[发明专利]一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置，属于空间数据中线要素空间冲突处理技术领域。本发明通过识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；然后对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。本发明使用曲线与其镜像进行Morphing变换来实现移位，避免了特征点识别与匹配的难点，能够快速有效的利用Morphing变换实现线要素移位。

技术领域

本发明涉及一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置，属于空间数据中线要素空间冲突处理技术领域。

背景技术

移位是地图制图综合的基本算子之一。当比例尺缩小时，地图上的目标就会变得拥挤，从而出现地图符号之间的压盖、重叠等现象，产生空间冲突，直接影响多尺度空间数据生产的空间关系正确性，破坏地图的清晰性和地图目标之间的可读性，影响地图出版的质量。

移位是解决地图制图和GIS中空间冲突的基本算子之一。目前常用的移位方法可以大致分为最优化方法和几何算法两类，也有学者将其分为增量移位和整体移位。最优化方法对应于增量移位方法，它迭代计算相邻目标之间的冲突并进行移位，直到所有冲突被化解。代表性方法有模拟退火方法、有限元法、弹性力学模型、能量最小的Beams模型、Ductile Truss模型、Snake算法等。然而，最优化方法存在以下不足：1)原理和过程复杂，难以实现；2)多数最优化模型效率较低，需要大量的计算资源，例如涉及大量的矩阵方程解算等；3)参数设置难以定量化，某些参数甚至没有直观意义，导致用户对参数设置比较盲目。几何方法对应于整体移位方法，是指通过分析冲突区域内地图目标的环境上下文，利用几何方法一次性计算要素移动的距离和方向，并一次性执行几何变换。

在制图综合领域，Morphing变换主要用于线要素或面要素的连续变换，根据Morphing变换的连续变换和形状保持等方面的优势，在目前的Morphing变换中，需要进行弯曲匹配，而在弯曲匹配过程中，需对对应弯曲特征点进行识别和匹配，过程比较复杂。例如，发表于2012年7月份的中南大学学报(自然科学版)上的一篇名称为《一种基于弯曲结构的线状要素Morphing方法》的论文，该论文公开了一种Morphing变换方法，该方法线根据各自形态特征分别利用约束Delaunay三角网提取线状要素的独立弯曲及其层次结构信息，并利用弯曲森林和弯曲数来表达线状要素的弯曲结构，然后，对弯曲结构进行识别和匹配，将两线状要素分割成多对对应线段。整个过程，需要对多个特征点进行识别和匹配，导致线要素移位复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Morphing变换的线要素移位方法，以解决目前线要素Morphing变换过程复杂的问题；本发明还提供了一种基于Morphing变换的线要素移位装置。

本发明为解决上述技术问题而提供一种基于Morphing变换的线要素移位方法，该移位方法包括以下步骤：

1)识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；

2)对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。

进一步地，当弯曲或弯曲组面向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：

当弯曲或弯曲组背向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：

其中d为移位距离，当面向基线移位时，d为正，当背向基线移位时，d为负，即d＝-d；d_max表示弯曲或弯曲组到基线的最远距离；基线为曲线首、尾节点的连线。

进一步地，所述步骤1)采用拐点识别的方式进行弯曲识别。