种子扫描线填充算法在电子海图制作中的应用.pdf

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1、第39卷第3期2010年6月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGVDL39No．3JurL2010种子扫描线填充算法在电子海图制作中的应用李超，郝江凌。李邵喜(大连海事大学航海学院，辽宁大连116026)摘要：为提高电子海图制作的效率和准确度，提出一种新的纸质海图数字化方法，在给H{数字化的具体流程，对扫描后的光栅图采用种子扫描线填充算法来确定线物标和面物标，实验结果表明该方法准确、有效。关键词：种子扫描线填充算法；电子海图；制图中图分类号：U675．81文献标志码：A文章编号：1671—79

2、53(2010)03—0169-03电子海图(electricnautical／navigationalchart，ENC)是由国家官方机构(HO)发布的、专供电子海图显示与信息系统(electronicchartdis-playandinformationsystem，ECDIS)使用的、符合国际标准的电子海图数据。ENC除包含为了航行安全所必需的海图信息外，还可能包含航路指南、港口概况等其他信息。随着航海科技的发展，ECDIS在商船、渔船、客船、游船及军舰上得到了广泛的应用，这些都离不开大量信息完备的E

3、NC数据的支持。电子海图的制作一般有两种方法：利用专门的软件根据测量数据生产ENC数据和利用已有的纸海图数字化成ENC数据。为提高电子海图制作的效率和准确度，考虑利用种子扫描线填充算法将纸海图数字化。1种子扫描线填充算法介绍扫描线种子填充算法的基本思想是利用区域在扫描线上的连贯性，以给定的种子点为出发点，填充种子点所在扫描线上的一个区间，利用相邻扫描线上填充区间的连贯性，在上下两条相邻扫描线上寻找新的填充区间。每个区间只取最右边的像素作为种子点入栈，从而使得堆栈空间大为减少，具有较高的效率Llj。扫描线种子

4、填充算法在种子像素入栈后，当栈非空时进行如下操作：①栈顶像素出栈。②沿收稿日期：2009-06—18修回日期：2009-08—03作者简介：李超(1982一)。男，硕士，工程师。研究方向：电子海图信息系统。E-mail：redh@163．corn扫描线对出栈像素的左右像素进行填充，直至遇到边界像素为止；即每出栈一个像素，就对包含该像素的整个区间进行填充。③上述区间内最左、最右的像素分别记为X一和X，。④在区间[X-，X，]中检查与当前扫描线相邻的上下两条扫描线的有关像素是否全为边界像素或已填充的像素；若存在

5、非边界、未填充的像素，则把每一区间的最右像素取作种子像素入栈L2]。讨论中区域采用边界定义，即区域边界上所有像素均具有某个特定值，区域内部所有像素均不取这一特定值，而边界外的像素则可具有与边界相同的值。任何待填充区域都有一条封闭的边界。区域可以具有任意形状，也可能存存孑L洞。由孔洞形成的边界称为内边界，区域外围边界称为外边界，外边界有且只有一条，但内边界可能有多条。南此，根据扫描线种子填充算法可以很容易地捕扑捉到一个位图上的线和一个区域(线和区域均由相同的像素组成)，然后利用捕捉到的线和区域就可以添加电子海

6、图的线物标及面物标，如海岸线、等深线及建筑物区、等深区等。2电子海图的制作2．1电子海图关键信息海图物标是海图数据的最小组织单位，也是海图显示时具体的操作对象，以特征物标为主要信息源L33。国际海道测量组织简称ENC数据模式为IHOS一57标准，对海图物标目录进行了详细的描述及定义，提供了描述客观世界实体的方法。这些实体是现实世界实际存在的，或是具体存在】69第3期船海工程第39卷(如L个信标)或规定存在(如锚地)[4

7、。电子海图物标归纳起来由点、线、面等组成，由于点物标在海图上只是一个点符号，并且有确定的

8、坐标值，因此用填充算法来识别其位置意义不大，所以只对线物标及面物标进行研究，如等深线、海岸线、锚泊区、等深区等。2．2电子海图制作流程图电子海图制作流程见图1。刮誉嚣枢野黯I利用填充算法I--q利用填充算法L一点物标lI确定面物标厂’l确定线物标广’1数字化l图l流程图2．3纸海图扫描位图的生产可通过电子扫描实现，可以使用A1以上幅面的扫描仪也可以使用小幅面的扫描仪，但小幅面的扫描仪扫描一幅图可能要扫描两次，然后利用Photoshop等图形处理软件合成为一幅完整的图，最终产生该海图的．bmp格式位图；如果有

9、CAD图也可通过虚拟打印的方式产生．bmp格式位图，这样产生的位图其清晰度更高，更适合填充算法的实现。2．4光栅图预处理对于扫描形成的位图需要经过一定预处理，因为有一些扫描图由于清晰度的原因造成本来连贯的一些图和区域变得不联贯，这就需要利用Photoshop等图形处理软件对位图进行一些必要的修改，使一些本应该联贯的线不要有断裂的情况，并清除区域中一些不应该有的元素，如制图说明等。另外还要确定海图的地理范围。首先把