彩色扫描地图的自动分色算法研究及实现.pdfVIP

第 15 卷 第 1 期 2003 年 1 月 计算机辅助设计与图形学学报 JOURNAL OF COMPUTER AIDED DESIGN COMPUTER GRAPHICS VoI.15 ， No.1 Jan. ， 2003 彩色扫描地图的自动分色算法研究及实现 郑华利 周献中 王建宇 （南京理工大学自动化系 南京 210094 ） 摘 要 对彩色扫描地图图像的色彩误差进行了分析，运用特征向量匹配法对地图上黑版要素进行分层，然后对 地图的色彩空间进行转换，并提出了基于二维直方图模糊约束的模糊 C 均值（ FCM ）聚类方法，较好地解决了地图 的自动分色问题 . 该方法已编程实现，效果比较理想 . 关键词 地图分色；色彩空间转换；模糊约束； FCM 算法；扫描仪 中图法分类号 TP391.41 Research and Implementation of Automatic Color Segmentation Algorithm for Scanned Color Maps Zheng HuaIi Zhou Xianzhong Wang Jianyu （ Department of Automation ， Nanjing Uniuersity of Science Technology ， Nanjing 210094 ） Abstract CoIor inaccuracy of a scanned coIor map is anaIyzed. To soIVe this probIem ， eigenVector Iine-fit- ting aIgorithm is used for bIack eIement segmentation . With transformation of the coIor space ， a new effectiVe fuzzy cIustering based on fuzzy restraint two-dimension histogram is presented for coIor eIements segmentation . The aIgorithm has been experimentaIIy Verified to be robust and accurate . Key words coIor map segmentation ； coIor space transformation ； fuzzy restraint ； Fuzzy C-means aIgorithm ； scanner 原稿收到日期： 2002-01-24 ；修改稿收到日期： 2002-07-08 . 本课题得到总装备部“十五”项目基金（ 104050202 ）资助 . 郑华利，男， 1976 年生，博 士研究生，主要研究方向为军用地图的自动识别 . 周献中，男， 1962 年生，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为信息系统工程、智能信息处 理 . 王建宇，男， 1964 年生，博士研究生，副教授，主要研究方向为计算机图形与图像处理、虚拟现实技术 . 1 引 言 随着计算机技术的迅猛发展，人们对地图信息 自动处理的需求日益广泛和迫切，地理信息系统、电 子地图导游、电子地图出版等实用系统正在逐步出 现和完善 . 如何将已有纸质地图的信息自动地输入 到计算机中已成为当前计算机应用领域的一个重要 课题 . 通常采用的办法是将彩色地图图像按颜色进 行分层处理和识别，因此首先要解决的就是彩色地 图图像的分色问题 . 在地图识别系统中，生成一幅高质量的地图图像 是正确提取地图信息的前提，常用的方法是将地理 （图）信息经扫描仪输入到计算机中，而经扫描仪输入 的地图图像一般都会出现失真和畸变 . 误差的产生主 要有以下几个原因：（ 1 ）由于印刷工艺的限制，地图 本身就存在一定的误差，如地图要素的重叠（尤其是 普染区或分界线）、套色的误差以及地图在保存过程 中的不均匀褪色等；（ 2 ）扫描仪的滤光片理想透光率 和实际透光率之间的误差以及图像的边缘效应，引起 扫描颜色的失真，如将一幅 4 色的彩色地图输入到计 算机后，得到的真彩色地图图像中会出现成千上万种 不同的色彩，虽然人们的肉眼可能分辨不出其中细微 的差别，但为正确提取地图信息带来了很大的困难 . 文献［ 1-5 ］提出的分色算法因为没有充分考虑到此误 差的影响，所以实际应用效果不太理想 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! . !扫描仪产生的色彩误差分析 本文针对来自扫描仪的色彩误差进行分析 . 扫 描仪产生的色彩误差主要有两种：一是由于图像边 缘效应的