基于上下文敏感的贝叶斯网络及方向关系的遥感图像检索

如何在遥感图像数据库中快速、准确地找出目标图像,是检索系统的核心所在。基于对上下文语境敏感的贝叶斯网络(content-sensitive Bayesian network,CSBN),建立了含有方向关系的检索模型,并根据城市区域的特点,提出了适合城市区域检索的方法。首先,通过贝叶斯网络对图像进行检索;然后,依据图像的平均高频信号强度(average high frequency signal strength,AHFSS)对候选图像进行筛选;最后,得到含有城市区域这一高级语义特征的最终检索结果。为了确定图像内部的方向关系,采用东北、西北、东南和西南4个区域的方向描述图像的8种方向关系,有效降低了算法的时间复杂度。实验结果表明,该方法可有效地描述图像的场景语义,并具有较高的查准率和检索效率,可满足用户的需求。     

带空洞的复杂面域间拓扑关系的形式化描述

拓扑关系的描述和区分是建立在空间目标相互作用过程中目标集合及其分量集合拓扑特性变化基础之上的。对于两个简单面域间的空间拓扑关系描述研究已经很多,而对于带空洞的复杂面域间的空间拓扑关系的描述却相对较少。本文利用Egenhofer等提出的描述带空洞的面域间空间拓扑关系描述框架,在四交差模型的基础上,提出一种能描述带空洞的复杂面域间拓扑关系的扩展模型———D-4 ID模型,并用该模型推导了一个简单面域和一个带空洞的复杂面域间有意义的23种拓扑关系。     

高精度道路数据压缩中空间方向关系的维护方法

高精度导航地图的精度降低时,导航道路数据的压缩非常重要。文中提出一种高精度道路数据压缩中维护道路空间方向关系的方法。该方法首先采用锥形模型描述道路端点处和内部形状点处的空间方向关系,然后根据实际导航需要,利用局部空间场景内空间方向关系相似性原则,分别对端点处和形状点处的道路进行空间方向关系的调整,以使在精度降低时道路局部空间场景内空间方向关系变化最小。最后,以上海市的局部高精度道路数据验证文中所提出的空间方向关系维护方法,实验结果表明,该方法能够在高精度道路数据压缩时较好地维护道路的空间方向关系。     

群组目标空间方向关系形式化描述模型

针对目前群组目标空间方向关系模型在描述方向关系方面存在的不精确及复杂性等问题,该文提出一种形式化描述模型。该模型采用"剥皮"法计算得到源目标群的边界多边形,较好地顾及了空间形状及分布范围对方向关系的影响;并通过方向关系矩阵模型计算源目标群的边界多边形与各方向区域之间的交,借助矩阵形式化描述源目标群相对于参考目标群的空间方向关系。实验结果表明,该模型较好地克服了现有方法中存在的缺陷,能够准确判断地理空间中两个群组目标之间的空间方向关系。     

基于空间映射观念的地图综合概念模式

基于关系代数的映射变换思想，将地图综合的概念框架划分为2种映射形式：空间实体映射和空间关系映射，根据变换前后空间实体数目的变化，空间实体映射进一步区分为1－1，n-1,n-m映射。空间关系映射则视为拓扑关系、距离关系、方向关系3种基本关系的复合变换。为描述综合过程中粗化表达，建立了“空间关系分辨率”概念，基于9交叉、主方向模型以及本文自行建立的“等距离关系”模型分别给出了拓扑关系、方向关系、距离关系中分辨率的表达方式。在概念级上讨论了2种映射在地图综合过程的表现形式，这一综合模式与传统方法的显著区别是，它强调了关系也存在综合的问题。     

一种参数化影像多目标检索的相似度评估模型

在基于影像内容的图像检索中,检索目标的特征选取与相似度计算是当前研究的热点问题。面向对象的图像处理方法有利于描述对象及对象间的空间关系,因此,在影像多维特征描述的基础上,提出了一种参数化影像多目标检索的相似度评估模型。该模型既考虑了影像目标间的空间关系,又顾及了影像目标局部特征间的相似度。首先,借鉴动态图像专家组-7(moving picture experts group,MPEG7)基于内容的图像层次化描述模式的层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)描述影像内容的多维特征,并采用已有的方法分别计算各特征值;然后,根据用户偏好设置各特征的权重系数,计算检索目标的整体相似度。该模型可定性地评价多目标检索的效果,为对影像数据库进行多目标检索提供参考与借鉴。通过实验发现,影像的目标检索不仅与相似度计算方法有关,而且与影像本身的内容复杂度有关。     

