CN102147914A

CN102147914A - 采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法

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Publication number: CN102147914A
Application number: CN 201110033892
Authority: CN
Inventors: 黄桂芝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: CN102147914B

Abstract

采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法，本发明涉及图形、图像缩放方法。它解决了现有正方形网在对图形、图像进行缩放处理时失真严重的缺陷，用于图形、图像的缩放处理。它包括下述步骤：确定基础正方形边长；在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在其内分散布置三个采样点形成基本单元；把基本单元逆时针旋转形成一次、二次和三次单元体；四者拼接成一个正方形的配套单元；以配套单元为复制单位，重复平移复制，形成覆盖图形、图像的旋转配套网；在旋转交错网中的每个采样点采集数据，在缩放操作时，按照缩放比例，相应改变每两个相邻采样点间的距离，形成缩放后的图形、图像。

Description

采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法

技术领域

本发明涉及一种图像、图形缩放方法。

背景技术

现有的地形测绘方面的地形图、其它图形和图像在缩放时都是用正方形或长方形网格来作为标识标高的采样点。采用正方形或长方形网格的缺陷是：1、它只考虑平面坐标，没有考虑第三维数据分布的合理性。2、没有考虑地形沿走向和坡向两方向变化的趋势性；3、没有考虑相邻三角形的有机呼应配合对地形进行更好的控制；3、一个区域使用一种固定的网密度，形成在某一网密度下没有相对密集区和相对稀疏区，得到的数据是该区域的总体平均趋势，既没有重点的细致区，也不能用细致区的趋势来推测邻近稀疏区的细致化趋势。4、没有考虑在一定网密度下节省点位或相同的网密度可以覆盖更大的面积，只是依靠采样点数量的增加解决问题。5、采样点沿各方向的分散性差，相邻采样点间的距离较大。由于以上问题的存在，使图像、图形在缩放时失真问题较严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法，以解决现有正方形或长方形网在对图形、图像进行缩放处理时，只是依靠采样点数量的增加解决失真问题的严重缺陷。

它包括下述步骤：一、确定基础正方形边长；二、在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置三个采样点，且上述三个采样点中任意两点之间的距离在基础正方形的边长0.28至0.85倍之间，一共七个采样点，最终形成基本单元1；三、把基本单元1逆时针旋转90度形成一次单元体2，把基本单元1逆时针旋转180度形成二次单元体3，把基本单元1逆时针旋转270度形成三次单元体4；四、把一次单元体2设置在基本单元1的下侧，把三次单元体4设置在基本单元1的右侧，把二次单元体3设置于一次单元体2的右侧和三次单元体4的下侧，基本单元1、一次单元体2、二次单元体3和三次单元体4拼接成一个正方形的配套单元；五、以配套单元为复制单位，重复复制配套单元并在平面内平移，形成旋转交错网，保证基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.28至0.85倍之间；六、在旋转交错网中的每个采样点采集数据，在缩放操作时，按照缩放比例，相应改变每两个相邻采样点间的距离。

本发明的优点是：与正方形或长方形网格相比，1、较好地考虑了第三维数据分布的合理性；2、较好地考虑了三角形的方位性对图形、图像沿水平和垂直两方向变化趋势性的影响；3、较好地考虑了小区域内三角形间拓扑关系的互相呼应、配合可以对其图形、图像进行更好地控制的问题；4、正方形或长方形网在网格内部只有一个采样点，其余采样点都在网格顶点和边上，本发明在基础正方形内分散布置三个采样点，增加了200％，形成三角形分布，因此对图形、图像的整体控制很好。在进行缩放处理时，会使地质地形图的失真的程度低于正方形或长方形网格；5、数据比较好存储。正方形格网交点处的数据点按矩阵存储(用行号和列号隐性表示)，正方形格网内的三个数据点根据配套网中四个基本单元的类型分为四种类型处理，即在标明所在格网中一个格网点的行号和列号的基础上，再标明基本单元中的类型(1、2、3、4个基本单元类型中的一种)，就可以方便、迅速地计算处格网内数据点的坐标。6、正方形网的采样点只是沿八个方向分散，本发明的七点旋转配套网中的采样点沿更多的方向分散，采样点的分散性较正方形网优越得多，且在采样点间很好分散性的基础上，基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度可以缩小到基础正方形边长的0.425至0.67倍之间，而正方形网中相邻的任意两个采样点之间的连线长度是基础正方形边长的0.5至0.71倍之间，即，本发明在采样点的分散性和相邻采样点间的距离方面都显著地优于正方形网，且当基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.28至0.85倍之间的范围内时都可以达到很好的分散性；7、相对密集区和相对稀疏区呈围邻关系。因地形的趋势变化呈渐变关系，因此，可以将相对密集区的趋势用于指导相对稀疏区，使趋势分析的整体准确度提高。8、相同信息点数的覆盖率较正方形网大，即节省采样点。

