[发明专利]降雨过程中土壤侵蚀地表形态DEM构建、观测方法及装置

权利要求书

1.一种降雨过程中土壤侵蚀地表形态DEM构建方法，用于获得降雨过程中土壤侵蚀下垫面的DEM，其特征在于，按照以下步骤执行：

步骤1、在所述待建模的土壤侵蚀下垫面的正上方设置N个摄像机，N为大于1的整数，利用每个摄像机同时采集所述的待建模的土壤侵蚀下垫面的多幅图像，获得N个初始图像组，所述初始图像组中每幅初始图像的大小相同；

步骤2、对所述的N个初始图像组分别进行去雨雾处理，获得N幅去雨雾图像：

其中对第n个初始图像组进行去雨雾处理，获得第n幅去雨雾图像，具体包括：

步骤2.1、获取第n个初始图像组中每幅初始图像的第i个像素点的灰度值，获得灰度值序列，i∈I，I为第n个初始图像组中每幅初始图像中像素点的总数，I为正整数；

步骤2.2、将灰度值序列中灰度值最小值作为初始种子点C₀，将灰度值序列中灰度值中间值作为初始种子点C₁，将灰度值序列中灰度值最大值作为初始种子点C₂；

步骤2.3、利用K-means聚类算法将步骤2.1中获得的灰度值序列中所有灰度值进行迭代聚类，获得三个新的聚类中心，分别是新的聚类中心X₀、新的聚类中心X₁以及新的聚类中心X₂，所述新的聚类中心X₁大于新的聚类中心X₀且小于新的聚类中心X₂；

步骤2.4、将新的聚类中心X₁作为第i个像素点的去雨雾后的灰度值；

步骤2.5、重复步骤2.1至步骤2.5，直至获得I个去雨雾后的灰度值；

步骤2.6、将I个去雨雾后的灰度值进行集合，获得第n幅去雨雾图像；

步骤3、利用三维重建方法对N幅去雨雾图像进行重建，获得待建模的土壤侵蚀下垫面的三维点云数据；

步骤4、对所述的待建模的土壤侵蚀下垫面的三维点云数据进行插值，获得土壤侵蚀下垫面的DEM。

2.如权利要求1所述的降雨过程中土壤侵蚀地表形态DEM构建方法，其特征在于，所述的步骤2.3中利用K-means聚类算法将步骤2.1中获得的灰度值序列中所有灰度值进行迭代聚类时，迭代停止条件为相邻两次迭代后获得的聚类中心之间的差值小于等于10^-6或迭代次数大于2000次，获得三个新的聚类中心。

3.一种降雨过程中土壤侵蚀地表形态观测方法，用于获得在降雨过程中相邻观测时刻之间的土壤侵蚀量，其特征在于，按照以下步骤执行：

步骤A、采集降雨前待观测土壤侵蚀下垫面的DEM；

步骤B、采用权利要求1-2任一项权利要求所述的降雨过程中土壤侵蚀地表形态DEM构建方法分别获得在降雨过程中多个观测时刻的土壤侵蚀下垫面的DEM；

步骤C、获得每个观测时刻的土壤侵蚀下垫面的DEM与步骤A获得的降雨前待观测土壤侵蚀下垫面的DEM体积之差，获得每个观测时刻的累积土壤侵蚀量；

步骤D、获得相邻时刻的累积土壤侵蚀量之间的差值，获得相邻观测时刻之间的土壤侵蚀量。