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    重庆时时彩开彩记录: 用于检测和表征水道系统的方法和系统.pdf

    关 键 词:
    用于 检测 表征 水道 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201380051191.8

    申请日:

    2013.11.26

    公开号:

    CN104685542A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06T 7/00申请日:20131126|||公开
    IPC分类号: G06T7/00 主分类号: G06T7/00
    申请人: 雪佛龙美国公司
    发明人: E·史勒夫; J·洛玛斯克; A·菲尔戴尼
    地址: 美国加利福尼亚
    优先权: 13/706,148 2012.12.05 US
    专利代理机构: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038 代理人: 陈新
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201380051191.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.09.22|||2015.12.30|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种用于检测水道系统的计算机实施的方法,包括导入水道数据,其中所述水道数据包括与水道系统中的位置相关联的强度测量结果。所述方法还包括:通过处理器计算强度测量结果的一阶方向导数数据;选择多个局部化测试小波;通过处理器计算多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明所述一阶方向导数与所述多个局部化测试小波之间的相关性;以及基于所述多项拟合度量从所述多个局部化测试小波中确定多个所选小波,其中所述多个所选小波对水道系统进行建模。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于检测水道系统的计算机实施的方法,所述方法包括:
    导入水道数据,其中所述水道数据包括与水道系统中的位置相关 联的强度测量结果;
    通过处理器计算强度测量结果的一阶方向导数数据;
    选择多个局部化测试小波;
    通过处理器计算多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明所述 一阶方向导数与所述多个局部化测试小波之间的相关性;以及
    基于所述多项拟合度量从所述多个局部化测试小波中确定多个所 选小波,其中所述多个所选小波对水道系统进行建模。

    2.  根据权利要求1所述的方法,其中,所述多个所选小波中的每 一个以水道系统的相应点为中心,并且其指向垂直于所述相应点处的 相应一阶方向导数的方向。

    3.  根据权利要求1所述的方法,其中,所述多个局部化测试小波 包括具有不同指向的多个小波。

    4.  根据权利要求1所述的方法,其中,所述多个局部化测试小波 包括具有不同宽度的多个小波。

    5.  根据权利要求1所述的方法,其中,所述水道数据对应于多个 网格点,并且所述多个所选小波被指派到所述多个网格点,所述方法 还包括对于所述多个网格点中的每一个计算多个信噪比值,其中对应 于一个网格点的信噪比值是为所述一个网格点指派的所选小波的所计 算的拟合度量的递增函数。

    6.  根据权利要求1所述的方法,其中,计算所述多项拟合度量包 括计算多项卷积。

    7.  根据权利要求6所述的方法,其中,计算所述多项卷积是在傅 立叶空间中实施的。

    8.  根据权利要求1所述的方法,其中,计算多项拟合度量包括:
    计算所述一阶方向导数与局部化在水道系统中的一个位置处的第 一测试小波之间的第一拟合度量;以及
    计算所述一阶方向导数与局部化在所述一个位置处并且不同于第 一小波的第二测试小波之间的第二拟合度量;
    并且其中确定所述多个所选小波包括选择第一测试小波和第二测 试小波中的相应的所计算的拟合度量更大的一个作为所选小波。

    9.  一种用于分析用于水道系统的数据的计算机实施的方法,其中 所述数据对应于代表包含所述水道系统的表面的多个网格点,所述方 法包括:
    存储为所述多个网格点指派的多项拟合度量,其中所述多项拟合 度量表明多个小波与所述用于水道系统的数据的一阶方向导数之间的 相关性;
    确定连接所述多个网格点的子集的多个链接;
    为所述多个链接的子集指派多项链接成本,其中所述多项链接成 本基于所述多项拟合度量;
    选择网格焦点;以及
    通过处理器确定分别将所述网格焦点连接到所述多个网格点的子 集中的一个网格点的多条水道路径,其中所述多条水道路径是基于所 述多项链接成本来确定的。

    10.  根据权利要求9所述的方法,其中,确定从所述网格焦点到 所述多个网格点中的一个网格点的多条水道路径包括:
    确定从所述网格焦点到所述一个网格点的多条路径;
    为所述多条路径中的每一条指派路径成本,其中用于一条路径的 路径成本是由所述一条路径覆盖的各个链接的链接成本的子集的递增 函数;
    基于所述路径成本,从所述多条路径当中选择一条路径以作为从 所述网格焦点到所述一个网格点的所确定的水道路径。

    11.  根据权利要求10所述的方法,其中,所选路径在所述多条路 径当中具有最小路径成本。

    12.  根据权利要求9所述的方法,还包括:
    为所述多个网格点指派多项小波参数;以及
    根据用于通过所述一个链接而连接的各个网格点的小波参数的值 之间的差提高用于所述多个链接中的一个链接的链接成本。

    13.  一种用于检测水道系统的系统,所述系统包括:
    检测器???,其被配置成:
    导入水道数据,其中所述水道数据包括与水道系统中的位置相关 联的强度测量结果;
    计算强度测量结果的一阶方向导数数据;
    选择多个局部化测试小波;
    计算多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明所述一阶方向导 数与所述多个局部化测试小波之间的相关性;以及
    基于所述多项拟合度量从所述多个局部化测试小波中确定多个所 选小波,其中所述多个所选小波对水道系统进行建模。

    14.  根据权利要求13所述的系统,还包括用于分析用于水道系统 的数据的连接器???,其中所述数据对应于代表包含所述水道系统的 表面的多个网格点,其中所述连接器??楸慌渲贸桑?
    存储为所述多个网格点指派的多项拟合度量,其中所述多项拟合 度量表明多个小波与用于水道系统的所述数据的一阶方向导数之间的 相关性;
    确定连接所述多个网格点的子集的多个链接;
    为所述多个链接的子集指派多项链接成本,其中所述多项链接成 本基于所述多项拟合度量;
    选择网格焦点;以及
    确定分别将所述网格焦点连接到所述多个网格点的子集中的一个 网格点的多条水道路径,其中所述多条水道路径是基于所述多项链接 成本来确定的。

    15.  根据权利要求13所述的方法,其中,将一个小波指派到所述 多个网格点中的一个网格点,并且其中为所述一个网格点指派的一项 小波参数包括所述一个小波的宽度、所述一个小波的标准偏差或者所 述一个小波的指向。

    16.  根据权利要求13所述的方法,还包括:根据所述多项小波参 数,对于所述多个网格点的子集或者对于所述多个链接的子集设定约 束,其中所述多条水道路径中的一条或多条满足所述约束。

    17.  根据权利要求16所述的方法,其中,所述约束包括阻止所述 子集包括在所述多条水道路径的子集中。

    18.  根据权利要求17所述的方法,其中,如果用于第一和第二网 格点的一项小波参数的值之间的差超出阈值差值,则阻止将连接第一 网格点和与第一网格点相邻的第二网格点的链接被包括在水道路径 中。

    19.  根据权利要求9所述的方法,其中,确定所述多条水道路径 包括:去除所述多个链接的子集以免被包括在所述多条水道路径中, 其中对于所述多个链接的所述子集中的每一个链接,其链接成本超出 链接成本最大值。

    20.  根据权利要求9所述的方法,其中,确定从所述焦点到所述 多个网格点中的一个网格点的多条水道路径中的一条包括:利用 Dijkstra算法确定从焦点到所述一个网格点的最低成本路径。

    21.  根据权利要求9所述的方法,还包括:
    为所述多个链接的子集指派多项焦点链接成本,其中所述多项焦 点链接成本低于阈值成本值;以及
    通过处理器确定所述多条水道路径,从而使得所述多条水道路径 的子集与所述多个链接的低成本子集中的一个或多个链接重叠。

    22.  根据权利要求9所述的方法,还包括:为水道系统指派统计 度量。

    23.  根据权利要求22所述的方法,其中,所述统计度量包括水道 阶数、水道宽度、水道长度或者一阶盆地的数目。

    24.  根据权利要求22所述的方法,其中,指派统计度量包括:为 所述多条水道路径的子集指派水流方向并且为所述多个网格点的子集 指派排水面积,其中为一个网格点指派的排水面积和处在与所述一个 网格点相同的水道路径上并且在该水道路径上处于所述一个网格点的 上游的网格点数目成比例。

    25.  根据权利要求22所述的方法,其中,测试小波基于扩散函数, 并且其中所述统计度量包括在水道系统中所包括的小波的形态学年 代。

    26.  根据权利要求9所述的方法,其中,所述多项拟合度量是多 个信噪比。

    27.  一种用于分析用于水道系统的数据的系统,其中所述数据对 应于代表包含所述水道系统的表面的多个网格点,所述系统包括连接 器???,其中所述连接器??楸慌渲贸桑?
    存储为所述多个网格点指派的多项拟合度量,其中所述多项拟合 度量表明多个小波与用于水道系统的所述数据的一阶方向导数之间的 相关性;
    确定连接所述多个网格点的子集的多个链接;
    为所述多个链接的子集指派多项链接成本,其中所述多项链接成 本基于所述多项拟合度量;
    选择网格焦点;以及
    确定分别将所述网格焦点连接到所述多个网格点的子集中的一个 网格点的多条水道路径,其中所述多条水道路径是基于所述多项链接 成本来确定的。

