一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置，属于空间数据中线要素空间冲突处理技术领域。本发明专利技术通过识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；然后对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。本发明专利技术使用曲线与其镜像进行Morphing变换来实现移位，避免了特征点识别与匹配的难点，能够快速有效的利用Morphing变换实现线要素移位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置
本专利技术涉及一种基于Morphing变换的线要素移位方法及装置，属于空间数据中线要素空间冲突处理

技术介绍
移位是地图制图综合的基本算子之一。当比例尺缩小时，地图上的目标就会变得拥挤，从而出现地图符号之间的压盖、重叠等现象，产生空间冲突，直接影响多尺度空间数据生产的空间关系正确性，破坏地图的清晰性和地图目标之间的可读性，影响地图出版的质量。移位是解决地图制图和GIS中空间冲突的基本算子之一。目前常用的移位方法可以大致分为最优化方法和几何算法两类，也有学者将其分为增量移位和整体移位。最优化方法对应于增量移位方法，它迭代计算相邻目标之间的冲突并进行移位，直到所有冲突被化解。代表性方法有模拟退火方法、有限元法、弹性力学模型、能量最小的Beams模型、DuctileTruss模型、Snake算法等。然而，最优化方法存在以下不足：1)原理和过程复杂，难以实现；2)多数最优化模型效率较低，需要大量的计算资源，例如涉及大量的矩阵方程解算等；3)参数设置难以定量化，某些参数甚至没有直观意义，导致用户对参数设置比较盲目。几何方法对应于整体移位方法，是指通过分析冲突区域内地图目标的环境上下文，利用几何方法一次性计算要素移动的距离和方向，并一次性执行几何变换。在制图综合领域，Morphing变换主要用于线要素或面要素的连续变换，根据Morphing变换的连续变换和形状保持等方面的优势，在目前的Morphing变换中，需要进行弯曲匹配，而在弯曲匹配过程中，需对对应弯曲特征点进行识别和匹配，过程比较复杂。例如，发表于2012年7月份的中南大学学报(自然科学版)上的一篇名称为《一种基于弯曲结构的线状要素Morphing方法》的论文，该论文公开了一种Morphing变换方法，该方法线根据各自形态特征分别利用约束Delaunay三角网提取线状要素的独立弯曲及其层次结构信息，并利用弯曲森林和弯曲数来表达线状要素的弯曲结构，然后，对弯曲结构进行识别和匹配，将两线状要素分割成多对对应线段。整个过程，需要对多个特征点进行识别和匹配，导致线要素移位复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于Morphing变换的线要素移位方法，以解决目前线要素Morphing变换过程复杂的问题；本专利技术还提供了一种基于Morphing变换的线要素移位装置。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种基于Morphing变换的线要素移位方法，该移位方法包括以下步骤：1)识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；2)对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。进一步地，当弯曲或弯曲组面向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：当弯曲或弯曲组背向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：其中d为移位距离，当面向基线移位时，d为正，当背向基线移位时，d为负，即d＝-d；dmax表示弯曲或弯曲组到基线的最远距离；基线为曲线首、尾节点的连线。进一步地，所述步骤1)采用拐点识别的方式进行弯曲识别。进一步地，所述步骤1)采用约束Delaunay三角网进行冲突检测。进一步地，所述步骤2)中曲线是以其基线为对称轴进行镜像的。进一步地，所述移位距离为：d＝dTh-min{dtk}其中dTh表示冲突区域的阈值，dtk为冲突距离。进一步地，移位方向与弯曲位置、曲线等级有关，对于弯曲或弯曲组嵌套的冲突，对级别低的曲线进行移位，若待移位目标是内侧被包含要素，则移位方向是移向该曲线的基线；若待移位目标是外侧要素，则移位方向是背向该曲线的基线；对于弯曲或弯曲组相背的冲突，优先移动低级别的曲线弯曲或弯曲组，移动方向是移向曲线的基线。本专利技术还提供了一种基于Morphing变换的线要素移位装置，该移位装置包括检测单元和变换单元，所述的检测单元用于识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；所述的变换单元用于对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing移位变换。进一步地，所述变换单元确定的Morphing变换参数为：当弯曲或弯曲组面向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：当弯曲或弯曲组背向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：其中d为移位距离，当面向基线移位时，d为正，当背向基线移位时，d为负，即d＝-d；dmax表示弯曲或弯曲组到基线的最远距离；基线为曲线首、尾节点的连线。进一步地，所述移位距离为：d＝dTh-min{dtk}其中dTh表示冲突区域的阈值，dtk为冲突距离。本专利技术的有益效果是:本专利技术通过识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；然后对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。本专利技术使用曲线与其镜像进行Morphing变换来实现移位，避免了特征点识别与匹配的难点，能够快速有效利用Morphing变换实现线要素的移位。附图说明图1-a是C1型冲突的结构示意图；图1-b是C2型冲突的结构示意图；图1-c是C3型冲突的结构示意图；图2-a是C4型冲突的结构示意图；图2-b是C5型冲突的结构示意图；图2-c是C6型冲突的结构示意图；图3-a是C7型冲突弯曲的相对位置；图3-b是C8型冲突弯曲的相对位置；图4是冲突类型的层次关系示意图；图5是曲线镜像示意图；图6-a是Morphing变换的复杂要素示意图；图6-b是Morphing变换的要素邻接示意图；图6-c是Morphing变换的要素不邻接示意图；图7-a是t取0.3时的Morphing变换结果示意图；图7-b是t取0.2时的Morphing变换结果示意图；图7-c是t取0.1时的Morphing变换结果示意图；图7-d是t取-0.1时的Morphing变换结果示意图；图7-e是t取-0.2时的Morphing变换结果示意图；图7-f是t取-0.3时的Morphing变换结果示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。本专利技术一种基于Morphing变换的线要素移位方法的实施例本专利技术Morphing变换的线要素移位方法首先识别曲线目标上的弯曲，然后对识别的弯曲进行冲突检测，最后对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换移位，整个移位过程中不需要特征点识别和匹配。下面对本专利技术的实施过程进行具体描述。在对本专利技术所采用的移位方法进行详细描述前，现将空间冲突进行分类，本专利技术空间冲突分类是根据曲线目标之间的冲突区域的数量、冲突区域涉及的弯曲的数量和位置关系三个方面进行的。根据两个曲线目标之间的冲突区域的数量，分为单个冲突区域和多个冲突区域两大类。将两个曲线目标之间只有一个冲突区域的冲突类型记为C1，如图1-a所示；将两个曲线目标之间有多个(两个及两个以上)冲突区域，且一个弯曲关联多个冲突区域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，该移位方法包括以下步骤：1)识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；2)对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。

