[PPT模板]空 间 分 析-4.ppt

第五讲、栅格数据的宏运算Ø 1、扩张 在这种算法中，同一种属性的所有物体将按事先给定的像元数目和指定的方向进行扩张 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算将原图向右扩张两个像元 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 编程算法（1）开辟一个数组IA存放原始图像(每一位 ，每一字节或每一个整型量单元存放一 个像元)；(2)为存放中间结果及最后结果，另外开辟 一个数组IB；(3)将IA中的原图拷贝到IB中；(4)对于IA中的每一个灰度值为“1”的像元 ，在IB中相应位置右侧一列及两列处分 别置“1” • 假定IA及IB均为M行、N列的整型数组， 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 2.侵蚀 在这种算法中，同一种属性的所有物体 将在指定的方向上按事先给定的像元数目受 到(背景像元的)侵蚀实际上就是背景像元 在这个方向上的扩张 原图及其右侧被侵蚀了一列的效应 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 3.加粗 在加粗算法中，同一种属性的所有物体将按事先 给定的像元数目加粗 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 4.减细 减细的原理和过程与加粗几乎是一样的，因为 加粗“0”像元就是减细“1”像元。

要注意的是，这种减 细的批处理过程若不加一些必要的限制，可能会导 致线划的断裂或要素的消失 加粗是扩张的发展，减细是侵蚀的发展 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算粘连现象的断开 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算断裂、缺口的合上 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算例：制作多重线划的公路符号 公路轴线先作两次加粗，第一次加粗至公路符号的内宽 ，第二次加粗至其外宽，两种加粗图像通过逻辑算子“异 或”，最后，把原始公路轴线用逻辑算子“或”与上述中间 结果作逻辑组合，从而完成了三线公路符号 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 5.填充 这种宏运算目的是让一些单个像元(填充胚)在给定 的区域范围内，通过某种算法而蔓延，使得由它们把这 些区域全部充满 (1)逐步加粗法 设“1”为区域范围线上的像元，“2”为填充胚首先考察原图 填充胚的上、下、左，右四邻，凡是不属于范围线上的像元， 均置成与填充胚同样的灰度值“2”，即让它们成为新的填充胚， 并将新填充胚放入一个栈第二步是在经上述对填充胚加粗的 基础上，从栈中弹出一个填充胚，考察它的四邻，只要不属于 范围线上的像元，均被置成“2”，并作为新填充胚记入栈，这样 反复进行下去，直到栈空为止。

由于在加粗过程中，不能对灰 度值为“11”的像元置“2”，因此这种算法可以称为带有边界约束 条件的逐步加粗法辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 5.填充 范围线与填充胚 第一次填充 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 5.填充 第二次填充 填充完毕 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ (2)逐行填充法 仍然定义“1”为区域范围线上的像元，“2”为填充 胚该方法亦是将填充胚放入一个栈弹出一个填充 胚后，便以此为起点向左、向右尽可能将其所在行用 同一灰度“2”填满，直至左右两端均受到范围线“1”像 元的阻挡，然后，在新近被填充的行的上下两侧，搜 索新的填充胚位置，对于同一行中互相连通的“0”像元 ，只要在栈中放入一个填充胚就够了完成对两侧新 填充胚的搜索和存放后，对该行的处理才告结束然 后，从栈中弹出一个新的填充胚，重复行填充和上下 搜索新填充胚位置的过程，直至发现栈已空，此时整 个填充宏运算结束。

图中，“·”为当前存于栈中的填充 胚位置逐行填充法所需的栈空间要比逐步加粗法小 得多 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算 § (2)逐行填充法 范围线与填充胚 用填充胚将本行填满 第一行填充完找填充胚 第二行填充完寻找填充胚 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 填充技术用于按指定区域配置面状图 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 6.距离变换图和骨架图 距离变换图是一种栅格图像，其中每个像元的灰度值 等于它到栅格地图上相邻物体的最近距离此时，对 于距离的量度，用的是四方向距离，即所谓“城市街区 量度”(City-Block-Metric)，它只允许沿四个主方向而 不允许沿对角方向进行跨栅格的最小路段的计数，因 此，每个路段为一个像元边长 利用原始二值影像计算距离变换图的算法，其基本 思想是反复进行“对原图的减细”和“将减细结果与 中间结果这两个棚格图像作算术叠加”这两种基本 运算其终止条件可以是“若对原图再减细，则将 成为全零矩阵” 骨架图就是从距离变换图中提取出具有相对最大 灰度值的那些像元所组成的图像 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 6.距离变换图和骨架图 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 6.距离变换图和骨架图 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 6.距离变换图和骨架图 梯森图(Thiessen Diagram)表示的是各自距离某些离散点最近的 所有点集的范围划分。

