一种直立岩层自动化识别和提取的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于地质体面图层与等高线图层，自动化识别提取直立岩层的方法。该方法包括如下步骤：1)对地质图中的岩层面要素进行预处理，消除多边形内岛(洞)及图幅边界的影响，得到线状的岩层界线要素；2)对岩层界线要素上的点进行霍夫变换，将岩层界线要素变换为一组曲线。通过判断曲线交点的分布是否在预设窗口内，来实现岩层界线要素平直部分的提取；3)对提取出的平直岩层界线进行断层界线过滤、平缓界线过滤和非平行成对界线的过滤，筛选出成对的组成直立岩层的界线，并绘制直立岩层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地理信息技术应用领域，具体涉及一种基于地质体面图层和等高线图层，运用霍夫变换算法，实现直立岩层自动化识别和提取的方法。
技术介绍
根据构造产状类型，岩层可分为水平岩层、倾斜岩层与直立岩层。其中，直立岩层是指倾角大于85°的岩层，一般出现在构造强烈的地区。其地质界线沿其走向做直线延伸，不受地形影响。在常规的地质应用中，主要是人工通过读取地质图，寻找边界表现为平行直线形态的要素来识别直立岩层。而现有的计算机自动化读图技术主要应用于建筑图纸领域(杨华飞,杨若瑜,路通,等.人工读图机理分析及其在计算机读图中的应用[J].计算机科学,2008,35(2))，对于基于地图知识自动化读图的研究较少。地质图的读图仍然是通过专业人员结合知识规则，按需提取地质要素的方式实现。但人工识别方法，效率低，准确度因人而异，质量难以保证。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种直立岩层自动化识别和提取的方法，利用直立岩层在地质图中出露为直线边界这一特征，基于霍夫变换的直线识别算法，提取出地质图中平直的岩层界线，并通过断层过滤、平缓界线过滤与非平行成对界线过滤来筛选组成直立岩层的界线，最终实现直立岩层的自动化识别和提取，实现直立岩层在各类地质图中的计算机自动绘制。判别直立岩层的主要依据是平直地质界线的存在。霍夫变换作为图像处理中识别几何形状的基本方法之一，最初设计就是用于实现图像直线的识别提取。为此，本专利拟基于霍夫变换方法，通过对地质界线中平直部分的分段识别和提取，实现直立岩层的自动识别。本专利的主要思路是：1)将地质图中的地质体面要素处理为线状的岩层界线要素，并消除多边形内岛(洞)及图幅边界的影响；2)对岩层界线要素上的点进行霍夫变换可将岩层界线要素变换为一组曲线，通过分析这组曲线，可判断当前线要素是否为满足要求的直线；3)对提取出的平直岩层界线进行断层界线过滤、平缓界线过滤和非平行成对界线的过滤，筛选出组成直立岩层的界线，并绘制直立岩层。本专利技术直立岩层自动化识别和提取的方法，具体步骤如下：步骤一、岩层边界读取及预处理步骤1.1加载shp格式的岩层面要素图层StratumLayer，得到所有面要素集合Stratums＝{stai|i＝1，2，3，...，n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直立岩层自动化识别和提取的方法，具体步骤如下：步骤一、岩层边界读取及预处理步骤1.1 加载shp格式的岩层面要素图层StratumLayer，得到所有面要素集合Stratums＝{stai|i＝1，2，3，...，n}，n为岩层面要素的数量，stai是各个岩层面要素；步骤1.2 读取集合Stratums中每个岩层面要素stai的边界，存为线要素集合OriL＝{oli|i＝1，2，3，...，n}，每一个面要素stai的边界存储为一个线要素oli；每个线要素oli对应一个点集OLPi＝{opij(xij，yij)|j＝1，2，3，...，mi}，点opij为点集OLPi中的第j个点，j为点opij在点集OLPi中的下标，其坐标表示为(xij，yij)。mi为线要素oli对应的点集OLPi中的点的数量；oli存储id属性来记录其归属的岩层面要素stai的编号；步骤1.3 对于线要素集合OriL中存在的部分多部件线要素oli进行拆分，得到新的线要素集合SinL＝{slk|k＝1，2，3，...