電子地圖中地理對象的矢量化研究與系統實現

地理信息的提取和識別是地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)發展的基礎和迫切需要。自動矢量化因其效率、精度、自動化程度和可靠性方面的顯著優勢，已經成為獲取地理信息的主要途徑之一。本文在研究、分析目前具有代表性的掃描圖像矢量化方法的基礎上，針對地圖掃描圖像的特點，給出了一種基于圖像細化算法的地圖信息識別與提取的方法，并基于此理論用VisualC++6.0編程語言實現了一個地圖自動矢量化系統RasToVec。 本文采用目前比較流行的基于細化的矢量化方法作為整體設計思想。首先將掃描的灰度地圖根據地圖不同地理對象灰度級不同的特點，將地圖的中的文字等標注從地圖中分離，然后用最大類間方差閾值分割法將地圖進行二值化。對二值化后的地圖運用數學形態學進行噪聲濾除。在對圖像進行細化時，本文借鑒傳統細化方法的基礎上，實現了一種基于標記的保留節點域的細化方法，該方法避免了傳統細化方法中節點變形從而改變圖形拓撲結構的問題。 在矢量化時，本文根據地圖的整體拓撲特征，先將地圖中的節點域和連通弧段提取出來，然后利用改進的二分步長矢量化方法將連通弧段進行矢量化得到連通矢量弧段，根據最長延伸原則合并矢量弧段，確定節點，并得到最終的矢量段。在細化及連通弧段編碼過程中都采用邊處理象素邊擦除象素的方法，有效避免象素的重復處理，降低圖像的復雜度，并提高了矢量化的速度。本文所改進的二分步長矢量化方法較傳統的變步長矢量化方法，有更大的靈活性，彌補了變步長矢量化方法步長過大丟失信息和步長過小使信息冗余的缺點，提高了矢量化的準確度。 目前矢量化研究大多是在工程圖領域進行的，本文實現的算法是根據地理信息系統的要求設計的，在保持地圖拓撲結構及矢量化準確性方面取得很好的效果，并實現了與GIS軟件MapInfo的接口，在地理信息系統領域有一定的理論意義和應用價值。