基于IDL的遥感图像断层识别方法研究

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  摘要:由于地震灾害的频繁发生,加之地质灾害的预测难度很大。考察的费用跟人力消耗比较巨大,因此想用一种比较快捷简单的方式对地震的断层的位置进行确定。因此使用了一种可视化比较高的IDL语言编写了一个断层初步识别技术。希望对能够对中国地质灾害的研究有所帮助。
  关键字:IDL;可视化;地质灾害;断层
  中图分类号:P237
  一、IDL介绍
  IDL是一种数据分析和图像化应用程序及编程语言,先由美国ITT公司所有。最初在七十年代后期用于帮助科学家分析火星探险卫星发回的数据,将浩瀚的数据转换为图形。从此后,IDL得到广泛运用,使用者日众,呈几何级别增长。IDL使用者可以迅速且方便地运用此软件将数据转换为图象,促进分析和理解。通过软件转化的图像既可以是简单色彩,也可以是全色三维图像和模型[1]。
  IDL(Interactive Data Language)语言是第四代科学计算可视化语言,集开放性、高维分析能力、科学计算能力、实用性和可视化分析为一体,它可以在多种硬件平台上运行,可以方便地与C、C++连接,还支持数据库的ODBC接口标准。IDL语言内置的数学库函数可以大大地减少图象处理算法开发的工作量,用IDL语言写的程序可以不加修改地在其他可以运行IDL的平台上运行,这样开发出来的系统自然地具有可移植性。由于IDL语言是解释性语言,其运行速度受到影响,对于速度要求较高的功能可以直接用标准C语言编写,利用IDL与C的接口在IDL语言中调用C模块实现高速度。IDL 语言的许多函数可以支持不同的数据类型, 例如ROT 旋转函数可以旋转字节型、整型及浮点型的矩阵数据[2]。
  二、IDL的开发环境
  IDLDE是用户快速编写、测试并调试代码的最佳环境,用户可以在该环境中方便地进行应用开发。IDLDE具有完善的代码编译、调试环境。IDLGUIBuilder 可以迅速开发跨平台的用户图形界面(GUI),而无需熟悉IDL控件编程知识。用户可以拖放式建立图形用户界面GUI,非常灵活、快速地产生应用程序的界面。IDL GUIBuilder已被集成到IDL开发环境(IDLDE)中。用户还可方便地输出project,生成可执行文件。
  三、IDL的特点
  (一)灵活的数据输入和输出
  IDL是完全面向矩阵的,因此它具有快速分析超大规模数据的能力。IDL可以通过灵活方便的I/O分析任何数据。可以读取和输出任意有格式或者无格式的数据类型,支持通用文本及图形数据,并且支持在NASA、TPT、NOAA等机构中大量使用的HDF、CDF及netCDF等科学数据格式,以及医学扫描设备的DICOM标准格式。IDL还支持字符、字节、16位整型、长整型、浮点、双精度、复数等多种数据类型。从IDL5.5起还可以支持MrSID压缩数据格式。
  二、快速实现可视化
  IDL支持OpenGL软件或硬件加速,可加速交互式的2D及3D数据分析、图像处理及可视化,除了保留传统的直接图形法外,IDL还采用了先进的面向对象技术;可以实现曲面的旋转和飞行; 用多光源进行阴影或照明处理;可观察实体(Volume)内部复杂的细节;一旦创建对象后,可从各个不同的视角对对象进行可视分析,而不用费时地反复重画。
  IDL具有强大的数据分析能力,从IDL5.5起支持多进程运算,IDL带有完善的数学分析和统计软件包,提供强大的科学计算模型,支持IMSL函数库。它的图像处理软件包提供了大量方便的分析工具、地图投影变换软件包,使您开发GIS易如反掌。
  三、众多的外部语言接口
  IDL支持COM/ActiveX组件,可将您的IDL应用开发集成到与COM兼容的环境中。
  从Visual Basic、Visual C++等访问IDL,还可以通过动态连接库和COM组件方式在IDL程序里调用C 、Fortran等程序。
  用IDL DataMiner可快速访问、查询并管理与ODBC兼容的数据库,支持Oracle, Informix, Sybase, MS SQL 等数据库。可以创建、删除、查询表格,执行任意的SQL命令,读取、设置、查询、增加、删除记录等操作。
  例如:图像和信号处理;3D、4D曲线和曲面分析;三维体数据分析
  IDL的小波变换工具包,主要用于信号处理和图像处理、去除噪声、图像压缩、特征提取、提取图像细节、其信息量损失比FFT小得多。
  四、IDL的应用领域
  IDL为用户提供了可视数据分析的解决方案,早在1982年NASA火星飞越航空器的开发就使用了IDL软件。IDL使科学家无须写传统程序就可直接研究数据。IDL还被广泛应用于地球科学、医学影像、图像处理、软件开发、大学教学、实验室研究、测试技术、天文、信号处理、防御工程、数学分析、统计等诸多领域。
  五、广泛的支持平台
  Microsoft Windows 95/98/2000、Microsoft Windows NT(x86/Alpha)、Open VMS、SunOS、Solaris、Solaris X86、AIX、Digital UNIX、HP-UX、IRIX、Linux(Intel x86)、
  MacOS等众多平台。
  六、软件介绍
  基于IDL的断层识别技术是用IDL编写的,充分的利用了IDL快速实现可视化的特点。
  1、下面是是开始的界面。如图(1)
  2、选择工具栏中的文件读取图标,选择要处理的遥感图像,如图(2)
  3、添加图片之后的界面,如图(3)
  4、调整左侧的滑动条分别设定图像的分割与合并阈值。(该数值一般是經过自己的分析与多次调试所得到),然后单击按钮Extract Faultage Feature。得到图(4)。
  5、载入处理后得到的图片(处理后的数据默认放在了C盘的根目录下),如图(5)所示。
  6、前后的影像进行重叠对比,如图(6)。
  7、分析整理,通过简单的分析对比可以初步的分析断层的位置(并不一定完全的准确,因为断层位置在地下我们只能初步的根据地表来分析)。对于断层的进一步的识别分析考察就要交给我们专业的地质考察人员了。
  七、总结
  IDL语言在图像处理方面的功能是其他语言是其他计算机语言所不能比拟的。将来IDL在国内的应用将更加的广泛,将会发挥出更大的功效。
  参考文献:
  1、韩培友.IDL可视化分析与应用[M].西北工业大学出版社, 2006
  2、IDL程序设计:数据可视化与ENVI二次开发[M].高等教育出版社,2006
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