CN110728723B - 一种面向瓦片地图的道路自动提取方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种面向瓦片地图的道路自动提取方法。该方法包括:(1)道路颜色提取:制作配色方案表,根据表格对待处理的瓦片地图逐像素处理,当前像素和某一级道路的渲染色彩的颜色距离低于阈值时,则判断此像素为前景要素,采用同样的方法可以不区分等级提取出所有道路;(2)根据颜色距离对过渡色进行临界分割;(3)利用路网细化算法对只包含道路信息的二值图像进行细化,得到道路要素的骨架线后进行矢量化跟踪,获取路网几何数据,对初步提取数据进行光滑、综合和错误剔除处理,最终得到可以使用的道路网络。本发明提出了颜色提取方法,引入常规噪声消除方法,提出瓦片噪声,提高了道路数据的提取的精度。
Description
技术领域:
本发明涉及一种面向瓦片地图的道路自动提取方法,适用GIS基础数据更新、交通管理单位获取矢量路网数据的一种工具。
背景技术:
道路网络矢量数据是进行复杂空间分析如网络分析、服务区分析、资源分配的基础数据,目前获取方式来自测绘技术,成本较高。
近20年来,互联网地图及应用迅猛发展,而瓦片地图是一种互联网地图的格式,瓦片地图是栅格数据,瓦片中的噪声、空洞问题,一直没有得到有效解决。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提出一种面向瓦片地图的道路自动提取方法,利用瓦片地图颜色数少,渲染方案固定等特点,提出了颜色提取方法,引入常规噪声消除方法,提出瓦片噪声,提高了道路数据的提取的精度。
上述的目的通过以下技术方案实现:
一种面向瓦片地图的道路自动提取方法,所述方法包括如下步骤:
(1)道路颜色提取:制作配色方案表,根据表格对待处理的瓦片地图逐像素处理,当前像素和某一级道路的渲染色彩的颜色距离低于阈值时,则判断此像素为前景要素,根据这个原则对整副瓦片地图进行处理,提取出代表某一级道路的全部像素,采用同样的方法可以不区分等级提取出所有道路;
(2)根据颜色距离对过渡色进行临界分割;
(3)利用路网细化算法对只包含道路信息的二值图像进行细化,得到道路要素的骨架线后进行矢量化跟踪,获取路网几何数据,对初步提取数据进行光滑、综合和错误剔除处理,最终得到可以使用的道路网络。
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,步骤(2)中所述的根据颜色距离对过渡色进行临界分割的具体方法是:
在RGB颜色空间中,两个像素p和q的颜色距离(Color Distance)记为Dc,则:
当两个像素的颜色距离小于一阈值ε,则认为该像素隶属某个道路,为了提高计算速度,采用以下颜色距离公式近似计算:
Dc(p,q)=max(|R(p)-R(q)|,|G(p)-G(q)|,|B(p)-B(q)|)
依据获取的配色方案表格,渲染道路所使用的颜色为RGB(R1,G1,B1),选择颜色距离的阈值为1,在处理像素p时,计算公式如下:
Dc=max(|R(p)-R1|,|G(p)-G1|,|B(p)-B1|)<ε
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,阈值ε的取值为1。
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,步骤(3)中所述路网细化算法的具体方法是:
迭代1:将临时图像进行扫描,对于取值不为0的道路像素点p0,如果满足以下四个条件则置为背景颜色:
①2≤B(p0)≤6
②A(p0)=1
③p1×p3×p5=0
④p3×p5×p7=0
其中,B(p0)为p0的8个邻接像素中道路像素的个数,A(p0)为p0->p1的排列顺序中,0->1模式的数量为1;
迭代2:将瓦片图像进行扫描,对于取值不为0的道路像素点,如果满足以下四个条件则删除:
①2≤B(p0)≤6
②A(p0)=1
③p1×p3×p7=0
④p1×p5×p7=0
观察两次迭代的第③和第④个条件,第一次迭代时,p3和p5出现了两次,也就是说p3和p5只要有一个是0,条件③④就满足,所以,第一次迭代只是移去右边和下边的边界点,同理,第二次迭代是为了移去左边和上边的边界点。
