利用图像处理技术提取地形特征线的方法研究

论文摘要

目前基于规则格网DEM的数字地形特征线提取方法有很多,但为了适应地形的复杂和多样性,现有的大多数常用方法都具有较高的算法复杂度,且运算时间较长,难以满足大规模DEM的要求。以数字图像处理技术为手段的提取方法普遍具有快速、高效的特点,但始终无法很好地抑制噪声,所提取的特征线中存在大量冗余信息,且连续性较差,针对这种情况,本文在认真分析地形特征线的物理形态和结构特征的基础上,提出了一种利用灰度形态学算子提取山脊线和山谷线的新方法,最后使用实际地形对算法进行测试,实验结果表明,该算法的提取结果与实际地形基本相符,且对不同地形具有一定的适用性;另外,针对山脚线的提取,利用其处于山体和平地交界处这一典型的物理特征,考虑将灰度图像的统计原理与地形坡度相结合设计一种将平地从山地区域分割出来的方法,最后通过提取平地的边缘得到山脚线,经实验证明,该算法具有一定的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及课题的提出
• 1.2 研究依据与国内外发展现状
• 1.2.1 基于地形表面的几何形态分析法
• 1.2.2 基于地表形态的物理流水模拟方法
• 1.2.3 基于图像处理技术的提取方法
• 1.3 本文的研究内容及结构安排
• 2 灰度形态学基本理论
• 2.1 数学形态学概述
• 2.2 灰度形态学基本运算及其性质
• 2.2.1 灰度腐蚀与膨胀
• 2.2.2 灰度开运算与闭运算
• 2.2.3 灰度Top-hat 运算
• 2.3 灰度形态学在图像分析中的应用
• 3 基于灰度形态学滤波的山脊（谷）线提取方法
• 3.1 山脊（谷）线的数学定义及物理特征
• 3.1.1 山脊线定义
• 3.1.2 山谷线定义
• 3.1.3 山脊线和山谷线的物理特征
• 3.2 利用灰度形态学滤波提取山脊（谷）线的方法研究
• 3.2.1 山脊（谷）点提取算子的设计
• 3.2.2 山脊（谷）点的提取及筛选
• 3.2.3 山脊（谷）线的连接
• 3.2.4 去除孤立的短支
• 3.3 实验结果对比与分析
• 3.3.1 实验一
• 3.3.2 实验二
• 3.3.3 算法复杂度分析
• 4 山脚线提取方法研究
• 4.1 山脚线定义及特点
• 4.2 山脚线提取算法研究
• 4.2.1 坡度计算方法及其选取依据
• 4.2.2 山脚线提取算法设计
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 算法实现与结果分析
• 4.3.2 算法复杂度分析
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果