[发明专利]基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法

说明书

本发明公开一种基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法。本发明基于采集区多角度照片，利用空间三维建模技术、标记分水岭算法、图像形态学技术等，能够快捷高效地提取地表砾石尺度信息。该方法非常适合大规模的实地采样要求，大大提高了实地考察效率，同时节省了大量后期的处理时间，并且相比于传统方法能够更有效地获取多种砾石尺度统计信息。

技术领域

本发明涉及地貌信息提取技术领域，具体涉及一种基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法。

背景技术

冲洪积扇、河床、火山等多种地质现象的地表分布着大量的砾石，研究这些地表砾石的特征能够深入的了解相关地质现象的特征、发育过程、以及其周边地区的生态地质环境。地表砾石尺度及分布特征已经被广泛的应用于河流形态、输沙、流速研究，冲积扇发育及其期次分布研究，反映火山特征的火山碎屑流研究，山体滑坡研究，以及海岸带潮汐变化研究等等。因此，地表砾石特征参数的定量化提取工作十分重要并被广泛研究。

对于尺度较大(近似直径1cm以上)的地表砾石，传统的地面实地调查方法主要包括直接测量法、筛分法等等。然而这些方法实地采样操作和记录繁琐，且易受到人为因素的影响严重，影响实地采样的效率和精度，也给后期的砾石尺度信息应用和分析来了困难。

发明内容

为了更方便的提取地表砾石尺度信息，本发明设计了一个基于多角度照片相关信息的自动提取方法，该方法能够自动地提取样品区内砾石多种尺度相关统计信息，为砾石相关地貌应用提供有效的数据支持。

本发明的基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法包括以下步骤：砾石尺度采集区多角度照片获取步骤，获取砾石尺度采集区多角度照片；地表三维建模及高度图像获取步骤，基于所述采集区多角度照片生成和导出高度灰度图；地表砾石自动提取步骤，获取砾石分割图形，去除不利于砾石信息统计的砾石提取结果；以及砾石尺度统计信息获取，计算优选后的砾石区域的几何信息并确定其实际数值，完成砾石尺度统计信息获取。

本发明的基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法中，优选为，所述砾石尺度采集区多角度照片获取步骤包括以下子步骤：砾石尺度采集区的选择子步骤，选择一定面积的砾石尺度采集区，所选砾石尺度采集区需表面相对平坦并且无砾石以外杂物存在；标定板放置子步骤，将标定板平行于所述采集区表面放置，并且保证在多角度照片中均可以拍摄到所述标定板；以及照片采集子步骤，使用具有高分辨率的单反相机，以采集区为中心均匀拍摄多张照片。

本发明的基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法中，优选为，所述标定板是印有特殊图形的硬板，所述图形间的几何关系已确定，所述图形能够在后期处理中被识别，从而确定空间坐标系和比例尺。

本发明的基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法中，优选为，在所述照片采集子步骤中，拍摄中心对准采集区，拍摄视向与采集区法线的夹角为20度～40度，围绕采集区均匀拍摄16～20张照片。

本发明的基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法中，优选为，所述地表三维建模及高度图像获取步骤包括以下子步骤：相似特征点提取与匹配子步骤，从每张所述多角度照片中提取特征点，根据约束关系选出具有重叠关系的相对，并利用随机抽样一致性算法消除误匹配，得到匹配点；构建三维空间与建立密集点云子步骤，根据计算机多目视觉原理，通过所述匹配点形成点云，并估算视觉场景中相机和所述点云的相对位置；以及生成和导出高度灰度图子步骤，结合相机及所述标定板提供的控制点位置信息，利用阻尼最小二乘法获取点云真实位置，并选用局部平面坐标系形成高度灰度图。

本发明的基于多角度照片的地表砾石尺度信息自动提取方法中，优选为，所述地表砾石自动提取步骤包括以下子步骤：基于高度图像的砾石初步提取子步骤，利用所述地表三维建模及高度图像获取步骤中所获得的采集区高度灰度图像，采用基于标记分水量算法初步进行砾石分割，从而完成砾石分割图形获取；基于形态学参数的砾石优选子步骤，利用所述初步提取的砾石分割结果，计算每个砾石的欧拉数，充实度参数，将欧拉数不等于1以及充实度小于一定阈值的待选砾石去除。