[发明专利]一种提取图片中道路网络节点间的连接路径的方法

摘要

本发明公开了一种提取图片中道路网络节点间的连接路径的方法，包含了数据准备、确定路径搜索方向的方法、确定两个节点间的路径的方法三个步骤。该方法通过识别图片中的道路像素信息确定道路拓扑点之间连接关系，可识别路网的节点间的拓扑连接关系，并建立矢量的路网拓扑数据库，弥补了城市虚拟交通系统中栅格数据向矢量数据转化的空缺。利用图像识别挖掘蕴含在路网图片中的路网拓扑关系信息并输出为矢量数据，速度快、精度较高，可大大方便交通规划人员建立数据库的过程，不仅增加建立数据库的方式，更大大缩短建立交通网络数据库的时间。

主权项

1.一种提取图片中道路网络节点间的连接路径的方法，包括如下步骤，其特征在于：步骤1，数据准备，该步骤包括图像预处理、获取路网拓扑点信息两个步骤，步骤1所得的路网拓扑点信息是识别节点间路径的基础，图像预处理具体包括图像去噪、图像二值化、图像膨胀、路网图像骨架提取4个步骤，通过基本的图像预处理得到便于读取路网信息的路网骨架图，所得路网骨架图中的骨架即能代表路网位置、线型、长度等信息的宽为1像素的线段，其中有道路骨架的像素点的值为1，其他像素点的值为0；获取路网拓扑点信息即根据骨架图中包含的路网信息提取路网的拓扑点信息，其中若像素点的8邻域内有道路经过的像素点数为1或者大于等于3，则该点为节点；若像素点的8邻域内有道路经过的像素点数为2，且这3个像素点在同一条直线上，则该像素点为中间点，反之，若这3个像素点不在同一条直线上，则该像素点为拐点，其中，节点和拐点都属于拓扑点；步骤2，确定路径搜索方向的方法，所述确定路径搜索方向是指识别节点间路径曲线时曲线上相邻像素点中下一个像素点相对于上一个像素点的位置，为了便于路径识别及记录，将像素点周围8邻域内的点分别添加标签，即方向标签，不同的标签值即代表不同方向，其中“*”号表示该像素点，为点(x,y)周围的点的坐标，则点(x,y)周围的坐标点相对于(x,y)的方向值分别为：(x‑1,y‑1): ‑4、(x‑1,y): 1、(x‑1,y+1): 3、(x,y‑1): ‑2、(x,y+1): 2、(x+1,y‑1): ‑3、(x+1,y): ‑1、(x+1,y+1): 4，若“*”周围有d个像素点，记这d个像素点对应的方向值的和为sum；步骤3：确定两个节点间的路径的方法；采用相应值表示像素点周围8邻域不同位置的方向时，依次从每个节点开始搜索路径，首先判断该点周围8邻域范围内有无道路经过，即若8邻域内的8个像素点中有d个像素点的值为1，则该节点有d个方向有道路经过，实际使用过程中需要依次识别以该节点为起点的d个路段，该步骤中主要详细介绍从一个节点至另一个节点间路段对应的路径的识别方法，其他节点间的路径识别方法相同，两个节点间的路径识别过程如下：从节点N₀开始，从其N_d个方向中依次搜索道路走向，直至到达下一个节点，若搜索至下个节点N_d，则结束本次搜索，并记录该条路径，该路径即为N₀至N_d之间的路径，具体路径识别过程如下:Step1：初始化，令i=1，N₀至N_d之间的路径上的像素点点依次记为第0,1,2,…i,…,n个点，其中N₀和N_d分别记为第0个点P₀和第n个点P_n，从P_i‑1开始，先移至的第i个点P_i，其中从点P_{i‑1点至点}P_i的方向标签记为F_i‑1；Step2：判断第i个点的属性，判断第i个点周围像素点的个数d_i，若d_i=1或d_i≥3，第i个点即为节点N_d，说明该条路径搜索结束，进入Step4；若d_i=2，第i个点即为中间点或拐点，说明该条路径搜索未完成，进入Step3；Step3：计算sum的值，若sum=0，则i点为中间点，移动至i点周围方向标签为(sum+ F_i‑1)的点，并令F_i= F_i‑1，i=i+1，并返回Step2；若sum≠0，则i点为拐点，记录该点信息，并令F_i= sum+F_i‑1，i=i+1，并返回Step2；Step4：结束该条路径的搜索，写入数据文件,由N₀至N_d的路径搜索完毕，记录该条路径上的拐点数、拐点坐标及其排列顺序，即可确定N0至Nd间的路径；根据步骤1中得到的所有节点，按照步骤3中所述搜索两个节点间路径的方法依次搜索每个节点与其他节点间的路径，即可得到所有节点间的拓扑连接关系。