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栅格数据矢量化(附有完整代码)

发布时间:2023-06-26 16:00:27

   栅格一矢量数据转换是数据转换的一种方法,即矢量与栅格两种数据形式之间的转换技术。空间数据表示的两种方法各有优缺点和适用场合,因此需要根据使用目的进行栅格一矢量数据的转换。


矢量数据向栅格数据的转换一般比较方便;对于点、线目标,由其所在的栅格行、列数表示,对于面状目标,则需判定落人该面积内的像元.通常栅格(像元)尺寸均大于原来坐标表示的分辨率,所以若将栅格化数据再反转回去,则不可能达到原来矢量数据的精度.将矢量数据转化为栅格数据,主要用于空间分析、多边形叠置等。


       栅格数据矢量化较为复杂,如果由一幅扫描的数字化地图来建立矢量数据库,则需要经过数字图象处理,如边缘增强、细化、二值化、特征提取及模式识别才能获得矢量数据。人们通常将多色地图分色后逐个元素(如等高线地貌、水系、道路网、地物、符号与注记等)加以识别和提取。如果将数字影像矢量化,则需要事先做好重采样、图象处理、影像匹配和影像理解等过程,才能将影像上的语义和非语义信息提取出来,并形成矢量形式的数据。


说明:栅格数据矢量化流程参考:GIS中栅格数据转换矢量数据算法 | 麻辣GIS


一、栅格数据矢量化流程


1、二值化


 由于扫描后的图像是以不同灰度级存储的,为了进行栅格数据矢量化的转换,需压缩为两级(0和1),称为二值化。



 2、二值图像预处理


        对于扫描输入的图幅,由于原稿不干净等原因,总是会出现一些飞白、污点、线划边缘凹凸不平等。


3、细化骨架化


        所谓细化就是将二值图像象元阵列逐步剥除轮廓边缘的点,使之成为线划宽度只有一个象元的骨架图形。细化后的图形骨架既保留了原图形的绝大部分特征,又便于下一步的跟踪处理。


细化的基本过程是:

  1. 确定需细化的象元集合;
  2. 移去不是骨架的象元;
  3. 重复,直到仅剩骨架象元;


如果是对扫描后的地图图像进行细化处理,应符合下列基本要求:

  1. 保持原线划的连续性;
  2. 线宽只为一个象元;
  3. 细划后的骨架应是原线划的中心线;
  4. 保持图形的原有特征;



 4、追踪

       细化后的二值图像形成了骨架图,追踪就是把骨架转换为矢量图形的坐标序列。其基本步骤为:


从左向右,从上向下搜索线划起始点,并记下坐标;

朝该点的8个方向追踪点,若没有,则本条线的追踪结束,转(1)进行下条线的追踪;否则记下坐标;

把搜索点移到新取的点上,转(2);


注意的是,已追踪点应作标记,防止重复追踪。



5、拓扑化 


        为了进拓扑化,需找出线的端点和结点,以及孤立点。


  1. 孤立点:8邻城中没有为1的象元。如图(1);
  2. 端点:8邻城中只有一个为1的象元。如图(2);
  3. 结点:8邻城中有三个或三个以上为1的象元。如图(3);



 二、栅格数据矢量化实验


1、栅格数据矢量化代码


说明:由于代码有点多,如果全部贴上去的话会造成博客有些卡顿(上一篇博客就是放太多代码造成打开时卡顿),所以下面三个源文件都是只放了部分代码,如果需要完整工程,见底部链接!!!


(1)myVector.h

因涉及一些执行语句,禁止写入,请联系客服获取


(2)myVector.cpp

因涉及一些执行语句,禁止写入,请联系客服获取


(3)main.cpp

因涉及一些执行语句,禁止写入,请联系客服获取


2、栅格数据矢量化结果


(1)输入二值图


(2) 细化、矢量化结果


说明:左图是细化结果,右图是矢量化结果; 


(3)配置说明


vs2019 + opencv4.4.0 + Qt5.12.5 + gdal2.3.2 + Debug x64


vs2019、opencv4.4.0 和 Qt5.12.5 的配置过程比较简单这里就不过多阐述了;


gdal2.3.2 的配置流程见:https://blog.csdn.net/weixin_47156401/article/details/120648970?spm=1001.2014.3001.5502


上述环境配置完成后使用该工程的过程中,若出现以下问题:


如果出现无法打开 Qt 源文件,解决方案见:https://blog.csdn.net/weixin_47156401/article/details/120626400?spm=1001.2014.3001.5502


说明:上述环境配置、问题解决方案都是通过亲测验证,真实有效!!!


代码工程文件中包含二值图细化、矢量化和矢量化简化等工程,且代码注释非常详细,由上述给出的部分代码也可以看出,在使用的过程中如有疑问,可留言!

工程链接:栅格数据矢量化代码实现-C/C++文档类资源-CSDN下载


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