一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法，包括以下步骤：步骤S10：取原始图像，对其进行图像锐化，得到包含边缘信息的图像；步骤S20：点击原始图像，以步骤S10得到的图像作为掩模，通过漫水填充算法，对相应图块进行填充；步骤S30：利用空洞填充算法对步骤S20得到的图块进行修补；步骤S40：根据步骤S30得到的图像，利用Freeman链码轮廓跟踪算法，找到图块轮廓的坐标点集合；步骤S50：根据步骤S40得到的坐标点集合，利用多边形拟合算法，对坐标点数目抽稀，得到关键坐标点集合，并将其之间的连线有序绘制出来，形成轮廓，得到最终的矢量化图像。本发明专利技术具有良好的栅格图像矢量化的效果，且相比于人工多处描点的栅格矢量化过程。

A raster image vectorization method based on improved flooding filling algorithm

The present invention relates to a raster image vectorization method based on an improved flooding filling algorithm, which includes the following steps: 0: taking the original image, sharpening the image and obtaining the image containing edge information; 20: clicking on the original image, using the image obtained from 0 as a mask, filling the corresponding block through the flooding filling algorithm; and 0: Hole filling algorithm is used to repair the blocks obtained in the first 20. 40: According to the image obtained in the second 20, Freeman chain code contour tracking algorithm is used to find the set of coordinate points of the block contour. 50: According to the set of coordinate points obtained in the second 40, polygon fitting algorithm is used to thinn the number of coordinate points, get the set of key coordinate points, and connect the lines between them. The final vectorized image is obtained by orderly drawing and contour formation. The invention has good effect of raster image vectorization, and is compared with the process of raster vectorization of artificial multiple points.

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法
本专利技术涉及于图像处理
，具体为一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法，主要应用于土地调查的工作中。
技术介绍
在第二次全国土地调查成果基础上，正在开展的第三次全国土地调查要求在全国范围内利用遥感、测绘、地理信息、互联网等技术，以正射影像图为基础，实地调查土地的地类、面积和权属，全面掌握地类分布及利用状况。其中，以建立互联共享的集影像、地类、范围、面积和权属为一体的土地调查数据库等工作最为关键。而上述这些工作的基础，是建立在对一块块土地位置与轮廓信息的高效准确记录之上的。于是，一种朴素的做法是，让工作人员手动地标定土地的轮廓点来确定土地的轮廓(即，将土地看作栅格图像上的栅格阵列，对该栅格阵列进行人为的矢量化操作)。这样做，虽然可以将工作开展起来，可是却存在着诸多的问题，如人工描点的准确率不高，人工描点的效率低等问题。且就效率这个问题而言，当处理对象是一块形状极其复杂不规则的土地时，需要工作人员大量地描点，这种效率的低下就更明显地暴露出来了。针对上述问题，本专利技术提出了一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法，旨在通过对栅格图像的一次点击将土地的矢量点与轮廓呈现出来，实现自动的栅格矢量化，提升工作效率。