，l}，l为拆分后岩层面要素边界的数量总和，线要素slk属性id继承拆分前oli线要素的属性id；步骤1.4 对于线要素集合SinL中存在的部分位于图幅边界而并非真实的岩层边界的线要素slk，对其位于岩层边界的部分进行删除；步骤1.5：遍历岩层边界删除后的线要素集合SinL＝{slk|k＝1，2，3，...，l}，若存在属性id相同，且空间邻接的线要素sli与slj，i,j＝1,2,3,…,l，且j≠i，对线要素sli与slj进行合并，得到新的线要素集合FinL＝{flu|u＝1，2，3，...，p}，p为预处理完成后的岩层界线的数量总和；步骤二、岩层平直界线提取建立直线集合AllSL用于存放所有线要素提取出的平直界线；对线要素集合FinL中的每个线要素flu进行平直界线提取；针对单个线要素flu，创建一个空的直线集合StaightL存放flu中提取出的直线，线要素flu的平直界线提取方案如下：步骤2.1 给定一个长度标准Llimit来限制提取的直线的最短长度；步骤2.2 每个线要素flu表示均为点集FLPu＝{flpuv|v＝1，2，3，...，qu}，qu为线flu上的顶点个数；笛卡尔坐标系上的线通过霍夫变换映射为一点，点通过霍夫变换映射为一曲线，对线flu上的每个点flpuv(xuv，yuv)进行霍夫变换；对于点flpuv，以Δθ为间隔，取θ0＝0，θ1＝Δθ，θ2＝Δθ*2，θ3＝Δθ*3,…,根据公式(1)分别计算ρ0，ρ1，ρ2，ρ3,…,ρd，得到点flpuv霍夫变换后的曲线HoughLuv<(0，xuv),(Δθ，xuvcosΔθ+yuvsinΔθ),(Δθ*2，xuvcos(Δθ*2)+yuvsin(Δθ*2)),(π，‑xuv)>；ρ＝xcosθ+ysinθ    (1)其中：Δθ为霍夫变换的角度容限，d为角度π在此容限下划分的间隔数量；步骤2.3 创建一个直线点集StaightLineP，用于存放组成一条直线的点；首先记录开始下标s为1，将flpus加入集合StaightLineP；步骤2.4 将FLPu中的点依次添加进StaightLineP，每次往StaightLineP中添加新点时，即对StaightLineP进行如下操作：1)若StaightLineP包含的点数少于3，则继续往StaightLineP中添加新点；反之，求取StaightLineP中所有点flput对应的HoughLut，t＝1,2,…,c，c为当前StaightLineP中点的数量；2)取ρmax为所有HoughLut中最大的ρ值，取ρmin为最小的ρ值，由容限Δθ，和Δρ＝(ρmax‑ρmin)/d，得到容限窗口(Δθ，Δρ)；3)依次计算HoughLut与HoughLu(t+1)的交点pt(θt(t+1)，ρt(t+1)(t＝1，2，3，…，c‑1)，得到点集InterP＝{p1(θ12，ρ12),p2(θ23，ρ23),p3(θ34，ρ34),…,pc‑1(θ(c‑1)c，ρ(c‑1)c)}，每个交点pt代表笛卡尔坐标系中的一条直线，其坐标(θt(t+1)，ρt(t+1))为该直线霍夫变换后的坐标；判断所有交点的分布是否超过设定的容限窗口(Δθ，Δρ)，只有一个交点则不进行该判断：若所有交点的分布不超出容限，且新加的点flput不是线flu上最后一点，则继续添加点，重复步骤2.4的1)‑3)步骤；若所有交点的分布不超出设定的容限，且新加的点flput即为线flu上的最后一点，则将StaightLineP＝{flpus，flpu(s+1)，...，flput}存成平直界线li，根据公式(2)计算其所在直线的霍夫坐标(lθx，lρ...

【技术特征摘要】
1.一种直立岩层自动化识别和提取的方法，具体步骤如下：步骤一、岩层边界读取及预处理步骤1.1 加载shp格式的岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈楹，李安波，姚蒙蒙，李梦圆，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32