本發(fā)明屬于高光譜遙感圖像處理領(lǐng)域，具體公開(kāi)一種高光譜巖芯掃描圖像自動(dòng)裁剪的方法。

背景技術(shù)：

高光譜巖芯掃描技術(shù)是揭示地下物質(zhì)組成的重要手段，已被廣泛運(yùn)用于地質(zhì)礦產(chǎn)和油氣資源勘探領(lǐng)域。對(duì)于一個(gè)鉆孔，由于轉(zhuǎn)探工藝和存儲(chǔ)空間的限制，很難將其巖芯整根取出并保存。目前采用的存儲(chǔ)方法是將巖芯按照基本相同的長(zhǎng)度分割成若干巖芯段，再將分割好的巖芯段裝入巖芯箱進(jìn)行保存。成像高光譜巖芯掃描就是利用成像光譜儀對(duì)巖芯箱中的巖芯段進(jìn)行掃描以獲取其高光譜圖像的過(guò)程。為了獲得整根巖芯的高光譜圖像，需要將獲得的巖芯段的高光譜圖像進(jìn)行剪裁和拼接。傳統(tǒng)的手動(dòng)剪裁，不僅操作步驟繁瑣、耗時(shí)耗力，而且只能裁剪成規(guī)則的矩形，對(duì)于非矩形剪裁則需要增加更多的步驟和耗費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。由于巖芯箱會(huì)發(fā)生老化變形，出現(xiàn)非矩形剪裁的情況是十分多見(jiàn)的。因此，開(kāi)發(fā)一款自動(dòng)化的巖芯裁剪方法，取代傳統(tǒng)的手工裁剪方法，有助于節(jié)省人工和提升效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高光譜巖芯掃描圖像自動(dòng)裁剪的方法，該方法能夠提高巖芯高光譜圖像的裁剪效率，并能進(jìn)行非矩形剪裁。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種高光譜巖芯掃描圖像自動(dòng)裁剪的方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，在巖芯箱的角點(diǎn)和擋板頂點(diǎn)位置放置若干個(gè)特殊圖形；

步驟2，對(duì)上述步驟1中所述的巖芯箱進(jìn)行成像光譜掃描，獲得巖芯的高光譜掃描圖像；

步驟3，對(duì)上述步驟2中獲得的巖芯的高光譜掃描圖像進(jìn)行輻射校正和白板定標(biāo)，獲得巖芯的反射率圖像；

步驟4，對(duì)上述步驟3中獲得的巖芯的反射率圖像進(jìn)行圖像掃描，獲得步驟1中所述的特殊圖形的坐標(biāo)位置；

步驟5，對(duì)上述步驟4中獲得的特殊圖形位置根據(jù)其縱坐標(biāo)大小進(jìn)行分組，共分1、2兩個(gè)組，1組代表巖芯的起始位置，2組代表巖芯的終止位置，然后根據(jù)橫坐標(biāo)大小進(jìn)行排列，獲得經(jīng)分組和排列的位置坐標(biāo)；

步驟6，對(duì)上述步驟5中獲得的經(jīng)分組和排列的位置坐標(biāo)按橫坐標(biāo)由小到大的順序從1組和2組中分別取兩個(gè)相鄰的位置坐標(biāo)，第1次取第1和第2個(gè)坐標(biāo)，第2次取第2和第3個(gè)坐標(biāo)，第3次取第3和第4個(gè)坐標(biāo)，依次類推，構(gòu)成由四個(gè)位置坐標(biāo)為頂點(diǎn)的四邊形剪裁區(qū)域；

步驟7，對(duì)上述步驟6中所述的四邊形裁剪區(qū)域進(jìn)行裁剪，將裁剪結(jié)果保存；

步驟8，重復(fù)步驟6和步驟7，直到步驟5中所述的所有經(jīng)分組和排列的位置坐標(biāo)都被選取和裁剪。

所述的步驟1中，放置的特殊圖形為黑白相間的正方形。

所述的步驟2中成像光譜掃描的設(shè)備為hyspex成像光譜儀。

所述的步驟3中的輻射校正由成像光譜儀自帶的模塊實(shí)現(xiàn)，白板定標(biāo)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)線性法實(shí)現(xiàn)。

所述的步驟4的具體步驟如下：

步驟4.1、從步驟3中獲得的巖芯的反射率圖像中選擇第47波段；

步驟4.2、對(duì)47波段進(jìn)行3×3中值濾波；

步驟4.3、對(duì)47波段進(jìn)行二值化；

步驟4.4、利用envi軟件觀察二維數(shù)組中特殊圖形對(duì)稱軸的0,1值的排列情況為000111000000000111000，連續(xù)的0值或1值出現(xiàn)的次數(shù)為[3,3,9,3,3]；

