一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统技术方案

本发明专利技术涉及图像数据处理技术领域，具体涉及一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统。该系统包括：图像数据预处理模块，用于根据高程图获取差值高程图，基于差值高程图分别将高程图和变形速率图划分区域；图像数据分析模块，用于依据高程图中类别的面积极差获取矿柱分布显著值，基于边缘像素点获取矿柱矩形显著值，结合矿柱分布显著值与矿柱矩形显著值得到矿柱显著值；矿区塌陷检测模块，用于根据变形速率图的像素点和矿柱显著值获取波状地面塌陷显著值，并基于波状地面塌陷显著值确定监测矿区的地面塌陷情况。本发明专利技术实现了对波状地面塌陷情况的判断，提高了对监测矿区基于InSAR地球表面图像进行数据处理的准确性。地球表面图像进行数据处理的准确性。地球表面图像进行数据处理的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统


[0001]本专利技术涉及图像数据处理
，具体涉及一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统。

技术介绍

[0002]在矿区煤矿开采的过程中，由于开采操作不当等原因，煤矿开采区周围的岩体原有应力容易遭受破坏，当破坏到达一定程度时，岩层和地表会出现明显的连续性的变动、变形以及非连续性的破坏，即矿区地面塌陷，所以需要对矿区的地面进行监测。
[0003]矿区地面塌陷会对矿区周围的农业生产和生态环境带来极大危害，也可能导致人员伤亡和基础设施的损坏，为了减少人员伤亡、以及对矿区塌陷产生的危害进行预防，所以需要对矿区地面塌陷情况进行识别，现有的方法对待测定矿区进行激光雷达扫描，获取矿区的激光雷达的云数据，对激光雷达的云数据进行两次滤波，之后将选取的参照区以及参照区域云数据导出，获取参照区的点集组，将点集组中分为多组点集，利用自然邻域法插值工具获取各组点集的差值栅格图，依据这些差值栅格图得到待测定矿区的差值栅格图，通过差值栅格图实现对矿区采煤塌陷盆地的测定，但是这种方法是对整体的待定矿区进行差值栅格图的获取，由于矿区有矿柱、矿房和巷道等不同结构的区域，所以不同区域的矿区信息之间有较大差异，若对不同区域的矿区信息采用相同的方法获取差值栅格图，可能会造成整体的待测定矿区的差值栅格图不准确，进而使最终获取的矿区采煤塌陷盆地的塌陷数据不精确，因此需要一种对矿区的地球表面图像进行数据处理进而实现对矿区地面塌陷进行检测的系统。