技术实现思路
一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法，包括以下步骤，步骤S10：取原始图像，对其进行图像锐化，得到包含边缘信息的图像；步骤S20：点击原始图像，以步骤S10得到的图像作为掩模，通过漫水填充算法，对相应图块进行填充；步骤S30：利用空洞填充算法对步骤S20得到的图块进行修补；步骤S40：根据步骤S30得到的图像，利用Freeman链码轮廓跟踪算法，找到图块轮廓的坐标点集合；步骤S50：根据步骤S40得到的坐标点集合，利用多边形拟合算法，对坐标点数目抽稀，得到关键坐标点集合，并将其之间的连线有序绘制出来，形成轮廓，得到最终的矢量化图像。本专利技术具有良好的栅格图像矢量化的效果，且相比于人工多处描点的栅格矢量化过程，结合改进的漫水填充方法与其他多种图像处理算法，实现了自动的栅格图像矢量化。其总体模型的算法步骤为第(1)步：读取原始图像记作origin.并且读出图像高度记作h，图像宽度记作w.第(2)步：将origin转为灰度图像gray.计算公式为第(3)步：对gray进行高斯模糊，得到的图像记作guass.计算公式为第(4)步：利用索贝尔算子，对guass进行运算，获取边缘信息，得到的图像记作sobel.计算公式为第(5)步：将sobel作为掩模，对origin进行漫水填充，得到的图像记作rawBlock；第(6)步：对rawBlock进行空洞填充，得到的图像记作processedBlock；第(7)步：利用Freeman链码轮廓跟踪算法，找到processedBlock轮廓的坐标点集合，记作rawCoords；第(8)步：利用多边形拟合算法，对rawCoords数目抽稀，得到关键坐标点集合，记作processedCoords，并将其之间的连线有序绘制出来，形成轮廓，得到最终的矢量化图像。以上表达式中各参数和算符的意义为gray(y,x)表示灰度图像gray第y行第x列的像素值。origin(y,x,0)表示真彩图像origin第y行第x列第0通道像素值。origin(y,x,1)、origin(y,x,2)以此类推。w1、w2、w3是利用大量图片计算出得出的经验值。表示图像的卷积运算。需要进一步说明的是，上述步骤中，第(5)步与第(6)步相结合构成了一种改进的漫水填充算法。该算法利用空洞填充的办法，能够对漫水填充后不理想的结果，进行二次填充，达到图像修补的作用。该算法漫水填充部分的详细步骤为：第(1)步：设值val等于15；第(2)步：将sobel作为掩模图像，并获取点击原始图像origin后的起始坐标点，记作(seedX,seedY)；第(3)步：建立一张空白图像rawBlock；第(4)步：建立空栈stack，并将(seedX,seedY)压入栈中；第(5)步：如果stack为空栈，则转到第(13)步；否则，转到第(6)步；第(6)步：从stack栈顶弹出一个坐标点，记作(x,y)；第(7)步：rawBlock(y,x)填充；第(8)步：如果origin(seedY,seedX)与origin(y,x-1)像素值差小于val，将(x-1,y)压入stack；第(9)步：如果origin(seedY,seedX)与origin(y,x+1)像素值差小于val，将(x+1,y)压入stack；第(10)步：如果origin(seedY,seedX)与origin(y-1,x)像素值差小于val，将(x,y-1)压入stack；第(11)步：如果origin(seedY,seedX)与origin(y+1,x)像素值差小于val，将(x,y+1)压入stack；第(12)步：返回第(5)步；第(13)步：结束。该算法空洞填充部分的详细步骤为：第(1)步：设计数值i等于0，设值ratio为0.2；第(2)步：用最小的矩形去裁剪rawBlock中的图块，得到的图像记做block，图像高记做blockH；第(3)步：如果i小于blockH，则转到第(4)步；否则，转到第(8)步；第(4)步：找到图像第i行里，第一个白色像素索引记做start，最后一个白色像素索引记做end；第(5)步：取出start和之end间这一段，记做line，表达式为line＝block(i,j)，j∈[start,end]ΙZ第(6)步：找出line中的所有一段段的黑色像素集合，记做blackSet，对于blackSet中每一个元素blackElement,若其长度与line长度比值小于ratio，则将其填充为白色；否则不做操作。第(7)步：计数值i增加1，并返回第(3)步；第(8)步：结束。附图说明图1为本方法步骤流程图。图2为总体模型算法第(1)步所提到的原始图像origin。图3为总体模型算法第(4)步所得到的，包含边缘信息的图像sobel。图4为总体模型算法第(5)步中，对一块土地，漫水填充后的结果rawBlock。