    说明书

    说明书用于检测和表征水道系统的方法和系统
    技术领域
    本公开内容总体上涉及用于检测和表征水道系统的方法和系统, 并且特别涉及使用小波分析来检测和表征水道系统。
    背景技术
    对于水道系统的检测和表征提供了关于地球表面或表面下的有价 值的地理信息。举例来说,陆地上或海底上的水流系统提供了关于这 些水流及其周围环境在其地理演变过程中的改变的信息。
    对于在平面图中对水道系统的节段进行成像存在多种技术。这些 技术包括地震成像、包括数字海拔高度模型(DEM)的数字地形测量以 及航空摄影。这些成像技术可以得到高分辨率图像,从而可以导出关 于各种属性的信息,比如水道系统的各个节段的海拔高度(高度或深 度)或岩石结构。一些成像技术可以提供每平方米几个数据点的分辨 率。但是所述成像技术常常显示出与其周围环境显著不同的水道系统 的节段,并且常常没有清楚地连接到其他节段。因此,图像对于用户 可能看起来是不相连的节段的网络。此外,所述成像技术并不提供关 于水道系统的特性的定量信息,比如其年代、排水面积(drainage  area)或平滑度。
    缺少用以检测或连接水道的各个节段的准确并且可再现的技术。 现有的技术常常使用视觉方法,其中用户检视图像或相应的数据,并 且勾画出水道系统的各个节段的可能边界或者连接这些节段从而形成 整个水道系统。这些技术常常不准确、低效并且不可再现,这是因为 其依赖于用户的主观判断。
    因此,需要一种用于根据各种类型的成像数据集合来检测和表征 水道系统的高效、可再现并且自动化的技术。
    发明内容
    在各个实施例中,一种用于检测水道系统的计算机实施的方法包 括:导入水道数据,其中所述水道数据包括与水道系统中的位置相关 联的强度测量结果;通过处理器计算强度测量结果的一阶方向导数数 据;选择多个局部化测试小波;通过处理器计算多项拟合度量 (fit-measure),其中所述多项拟合度量表明所述一阶方向导数与所 述多个局部化测试小波之间的相关性;以及基于所述多项拟合度量从 所述多个局部化测试小波中确定多个所选小波,其中所述多个所选小 波对水道系统进行建模。
    在一些实施例中,所述多个所选小波当中的每一个以水道系统的 相应的一点为中心,并且其指向垂直于所述相应点处的相应一阶方向 导数的方向。
    在一些实施例中,所述多个局部化测试小波包括具有不同指向的 多个小波。在一些实施例中,所述多个局部化测试小波包括具有不同 宽度的多个小波。
    在一些实施例中,水道数据对应于多个网格点,并且所述多个所 选小波被指派到所述多个网格点,所述方法还包括对于所述多个网格 点当中的每一个计算多个信噪比值,其中对应于一个网格点的信噪比 值是为所述一个网格点指派的所选小波的所计算的拟合度量的递增函 数。在一些实施例中,计算多项拟合度量包括计算多项卷积。在一些 实施例中,计算所述多项卷积是在傅立叶空间中实施的。
    在一些实施例中,计算多项拟合度量包括:计算所述一阶方向导 数与局部化在水道系统中的一个位置处的第一测试小波之间的第一拟 合度量;以及计算所述一阶方向导数与局部化在所述一个位置处并且 不同于第一小波的第二测试小波之间的第二拟合度量;并且其中确定 所述多个所选小波包括选择第一测试小波和第二测试小波当中的相应 的所计算的拟合度量更大的一个作为所选小波。
    在一些实施例中,一种计算机实施的方法是用于分析对应于水道 系统的数据,其中所述数据对应于代表包含所述水道系统的表面的多 个网格点。所述方法包括:存储为所述多个网格点指派的多项拟合度 量,其中所述多项拟合度量表明多个小波与所述对应于水道系统的数 据的一阶方向导数之间的相关性;确定连接所述多个网格点的一个子 集的多个链接;为所述多个链接的一个子集指派多项链接成本,其中 所述多项链接成本是基于所述多项拟合度量;选择网格焦点;以及通 过处理器确定分别将所述网格焦点连接到所述多个网格点的一个子集 中的一个网格点的多条水道路径,其中所述多条水道路径是基于所述 多项链接成本来确定的。
    在一些实施例中,确定从所述网格焦点到所述多个网格点当中的 一个网格点的多条水道路径包括:确定从所述网格焦点到所述一个网 格点的多条路径;为所述多条路径当中的每一条指派路径成本,其中 对应于一条路径的路径成本是对应于由所述一条路径覆盖的各个链接 的链接成本的一个子集的递增函数;基于所述路径成本,从所述多条 路径当中选择一条路径以作为从所述网格焦点到所述一个网格点的所 确定的水道路径。
    在一些实施例中,所选路径在所述多条路径当中具有最小路径成 本。在一些实施例中,所述方法还包括:为所述多个网格点指派多项 小波参数;以及提高对应于所述多个链接当中的一个链接的链接成本, 这是根据对应于通过所述一个链接而连接的各个网格点的小波参数的 值之间的差而进行的。
    在一些实施例中,将一个小波指派到所述多个网格点当中的一个 网格点,并且其中为所述一个网格点指派的一项小波参数包括所述一 个小波的宽度、所述一个小波的标准偏差或者所述一个小波的指向。
    在一些实施例中,所述方法还包括:根据所述多项小波参数,对 于所述多个网格点的一个子集或者对于所述多个链接的一个子集设定 约束,其中所述多条水道路径当中的一条或多条满足所述约束。在一 些实施例中,所述约束包括阻止将所述子集包括在所述多条水道路径 的一个子集中。在一些实施例中,如果对应于第一和第二网格点的一 项小波参数的值之间的差超出阈值差值,则阻止将连接第一网格点和 与第一网格点相邻的第二网格点的链接包括在水道路径中。
    在一些实施例中,确定所述多条水道路径包括:去除所述多个链 接的一个子集以免被包括在所述多条水道路径中,其中对于所述多个 链接的所述子集中的每一个链接,其链接成本超出链接成本最大值。 在一些实施例中,确定从所述焦点到多个网格点当中的一个网格点的 多条水道路径当中的一条包括:利用Dijkstra算法确定从焦点到所述 一个网格点的最低成本路径。
    在一些实施例中,所述方法还包括:为所述多个链接的一个子集 指派多项焦点链接成本,其中所述多项焦点链接成本低于一定阈值成 本值;以及通过处理器确定所述多条水道路径,从而使得所述多条水 道路径的一个子集与所述多个链接的低成本子集当中的一个或多个链 接重叠。在一些实施例中,所述方法还包括:为水道系统指派统计度 量。
    在一些实施例中,所述统计度量包括水道阶数、水道宽度、水道 长度或者一阶盆地(first order basin)的数目。在一些实施例中, 指派统计度量包括:为所述多条水道路径的一个子集指派水流方向并 且为所述多个网格点的一个子集指派排水面积,其中为一个网格点指 派的排水面积和处在与所述一个网格点相同的水道路径上并且在该水 道路径上处于所述一个网格点的上游的网格点数目成比例。
    在一些实施例中,测试小波是基于扩散函数,并且其中所述统计 度量包括在水道系统中所包括的小波的形态学年代(morphologic  age)。在一些实施例中,所述多项拟合度量是多个信噪比。
    在一些实施例中,一种用于检测水道系统的系统包括检测器???, 其被配置成:导入水道数据,其中所述水道数据包括与水道系统中的 位置相关联的强度测量结果;计算强度测量结果的一阶方向导数数据; 选择多个局部化测试小波;计算多项拟合度量,其中所述多项拟合度 量表明所述一阶方向导数与所述多个局部化测试小波之间的相关性; 以及基于所述多项拟合度量从所述多个局部化测试小波中确定多个所 选小波,其中所述多个所选小波对水道系统进行建模。
    在一些实施例中,所述系统还包括用于分析对应于水道系统的数 据的连接器???,其中所述数据对应于代表包含所述水道系统的表面 的多个网格点,其中所述连接器??楸慌渲贸桑捍娲⑽龆喔鐾?点指派的多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明多个小波与所述 对应于水道系统的数据的一阶方向导数之间的相关性;确定连接所述 多个网格点的一个子集的多个链接;为所述多个链接的一个子集指派 多项链接成本,其中所述多项链接成本是基于所述多项拟合度量;选 择网格焦点;以及确定分别将所述网格焦点连接到所述多个网格点的 一个子集中的一个网格点的多条水道路径,其中所述多条水道路径是 基于所述多项链接成本来确定的。