【技术特征摘要】
1.一种基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，该移位方法包括以下步骤：1)识别曲线目标上的弯曲，并对识别的弯曲进行冲突检测；2)对冲突涉及的弯曲进行镜像，根据曲线本身及其镜像作为两端控制图形，确定Morphing变换的变换参数，并根据确定的变换参数对曲线进行Morphing变换。2.根据权利要求1所述的基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，当弯曲或弯曲组面向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：当弯曲或弯曲组背向基线移位时，Morphing变换的变换参数t为：其中d为移位距离，当面向基线移位时，d为正，当背向基线移位时，d为负，即d＝-d；dmax表示弯曲或弯曲组到基线的最远距离；基线为曲线首、尾节点的连线。3.根据权利要求1或2所述的基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，所述步骤1)采用拐点识别的方式进行弯曲识别。4.根据权利要求1或2所述的基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，所述步骤1)采用约束Delaunay三角网进行冲突检测。5.根据权利要求2所述的基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，所述步骤2)中曲线是以其基线为对称轴进行镜像的。6.根据权利要求2所述的基于Morphing变换的线要素移位方法，其特征在于，所述移位距离为：d＝dTh-min{dtk}其中dTh表示冲突区域的阈值，dtk为冲突距离。7.根据权利要求2所述的基于Mor...

【专利技术属性】
技术研发人员：武芳，巩现勇，行瑞星，李靖涵，邓敏，翟仁健，杜佳威，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41