步驟4.5、從第一行開(kāi)始逐行尋找與[3,3,9,9,9]完全匹配的位置，將對(duì)稱中心的坐標(biāo)用數(shù)組記錄下來(lái)，隨后按照上述方法對(duì)其它各行進(jìn)行掃描，獲得全部特殊圖形(3)中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)為[42,44,196,202]；

步驟4.6、按照步驟4.5中的方法，掃描橫坐標(biāo)數(shù)組中所有橫坐標(biāo)所代表的列，即掃描第42,44,196,202列，得到縱坐標(biāo)數(shù)組[1532,286,1534,286]。

所述的步驟5的具體步驟如下：

步驟5.1、設(shè)置一個(gè)距離閾值500；

步驟5.2、從縱坐標(biāo)數(shù)組的第一個(gè)元素開(kāi)始，依次計(jì)算第一個(gè)元素與其他元素之間的差值，將差值絕對(duì)值小于500的縱坐標(biāo)元素和對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)元素分為1組，其他分為2組；

步驟5.3、按橫坐標(biāo)由小到大進(jìn)行排列，并調(diào)換對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，最終獲得的四個(gè)數(shù)組為[1532,1534][42,196][286,286][44,202],其中[1532,1534]和[42,196]為第1組坐標(biāo)，[286,286]和[44,202]為第2組坐標(biāo)。

所述的步驟6的具體步驟如下：

從1組中取出橫坐標(biāo)相鄰的兩個(gè)位置坐標(biāo)：(42,1532)和(196,1534)，從2組中取出橫坐標(biāo)相鄰的兩個(gè)位置坐標(biāo)：(44,286)和(202,286)，構(gòu)成裁剪區(qū)域的左下，右下，左上，右上四個(gè)頂點(diǎn)。

所述的步驟7的具體步驟如下：

步驟7.1、根據(jù)上述步驟6中的四個(gè)頂點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)點(diǎn)確定最外圍矩形邊界，保證所有點(diǎn)都在該矩形邊界中；

步驟7.2、利用左上點(diǎn)和右上點(diǎn)，左下點(diǎn)和右下點(diǎn)，左上點(diǎn)和左下點(diǎn)，右上點(diǎn)和右下點(diǎn)構(gòu)建四條直線l1、l2、l3、l4；

步驟7.3、判斷一個(gè)點(diǎn)是否在l1、l2、l3、l4構(gòu)成的多邊形區(qū)域內(nèi)，若在則保留該點(diǎn)的數(shù)值；若不在則將該點(diǎn)數(shù)值置為0，獲得裁剪后的圖像。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：(1)本方法的所有步驟均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)；(2)在成像光譜儀焦距和目標(biāo)到鏡頭距離不變的情況下，所述步驟4中獲得特殊圖形3對(duì)稱軸的0,1值排列情況只需要觀察并設(shè)置1次；(3)可以使用批處理，提高圖像的裁剪效率；(4)可以實(shí)現(xiàn)非規(guī)則矩形裁剪。

附圖說(shuō)明

圖1為江西省相山鈾礦床中鉆孔巖芯的hyspex短波紅外掃描圖像。

圖中：1.巖芯箱，2.巖芯，3.特殊圖形。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明所提供的一種成像高光譜巖芯掃描圖像自動(dòng)裁剪方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，在巖芯箱1的角點(diǎn)和擋板頂點(diǎn)位置放置若干個(gè)特殊圖形3用以定位；

如圖1所示，所述步驟1中的巖芯箱1所盛放的巖芯2來(lái)自我國(guó)江西省相山鈾礦，所述的特殊圖形3為黑白相間的正方形，該正方形對(duì)稱軸上的黑色和白色的比例為1:1:3:1:1。在本實(shí)施例中在巖芯箱1的頂部和底部各自放置了5個(gè)正方形。

步驟2，對(duì)上述步驟1中所述的巖芯箱1進(jìn)行成像光譜掃描，獲得巖芯2的高光譜掃描圖像；

完成所述步驟2中成像光譜掃描的設(shè)備為hyspex成像光譜儀。

步驟3，對(duì)上述步驟2中獲得的巖芯2的高光譜掃描圖像進(jìn)行輻射校正和白板定標(biāo)，獲得巖芯2的反射率圖像；

所述步驟3中的輻射校正可由hyspex成像光譜儀自帶的模塊實(shí)現(xiàn)，白板定標(biāo)可在envi軟件中通過(guò)經(jīng)驗(yàn)線性法實(shí)現(xiàn)。

步驟4，對(duì)上述步驟3中獲得的巖芯2的反射率圖像進(jìn)行圖像掃描，獲得步驟1中所述的特殊圖形3的坐標(biāo)位置；實(shí)現(xiàn)步驟4的具體步驟如下：

