[发明专利]一种基于Delaunay三角网的栅格地图矢量化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单要素的栅格地图矢量化方法，属于栅格地图矢量化技术领域。

背景技术

随着社会信息化的不断深入和地理信息产业的不断发展，人们对基础地理信息数据的需求，尤其对可进行大量空间分析的数字矢量地理信息数据的需求逐年增大。以当今遥感和测绘技术生成的数字矢量地理信息数据，远远不能满足社会的庞大需求。因此通过对传统纸质地图的扫描数字矢量化，成为一种有效并可靠地获取矢量地理信息数据的方法。

目前对传统纸质地图的扫描矢量化方法，按自动化程度可分为：手动矢量化、半自动矢量化、自动矢量化。手动矢量化主要指，早期利用平板数字化仪手抚跟踪数字化或后期纸质地图扫描屏幕数字化；半自动矢量化指，借助人工辅助利用计算机图形图像学算法，自动的识别出点、线、面、注记等地图要素；自动矢量化指，完全不需要人工干预，由计算机自己通过算法完成自动地图矢量化工作。显而易见，上述三种矢量化方法中，完全脱离人工作业的自动矢量化是人工作业量最小、作业速度最快的。

对扫描地图的自动矢量化是以栅格图为依据，通过计算机辅助标绘等手段生成，是一个综合了计算机视觉、计算机图像处理、计算机图形学和人工智能等各个学科的交叉课题。多年来的理论及实践为此课题的研究奠定了良好的基础，但由于其应用背景的复杂性及需求的多样性，目前的研究结果普遍存在处理速度慢、智能程度低以及适应性差等特点。

在栅格图形的矢量化过程中，提取目标图形骨架线是实现栅格转化成矢量的核心内容。骨架线能够准确地反映空间对像的几何结构特征，利用骨架线来表示图像中已经提取的线状目标，可以在保证目标重要拓扑特征的前提下，最大限度地减少目标存贮记录中的冗余信息。迄今为止，已经有大量的骨架线提取算法，但大多存在运算复杂、矢量化时间长等缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种处理速度快、效果好的基于Delaunay三角网的栅格地图矢量化方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于Delaunay三角网的栅格地图矢量化方法，包括以下步骤：

第一步、对单要素栅格图进行黑白二值化；

第二步、寻找所述单要素栅格图中的线划要素；

第三步、提取各线划要素对应的栅格图的边界栅格，从而获得各线划要素对应的边界栅格图；

第四步、基于各边界栅格图的边界栅格中心点分别生成Delaunay三角网；

第五步、剔除不在所述线划要素范围内的干扰三角形；

第六步、利用Delaunay三角网三角形间的拓扑关系提取线划要素骨架线，即得到单要素栅格图的矢量化结果。

本发明的创新点在于，独创性地采用获取线划要素轮廓范围内Delaunay三角形，并通过找到三角网首节点，跟踪拓扑邻接三角形的方式，提取线划要素骨架线，达到矢量化的目的。

本发明首先对栅格图进行分组找出线划要素，再对线划要素的边缘点进行Delaunay三角网划分，各分组的算法实现不受其它分组影响，运算量小、耗时短，而且又易于进行算法的并行化实现。这种提取骨架线的方法，错误率低，基本上不需要再进行人工修正。

对于为多要素彩色待矢量化栅格地图，则首先通过分色，得到多个单色的单要素栅格图，再分别对单要素栅格图执行第一步到第六步。

本发明还提供一种使用像元邻域分析的标记算法对所述单要素栅格图中的像元进行分组的方法。在本发明第二步中，使用像元邻域分析的标记算法寻找所述单要素栅格图中的线划要素，具体方法如下：

1)顺序遍历单要素栅格图中的像元，对所有不为0的像元根据其扫描顺序依次赋值；

2)再次顺序遍历重新赋值后的单要素栅格图中的像元，对所有不为0的像素与其八邻域中不为0的像素进行比较，若其八邻域范围内所有标记值的最小值小于其本身的标记值，则修改其标记值为撰述最小值；

3)反向遍历步骤2)处理后的单要素栅格图中的像元，处理过程同步骤2)；

4)再次顺序遍历单要素栅格图中的像元，统计具有不同标记的像元种类数；

5)重复步骤2)-4)直到统计的像元种类数与上一次统计的像元种类数一致，即完成像元的分组，具有相同值的像元属于同一线划要素。

本发明还提供了一种使用基于数学形态学的腐蚀算法提取栅格图中的边界栅格的算法。因为本发明仅提取1个像元宽的边界栅格，所以采用3*3的腐蚀算子。

在本发明第三步中，对分组后的栅格图用3*3的腐蚀算子进行腐蚀运算，得到腐蚀后的栅格集合；用所述栅格图减去腐蚀后得到的栅格集合就得到了栅格图中的边界栅格。