彩色地形圖中等高線斷裂重建算法的研究.pdf

1、地形圖主要由彩色線條組成，用來表達(dá)地理和地形信息。等高線是地形圖的重要組成部分，是建立數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）的主要數(shù)據(jù)源之一，因此等高線的自動(dòng)提取和矢量化研究一直是地形圖矢量化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。而在自動(dòng)提取等高線的過程中，由于等高線在地形圖上分布密集，造成等高線發(fā)生斷裂。如何從彩色掃描地形圖中提取出完整的等高線，尤其針對斷裂等高線的重建是當(dāng)前研究等高線自動(dòng)提取過程中的關(guān)鍵問題。

2、　　本文主要研究從一幅彩色掃描柵格地形圖中自動(dòng)提取等高線的方法，重點(diǎn)研究了斷裂等高線的重建問題，并基于兩種不同的圖形學(xué)理論，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩種修補(bǔ)算法來對斷裂的等高線進(jìn)行重建。本文的主要工作概括如下：
　　1.對彩色圖像顏色分割方法進(jìn)行了研究。針對等高線提取的要求，需要從柵格地形圖上得到完整的等高線，研究了彩色圖像分割的基本原理和幾種經(jīng)典的分割算法，詳細(xì)討論了分割后的后處理操作，包括去噪處理。
　　2.對R.Samet提出的最

3、小點(diǎn)對法進(jìn)行了深入研究并提出改進(jìn)算法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于最小點(diǎn)對法的斷裂等高線半自動(dòng)連接的新算法。針對傳統(tǒng)的最小點(diǎn)對法對斷裂程度較大的等高線誤連可能性大的缺點(diǎn)，本文提出了新的斷點(diǎn)匹配方法，通過計(jì)算斷點(diǎn)所在等高線的主體趨勢方向角，基于斷點(diǎn)間歐氏距離權(quán)和角度控制權(quán)的組合權(quán)的方法，從候選斷點(diǎn)中得到最優(yōu)的匹配點(diǎn)。該方法在斷點(diǎn)連接的迭代過程中，通過動(dòng)態(tài)改變閾值，確保不同斷裂程度的等高線斷點(diǎn)對的準(zhǔn)確連接。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不管兩個(gè)斷點(diǎn)的距離遠(yuǎn)近和方向

4、差異大小，改進(jìn)后的斷點(diǎn)連接方法很好的解決斷點(diǎn)連接的問題。
　　3.對Amenta提出的crust曲線重構(gòu)算法進(jìn)行了深入的研究并加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于crust方法的斷裂等高線全自動(dòng)連接的新算法。針對crust方法只能對單邊緣曲線進(jìn)行曲線重構(gòu)的不足之處，本文提出在對等高線進(jìn)行樣本點(diǎn)集采樣之后，首先對點(diǎn)集進(jìn)行預(yù)處理得到細(xì)化點(diǎn)集，利用細(xì)化后的單邊緣輪廓點(diǎn)集結(jié)合傳統(tǒng)的crust方法，基于計(jì)算幾何中的Voronoi圖和Delauna