融合实景图与DEM的地形增强表达

发布时间：2017-06-01 19:01

  本文关键词：融合实景图与DEM的地形增强表达，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前GIS领域对地形的表达形式有很多方面难以为人们所接受。目前的地形表达形式呈现给用户的多是抽象地图和俯视图(从空中俯视世界)。对俯视视角而言,人们观察世界的经验非常有限,这种曾受质疑的上帝视角视图方式(由Longley指出)将人们的现实经验与GIS研究割裂开来,且这样的地理空间表达和认知理论也有悖人类的认知习惯；从抽象表达层面来看,地图表达方式都是对现实世界的抽象,给人的直观感受是不真实,并且也不可避免的造成真实世界和GIS抽象世界之间的语义差异和信息丢失,对用户读图和推断地理含义造成一定困难。因此GIS最终的社会化有赖于科学的观察观和符合人类习惯的表达方式有机融合。 本研究通过将包含自然地形场景的实景图片与DEM匹配融合,实现二维实景图像和三维地形的映射关联,利用实景图高清纹理细节增强表达对应区域的DEM,同时以DEM等GIS数据为后台支持,在实景图中进行空间信息可视化。 首先,本文设计了基于决策树的分类算法从实景图中分割天空和地面得到天际线,并以此为基础针对实景图像素高清、纹理细节丰富等特点,尝试了用图像抽象算法提取地形轮廓线；本文利用光线追踪算法来提取视点位置对应360°水平环视场景深度图,并以此为数据基础,通过图像算法提取DEM天际线和轮廓线； 其次,本文研究了实景图空间参数推算算法：在预匹配阶段利用曲线曲率积分描述符匹配实景图天际线和DEM天际线得到初步的匹配结果,在精确匹配阶段通过交叉相关性匹配实景图轮廓线和DEM轮廓线得到最佳匹配位置,利用本文推导的参数计算公式计算实景图空间参数； 最后,本文根据实景图空间参数确定其在三维空间位置和姿态,利用光线追踪算法计算实景图像素点对应三维地形表面点来建立像素与三维点间互映射关系,并以此互映射关系实现了实景图映射到三维地形表面、GIS数据在实景图中展示和实景图中的量测功能。 本文通过这种全新的表达方式和视角对传统的地形表达方式进行补充,尝试将网络中丰富的地形实景图片扩充为数据源,以DEM为数据依托,使得现有地形表达更加贴近“人”的视角,进一步推动GIS以人为本的社会化进程。
【关键词】：曲线匹配 地形表达 虚实融合 边缘提取
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 缩写词、中英文术语对照8-15
• 第1章 绪论15-31
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 研究意义16-17
• 1.3 国内外研究现状17-27
• 1.3.1 实景图空间参数的推算18-21
• 1.3.2 实景图地形特征线提取21-22
• 1.3.3 DEM地形特征线提取22-23
• 1.3.4 曲线匹配算法23-25
• 1.3.5 GIS数据的实景化展示25-26
• 1.3.6 研究现状总结与分析26-27
• 1.4 研究目标、内容和技术路线27-30
• 1.4.1 相关概念界定27
• 1.4.2 研究目标27-28
• 1.4.3 研究内容28-29
• 1.4.4 技术路线29-30
• 1.5 论文组织结构30-31
• 第2章 实景图与DEM地形特征线提取31-48
• 2.1 传统图像边缘提取算法31-36
• 2.1.1 经典边缘提取方法32-36
• 2.1.2 融合新技术的边缘检测方法36
• 2.2 实景图地形特征线提取36-43
• 2.2.1 基于决策树的天际线提取37-41
• 2.2.2 实景图地形轮廓线提取41-43
• 2.3 DEM地形特征线提取43-46
• 2.3.1 光线追踪算法43-44
• 2.3.2 基于光线追踪算法的DEM地形特征线提取44-46
• 2.4 讨论与小结46-48
• 第3章 地形特征线匹配48-59
• 3.1 维开曲线匹配算法48-50
• 3.1.1 曲线描述子48-49
• 3.1.2 相似性度量准则49-50
• 3.2 地形特征线匹配50-58
• 3.2.1 基于天际线的匹配50-56
• 3.2.2 基于地形轮廓线的匹配56-58
• 3.3 本章小结58-59
• 第4章 融合模型的构建59-69
• 4.1 数据库的建立59-63
• 4.1.1 特征线匹配数据库59-62
• 4.1.2 融合模型数据库62-63
• 4.2 实景图与三维地形的互映射63-68
• 4.2.1 实景图到三维空间的映射64-65
• 4.2.2 三维空间到实景图的映射65-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第5章 融合实景图与DEM的地形增强表达原型系统69-73
• 5.1 开发运行环境69-70
• 5.1.1 开发环境69-70
• 5.1.2 运行环境70
• 5.2 系统总体设计70-71
• 5.3 系统功能设计71
• 5.4 系统实现71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-81
• 在读期间发表的学术论文与研究成果81-82
• 致谢82

【参考文献】

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5 张桂梅;任伟;储s，

本文编号：413243