[发明专利]基于计算机视觉的地震空区检测方法

摘要

本发明公开了一种基于计算机视觉的地震空区检测方法，主要包括：(1)获得地震点分布二值图像；(2)通过距离变化算法、分割算法和迭代比较检测出所有潜在空区，获得检测效果最佳的潜在空区分布图像；(3)通过轮廓检测算法获取检测效果最佳的潜在空区分布图像中潜在空区的地震空区长轴长度和孔径方位角度数；(4)对检测效果最佳的潜在空区分布图像中的潜在空区进行判断，区分出是地震空区或非地震空区，保留地震空区，删除非地震空区，获得地震空区分布图与图中各地震空区的地震空区特征参数。本发明方法实现了地震空区的自动检测和识别，由此给出地震空区分布图像和地震空区特征参数，为地震研究工作者进行地震预测及相关研究提供了有力工具。

主权项

1.一种基于计算机视觉的地震空区检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获得地震点分布二值图像：选取规定时间范围、一定地域内发生的所有地震，获得所有地震点的地理坐标和地震震级，地震点的地理坐标包括地震点的经度值和纬度值，通过式(1)和式(2)将地震点的地理坐标转换为基于两点实际距离的地震点分布图上对应位置的坐标，包括横坐标x和纵坐标y；式(1)和式(2)中，lo_min是所有地震点中最小的经度值，la_max是所有地震点中最大的纬度值；ed为最大纬度值所属纬度圈的纬度圈半径，ec为最大纬度值所属纬度圈到地球球心的球半径；lo是地震点i的经度值，la是地震点i的纬度值，i＝1，2，3……n，n是规定时间范围、一定地域内发生的所有地震的数量；将地震点分布图中所有地震点位置处的灰度值设置为1，其余部分设置为0，从而得到地震点分布的二值图像；步骤二、通过距离变化算法、分割算法和迭代比较检测出所有潜在空区，包括：步骤2‑1、对步骤一中得到的地震点分布的二值图像进行距离变换处理，获得含有潜在空区的目标区域；对该目标区域进行阈值分割，然后利用分水岭算法对目标区域进行边界分割，从而得到外部轮廓清晰的潜在空区分布图像；步骤2‑2、使用由小到大、等间隔递增的方式改变阈值分割中的阈值，按照上述处理方法，得到对应阈值顺序的N张外部轮廓清晰的潜在空区分布图像，其中，N>＝3，将最小阈值处理得到的外部轮廓清晰的潜在空区分布图像的序号记为1，将最大阈值处理得到的外部轮廓清晰的潜在空区分布图像的序号记为N，潜在空区分布图像的序号间隔为1；步骤2‑3、利用迭代比较获得检测效果最佳的潜在空区分布图像，包括：步骤2‑3‑1、选取图像M和图像M+1，其中，M<＝N‑1，M的初始值为1；步骤2‑3‑2、对图像M和图像M+1中的潜在空区按照潜在空区比较原则进行删除或保留；在图像M和图像M+1相同位置上，若图像M中该位置为潜在空区，该潜在空区记为潜在空区A，若图像M+1中该位置为潜在空区，该潜在空区记为潜在空区B；所述潜在空区比较原则是：若图像M中存在潜在空区A，图像M+1中该位置为背景，则保留潜在空区A；若图像M+1中存在潜在空区B，图像M中该位置为背景，则保留潜在空区B；若图像M中存在潜在空区A，同时，图像M+1中存在潜在空区B，所述潜在空区A与潜在空区B存在位置重叠，若：所述潜在空区B与潜在空区A重合部分面积大于潜在空区A面积的70％且潜在空区B的面积小于潜在空区A面积，则删除潜在空区A保留潜在空区B；所述潜在空区B与潜在空区A重合部分面积等于或小于潜在空区A面积的70％且潜在空区B的面积大于或等于潜在空区A面积，则删除潜在空区B保留潜在空区A；若图像M中潜在空区A，同时，图像M+1中存在多个潜在空区B，潜在空区B的个数为两个以上，所述潜在空区A与多个潜在空区B存在位置重叠；若多个潜在空区B与潜在空区A位置重合部分面积之和大于潜在空区A面积的70％，则删除潜在空区A保留多个潜在空区B；若多个潜在空区B与潜在空区A位置重合部分面积之和小于或等于潜在空区A面积的70％，则删除多个潜在空区B保留潜在空区A；步骤2‑3‑3、将图像M中保留的潜在空区A按照所在图像中的位置合并到经过删除或保留处理的图像M+1中；步骤2‑3‑4、若M+1＝N，则所有图像已合并完成，所获得的潜在空区分布图像即为检测效果最佳的潜在空区分布图像，执行步骤三；否则，令M＝M+1，返回步骤2‑3‑2；步骤三、获得潜在空区的地震空区特征参数：地震空区特征参数为地震空区长轴长度L和孔径方位角度数α；获取地震空区长轴长度L：通过轮廓检测算法对步骤二中获得的检测效果最佳的潜在空区分布图像中的潜在空区求最小外包矩形；读取所有潜在空区中最小外包矩形的长和宽，选择长和宽中较大的值作为潜在空区的地震空区长轴长度L；获取地震空区孔径方位角度数α：通过轮廓检测算法对步骤二中获得的检测效果最佳的潜在空区分布图像中的潜在空区求最大内接矩形，将内接矩形中心点作为空区中心点；对每个潜在空区进行顺序遍历获得形成潜在空区的地震点坐标；按照顺时针计算由一个潜在空区的地震点中每两个相邻的地震点与空区中心点形成的孔径方位角度数α；步骤四、根据潜在空区的地震空区特征参数识别地震空区：对检测效果最佳的潜在空区分布图像中的潜在空区进行判断，若该潜在空区的地震空区长轴长度L大于100，且该潜在空区的任意一个孔径方位角度数α均小于120°，则判定该潜在空区为地震空区，否则，该潜在空区为非地震空区；在步骤二中获得的检测效果最佳的潜在空区分布图像中保留上述地震空区，删除上述非地震空区，从而获得地震空区分布图与该地震空区分布图中各地震空区的地震空区特征参数。