一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統技術方案

本發明專利技術涉及圖像數據處理技術領域，具體涉及一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統。該系統包括：圖像數據預處理模塊，用于根據高程圖獲取差值高程圖，基于差值高程圖分別將高程圖和變形速率圖劃分區域；圖像數據分析模塊，用于依據高程圖中類別的面積極差獲取礦柱分布顯著值，基于邊緣像素點獲取礦柱矩形顯著值，結合礦柱分布顯著值與礦柱矩形顯著值得到礦柱顯著值；礦區塌陷檢測模塊，用于根據變形速率圖的像素點和礦柱顯著值獲取波狀地面塌陷顯著值，并基于波狀地面塌陷顯著值確定監測礦區的地面塌陷情況。本發明專利技術實現了對波狀地面塌陷情況的判斷，提高了對監測礦區基于InSAR地球表面圖像進行數據處理的準確性。地球表面圖像進行數據處理的準確性。地球表面圖像進行數據處理的準確性。

【技術實現步驟摘要】
一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統


[0001]本專利技術涉及圖像數據處理
，具體涉及一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統。

技術介紹

[0002]在礦區煤礦開采的過程中，由于開采操作不當等原因，煤礦開采區周圍的巖體原有應力容易遭受破壞，當破壞到達一定程度時，巖層和地表會出現明顯的連續性的變動、變形以及非連續性的破壞，即礦區地面塌陷，所以需要對礦區的地面進行監測。
[0003]礦區地面塌陷會對礦區周圍的農業生產和生態環境帶來極大危害，也可能導致人員傷亡和基礎設施的損壞，為了減少人員傷亡、以及對礦區塌陷產生的危害進行預防，所以需要對礦區地面塌陷情況進行識別，現有的方法對待測定礦區進行激光雷達掃描，獲取礦區的激光雷達的云數據，對激光雷達的云數據進行兩次濾波，之后將選取的參照區以及參照區域云數據導出，獲取參照區的點集組，將點集組中分為多組點集，利用自然鄰域法插值工具獲取各組點集的差值柵格圖，依據這些差值柵格圖得到待測定礦區的差值柵格圖，通過差值柵格圖實現對礦區采煤塌陷盆地的測定，但是這種方法是對整體的待定礦區進行差值柵格圖的獲取，由于礦區有礦柱、礦房和巷道等不同結構的區域，所以不同區域的礦區信息之間有較大差異，若對不同區域的礦區信息采用相同的方法獲取差值柵格圖，可能會造成整體的待測定礦區的差值柵格圖不準確，進而使最終獲取的礦區采煤塌陷盆地的塌陷數據不精確，因此需要一種對礦區的地球表面圖像進行數據處理進而實現對礦區地面塌陷進行檢測的系統。