    在一些实施例中,提出一种用于分析对应于水道系统的数据的系 统,其中所述数据对应于代表包含所述水道系统的表面的多个网格点, 所述系统包括连接器???,其中所述连接器??楸慌渲贸桑捍娲⑽?述多个网格点指派的多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明多个 小波与所述对应于水道系统的数据的一阶方向导数之间的相关性;确 定连接所述多个网格点的一个子集的多个链接;为所述多个链接的一 个子集指派多项链接成本,其中所述多项链接成本是基于所述多项拟 合度量;选择网格焦点;以及确定分别将所述网格焦点连接到所述多 个网格点的一个子集中的一个网格点的多条水道路径,其中所述多条 水道路径是基于所述多项链接成本来确定的。
    在一些实施例中,一种非瞬时性计算机可读介质存储有指令,所 述指令在由一台或多台计算机执行时使得所述一台或多台计算机实施 一种用于检测水道系统的方法,所述方法包括:导入水道数据,其中 所述水道数据包括与水道系统中的位置相关联的强度测量结果;通过 处理器计算强度测量结果的一阶方向导数数据;选择多个局部化测试 小波;通过处理器计算多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明所 述一阶方向导数与所述多个局部化测试小波之间的相关性;以及基于 所述多项拟合度量从所述多个局部化测试小波中确定多个所选小波, 其中所述多个所选小波对水道系统进行建模。
    在一些实施例中,一种非瞬时性计算机可读介质存储有指令,所 述指令在由一台或多台计算机执行时使得所述一台或多台计算机实施 一种用于分析对应于水道系统的数据的方法,其中所述数据对应于代 表包含所述水道系统的表面的多个网格点,所述方法包括:存储为所 述多个网格点指派的多项拟合度量,其中所述多项拟合度量表明多个 小波与所述对应于水道系统的数据的一阶方向导数之间的相关性;确 定连接所述多个网格点的一个子集的多个链接;为所述多个链接的一 个子集指派多项链接成本,其中所述多项链接成本是基于所述多项拟 合度量;选择网格焦点;以及通过处理器确定分别将所述网格焦点连 接到所述多个网格点的一个子集中的一个网格点的多条水道路径,其 中所述多条水道路径是基于所述多项链接成本来确定的。
    附图说明
    附图不一定是按比例或穷举性的。相反,重点通常在于说明这里 所描述的发明原理。附图被合并在说明书中并且构成说明书的一部分, 其中示出了根据本公开内容的几个实施例,并且与后面的描述一同用 来解释本公开内容的原理。在附图中:
    图1A和1B示出了根据各个实施例的对应于各个水道系统的图像 和强度数据的实例。
    图2示出了根据一些实施例的水道系统的示意图。
    图3示出了对应于应用根据一些实施例的自动化检测技术的示意 图。
    图4是根据各个实施例的水道检测系统的方框图。
    图5A和5B示出了对应于根据一些实施例来检测水道节段的流程 图。
    图6A示出了根据一些实施例的在真实空间中描绘的示例性节段。
    图6B示出了根据一些实施例的导数空间中的示例性节段的导数 分布。
    图6C示出了根据一些实施例的导数空间中的示例性小波的曲线 图。
    图7示出了根据一些实施例的具有不同特性的不同水道节段以及 具有类似特性的相应的测试小波。
    图8A和8B示出了根据各个实施例的检测器??榈氖淙牒褪涑?。
    图9A和9B描绘出根据一些实施例的通过水道检测器系统检测并 建模的水道系统数据以及所述节段和已连接水道系统。
    图10A示出了对应于根据一些实施例来检测和建模已连接水道系 统的流程图。
    图10B示出了根据一个实施例的阻止链接的处理。
    图11示出了对应于导出并且分析对应于水道系统的统计数据的 流程图。
    图12描绘出根据一些实施例的形态学年代参数对于水道系统的 各种表面的平滑度的影响。
    图13示出了根据一个实施例的对于水道系统导出的各种统计度 量。
    具体实施方式
    后面的详细描述涉及附图。在可能的情况下,在附图和描述中使 用相同的附图标记来指代相同的或类似的部分。此外,除非另行表明, 否则类似地命名的单元可以实施类似的功能并且可以被类似地设计。 阐述了许多细节以便提供对于所描述的实施例的理解??梢栽诿挥姓?些细节的情况下实践所述实施例。此外,为了避免模糊所描述的实施 例,对于众所周知的方法、规程和组件没有进行详细描述。虽然在这 里描述了几个示例性实施例和特征,但是在不背离本发明的精神和范 围的情况下,各种修改、适配和其他实现方式是可能的。因此,除非 另行声明,否则这里的描述涉及一个或多个实施例,并且不应当被解 释成作为一个整体限制本发明。相反,本发明的适当范围由所附权利 要求书限定。
    在本公开内容中使用的集合的一个子集可以包括所述集合的一个 或多于一个(包括所有)成员。此外,当第二变量增大时,如果第一 变量不会减小而是总体上增大,则在本公开内容中使用的第一变量是 第二变量的递增函数。另一方面,当第二变量增大时,如果第一变量 不会增大而是总体上减小,则第一变量是第二变量的递减函数。在一 些实施例中,如果第一变量分别与第二变量成正比或反比,则第一变 量是第二变量的递增或递减函数。
    一些实施例公开了利用小波分析对海底和湖底(subareal)水道 进行自动化检测和表征。在各个实施例中,使用自然水道的形式、范 围和平面图几何结构来推断平滩流量(bank-full discharge)、曲折 度以及这些参数与集水面积(catchment area)、低宽度和低深度之 间的关系。
    对于水道形态测定的提取通常需要现场测量,或者从地图、航空 摄影和地震数据解释平面图和剖面数据。各个实施例使用自动化方法 从各种类型的平面图数据进行水道检测,其中包括航空摄影、地震成 像以及数字海拔高度模型(DEM)。
    一些实施例通过利用小波分析将所述数据的方向导数与理想化水 道的方向导数进行比较来识别水道。最佳拟合形式提供水道指向、宽 度、起伏(relief)以及水道边界的锐度。在一些实施例中,如果扩 散过程操作来随着时间平滑水道上升(channel riser),则基于其边 界的平滑度来实施水道废弃的相对年代测定。各个实施例通过突出显 示水道汇聚的空间模式的方式来连接所检测到的水道。一些实施例允 许用户对水道系统施加约束,从而产生对于水道系统配置的各种解释。
    各个实施例从数据收集系统导入水道数据,并且基于所导入的数 据检测和分析水道系统。图1A和1B示出了根据各个实施例的对应于 各种水道系统的水道数据的实例。在各个实施例中,水道数据包括多 种数据类型当中的一种或多种,比如地震数据、摄影数据或者DEM数 据。在各个实施例中,水道数据表明对于包括水道系统的表明中的各 个位置所收集的数据的强度。
    在各个实施例中,所述表面包括陆地、海底或者处于地球表面上 或靠近地球表面的一层。在各个实施例中,所收集的数据的强度包括 地震数据的强度、成像数据中的亮度或对比度水平或者DEM数据的强 度。在一些实施例中,强度数据包括对应于陆地或海底上的各点的海 拔高度数据。在一些实施例中,对于一个网格上的各点提供水道数据。 在各个实施例中,所述网格是其中相邻网格点的距离恒定的规则网格。 在一些实施例中,所述网格是不规则网格,其中各个相邻网格之间的 距离有所不同。在一些实施例中,所述网格是树状结构。在一些实施 例中,水道系统被表征为表面中的细长特征,与之对应的数据具有不 同于周围环境的强度。
    图1A描绘出根据一些实施例的各种水道系统的地震图像102、航 空摄影图像104以及数字海拔高度模型(DEM)图像106。在一些实施 例中,地震图像是通过表面地震勘测而生成的。在一些实施例中,地 震成像技术生成局部化地震波,收集反射波,并且基于反射波生成所 述表面或表面下的界面中的地震图像。这些界面包括陆地表面与空气 之间的界面,海底表面与海洋之间的界面,或者表面下地层之间的界 面。因此,所述技术提供的图像在表面的不同点处示出了对应于所述 表面的地震波的强度。
    类似地,航空摄影图像(比如图像104)是利用例如安装在飞机 或卫星上的摄影机从上方拍摄的陆地或海底的表面的图像。数字海拔 高度模型(DEM)(比如图像106)是表面的模型。在各个实施例中, DEM图像是通过对于表面的直接勘测而生成的,或者是通过例如利用 雷达技术的远程感测技术而生成的。
    在各个实施例中,平面图图像包括关于表面的信息。图1B示出了 根据一个实施例的从地震图像导出的示例性地震强度数据。具体来说, 图1B示出了图像110,其在灰度和用于阅读所述灰度的强度尺度图例 120中表明地震信息。图像110示出了对应于表面112的强度值。表 面112的每一点可以由其显示在轴114和116上的坐标指定。在图1B 中,水平轴114覆盖包括特定坐标系中的1000到1700范围的横坐标。 另一方面,垂直轴116覆盖包括所述特定坐标系中的100到900范围 的纵坐标。在一些实施例中,表面112被划分成网格,所述网格是位 于横坐标和纵坐标的离散集合处的节点的离散网络。在一些实施例中, 所述网格的分辨率由图像的分辨率决定。在一些实施例中,对于图像 110的每一个像素提供一个数据点。