图5为总体模型算法第(6)步中，对漫水填充图块进一步空洞填充的结果processedBlock。图6为总体模型算法第(7)步中，利用Freeman链码得到的轮廓点集合rawCoords。图7为总体模型算法第(8)步中，多边形拟合后最终呈现的矢量化结果processedCoords。图8为漫水填充算法的流程图。图9为空洞填充算法的流程图。图10为实验中所用到测试图像，图中黑色部分表示所选取的十块土地。图11为实验中十块土地的标准图块形状，即st。图12为实验中利用本文算法填充得到的十块土地的图块形状，即ex。图13为实验中人工标注填充得到的十块土地的图块形状，即hu。图14为十组数据准确率比较的柱状图。图15为十组数据操作复杂度比较的柱状图(以操作次数作为度量标准)。图16为漫水填充算法改进前后矢量化效果对比。具体实施方式本文选取了一张从工作现场发回来的图像，该图像中所出现的所有土地都已经被准确地人工栅格矢量化。随机选取十块土地，再通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤S10：取原始图像，对其进行图像锐化，得到包含边缘信息的图像；步骤S20：点击原始图像，以步骤S10得到的图像作为掩模，通过漫水填充算法，对相应图块进行填充；步骤S30：利用空洞填充算法对步骤S20得到的图块进行修补；步骤S40：根据步骤S30得到的图像，利用Freeman链码轮廓跟踪算法，找到图块轮廓的坐标点集合；步骤S50：根据步骤S40得到的坐标点集合，利用多边形拟合算法，对坐标点数目抽稀，得到关键坐标点集合，并将其之间的连线有序绘制出来，形成轮廓，得到最终的矢量化图像。本专利技术具有良好的栅格图像矢量化的效果，且相比于人工多处描点的栅格矢量化过程，结合了改进的漫水填充方法与其他多种图像处理算法，实现了自动的栅格图像矢量化。其总体模型的算法步骤为：第(1)步：读取原始图像记作origin.并且读出图像高度记作h，图像宽度记作w.第(2)步：将origin转为灰度图像gray.计算公式为gray(y,x)＝w1·origin(y,x,0)+w2·origin(y,x,1)+w3·origin(y,x,2)，...

【技术特征摘要】
1.一种基于改进漫水填充算法的栅格图像矢量化方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤S10：取原始图像，对其进行图像锐化，得到包含边缘信息的图像；步骤S20：点击原始图像，以步骤S10得到的图像作为掩模，通过漫水填充算法，对相应图块进行填充；步骤S30：利用空洞填充算法对步骤S20得到的图块进行修补；步骤S40：根据步骤S30得到的图像，利用Freeman链码轮廓跟踪算法，找到图块轮廓的坐标点集合；步骤S50：根据步骤S40得到的坐标点集合，利用多边形拟合算法，对坐标点数目抽稀，得到关键坐标点集合，并将其之间的连线有序绘制出来，形成轮廓，得到最终的矢量化图像。本发明具有良好的栅格图像矢量化的效果，且相比于人工多处描点的栅格矢量化过程，结合了改进的漫水填充方法与其他多种图像处理算法，实现了自动的栅格图像矢量化。其总体模型的算法步骤为：第(1)步：读取原始图像记作origin.并且读出图像高度记作h，图像宽度记作w.第(2)步：将origin转为灰度图像gray.计算公式为gray(y,x)＝w1·origin(y,x,0)+w2·origin(y,x,1)+w3·origin(y,x,2)，第(3)步：对gray进行高斯模糊，得到的图像记作guass.计算公式为第(4)步：利用索贝尔算子，对guass进行运算，获取边缘信息，得到的图像记作sobel.计算公式为第(5)步：将sobel作为掩模，对origin进行漫水填充，得到的图像记作rawBlock；第(6)步：对rawBlock进行空洞填充，得到的图像记作processedBlock；第(7)步：利用Freeman链码轮廓跟踪算法，找到processedBlock轮廓的坐标点集合，记作rawCoords；第(8)步：利用多边形拟合算法，对rawCoords数目抽稀，得到关键坐标点集合，记作processedCoords，并将其之间的连线有序绘制出来，形成轮廓，得到最终的矢量化图像。以上表达式中各参数和算符的意义为：gray(y,x)表示灰度图像gray第y行第x列的像素值。origin(y,x,0)表示真彩图像origin第y行第x列第0通道像素值。origin(y,x,1)、origin(y,x,2)以此类推。w1、w2、w3是利用大量图片计算出得出的经验值。表示图像的卷积运算。2.根据权利要求1所述的一种基于改进漫水填充算法的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，郑思宇，朱明仓，李剑波，王敏，刘怡，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51