專利名稱：位場多方向多尺度邊緣檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位場多方向多尺度邊緣檢測方法，是一項基于位場數(shù)據(jù)進行淺部三維地殼結(jié)構(gòu)快速反演的技術(shù)，涉及小波分析、圖像處理和地球物理等領(lǐng)域，能直接應(yīng)用于位場數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)、各類地質(zhì)調(diào)查(區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境災(zāi)害評價、礦產(chǎn)勘探)等。

背景技術(shù)：
目前基于位場數(shù)據(jù)的異常源邊界位置檢測方法主要包括解析信號法、歐拉反褶積法、水平導(dǎo)數(shù)法、位場多尺度邊緣檢測方法等，其共同存在的問題是對方向性的信息不敏感，不能得到完整、準確的異常邊界位置。如何準確、快速得到不同深度異常源邊界信息對于淺部地殼三維結(jié)構(gòu)的建立有重要的意義。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種位場多方向多尺度邊緣檢測方法，能夠得到不同方向和不同尺度(深度)的異常源邊界信息，從而快速建立淺部地殼三維結(jié)構(gòu)。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明設(shè)計了多方向多尺度邊緣檢測方法，應(yīng)用于地球物理位場數(shù)據(jù)處理，可以得到更完整、準確的不同深部異常邊界位置信息。
本發(fā)明的位場多方向多尺度邊緣檢測方法，包括如下具體步驟 ①位場數(shù)據(jù)預(yù)處理首先進行位場數(shù)據(jù)的擴邊處理，對于磁場數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換成偽重力。
②根據(jù)位場數(shù)據(jù)特點，選擇適當?shù)男〔ɑ?br> ③將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下，計算位場數(shù)據(jù)不同尺度小波變換的模和幅角，提取小波變換的模極大值點沿梯度向量的垂直方向連接成的曲線做為位場的多尺度邊緣。
④選擇多個旋轉(zhuǎn)角度β進行計算(通常4個、8個或16個)，對比同一尺度不同方向的邊緣，選擇其并集做為該尺度的邊緣，然后根據(jù)實際位場數(shù)據(jù)范圍進行裁邊處理。
⑤基于不同尺度邊緣，提取并生成淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明的位場多方向多尺度邊緣檢測方法，其中將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下位場小波變換可以用方向小波變換來實現(xiàn) ψ1(x，y)和ψ2(x，y)相當于兩個互相垂直的方向小波，對應(yīng)的方向為0和

設(shè)θ(x，y)是二維光滑函數(shù)，ψ1(x，y)和ψ2(x，y)可以用方向小波ψ0(x，y)和

來表達 將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下ψ1(x′，y′)和ψ2(x′，y′)可以用方向小波ψ0+β(x′，y′)和

來表達 在新坐標系X′OY′下，對于二維平方可積函數(shù)f(x′，y′)∈L2(R2)，在尺度s的具有兩個分量的小波變換可以定義為 小波變換可以用它的模和幅角來表示 其中，Mod(Wsf(x′，y′)、Arg(Wsf(x′，y′)分別表示小波變換的模和幅角。
本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明通過采用方向小波變換實現(xiàn)了坐標系旋轉(zhuǎn)后小波變換的模和幅角的計算，從而實現(xiàn)了坐標系旋轉(zhuǎn)不同角度后采用小波變換的模極大值點沿梯度向量的垂直方向連線做為位場的多尺度邊緣的方法。本發(fā)明克服了解析信號法、歐拉反褶積法、水平導(dǎo)數(shù)法、位場多尺度邊緣檢測方法等對方向性的信息不敏感的缺點，可以快速得到地球物理位場在不同深度范圍完整、準確的異常邊界位置信息，從而生成更為精確的淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖。



圖1是多方向多尺度邊緣檢測結(jié)果與多尺度邊緣檢測結(jié)果的對比。
其中，尺度s＝23，圖1(a)為多尺度邊緣檢測結(jié)果，圖1(b)為多方向多尺度邊緣檢測結(jié)果。
圖2是中甸地區(qū)淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖，底圖為中甸地區(qū)航磁ΔT異常圖。

