彩色地图线状要素的识别与获取

摘要

地图矢量化是建立地理信息系统(GIS)的重要环节,其工作量占整个系统开发的三分之二以上,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此课题的深入研究奠定了良好的基础,但许多亟待解决的问题仍倍受关注.因此该文以比例尺为1:5万的彩色地图为研究对象,重点对线状要素的识别与获取进行了探索.该文的研究成果主要包括:1.首先从颜色、形状、结构三方面综合分析了地图图像的特点,并讨论了扫描过程对图像质量的影响,从根源上说明了从全要素图到单版图的转化难以保持信息完整性、进而地图矢量化问题难以解决的原因.2.提出先对所有要素整体细化再分层的新思路.经过前人的研究,分层、细化、自动跟踪已成为地图矢量化的必要技术,但该文的思路先通过细化对待处理对象进行了简化,去掉了冗余信息,并为后处理提供了保证.从另一角度讲,也放宽了对分层结果精度的要求.3.提出直接基于RGB颜色空间的自动分色算法.抓住了要素的本质特征,既省去了与其他颜色空间转换的计算开销,又能达到与其他算法类似的效果.其明显的优点还体现在对图纸质量、地图版本差异等因素有较强的适应性,具有实用价值.4.分层后的图像普遍存在部分信息丢失的问题,这也是影响自动跟踪效率、增加人工作业负担、降低自动化程度的一个重要原因.该文详细讨论了断点的成因、分类,并根据断点的结构特征提出相应的断点连接算法.5.根据以上思路和算法,开发了一个基于微机的彩色地图线状要素识别与获取原型系统,并利用多幅真实地图资料进行了综合实验.对于地图矢量化这一具有实践背景的课题,该文从应用出发,通过对问题的透彻分析,提出了完整的解决方案.同时,实验结果表明该文所述的方法简便易行、计算快速,对图像的亮度及对比度等因素有较强的适应性,对原图线状信息的恢复能够达到90％以上的准确率,显著提高了地图信息获取的效率和自动化程度.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1本课题的意义

1.2地图信息获取技术的发展概况与研究现状

1.2.1地图信息获取技术的两个发展阶段

1.2.2地图扫描图像获取技术的发展概况

1.2.3研究现状及存在的主要问题

1.3本文的研究内容和论文的组织

2彩色地图图像特征综述

2.1引言

2.2扫描仪工作原理及误差分析

2.2.1平板扫描仪工作原理

2.2.2原理误差及对图像的影响

2.3彩色地图的颜色特征

2.3.1特征概述

2.3.2颜色模型及其对图像分割的影响

2.3形状特征

2.4结构特征

2.5本章小结

3识别与提取的策略和数据结构

3.1引言

3.2信息识别与获取的基本原理及策略

3.2.1常规思路

3.2.2分析与总结

3.2.3本文提出的思路

3.3地图信息的数据分类

3.3.1线状要素的数据表示方法

3.4数据结构

3.5本章小结

4地图图像的分层及二值化

4.1引言

4.2基本定义及符号表示

4.2.1像素值

4.2.2邻域系

4.2.3轮廓像素

4.2.4骨架像素

4.2.5 0-1模式数

4.3关于背景、网格及目标细化

4.3.1地图背景特点及去除

4.3.2关于方里网格

4.3.3细化

4.4分层及二值化

4.4.1分层概述

4.4.2分层算法评述

4.4.3本文提出的算法

4.4.4分层结果的比较

4.5本章小结

5地图图像处理

5.1引言

5.2预处理

5.2.1细化预处理

5.2.2分层预处理

5.2.3实验结果评述

5.3断点连接

5.3.1断点成因

5.3.2断点结构特征

5.3.3断点连接算法

5.3.4实验结果

5.4本章小结

6要素的数据采集

6.1引言

6.2线划跟踪算法综述

6.2.1逐点跟踪

6.2.2预测跟踪

6.2.3交叉模式的分类及识别

6.3三种要素的自动跟踪

6.3.1道路网

6.3.2等高线

6.3.3水系

6.4本章小结

7原型系统实现与实验结果

7.1引言

7.2系统的硬件配置

7.3系统的软件组成与功能

7.3.1地图图像分层及二值化子系统

7.3.2图像处理子系统

7.3.3数据采集子模块

7.4系统实验结果

7.5本章小结

图

结束语

致谢

攻读博士学位期间发表及撰写的论文

参考文献