一種電子地形圖自動幾何校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地理信息技術(shù)的開發(fā)和使用技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種電子地形圖自 動幾何校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子地形圖作為一種研究和設(shè)計工作中常用的基礎(chǔ)地理資料，需要轉(zhuǎn)成電子圖像 的格式后進(jìn)行幾何校正，才能在計算機(jī)中應(yīng)用。幾何校正所需要的GCP(Ground control point,地面控制點）點通常是由4個內(nèi)圖廓線交點（即圖廓點）的圖像坐標(biāo)和經(jīng)締度坐標(biāo)組 成的。圖廓點的經(jīng)締度坐標(biāo)為已知值，而相應(yīng)的圖像坐標(biāo)目前一般由人工量取，不僅自動化 程度低，而且精度低，不適用現(xiàn)代工作的要求。目前，要實現(xiàn)電子地形圖自動配準(zhǔn)，首先是要 找到已知坐標(biāo)的特征點，而四角圖廓點（十字絲的中屯、點）是已知的，關(guān)鍵是讓計算機(jī)自動 按一定順序找到運四個十字絲的中屯、點，然后獲取圖像坐標(biāo)，與已知的地理坐標(biāo)組成GCP 點，完成地形圖的匹配。但如果通過模式識別的方法直接找電子地形圖的十字絲交叉點，不 論通過冊IXffl等算法獲取直線交點，或者通過化rris等算法捜索強(qiáng)角點，亦或是使用圖像匹 配的算法，符合條件的結(jié)果會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過四個。假若地形圖掃描時沒有發(fā)生形變，則有可能通 過幾何關(guān)系確定四角圖廓點的位置，但掃描圖件產(chǎn)生變形是絕對的。因此，實際上圖廓點是 不易識別的和獲取的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的：利用計算機(jī)圖像和視覺技術(shù)及地理信息技術(shù)，提出一種二次 模板匹配的方法來實現(xiàn)電子地形圖的自動校正技術(shù)；并結(jié)合〇pencv2.4.9、化vi 4.8,在 visual studio 2010開發(fā)環(huán)境下，使用C++語言編程方法，解決【背景技術(shù)】中存在的困難。最 終獲取可靠的控制點，完成地形圖的自動幾何校正。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案:一種電子地形圖自動幾何校正方法，包括下述步驟： 步驟一、打開一個柵格格式的掃描電子地形圖，W新圖幅號命名，如果獲取的文件名不 符合新圖幅號的命名規(guī)范，將跳出錯誤提示;如果獲取的文件名符合新圖幅號的命名規(guī)范， 根據(jù)該新圖幅號計算獲得四角圖廓點，由該圖幅號生成四角十字交叉點的經(jīng)締度坐標(biāo)； 步驟二、模板匹配:利用模板匹配的CV_TM_SQDIFF方法，對外圖廓四角進(jìn)行初次匹配， 匹配后通過四角內(nèi)角點和已知經(jīng)締度的十字絲交叉點即圖廓點，相對固定的距離通過相似 度計算方法計算獲得圖廓點圖面坐標(biāo);在二次模板匹配中，設(shè)置一個W初次獲得的圖面坐 標(biāo)點為中屯、的正方形R0I感興趣區(qū)；在該區(qū)域內(nèi)使用十字絲模板再次匹配，獲得圖廓點圖面 坐標(biāo);步驟Ξ、在ENVI+IDL環(huán)境中完成配準(zhǔn):經(jīng)過W上步驟，已經(jīng)獲得了四對GCP點，將地形 圖的路徑和GCP點對傳入ENVI系統(tǒng)，利用ENVI自有函數(shù)envi_register_doit進(jìn)行配準(zhǔn)， ENVI_PR0J_CREATE函數(shù)和創(chuàng)建經(jīng)締度坐標(biāo)系統(tǒng)，最終完成電子地形圖自動幾何校正。 步驟一中所述的柵格格式的掃描電子地形圖為.Jpg或.bmp或.tiff格式文件。步驟一 中所述新圖幅號命名規(guī)范依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為：1992年12月，我國頒布了《國家基本比例尺地形圖 分幅和編號GB/T13989-92》文件，1993年3月開始實施。 步驟一中已知新圖幅號計算該圖幅西南圖廓點的經(jīng)締度，按下式計算該圖幅西南圖廓 點的經(jīng)締度： B=(b-31)*6°+(d-l)*AB; L= (a-1 )*4° +(4° 式中：B-------圖幅內(nèi)某點的經(jīng)度； L-------圖幅內(nèi)某點的締度； ΔΒ-------所求比例尺地形圖分幅的經(jīng)差； AL-------所求比例尺地形圖分幅的締差； a-------1:100萬地形圖圖幅所在締度帶字符碼所對應(yīng)的數(shù)字碼； b-------1:100萬地形圖圖幅所在經(jīng)度帶的數(shù)字碼； C-------所求比例尺地形圖在1:100萬地形圖圖號后的行號； d-------所求比例尺地形圖在1:100萬地形圖圖號后的列號。 步驟二中相似度計算方法優(yōu)選平方差方法。