技术实现思路

[0004]为了解决矿区塌陷数据不精确的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，所采用的技术方案具体如下：本专利技术提出一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，该系统包括：图像数据预处理模块，用于获取监测矿区的高程图和变形速率图；根据高程图中像素点的像素值获取差值高程图；通过分割阈值将差值高程图中的像素点划分为矿柱像素点和塌陷像素点；根据矿柱像素点和塌陷像素点获取高程图的矿柱子区域以及变形速率图中的矿柱区和塌陷区；图像数据分析模块，用于将所述高程图中的矿柱子区域划分为至少两个类别，获取每个类别内矿柱子区域的面积极差；结合矿柱子区域的数量和每个类别的所述面积极差获取矿柱分布显著值；对每个矿柱子区域进行直线检测得到至少两条目标直线，基于每个矿柱子区域的边缘像素点和所述目标直线获取矿柱矩形显著值；结合所述矿柱分布显著值与所述矿柱矩形显著值得到矿柱显著值；矿区塌陷检测模块，用于分别对所述变形速率图中的矿柱区和塌陷区内的像素点进行聚类，对应得到矿柱簇和塌陷簇；结合矿柱区的面积、塌陷区的面积、矿柱簇、塌陷簇和
所述矿柱显著值获取波状地面塌陷显著值；基于所述波状地面塌陷显著值确定监测矿区的地面塌陷情况。
[0005]进一步地，所述图像数据预处理模块中根据高程图中像素点的像素值获取差值高程图包括：选取高程图中所有像素点的像素值中的最小值作为最小像素值，计算高程图中每个像素点的像素值与最小像素值之间的差值作为对应像素点的像素差值，将高程图每个像素点的像素差值分别作为差值高程图中对应像素点的像素值，得到差值高程图。
[0006]进一步地，所述图像数据预处理模块中根据矿柱像素点和塌陷像素点获取高程图的矿柱子区域以及变形速率图中的矿柱区和塌陷区包括：获取差值高程图的各个矿柱像素点在高程图中对应位置的像素点作为第一像素点，将第一像素点组成的区域作为高程图的矿柱子区域；分别获取差值高程图的矿柱像素点和塌陷像素点在变形速率图中对应位置的像素点作为第二像素点和第三像素点，将第二像素点组成的区域作为变形速率图的矿柱子区域，将变形速率图中所有矿柱子区域组成的区域作为变形速率图中的矿柱区，将第三像素点组成的区域作为变形速率图的塌陷区。
[0007]进一步地，所述图像数据分析模块中将所述高程图中的矿柱子区域划分为至少两个类别包括：统计高程图中每个矿柱子区域内像素点的数量作为对应矿柱子区域的面积，将矿柱子区域的面积作为对应矿柱子区域内每个像素点的数值，根据像素点的数值对所有矿柱子区域内的所有像素点进行聚类，得到至少两个类别，取任意一个类别作为参考类别，当参考类别中包含任意一个矿柱子区域内的所有像素点时，将对应矿柱子区域划分至参考类别，当参考类别中存在任意一个矿柱子区域内的部分像素点时，将对应矿柱子区域作为孤立矿柱子区域。
[0008]进一步地，所述图像数据分析模块中结合矿柱子区域的数量和每个类别的所述面积极差获取矿柱分布显著值包括：统计孤立矿柱子区域的数量作为第一数量，计算所有类别中矿柱子区域的面积极差的总和作为极差和，统计类别的数量，将类别的数量作为第一分子、第一数量与极差和的乘积作为第一分母得到的第一比值作为矿柱分布显著值。
[0009]进一步地，所述图像数据分析模块中基于每个矿柱子区域的边缘像素点和所述目标直线获取矿柱矩形显著值包括：取任意一个矿柱子区域作为示例矿柱子区域，取示例矿柱子区域的最小外接矩形，从示例矿柱子区域的边缘像素点中分别选取与最小外接矩形的四个角距离最近的边缘像素点作为目标边缘像素点，将相邻的两个目标边缘像素点之间的边缘像素点作为一个集合，分别对每个集合内的边缘像素点进行直线拟合得到示例矿柱子区域内对应集合的拟合优度；设置直线系数和常数系数，统计示例矿柱子区域中目标直线的数量作为第二数量，将第二数量与直线系数的差值的绝对值作为数量差值，将示例矿柱子区域内每个集合的拟合优度相加的总和作为第二分子、数量差值与常数系数的和作为第二分母得到第二比值作为示例矿柱子区域的第一结果，将所有矿柱子区域的第一结果相加的总和作为矿柱矩形显著值。
[0010]进一步地，所述图像数据分析模块中结合所述矿柱分布显著值与所述矿柱矩形显著值得到矿柱显著值包括：将矿柱分布显著值与矿柱矩形显著值的乘积作为矿柱显著值。
