CN105426380B - 道路网络的区域裁剪方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种道路网络的区域裁剪方法及装置，所述方法包括：根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段；将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域；在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。上述方法有效提高裁剪效率，可靠性高。

Description

道路网络的区域裁剪方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种道路网络的区域裁剪方法及装置。

背景技术

在面向大规模道路网络的地理信息***(Geographic Information System，简称GIS)应用中，道路信息错综复杂，信息量较大，当用户感兴趣的道路信息只局限于某一特定区域时，无需对全部道路信息进行处理，只需提取出该区域内部的道路信息做处理即可。道路网络由大量的线段构成，对道路网络的区域裁剪也可以理解为对特定区域内的线段进行裁剪。现有技术常采用传统的Cohen-Sutherland裁剪算法对线段进行裁剪，而此种裁剪方法由于需要循环操作，相对耗时，且容易陷入死循环，因此裁剪效率较低、可靠性低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种道路网络的区域裁剪方法及装置，有效地提高裁剪效率，提高可靠性。

第一方面，本发明提供一种道路网络的区域裁剪方法，所述方法包括：

根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段；

将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域；

在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；

根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；

根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。

可选地，所述将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域之后，所述方法还包括：

在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，将该道路线段直接作为新的道路线段。

可选地，所述待裁剪道路网络构造包围盒，具体包括：

建立一个包括所述道路网络中所有道路线段的最小矩形框，并将所述最小矩形框作为包围盒。

可选地，所述根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网，具体包括：

连接所述新生成道路线段集合中端点重合的线段，构造所述子路径，以得到所述裁剪后的道路网络。

可选地，所述将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域之后，所述方法还包括：

在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，直接放弃该道路线段。

第二方面，本发明提供一种道路网络的区域裁剪装置，所述装置包括：

包围盒构造单元，用于根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段；

裁剪区域确定单元，用于将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域；

交点参数计算单元，用于在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；

第一新道路线段生成单元，用于根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；

裁剪后道路网络生成单元，用于根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。

可选地，所述装置还包括：

第二新道路线段生成单元，用于在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，将该道路线段直接作为新的道路线段。

可选地，所述包围盒构造单元，具体用于

建立一个包括所述道路网络中所有道路线段的最小矩形框，并将所述最小矩形框作为包围盒。

可选地，所述裁剪后道路网络生成单元，具体用于

连接所述新生成道路线段集合中端点重合的线段，构造所述子路径，以得到所述裁剪后的道路网络。

可选地，所述装置还包括：

道路线段去除单元，用于在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，直接放弃该道路线段。

由上述技术方案可知，本发明的道路网络的区域裁剪方法及装置，通过判断道路线段与裁剪区域边界线的位置关系，在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。由此，有效地提高了裁剪效率，可靠性高。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的道路网络的区域裁剪方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的道路网络的区域裁剪方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的道路网络的区域裁剪装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的包围盒示意图；

图5为本发明实施例的包围盒重叠的效果图；

图6为本发明实施例的道路网络裁剪前的示意图；

图7为本发明实施例的道路网络裁剪后的示意图；

图8为本发明实施例的区域编码示意图；

图9为本发明实施例的线段与裁剪区域严格分离关系的示意图；

图10为本发明实施例的线段与裁剪区域的位置关系示意图；

图11为本发明实施例的线段与裁剪区域相交关系的示意图；

图12a为本发明实施例的线段与裁剪区域的位置关系示意图；

图12b为本发明实施例的线段与裁剪区域的位置关系示意图；

图13为本发明实施例的线段与裁剪区域的位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的道路网络的区域裁剪方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的道路网络的区域裁剪方法如下所述。

101、根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段。

具体地，根据待裁剪道路网络构造包围盒为建立一个包括所述道路网络中所有道路线段的最小矩形框，并将所述最小矩形框作为包围盒。

举例来说，建立AABB包围盒如下所述：

对于点集{p_i},1≤i≤N,p_i＝(x_i,y_i)，记AABB({p_i})＝[x_min,x_max]×[y_min,y_max]为点集{p_i}的轴向包围盒，其中

点集p₁～p₉的AABB包 围盒如图4中虚线框所示。

可以理解的是，上述的道路网络是由一条或多条道路组成的，第条道路是由一条或多条的有序道路线段组成。

举例来说，给定点序列{p_i},1≤i≤N，则连续两个顶点p_i,p_i+1(1≤i≤N-1)构成有向边e_i构成有序的有向边集合。图4中折线表示点集p₁～p₉构成的有向边集合。

102、将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域。

应该说明的是，上述的矩形区域为感兴趣的区域，是用户预设的想要裁剪的区域。而道路网络中的道路线段全部位于所述包围盒内，因此，所述矩形区域和所述包围盒的重叠区域即裁剪区域。