用距离变换法，可以较容易地得到一些离 散点集合的梯森图 各泰森多边形的边是通过把地图背景作为前景进行距离变换而算出的在此 图中，两个结点之间所产生的折线状是因为采用了八方向距离，即允许按对 角方向运动的“棋盘量度”而不是欧几里德量度所产生的结果 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 6.距离变换图和骨架图 输入数据采用带有相等高程间隔的等高线扫描影像 每一点所处地形的坡度可直接通过那一点附近相邻两 根等高线间的距离来表示，第一步是将阳像等高线版 栅格数据反转成阴像数据，第二步进行距离变换，从 而得到距离变换图，第三步根据骨架灰度值及等高线 走向分段；最后，在各段内用骨架灰度值填充，直到 碰到等高线和分段分界线为止此时，灰度值愈小的 地方，表示周围相邻的等高线愈密，坡度就愈大；反 之亦然但须注意，上述方法用的是“城市街区量度” ，而不是欧几里德距离量度因此，愈是在接近栅格 像元的对角线方向上，距离变换图上灰度值所反映的 距离与欧氏距离相差愈大若不经调整计算，则这种 坡度图只可作近似的参考图 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 7.褶积滤波 可以将栅格像元的位置坐标(即行、列号)代替时间坐标，用灰度 值幅度代替电压幅度或声学音强幅度。

从数学上讲，可以采用两 种重要的滤波算法：付立叶变换和褶积变换 付立叶变换是一种大范围的运算操作，一个输出值的计算需要全部 输入值参与运算，它需要消耗大量的计算时间，且占很多的存贮空 间因此，在制图的栅格数据处理中一般不用付立叶变换在褶积滤波中，每个像元的原始灰度值Gy，x被其邻域U中灰度 值Gy+k，x+l的加权平均值所取代该邻域的大小可以为，例如沿 X方向n个像元，沿Y方向n个像元(n为奇数)在该邻域中，每个 像元被赋予一个“权数”Wi，f：辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算§ 7.褶积滤波 将该邻域的每一像元灰度值乘以其权矩阵中对应的分量Wi，j ，然后算出在此邻域内的加权平均灰度值G’y，x，放入结果矩 阵中，取代原始的灰度值Gy，x： 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算低通 滤波 裙积 的矢 量化 操作( 权矩 阵为 U1) 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算低通滤波裙积的矢量化操作(权矩阵为U2) 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算在大比例尺地形图中，面状符号表现得比较细腻例如居 民地平面图形表示为一群街区和独立房屋，如图4.30左上分 图所示。

将该居民地平面图形进行扫描，转换成数字栅格 形式，并给定权矩 阵在制图学中，低通型滤波主要应用于制图综合中破碎地物的 合并表示，而高通型滤波主要用于边缘的提取和区域范围、 面积的确定 三者的区别仅在于滤波后二值化操作所用的临界值不同高 于临界值时，将计算得到的像元灰度值置成“l”(黑色)，低于临 界值时，则置成“0”(白色) 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的宏运算低通滤波在居民地平面图形综合上的应用 三者的区别仅在于滤波后二值化操作所用的临界值不同 高于临界值时，将计算得到的像元灰度值置成“l”(黑色) ，低于临界值时，则置成“0”(白色)辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的的应用实例 § 1.栅格数据的电子修涂 (1)消除“脏点” (2)填孔(3)空隙弥合(4)棱线光滑辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的的应用实例§ 2.多边形叠置 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的的应用实例§ 2.多边形叠置假定为土壤类型图和行政区划图各开辟了一个M行、N列的矩阵 P(M，N)和Q(M，N)，将各多边形的边界栅格化，并利用栅格填 充技术，让土壤类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各区域内分别填满 “1”“2”“3”，让A、B、C三个行政区内分别填满“A”、 “B”、“C”等ASCII字符。

此时，为得到所需的结果，计算机 只需依次逐对取出矩阵P和矩阵Q中的对应元素，进行比较、判 别，并作相应处理 辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的的应用实例§ 3.制图物体的标识 现在，扫描数字化能否迅速、全面取代手工数字化，一切取决 于对制图物体符号模式的识别方法的进展，也就是说，能否完 全或大体上做到由计算机把地面标志一一特征码赋给扫描物体 这一过程叫做“地物标识” (1)按线粗作标志 线粗作标志识别首曲线辽宁工程技术大学— 测量工程系第五讲、栅格数据的的应用实例§ 3.制图物体的标识 (2)按面积作相应标志 (3)按线长作相应标志 (4)按结点特征值作相应标志 对于图形信息密度较大、物体类型较多的扫描地图，还 没有根据开不同物体自动加以标识的、行之有效的批量处 理方法，其主要原因，一是地图没计不够标准化，二是地 图图形的模式识别问题远未彻底解决 辽宁工程技术大学— 测量工程系。