    图例120提供根据一个实施例的用于确定图像110中的每一点的 强度的灰度引导。在图1B中,图例120所覆盖的强度范围包括从大约 -2000的特定单位的负强度到大约2000的所述特定单位的正强度。此 外,图例120表明一点的亮度是其强度的递增函数。也就是说,与较 暗的点相比,更亮的点的位置更高。因此,基于图例120,图像110 示出了表面112包括用深色描绘的较深部分,比如部分117。此外, 表面117还包括用浅色描绘的较高部分,比如部分118。在各个实施 例中,图像110和图例120表明相对于参考水平的相对强度。
    在一些实施例中,表面的强度数据提供关于表面中的水道系统的 信息。图2示出了根据一些实施例的水道系统200的示意图。水道系 统200包括多个分支,比如分支202、204和206,以及每一个分支的 末端处的多个点,比如边界点220和212-216,以及结合点222-224。 每一个分支连接两个点,其中每一点可以是边界点或结合点。举例来 说,分支202连接边界点212和结合点223。类似地,分支204连接 结合点223和224。在各个边界点当中,其中一个或多个可以是目的 地点。目的地点是多个分支终结在该处的边界点。在水道系统200中, 例如边界点220是目的地点。在一些实施例中,水道系统包括多于一 个更小的水道系统,比如水道系统200。因此在这样的实施例中,更 大的水道系统可以包括多于一个目的地点,其中的每一个目的地点分 别对应于其中一个更小的水道系统。在各个实施例中,水道系统200 描绘出在各个点之间提供各条路径的分支系统。举例来说,水道系统 200描绘出从位于水道系统200的边界上的边界点212到目的地点220 的路径。该路径包括分支202、204和206。类似地,水道系统200描 绘出从边界点212-216或结合点222-224到目的地点220的其他路径。
    在各个实施例中,水道系统可以被近似成各个水道节段的并集。 每一个节段是可以被近似成直线段的一段分支,也就是其水平剖面近 似成矩形的一段。在一些实施例中,每一个节段还具有围绕该节段的 中心轴对称并且沿着该轴不改变的强度分布。一个分支可以包括一个 或多个节段。对于目的地点220,分支202例如可以被近似成节段203、 205和207的组合。
    在一些实施例中,水道系统200代表水流从更高的海拔高度流到 较低的海拔高度的水道。在一些实施例中,水流在水道系统200中的 流动反向是基于沿着路径的各点的海拔高度的改变。在各个实施例中, 所述路径代表水流从一个端点流到另一个端点的水道。各个分支可以 在结合点处联结或分开。
    在一些实施例中,例如水道系统200描绘出通常在图2的正y方 向上流动的水流系统。在这样的实施例中,例如分支202和210之类 的分支是在结合点(比如点223)处联结的较弱分支,从而形成例如 分支204之类的更强分支。所述更强分支又在例如点224之类的结合 点处形成例如分支206之类的更强分支。分支206在目的地点220处 终结,其可以代表出水口(outlet)。在这里的术语中,弱或强代表 各个分支联结从而形成其他分支的相对顺序。从两个或更多其他分支 的联结得到的分支强于这些其他分支当中的每一个。在一些实施例中, 水道系统200替换地描绘出在目的地点220处源起并且在图2的负y 方向上流动的水流系统。在这样的图像中,目的地点220代表源头。
    在一些实施例中,一些分支可能被检测为与其全部两个边界上的 区域相比处于不同强度的一个区域。例如在图2中,剖面232描绘出 分支208的剖面。剖面232是在垂直于分支208的方向上取得的。剖 面232示出了分支208与其两个边界上的表面相比处于较低强度。剖 面232是在其较低点处耦合的两个阶梯233和234的组合。
    在各个实施例中,水道系统的图像可能包括不会被人类视觉检测 到的分支。例如在图2中,水道系统200包括区域240。人类观察者 在区域240中可能不会看到任何可辨识的特征?;蛘咔?40的强度 图例如是图1B的灰度图,其中没有描绘出区域240与其周围环境中的 各个像素的强度之间的任何显著差。然而区域240可能还包括对应于 水道系统200的一些特征。放大图241例如示出了区域240的一些详 细特征。具体来说,如在剖面242中所见,区域240包括例如分支209 之类的分支,其通常比例如分支208之类的可观察到的分支更浅。取 决于图像的尺度,这样的详细特征可能不会被人类观察者检测到,并 且可能替换地需要对强度数据进行详细分析。
    图3示出了应用根据一些实施例的自动化检测技术的结果。图3 包括水道系统300的示意图310和320。示意图310示出了从成像系 统导出的水道系统300。另一方面,示意图320示出了利用一些实施 例的自动化水道检测技术导出了其细节的水道系统300。
    示意图310描绘出基于从成像技术导出的强度数据的水道系统 300的模型。示意图310示出了水道系统300开始于处在高海拔高度 陆架312处的分支311。水道系统200还终结于盆地底部314。因此, 在示意图310中示出的海拔高度图像揭示出例如分支311或者位于盆 地底部314附近的分支313之类的一些分支。但是对于例如中部区域 316或者较低盆地区域318之类的区域,强度数据的质量较差。
    示意图320描绘出根据一些实施例的在对示意图310应用数据分 析和改进技术之后的水道系统300。检测系统从高质量数据(比如围 绕分支311或313的那些高质量数据)导出水道系统的某些特性。检 测系统将所导出的特性应用于具有较差质量的数据的例如中部区域 316或较低盆地区域318之类的区域,以便导出这些区域的更加详细 的特征。
    图4是根据各个实施例的水道检测系统400的方框图。水道检测 系统400被配置成检测和分析水道系统。水道检测系统400包括I/O 接口410、检测器???20、连接器???30以及分析器???40。
    在各个实施例中,在本公开内容中所公开的其中一个或多个???是通过一个或多个计算机处理器来实施的,所述计算机处理器执行用 于实施相应??榈墓δ艿娜砑绦?。在一些实施例中,其中一个或多 个所公开的??槭峭ü桓龌蚨喔鲇布?槔词凳┑?,所述硬件???执行用于实施相应??榈墓δ艿墓碳?。在各个实施例中,其中一个或 多个所公开的??榘ù娲⒔橹?,其用于存储由所述??槭褂玫氖?或者由所述??橹葱械娜砑蚬碳绦?。在各个实施例中,其中一个 或多个所公开的??榛蛘咚拇娲⒔橹蚀τ谒南低车哪诓?或外部。在一些实施例中,其中一个或多个所公开的??榛虼娲⒔橹?是通过计算“云”来实施的,所公开的系统通过互联网与之连接并且 相应地使用外部??榛虼娲⒔橹?。在一些实施例中,所公开的用于存 储信息的存储介质包括非瞬时性计算机可读介质,比如CD-ROM、计算 机存储装置(例如硬盘)或者闪存。此外,在各个实施例中,其中一 个或多个存储介质是存储信息或软件程序的非瞬时性计算机可读介 质,所述软件程序由各个??橹葱谢蛘呤凳┱饫锼母髦址椒ɑ?流程图。
    在各个实施例中,I/O接口410被配置成接收输入以及提供输出。 在一些实施例中,I/O接口410是用于接收以及向用户或者向另一个 自动化系统发送数据的接口。在各个实施例中,I/O接口410包括输 入接口412和输出接口414。输入接口412被配置成接收例如通过地 震成像、DEM或者航空摄影提供的那些强度数据。另一方面,输出接 口414被配置成输出与所检测到的水道系统有关的信息,比如各个节 点的图像或者与所述节段有关的数据,正如后面更加详细地解释的那 样。在一些实施例中,I/O接口410包括以下各项当中的一项或多项: 互联网接口、数据读取器、鼠标、键盘、显示器、扬声器、触摸屏或 者打印机。
    根据各个实施例,检测器???20被配置成接收来自I/O接口410 的数据,并且从所接收到的数据检测水道系统的各种特性。在一些实 施例中,检测器???20接收对应于一个表面的强度数据,并且从所 述数据检测位于所述表面中的水道系统的各个节段。在一些实施例中, 检测器???20将所述节段建模成局部化小波,其方式将在后面详细 描述。在一些实施例中,检测器???20将所述结果提供到I/O接口 410,以便向用户或另一个系统输出。在一些实施例中,检测器???420将所述结果提供到连接器???30或分析器???40以供进一步 分析。
