【数字图像处理】作业三 地理卫星云图处理

作业三 地理卫星云图处理

吴政亿 151220129 [email protected]

(南京大学 计算机科学与技术系, 南京 210093)

1 实验要求

对卫星云图进行处理,保留经纬线,剥离大陆线边界。允许应用所有matlab函数,尽可能的处理,最后实验评判由输出冗余点剔除率、目标像素点的保留率以及一个评分score来排序。

2 实验思路

2.1 图像分析

首先观察实验图像,实验图像是一个二值图像,并且观察image可以发现所有的经纬线都是严格按照八邻域连接的,并且经过边缘细化。

2.2 一次卷积

因此,我首先尝试通过卷积将这些边界线筛选出来,这样,我先设计了一个判断出长度为3的边界的卷积核(卷积和为0):

kernel 1=111121111 k e r n e l   1 = [ 1 1 1 1 − 2 1 1 1 1 ]

应用这个卷积核对1.png进行处理得到的结果为


可以发现经纬线除了交汇点外,大陆线被清除为离散的点,部分的字并没有去除掉。分数如下:

score   =   1.1600e+04
score1  =   0.9931
score2  =   0.9991

为了加上两点交汇的点,我对原图像再一次卷积判断出具有交汇处的点(卷积和为0),并加入其中,结果如下:

kernel 2=111141111 k e r n e l   2 = [ 1 1 1 1 − 4 1 1 1 1 ]


可以发现虽然交汇处的点被加入其中,但是大陆边界的线被割裂的较为离散,此时分数为:

score   =   1.1601e+04
score1  =   0.9931
score2  =   0.9992

可见此时分数相比上面上升了不少,但是我觉的这个效果反倒是下降了,所以分数并不是很好的评判标准。


为了更好的去除大陆边界线,我将卷积核的大小由3*3变为5*5,卷积核如下:

kernel 3=1111112221122211222111111 k e r n e l   3 = [ − 1 − 1 − 1 − 1 − 1 − 1 2 2 2 − 1 − 1 2 − 2 2 − 1 − 1 2 2 2 − 1 − 1 − 1 − 1 − 1 − 1 ]

得到的结果如下:


score   =   1.1602e+04
score1  =   0.9931
score2  =   0.9992

直观感受,看起来在交界处去除的点相比与kernel1要多了4个,但是对与边界线的去除效果得到了加强。

2.3 多次卷积

根据卷积核的变化,可以发现效果较为相似,因此我增加了卷积的次数,由一次更改为两次,kernel1的结果如下:


score   =   1.1600e+04
score1  =   0.9931
score2  =   0.9991

在效果更佳明显的情况下,分数竟然没有变化。


同样的,我们对kernel2进行二次卷积操作,效果同样明显并且保留的大陆线更多,但是由于kernel保留的数据较多,因此我进行了第三次卷积,结果如下:


score   =   1.1602e+04
score1  =   0.9931
score2  =   0.9992

在效果更佳明显的情况下,分数竟然没有变化。


对kernel3进行二次卷积,实验结果如下:


score   =   1.1588e+04
score1  =   0.9931
score2  =   0.9980

可以发现,实验结果在保留了经纬线的情况下,进一步的剔除了大陆边界线,虽然评分有所降低,但是效果up。

2.4 对比总结

总的来说,进行多次卷积,可以将大陆线进一步的剔除,但是代价就是经纬线交汇处的缺口会越来越大。在对比总结之中,kernel1与kernel2配合的效果最佳,因为可以保证交汇了的经纬线不会有缺口。下图为各图经过3~4次卷积的结果,存在放./image下。卷积次数由imageprocessing_test.m中显示。

processed_image = my_imageprocessing(bw); % 卷积一次
processed_image = my_imageprocessing(processed_image); % 卷积二次
processed_image = my_imageprocessing(processed_image); % 卷积三次
processed_image = my_imageprocessing(processed_image); % 卷积四次

2.5 实验结果






3 实验体会

这次实验尝试了许多方法,从霍夫变换,到边界追踪(由于满足八连通,可以完整追踪下来,但是难以去除经纬线),到最后的卷积,发现我的方法越厉害,结果越辣鸡,最终选择九九归一,反而取得了不错的结果,本次实验由于不像前两次实验一样方向明确,费了不少时间精力,虽然我真的很像像群里说的打表一样(我从第二次实验就说想打表了嘤嘤嘤),但是考虑到报告没法写还是放弃了emmm,而且还要默默的抠图。

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