[发明专利]顾及形变控制的小屏幕变比例尺交通路线图生成方法

摘要

本发明公开了一种顾及形变控制的小屏幕变比例尺交通路线图生成方法，主要包含两个步骤1)密度分布估计；2)基于密度分布的变比例尺变换；顾及注记符号的密度分布估计，具体为将地图通过均匀格网进行划分，并记录统计单元的数量；统计非空白像素的个数；计算密度分布；进行平滑滤波。基于密度分布的变比例尺变换，具体为根据密度估计结果，基于数学优化思想建立数学模型进行格网变形；在格网变形中增加对变形的控制，尽可能减少变形对地图识别的影响；基于变形格网通过内插方法得到变比例尺路线结果图。本发明使地图在较小的屏幕上显示更加清晰，使用者能够更快速有效的识别地图，并且不影响判断方位与路径规划。

主权项

一种顾及形变控制的小屏幕变比例尺交通路线图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：密度分布估计，包括：步骤1.1：将地图通过均匀格网进行划分，并计算单个格网单元的面积A；步骤1.2：针对某个选定的格网单元，统计此格网单元中的节点和内点的数量N；步骤1.3：计算步骤1.2中所述格网单元的密度分布：其表达式为：D=NA---(1)]]>式(1)中，D表示格网单元的密度值；步骤1.4：在得到单个格网单元的密度值后，采用平滑滤波方法，计算单个格网单元周围区域密度情况；步骤2：基于密度分布的变比例尺变换，包括：步骤2.1：以格网单元的质心作为控制点，同时格网单元的密度值被赋予所对应的格网单元的质心；其中，每个控制点有三个变量，即变换后坐标{xi，yi}∈R和未知的比例尺因子Si∈R+；其中，i∈C，C是控制点编号的集合，R是实数，R+是正实数；步骤2.2：为了确保结果图在给定的显示屏幕能够正常显示，结果图与显示尺寸大小{(umin,vmin),(umax,vmax)}要求保持一致，每个控制点对应的约束条件为：umin≤xi≤umax              (2)vmin≤yi≤vmax              (3)式(2)中，umin、umax分别表示控制点x坐标取值的最小值、最大值，式(3)中，vmin、vmax分别表示控制点y坐标的最小值、最大值；步骤2.3：比例尺因子分别在x和y方向上定义：Six≥ux*Di              (4)Siy≥uy*Di              (5)式(4)和(5)中，Di表示控制点编号为i的控制点的密度值；ux和uy是常数，用于控制变形效果，不同的地图显示设备ux和uy不同，随着ux和uy的增大，密集区域面积增大的幅度将增加；Six是在x方向的比例尺因子，Siy是在y方向的比例尺因子；步骤2.4：由于不同的控制点所对应的密度值是有差异的，对于两个相连的控制点不可能完全按照各自的密度值进行坐标变换，除非密度值相同；因此在这种情况下，允许存在小的偏差dxij和dyij，计算坐标密度值的偏差dxij和dyij以及偏差平方和e1；dxij＝Six*(Xi‑Xj)‑(xi‑xj)                  (6)dyij＝Siy*(Yi‑Yj)‑(yi‑yj)                  (7)e1＝∑ieC(∑jeAdj(i)(dxij2+dyij2))            (8)其中，Adj(i)是与控制点编号为i的控制点相连的控制点，X、Y分别对应坐标变换之前的x、y；步骤2.5：为了降低格网过度变形对地图识别的影响，控制相同行和列的相邻控制点在x和y方向上变化，计算此时偏差平方和：e2=ΣieC(Σk1(dxik22))+ΣieC(Σk2(dyik22))---(9)]]>式(9)中，k1是与控制点编号为i的控制点有相同X初始值的连接点，k2是与控制点编号为i的控制点有相同Y初始值的连接点；步骤2.6：计算最终目标方程：Minimize(e1+we2)                         (10)式(10)中，Minimize()是求最小值的函数，w为权值，w值越大表示最终结果中地图变形越小，同时也减少了感兴趣区域放大程度；步骤2.7：基于该变形格网进行地图重构从而实现地图的变比例尺转换；根据格网单元控制点编号为i的控制点在原始位置和变形转换后位置之间的差值，计算出多元二次曲面内插的参数值A＝f(r)‑1U                             (11)B＝f(r)‑1V                             (12)其中，A、B分别为多元二次曲面内插在x和y方向上的参数值，f(r)是多元二次曲面函数，r是两点之间的距离，U是x方向改变量的矩阵，V是y方向改变量的矩阵；步骤2.8：根据得到的参数值计算网状地图中节点和内点的位移量，从而得到它们新的位置坐标。