举例来说，设有两个AABB包围盒B₁,B₂，界定的区域为 若存在i,j∈{1,2},i≠j满足约束条件则称B₁,B₂严格分离，否则B₁,B₂ 发生重叠。换句话说，当且仅当两个包围盒在X和Y方向的取值区间都发生重叠时，包围盒 B₁,B₂才发生重叠，如图5所示。上述的重叠区域为裁剪区域。

103、在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数。

应该说明的是，本实施例所述道路线段与裁剪区域的边界线相交的情况不包括道路线段只有一个端点在边界上，其它部分位于裁剪区域外部的情况。本实施例将道路线段只有一个端点在边界上，其它部分位于裁剪区域外部的情况归为道路线段位于裁剪区域外。

举例来说，设任一道路线段的起点为(x₁,y₁)，终点为(x₂,y₂)，则对于该道路线段上的任意一点(x,y)都满足x＝x₁+t(x₂-x₁)，y＝y₁+t(y₂-y₁)。当t＝0时，点(x,y)为道路线段的起点(x₁,y₁)；当t＝1时，点(x,y)为道路线段的终点(x₂,y₂)，其中，t即可定义为道路线段上任意一点对应的参数，且满足0≤t≤1。本实施例通过获取所述道路线段与所述裁剪区域边界线的交点，计算出所述交点对应的交点参数。

104、根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段。

应该说明的是，前述的道路线段与裁剪区域的边界线相交是指所述道路线段与所述裁剪区域边界所在的直线相交，而不仅限于与裁剪区域的边界框相交，因此任一道路线段与裁剪区域相交时交点个数可为1至4个。

105、根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。

可以理解的是，新的道路线段可能在空间上是不连续的，因此要将新的道路线段构造成一系列的子路径，最终组成裁剪后的道路网络。

具体地，本实施例可通过连接所述新生成道路线段集合中端点重合的线段，构造所述子路径，以得到所述裁剪后的道路网络。

举例来说，设新的道路线段集为eList_new＝{e_i},i＝1,2,…e_k，则对于相邻两条线段若则e_i,e_i+1在几何上的可连接。为此，可从起始线段开始确定连接发生间断的线段的索引，通过贪婪法对依次相连的直线段合并构造子路径。区域裁剪前后的效果如图6和图7所示。

本实施例的道路网络的区域裁剪方法，通过判断道路线段与裁剪区域边界线的位置关系，在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。由此，有效地提高了裁剪效率，可靠性高。

图2示出了本发明一实施例提供的道路网络的区域裁剪方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的道路网络的区域裁剪方法如下所述。

201、根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段。

202、将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域。

203、判断道路线段与所述裁剪区域的位置关系，在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，执行步骤204；在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，执行步骤206；在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，执行步骤207。

举例来说，可采用如下所述的方法判断道路线段与裁剪区域的位置关系：

设有向线段的端点为v_s,v_e，有向线段可表示为设端点v_s,v_e的编码为c_s,c_e，编码效果如图8所示，则可通过下面方法直接判定线段与区域有无相交。

情况一：c_s&c_e≠0，此时线段与裁剪区域严格分离，如图9所示；

情况二：一点在某条边界上，另一点在该边界的外侧，如图10所示；

情况三：c_s＝c_e＝0，此时线段完全落入区域内部；

情况四：c_s*c_e＝0,c_s≠c_e此时线段有一个端点在边界上或落入区域内部；

情况五：c_s≠0,c_e≠0，此时线段两个端点都位于区域外部，如图11。

应该说明的是，当线段为水平或垂直方向时，线段与区域的关系包括上述的五种情况，

在实际应用中，本实施例在判定道路线段与裁剪区域的位置关系为情况四、情况五时执行步骤204；在判定道路线段与裁剪区域的位置关系为情况三时执行步骤205；在判定道路线段与裁剪区域的位置关系为情况一、情况二时执行步骤206。

204、在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数。

205、根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段。

举例来说，如图12a所示，当v_e属于区域I，仅需计算线段e与上边界t的交点，并将该交点作为端点生成新的线段。如图12b，当v_e属于区域V时需要计算直线段e与上边界t和左边界l的交点，再取对应交点参数较小者的点作为端点，生成新线段。

在实际应用中，对于图11所示的情况，分别计算区域边界线l,r,t,b与线段相交时的参数t_l,t_r,t_t,t_b，由于交点为四个，而作为裁剪后线段端点的两个交点为取值处于中间值的两个交点，因此，对于图11中的四个交点取t_t和t_b对应的交点为裁剪后线段的端点。