技術實現思路

[0004]為了解決礦區塌陷數據不精確的問題，本專利技術的目的在于提供一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，所采用的技術方案具體如下：本專利技術提出一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，該系統包括：圖像數據預處理模塊，用于獲取監測礦區的高程圖和變形速率圖；根據高程圖中像素點的像素值獲取差值高程圖；通過分割閾值將差值高程圖中的像素點劃分為礦柱像素點和塌陷像素點；根據礦柱像素點和塌陷像素點獲取高程圖的礦柱子區域以及變形速率圖中的礦柱區和塌陷區；圖像數據分析模塊，用于將所述高程圖中的礦柱子區域劃分為至少兩個類別，獲取每個類別內礦柱子區域的面積極差；結合礦柱子區域的數量和每個類別的所述面積極差獲取礦柱分布顯著值；對每個礦柱子區域進行直線檢測得到至少兩條目標直線，基于每個礦柱子區域的邊緣像素點和所述目標直線獲取礦柱矩形顯著值；結合所述礦柱分布顯著值與所述礦柱矩形顯著值得到礦柱顯著值；礦區塌陷檢測模塊，用于分別對所述變形速率圖中的礦柱區和塌陷區內的像素點進行聚類，對應得到礦柱簇和塌陷簇；結合礦柱區的面積、塌陷區的面積、礦柱簇、塌陷簇和
所述礦柱顯著值獲取波狀地面塌陷顯著值；基于所述波狀地面塌陷顯著值確定監測礦區的地面塌陷情況。
[0005]進一步地，所述圖像數據預處理模塊中根據高程圖中像素點的像素值獲取差值高程圖包括：選取高程圖中所有像素點的像素值中的最小值作為最小像素值，計算高程圖中每個像素點的像素值與最小像素值之間的差值作為對應像素點的像素差值，將高程圖每個像素點的像素差值分別作為差值高程圖中對應像素點的像素值，得到差值高程圖。
[0006]進一步地，所述圖像數據預處理模塊中根據礦柱像素點和塌陷像素點獲取高程圖的礦柱子區域以及變形速率圖中的礦柱區和塌陷區包括：獲取差值高程圖的各個礦柱像素點在高程圖中對應位置的像素點作為第一像素點，將第一像素點組成的區域作為高程圖的礦柱子區域；分別獲取差值高程圖的礦柱像素點和塌陷像素點在變形速率圖中對應位置的像素點作為第二像素點和第三像素點，將第二像素點組成的區域作為變形速率圖的礦柱子區域，將變形速率圖中所有礦柱子區域組成的區域作為變形速率圖中的礦柱區，將第三像素點組成的區域作為變形速率圖的塌陷區。
[0007]進一步地，所述圖像數據分析模塊中將所述高程圖中的礦柱子區域劃分為至少兩個類別包括：統計高程圖中每個礦柱子區域內像素點的數量作為對應礦柱子區域的面積，將礦柱子區域的面積作為對應礦柱子區域內每個像素點的數值，根據像素點的數值對所有礦柱子區域內的所有像素點進行聚類，得到至少兩個類別，取任意一個類別作為參考類別，當參考類別中包含任意一個礦柱子區域內的所有像素點時，將對應礦柱子區域劃分至參考類別，當參考類別中存在任意一個礦柱子區域內的部分像素點時，將對應礦柱子區域作為孤立礦柱子區域。
[0008]進一步地，所述圖像數據分析模塊中結合礦柱子區域的數量和每個類別的所述面積極差獲取礦柱分布顯著值包括：統計孤立礦柱子區域的數量作為第一數量，計算所有類別中礦柱子區域的面積極差的總和作為極差和，統計類別的數量，將類別的數量作為第一分子、第一數量與極差和的乘積作為第一分母得到的第一比值作為礦柱分布顯著值。
[0009]進一步地，所述圖像數據分析模塊中基于每個礦柱子區域的邊緣像素點和所述目標直線獲取礦柱矩形顯著值包括：取任意一個礦柱子區域作為示例礦柱子區域，取示例礦柱子區域的最小外接矩形，從示例礦柱子區域的邊緣像素點中分別選取與最小外接矩形的四個角距離最近的邊緣像素點作為目標邊緣像素點，將相鄰的兩個目標邊緣像素點之間的邊緣像素點作為一個集合，分別對每個集合內的邊緣像素點進行直線擬合得到示例礦柱子區域內對應集合的擬合優度；設置直線系數和常數系數，統計示例礦柱子區域中目標直線的數量作為第二數量，將第二數量與直線系數的差值的絕對值作為數量差值，將示例礦柱子區域內每個集合的擬合優度相加的總和作為第二分子、數量差值與常數系數的和作為第二分母得到第二比值作為示例礦柱子區域的第一結果，將所有礦柱子區域的第一結果相加的總和作為礦柱矩形顯著值。
[0010]進一步地，所述圖像數據分析模塊中結合所述礦柱分布顯著值與所述礦柱矩形顯著值得到礦柱顯著值包括：將礦柱分布顯著值與礦柱矩形顯著值的乘積作為礦柱顯著值。