    根据一些实施例,连接器???30分析由检测器???20提供的 信息,并且基于这些数据生成对应于已连接水道系统的信息。在各个 实施例中,连接器???30从检测器???20接收关于水道系统的多 个节段的信息。通过对节段数据进行分析,连接器???30生成连接 各个节段的水道系统的各个分支的模型。通过将这些连接分支与所述 节段相组合,连接器???30生成水道系统的已连接模型。连接器模 块430还导出与水道系统有关的各种数据,正如后面更加详细地解释 的那样。在一些实施例中,连接器???30将所述结果提供到I/O接 口410,以便向用户或另一个系统输出。在一些实施例中,连接器模 块430将所述结果提供到分析器???40以供进一步分析。
    根据各个实施例,分析器???40被配置成接收关于各个节段或 者已连接水道系统的信息,并且分析该信息。在一些实施例中,分析 器???40接收来自检测器???20的节段相关数据或者来自连接器 ???30的已连接水道系统数据。此外,在各个实施例中,分析器模 块440从所接收到的数据导出水道系统的各种特性,正如在后面更加 详细地解释的那样。此外,在一些实施例中并且如在后面解释的那样, 分析器???40将所述结果发送到检测器???20或连接器???30 以用于进一步分析,或者发送到I/O接口410。
    图5A示出了对应于根据一些实施例来检测水道节段的流程图 500。在一些实施例中,流程图500由水道检测系统实施,比如水道检 测系统400。在一些实施例中,流程图500由节段检测器实施,比如 检测器???20。为了便于说明,后面假设流程图500由检测器???实施。
    参照图5A,在方框502中,检测器??榻邮涨慷仁?。在一些实 施例中,强度数据是从成像系统导入的,比如地震成像系统、DEM成 像系统或者航空摄影成像系统。在各个实施例中,强度数据是与地震 图像、航空摄影图像或者DEM图像有关的数据,比如图1A中的图像 102、104和106。在各个实施例中,所接收到的数据包括比如关于图 1B讨论的那些强度数据。
    在一些实施例中,所述强度数据与作为网格的节点的一些网格点 相关联。在一些实施例中,所述网格是规则网格。在一些其他实施例 中,所述网格是不规则网格。在一些实施例中,对于所述表面定义一 个网格,并且将所接收到的数据投影到所述网格的各个节点上。在一 些实施例中,对应于每一个网格点的强度的值是围绕该网格点的一个 区域中的强度的平均值。
    在各个实施例中,水道系统被划分成多个节段。在一些实施例中, 水道系统的每一个节段与一个网格点相关联。在各个实施例中,与一 个网格点相关联的水道节段对应于近似以该网格点为中心的一个网格 点集合的数据。图6A示出了根据一些实施例的在真实空间中描绘出的 示例性节段。具体来说,图6A在平面图600和剖面图610中示出了对 应于水道系统的一个节段的分布602。平面图600示出了对应于节段 602的强度数据。在平面图600中,每一点具有沿着三个笛卡尔轴x、 y和z的三个坐标。在平面图600中,坐标轴x和y被示出,坐标轴z 垂直于视图600的平面并且从视图600的平面向上指。一点的x和y 坐标对应于该点在其周围环境(例如陆地)的表面的平面中的位置。 一点在所述表面中的z坐标与对应于该点的数据的强度成比例。在视 图600中,一点的z坐标由该点的灰度颜色描绘,其方式类似于在图 1B中所讨论的方式。出于说明的目的,视图600和610中的三个坐标 的值处于任意尺度。此外,出于说明的目的,节段602被描绘成与y 轴平行的直节段。也就是说,对于示例性节段602,其强度是x坐标 的函数而不是y坐标的函数。
    剖面图610示出了沿着平行于x轴的剖面的节段602的强度信息。 因此,视图610中的每一点代表在平面图600中具有任意y坐标的一 点的x和z坐标。如视图600和610中所见,水道节段602具有宽度 604。在一些实施例中,宽度604被定义为水道节段的侧壁613和614 与周围表面的平顶(plateau)的联结点之间的距离。
    如视图600和610中所见,说明性节段602具有沿着直线x=50为 最低的强度。此外,节段602在该对称线的两侧对称地升高,并且近 似地沿着线x=40和x=60达到平顶。如剖面图610中所见,在一些实 施例中,节段602可以被建模成对应于侧壁613和614的两个阶梯状 函数的组合,其彼此面对并且在底部615联结。在图600中,底部615 代表线x=50。在视图610中,这条线是对应于节段602的强度数据的 对称轴?;蛘咴谑油?00中,表面x=50是对应于节段602的对称表面。
    在各个实施例中,水道系统包括具有不同特性的多个节段。水道 系统的不同节段可以具有不同指向或不同形状。一些节段可以具有类 似于说明性节段602的形状的直线形状。一些其他节段可以具有非直 线形状,并且例如包括一些曲线部分。在一些实施例中,每一个节段 被近似成具有其自身的局部坐标轴的直节段。因此对于每一个节段, 局部x和y轴被定义在所述平面图上,从而使得局部y轴平行于该节 段的对称轴。局部y轴关于全局y轴的方向定义所述节段的指向。
    回到图5A,在各个实施例中,检测器??樵诘际占渲卸运老?统的各个节段进行建模。为此,如图5A的方框506中所示,检测器模 块计算对应于每一个节段的强度数据的一阶方向导数。具体来说,在 每一个网格点处,检测器??榧扑憔植縳方向上的强度数据的一阶导 数,也就是垂直于该节段的对称轴的方向。
    图6B示出了根据一些实施例的导数空间中的图6A的节段602的 一阶导数分布622。具体来说,导数分布622包括dz/dx的值,也就 是强度数据z在局部x方向上的一阶方向导数。图6B示出了平面图 620和剖面图630中的分布。在视图620和630中,x和y坐标类似于 在视图600和610使用的那些坐标。但是视图620和630中的第三坐 标是一阶方向导数dz/dx。因此,平面图620中的每一点(x,y)处的灰 度表明具有坐标x和y的该点处的强度数据的一阶方向导数的值。类 似地,剖面图630的导数曲线图中的每一点(x,dz/dx)表明对应于具有 横坐标x并且具有任何坐标纵坐标y的一点的一阶方向导数dz/dx的 值。
    图6B表明包括两个两处相对凸起的节段602的导数分布622。具 体来说,如视图620和630中所见,导数分布622包括负凸起623和 正凸起624。在各个实施例中,所述两个凸起的峰值之间的距离与水 道节段602的宽度604成比例。在一些实施例中,比如图6B中所示出 的实施例,宽度604被替换地定义成所述节段的导数分布中的两个峰 值之间的距离。每一处凸起还具有展宽(spread)606。展宽606是侧 壁613和614的陡度的递减函数?;痪浠八?,展宽606是水道节段602 的侧壁的平滑度的递增函数。
    正如前面所讨论的那样,示例性节段602通常是围绕x=50线对称 的。因此,在导数曲线图630中,负、正凸起623和624是彼此关于 点x=50的镜像。但是更为一般性的水道节段可能不会表现出这样的对 称性。然而对于典型的对称水道节段,导数分布622沿着x方向的总 积分等于零?;岬玫阶芑治愕慕峁且蛭湫偷乃澜诙卧谄溆?周围平顶联结的两侧具有相同的强度。因此,对于典型的水道节段, 在平面图620中的导数分布622下方的总的代数体积(algebraic  volume)是零。类似地,剖面图630中的导数分布622的剖面下方的 总面积是零。因此,在导数空间中,典型的水道节段具有总积分为零 的分布。
    各个实施例使用节段的导数分布来利用小波对所述节段进行建 模。在一些实施例中,导数分布比空间分布更加适合,这是因为其总 积分为零。此外,在一些实施例中,导数分布比更高阶导数更加适合, 这是因为其噪声少于更高阶导数。一般来说,由于取得离散强度数据 的导数会引入噪声,因此优选地使用尽可能低阶的导数来对数据进行 建模。
    在各个实施例中,检测器??橥ü诘际占渲欣镁植炕〔?对水道系统的各个节段进行建模来提供水道系统的动态模型。图6C 示出了根据一些实施例的导数空间中的示例性小波642的曲线图640。 示例性小波642包括小波凸起643和645,其分别对节段凸起623和 624进行建模。在一些实施例中,小波凸起643和645由相同的局部 化有峰函数(比如截断高斯函数)的两份拷贝形成,其中一份拷贝被 反转,并且二者关于彼此被平移一个小波宽度的数量。通常来说,小 波642由包括宽度644和展宽646在内的几项特性定义。在一些实施 例中,宽度644被定义成小波凸起643和645的峰值之间的距离。在 其中小波凸起643和645是截断高斯曲线的一些实施例中,展宽646 与每一个高斯函数的标准偏差成比例。在各个实施例中,小波642被 归一化。这一归一化确定小波凸起643和645的幅度。
