地图矢量化软件的研究及应用

摘要

地理信息的提取和识别是建立地理信息系统（GIS）的基础，获取地理信息重要途径之一就是扫描地图的矢量化，这一课题的研究关系到GIS的精度和效率。多年来的理论及实践成果为次课题的深入研究奠定了良好的基础，但仍有许多问题需要解决。因此本文以扫描的地图为研究对象，对地图要素的识别与获取进行了探讨。
　　 本文研究的内容主要包括：
　　 （1）分析了地图矢量化的重要意义及发展现状。
　　 （2）探讨了扫描地图预处理的重要性以及必要性，并对预处理的方法进行了探讨。
　　 （3）学习研究了地图分层的算法，先利用阈值法对地图进行了分割。针对由于阈值法存在无法自动识别聚类中心的缺陷，提出并设计了自动形成聚类中心的聚类分层法，此方法不需要事先知道典型色的颜色，因此对于不同的地图具有通用性。
　　 （4）将分层后的二值图像进行细化，在研究了现有的细化方法后，提出了改进的基于击中击不中变换的细化算法，改进的算法很好的修正了现有基于击中击不中变换算法在细化过程中出现断线的情况，而且进一步对比了改进的算法与OPTA算法，在算法时间和细化结果方面都有很大的优势。
　　 （5）对细化后的图像利用Freeman编码的方法进行矢量化。矢量化主要包括编码和译码两个过程。
　　 （6）矢量化后还有冗余点，要进行矢量化的后处理，进行曲线点的抽稀，如果是面状要素的，在抽稀后还要对面状要素的相互包含关系进行分析，对于相互包含的面状要素要合并成一个区域，本文提出并设计了合并的算法。
　　 （7）将得到的矢量化数据写成.mif文件，将.mif导入到MapInfo，得到矢量图形。
　　 （8）在实现上述各部分的功能后以东南大学的地图为例进行了矢量化工作。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 该领域应用研究的历史与现状

1.3 本论文研究内容

第二章 矢量化的基本原理和矢量化软件的介绍

2.1 栅格图像和矢量图形

2.1.1 栅格图像

2.1.2 矢量图形

2.2 矢量化的基本原理

2.2.1 基于图像数据的矢量化方法

2.2.2 基于再生栅格数据的矢量化方法

2.3 矢量化的步骤

2.4 矢量化的任务

2.4.1 矢量化的任务和作用

2.4.2 矢量电子地图的优点

第三章 扫描地图预处理

3.1 彩色地图扫描数据的颜色(误差)分析

3.2 平滑滤波

3.2.1 邻域平均法

3.2.2 选择平均法

3.2.3 中值滤波

3.3 数学形态学

3.4 利用率波法去除背景

第四章 彩色地图图像的分层及二值化

4.1 彩色地图图像特征分析

4.1.1 彩色地图颜色特征

4.1.2 彩色地图形状特征

4.1.3 彩色地图结构特征

4.2 彩色空间模型分析

4.3 分层算法评述

4.3.1 阈值法

4.3.2 聚类法

4.3.3 神经网络法

4.4.4 自动提取聚类中心的聚类法

4.4 地图分层的具体步骤

4.4.1 阈值分割

4.4.2 自动提取聚类中心的聚类法的分割

第五章 地图扫描图像的细化处理

5.1 几个概念

5.1.1 八邻域及像素代号

5.1.2 多重像素

5.1.3 轮廓像素

5.1.4 细线

5.1.5 线细化

5.2 串行算法

5.3 并行算法

5.4 改进的基于数学形态学的细化算法

5.4.1 击中击不中变换

5.4.2 细化

5.4.3 细化算法的改进

5.4.4 实验结果与分析

5.4.5 改进的算法与OPTA算法相比的优势:

第六章 地图的矢量化

6.1 矢量化跟踪概述

6.2 栅格地图矢量化的实现

6.3 矢量化后处理

6.3.1 步长法

6.3.2 线段过滤法

6.3.3 圆柱法

6.3.4 道格拉斯-普克(Douglas-Poiker)法

6.3.5 逐点筛选法

6.3.6 垂距限值法

6.3.7 垂距限值法的应用及图形抽稀前后的对比

6.4 矢量化数据格式:

6.4.1 TAB格式

6.4.2 MIF/MID格式

6.4.3 试验结果与分析

第七章 矢量化系统的应用

7.1 矢量化的总流程

7.2 地图矢量化的实现

7.2.1 分层

7.2.2 矢量化

第八章 总结与展望

8.1 本文总结

8.2 矢量化技术展望

参考文献

作者在学期发表的论文