一种对DEM晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法与流程

本发明属于dem晕渲图制作及图像处理，尤其涉及一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法。

背景技术：

1、数字高程模型(digital elevation model)，简称dem，是一种描述地表高程信息的数字模型，也是地理信息系统的重要组成部分。这种数字形式的地形模型可以通过计算机进行处理和分析，具有地形可视化、高精确性、处理高效性等优势，可以为考古研究提供更丰富的空间地理信息数据，极大地扩展了考古学研究的视角。dem可通过数据获取(三维坐标数据)、数据预处理、插值来生成，对dem按地势高低分层设色和图像处理可生成dem晕渲图，使不同海拔的地貌以不同的颜色呈现，从而直观地表现地形起伏。保存到现在的考古遗迹大多已遭受破坏，但其高程与周围的地貌仍存在一定差异，可在数字高程模型(dem)中呈现出独特的地貌特征，再进一步通过dem晕渲图来突出显示这一特征，从而实现突出显示考古遗迹的目的，古水坝也可以通过上述方式突出显示。

2、dem晕渲图方便更清晰地辨别地貌特征，提高数据可视化效果。其配色的核心原则包括自然真实、对比鲜明、色彩渐变、色盲友好等，通常使用渐变色帮助展示高程变化，例如使用蓝色表示低海拔区域，逐渐过渡到绿色和黄色表示中高海拔区域，最终到橙色-红色-紫色表示高山区域。

3、图像处理技术是利用计算机对图像进行分析、增强、压缩和重建的技术。在dem晕渲图制作过程中，可以利用的图像处理技术有色阶处理、阈值划分、滤波、特征提取和三维可视化。色阶处理通过调整dem晕渲图的色阶，以改善图像的对比度和视觉效果，如今常用的色阶处理方法有(1)灰度拉伸法，通过线性拉伸来增强图像的对比度，(2)直方图均衡化法，通过重新分布图像的像素值来增强图像的对比度，(3)自适应直方图均衡化法，根据图像的局部区域进行直方图均衡化，适用于不均匀光照的图像。阈值划分通常用于图像增强和特征提取，常见的阈值确定方法有以下几种：(1)自动确定阈值，例如otsu's方法，根据图像的直方图自动确定阈值；(2)手动确定阈值，根据经验或者具体应用场景人工手动确定阈值，例如根据图像的特定特征来确定阈值；(3)基于统计学的方法，例如基于图像像素值的均值、方差或其他统计特征来确定阈值；(4)基于梯度的方法，通过分析图像的梯度信息来确定阈值，例如sobel算子等；(5)基于聚类的方法，使用聚类算法(如k均值聚类)来确定图像的阈值。

4、总而言之，经过配色和图像处理优化后，dem晕渲图所表现的地貌特征更清晰，高程变化更明显，色彩渐变更自然。但针对特定海拔范围的色阶优化仍然存在问题，例如一般的dem晕渲图以相等的海拔间隔来划分色阶很难突出显示特定海拔范围的古水坝。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明具体采用如下技术方案：

3、一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，包括以下步骤：

4、s1.利用地理信息系统软件的预设色阶生成初始dem晕渲图，并确定总地形的海拔范围；

5、s2.将初始dem晕渲图与获取到的数字等高线地形图叠加，得到叠加后的dem晕渲图，根据预先获取的目标古水坝位置与数字等高线地形图中的海拔数据，在叠加后的dem晕渲图中确定目标古水坝的海拔范围；

6、s3.利用总地形的海拔范围以及目标古水坝的海拔范围对初始dem晕渲图进行色阶优化处理，得到最终优化的dem晕渲图；

7、所述色阶优化处理的具体过程为：

8、s31.重新调整目标古水坝的海拔范围并作为优化范围，将总地形中海拔低于或高于所述优化范围的其余范围作为非优化范围；

9、s32.按照总地形的海拔由低到高的顺序选择预设数量的不同颜色作为基础颜色；

10、s33.在所述优化范围内以预设的海拔间隔大小均匀设置相应分级，在所述非优化范围内设置相应分级，所述非优化范围内的分级数量比所述优化范围内的分级数量少；划分分级后，分别为所述非优化范围和所述优化范围的每个分级分配唯一一个基础颜色，所述优化范围的基础颜色数量大于所述非优化范围的基础颜色数量，若非优化范围的分级数量大于非优化范围的基础颜色数量，则找到未被分配基础颜色的分级所对应的海拔区间，在海拔区间对应的相邻基础颜色中间额外插入过渡色作为未被分配基础颜色的分级的颜色；若优化范围的分级数量大于优化范围的基础颜色数量，则找到未被分配基础颜色的分级所对应的海拔区间，在海拔区间对应的相邻基础颜色中间额外插入过渡色作为未被分配基础颜色的分级的颜色；