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,步骤(3)中所述的矢量化跟踪的具体方法是先从交叉点开始跟踪,采取分而治之的方法进行跟踪,已经检测过的点置为背景色,然后跟踪剩余的道路像素点,遵循以下步骤:
(31)从跟踪完交叉点的图像第一行开始检测,获取一个未跟踪的道路起点;
(32)创建一个线状要素点集合,将起点加入,开始追踪,获取邻接点;
(33)将当前邻接点的颜色设置为背景颜色,按照相同的顺序对邻接点进行检测,获取下个邻接点,直至一条连通路径跟踪完成位置;
(34)从上一道路线的终点所在行开始,找到下一个未被跟踪的道路线起点,重复步骤(32)和步骤(33)直至所有未被跟踪的孤立道路全部跟踪完成。
有益效果:
本发明帮助路网数据使用和生产单位更新、获取道路最新的几何数据,由于在线地图采用了众包数据更新技术,数据的现时性高,本发明能快速获取最新的道路几何数据,从而节省人工数据采集成本。
附图说明
图1为本发明颜色提取算法流程图。
图2为本发明矢量化跟踪步骤示意图。
图3是实施例中p0的邻域和01模式示意图。
图4是实施例中图3两次迭代的删除对象图。
具体实施方式
本发明提供一种一种面向瓦片地图的道路自动提取方法,所述方法包括如下步骤:
(1)道路颜色提取:制作配色方案表,根据表格对待处理的瓦片地图逐像素处理,当前像素和某一级道路的渲染色彩的颜色距离低于阈值时,则判断此像素为前景要素,根据这个原则对整副瓦片地图进行处理,提取出代表某一级道路的全部像素,采用同样的方法可以不区分等级提取出所有道路;
不同的地图网站渲染方案大同小异,众包地图网站OpenStreetMap的配色方案如下:
表1 OpenStreetMap配色方案
(2)根据颜色距离对过渡色进行临界分割;
(3)利用路网细化算法对只包含道路信息的二值图像进行细化,得到道路要素的骨架线后进行矢量化跟踪,获取路网几何数据,对初步提取数据进行光滑、综合和错误剔除处理,最终得到可以使用的道路网络。
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,步骤(2)中所述的根据颜色距离对过渡色进行临界分割的具体方法是:
在RGB颜色空间中,两个像素p和q的颜色距离(Color Distance)记为Dc,则:
当两个像素的颜色距离小于一阈值ε,则认为该像素隶属某个道路,为了提高计算速度,采用以下颜色距离公式近似计算:
Dc(p,q)=max(|R(p)-R(q)|,|G(p)-G(q)|,|B(p)-B(q)|)
依据获取的配色方案表格,渲染道路所使用的颜色为RGB(R1,G1,B1),选择颜色距离的阈值为1,在处理像素p时,计算公式如下:
Dc=max(|R(p)-R1|,|G(p)-G1|,|B(p)-B1|)<ε
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,阈值ε的取值为1。
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,步骤(3)中所述路网细化算法的具体方法是:
(1)迭代1:将临时图像(临时图像复制处理图像)进行扫描,对于道路像素点p0(取值不为0),如果满足以下四个条件则置为背景颜色。
①2≤B(p0)≤6
②A(p0)=1
③p1×p3×p5=0
④p3×p5×p7=0
其中,B(p0)为p0的8个邻接像素中道路像素的个数,A(p0)为p0->p1的排列顺序中,0->1模式的数量为1。如图3所示的0->1模式为3。
(1)迭代2:将瓦片图像进行扫描,对于道路像素点(取值不为0),如果满足以下四个条件则删除。
①2≤B(p0)≤6
②A(p0)=1
③p1×p3×p7=0
④p1×p5×p7=0
观察两次迭代的第③和第④个条件,第一次迭代时,p3和p5出现了两次,也就是说p3和p5只要有一个是0,条件③④就满足,所以,第一次迭代只是移去右边和下边的边界点,同理,第二次迭代是为了移去左边和上边的边界点。
所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,步骤(3)中所述的矢量化跟踪的具体方法是先从交叉点开始跟踪,采取分而治之的方法进行跟踪,已经检测过的点置为背景色,然后跟踪剩余的道路像素点,遵循以下步骤:
(31)从跟踪完交叉点的图像第一行开始检测,获取一个未跟踪的道路起点;
