基于区域拓展的空间关系表示与获取的研究

摘要

定性空间推理(Qualitative Spatial Reasorling)研究的是人类对空间对象及其关系定性认知常识的表示与处理。近几年来，定性空间推理已被广泛应用于空间数据查询、定性导航、地理信息系统等相关领域。研究、分析和探讨定性空间关系的表示和获取，对定性空间推理的研究和应用有着重要的意义。 本文主要工作如下： (1)在对区域连接演算RCC(Region Connection Calculus)理论研究的基础上，结合数学形态学引入了定性空间推理的演算算子一区域拓展，提出了基于区域拓展的空间关系形式化表示方法，此方法能以灵活多样的粒度描述区域间的距离关系、方向关系等多种空间关系。 (2)基于区域拓展的空间关系形式化表示方法，给出了一种利用栅格法自动获取区域间拓扑关系、方向关系和距离关系的方法，开发了一个定性空间关系获取系统。 (3)在组合表和约束处理规则的基础上对定性空间关系的组合表推理技术进行了研究，并利用逻辑程序语言实现了拓扑关系、方向关系、距离关系和方向关系的组合推理。 (4)在上述研究工作的基础上，对家庭会客厅环境进行了仿真实验，自动获取家庭会客厅环境中物体间的空间关系，利用获取的空间关系进行定性空间推理，从而验证了基于区域拓展的空间形式化表示方法的有效性以及基于栅格法获取空间关系的合理性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2定性空间表示

1.2.1拓扑关系

1.2.2方向关系

1.2.3距离关系

1.3定性空间推理方法

1.4本文的主要研究工作

1.5本文的组织安排

第二章基于逻辑的RCC推理

2.1 RCC模型理论基础

2.2 RCC关系的连续变化

2.3 RCC-5的命题逻辑表示

2.4拓扑关系的一致性检验

2.5对RCC理论的进一步研究

2.6本章小结

第三章基于区域拓展的空间关系表示

3.1数学形态学的基本理论

3.1.1膨胀运算

3.1.2膨胀的性质

3.2区域拓展

3.3区域拓展描述空间关系

3.3.1拓扑关系

3.3.2方向关系

3.3.3距离关系

3.4本章小结

第四章基于栅格法的空间关系获取的设计与实现

4.1栅格法简介

4.1.1栅格位置的编码

4.1.2栅格数据的获取途径

4.2区域的栅格化和栅格区域拓展的设计

4.2.1区域的栅格化的设计

4.2.2栅格区域拓展的设计

4.3定性空间关系获取的没计

4.3.1空间拓扑关系获取的设计

4.3.2空问距离关系获取的设计

4.3.3空间方向关系获取的设计

4.4区域的栅格化和栅格区域拓展的实现

4.4.1区域的栅格化的实现

4.4.2栅格区域拓展的实现

4.5定性空间关系获取的实现

4.5.1空间拓扑关系获取的实现

4.5.2空间距离关系获取的实现

4.5.3空间方向关系获取的实现

4.6基于栅格法的定性空间关系获取系统

4.7本章小结

第五章基于组合表的定性空间关系推理

5.1空间关系的推理机制

5.2拓扑关系的组合表

5.3方向关系的组合表

5.4定性距离关系的推理

5.5基于约束的定性空间关系推理

5.5.1约束处理规则(CHRs)

5.5.2定性空间关系推理的程序实现

5.6本章小结

第六章定性空间关系获取系统仿真实验

6.1仿真实验目的

6.2系统仿真实验过程与结果分析

6.2.1环境栅格图的建模

6.2.2空间拓扑关系获取

6.2.3空间距离关系获取

6.2.4空间方向关系获取

6.2.5仿真实验结果分析

6.3定性空间关系推理的实现

6.4本章小结

第七章总结和展望

7.1全文总结

7.2研究展望

致 谢

参考文献

在读期间所发表的论文