基于数学形态学的月海圆形撞击坑自动识别方法

撞击坑是月球表面最为常见的地质单元,是研究月球地质演化历史的重要对象,也是月球地质定年的基本依据,因此撞击坑识别具有重要意义.本文根据嫦娥一号采集的月球CCD图像,基于数学形态学方法对撞击坑进行自动识别提取研究.在CCD图像中,撞击坑边缘的灰度变化明显,梯度较大,由此可以计算获取撞击坑的边缘形态;一般情况下,依据图像灰度梯度突变,通过边缘检测得到的撞击坑边缘比较粗糙、不连续,而且有断口和小洞.根据数学形态学的基本思想——用具有一定形态的结构元素去量度和提取图像中的对应形状,对识别出来的边缘作进一步处理,可得到较光滑、连续的撞击坑边缘弧,从而能方便地拟合出撞击坑边缘,并获得撞击坑的直径与位置.用数学形态学进行撞击坑识别与提取的主要步骤是：首先对CCD影像计算灰度的梯度,得到梯度图像,然后进行二值化,再使用数学形态学分离出边缘,最后用圆形对撞击坑进行拟合并计算出撞击坑的位置和直径.本文分别对月海和月陆地区进行撞击坑识别实验,结果表明,我们设计的算法能够识别的最小撞击坑直径为10个像素.其中月海区域撞击坑识别准确可靠;而月陆区域岩性差异大、地形起伏,造成CCD图像背景变化较大,其识别效果相对差一些,有待进一步改善.