[发明专利]一种基于数学形态学的复杂桥梁对象自动符号化方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息的技术领域，特别涉及一种针对各种复杂桥梁对象的自动符号化方法。

背景技术

在地理信息领域，地形图的产生通常基于我国各级测绘主管部门发布的各级比例尺基础地理数据，借助地理信息系统软件和专业制图软件，完成地形图图面的设计和配置，以满足地形图出版和电子地图出版的需要。

现有的地理信息系统软件和专业制图软件，主要通过基础地理数据的类型编码和地图符号库进行匹配，由软件自动从地图符号库中提取对应的地物符号，表示在地图图面上，完成地物对象的自动符号化。

但是，此种方法主要应用在点状和线状地物对象上，以及诸如湖泊、房屋等不考虑方向性特征的简单面状地物对象上。对于诸如桥梁、台阶等需要确定走向的地物对象，由于原始采集的地理数据没有带入方向信息，所以现有的地理信息系统软件无法自动确定该类符号的开口方向，如桥梁符号两个开口方向的确定等。

而且，这些地物对象通常种类较多，形态上较为复杂，以面状桥梁为例，地形图中出现的面状桥梁有单层桥、双层桥、并行桥、引桥、级面桥、人行拱桥等，形状上有矩形、菱形、丁字形、人字形、十字形、弧形及它们的组合形状。现有软件无法自动对该类有方向性的复杂地物对象进行自动符号化，通常采用人工判读的方式，进行手动符号化，很大程度上影响了地形图制作和生产的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种实现复杂桥梁对象自动符号化方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于数学形态学的复杂桥梁对象自动符号化方法，包括以下步骤：

S1、将待符号化的面状桥梁矢量数据转为栅格数据（如*.bmp、*.jpg格式等）；

S2、将S1步转出的栅格数据转为整型二值图像矩阵；

S3、对S2步计算得到的二值图像矩阵，进行数学形态学处理，具体步骤为：首先，采用菱形结构元素进行一次膨胀运算处理；进而采用“3×3”的正方形结构元素进行一次腐蚀运算，最后，再次采用菱形结构元素进行一次膨胀运算；

S4、采用Rosenfeld细化算法提取S3步计算结果的骨架栅格，即将原图像矩阵中线条宽度大于一个像素的线条细化成一个像素的宽度，形成骨架栅格，并保持其形状的基本拓扑结构不变；

S5、由S1步转出的栅格数据，会丢失空间参考信息（坐标系统、投影系统），本步骤将对S4步得到骨架栅格数据，添加坐标系统信息和投影系统信息，便于地理信息系统识别和后续处理；

S6、将S5步得到的骨架栅格数据转换为地理信息系统可以识别的矢量数据，即可得到原始面状桥梁对象的矢量骨架中心线；

S7、对S6步得到的矢量骨架中心线两端进行延长处理，确保矢量骨架中心线和原始面状桥梁对象相交；在延长处理时，首先获取矢量骨架中心线的首尾两端点，进而依次获得矢量骨架中心线上与首尾两端点最近的另外两个节点，然后采用三点（矢量骨架中心线的一个端点，以及离它最近的两个节点）线性拟合一条直线的算法，将矢量骨架中心线向两端延长，使它和原始面状桥梁对象相交；

S8、考虑到复杂桥面有多条骨架中心线，为了后续处理方便，本步骤将S7步获取的桥梁中心线进行合并，将复杂骨架中心线由多个对象合并成一个对象进行处理；

S9、将S8步获得的骨架中心线和面状桥梁对象通过相交操作，获得交点A_i，进而在面状桥梁对象上，从交点A_i开始，依次向两侧搜索节点P_i，每搜索到一个节点P_i，连接该节点和上一个节点，构成线段L_i，如果是第一个节点则连接交点A_i，继续搜索，得到线段L_i+1，计算线段L_i与L_i+1间的交角，如果交角大于30°，则确定该节点A_i为候选节点H_i，并记录该节点为起始点的线段L_i+1，作为绘制桥爪的辅助线；否则，将该节点在属性表中进行标记，继续重复上述步骤，直到确定候选节点H_i为止；