1.一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取位势高度场格点数据H;其中H [i,j]表示格点数据中第i行第j列的元素,H [i,j+1]表示H [i,j]右侧的一个格点,Δx表示H [i,j]与H [i,j+1]两点间距离;H [i+1,j]表示H [i,j]下侧的一个格点,Δy表示H [i,j]与H [i+1,j]两点间距离;
S2、计算位势高度场H在x方向的梯度场;
S3、在梯度场中寻找梯度值由负到正的转折点,并对梯度场进行清理,得到清理后的梯度场;
S4、对清理后的梯度场计算x方向散度,得到改进后的拉普拉斯值L';
S5、将改进后的拉普拉斯值L'进行0,1二值化处理,得到黑白图像和待选槽线的多个目标;
S6、通过膨胀算法将黑白图像中待选槽线的多个目标合并,并通过腐蚀算法使膨胀后的图像恢复原有尺度,通过图像识别轮廓,得到合并后的目标轮廓;
S7、对合并后的目标轮廓计算轮廓指向角度和轮廓长短轴之比,寻找有效目标;
S8、对有效目标提取东西南北4个方向的端点,并对有效目标对应的槽线的形态进行调整,得到调整后的槽线;
S9、将调整后的槽线进行拟合,得到南支槽。
2.根据权利要求1所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S2的具体实现方式如下:根据公式:
得到x方向的梯度场 ;其中, 表示位势高度场在第i行第j列处的高度差;△x为此两点间在x方向的距离; 为格点数据中第i行第j列的x方向梯度值。
3.根据权利要求2所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S3的具体实现方式如下:S3‑1、根据梯度场判断梯度值由负到正的转折点;
S3‑2、针对梯度值正负转折点的左侧的点,保留 的数据;将其余各点梯度值赋值为0;得到清理后的梯度场 ;其表达式为:。
4.根据权利要求3所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S4的具体实现方式如下:根据公式:
得到改进后的拉普拉斯值L';其中, 表示清理后的梯度场中 右侧一点的格点数据。
5.根据权利要求4所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S5的具体实现方式如下:将改进后的拉普拉斯值L'≠0的区域的亮度赋值为255,其余区域亮度赋值为0;其中,改进后的拉普拉斯值在槽线可能存在的目标区域值为L'≠0,其他区域L'=0。
6.根据权利要求5所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S6的具体实现方式如下:S6‑1、根据公式:
对黑白图像进行膨胀,使多个目标合并,得到膨胀后的图像Y1;其中,B表示卷积模板图像;A表示原图像;x表示图像中的元素点;将图像B按照元素点x平移,得到的点的集合记作B(x);B(x)表示在图像A中移动的结构元素; 表示膨胀运算;表示空集;
S6‑2、根据公式:
对膨胀后的图像进行腐蚀处理以恢复目标的原有尺寸,得到腐蚀后的图像Y2;其中,!表示腐蚀运算;y表示膨胀后的图像中的元素点;将图像B按照元素点y平移,得到的点的集合记作B(y);
S6‑3、对黑白图像重复步骤S6‑1至步骤S6‑2直到30次,并对膨胀和腐蚀处理后的图像识别轮廓,得到合并后的目标轮廓。
7.根据权利要求6所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S7的具体实现方式如下:S7‑1、过合并后的轮廓内接椭圆的中心点建立直角坐标系,合并后的轮廓内接椭圆的长轴与x轴的夹角为目标指向角度,合并后的轮廓内接椭圆的长轴长度与短轴长度之比为长短轴之比;
S7‑2、对所有的合并后的轮廓保留指向角度小于90°且内接椭圆的长短轴之比大于2的轮廓,作为有效目标;
S7‑3、判断膨胀腐蚀次数是否达到100次;若是,进入步骤S7‑4;否则,增加5次膨胀次数并进入步骤S6;
S7‑4、判断有效目标个数是否为0;若是,表示该位势高度场不存在南支槽,结束判别;
否则,进入步骤S7‑5;
S7‑5、获取当前所有的有效目标。
8.根据权利要求7所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S8的具体实现方式如下:S8‑1、将所有目标端点中最北端的点P和最南端的点Q连线,求得中点M;
S8‑2、过中点M作一条水平线,在水平线上M点右侧,即槽线运行前方取点N;
S8‑3、令M点与N点间的距离|MN|为P点到Q点间的距离|PQ|的五分之一,得到最优的目标的槽线的形态,得到调整后的槽线。
9.根据权利要求8所述的一种通过改进拉普拉斯自动识别南支槽的方法,其特征在于,步骤S9的具体实现方式如下:S9‑1、对调整后的槽线分别用直线连接N点和P点、N点和Q点;
S9‑2、每段直线分别进行贝塞尔曲线插值,将连接各点的直线替换成平滑的曲线,形成光滑连续的曲线,即为南支槽。