分析彩色城市交通地圖的道路識(shí)別與提取

胡衛(wèi)榮

北京晶眾智慧交通科技股份有限公司 北京100012

對(duì)于色彩城市交通地圖來(lái)說(shuō),可以采用不同顏色要素對(duì)城市交通中的內(nèi)容進(jìn)行表示。因此,通過(guò)顏色差異進(jìn)行識(shí)別和提取是識(shí)別的地圖中一項(xiàng)常用方法,可見(jiàn)加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)內(nèi)容的探討意義重大。

1 彩色城市交通地圖的特點(diǎn)

(1)采用不同顏色表示地圖中的不同要素。例如,采用白色表示城市中道路;綠色表示城市中的綠化地帶;藍(lán)色表示城市中的水系;棕色表示城市中的建筑。

(2)針對(duì)同一地圖要素來(lái)說(shuō)人眼難以對(duì)其顏色上差異進(jìn)行辨別,但是,從事實(shí)情況來(lái)看,表示同一種地圖要素顏色深淺不一,而且存在不同顏色成分。造成這一現(xiàn)象是因?yàn)?紙質(zhì)地圖使用或印刷原因,掃描期間,地質(zhì)地圖無(wú)法完全放平,通過(guò)掃面獲取信息后,存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中的圖像避免不了會(huì)出現(xiàn)這一問(wèn)題。

(3)地圖中的不同要素之間會(huì)存在過(guò)渡帶,這些過(guò)渡段顏色的成分較為復(fù)雜,分別起來(lái)難度較大[1]。

(4)地圖中會(huì)存在大量的圖例和文字標(biāo)識(shí),這些標(biāo)識(shí)都表示不同的機(jī)構(gòu),而在對(duì)地圖中的道路進(jìn)行提取時(shí),這些標(biāo)識(shí)會(huì)被成為噪聲。

2 道路識(shí)別的思想與實(shí)現(xiàn)

2.1 消除標(biāo)識(shí)帶來(lái)的干擾 城市中的道路都用白色表示,而在城中的許多學(xué)校、圖書(shū)館等建筑都有“文”、“館”等文字的圖標(biāo),這寫(xiě)圖標(biāo)中具有白色像素,這些標(biāo)識(shí)會(huì)對(duì)道路提取造成一定程度干擾,因此,在進(jìn)行道路提取時(shí),要去除標(biāo)識(shí)的干擾。在同一地圖集中,同一種標(biāo)識(shí)的顏色、大小都相同,因此,在去除干擾上可以的采取模板匹配方法消除。模板匹配是一種基本、原始方法,應(yīng)用效果良好[2]。傳統(tǒng)模板匹配方法在實(shí)現(xiàn)上計(jì)算大,較為復(fù)雜,匹配效率較低,因此,在具體應(yīng)用期間,可以依據(jù)地圖中圖例標(biāo)識(shí)具備特則,對(duì)該方法進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),處理方法如下:

(1)依據(jù)地圖中圖標(biāo)具體大小選擇與之相對(duì)應(yīng)的像素矩陣,進(jìn)而將其作為模板。

(2)選取圖標(biāo)中的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。

(3)模板要在整幅地圖上移動(dòng),對(duì)比模板和地圖中相同的像素進(jìn)行對(duì)比。

在模板匹配時(shí)采用通過(guò)改進(jìn)模板匹配算法,一方面能夠快速找到地圖中所有相同的圖標(biāo),進(jìn)而消除圖表中圖像中白色像素對(duì)道路識(shí)別和提取的干擾,另一方通過(guò)改進(jìn)的算法與傳統(tǒng)算法相比,其計(jì)算量更小,消除干擾速度更快。