    在一些实施例中,每一个侧壁613和614被建模成断层崖(fault  scarp)。在这些实施例当中的一些实施例中,通过作为偏移误差 (shifted error)函数的小波来建模对应于每一处断层崖的强度函 数。从对应于断层崖的扩散理论导出所述误差函数。在这些实施例中, 小波的一阶导数包括两个联结的高斯函数。与形态学年代k*t相关联 的每一个高斯函数的标准偏差与所述断层崖的年代成比例。在这些模 型中,k的值与扩散速率常数相关联,t的值与时间相关联。
    在各个实施例中,对于每一个水道节段,检测器??槔媒诙问?据对多个测试小波进行拟合。这里所使用的测试小波是将对其进行检 查的小波,以便从中找到与其他所检查的小波相比更好地拟合水道节 段的小波。在各个实施例中,检测器??橥ü扑隳夂隙攘坷床饬啃?波拟合水道节段的程度。在一些实施例中,拟合度量是小波与节段数 据的方向导数之间的互相关性的递增函数。在一些实施例中,为了找 到拟合度量,检测器??榧扑愣杂τ谛〔ǖ男旁氡?SNR)。在一些实 施例中,对应于小波的SNR是所述小波与节段的方向导数之间的卷积 的归一化值。
    在一些实施例中,检测器??橥ü业礁盗⒁犊占渲械某嘶醇?算所述卷积。具体来说,在一些实施例中,检测器??槭紫榷苑较虻?数数据应用快速傅立叶变换(FFT),并且还找到小波函数的傅立叶变 换(FT)。随后,对于每一个傅立叶频率,检测器??榘讯杂τ诜较?导数的FFT与小波函数的FT的值相乘,以便找到该频率处的乘积值。 最后,为了找到卷积,检测器??槎运衅德实某嘶涤τ媚鍲FT。
    在各个实施例中,不同的水道节段的各项特性彼此不同,据此选 择测试小波的相应特性。在一些实施例中,各个节段及其测试小波的 不同特性可以包括位置、指向、宽度或平滑度。图7示出了根据一些 实施例的具有不同特性的不同水道节段以及具有类似特性的相应的测 试小波。具体来说,图7示出了真实空间中的三个不同的水道节段 702-1、702-2和702-3,以及导数空间中的其方向导数722-1、722-2 和722-3。图7还示出了导数空间中的三个不同的测试小波742-1、 742-2和742-3,其分别被用来对所述三个水道节段当中的相应的一个 水道节段进行建模。
    在一些实施例中,不同的水道节段位于水道系统中的不同位置处。 因此,在各个实施例中,对应于一个节段的测试小波被局部化在不同 的网格点处并且以该网格点为中心。在一些实施例中,通过截断小波 的两翼将所述小波局部化在x方向上。在一些实施例中,检测器???计算所述对称线的两侧的对应于x的截止值,从而在所述截止范围内 部使得小波覆盖其面积的一定百分比,比如99%。检测器??樗婧蠖?于落到截止x值外部的x值将小波的值设定到零。检测器??榛乖趛 方向上将小波截断到一个有限范围,并且将该范围之外的小波值设定 到零。在一些实施例中,x和y方向上的截止值可以被默认地设定, 并且可以对于各个节段改变以获得最优结果。
    在一些实施例中,y方向上的截止值决定小波的长度。在一些实 施例中,检测器??橥ü业接胨老低车母鞲鼋诙纹ヅ涞某ざ壤囱?择对应于测试小波的最优长度。在各个实施例中,所述最优长度是水 道节段的平均长度或最小长度。在一些实施例中,所述最优长度由用 户选择或者由检测器??樽远范?。在一些实施例中,检测器??槎?于所有测试小波使用最优长度。在一些实施例中,小波的长度与由所 述小波建模的节段的长度有关。
    不同水道节段的指向也可以不同。例如在图7中,示例性的水道 节段702-1、702-2和702-3不具有相同的指向。相反,水道节段702-1 和702-2具有垂直指向,而水道节段702-3则关于垂直方向倾斜几乎 45度。因此,在各个实施例中,对于这些节段当中的每一个,选择其 指向与所述节段的方向近似相同的测试小波。举例来说,为了对水道 节段702-1或702-2进行建模,分别选择例如测试小波742-2或742-2 之类的测试小波,其指向为垂直或者处于接近垂直的变化范围内。另 一方面,为了对水道节段702-3进行建模,选择例如测试小波742-3 之类的测试小波,其倾斜角度与水道节段702-3的倾斜角度相同或者 处于水道节段702-3的倾斜角度的变化范围内。
    此外,不同的水道节段的宽度可以不同。例如在图7中,水道节 段702-1的宽度704-1分别大于水道节段702-2和702-3的宽度704-2 和704-3。因此,在一些实施例中,为了找到对某一水道节段进行建 模的小波,选择测试小波从而使得小波宽度(即图7中的小波宽度 744-1、744-2和744-3)接近相应的节段宽度。例如在图7中,对于 水道节段702-1,选择例如小波742-1之类的测试小波,其小波宽度 (比如小波宽度744-1)接近节段宽度704-1。类似地,对于水道节段 702-3,选择例如小波742-3之类的测试小波,其小波宽度(比如小波 宽度744-3)接近节段宽度704-3。在各个实施例中,由于节段的总体 形状是未知的或者不像图6A和6B中所示出的说明性函数那样规则, 因此可以从真实空间中的强度数据的展宽来近似水道节段的宽度。
    不同水道节段的其他特性也可以不同,并且以此为基础选择对应 于相应的测试小波的参数范围。举例来说,不同水道节段的平滑度可 能不同,并且以此为基础选择测试小波中的凸起的展宽。
    回到图5A,在方框508处,检测器??槿范ㄓ靡杂胨老低车拿?一个节段拟合的多个测试小波。在一些实施例中,检测器??槎杂谟?水道系统覆盖的每一个网格点实施这一分析。为了确定对应于每一个 网格点的多个测试小波,检测器??槎杂诓馐孕〔ǖ奶匦匀范ń咏?网格点处的节段的特性的一定范围。
    在一些实施例中,检测器??槎圆馐孕〔ㄊ凳┐至6炔裳匀范?一定拟合范围,随后在所述拟合范围内实施微调搜索。在一些实施例 中,对于每一个水道网格点,检测器??榭加谡业蕉杂谄渲幸幌罨?多项特性的粗略估计,所述特性比如有位置、指向、宽度或平滑度。 在所述粗粒度采样期间,检测器??槭褂闷湟幌罨蚨嘞钐匦缘闹稻哂?较大变化的小波的初步集合。举例来说,检测器??榭梢园ǘ喔鲂?波以作为初步小波,其中所述多个小波以较大的步长跨越从低于针对 节段宽度的最低估计到高于其最高估计的一定宽度范围。对于这些宽 度当中的每一个宽度,所述初步集合还可以包括对于指向或凸起展宽 的粗粒度采样。在一些实施例中,检测器??槎杂谡鏊老低呈凳?粗?;?。为此,在一些实施例中,检测器??檎业娇矶然虮曜计畹?一定粗粒度范围,并且对于所有网格点在该范围内选择初步小波。
    对于一个网格点的每一个初步小波,检测器??檎业侥夂隙攘?。 检测器??樗婧笱≡裉峁┳罡吣夂隙攘康囊桓龌蚨喔龀醪叫〔ㄒ宰魑?最佳初步拟合小波,并且选择这些小波的特性作为该网格点处的最佳 初步拟合特性。检测器??樗婧蠖杂诿恳幌钐匦匀范ㄒ运鲎罴殉醪?拟合特性为中心或者与之接近的细粒度值集合。因此,检测器??榘?对应于所述网格点的测试小波选择成这样一个小波集合,其每一项特 性都是从该细粒度特性值集合当中选择的。
    在方框510处,对于每一个网格点,检测器??榧扑愣杂τ谖?网格点确定的测试小波集合的拟合度量。为此,在一些实施例中,检 测器??楣赜谟胨鐾竦阆喙亓乃澜诙渭扑愣杂τ诓馐孕〔ǖ?SNR。
    在方框512处,对于每一个网格点,检测器??榇硬馐孕〔ǖ敝?确定最佳地拟合该网格点处的水道节段的所选小波。在一些实施例中, 所选小波是具有最高拟合度量的小波。根据一些实施例,检测器???使用对应于每一个网格点的所选小波作为该网格点处的水道节段的模 型。
    图5B示出了根据一些实施例的详细描述方框510和512的操作的 流程图550。具体来说,流程图550示出了根据一些实施例的由检测 器??槭凳├囱肪鞲霾馐孕〔ú⑶一赟NR的值选择最佳拟合 小波的各个步骤。在各个实施例中,检测器??槎杂诿恳桓鐾竦闶?施流程图550。在一些实施例中,检测器??槎杂谟胨老低呈葜?叠的网格点的一个子集实施流程图550。
    在方框551中,检测器??樯瓒ǘ杂τ谧罴裇NR值的初始值。所 述处理的每一点处的最佳SNR值是对应于直到该点为止所找到的最佳 拟合小波的SNR的值。在一些实施例中,对应于最佳SNR的初始值被 设定在最小可能SNR以下。在一些实施例中,所述初始值被设定到零。
    在方框552-556中,检测器??樵诟鞲霾馐孕〔ㄉ辖械?。具 体来说,在每一次迭代的方框552处,检测器??榇铀霾馐孕〔?合中挑选之前尚未检查过的新的小波。在方框553中,检测器??楣?于与所述网格点相关联的水道节段计算对应于所述新的小波的SNR以 作为新的SNR。
