[发明专利]基于LH直方图的海洋层结提取方法

摘要

本发明涉及一种基于温盐数据的海洋层结提取技术。已有研究发现海洋具有层结（海洋层结指海水的密度、温度、盐度等热力学状态参数随深度分布的层次结构），当前存在的直接体绘制可视化技术对这种海洋层结的提取较为困难，因此我们使用LH直方图和Region Grow等技术在海洋直接体绘制过程中对海洋层结进行有效的提取。LH直方图是二维直方图的一种，其横纵坐标轴分别表示L(lower)、H(higher)值。该技术首先对海洋温盐数据进行处理，计算出每个体素的Lower和Higher值，生成LH二维直方图；然后，在生成的LH直方图上选取海洋层结；最后，根据所选取的结果进行直接体绘制。如果所生成的LH直方图未对层结进行有效的区分，那么可以在生成的直方图上选取一个种子点，利用Region Grow技术对所选体素在给定的判据下进行聚类，处理完毕后进行直接体绘制。

主权项

1.基于LH直方图的海洋层结提取方法，具体包括以下基本步骤：(1)给定一个epsilon（epsilon为大于0的数）阈值，其特征在于：人为给定一个epsilon阈值，作为判断海洋层结的比较值；(2)以Argo剖面数据为例，从第一个剖面的第一个数据点开始沿着深度方向计算相邻两点的温度梯度幅值grad，其特征在于：沿着剖面的垂直深度方向计算两个数据点之间的温度梯度幅值grad，并将该梯度幅值作为与此两个温度相对应的两个深度的平均深度的梯度值；(3)判断计算的第i（i从1开始）个数据点的grad与（1）中给定阈值的大小关系，并根据比较的结果设置该数据点的FL,FH值，其特征在于：将计算的梯度幅值结果与（1）给定的epsilon值进行比较，当梯度幅值小于epsilon时则认为该数据点位于温盐性质均匀的海层中，否则位于温盐性质变化较大的跃层之中；(4)继续计算第i+1个点的温度梯度并执行第（3）步的比较和赋值操作，直到一个剖面处理完毕，其特征在于：按照第（3）步处理一个剖面的所有数据点，并生成对应的LH数据值；(5)重复执行第（4）步，直到处理完毕所有剖面则停止，其特征在于：重复执行不同剖面上的所有数据点的计算、比较和幅值操作；(6)将所有数据点的FH,FL进行统计并绘制LH直方图，其特征在于：对第（5）步生成的LH数据进行统计，统计在LH坐标系中每个像素中包含的数据点的个数，然后利用统计数据中的最大值进行所有数据的归一化，最后根据归一化后的结果绘制LH灰度直方图；(7)在所绘制的LH直方图的基础上利用Region Grow技术，对所有体素进行聚类，其特征在于：在LH直方图不能很好的对海洋层结进行区分的情况下，在LH空间域中使用Region Grow技术进行聚类操作；(8)在渲染过程中，利用每个数据点的梯度大小设置体素的不透明度，使最靠近边界的体素（梯度最大）得到加强，其特征在于：在最后的数据渲染过程中，利用数据点的提督大小设置不同明度，设置梯度较大的数据点的不透明度较大。