步驟4.1、從步驟3中獲得的巖芯2的反射率圖像中選擇第47波段；

步驟4.2、對(duì)47波段進(jìn)行3×3中值濾波；

步驟4.3、對(duì)47波段進(jìn)行二值化；

步驟4.4、利用envi軟件觀察二維數(shù)組中特殊圖形3對(duì)稱軸的0,1值的排列情況為000111000000000111000，連續(xù)的0值或1值出現(xiàn)的次數(shù)為[3,3,9,3,3]；

步驟4.5、從第一行開(kāi)始逐行尋找與[3,3,9,9,9]完全匹配的位置，將對(duì)稱中心的坐標(biāo)用數(shù)組記錄下來(lái)，隨后按照上述方法對(duì)其它各行進(jìn)行掃描，獲得全部特殊圖形3中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)為[42,44,196,202]；

步驟4.6、按照步驟4.5中的方法，掃描橫坐標(biāo)數(shù)組中所有橫坐標(biāo)所代表的列，即掃描第42,44,196,202列，得到縱坐標(biāo)數(shù)組[1532,286,1534,286]。

步驟5，對(duì)上述步驟4中獲得的特殊圖形3位置根據(jù)其縱坐標(biāo)大小進(jìn)行分組共分1、2兩個(gè)組，1組代表巖芯2的起始位置，2組代表巖芯2的終止位置，然后根據(jù)橫坐標(biāo)大小進(jìn)行排列，獲得經(jīng)分組和排列的位置坐標(biāo)。實(shí)現(xiàn)步驟5的具體步驟如下：

步驟5.1、設(shè)置一個(gè)距離閾值500；

步驟5.2、從縱坐標(biāo)數(shù)組的第一個(gè)元素(即1532)開(kāi)始，依次計(jì)算第一個(gè)元素與其他元素之間的差值，將差值絕對(duì)值小于500的縱坐標(biāo)元素和對(duì)應(yīng)的橫坐 標(biāo)元素分為1組，其他分為2組；

步驟5.3、按橫坐標(biāo)由小到大進(jìn)行排列，并調(diào)換對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，最終獲得的四個(gè)數(shù)組為[1532,1534][42,196][286,286][44,202],其中[1532,1534]和[42,196]為第1組坐標(biāo)，[286,286]和[44,202]為第2組坐標(biāo)。

步驟6，對(duì)上述步驟5中獲得的經(jīng)分組和排列的位置坐標(biāo)按橫坐標(biāo)由小到大的順序從1組和2組中分別取兩個(gè)相鄰的位置坐標(biāo)。實(shí)現(xiàn)步驟6的具體步驟如下：

從1組中取出橫坐標(biāo)相鄰的兩個(gè)位置坐標(biāo)：(42,1532)和(196,1534)，從2組中取出橫坐標(biāo)相鄰的兩個(gè)位置坐標(biāo)：(44,286)和(202,286)，構(gòu)成裁剪區(qū)域的左下，右下，左上，右上四個(gè)頂點(diǎn)。

步驟7，對(duì)上述步驟6中所述的四邊形裁剪區(qū)域進(jìn)行裁剪，將裁剪結(jié)果保存；實(shí)現(xiàn)步驟7的具體步驟如下：

步驟7.1、根據(jù)上述步驟6中的四個(gè)頂點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)點(diǎn)確定最外圍矩形邊界，保證所有點(diǎn)都在該矩形邊界中；

例如，步驟6中的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)確定左邊界為42，右邊界為202，頂部邊界為286，底部邊界為1534；

步驟7.2、利用左上點(diǎn)和右上點(diǎn)，左下點(diǎn)和右下點(diǎn)，左上點(diǎn)和左下點(diǎn)，右上點(diǎn)和右下點(diǎn)構(gòu)建四條直線l1、l2、l3、l4；

例如，構(gòu)建四條線l1、l2、l3、l4分別如下：

l1y＝(286-286)/(44-202)x+(44*286-202*286)/(44-202)

l2y＝(1532-1534)/(42-196)x+(42*1534-196*1532)/(42-196)

l3x＝(44-42)/(286-1532)y+(42*286-44*1532)/(286-15321)

l4x＝(202-196)/(286-1534)y+(196*286-202*1534)/(286-1534)

步驟7.3、判斷一個(gè)點(diǎn)是否在l1、l2、l3、l4構(gòu)成的多邊形區(qū)域內(nèi)，若在則保留該點(diǎn)的數(shù)值；若不在則將該點(diǎn)數(shù)值置為0，獲得裁剪后的圖像。

步驟8，重復(fù)步驟6和步驟7，直到步驟5中所述的所有經(jīng)分組和排列的位置坐標(biāo)都被選取和裁剪。

上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。