风沙地貌数字图像处理及分析：以火星与柴达木盆地类火星风沙地貌为例

• 作 者: 张智
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 遥感图像处理 风沙地貌 主成分分析 卷积滤波 相似性

近年来，随着NASA发射的火星科学实验车好奇号（Curiosity）在火星成功着陆后，火星地物探索越来越被人们广泛的关注，吸引众多国内外科学家对火星图像进行研究。但是，现已得出的结论大部分集中在火星生命痕迹的探索与火星地质特征分析。本文针对柴达木盆地沙漠类火星风沙地貌与火星风沙地貌相似性研究这一课题展开工作。完成了对获取的火星图形图像进行处理与形态参数提取，选取对应的类火星风沙地貌遥感图像进行处理，和基于主成分分析的火星类火星风沙地貌相似性定量分析的工作。本文的研究成果有以下几个方面:　　(1)使用ENVI5.0软件对获取高分辨率的火星遥感图像进行图像处理，提取DTM数据，获得火星地貌参数。对图像处理中应用到图像边缘检测和图像增强的卷积滤波方法，腐蚀算法，图像增强方法的算法进行了详细的说明和实验验证。认为，在高分辨率火星单波段遥感图像处理中，先使用Sobel算子进行边缘检测，然后使用腐蚀算法图像边缘增强，可以得到边缘连续性很好的图像。本文还应用从DTM提取出来的数据，模拟出可视化的火星地貌形态。　　(2)通过通过遥感图像预处理，同时通过图像边缘增强处理，减少了主成分分析因为数据特征不明显而带来的误差。　　(3)应用一种主成分分析法进行地貌形态相似性的定量比对。建立了基于PCA的图像处理方法并且初步调试，写出了图像处理的MATLAB代码，将预处理过的火星和类火星地貌图像，进行降维和特征值提取，然后对比图像的间的特征值是否相似，从而得出图像分析的识别率。通过图像与图像间识别率的大小，定量比较火星和柴达木盆地沙漠类火星风沙地貌的两组图像间的相似性。