[發明專利]一種矢量路網的自適應緊湊圖像分割方法

在審

• 申請號: 202010467841.9
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111815636A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 賈濤;鄢鵬高
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種矢量路網的自適應緊湊圖像表達方法，其特征在于，包括：

步驟1、將路網進行逐級分割，每次分割依次采用三種分割方案，分別為：將路網按照空間位置關系劃分為2²份、將路網按照空間位置關系劃分為3²份、將路網按照空間位置關系劃分為5²份；在每種分割方案中，使得劃分后每個子集的路段數目相同；對分割后的子路網再次進行上述分割，直到滿足分割停止條件；

步驟2、將子路網中的路段分別按照X方向和Y方向進行排序，得到各路段在兩個方向上的相對位置關系，然后根據相對位置關系將路段一一映射到最小分割圖像中；

步驟3、定義兩個指標用于定量計算并評價拓撲關系的變化程度，即拓撲連接誤差和拓撲方向誤差，并計算圖像表達效果的拓撲連接誤差與拓撲方向誤差，對轉換表達效果進行定量評價，具體包括：

定義一，拓撲連接誤差：在矢量路網中，定義兩個相連路段的拓撲連接距離為1；在二維圖像中，定義兩個像素(路段)的拓撲連接距離定義為max(Δx,Δy)；針對某個路段，它的拓撲連接誤差為矢量路網上拓撲連接距離向量與圖像上相應拓撲連接距離向量之間的距離；針對整個路網，它的拓撲連接誤差為所有路段拓撲連接誤差的平均值；

定義二，拓撲方向誤差：在矢量路網中，定義兩個路段中心點連線的方位角為它們之間的拓撲方位角；在二維圖像中，定義兩個像素(路段)的拓撲方位角為像素中心點連線的方位角；兩個路段的拓撲方向誤差定義為矢量路網中拓撲方位角與圖像上相應拓撲方位角之差的最小值；針對某個路段，它的拓撲方向誤差為其與所有一階鄰居路段的拓撲方向誤差的平均值；針對整個路網，它的拓撲方向誤差為所有路段拓撲方向誤差的平均值；

路網的拓撲連接誤差越小，拓撲方向誤差越小，表明轉換算法的拓撲關系維持能力越強，轉換效果越好。

2.權利要求1所述的一種矢量路網的自適應緊湊圖像表達方法，其特征在于：步驟1中，逐級分割的具體步驟包括：

步驟1.1、設置初始化變量：利用路段中點表示路段，得到路段中點集合P；設置分割方案為v₁＝2,v₂＝3,v₃＝5；在逐級分割的過程中，若子路網所對應的最小分割圖像所包含的像素數量等于sGrid，則停止分割，sGrid的取值為{2²,3²,5²,7²}；

步驟1.2、動態生成三叉樹結構：根節點的值設置為|P|，子節點的值從左到右依次為邊權值依次為{v₁,v₂,v₃}；各子節點保持生長直到其值等于sGrid集合中的任意一個元素，則該節點停止生長，并設為葉節點；

步驟1.3、獲取最優分割方案：遍歷三叉樹的葉節點，建立各葉節點到根節點的路徑，從所有的路徑中找到圖像填充率最高的路徑，并用其逆序的邊權值向量W＝{w₁,w₂,...,w_n}表示最優分割方案；同時，記錄該路徑葉節點的值c²∈sGrid；

步驟1.4、根據最優分割方案，對P進行逐級分割：在第k(k＝1,2,...,n)級分割中，先后在X方向和Y方向上對路網進行w_k均分；具體而言,將路網中所有路段的中心點按照X方向進行排序，根據X方向上的k分位點對路網進行k均分；對分割后的每個子路網，將道路的中心點按照Y方向進行排序，然后根據Y方向上的k分位點對各路網進行k均分；按照相同的方法，對分割后的所有子路網進行下一級分割，最終得到個子路網，每個子路網對應一個最小分割圖像，且其中的路段數不超過c²。