(32)创建一个线状要素点集合,将起点加入,开始追踪,获取邻接点;
(33)将当前邻接点的颜色设置为背景颜色,按照相同的顺序对邻接点进行检测,获取下个邻接点,直至一条连通路径跟踪完成位置;
(34)从上一道路线的终点所在行开始,找到下一个未被跟踪的道路线起点,重复步骤(32)和步骤(33)直至所有未被跟踪的孤立道路全部跟踪完成。
对于由于标注信息打断的道路,需要少量手工编辑,以保证道路拓扑完整性。
以上所述的具体实施操作方法,对本发明的技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述为本发明具体实施方式,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种面向瓦片地图的道路自动提取方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
(1)道路颜色提取:制作配色方案表,根据表格对待处理的瓦片地图逐像素处理,当前像素和某一级道路的渲染色彩的颜色距离低于阈值时,则判断此像素为道路要素,根据这个原则对整副瓦片地图进行处理,提取出代表某一级道路的全部像素,采用同样的方法可以不区分等级提取出所有道路;
(2)根据颜色距离对过渡色进行临界分割;
(3)利用路网细化算法对只包含道路要素的二值图像进行细化,得到道路要素的骨架线后进行矢量化跟踪,获取路网几何数据,对初步提取的路网几何数据进行光滑、综合和错误剔除处理,最终得到可以使用的道路网络;
步骤(3)中所述路网细化算法的具体方法是:
迭代1:将只包含道路要素的二值图像进行扫描,对于取值不为0的道路像素点p0,设像素点p0的八邻域分别为p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8,其中p1为像素点p0的上邻域,p3为像素点p0的右邻域,p5为像素点p0的下邻域,p7为像素点p0的左邻域;如果满足以下四个条件则置为背景颜色:
①2≤B(p0)≤6
②A(p0)=1
③p1×p3×p5=0
④p3×p5×p7=0
其中,B(p0)为p0的8个邻接像素中道路像素的个数,A(p0)为p0->p1的排列顺序中,0->1模式的数量为1;
迭代2:将整副瓦片图像进行扫描,对于取值不为0的道路像素点p0,如果满足以下四个条件则删除:
①2≤B(p0)≤6
②A(p0)=1
③p1×p3×p7=0
④p1×p5×p7=0观察两次迭代的第③和第④个条件,第一次迭代时,p3和p5出现了两次,也就是说p3和p5只要有一个是0,条件③④就满足,所以,第一次迭代只是移去右边和下边的边界点,同理,第二次迭代是为了移去左边和上边的边界点。
2.根据权利要求1所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,其特征在于:步骤(2)中所述的根据颜色距离对过渡色进行临界分割的具体方法是:
在RGB颜色空间中,两个像素p和q的颜色距离(Color Distance)记为Dc,则:
当两个像素的颜色距离小于一阈值ε,则认为该像素隶属某个道路,为了提高计算速度,采用以下颜色距离公式近似计算:
Dc(p,q)=max(|R(p)-R(q)|,|G(p)-G(q)|,|B(p)-B(q)|)
依据获取的配色方案表格,渲染道路所使用的颜色为RGB(R1,G1,B1),选择颜色距离的阈值为1,在处理像素p时,计算公式如下:
Dc=max(IR(p)-R1|,|G(p)-G1|,|B(p)-B1|)<1。
3.根据权利要求1所述的面向瓦片地图的道路自动提取方法,其特征在于:步骤(3)中所述的矢量化跟踪的具体方法是先从交叉点开始跟踪,采取分而治之的方法进行跟踪,已经检测过的点置为背景色,然后跟踪剩余的道路像素点,遵循以下步骤:
(31)从跟踪完交叉点的图像第一行开始检测,获取一个未跟踪的道路起点;
(32)创建一个线状要素点集合,将起点加入,开始追踪,获取邻接点;
(33)将当前邻接点的颜色设置为背景颜色,按照相同的顺序对邻接点进行检测,获取下个邻接点,直至一条连通路径跟踪完成位置;
(34)从上一道路线的终点所在行开始,找到下一个未被跟踪的道路线起点,重复步骤(32)和步骤(33)直至所有未被跟踪的孤立道路全部跟踪完成。
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