11、s34.利用设置分级后的基础颜色生成自定义色阶，利用自定义色阶对初始dem晕渲图进行晕渲优化，得到初步优化的dem晕渲图；

12、s35.判断初步优化的dem晕渲图是否需要调整：若所述优化范围中对应分级后的基础颜色数量达到预设的数量标准阈值，则将初步优化的dem晕渲图作为最终优化的dem晕渲图，否则增加所述优化范围的分级数量，减少所述非优化范围的分级数量，直到所述优化范围中对应分级后的基础颜色数量达到预设的数量标准阈值。

13、在上述方案基础上，各步骤可以采用如下优选的具体方式实现。

14、作为优选，步骤s1中，所述地理信息系统软件采用global mapper软件或arcgis软件。

15、作为优选，步骤s1中，所述总地形的海拔范围为31.7～91.2m。

16、作为优选，步骤s2中，所述目标古水坝的海拔范围为40～43m。

17、作为优选，步骤s31中，所述优化范围为38～45m。

18、作为优选，步骤s32中，按海拔由低到高的顺序，选择的基础颜色分别为蓝色、青色、绿色、黄色、橙色、红色、洋红、紫色、深紫色、棕色、以及褐色。

19、作为优选，步骤s33中，按海拔由低到高的顺序，所述优化范围内对应的基础颜色分别为青色、绿色、黄色、橙色、红色、洋红、紫色、以及深紫色。

20、作为优选，步骤s33中，预设的海拔间隔大小为1m。

21、作为优选，步骤s33中，将海拔低于所述优化范围的非优化范围中，设置1个分级；将海拔高于所述优化范围的非优化范围中，设置2个分级。

22、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

23、本发明的方法为了解决软件预设色阶按相等间隔划分等级，且分级很少，颜色少且不美观，一般不能将目标古水坝突出显示出来的问题。通过本发明的方法，可以使dem晕渲图中的古水坝与低于和高于其海拔的地貌以对比鲜明的颜色区分出来，实现突出显示目标古水坝的目的。

技术特征：

1.一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s1中，所述地理信息系统软件采用global mapper软件或arcgis软件。

3.如权利要求1所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s1中，所述总地形的海拔范围为31.7～91.2m。

4.如权利要求3所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s2中，所述目标古水坝的海拔范围为40～43m。

5.如权利要求4所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s31中，所述优化范围为38～45m。

6.如权利要求1所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s32中，按海拔由低到高的顺序，选择的基础颜色分别为蓝色、青色、绿色、黄色、橙色、红色、洋红、紫色、深紫色、棕色、以及褐色。

7.如权利要求6所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s33中，按海拔由低到高的顺序，所述优化范围内对应的基础颜色分别为青色、绿色、黄色、橙色、红色、洋红、紫色、以及深紫色。

8.如权利要求1所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s33中，预设的海拔间隔大小为1m。

9.如权利要求1所述的一种对dem晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，其特征在于，步骤s33中，将海拔低于所述优化范围的非优化范围中，设置1个分级；将海拔高于所述优化范围的非优化范围中，设置2个分级。

技术总结本发明公开了一种对DEM晕渲图进行色阶优化以突出显示古水坝的方法，包括生成初始DEM晕渲图，叠加数字等高线地形图并明确目标古水坝海拔范围，进行色阶优化处理，所述色阶优化包括适当扩大目标古水坝海拔范围并作为优化范围、自定义色阶、生成优化后的DEM晕渲图与细节完善，所述自定义色阶包括丰富基础颜色、优化范围设置更多分级、低于和高于优化范围的海拔范围设置更少分级。本发明的方法用以解决软件预设色阶按相等间隔划分等级，且分级很少，颜色少且不美观，一般不能将目标古水坝突出显示出来的问题。通过本发明的方法，可以使DEM晕渲图中的古水坝与低于和高于其海拔的地貌以对比鲜明的颜色区分出来，实现突出显示目标古水坝的目的。技术研发人员：张涛,王宁远,张依欣,闫凯凯,张鑫,袁俊平,赵晓豹,王奕然,董少春,杨鑫,徐琦彤,谷成龙,高雅清受保护的技术使用者：浙江省文物考古研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/20