基于可变形模型及区域流向分析的等高线自适应矢量化算法VIP专享VIP免费

第27卷第8期2004年8月计算机学报CHINESEJoURNALoFCoMPUTERSV0I．27NO．8Aug．20041基于可变形模型及区域流向分析的等高线自适应矢量化算法周献中”郑华利’”(南京大学工程管理学院控制与系统工程系南京210093)’(南京理工大学自动化系南京210094)摘要等高线的矢量化一直是地形图自动识别的难点之一．该文对目前图纸矢量化算法进行了总结分析，根据等高线本身所具有的特征，结合人眼对等高线跟踪提取的特点，提出可变形模型跟踪矢量化算法．算法通过初始种子段的生成、可变内力控制及区域流向分析，直接在原地形图上实现等高线的自动矢量化及断点、粘连点的处理．实验证明该方法行之有效且具有很好的稳定性．关键词地形图；等高线；可变形模型；矢量化；区域流向中图法分类号TP391AutomaticVectorizationofContourLinesBasedonDeformableModelandFieldFlowOrientationZHOUXian—Zhong”ZHENGHua—Li’(DepartmentofControl&SystemEngineering，SchoolofManagementandEngineering，NanjingUniversity，Nanjing210093)”(DepartmentofAutomation．NanjingUniversityofScience&Technology．Nanjing210094)AbstractAutomaticvectorizationofcontourlinesiSoneofimportantanddifficultissuesintheinterpretationoftopographicmaps．Basedontheanalysisofcurrentvectorizationalgorithmsandthecharacteristicsofcontourlines，anoveldeformablemodelofautomatedtrackingiSpresented．Withtheseedsegmentsearchingandvariableforcescontro1．contourlinesarevectorizedauto-matically．Thetrackingalgorithmissignificantbecauseitisdirectedbyadaptivefieldgradientflowwithglobalanalysis．Asaresult，theautomateddisposalofbrokenandcoheringlinescanberealized．Unlikeotheralgorithmsbasedonbinaryimages，theproposedmethodiscarriedoutontheoriginalmapdirectly．Experimentsshowthatthemodelispracticalandrobust．Keywords引口topologicalmap；contourlines；deformablemodel；vectorization；fieldfloworientation图纸的自动识别是计算机应用领域重要而又难以彻底解决的课题，图形的矢量化是该课题研究的重点之一．等高线是地形图要素的重要组成部分，其矢量化工作集中体现了传统的手工数字化方法精度差、费时费力的缺点．等高线的自动提取及矢量化一直是地形图自动识别的难点，对地形图的数字化及GIS的建立有着重要意义．目前图纸的矢量化算法大致可分为以下几种：(1)基于细化的矢量化方法_】]．这也是目前应用最普遍的方法，即对二值化图像，采用各种边界腐蚀操作削去图形的外边界像素点，最终得到单像素宽的骨架并将其转化为链码表示．此类方法主要存在以下不足：一是细化运算丢失了原图纸的颜色及线宽信息，并对噪声敏感；二是尽管改进的细化算法有近百种之多，但不可避免地都会产生节点畸变、端收稿日期：2003—01—23；修改稿收到日期：2004—02—25．本课题得到总装备部“十五”重点项目基金(104050202)资助．周献中，男，1962年生，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为信息系统工程、智能信息处理、现实环境的自动三维建模与实现等．E-mail：zhouxizh@pub—lic1．ptt．js．cn．郑华利，男，1976年生，博士研究生，工程师，主要研究方向为图像理解、地形图的自动识别．维普资讯http://www.cqvip.com8期周献中等：基于可变形模型及区域流向分析的等高线白适应矢量化算法点收缩现象．(2)基于跟踪的矢量化方法“]．这是矢量化算法中较为简捷的一种，对二值化线条按照一定的步长直接进行跟踪．由于步长的存在，算法可以跨越部分断点．正因步长的限制，无法跟踪曲率较大的曲线或折线．此方法没有明确的方向约束，一旦错误跟踪以后，很难进行纠正．(3)基于行程编码的矢量化方法_5]．此方法与近来兴起的图纸整体识别方法有直接联系．首先对图形要素进行行程编码，完成行段分析并生成邻接图，然后对线状区域的行段中点进行拟合，最终按照要素结构进行线段的延伸、合并及跟踪．这种方法的优点在于可利用图纸中的线体约束信息，常用于工程图的识别．但由于行段分析并非基于图...