彩色扫描地形图图像分割算法研究

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1、猶＾謂我衫圓博士学位论文｜肇｜彩色扫描地形图图像分割算法研究作者姓名刘天歌—，＾Ｂ指导教师姓名、职称苗启广教授申请学位类别工学博士ｙｊ１学校代码10701学号1303110050分类号TP181密级公开西安电子科技大学博士学位论文彩色扫描地形图图像分割算法研究作者姓名：刘天歌一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机应用技术学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：苗启广教授学院：计算机学院提交日期：2016年12月StudyonColorScannedTopographicMapSegmentationMethodAdissertationsubmi

2、ttedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinComputerApplicationTechnologyByLiuTiangeSupervisor:MiaoQiguangTitle:ProfessorDecember2016西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谦的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文屮特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包

3、含其他人己经发表或撰写过的研宄成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学仑文若有不实之处，本人承担切法律责任０本人签名：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技人学柯关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权厲于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许杳阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许釆用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成

4、果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。、、？导师签名：本人签名？欠（之？：ｌｌＭ：１＾日期［摘要摘要地图在很长一段时间以来被广泛的使用在各个国家和地区，尤其是早期的地形图，为研究地形地貌变化、人类活动变化、人类迁移等提供了宝贵的不可或缺的信息。由于这些历史性的信息数据只有在地形图中才能直观的展现与获取，因此地形图的分析与研究得到了越来越多的关注。也正是认识到历史地形图的重要性，大量早期绘制的地形图被收集到一起并通过扫描的形式转换成可以在计算机中存储的栅格图像。但目前存在的问题是，这些栅格图像并不能被地理信息

5、系统（GeographicInformationSystem,简称GIS）直接识别，只有将扫描地形图中的地理信息转换为矢量数据后，才可以被GIS直接调取。因此为了方便的GIS检索、统计，研究如何精确的提取扫描地形图地理要素，是一个亟待解决的问题。在扫描地形图信息提取过程中，图像分割是非常重要的基础操作，其分割结果的好坏将直接影响后续的矢量化等一系列操作的准确性。然而，对于现存的扫描地形图而言，总会由于载体纸质本身质量不高，加之上长年累月的氧化所造成的地图漂白、变色、褶皱、破损等一系列问题，同时又有扫描过程造成的误差，如扫描时颜色通道未对准、电子噪声以及扫描过程无法消去的颜色混淆等，从而造成扫描

6、地形图中存在大量混淆色、渐变色、颜色失真以及模糊、噪声等问题，这些问题均会对扫描地形图的处理带来巨大的挑战。因此本文致力于研究一系列准确、高效、鲁棒的图像分割算法来克服以上的种种困难，从而实现扫描地形图的分割。本文的主要贡献如下：1.针对扫描地形图分割结果中经常存在的线状地理要素不连续的问题，提出了一种基于线划要素特征的扫描地形图分割算法。该算法以线划要素为分割基本单元，可以较大程度上保证分割结果中线状地理要素的连续性，为后续的矢量化提供良好的基础。该算法经过线状要素提取、细化、交叉地理要素节点分离、线划要素标记以及膨胀等一系列的操作得到线划要素；在此基础上利用提取的主要颜色来对线划要素进行特

7、征表示，并利用模糊C均值聚类将提取的线划要素进行分离，从而得到不同的地理要素层；最后，将之前断开的节点合并到对应的分版图层中从而进一步确保了结果的连续性。实验结果表明，基于线划要素特征的扫描地形图分割方法，相对于基于像素点的传统分割算法，例如基于模糊C均值聚类算法和基于同质性的区域生长算法，可以得到更连续、更完整的线状地理要素分割结果。2.针对等高线往往具有数量多、分布密、难于分割的特点，本文提出