[發明專利]自適應曲線抽稀方法及其裝置

在審

• 申請號: 202310443393.2
• 申請日: 2023-04-23
• 公開（公告）號: CN116485940A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 陳亞軍;趙繼丹;趙志勇;張禮兵;許后磊;李海鵬;梁禮繪;姚翠霞
• 申請（專利權）人: 中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06V10/74
• 代理公司: 昆明盛鼎宏圖知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53203
• 代理人: 許競雄

本申請公開了一種自適應曲線抽稀方法及其裝置，包括以下步驟：1)繪制待處理樣本數據的待抽稀曲線S，采用道格拉斯普克算法計算不同抽稀閾值xsubgt;i/subgt;下的各抽稀曲線系列{S′}；2)分別計算待抽稀曲線S與各抽稀曲線系列{S′}的弗雷歇距離系列{L′subgt;i/subgt;}，采用弗雷歇距離公式計算綜合抽稀指標{y′},{y′}＝{α×β}；3)以綜合抽稀指標{y′}的最大值y′subgt;max/subgt;所對應的曲線為待抽稀曲線S的最優抽稀曲線Ssubgt;opt/subgt;。該方法通過利用弗雷歇距離判定抽稀后的曲線與原曲線的空間相似度，并利用綜合抽稀指標選出了在保留曲線特征下盡可能少的數據點的最優曲線。

技術領域

本申請涉及物聯網監測技術領域，特別是一種自適應曲線抽稀方法及其裝置。

背景技術

在物聯網監測領域，隨著時間增長，傳感器監測的歷史數據會逐步增多。當需要顯示該傳感器監測量的時間過程曲線時，由于數據量過大，不論手工繪制還是程序繪制都面臨工作量大的問題，同時利用程序繪制時，如果在網頁端顯示該曲線，由于數據量多大，不僅需要更長的時間進行數據傳輸，網頁也需要更大的內存進行曲線繪制，因而經常面臨等待時間過長、數據量過大而導致網頁崩潰、網頁卡頓的現象。

同樣，在測繪領域也面臨著一樣的問題，當繪制國家、省、地區等地域邊界時，由于邊界點數量過多，不論人工繪制還是計算機程序繪制，也存在繪制效率低、時間長、數據量大而顯示崩潰的問題。

基于以上問題，常用的解決方法為曲線抽稀法。抽稀是指：在處理矢量化數據時，記錄中往往會有很多重復數據，對進一步數據處理帶來諸多不便。多余的數據一方面浪費了較多的存儲空間，另一方面造成所要表達的圖形不光滑或不符合標準。因此通過規則，在保證矢量曲線形狀不變的情況下，最大限度地減少數據點個數，這個過程稱為抽稀。

但曲線抽稀過程中不可隨意刪減數據點，需在精簡曲線點數量的同時，保留矢量曲線形狀不變。例如對于監測數據而言，一條曲線上的歷史最大值、歷史最小值、突變尖點、臺階形曲線等曲線特征點需保留，以便分析監測對象的變化情況。

現有曲線抽稀算法包括：步長法、線段過濾法、圓柱法、角度限值法、垂距限值法、道格拉斯-普克算法。

步長法[1]：步長法是沿連續曲線每隔一定的步長選取一點，其余點全部壓縮掉，然后在相鄰取樣點間用直線連接或采取曲線擬合逼近。這種方法主要存在兩點不足：一是曲線上的特征點如曲線拐彎處、曲率變化較大處的點均可能被抽稀而引起曲線變形；二是仍會留下部分多余點無法刪除。

因此，采用步長法抽稀后的曲線與原曲線有一定誤差，誤差大小取決于步長和曲線擬合方法。如果綜合考慮步長與曲率來定義抽稀因子，能收到比步長法更好的效果，但步長與曲率的確定目前也沒有明確的規定，一般由操作人員或編程人員人為確定，進而導致不同操作人員處理后結果相差較大。

線段過濾法[2]：線段過濾法是指當某一段線段的長度小于規定值時，就以該段的中點代替該段，如同該段的兩端退化到中點一樣。線段過濾法同步長法一樣，規定值的大小直接決定抽稀的精度，也存在曲率大會留下多余點，曲率小時精度不足的問題。

圓柱法[2]：圓柱法的具體做法是用一個圓柱面去套線串，當圓柱面被抵住時記下抵住圓柱的點，然后從該點開始往下套并記下相應的點，直到線串的另一端為止。圓柱的半徑稱即為過濾公差，公差越大，從曲線上去除的點越多；值越小，去掉的點越少。實際應用中選取過濾公差值為最大允許誤差。與上述兩種方法相比，圓柱法的圓柱半徑與抽稀誤差具有直接聯系，但是結果的精度還受圓柱長度的影響，且操作起來要復雜得多。