2005年工程图学学报2005第4期JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.4彩色城市地图的闭环反馈道路提取张中，鲍远律，屈静，季方(中国科学技术大学自动化系，合肥230027)摘要：为了实现彩色栅格地图道路的全自动提取，提出了一种闭环反馈提取彩色栅格地图道路的方法。在地图图像数学模型的基础上，根据地图中对象的颜色特征对地图图像进行规范化处理。在采用一些算法去除噪声后提取道路，对道路进行细化处理。依据道路和噪声的特征建立一些判据判断道路的正确性，把道路的提取变成了根据判据不断修正道路的循环过程，实现道路的全自动提取。试验结果表明了该方法具有较高的准确性、全自动化和通用性。关键词：计算机应用；道路提取；闭环反馈；栅格地图；判据；模式识别中图分类号：TP751.1文献标识码：A文章编号：1003-0158(2005)04-0114-05随着计算机技术的发展和应用，近年来，地理信息系统（GIS，GeographicInformationSystem）技术得到飞速发展，已经应用于国民经济的各个领域。而城市交通地图信息的识别是地理信息系统的基础，基于图像处理[1]应用在地图道路提取方面的研究工作已经很多，对栅格地图道路网络的自动识别[2]也有不少进展。专门用于栅格地图道路图层识别的方法[3]~[5]取得了很有效的结果。但是处理没有完全实现自动化，容易出现了道路的误识别和误提取等现象，而且对地图操作的通用性不高。作者探索出一种闭环反馈方法来提取彩色城市地图中的道路。使道路的提图1合肥市区地图取变成一个不断对地图的去除噪声、修复道路和区域、提取道路的综合循环过程，1彩色地图的数学模型本道路提取的方法目前是实现中国公路交通图册（光盘版）[6](地质出版社地图编辑室所数字图像在计算机中一般都是以点阵的形编制)中的城市栅格地图道路网络自动识别提取，式存储的。对于一幅由RGB三基色构成的彩色所以本文将部分合肥市区地图（参见图1）作为图像来说，它是由一些具有RGB三基色特征的示范，使用的处理工具是MATLAB[7]。像素组成的。在三基色RGB模型下，地图图像收稿日期：2004-05-17基金项目：国家自然科学基金资助项目（60272040）作者简介：张中（1976-），男，安徽蒙城人，硕士研究生，主要研究领域为地理信息系统技术及应用、交通矢量地图的自动生成。第4期张中等：彩色城市地图的闭环反馈道路提取·115·数学模型可以表示为至完全相同，如果直接用颜色距离方法对道路和区域进行初始聚类，这样就把噪声误聚类为区域⎡t00t01Lt0(n−1⎤⎢⎥像素，对以后的道路的提取和识别造成不利的影t10t11Lt1(n−1)T=⎢⎥响，所以规范化步骤如下。⎢MMMM⎥⎢⎥2.2.1道路颜色规范化⎣⎢t(m−1)0t(m−1)1Lt(m−1)(n−1)⎦⎥假设一幅地图图像T的道路集R和区域集其中样本tij(0≤i≤m,0≤j≤n)代表地图图像中A中分别有m和n个元素，即R={rk|1≤k≤第行第列的像素点，分别为整幅图像像ijm,nm}、A={rk|1≤l≤n}。对于像素t∈T：素点阵的行、列数。在RGB模型的特征空间中，若t∈R，则t=(255,255,255)；tij是一个三维向量否则，t保持原值。对地图集的所有元素作上述处理。处理结tij=(b1(tij),b2(tij),b3(tij))T束后其中b(t)、b(t)、b(t)分别表示像素t1ij2ij3ijijR={r|r=(255,255,255)}颜色特征的红绿蓝分量值。2.2.2区域颜色预处理2图像分割与规范化由于道路和区域颜色像素不直接相邻，其间一般有噪声颜色隔开。如果区域像素中含有白色图像分割是把图像分成若干个有意义的区（道路颜色），则此区域颜色实际上是噪声将此域的处理技术，它是图像分析和图像识别的基像素转化成道路像素。础。图像分析和图像识别处理的输入是图像，但图2表示像素八邻域，满足以下2个条件：是所要求的输出是图像的描述。为了描述图像，条件1：P-1=t∈A；首先要对图像进行分割。图像规范化是把图像中条件2：周围八邻域中至少存在一个道路像表示同一类对象的对象用同一种方式来表示。图素；则t=(255,255,255)，否则，t保持原值。像规范化的目的是为了更方便地对图像中对象对地图集T的所有元素作上述处理。进行分析与识别。PPP2.1图像分割321地图图像一般要根据对图像分析和识别的P4P-1P0目的来进行分割。就交通地图图像来说，把图像PPP分成道路和区域，文字和一些具有特殊含义的标567志