自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法，包括：采用線狀目標(biāo)的定位優(yōu)先級(jí)和形狀參數(shù)的關(guān)系獲得線狀目標(biāo)的形狀參數(shù)；識(shí)別線狀目標(biāo)上彎曲，基于彎曲的曲率和形狀參數(shù)的關(guān)系獲得彎曲的形狀參數(shù)；采用有限元單元所在彎曲的形狀參數(shù)構(gòu)建有限元?jiǎng)偠染仃?，并采用基于Snakes模型的線狀要素移位方法對(duì)地圖中線狀目標(biāo)進(jìn)行移位。本發(fā)明方法不僅繼承了基于Snakes模型的移位方法的全局最優(yōu)化特點(diǎn)，而且一定程度上顧及了不同地圖要素間的語(yǔ)義關(guān)系和地圖目標(biāo)內(nèi)部的圖形特征，更有利于地圖要素空間關(guān)系和位置精度的保持。
【專利說(shuō)明】自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地圖自動(dòng)綜合【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地圖綜合過(guò)程中，由于比例尺縮小，地圖空間隨之縮小，同時(shí)部分要素不得不以大于實(shí)際尺寸的符號(hào)夸大表示，從而可能導(dǎo)致地圖上相鄰目標(biāo)間的鄰近沖突、視覺(jué)沖突和空間關(guān)系沖突。為了保持地圖的清晰性，必須運(yùn)用選取、合并、夸大、移位等操作對(duì)這些沖突加以處理，其中移位是解決此類沖突最常用的一種操作。
[0003]地圖上的線狀要素(如道路、河流等)，可看成是地圖的骨架，其分布范圍廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。與之相關(guān)的地圖自動(dòng)綜合問(wèn)題通常是研究的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，尤其是線狀要素的移位問(wèn)題，涉及各線狀目標(biāo)幾何形態(tài)的保持和線性目標(biāo)間的空間關(guān)系維護(hù)，更顯得錯(cuò)綜復(fù)雜。Nickerson[2]采用基本幾何方法對(duì)線狀要素進(jìn)行移位，較全面的解決了兩條線狀目標(biāo)間的沖突，但難以解決多目標(biāo)的復(fù)雜沖突問(wèn)題。Burghardt和Meiert5]提出的基于Snakes模型的移位算法是一種適合線狀地圖要素移位的全局最優(yōu)化算法，對(duì)多目標(biāo)的復(fù)雜問(wèn)題具有更優(yōu)的效果。該算法采用能量最小原理，能量的描述由最基本的移位量表示，用移位前后線狀要素的幾何形狀變化描述內(nèi)部能量，用鄰近線狀要素的空間沖突描述外部能量，通過(guò)有限元分析方法計(jì)算曲線移位后的最優(yōu)形狀和位置。
[0004]Snakes模型中的形狀參數(shù)(彈性參數(shù)α和剛性參數(shù)β )決定了線狀要素的彈性和剛性，反映了模型屬性，對(duì)移位效果有一定的控制作用。Burghardt和Meiert5]、Bader[1°]和吳小芳[11]等學(xué)者均圍繞形狀參數(shù)的設(shè)置問(wèn)題展開(kāi)了討論，提出了參數(shù)設(shè)置的基本原則，但目前仍缺乏有效的參數(shù)設(shè)置方法。
[0005]文中涉及如下參考文獻(xiàn):
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]為了克服基于Snakes模型的線狀要素移位方法中形狀參數(shù)設(shè)置存在的不足，本發(fā)明提出一種自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法。
[0019]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明釆用如下的技術(shù)方案:
[0020]自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法，包括:
[0021](I)采用線狀目標(biāo)的定位優(yōu)先級(jí)和形狀參數(shù)的關(guān)系
【權(quán)利要求】
1.自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法，其特征是，包括: (I)采用線狀目標(biāo)的定位優(yōu)先級(jí)和形狀參數(shù)的關(guān)系
2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法，其特征在于: 所述的采用基于Snakes模型的線狀要素移位方法對(duì)地圖中線狀目標(biāo)進(jìn)行移位進(jìn)一步包括子步驟: 2.1集合有限元?jiǎng)偠染仃?amp;獲得線性目標(biāo)的全局剛度矩陣K，將原始地圖中線狀目標(biāo)上各沖突點(diǎn)所受外力構(gòu)成線性目標(biāo)的初始受力向量f((1)，將初始移位向量d(tl)中各元素設(shè)置為O ; 2.2將全局剛度矩陣K、上次迭代的移位向量Cla^和上次迭代的受力向量?.α_?代入(I+Y K) d(t) = Cl(H)+Yf(H)方程，獲得本次迭代的移位向量dw，然后，執(zhí)行步驟2.3，其中，Cla-1)的初始值為步驟2.1獲得的初始移位向量d(°) 初始值為步驟2.1中所述的初始受力向量f(°) ;1(為全局剛度矩陣，迭代優(yōu)化過(guò)程中K保持不變；I為單位矩陣；Y為迭代步長(zhǎng)，根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置； 2.3基于本次迭代的移動(dòng)向量d(t)對(duì)地圖中線狀目標(biāo)進(jìn)行移位，然后，執(zhí)行步驟2.4 ； 2.4根據(jù)移位后的地圖中沖突受力更新上次迭代的受力向量f(H)獲得本次迭代的受力向量f(t)，將本次迭代的移動(dòng)向量d(t)和受力向量f(t)作為上次迭代的移動(dòng)向量和受力向量，重新執(zhí)行步驟2.2，直至滿足預(yù)設(shè)的收斂條件。
3.如權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法，其特征在于: 所述的收斂條件包括移位后的地圖不存在沖突、迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)最大迭代次數(shù)或本次迭代的受力向量中最大值小于預(yù)設(shè)值。
4.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)設(shè)置Snakes模型形狀參數(shù)的線狀要素移位方法，其特征在于: 所述的識(shí)別線狀目標(biāo)上彎曲的方法具體為: 彎曲為線狀目標(biāo)線上繞動(dòng)方向一致的一組有限元單元的集合，通過(guò)將線狀目標(biāo)上有限元單元繞動(dòng)方向發(fā)生變化的點(diǎn)作為彎曲的起止點(diǎn)，有限元單元繞動(dòng)方向發(fā)生變化的點(diǎn)的判斷可通過(guò)檢測(cè)線狀目標(biāo)上每依次相鄰四點(diǎn)P1、P2、P3、和P4來(lái)實(shí)現(xiàn)，則有限元單元繞動(dòng)方向在P2點(diǎn)發(fā)生變化的充要條件為
【文檔編號(hào)】G06T11/00GK103927771SQ201410159473
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】郭慶勝, 劉遠(yuǎn)剛, 孫雅庚, 馬瀟雅, 王琳, 黃鶴聲, 林青 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)