[發明專利]一種基于數學形態學的復雜橋梁對象自動符號化方法

有效

• 申請號: 201310571993.3
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103593529A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 劉昱君;金琳;聶時貴;陶旸
• 申請（專利權）人: 江蘇省基礎地理信息中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明涉及地理信息的技術領域，特別涉及一種針對各種復雜橋梁對象的自動符號化方法。

背景技術

在地理信息領域，地形圖的產生通常基于我國各級測繪主管部門發布的各級比例尺基礎地理數據，借助地理信息系統軟件和專業制圖軟件，完成地形圖圖面的設計和配置，以滿足地形圖出版和電子地圖出版的需要。

現有的地理信息系統軟件和專業制圖軟件，主要通過基礎地理數據的類型編碼和地圖符號庫進行匹配，由軟件自動從地圖符號庫中提取對應的地物符號，表示在地圖圖面上，完成地物對象的自動符號化。

但是，此種方法主要應用在點狀和線狀地物對象上，以及諸如湖泊、房屋等不考慮方向性特征的簡單面狀地物對象上。對于諸如橋梁、臺階等需要確定走向的地物對象，由于原始采集的地理數據沒有帶入方向信息，所以現有的地理信息系統軟件無法自動確定該類符號的開口方向，如橋梁符號兩個開口方向的確定等。

而且，這些地物對象通常種類較多，形態上較為復雜，以面狀橋梁為例，地形圖中出現的面狀橋梁有單層橋、雙層橋、并行橋、引橋、級面橋、人行拱橋等，形狀上有矩形、菱形、丁字形、人字形、十字形、弧形及它們的組合形狀。現有軟件無法自動對該類有方向性的復雜地物對象進行自動符號化，通常采用人工判讀的方式，進行手動符號化，很大程度上影響了地形圖制作和生產的效率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種實現復雜橋梁對象自動符號化方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于數學形態學的復雜橋梁對象自動符號化方法，包括以下步驟：

S1、將待符號化的面狀橋梁矢量數據轉為柵格數據（如*.bmp、*.jpg格式等）；

S2、將S1步轉出的柵格數據轉為整型二值圖像矩陣；

S3、對S2步計算得到的二值圖像矩陣，進行數學形態學處理，具體步驟為：首先，采用菱形結構元素進行一次膨脹運算處理；進而采用“3×3”的正方形結構元素進行一次腐蝕運算，最后，再次采用菱形結構元素進行一次膨脹運算；

S4、采用Rosenfeld細化算法提取S3步計算結果的骨架柵格，即將原圖像矩陣中線條寬度大于一個像素的線條細化成一個像素的寬度，形成骨架柵格，并保持其形狀的基本拓撲結構不變；

S5、由S1步轉出的柵格數據，會丟失空間參考信息（坐標系統、投影系統），本步驟將對S4步得到骨架柵格數據，添加坐標系統信息和投影系統信息，便于地理信息系統識別和后續處理；

S6、將S5步得到的骨架柵格數據轉換為地理信息系統可以識別的矢量數據，即可得到原始面狀橋梁對象的矢量骨架中心線；

S7、對S6步得到的矢量骨架中心線兩端進行延長處理，確保矢量骨架中心線和原始面狀橋梁對象相交；在延長處理時，首先獲取矢量骨架中心線的首尾兩端點，進而依次獲得矢量骨架中心線上與首尾兩端點最近的另外兩個節點，然后采用三點（矢量骨架中心線的一個端點，以及離它最近的兩個節點）線性擬合一條直線的算法，將矢量骨架中心線向兩端延長，使它和原始面狀橋梁對象相交；

S8、考慮到復雜橋面有多條骨架中心線，為了后續處理方便，本步驟將S7步獲取的橋梁中心線進行合并，將復雜骨架中心線由多個對象合并成一個對象進行處理；

S9、將S8步獲得的骨架中心線和面狀橋梁對象通過相交操作，獲得交點A_i，進而在面狀橋梁對象上，從交點A_i開始，依次向兩側搜索節點P_i，每搜索到一個節點P_i，連接該節點和上一個節點，構成線段L_i，如果是第一個節點則連接交點A_i，繼續搜索，得到線段L_i+1，計算線段L_i與L_i+1間的交角，如果交角大于30°，則確定該節點A_i為候選節點H_i，并記錄該節點為起始點的線段L_i+1，作為繪制橋爪的輔助線；否則，將該節點在屬性表中進行標記，繼續重復上述步驟，直到確定候選節點H_i為止；