[发明专利]基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法，属于计算机硬件技术和计算机程序两个技术领域。 

背景技术

矢量数据和栅格数据是地理信息系统中最长见的两种空间数据结构。但随着航天技术的快速发展，所能提供的各种类型、各种分辨率的遥感影像数据也越来越丰富，遥感影像信息已经成为地理信息系统中的一个非常重要的信息来源，同时地理信息系统的发展也对对遥感信息的依赖性变得越来越强了。但是由于栅格数据本身所具有的缺陷，使得他在地理信息系统中的应用受到了一定的限制，因此将栅格数据转换为矢量数据也就变得非常重要了；同时栅格转矢量技术也是属于地理信息处理技术中相对比较经典的技术问题，也产生和积累了比较多的计算方法，并在地理信息系统中得到应用。 

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法。 

基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法，通过采用FPGA电路构造分层次边界拓扑搜索模型，用硬件电路模拟算法的方式，对栅格数据进行分层次边界拓扑搜索模型计算，在计算中自动生成带有边界节点坐标和节点方向的边界节点；达到对大数据的快速处理的目的；对FPGA电路产生的节点数据，在通过软件对节点数据进行搜索，构造出包含有多边形之间的相邻、包容和被包容等拓扑关系的矢量文件。 

因此本发明在处理其超大数据量、拓扑关系极其复杂的遥感影像数据时，更能够显示出该发明的转换效率和高速性能。该技术的应用可以提高在大面积、大范围的各类资源调查中的效率和自动化程度，及时准确地的获取各种资源信息，从而达到节省人力物力的目的。 

基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法，采用FPGA电路构造分层次边界拓扑搜索模型实现栅格转矢量中的边界提取处理器设计，充分利用计算机技术在网格计算、云计算、并行计算等方面高速发展所取得的技术成果，通过采用FPGA电路构造的分层次边界拓扑搜索模型，在硬件电路的模型计算中，自动生成带有边界节点坐标和节点方向的边界节点，通过对这些边界节点的搜索，构造出包含有多边形之间的相邻、包容和被包容等拓扑关系的矢量文件。在栅格转矢量过程中，只需要对需要转换的图像数据加载一次，就能够自动完成整个转换过程；不需要进行任何转换后的后期处理工作，并且在转换后不可能出现多边形相互间重叠、相交；相邻、包容拓扑关系错误和不完整的情况。 

因此本申请技术在处理数据量庞大、拓扑关系极其复杂的遥感影像数据时，更加能够显示出本申请技术的转换效率和高速性能。 

本发明所要解决的技术问题，提供了基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法，对遥感影像数据进行栅格数据矢量化，将遥感影像上具有相同属性内容的像元，转化为包含有：不同面积、不同周长、不同属性、不同形状来表示的矢量图形元素，并且也能够表现出这些 不同矢量图形元素之间，所存在的相邻、包容和被包容的空间拓扑关系也能够得到完全展示。并且转化后的矢量图形元素属性与遥感影像上所对应的像元，在空间位置上具有完全相同的一一对应关系。 

基于FPGA构建的分层次栅格转矢量处理方法，采用与传统的转换方法不同的处理方法，通过采用FPGA电路构造的分层次边界点拓扑搜索模型，将栅格数据像元间的拓扑关系简化，在模型计算中自动生成包含有坐标位置信息的边界节点，并且这些边界节点数据还具有描述边界节点是从哪里开始、到哪里结束的边界走向的指向性信息；在通过对这些边界节点数据进行多边形搜索，通过边界节点数据的指向性，可以十分明确的定位与之相连的边界节点的确切位置信息，将这些具有特定关系的边界节点全部连接起来，就自动形成一个封闭多边形，并且通过判断封闭多边形的走向，如果是顺时针他就是一个独立多边形，他可能包含有岛多边形；如果是逆时针他就一定是被某个独立多边形所包容的岛多边形。而不可能出现多边形相互间的重叠、相交；相邻、包容拓扑关系错误和不完整情况，所有本发明具有算法简洁、快速生成的边界节点数据具有明确的指向性和唯一性的特定拓扑关系。