    在判定方框554处,检测器??槿范ㄐ碌腟NR是否大于直到这次 迭代为止所计算的最佳SNR。大于最佳SNR的新的SNR表明与之前检 查过的测试小波相比,新的测试小波是更好的拟合。在这种情况下(判 定方框554:是),检测器??榧绦椒娇?55,选择该测试小波作为 最佳小波,并且利用新的SNR替换最佳SNR?;蛘呷绻碌腟NR不大 于先前存储的最佳SNR(判定方框554:否),则检测器??樘娇?555。
    在判定方框556中,检测器??榧觳槭欠窦觳榱怂胁馐孕〔?。 如果不是的话(判定方框556:否),则检测器??榉祷胤娇?52,并 且通过挑选新的测试小波开始新的迭代。否则,如果检查了对应于水 道节段的所有小波(判定方框556:是),则检测器??橥顺鏊龅?代并且继续到方框557。在方框557处,检测器??檠≡裨谒龅?期间找到的最佳小波以作为所选小波。
    因此,在各个实施例中并且如流程图500所示,检测器??榻邮?对应于水道系统的数据并且递送所选小波,其中每一个所选小波对水 道系统的一个节段进行建模。在各个实施例中,检测器??榈菟投杂?于每一个网格点的所选小波,或者对应于与水道系统重叠的网格点的 一个子集的所选小波。
    在各个实施例中,每一个所选小波所包括的信息当中包括与所建 模的节段的相应特性相关联的位置、指向、宽度和平滑度当中的一项 或多项。通过这种方式,检测器??槔眯〔ɡ醇觳馑澜诙渭捌涮?性。此外,对于每一个所选小波,检测器??榧扑隳夂隙攘?,其定量 地测量所选小波与相应的水道节段的拟合程度。在一些实施例中,所 述拟合度量包括SNR值。
    图8A示出了根据一些实施例的被提供到检测器??榈乃老低?数据以及由检测器??榈菟偷氖?。具体来说,图8A示出了图像801 中的强度数据,其被检测器??橛糜谄浼觳獯?。在图8A所示的实施 例中,强度数据图像801以灰度格式示出了海拔高度数据。在对这些 数据进行分析之后,检测器??榈菟屠缭谕枷?02-806中示出的那 些信息。图像802-806描绘出小波分析的结果。具体来说,图像802-806 中的每一点对应于在图像801中所示的表面中具有相同坐标的网格 点。此外,在每一点处,利用通过每一幅图像中的图例表明的灰度机 制示出了相应的数据。
    具体来说,图像802示出了所选小波的局部位置处的所选小波的 拟合度量。在图像802中,所述拟合度量是所选小波的SNR值。图像 803示出了所选小波与水道系统数据的卷积的值结果。图像804、805 和806分别描绘出对应于所选小波的指向、宽度和标准偏差的值。
    图9A描绘出根据一些实施例的水道系统900以及通过检测器???检测到的节段。具体来说,水道图像910示出了水道系统900的地震 图像。与水道图像910相关联的地震数据被提供到检测器??橐宰魑?输入。
    通过前面所讨论的方式,检测器??槔眯〔ǘ运老低呈萁?行处理并且检测各个节段。除了其他信息之外,检测器??樘乇鹗涑?对应于多个网格点的所选小波。图像902描绘出通过斑点形式(blob) 以彩色方式描绘出并且披盖在地震数据之上的前百分之十的SNR值。 图像920示出了这些高SNR值与视觉检测到的水道之间的对应性。
    在一些实施例中,检测器??榻鼋鲅≡衿淠夂隙攘扛哂谝欢ń刂?阈值的网格点的一个子集并且排除其余网格点。例如在图9A的图像 920中,检测器??檠≡窳舜τ谇鞍俜种腟NR内的网格点。在这 样的图像中,彼此联结的网格点的集合定义水道系统的一个已连接部 分。在一些实施例中,各个部分彼此断开,因此可能不会提供水道系 统的完全图像。
    在各个实施例中,水道检测系统连接各个断开部分,以便提供水 道系统的已连接模型。在一些实施例中,连接器??榻邮帐?,并且 提供已连接水道模型。在一些实施例中,由连接器??榻邮盏氖莅?括在图像802-806和920当中的一幅或多幅图像中描绘的数据。
    图10A示出了根据一些实施例的用于检测和建模已连接水道系统 的流程图1000。在一些实施例中,流程图1000由例如水道检测系统 400之类的系统实施。在一些实施例中,流程图1000由例如连接器模 块430之类的水道连接器实施。在各个实施例中,连接器??橥ü?接断开网格点的一个子集而生成已连接水道系统的模型。在一些实施 例中,连接器??橥ü勇肪独戳佣峡竦愕淖蛹?。
    在方框1002中,连接器??榇娲⒓觳馔?。在各个实施例中,检 测网格包括规则网格。在一些实施例中,连接器??榇唇ǜ哺撬老?统的表面区域的检测网格。在一些实施例中,所述检测网格是通过将 水平轴和垂直轴当中的每一个划分成相等的各段而创建的规则网格。 在一些实施例中,将所选小波与检测网格中的一个网格点子集中的每 一个网格点相关联。在一些实施例中,连接器??榇蛹觳馄髂?榻邮?与检测网格相关联的数据。
    在各个实施例中,连接器??榇咏诙渭觳馄?比如检测器???20) 接收对应于与一个网格点子集相关联的局部化小波的数据。在一些实 施例中,所述局部化小波是由检测器??檎业降乃⌒〔?。
    在各个实施例中,连接器??槲竦阒概伤鲂〔ǖ母飨钐匦?。 在一些实施例中,这些特性包括为网格点指派的小波的拟合度量、指 向、宽度和展宽当中的一项或多项。在一些实施例中,所述拟合度量 是小波的SNR值。
    图8B示出了根据一个实施例的水道系统850的图像以及为网格点 指派的各项特性度量。具体来说,图像830是水道系统850的地震图 像。此外,图像840示出了SNR值的分布,图像850示出了宽度的分 布,图像860示出了指向角度的分布,图像870示出了形态学年代的 分布,并且图像880示出了高度的分布,其分别是从小波建模水道系 统850导出的。
    在方框1004中,连接器??樯沙杀就?。为此,在一些实施例 中,连接器??槲桓鐾竦阕蛹概沙杀?。在一些实施例中,为一 个网格点指派的成本是该网格点作为已连接水道系统的一部分的概率 的递减函数。在一些实施例中,所述成本是为网格点指派的拟合度量 的递减函数。在一些实施例中,为一个网格点指派的成本与为该网格 点指派的SNR成反比。
    在各个实施例中,连接器??槲裰械母鞲隽唇又概沙杀?。在 一些实施例中,一个链接是连接两个网格点的线,从而与这些网格点 相关联。在一些实施例中,所述链接是两个相邻网格点之间的连接。 在一些实施例中,连接器??樯啥杂τ谒隽唇拥某杀就褚宰魑?多个链接-成本网格的并集。在一些实施例中,所述多个链接-成本网 格当中的每一个为网格点指派将该网格点连接到其中一个邻居的链接 的成本。在一些实施例中,每一个网格点具有八个邻居,并且对应于 各个链接的成本网格是八个链接-成本网格的并集。
    在一些实施例中,为一个链接指派的成本是该链接作为已连接水 道系统的一部分的概率的递减函数,或者与所述链接相关联的两个网 格点应当在已连接水道系统的模型中被连接。在一些实施例中,为一 个链接指派的成本是为其相关联的网格点指派的成本的平均值。
    在一些实施例中,为一个链接指派的成本是为其相关联的网格点 指派的其中一个或多个特性值之间的差的递增函数。例如在一些实施 例中,为一个链接指派的成本是为相关联的网格点指派的拟合度量、 指向、宽度以及展宽之间的差的其中一个或多个绝对值的加权和。
    在一些实施例中,连接器??樽橹竦慊蛄唇颖话ㄔ谒缆?径中。在一些实施例中,如果网格点或链接违反约束,则连接器???将其阻止。在一些实施例中,如果为一个链接的相关联的网格点指派 的其中一项或多项特性值之间的差超出一定阈值,则连接器??樽柚?所述链接。在一些实施例中,在对各条路径进行检查以找到水道路径 时,连接器??椴话ū蛔柚沟耐竦慊蛘弑蛔柚沟牧唇?。在一些实 施例中,连接器??樽柚蛊涑杀局党鲆欢ㄣ兄档乃型竦?。在一 些实施例中,连接器??橥ü渲概煞浅8叩某杀纠醋柚雇竦慊?链接。在各个实施例中,连接器??橥ü诳悸嵌杂τ谒老低车母?条可能路径时排除考虑某一网格点或链接来将其阻止。
    图9B描绘出水道系统950以及利用各种约束的相关联的已连接水 道系统。具体来说,水道图像960示出了水道系统950的地震图像。 图像970和980示出了通过应用两个不同的约束集合导出已连接水道 系统的结果。在图像970中,基于所有SNR值的导数对成本网格应用 Dijkstra方法。在图像980中,在两项约束下应用Dijkstra方法。 第一项约束包括选择前百分之六十的SNR值。第二项约束包括阻止与 之对应的所指派角度之间的差超出三十度的相邻网格点之间的链接。
    在一些实施例中,连接器??檠≡窬哂凶畹统杀镜耐竦慊蛄唇?的一部分并且排除其余部分。在一个实施例中,例如连接器??檠≡?处于前百分之十的最低成本网格点内的网格点并且排除其余的网格 点。在各个实施例中,连接器??榭梢猿⑹阅诚钤际母髦职姹疽员?找到对应于水道系统的最佳模型。在一些实施例中,连接器??槌⑹?对应于一项或多项约束的阈值的不同值以获得最佳结果。
