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待识地图目标的定位分割
| 2007-12-19 | 发表评论 | 查看评论
内容
    待识目标的定位分割是指借助一定的技术手段确定将要识别的地图要素在扫描地图图像中的位置,并把它从图像背景中分离出来。这是一个比较困难而又非常重要的技术问题。因为我们只有把将要被识别的目标从图像背景中提取出来,作进一步的处理和识别,才存在使计算机实现模拟人对某一地图要素的分析判断。待识目标的定位分割可分为计算机自动定位分割和人机交互定位分割两种。由于地图要素在地图上分布的随机性,以及各要素之间相互关系的复杂性。因此,目前在国内外,就计算机对待识别目标进行自动定位分割这一问题而言,都还不够成熟,几乎没有什么特别令人满意的方法。为此,我们提出了一种基于知识的自动定位分割方法。运用该方法可以较有效地实现对点状地图符号、说明注记字注记进行自动定位分割。当然该方法并不是一种十分完美的方法,也还存在着一定的局限性,对于和其他要素有粘连,相互压盖等原因而造成难以自动提取的待识目标,仍然需要靠人机交互进行提取。
一、基于知识的自动定位分割
我们知道,人类通过其视觉系统感知和解释一幅地图图像,似乎毫不费力。即使对图像中的某些要素及其变化并不熟悉,人也会利用已有对客观世界的先验知识或模型来解释。从这个意义上来说,计算机要实现对待识目标自动定位分割,也必须将原始图像与预先存入的有关要素结构和环境约束知识进行交互作用。
1. 待识目标的定位点
在地图上,每一个点状地图符号都有一个定位点,这个定位点也被称为符号的主点,不同的符号其主点位置往往不一样,主点位置的规定如下:
(1) 带点的符号,如三角点、埋石点、彩门、亭等,它们的主点在点上。
(2) 几何图形符号,如独立房、油库、土堆、土坑等,它们的主点在符号的中心。
(3) 宽底符号,如古塔、纪念碑、庙、独立石等,它们的主点在符号底部的中心。
(4) 底部成直角符号,如突出树、路标、气象台等,它们的主点在直角顶点上。
(5) 组合图形符号,如塔形建筑物、油井、无线电杆、变电所等,它们的主点在主体部分的中心。
(6) 其他图案符号,如矿井、小桥、溶斗等,它们的主点在符号的中心。
另外,说明注记和数字注记没有严格的定位点,它们只是根据实际情况,配置在相应说明对象的周围,通常是配置在其右方适宜的位置上。 显然,这样的规定对于符号的剪贴、绘制,以及图上量算是有意义的,但这样的规定却不便于计算机自动处理。因此,我们作了以下的规定:每一个点状地图符号、说明注记和数字注记都有一个明确定位点,这个定位点是符号(或注记)最小外接矩形的中心,并且当符号或注记作规格化处理时,该定位点被自动地换算成相应点阵图像的左上角位置。
2. 待识目标的领域知识
以知识为基础的分割就是充分利用已在系统中精确地加以描述的知识,来自动产生对一个待识目标的分割。因此,与问题有关的知识表示的程度,决定了对目标分割的质量。针对点状地图符号、说明注记和数字注记,我们简要地将它们的知识概括如下:
(1) 点状地图符号
我们在实验中使用的30个点状地图符号,符号的图像点阵除了独立大坟外,均构成单连通域(忽略带点符号的定位点)。采用分辨率为300dpi的扫描,符号的最小外接矩形的最小宽度为7像元,最大宽度为24像元;最小高度为6像元,最大高度为24像元。除了独立房屋9×6像元,独立石12×12像元,窑12×13像元等宽高都较小外,通常符号的宽高都比较适中。如果符号宽了,则其高度就相对低些,如独立大坟24×13像元、蒙古包23×11像元等;如果符号高了,则其宽度就相对窄些,如油井9×24像元、变电所8×22像元、无线电杆7×22像元,塔形建筑物10×23像元等。由此,我们可以对符号的尺度加以适当的限制,并且对特殊的情况进行单独处理。
(2) 说明注记
说明注记通常为多连通域,根据字型结构可分为单一型、左右型、上下型等组字结构。说明注记采用细等线体,如使用分辨率为300dpi扫描,则汉字的最小外接矩形的尺寸通常为21×21像元左右,如油为21×21像元,煤为20×21像元,铜为21×20像元等。
(3) 数字注记
数字注记为10个阿拉伯数字组成,且每一个数字都是单连通域。当扫描分辨率为300dpi时,其数字点阵图像的最小外接矩形,除数字1为5×13像元外,其余的一般为10×16像元左右,如2为10×16像元,3为10×17像元,5为9×16像元等。
3. 待识目标的自动分割
人对某一要素进行识别时,是运用其视觉系统自动聚焦在该要素,它把要素分割和识别过程融合在一起,并给出了要素的大概位置,精确定位也要借助一定的量测工具。计算机识别如果也采用这样的运行机制,那么对于图像上的每一个像素点集都要同存贮的目标特征集进行精确匹配,则其计算量之大是难以接受的。因此,需要先把它从图像背景中分离出来。待识目标的自动分割,有些类似于识别过程,但它不作精确匹配,只是根据非常粗略的,能够快速计算的特征,把待识目标从图像背景中分割下来。利用待识目标的领域知识,我们可以获取待识目标的连接成分数,最小外接矩形尺寸,占有率等控制参数,并把这些控制参数组成事实规则,然后通过产生式系统进行推理判别。

 

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