具體實施例方式 為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步的描述。
采用云南北部中甸地區(qū)高精度航磁數(shù)據(jù)進行位場多方向多尺度邊緣檢測，包括如下具體的實施細節(jié) 1)數(shù)據(jù)預(yù)處理首先進行位場數(shù)據(jù)的擴邊處理，將中甸地區(qū)航磁數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成偽重力。
2)根據(jù)中甸地區(qū)航磁數(shù)據(jù)特點，選擇緊支集的二次樣條函數(shù)做為小波基。
3)將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下，計算位場數(shù)據(jù)不同尺度s＝2j小波變換的模和幅角，提取小波變換的模極大值點沿梯度向量的垂直方向連接成的曲線做為位場的多尺度邊緣。
4)選擇16個旋轉(zhuǎn)角度β進行計算，對比同一尺度不同方向的邊緣，選擇其并集做為該尺度的邊緣，然后根據(jù)航磁數(shù)據(jù)實際范圍進行裁邊處理。附圖1是多方向多尺度邊緣檢測結(jié)果與多尺度邊緣檢測結(jié)果的對比，其中，尺度s＝23，圖1(a)為多尺度邊緣檢測結(jié)果，圖1(b)為多方向多尺度邊緣檢測結(jié)果，結(jié)果表明本發(fā)明方法可以得到完整、準確的異常邊界位置，明顯優(yōu)于多尺度邊緣檢測方法。
5)基于不同尺度s＝2j(j＝2，3，4)的邊緣，提取并生成淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖，見圖2。
權(quán)利要求
1、位場多方向多尺度邊緣檢測方法，其特征在于
通過采用方向小波變換實現(xiàn)了坐標系旋轉(zhuǎn)后小波變換的模和幅角的計算，從而實現(xiàn)了坐標系旋轉(zhuǎn)不同角度后采用小波變換的模極大值點沿梯度向量的垂直方向連線做為位場的多尺度邊緣的方法。
2、本發(fā)明的位場多方向多尺度邊緣檢測方法，包括如下具體步驟
①位場數(shù)據(jù)預(yù)處理首先進行位場數(shù)據(jù)的擴邊處理，對于磁場數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換成偽重力。
②根據(jù)位場數(shù)據(jù)特點，選擇適當?shù)男〔ɑ?br> ③將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下，計算位場數(shù)據(jù)不同尺度小波變換的模和幅角，提取小波變換的模極大值點沿梯度向量的垂直方向連接成的曲線做為位場的多尺度邊緣。
④選擇多個旋轉(zhuǎn)角度β進行計算(通常4個、8個或16個)，對比同一尺度不同方向的邊緣，選擇其并集做為該尺度的邊緣。
⑤基于不同尺度邊緣，提取并生成淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖。
3、本發(fā)明的位場多方向多尺度邊緣檢測方法，其中將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下位場小波變換可以用方向小波變換來實現(xiàn)
ψ1(x，y)和ψ2(x，y)相當于兩個互相垂直的方向小波，對應(yīng)的方向為0和
設(shè)θ(x，y)是二維光滑函數(shù)，ψ1(x，y)和ψ2(x，y)可以用方向小波ψ0(x，y)和
來表達
將平面直角坐標系XOY旋轉(zhuǎn)角度β，在新坐標系X′OY′下ψ1(x′，y′)和ψ2(x′，y′)可以用方向小波ψ0+β(x′，y′)和
來表達
在新坐標系X′OY′下，對于二維平方可積函數(shù)f(x′，y′)∈L2(R2)，在尺度s的具有兩個分量的小波變換可以定義為
小波變換可以用它的模和幅角來表示
其中，Mod(Wsf(x′，y′)、Arg(Wsf(x′，y′)分別表示小波變換的模和幅角。
全文摘要
本發(fā)明是一種位場多方向多尺度邊緣檢測方法，是一項基于位場數(shù)據(jù)進行淺部三維地殼結(jié)構(gòu)快速反演的技術(shù)。本發(fā)明通過采用方向小波變換實現(xiàn)了坐標系旋轉(zhuǎn)后小波變換的模和幅角的計算，從而實現(xiàn)了坐標系旋轉(zhuǎn)不同角度后采用小波變換的模極大值點沿梯度向量的垂直方向連線做為位場的多尺度邊緣的方法。本發(fā)明克服了解析信號法、歐拉反褶積法、水平導(dǎo)數(shù)法、位場多尺度邊緣檢測方法等對方向性的信息不敏感的缺點，可以快速得到地球物理位場在不同深度范圍完整、準確的異常邊界位置信息，從而生成更為精確的淺部地殼三維結(jié)構(gòu)圖。
文檔編號G06T17/05GK101256676SQ20081000667
公開日2008年9月3日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者曹殿華, 王安建 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所