[0011]进一步地，所述矿区塌陷检测模块中结合矿柱区的面积、塌陷区的面积、矿柱簇、塌陷簇和所述矿柱显著值获取波状地面塌陷显著值包括：将变形速率图中矿柱区内像素点的数量作为矿柱区的面积、塌陷区内像素点的数量作为塌陷区的面积，统计变形速率图中矿柱簇的数量作为第三数量、塌陷簇的数量作为第四数量，将塌陷区的面积作为第三分子、矿柱区的面积作为第三分母得到第三比值，将第四数量作为第四分子、第三数量作为第四分母得到第四比值，将第三比值与第四比值的乘积作为第二结果，将以预设值为底数的矿柱显著值的对数作为第三结果，将第二结果与第三结果的乘积作为波状地面塌陷显著值。
[0012]进一步地，所述基于所述波状地面塌陷显著值确定监测矿区的地面塌陷情况包括：设置塌陷阈值和差异阈值，当波状地面塌陷显著值大于等于塌陷阈值时，则监测矿区出现了波状地面塌陷，当波状地面塌陷显著值小于塌陷阈值时，分别计算高程图中矿柱区内各像素点的像素值的均值作为矿柱区像素均值、塌陷区内各像素点的像素值的均值作为塌陷区像素均值，当矿柱区像素均值与塌陷区像素均值之间的差值绝对值大于等于差异阈值时，则监测矿区出现地面塌陷。
[0013]进一步地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，其特征在于，该系统包括：图像数据预处理模块，用于获取监测矿区的高程图和变形速率图；根据高程图中像素点的像素值获取差值高程图；通过分割阈值将差值高程图中的像素点划分为矿柱像素点和塌陷像素点；根据矿柱像素点和塌陷像素点获取高程图的矿柱子区域以及变形速率图中的矿柱区和塌陷区；图像数据分析模块，用于将所述高程图中的矿柱子区域划分为至少两个类别，获取每个类别内矿柱子区域的面积极差；结合矿柱子区域的数量和每个类别的所述面积极差获取矿柱分布显著值；对每个矿柱子区域进行直线检测得到至少两条目标直线，基于每个矿柱子区域的边缘像素点和所述目标直线获取矿柱矩形显著值；结合所述矿柱分布显著值与所述矿柱矩形显著值得到矿柱显著值；矿区塌陷检测模块，用于分别对所述变形速率图中的矿柱区和塌陷区内的像素点进行聚类，对应得到矿柱簇和塌陷簇；结合矿柱区的面积、塌陷区的面积、矿柱簇、塌陷簇和所述矿柱显著值获取波状地面塌陷显著值；基于所述波状地面塌陷显著值确定监测矿区的地面塌陷情况。2.根据权利要求1所述一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，其特征在于，所述图像数据预处理模块中根据高程图中像素点的像素值获取差值高程图包括：选取高程图中所有像素点的像素值中的最小值作为最小像素值，计算高程图中每个像素点的像素值与最小像素值之间的差值作为对应像素点的像素差值，将高程图每个像素点的像素差值分别作为差值高程图中对应像素点的像素值，得到差值高程图。3.根据权利要求1所述一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，其特征在于，所述图像数据预处理模块中根据矿柱像素点和塌陷像素点获取高程图的矿柱子区域以及变形速率图中的矿柱区和塌陷区包括：获取差值高程图的各个矿柱像素点在高程图中对应位置的像素点作为第一像素点，将第一像素点组成的区域作为高程图的矿柱子区域；分别获取差值高程图的矿柱像素点和塌陷像素点在变形速率图中对应位置的像素点作为第二像素点和第三像素点，将第二像素点组成的区域作为变形速率图的矿柱子区域，将变形速率图中所有矿柱子区域组成的区域作为变形速率图中的矿柱区，将第三像素点组成的区域作为变形速率图的塌陷区。4.根据权利要求1所述一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，其特征在于，所述图像数据分析模块中将所述高程图中的矿柱子区域划分为至少两个类别包括：统计高程图中每个矿柱子区域内像素点的数量作为对应矿柱子区域的面积，将矿柱子区域的面积作为对应矿柱子区域内每个像素点的数值，根据像素点的数值对所有矿柱子区域内的所有像素点进行聚类，得到至少两个类别，取任意一个类别作为参考类别，当参考类别中包含任意一个矿柱子区域内的所有像素点时，将对应矿柱子区域划分至参考类别，当参考类别中存在任意一个矿柱子区域内的部分像素点时，将对应矿柱子区域作为孤立矿柱子区域。5.根据权利要求4所述一种基于InSAR的地球表面图像数据处理系统，其特征在于，所述图像数据分析模块中结合矿柱子区域的数量和每个类别的所述面积极差获取矿柱分布显著值包括：统计孤立矿柱子区域的数量作为第一数量，计算所有类别中矿柱子区域的面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣高，李星，李荔，
申请(专利权)人：山东环宇地理信息工程有限公司，
类型：发明
国别省市：