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snake模型,又叫主动轮廓(Active contour)模型是一种半自动化提取的方法,是由kass等人首次提出的算法,广泛地应用于计算机视觉及图像处理中的各个领域,如边缘检测、图像分割、运动跟踪等,特别应用于图像中感兴趣目标轮廓的提取。但snake模型还从未被引入矿产资源开发状况及矿区环境的调查领域中,本文根据矿产资源开发的工作要求和工作步骤,将snake模型应用到矿产资源开发遥感调查和监测领域中来。模型引入高层知识,在处理局部间断的边缘时,提取效果比传统轮廓提取方法要好。但由于模型本身存在许多不足,尤其是全局最小能量的欠稳定性和收敛速度缓慢等问题,使得模型的应用受到一定制约。
本文基于数字图像处理技术,利用遥感技术,采用snake模型,并针对矿产资源开发遥感调查对snake模型进行改进,开展利用spot 5、IKONOS、Quickbird、P6、航空无人机影像等高分辨率遥感影像进行煤矿区域开采形迹(矿坑、开采面、堆积区域)的轮廓信息进行精确提取研究。首先通过人工解译的方法,区分煤矿的矿坑、开采面、堆积地等信息;并针对这些信息的特点,对传统snake模型的进行研究,并对snake模型的曲线表示方法、最优化表示方法和snake能量函数进行改进,使原有的snake更好的收敛于物体的边缘。为矿区遥感信息提取的半自动化、工程化做好前期的实验研究。
本文的主要研究工作成果包括以下几个方面:
1、分析了煤矿矿坑、开采面、堆积物区域的影像特征在获取大量矿产资源开发的遥感数据前提下,在人工目视解译的条件下,研究了矿坑、开采面、堆积物在遥感影像上区别与其他地物的表现特征,建立解译标志,为后续技术的选择和改进提供研究基础。
2、传统Snake模型的研究综合分析了传统snake模型的基本理论,运用C语言实现传统snake模型。并分析一些改进模型的优点和不足,对snake模型应用进行了详细研究。
3、 Snake模型的改进和实现针对矿产资源的遥感调查与监测,对snake模型的曲线表示方法、最优化表示方法和snake能量函数进行改进,使原有的snake更好的收敛于物体的边缘。
4、基于ARCGIS的二次开发将改进后的snake模型嵌入ARCGIS平台,扩展arcmap工具,增加snake模块,使该研究可以直接应用于矿产资源开采状况信息提取的实际应用中。
5、本文首次应用snake模型在矿产资源开发状况遥感调查和监测领域实现了矿坑、开采面、堆积区域)的轮廓信息进行精确提取研究,取得一定成效。