2.2 消除地圖中存在的噪聲 在色彩城市交通地圖中,被歸類未噪聲類的各個(gè)像素點(diǎn)都采用黑色加以表示,這些噪聲是由圖例標(biāo)識(shí)、文字、依據(jù)其它不同類型的噪聲點(diǎn)共同構(gòu)成。因此,在進(jìn)行道路識(shí)別與提取時(shí),為了能夠高效、準(zhǔn)確完成對(duì)色彩城市交通地圖中道路的提取,要先去除這些噪聲[3]。具體去除時(shí),這里采用根據(jù)噪聲像素的外延特征去除地圖中噪聲的算法。通過(guò)對(duì)該算法進(jìn)行應(yīng)用,能夠很好的將去除掉地圖中的噪聲,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)色彩城市交通地圖中的道路的識(shí)別與提取,該方法應(yīng)用效果良好,能夠滿足應(yīng)用需求。該噪聲去除方法在具體應(yīng)用期間就是將色彩城市交通地圖重大所有噪聲類像素進(jìn)重新歸類,最終被歸為區(qū)域類或道路類,進(jìn)而達(dá)到去除噪聲的最終目的。

該方法通過(guò)對(duì)“有偏”聚類準(zhǔn)則進(jìn)行應(yīng)用,完成對(duì)道路中各項(xiàng)噪聲像素的合理聚類,通過(guò)對(duì)這一方法的合理應(yīng)用,能夠?qū)⒏鞣N噪聲歸類準(zhǔn)則更加偏向道路類,進(jìn)而提高識(shí)別效果。特別是當(dāng)?shù)缆飞洗嬖诘囊恍┹^大塊的噪聲現(xiàn)象時(shí),在識(shí)別與提取上,該聚類在具體應(yīng)用期間,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)道路識(shí)別噪聲原因引起的阻斷而發(fā)生欠識(shí)別問(wèn)題的合理預(yù)防,提高識(shí)別效率與準(zhǔn)確性[4]。通過(guò)聚類方式處理后,基本完成了對(duì)道路上各種不同類型噪聲的有效去除,對(duì)于道路上的剩余噪聲,可全部都劃入到的區(qū)域類中。

2.3 優(yōu)化最終識(shí)別結(jié)果 針對(duì)色彩城市交通地圖進(jìn)行去除后,地圖上黑色標(biāo)示的噪聲類像素全都被去除,地圖上剩余的像素點(diǎn)只有兩種類型,一種是白色,其表示的為道路類像素,另一種為灰色,其是表示的為區(qū)域類像素。在對(duì)色彩城市交通地圖進(jìn)行識(shí)別和提取期間,若只提取道路類像素,則能夠獲取到的地圖中道路識(shí)別和提取的最終結(jié)果,完成識(shí)別和提取任務(wù)。為了獲取到更好的效果,可優(yōu)化處理。

經(jīng)過(guò)處理后的地圖中可能會(huì)還會(huì)存在一些孤立噪聲,例如,帶路和區(qū)域中分別存在不屬于在區(qū)域的獨(dú)立噪聲。造成這一現(xiàn)象的原因是在地圖要素聚類時(shí),受掃苗、印刷、周圍環(huán)境等問(wèn)題影響,致使地圖顏色出現(xiàn)了不均勻現(xiàn)象,及時(shí)同一地圖要素顏色區(qū)域也可能會(huì)出現(xiàn)聚類其它類地圖要素現(xiàn)象,同時(shí),地圖之間的不同要素之間還會(huì)存在過(guò)渡帶,地圖存在大量的噪聲顏色,而在地圖中依據(jù)顏色聚類后,可能會(huì)產(chǎn)生孤立噪聲[5]。除此之外,地圖道路邊緣或上面存在的圖例、文字等噪聲可能會(huì)發(fā)生占地面積較大現(xiàn)象,這會(huì)發(fā)生識(shí)別不到位情況,而為了將這些孤立噪聲去除掉,要對(duì)數(shù)學(xué)形態(tài)方法進(jìn)行應(yīng)用。具體問(wèn)題處理上,通過(guò)對(duì)形態(tài)學(xué)中的腐蝕和膨脹運(yùn)算進(jìn)行應(yīng)用,使上述遇到的各項(xiàng)問(wèn)題得到解決。

3 結(jié)語(yǔ)

色彩城市交通地圖道路識(shí)別與提取是一項(xiàng)復(fù)雜,并且對(duì)技術(shù)要求的工作,在實(shí)際作業(yè)區(qū)間,為了提高識(shí)別與提取的合理性,要加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)技術(shù)的探究,實(shí)現(xiàn)合理去噪,完成識(shí)別與提取。