[发明专利]平面图形处理系统

说明书

本发明属于平面图形数字化及面积测量领域。

在科研、生产部门，常常需要对各类平面图形进行数字化或面积测量。在同一图幅内，图斑一般分属几种类别，因此在数字化或面积测量前要对它们进行分类编号。数字化后，需要将数字化结果，即各个图斑的轮廓线编码与图斑的代码联系起来。目前国内外面积测量方法主要有：光电扫描分割求和法、手扶或机械式跟踪图形边界积分法、光电扫描图形边界数字化积分法等。苏联专利SU1167427采用光电扫描分割求和法，它是将被测面积分割为许多小面积元，通过求小面积元的面积之和来求面积，此法只能得到面积数据，得不到图形的数字化结果。日本专利JP59-126205公开了轮廓线自动跟踪面积量测仪。它是用轮廓线跟踪装置自动跟踪图斑边界，能将图形数字化，并求得面积，但仪器效率不太高，而且为了平面上跟踪曲线，必须在x·y方向同时采用伺服机构，致使仪器结构复杂，成本高。苏联专利SU896374公开了手扶跟踪面积量测仪。它是将图纸置于平板上，手动控制的指针沿待测图斑边界逐点取坐标，得到此图形边界的编码，计算机按积分原理求得该图形面积。此法能单独求得每个图斑面积，但精度低、效率低，操作者劳动强度大。光电扫描图形边界数字化积分法，一般是采用鼓形光电扫描机形成图斑的轮廓线编码，然后用积分法求得图形面积。该方法虽能分别得出各图斑的面积数据及轮廓线编码，但没有一个适当的方法将所得的各图斑的面积数据及轮廓线编码与图斑的类号、图号以及其他信息一一对应地联系起来，所以一次仍只能处理一类或一个图斑。ZML-I型面积量测仪是在此方法的基础上采用了动态分析法和图形坐标标识分类法。该方法是以图斑内任一点的坐标作为该图斑的表征。在量测之前对图斑进行分类、编号，并在每个图斑内各取一点作为它们各自的标识，用数字化仪将各点坐标连同它们所对应的类号和图号输入计算机。在扫描过程中，仪器根据各点坐标找到相应的图形，并赋于相应的类号和图号。该方法可测量形状复杂的小图斑，整幅图形一次处理，量测与数字化过程统一结合，但需另加一套坐标置入装置，坐标置入操作较麻烦，而且易出错、难查出。目前使用的鼓形光电扫描机的滚筒一般用异步电动机通过减速器驱动，这种传动方式噪音较大，体积大。采用步进电机驱动滚筒虽可克服上述缺点，但需配置较为复杂的驱动放大电路，而且成本较高。

为了克服上述不足，本发明提出了一种平面图形数字化、面积量测及代码输入的图形处理系统。

本系统由鼓形光电扫描数字化仪与计算机所组成。采用屏幕显示提示法输入图斑代码。首先将图纸置于鼓形光电扫描数字化仪的滚筒上，用光电扫描将轮廓线图形数字化。计算机自动地从数字化后的图形信息中提取该图形中各个图斑的几何要素，几何要求可以是点、轮廓线或整个图斑，并将它们直接显示在计算机屏幕上。用改变图斑几何要素的颜色或亮度的方法突出其中某一图斑，使之明显地区别于其他图斑，实现图斑的逐个显示提示。每提示一个图斑，操作者就将该图斑的相应代码输入计算机，建立图斑与代码之间的一一对应关系。代码可以是分类号、顺序号或其他字符串。此方法形象、直观，具有可视性，而且不易出错，即使有错易查找、易纠正。计算机屏幕上正在被显示提示的图斑可以是整个地呈现出一种特定的颜色或亮度，也可以是其轮廓线呈现出一种特定的颜色或亮度，还可以是在其内部显示出某种特定的图形或标记，如星号、圆点等，或者是以上三种之一处于闪烁状态中。操作者可通过键盘、光笔或者声音将图斑的相应代码输入计算机，计算机自动地将图斑代码与该图斑的轮廓线编码和面积数据等编入同一记录。本系统中的鼓形光电扫描数字化仪的滚筒是由镶嵌在滚筒内的交流单相电动机直接驱动，电动机与滚筒之间没有任何减速机构（见图1）。电动机的转子4与滚筒筒体1之间采用静配合，定子3与滚筒的轴2之间也采用静配合。扫描时转子4带动滚筒筒体1作旋转运动，而定子3与滚筒轴2是固定不动的，这种传动方式既无噪音，又可缩小体积，降低价格。滚筒的转速是通过计算机来调节的。速度传感器测得滚筒的实际转速，与予置速度进行比较后得出速度误差反馈信号，反馈信号经放大后，驱动调速电路来调节滚筒的转速。

本发明使得光电扫描数字化仪具有准确、方便和高效地识别各个或各类图斑的能力，使光电扫描高效率、高精度的优点得到充分发挥。不仅能对各种复杂形状的整幅图一次性处理，而且还能同时测得各个图斑的单个面积。可广泛用于地理信息系统、遥感测绘、农牧渔业、水利电力等部门。