[0005] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出了一種新的地形圖自動校正方法，其核屯、是二次 模板匹配算法，通過運種方法確定四角圖廓點圖像坐標(biāo)，結(jié)合圖幅號推算的圖廓點理論坐 標(biāo)，形成GCP點對，完成電子地形圖的自動幾何校正，與傳統(tǒng)手工作業(yè)的方法比較，效率高， 精度也高，可W大大減輕人工勞動;對于中比例尺地形圖來說可滿足用戶的需求，具有明確 的實際應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0006] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。附圖1為本發(fā)明的地形圖自動校正流程 圖；附圖2為地形圖圖像模板:其中a:十字絲;b:右上外圖廓角；C:右下外圖廓角；d:左上外 圖廓角；e:左下外圖廓角；圖3為Gloabalmapper中打開校正后地形圖并隨機(jī)選擇公里網(wǎng)格 交叉點，理論坐標(biāo)和真實坐標(biāo)比較。
【具體實施方式】
[0007] 實施例1、電子地形圖自動幾何校正方法 一、材料與方法 1、材料:本研究使用的研究對象是電子地形圖，使用的材料是新疆范圍內(nèi)的1:5萬和1: 10萬的中比例尺掃描電子地形圖。
[000引2、方法：（1)二次模板匹配的方法與思路 二次模板匹配的使用的是圖像匹配算法，具體方法是，先匹配外圖廓的四角，外圖廓四 角是特征明顯而且是唯一的，每次匹配都幾乎可W達(dá)到100%的準(zhǔn)確率。確定了圖廓四角， 每個外圖廓框角角點與已知最近圖廓點(十字絲交叉點）的位置是固定的，運樣很容易確定 一個R0I(region of interested,感興趣區(qū)），在運個R0I區(qū)域中，再使用十字絲模板匹配， 因為運個區(qū)域內(nèi)只有一個十字交叉點-即已知經(jīng)締度的圖廓點，匹配準(zhǔn)確率也可W達(dá)到 100%的準(zhǔn)確率。
[0009] (2)具體電子地形圖自動校正系統(tǒng)的實現(xiàn) 開發(fā)環(huán)境：操作系統(tǒng)為32位Windows 7專業(yè)版，可視化編程工具選擇visual studio 2010,視頻與圖像開發(fā)工具包選擇opencv2.4.9,開發(fā)語言主要使用C++，同時在生成了GCP (地面控制點）文件后，運用IDL(交互式數(shù)據(jù)語言，Interactive化化Language)編程語言 在化vi4.8中調(diào)用自有函數(shù)完成電子地形圖的幾何校正。系統(tǒng)流程如圖1所示。
[0010] 具體步驟一、圖幅號生成四角十字交叉點的經(jīng)締度坐標(biāo) 打開一個柵格格式的掃描電子地形圖，在visual S化dio 2010和C++的環(huán)境下，截取文 件名，文件名W新圖幅號命名，如果獲取的文件名不符合新圖幅號的命名規(guī)范，將跳出錯誤 提示，如果命名正確，則根據(jù)新圖幅號計算獲得四角圖廓點（為一十字絲交點）的經(jīng)締度坐 標(biāo)。
[0011] 地形圖W圖號和圖名來標(biāo)識，人們通過查找索引表來找到所需要的圖紙，圖幅號 為了地形圖的管理、保存而出現(xiàn)。1992年12月，我國頒布了《國家基本比例尺地形圖分幅和 編號GB/T13989-92》文件，1993年3月開始實施，規(guī)定新圖幅號的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)運個標(biāo)準(zhǔn)，已知 圖幅號計算該圖幅西南圖廓點的經(jīng)締度，按下式計算該圖幅西南圖廓點的經(jīng)締度： B=(b-31)*6°+(d-l)*AB; L= (a-1 )*4° +(4° 式中：B-------圖幅內(nèi)某點的經(jīng)度； L-------圖幅內(nèi)某點的締度； ΔΒ-------所求比例尺地形圖分幅的經(jīng)差； AL-------所求比例尺地形圖分幅的締差； a-------1:100萬地形圖圖幅所在締度帶字符碼所對應(yīng)的數(shù)字碼； b-------1:100萬地形圖圖幅所在經(jīng)度帶的數(shù)字碼； C-------所求比例尺地形圖在1:100萬地形圖圖號后的行號； d-------所求比例尺地形圖在1:100萬地形圖圖號后的列號； 步驟二、模板匹配 Opens是一個應(yīng)用廣泛的開源計算機(jī)視覺庫，它提供了很多函數(shù)，實現(xiàn)了很多計算機(jī)視 覺算法，算法從最基本的圖像和視頻處理到高級的人臉識別皆有設(shè)及。在圖像處理 (IMGPR0C MODULE)模塊中，能實現(xiàn)模板匹配(Template Matching)功能，在Open