[0011]進一步地，所述礦區塌陷檢測模塊中結合礦柱區的面積、塌陷區的面積、礦柱簇、塌陷簇和所述礦柱顯著值獲取波狀地面塌陷顯著值包括：將變形速率圖中礦柱區內像素點的數量作為礦柱區的面積、塌陷區內像素點的數量作為塌陷區的面積，統計變形速率圖中礦柱簇的數量作為第三數量、塌陷簇的數量作為第四數量，將塌陷區的面積作為第三分子、礦柱區的面積作為第三分母得到第三比值，將第四數量作為第四分子、第三數量作為第四分母得到第四比值，將第三比值與第四比值的乘積作為第二結果，將以預設值為底數的礦柱顯著值的對數作為第三結果，將第二結果與第三結果的乘積作為波狀地面塌陷顯著值。
[0012]進一步地，所述基于所述波狀地面塌陷顯著值確定監測礦區的地面塌陷情況包括：設置塌陷閾值和差異閾值，當波狀地面塌陷顯著值大于等于塌陷閾值時，則監測礦區出現了波狀地面塌陷，當波狀地面塌陷顯著值小于塌陷閾值時，分別計算高程圖中礦柱區內各像素點的像素值的均值作為礦柱區像素均值、塌陷區內各像素點的像素值的均值作為塌陷區像素均值，當礦柱區像素均值與塌陷區像素均值之間的差值絕對值大于等于差異閾值時，則監測礦區出現地面塌陷。
[0013]進一步地，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，其特征在于，該系統包括：圖像數據預處理模塊，用于獲取監測礦區的高程圖和變形速率圖；根據高程圖中像素點的像素值獲取差值高程圖；通過分割閾值將差值高程圖中的像素點劃分為礦柱像素點和塌陷像素點；根據礦柱像素點和塌陷像素點獲取高程圖的礦柱子區域以及變形速率圖中的礦柱區和塌陷區；圖像數據分析模塊，用于將所述高程圖中的礦柱子區域劃分為至少兩個類別，獲取每個類別內礦柱子區域的面積極差；結合礦柱子區域的數量和每個類別的所述面積極差獲取礦柱分布顯著值；對每個礦柱子區域進行直線檢測得到至少兩條目標直線，基于每個礦柱子區域的邊緣像素點和所述目標直線獲取礦柱矩形顯著值；結合所述礦柱分布顯著值與所述礦柱矩形顯著值得到礦柱顯著值；礦區塌陷檢測模塊，用于分別對所述變形速率圖中的礦柱區和塌陷區內的像素點進行聚類，對應得到礦柱簇和塌陷簇；結合礦柱區的面積、塌陷區的面積、礦柱簇、塌陷簇和所述礦柱顯著值獲取波狀地面塌陷顯著值；基于所述波狀地面塌陷顯著值確定監測礦區的地面塌陷情況。2.根據權利要求1所述一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，其特征在于，所述圖像數據預處理模塊中根據高程圖中像素點的像素值獲取差值高程圖包括：選取高程圖中所有像素點的像素值中的最小值作為最小像素值，計算高程圖中每個像素點的像素值與最小像素值之間的差值作為對應像素點的像素差值，將高程圖每個像素點的像素差值分別作為差值高程圖中對應像素點的像素值，得到差值高程圖。3.根據權利要求1所述一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，其特征在于，所述圖像數據預處理模塊中根據礦柱像素點和塌陷像素點獲取高程圖的礦柱子區域以及變形速率圖中的礦柱區和塌陷區包括：獲取差值高程圖的各個礦柱像素點在高程圖中對應位置的像素點作為第一像素點，將第一像素點組成的區域作為高程圖的礦柱子區域；分別獲取差值高程圖的礦柱像素點和塌陷像素點在變形速率圖中對應位置的像素點作為第二像素點和第三像素點，將第二像素點組成的區域作為變形速率圖的礦柱子區域，將變形速率圖中所有礦柱子區域組成的區域作為變形速率圖中的礦柱區，將第三像素點組成的區域作為變形速率圖的塌陷區。4.根據權利要求1所述一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，其特征在于，所述圖像數據分析模塊中將所述高程圖中的礦柱子區域劃分為至少兩個類別包括：統計高程圖中每個礦柱子區域內像素點的數量作為對應礦柱子區域的面積，將礦柱子區域的面積作為對應礦柱子區域內每個像素點的數值，根據像素點的數值對所有礦柱子區域內的所有像素點進行聚類，得到至少兩個類別，取任意一個類別作為參考類別，當參考類別中包含任意一個礦柱子區域內的所有像素點時，將對應礦柱子區域劃分至參考類別，當參考類別中存在任意一個礦柱子區域內的部分像素點時，將對應礦柱子區域作為孤立礦柱子區域。5.根據權利要求4所述一種基于InSAR的地球表面圖像數據處理系統，其特征在于，所述圖像數據分析模塊中結合礦柱子區域的數量和每個類別的所述面積極差獲取礦柱分布顯著值包括：統計孤立礦柱子區域的數量作為第一數量，計算所有類別中礦柱子區域的面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李榮高，李星，李荔，
申請(專利權)人：山東環宇地理信息工程有限公司，
類型：發明
國別省市：