步骤：

步骤1)在水平采样距离r₀处开始，给定步距Δr根据海水深度的不同，自适应的截取采样深度Δd，将数据I＝Δr×Δd作为待处理的浅剖图像；

步骤2)利用二维多尺度线条滤波器对步骤1)中所述待处理的浅剖图像中的线条信息进行多尺度线条滤波，提取所述待处理的浅剖图像中的能量对比度的结构特征，获得所述待处理的浅剖图像的分层界面结构的最大响应图像M；

在步骤2)的具体过程如下：

步骤2-1)将步骤1)中的所述待处理的浅剖图像表示为一个二维的输入矩阵L，采用高斯核函数，通过公式(1)，获得输入矩阵在尺度s下的海森矩阵H；

其中，

其中，“*”表示卷积运算；

步骤2-2)通过公式(2)和(3)，获得海森矩阵H的本征值λ₁和λ₂；

再将本征值λ₁和λ₂带入公式(4)和(5)中，获得二维多尺度线条滤波器的尺度参数R和S；

其中，λ₁，λ₂是海森矩阵H的本征值，而且λ₁＞λ₂；A是用来描述结构信息的最大的椭圆截面积，l是椭圆长轴距离；R是海森矩阵H的本征值之比，描述截取后的浅剖图像局部特征的椭圆的长轴和短轴之比，S是海森矩阵H的本征值平方和的平方根，描述所述截取后的浅剖图像结构信息和所述截取后的浅剖图像背景噪声的比值；

步骤2-3)通过公式(6)和计算海森矩阵H，根据在不同尺度s下的本征值来匹配图像结构的响应M(s),

其中，α是用来调节二维多尺度线条滤波器对R的敏感度，β是用来调节二维多尺度线条滤波器对S的敏感度；

步骤2-4)再通过公式(7)，获得二维多尺度线条滤波器对所述待处理的浅剖图像的分层界面结构的最大响应图像M：

其中，s_min是最小的二维多尺度线条滤波器的尺度；s_max是最大的二维多尺度线条滤波器的尺度；

步骤2-5)选择尺度s范围，并重复步骤2-1)至2-5)，将不同尺度s下的二维多尺度线条滤波器响应的最大值赋值给M，提取得到的对沉积层分层界面的最佳匹配特征的响应，输出二维多尺度线条滤波器对沉积层分层界面结构的最大响应图像M；

步骤3)采用双正交小波滤波器组的二维小波变换，对步骤2)中的最大响应图像M在不同方向进行分解，将分解得到的低频子图像进行阈值滤波，将分解得到的水平细节子图像进行阈值增强，然后将处理完的低频子图像和水平细节子图像利用逆二维小波变换重建回原始图像，获得包含完整的水平线条的区域信息、滤除垂直干扰和增强水平线条对比度的图像；

步骤4)对步骤3)中的最后获得的完整的水平线条的区域信息的图像的沉积层的界面结构和背景进行二值化处理，对二值化图像逐个采样点通过列向量错位相减，获得水平线条的区域边界；最终获得海底沉积层的分层数、各层的深度和各层的厚度信息；

步骤5)水平采样距离变为r₀+Δr，重复步骤1)到步骤4)；获得不同采样点的海底沉积层的层数和各层的厚度信息；

步骤6)结合逐个采样点处的海底沉积层的层数、各层的深度信息、各层的厚度信息、每个采样点处的位置信息，绘制出局部海域沉积层空间分层结构图。