vc00509 基于二维地图的地物识别系统

          摘 要

       模式识别是当代高新技术向地图制图领域渗透的一个非常活跃的研究方向。它是实现扫描方式地图自动数字化的核心技术，对地图数据库的建立以及 GIS 数据的快速采集等领域，具有重大的意义和价值。采用地图自动数字化替代既费时又费力的传统手工数字化,是当代地图制图学的一项重要研究内容,而数字地图符号的描述与识别则是实现这一目标的关键技术。地图模式识别是目前制图自动化的一个重点研究方向，利用计算机从扫描地形图上识别和提取地图信息为地图数字化开辟了新的途径。为此，本文介绍了基于特征参数识别独立地物符号的方法。对符号识别进行实验验证,并做了相应的分析讨论。

关键词：自动识别；特征参数；模式识别

大量的准确纸面地图是目前数字地图自动生成研究课题中原始地图数据的重要来源。然而计算机并不能智能地直接识别图像，所以并不是简单的把纸面地图通过计算机扫描就能得到数字地图。纸面地图扫描之后，得到的数字图像是以灰度图像或彩色图像进行存储的，但是其中每个地图学的要素，例如在扫描后得到的图像中，房屋、道路、图标等目标并没有区分开来。因此，基于自动化的制作数字地图首先需要进行的任务是目标识别，把其中各个目标提取出来，然后表示成图形形式。当然，要制作一幅数字地图还有很多其他的工作要做，包括地图的符号编辑、地图的编辑校对、地图的数学精度处理等工作。因此，由纸面地图自动的形成数字地图实现起来这个过程并不是很简单，其中要运用的技术有：计算机信息技术、数学知识、模式识别算法等很多方面知识。地图的组成是一系列的表示地理信息的图形和符号[1]，地图识别基本上可以分为两类方法：基于光栅图的识别研究和基于矢量的地图识别。

1）基于光栅图的地图识别

       基于光栅图的地图识别的主要任务一是研究匹配策略，以便能够正确识别已知几何形状的对象还有结构；任务二还要研究分割策略，这样才能够将图像归类，还需要根据其辐射度特征、以形态学操作(腐蚀和膨胀)来进行重建对象；任务三是对其进行特征提取。Soffer和Samet[2]等人研究的内容是一种基于图例驱动来进行理解的方法，结合一些匹配策略进行理解。关于分割、归类、提取特征的研究工作可以参考BrOgelmann[3]等人的研究工作。Stengele[5]，Chhabra[4]，Kanani、Frischknecht[6]等人研究出了不同的方法在基于光栅图的地图识别领域。

2）基于矢量的地图识别

       基于矢量的地图识别跟基于光栅的识别方法不同，地图识别采用基于矢量的方法，第一步是首先把光栅地图数据转换为矢量地图数据，然后通过将光栅转换为矢量的过程，以获得地图元素的一些几何原型，例如线、点、多线形、区域等形状。地图理解方法如果是基于矢量的，主要任务是通过这些几何原型的合并来进行复杂对象的获取，还有通过对这些复杂对象的属性意义的研究，这样来增强理解地图中对象的空间信息。基于矢量的理解方法优点主要是它对光栅结构不依赖。特别是在地图中寻找线条形状等方面，基于光栅的方法比基于矢量的方法的工作效率低很多。Mayer[7]、Chhabra[4]等人的文章主要对基于矢量的方法进行了深入研究，Pierrot [8]等人的方法则综合了基于矢量和基于光栅这2种方法。现实中，基于矢量的地图识别更容易得到应用，比基于光栅的方法现实意义更大。本论文的研究工作即为基于矢量的地图识别。