基于地图积分与空间嵌套关系的单库多比例尺半结构空间数据库模型研究

多比例尺空间数据库是地理信息科学的热点问题。本文研究了基于地理域的认知模式,以单一大比例尺空间数据为基础,实现多比例尺空间数据库的变焦显示;提出了一种基于地图积分与空间嵌套关系的单库多比例尺半结构化空间数据库模型,该模型针对半结构化空间数据的"嵌套"特征,运用非第一范式嵌套关系数据库实现对单一大比例尺空间数据的存储和管理,在此基础上,采用地图积分的递归运算选取不同的比例尺门限,构建不同的"嵌套关系"。实验表明,该模型简明有效,自适应性强。本研究为地图积分学与半结构化空间数据的综合运用探索了一条新的途径。     

基于方向关系矩阵的空间方向相似性定量计算方法

介绍了一种多尺度空间对象的方向关系表达模型以及基于该模型的方向相似度度量方法。该方向关系模型对方向关系矩阵模型进行了改进,根据空间对象的形状定量描述空间对象之间的方向关系;借鉴平衡传输问题的解决方法计算方向矩阵间最小转换代价,即方向矩阵间的距离,从而量化方向对间的差异,最终获得任意尺度空间对象的方向相似度并对其进行比较。对不同尺度空间对象的方向相似性的试验表明,该方法简单可行且不失精度,结果符合人类认知。     

顾及尺度差异的复合空间对象方向相似度定量计算模型

介绍了一种顾及尺度差异的复合空间对象的方向关系表达模型,及基于该模型的方向相似度度量方法。该方向关系模型对方向关系矩阵模型进行改进,根据空间对象的形状定量描述空间对象之间的方向关系。采用分解思想,借鉴平衡传输问题的优化方法计算复合方向矩阵间最小转换代价,即方向矩阵间的距离,从而量化方向对间的差异,最终获得不同尺度下的复合对象的方向相似度并对其进行比较。对不同尺度复合空间对象的方向相似性的试验表明,该方法简单可行且不失精度,结果符合人类认知。     

一种应用三角形划分的空间对象形状匹配方法

为解决现有空间对象形状相似性匹配准确率较低的问题,提出一种应用三角形划分的形状相似性匹配方法。该方法按形状主方向对面状空间对象进行分割,按串联、并联和组合形式对空间对象进行三角形划分,准确描述面状空间对象的形状特征,度量空间对象间的形状相似性。通过形状数据集匹配、不同年份面状水系图层匹配和矢量地图草图检索,测试本方法的形状检索性能,并和其他空间对象形状匹配方法进行对比。实验结果表明,本方法具有更高的形状检索准确率。三角形划分形状匹配方法具有平移、旋转、尺度不变性和较强的形状描述识别能力。     

基于约束Delaunay三角网的线、面群目标分布边界计算

群组目标的分布边界在空间方向关系判断、相似度计算以及地图自动综合等领域有着重要的应用,但目前的分布边界计算主要是针对空间点群目标,鲜有涉及空间线、面群目标。在约束Delaunay三角网的基础上,利用动态阈值"剥皮"法实现线、面群目标的分布边界计算。方法得到的分布边界多边形符合人们的空间认知习惯,能够较好地描述线、面群目标的空间形态和分布范围。     

剖分网格下顾及用户兴趣的矢量地图多尺度表达方法

在海量空间数据的组织与表达方面,与传统的空间数据模型与方法相比,地球剖分网格表现出了极大的优势。鉴此,本文提出了一种剖分网格下顾及用户兴趣的矢量地图多尺度表达方法,首先利用大量POI数据构建空间兴趣场模型,描述用户对地理信息的兴趣的空间分布;然后对空间要素进行分类分级,确定其表达的尺度范围;运用GeoSOT剖分理论划分不同层次的剖分面片,建立剖分面片与尺度的对应关系,根据用户对剖分面片所在区域的兴趣度大小,表达不同详细程度的空间要素,实现基于用户兴趣的空间数据多尺度表达。实验表明,该方法能够满足用户由概略到详细、由重要到次要的空间认知需求,同时能够获得较好的多尺度表达效果。     

Spatial Relation Resolution and Spatial Relation Abstraction

This paper attempts to regard spatial relation transformation as an important process in map generalization. The spatial relation generalization can be divided into the components of abstraction: topology, distance and orientation. The concept‘‘ spatial relation resolution‘‘ is introduced to describe the constraints of relative spatial relation. On the basis of nine intersection models, the cardinal direction models and the iso-dis-tance-relation models, this paper gives three sorts of relation resolution representations for topological, distance and orientation relation, respectively. Two mapping implementations in map generalization is discussed.     

