[发明专利]月球环形坑边界的提取方法

说明书

本公开提供了一种月球环形坑边界的提取方法，包括：输入分布有目标月球环形坑的DEM数据；根据月球环形坑的边缘高，中央低的特性，通过DEM数据的高程值，在环形坑内部找到最低高程值点，将得到的最低高程值点作为该环形坑初步的中心点，而后以该最低高程值点为端点，沿着水平面360度方向做高程剖面线；根据高程剖面线，寻找到环形坑边缘局部最高点作为环形坑的边界点；在得到环形坑边界点的基础上，对边界点进行拟合，计算出最佳的拟合圆形的中心坐标，半径，得到该环形坑的准确边界，提高了月球地形数据的边界的准确性和提取效率。

技术领域

本发明涉及月球与行星空间信息领域，尤其涉及一种月球环形坑几何边界的精确提取方法。

背景技术

月球环形坑是月球表面广泛分布的一种边缘为环形，内部凹下的地质构造，它是月表最为明显也是最为重要的一种地貌。在漫长的月球演化历史过程中，大部分的月球环形坑主要形成于流星体撞击月球表面，少部分的可能形成于月球自身的地层构造演化。月球环形坑的分布统计特征可以用于推测月表相对地质年龄，环形坑的形貌特征如边界、直径、坑深等对于研究月球地质构造演化具有重要作用，此外环形坑的分布范围也会影响到人类在月球表面开展工程探测任务。因此，对于月球环形坑的研究和提取是开展月球科学研究的一项重要的基础性工作。

从月球形貌学的角度，一个典型的月球环形坑包括坑底、坑壁和坑缘，而一些复杂月球环形坑在坑底中央还可能会存在一个小的地形隆起，称作中央峰。而月球环形坑的边界通常被认为是从坑壁过渡到坑缘的时候，会存在一个局部的高程顶点，这些局部的高程顶点所组成的界线通常被称作为月球环形坑的边界线。月球环形坑边界线的确定，是计算环形坑的直径、深度等其他形貌特征参数的基础。在现有研究中，月球环形坑可以通过人工目视解译，也可以通过半自动或者自动的算法进行提取，但这些方法都只能识别出月球环形坑，而对于精确识别这些环形坑的边界时候也显得无能无力。通过人工目视解译DOM数据，可以较好的识别出环形坑，但由于环形坑的精确边缘在图像上也很模糊，因此识别出的边界随机性很强，不同人识别出的边界差异较大，并且由于人工目视识别效率太低，不利于开展大批量的环形坑几何边界的精确识别。而基于月球DOM数据和DEM数据，利用半自动或者自动算法来识别环形坑是较为可行、效率更高的方法。这些方法根据环形坑的几何形态或者遥感影像特征，利用二维几何算法、影像分类的方法、或者边缘检测、霍夫曼变换、提取等高线等计算机图形图像方法进行环形坑的识别和提取。但同样，由于月球环形坑种类繁多，而且边缘模糊，现有的方法识别出的环形坑边界，大多为影像分类的边缘或者环形坑坑壁的等高线，这些只是近似于环形坑的边界，其准确率也比不过人工识别的边界，更不是环形坑的准确边界。因此，现阶段迫切需要从环形坑边界的定义出发，研究一种通过识别环形坑坑缘局部顶点的算法来提取月球环形坑的真实准确边界。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种月球环形坑几何边界的精确提取方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种月球环形坑几何边界的提取方法，包括：输入分布有目标月球环形坑的DEM数据；根据月球环形坑的边缘高，中央低的特性，通过DEM数据的高程值，在环形坑内部找到最低高程值点，将得到的最低高程值点作为该环形坑初步的中心点，而后以该最低高程值点为端点，沿着水平面360度方向做高程剖面线；根据高程剖面线，寻找到环形坑边缘局部最高点作为环形坑的边界点；在得到环形坑边界点的基础上，对边界点进行拟合，计算出最佳的拟合圆形的中心坐标，半径，得到该环形坑的准确边界。

在本公开一些实施例中，所述做高程剖面线的步骤包括：将最低高程值点作为第一端点，利用环形坑剖面线端点获取算法，每隔一定的角度，获取在该第一端点水平平面360度范围内的一个剖面线第二端点；将得到的多个第二端点分别与第一端点连接，做以最低高程值点为中心，水平平面360度范围内的多条高程剖面线。