应该说明的是，当两个有效的交点参数值相差足够小，且对应于相互垂直的两条边界时(即相交发生在角点)，如图13所示，为了避免误判仅记录一个交点。

206、在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，将该道路线段直接作为新的道路线段。

207、在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，直接放弃该道路线段。

208、根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。

举例来说，上述的道路网络的区域裁剪过程可采用如下算法实现：

输入：地图上的道路分支p₁,p₂,p_m；

输出：裁剪后的道路分支具体算法如下：

S1：i＝1，设定矩形区域R，转s2；

S2：对于地图上道路p_i，构造包围盒AABB(p_i)。转S3；

S3：判定AABB(p_i)与选定的区域R是否发生包围盒重叠。若是，转S4；否则，转S5；

S4：计算p_i在区域R内部分线段转S5；

S5：i:＝i+1，若i≤m，转S2；否则结束。

在实际应用中可采用如下算法实现道路线段裁剪的过程：

输入：地图上的道路分支p；

输出：位于区域R内的道路信息

A1：根据顶点坐标序列构造有向边集合elist_p,设p＝{v_j},1≤j≤n,elist_p＝{e_i}，1≤i≤n-1，构造新产生的边列表eList_new。转A2；

A2：i＝0,eList_new:＝Φ。转A3；

A3：计算e_i在区域R内部分线段若存在，转A4；否则，转A5；

A4：转A5；

A5：i:＝i+1.若i≤n-1，转A3；否则转A6。

A6：对elist_p中元素按照端点重合规则进行边的合并，结束。

本实施例的道路网络的区域裁剪方法，通过判断道路线段与裁剪区域边界线的位置关系，在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。由此，有效地提高了裁剪效率，可靠性高。

图3示出了本发明一实施例提供的道路网络的区域裁剪装置，如图3所述，本实施例的道路网络的区域裁剪装置，包括：包围盒构造单元31、裁剪区域确定单元32、交点参数计算单元33、第一新道路线段生成单元34、裁剪后道路网络生成单元35，其中

所述包围盒构造单元31，用于根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段；

裁剪区域确定单元32，用于将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域；

交点参数计算单元33，用于在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；

第一新道路线段生成单元34，用于根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；

裁剪后道路网络生成单元35，用于根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。

可选地，所述道路网络的区域裁剪装置，还包括图中未求出的第二新道路线段生成单元，用于在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，将该道路线段直接作为新的道路线段。

可选地，所述包围盒构造单元31，具体用于

建立一个包括所述道路网络中所有道路线段的最小矩形框，并将所述最小矩形框作为包围盒。

所述裁剪后道路网络生成单元35，具体用于

连接所述新生成道路线段集合中端点重合的线段，构造所述子路径，以得到所述裁剪后的道路网络。

可选地，所述道路网络的区域裁剪装置，还包括图中未求出的道路线段去除单元，用于在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，直接放弃该道路线段。

本实施例的道路网络的区域裁剪装置，可以用于执行上述图1或图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本实施例的道路网络的区域裁剪装置，通过判断道路线段与裁剪区域边界线的位置关系，在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络。由此，有效地提高了裁剪效率，可靠性高。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种道路网络的区域裁剪方法，其特征在于，所述方法包括：

根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段；

将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域；

在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；

根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；

根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络；

所述待裁剪道路网络构造包围盒，具体包括：

建立一个包括所述道路网络中所有道路线段的最小矩形框，并将所述最小矩形框作为包围盒；

所述根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网，具体包括：

连接所述新的道路线段集合中端点重合的线段，构造所述子路径，以得到所述裁剪后的道路网络。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域之后，所述方法还包括：

在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，将该道路线段直接作为新的道路线段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域之后，所述方法还包括：

在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，直接放弃该道路线段。

4.一种道路网络的区域裁剪装置，其特征在于，所述装置包括：

包围盒构造单元，用于根据待裁剪道路网络构造包围盒，所述待裁剪道路网络中包括至少一条道路线段；

裁剪区域确定单元，用于将预设的矩形区域和所述包围盒的重叠区域作为裁剪区域；

交点参数计算单元，用于在道路线段与所述裁剪区域的边界线相交且该道路线段的部分位于所述裁剪区域内时，获取该道路线段与所述裁剪区域的边界线的交点，计算所述交点对应的交点参数；

第一新道路线段生成单元，用于根据所述交点参数从所述交点中选取端点，根据所述端点生成新的道路线段；

裁剪后道路网络生成单元，用于根据各条新的道路线段，构造子路径，以得到裁剪后的道路网络；

所述包围盒构造单元，具体用于

建立一个包括所述道路网络中所有道路线段的最小矩形框，并将所述最小矩形框作为包围盒；

所述裁剪后道路网络生成单元，具体用于

连接所述新的道路线段集合中端点重合的线段，构造所述子路径，以得到所述裁剪后的道路网络。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二新道路线段生成单元，用于在道路线段的全部位于所述裁剪区域内时，将该道路线段直接作为新的道路线段。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

道路线段去除单元，用于在道路线段的全部位于所述裁剪区域外，直接放弃该道路线段。