    图10B示出了根据一个实施例的阻止对应于网格地图1040的链接 的处理。图10B包括独立于指向的成本地图1050、指向网格地图1060 以及分别示出不受约束的水道路径和受到约束的水道路径的地图 1070和1080。
    在指向网格地图1060中,为每一个网格点指派一个指向。对于网 格点1062,其指向是45度。另一方面,对于网格点1062的每一个邻 居,其指向是0度。
    在图10B的实例中,连接器??橛捎谠际柚雇竦?062。不受 约束的路径地图1070示出了由连接器??槎杂谕竦赝?040生成的 不受约束的水道路径1072。具体来说,连接器??榻竦?062包 括在不受约束的水道路径1072中。另一方面,受到约束的路径地图 1080示出了由连接器??槎杂谕竦赝?040生成的受到约束的水道 路径1072。在地图1080中示出的实施例中,连接器??槎杂诹油?格点的指向之间的差设定约束。具体来说,根据所述约束,如果相应 的网格点的指向之间的差超出40度,则阻止链接。在此约束下,水道 路径不可包括将网格点1062与其任何邻居连接的链接。因此,网格点 1062被阻止包括在水道路径中。如地图1080中所见,连接器??樽?止网格点1062被包括在水道路径中。因此,连接器??樯膳懦?点1062的水道路径1082。
    在各个实施例中,连接器??橥ü油竦愕囊桓鲎蛹筛?个网格点当中的已连接路径。为此,根据一些实施例,在流程图1000 的方框1006中,连接器??檠≡穸杂τ谝蚜铀赖耐窠沟?。网格 焦点是水道系统的各个分支终结于该处的网格点。例如在支流系统中, 焦点是所有水道最终汇聚的一点?;蛘咴谂渌?distributor)系统 中,焦点是所有水道分开的一点。在图像920中,例如点925是对应 于水道系统924的焦点。
    在各个实施例中,通过视觉检视或者通过自动化方法来找到焦点。 在一些实施例中,在对水道系统进行视觉检视之后由用户找到焦点, 并且识别出水道系统的各个分支的终结点。在各个实施例中,通过连 接器??樽远业浇沟?。在一些实施例中,连接器??榛谒老低?中的小波的指向找到焦点。为此,在一些实施例中,连接器??檠刈?其指向针对每一个小波画出切线。在一些实施例中,连接器??檎攵?分支画出切线。连接器??樗婧笤谕裰姓业酱蠖嗍邢呋憔鄣囊坏?。
    在各个实施例中,连接器??榭梢允紫仍谙嗤乃老低持姓业?对应于焦点的多于一个候选。在一些实施例中,连接器??榻庑┖?选的其中之一选为焦点。连接器??榛箍梢晕溆嗪蜓〉囊桓鲎蛹?派低成本,以便提高水道路径也穿过这些候选的概率。在一些实施例 中,连接器??橥ü痈鞲龊蜓《ㄒ逡桓鼋沟闾?focal bar)。连 接器??樗婧笪υ谒鼋沟闾跎系囊桓鐾竦阕蛹蛘咚型竦?指派低成本。这一指派提高了终结于焦点处的水道路径也与所述焦点 条中的所有或其中一些网格点重叠的概率。
    在方框1008中,根据各个实施例,连接器??槿范ㄒ惶趸蚨嗵跛?道路径。在一些实施例中,每一条水道路径是将焦点连接到网格中的 另一个网格点的路径。在各个实施例中,基于成本网格来确定水道路 径。在一些实施例中,水道路径是从起始点与焦点之间的各条可能路 径当中选择的最优路径。
    在一些实施例中,为了确定水道路径,连接器??槭褂贸杀就?并且应用找到“最低成本路径”的Dijkstra算法。在一些实施例中, 连接器??檠≡穸喔鐾竦愕敝械囊桓鐾竦?,并且基于Dijkstra 算法找到将网格焦点最优地连接到所选网格点的路径。在应用 Dijkstra算法时,连接器??槭褂猛竦闵系牧唇映杀?。
    在一些实施例中,连接器??橥ü≡褚桓鐾竦阕蛹⑶胰范?将网格焦点连接到每一个所选网格点的水道路径来重复前面的处理。 在一些实施例中,在确定去到一个网格点的路径之后,连接器??樗?后使用该路径来找到去到所选择的各个网格点的其中一条或多条路 径。因此,在一些实施例中,在第一路径之后确定的一个路径子集延 伸该第一路径。
    在方框1010中,连接器??橥ü楹纤范ǖ母魈跛缆肪独瓷?成已连接水道系统。在各个实施例中,所确定的水道路径的一个子集 汇聚,从而使得其中的一些分段重叠,或者其中的一些分段被完全包 括在其他分段中。在一些实施例中,连接器??榛拱阉⌒〔òㄔ?对应于已连接水道系统的信息中。
    在图9中,已连接水道图像930示出了根据一个实施例的由连接 器??榻械姆治鼋峁?。连接器??槎远峡男〔ǖ氖?比如图像 920)进行分析,并且生成比如在已连接水道图像930中示出的已连接 水道系统的模型。连接器??橥ü缆肪读永缭谕枷?20中示 出的那些断开部分,从而生成例如在已连接水道图像930中示出的已 连接水道系统。因此,已连接水道图像930包括对应于水道系统900 的已连接水道的模型。
    在一些实施例中,水道检测系统400还对水道系统的建模结果进 行分析,并且提供对于水道系统的一些统计分析。具体来说,在一些 实施例中,分析器???40对由检测器???20和连接器???30提 供的数据进行分析。在各个实施例中,分析器??榈汲龈髦滞臣屏恳?表征水道系统并且分析所导出的数据。
    图11示出了用于导出并且分析对应于水道系统的统计数据的流 程图1100。在一些实施例中,流程图1100由分析器???40实施。 在方框1102中,分析器??榻邮沼胨老低秤泄氐氖?。在各个实施 例中,分析器??榇蛹觳馄髂?榛蛘叽恿悠髂?榻邮照庑┦?。在 一些实施例中,所接收到的数据包括与对水道系统进行建模的所选小 波或水道路径有关的数据。
    在方框1104中,分析器??榈汲龆杂τ谒老低车耐臣贫攘?。在 一些实施例中,所导出的统计度量包括各个分段的估计年代。在各个 实施例中,分析器??榛诮J莸汲鏊老低郴蛘咂涓鞲龇侄蔚?估计年代。在一些实施例中,从对应于一个水道节段的所选小波的参 数导出所述水道节段的估计地貌年代(geomorphicage)。具体来说, 在一些实施例中,从扩散模型导出对水道节段进行建模的小波,并且 水道节段的估计年代是与其平滑度有关的所述小波的形态学年代参 数。
    图12描绘出根据一些实施例的形态学年代参数对水道系统的表 面平滑度的影响。具体来说,图12示出了水道系统的三幅图像1210、 1220和1230,其具有形态学年代参数k*t的递增值。具体来说,形态 学年代参数的值在图像1210中是0,在图像1220中是2,并且在图像 1240中是4。如图12中所见,随着k*t增大,表面的平滑度提高,并 且各个分段之间的对比度减小。
    在一些实施例中,分析器??槔盟髂D?stream analogy) 导出对应于水道系统的各个分段或者整个水道系统的其他统计度量。 所述统计度量包括海拔高度值、水道阶数以及排水面积。在各个实施 例中,利用引导流动的水流来模拟水道系统。
    图13示出了根据一个实施例的对于水道系统导出的各种统计度 量。具体来说,图像1310示出了对应于水道系统的宽度分布,图像 1320示出了起伏分布,图像1330示出了宽高比(也就是宽度与高度 的比值)分布,并且图像1340示出了年代分布。在各个实施例中,起 伏是水道与其周围环境之间的海拔高度(或者更一般来说是强度)的 差;并且宽高比是水道宽度与水道深度的比值。
    在各个实施例中,基于所生成的路径生成对于水流的模拟。在一 些实施例中,由连接器??樯傻穆肪?成本网格随着远离焦点而产生 更高的路径-成本。在这些实施例中,路径-成本可以类似于海拔高度, 并且可以基于路径成本绘制海拔高度网格。在这样的海拔高度网格中, 焦点是最低点,并且远离焦点的具有高成本的点是高海拔高度的山顶。 在这样的实施例中,路径-成本网格用作被用来从地形图分析水道网络 的算法集合的模板。这样的算法包括计算网格点的排水面积,其是流 到该网格点的其他网格点的数目之和。因此,水流中的较低点通常具 有更大的排水面积。此外,在一些实施例中,流高度被定义成从排水 盆地中的最远山顶到感兴趣点的最长路径的度量。
    前面对本发明及其相关联的实施例的描述仅仅是出于说明的目的 而给出的。其并非是穷举性的,并且并不把本发明限制到所公开的确 切形式。本领域技术人员通过前面的描述将认识到,根据前面的教导 可能有各种修改和变型,或者可以通过实践本发明获得。举例来说, 所描述的步骤不需要按照所讨论的相同序列或者以相同的分离度来实 施。同样地,在必要时可以省略、重复或者组合各个步骤,以便实现 相同或类似的目的。类似地,所描述的系统不需要包括在所述实施例 中描述的所有部分,并且还可以包括未在所述实施例中描述的其他部 分。因此,本发明不限于前面描述的实施例,而是由所附权利要求书 根据其完全等效范围来限定。

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