顾及方向关系的农村居民地聚类方法

农村居民地空间分布具有独特的规律性和复杂性,Voronoi图在表达居民地分布特征方面有显著优势。针对当前空间聚类较少考虑实体方向关系的问题,基于Voronoi图提出一种顾及方向关系的农村居民地聚类方法。首先,构建距离约束的Voronoi图,并构建居民地实体间的Voronoi邻近图;然后,利用无向特征与有向特征来综合评价居民地实体间的聚集强度;最后,消除聚集强度小于阈值的实体对的邻近关系,得到聚类结果。采用浙江省宁波地区部分农村居民地数据进行实验,结果表明,所提方法能够有效聚类不同分布模式的居民地,聚类结果符合人的认知习惯。     

地图上居民地空间信息的特征度量法

地图的基本功能之一是载负和传输空间信息。地图空间信息量是衡量地图上空间要素及其关系与要素空间分布状况复杂程度的定量描述指标,可为制图综合和质量评价提供依据。本文以地图上居民地空间信息度量为研究对象,从地图空间信息的本质特征出发,结合空间信息认知的层次性特点,将居民地空间特征划分为三个层次,并相应地将其空间信息构成划分为：元素层次居民地面要素的几何形态信息、邻域层次相邻居民地的空间关系信息、整体层次居民地的聚群结构信息。进而,分别建立三个层次空间特征的定量描述指标,在此基础上建立基于空间特征的几何形态信息、分布关系信息和聚群结构信息度量方法。最后,通过试验分析验证了所提方法的合理性和优越性。     

地物空间关系匹配的高分辨率遥感影像检索

从低层视觉特征与地物空间关系特征对影像内容进行描述,建立检索模板与目标影像间的相似性直方图表达,提出一种适用于高分辨率遥感影像检索的新方法。首先,利用Quin+树将大幅面原始遥感影像分解为一系列同尺寸的序列子块;然后,分别提取各子块的低层视觉特征与地物关系特征,并以子块为基元构建候选子块的特征直方图;最后,对比检索模板与候选子块间的特征直方图相似性,实现高分辨率遥感影像的检索。使用多幅多源高分辨率遥感影像进行实验,结果表明本文方法对耕地、水系、建筑物等地类的检索精度大都维持在0.8以上,且各项检索性能指标均优于已有的两种遥感图像检索算法。     

源自建筑平面图的室内地图空间数据自动生成方法

以建筑平面图为数据源,提出了一种自动生成室内地图空间数据的方法。首先,结合室内地图空间数据的需求分析了建筑平面图的基本特征,提出了墙段、邻接节点和相邻墙段的概念,并在此基础上建立了自动生成室内地图空间数据的基本流程。然后,根据与柱子相交墙线的相邻关系,建立了与柱子关联墙体连通性的恢复方法;结合渐进扩张与图形推理判断门窗两侧墙体符号局部特征的类型,通过修正门窗外接矩形,建立了与门窗关联墙体连通性的恢复方法和将门窗转换为室内地图点状要素的方法。最后,基于相邻墙段中心线的几何关系,建立了墙体中线的提取算法。以某展览馆的建筑平面图为例进行试验,结果表明本文的方法针对多种复杂情况均有较好的适用性,有效实现了室内地图空间数据的自动生成。     

风能方向性参量遥感反演

目前可遥感反演的海上风能参量主要为平均风速和平均风功率密度,缺乏对风能方向性参量的反演。本文建立了以风向频率、风能密度方向分布为核心的风能方向性参量体系及相应的反演方法,使用2007年—2016年ASCAT星载散射计观测数据进行了反演实验,并利用海上现场观测数据对反演结果进行比较验证,通过理论分析和模拟实验对反演方法的数据量需求和误差传递进行了分析。结果表明,90%的反演结果通过了所有的同一性检验,验证了其有效性和准确性;风向频率和风能密度方向分布准确反演所需的最小数据量分别为350条和800条;遥感反演的风速风向数据的误差使得最终反演的风能方向性参量趋于离散,真实的风能方向分布越集中,对其影响越敏感。     

基于拓扑约束的方向关系定性描述模型

针对原有方向关系矩阵模型对于参考目标MBR区域的方向描述缺陷问题,本文将拓扑约束引入方向关系定性描述,构建基于拓扑参考的方向关系定性描述模型,实现了MBR区域方向关系的有效表达。新模型首先将参考目标的MBR区域划分为不同的拓扑区域,提出方向关系拓扑参考定义;基于拓扑参考,分别对不同拓扑区域定义相应的方向关系矩阵;最后,根据参考目标与源目标间的不同拓扑关系,提出不同情况下方向关系分层定性描述策略。实验结果表明,新模型充分反映了拓扑关系对方向关系描述的约束关系,能有效提高方向关系表达的准确性和精确性。