[發(fā)明專利]一種基于形狀上下文的地圖線狀要素多尺度信息派生方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810012600.8
• 申請(qǐng)日: 2018-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN108122202A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李精忠;高俊;吳丹丹;閆沂婷;張圓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發(fā)明公開了一種基于形狀上下文的地圖線狀要素多尺度信息派生方法，將點(diǎn)的形狀上下文作為圖形的形狀描述，對(duì)于大小比例尺下同名實(shí)體所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)集來說，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的匹配可以通過計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的形狀上下文及各點(diǎn)之間的匹配度來尋找最佳匹配。匹配完成之后通過形狀內(nèi)插方法就可以得到中間比例尺的地圖表達(dá)。使用定量化的精度評(píng)定方法，采用加權(quán)的位矢距離來衡量，對(duì)比實(shí)驗(yàn)找出影響精度的因素，選擇合適的空間劃分方法。基于形狀上下文的點(diǎn)匹配方法不需要常規(guī)方法中的特征點(diǎn)，比如拐點(diǎn)，弧度最大點(diǎn)等，因此具有較好的魯棒性和適應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，顧及整體上下文信息的線狀要素Morphing可以提高地圖連續(xù)尺度變化的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地理信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種線狀要素多尺度信息派生方法，具體涉及一種利用基于形狀上下文的點(diǎn)集匹配和形狀內(nèi)插方法完成線狀要素的多尺度信息派生方法。

背景技術(shù)

近年來WEB2.0，網(wǎng)絡(luò)地圖，LBS的快速發(fā)展，對(duì)地圖的連續(xù)尺度表達(dá)提出了新的要求，人們希望能夠?qū)崿F(xiàn)空間信息可視化表達(dá)的多視角和多層次。為滿足人們的要求，地圖連續(xù)綜合技術(shù)被提出。Morphing又稱圖形漸變技術(shù)，其基本思想是采用某種內(nèi)插方法使得初始圖形A光滑連續(xù)地漸變到目標(biāo)圖形B。在這種光滑過渡中，中間態(tài)既具有A的特征，又具有B的特征。A和B的拓?fù)浼瓤梢韵嗨疲部梢圆煌＿@和地圖連續(xù)綜合技術(shù)的思想相契合。

矢量圖形Morphing變換涉及兩個(gè)基本過程，即圖形特征匹配和形狀插值。圖形特征匹配的目標(biāo)是提取始末圖形上的特征點(diǎn)(線)并建立兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。線狀要素的圖形特征匹配大多基于點(diǎn)集特征進(jìn)行。目前，常見點(diǎn)模式匹配算法大致上可以分為兩大類，一是基于變換關(guān)系求解的算法，通過估計(jì)點(diǎn)模式之間的空間變換參數(shù)，利用參數(shù)恢復(fù)或者模擬點(diǎn)模式間的變換，從而求解點(diǎn)模式匹配問題，也稱為基于變換參數(shù)估計(jì)的算法。這類算法主要有迭代最近點(diǎn)算法，軟指派算法等。二是基于匹配關(guān)系求解的算法，通過提取點(diǎn)集中點(diǎn)的特征而后運(yùn)用匹配識(shí)別方法獲得點(diǎn)模式之間的匹配關(guān)系，從而求解點(diǎn)模式的匹配問題，這類算法主要有基于形狀上下文，基于不變量特征的方法以及基于譜圖論的方法等。

形狀插值是在圖形特征匹配的基礎(chǔ)上將初始圖形的各部分沿著一定路徑變到目標(biāo)圖形對(duì)應(yīng)部分所在位置，以獲取中間狀態(tài)圖形序列。插值路徑的選擇決定了中間狀態(tài)是否平滑自然，常見的插值方法包括線性插值方法、基于目標(biāo)邊界的插值方法、顧及目標(biāo)內(nèi)部區(qū)域的插值方法等。

在GIS領(lǐng)域，Morphing思想被用來實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的連續(xù)綜合。因Morphing變換的精度主要受匹配精度的影響，因此很多專家學(xué)者在優(yōu)化匹配方面做了一系列工作，主要有通過將小比例尺圖形進(jìn)行點(diǎn)加密，加密到與大比例尺點(diǎn)數(shù)一致，然后依據(jù)點(diǎn)號(hào)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，以此建立匹配關(guān)系；將弧度較大處的頂點(diǎn)視作特征點(diǎn)，然后基于位移的關(guān)系建立匹配關(guān)系；通過約束Delaunay三角網(wǎng)提取小比例尺地圖上線狀要素的特征點(diǎn)，然后采用模擬退火技術(shù)在特征點(diǎn)與大比例尺線狀要素頂點(diǎn)之間建立全局最優(yōu)化匹配；把彎曲結(jié)構(gòu)作為切入點(diǎn)，提出基于彎曲結(jié)構(gòu)的匹配方法；將傳統(tǒng)矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向角函數(shù)，基于轉(zhuǎn)向角函數(shù)實(shí)現(xiàn)邊特征匹配。這些方法或需要需找特征點(diǎn)建立對(duì)應(yīng)匹配；或不需要特征點(diǎn)，只進(jìn)行簡(jiǎn)單內(nèi)插后匹配，沒有顧及要素的上下文信息。對(duì)于地圖要素而言，小比例尺要素通常是由大比例尺經(jīng)過綜合變換得來的，如彎曲的化簡(jiǎn)，刪除，夸大和典型化的操作。因此可以從小比例尺上的點(diǎn)入手，尋找各點(diǎn)在大比例尺上的最佳匹配來完成對(duì)應(yīng)點(diǎn)的匹配。綜合前后，大小比例尺具有類似的上下文信息。形狀上下文是一種得到廣泛運(yùn)用的目標(biāo)形狀描述子，它通過點(diǎn)集之間的關(guān)系，即其上下文信息來描述形狀，該方法不需要這些點(diǎn)具有曲率最大、弧度較大等常規(guī)方法中認(rèn)為的特殊點(diǎn)，其適應(yīng)性和魯棒性較強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的地圖現(xiàn)狀要素連續(xù)尺度變換存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于形狀上下文的線狀要素多尺度信息派生方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于形狀上下文的地圖線狀要素多尺度信息派生方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：線狀要素空間劃分；