附图说明

图1是实施方式一中基本单元1的示意图，图2是实施方式一中一次单元体2的示意图，图3是实施方式一中二次单元体3的示意图，图4是实施方式一中三次单元体4的示意图，图5是实施方式一中配套单元的示意图，图6是实施方式一中以配套单元为复制单位，进行复制并平移的示意图。图7-(1)是用正方形网进行地形图缩放的示意图；图7-(2)是用旋转配套网进行地形图缩放的对比示意图。图8是实施方式二中基本单元1的示意图，图9是实施方式二中一次单元体2的示意图，图10是实施方式二中二次单元体3的示意图，图11是实施方式二中三次单元体4的示意图，图12是实施方式二中配套单元的示意图，图13是实施方式二中以配套单元为复制单位，进行复制并平移的示意图，图14是采用实施方案二进行地形图缩放的对比示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图6和图7-1、图7-2具体说明本实施方式。本实施方式包括下述步骤：一、确定基础正方形边长；具体根据图形或图像的画素(或像素)及缩放前图幅的边长比例尺确定正方形或长方形网格的边长，公式为，网格边长＝该方向图幅边长/(该边长方向的画素值+1)，若两方向网格边长不相等，取其中短的边长的二倍作为旋转配套网基础正方形的边长，也可以根据经验和需要来确定；本实施方式中确定正方形网格的边长为5m(在图纸上按比例尺量取)，以正方形网格边长的二倍10m(在图纸上按比例尺量取)作为旋转配套网基础正方形的边长；二、在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置三个采样点，且上述三个采样点中任意两点之间的距离在基础正方形的边长0.28至0.85倍之间，一共七个采样点，最终形成基本单元1；如图1所示，D(0，0)，E(0，10)，F(10，10)，G(10，0)，a(3，3)，b(7.5，4)，c(4，8)，三、把基本单元1逆时针旋转90度形成一次单元体2，把基本单元1逆时针旋转180度形成二次单元体3，把基本单元1逆时针旋转270度形成三次单元体4；四、把一次单元体2设置在基本单元1的下侧，把三次单元体4设置在基本单元1的右侧，把二次单元体3设置于一次单元体2的右侧和三次单元体4的下侧，基本单元1、一次单元体2、二次单元体3和三次单元体4拼接成一个正方形的配套单元；五、以配套单元为复制单位，重复复制配套单元并在平面内平移，形成旋转交错网，保证基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.28至0.85倍之间；六、在旋转交错网中的每个采样点采集数据，在缩放操作时，按照缩放比例，相应改变每两个相邻采样点间的距离，形成缩放后的图形、图像。

见示意图7-1，某区域的地形等高线采用正方形格网控制，需81个控制点。以≤350m高程范围内的控制点为例，正方形格网中只有3个控制点，控制效果一般。但若采用旋转配套网控制，只需控制点73个。以≤350m高程范围内的控制点为例，本实施方式中有5个采样点。控制效果明显好于正方形格网。可见，对于高保真问题而言，采用正方形格网会使失真问题较严重，但若采用旋转配套网，失真问题会得到很大改善。因此可见，旋转配套网在减少控制点的同时很好地提高地形控制的精度和保真程度，这对于遥感图像的解译、对于三维图形的制作和缩放等均可起到很好的效果。

具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同之处是：步骤二中，在基础正方形底边和右边的中点还各布置一个采样点，与基础正方形的四个顶点上的采样点和基础正方形内分散布置的三个采样点相加一共九个采样点；步骤五中基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.36至0.71倍之间；其它步骤与实施方式一都相同。

本实施方式的优点是：与现有的正方形或长方形网格相比，1、在基本单元内采样点数量相同(都是九个)的情况下，正方形或长方形网在网格内部只有一个采样点，其余采样点都在网格边上，本发明在基础正方形内分散布置三个采样点，增加了200％，形成三角形分布，因此对图形、图像的整体控制很好。在进行缩放处理时，会使地质地形图的失真的程度低于正方形或长方形网格；2、在基本单元内采样点数量相同相同(都是九个)的情况下，正方形排列时基本单元内相邻采样点间的距离在基础正方形边长的0.5至0.71倍之间，采样点间平均距离为基础正方形边长的0.554275倍，其中距离最长的有四个，其距离均为基础正方形边长的0.7071倍；九点旋转交错排列时基本单元内相邻采样点间的距离可以缩小到基础正方形边长的0.41至0.63倍之间，采样点间平均距离为基础正方形边长的0.50倍，缩小了9.79％，其中距离最长的只有一个，其距离为基础正方形边长的0.7041倍，即采样点间相对距离最长的由四个，减少到一个，减少了75％，。因此，九点旋转交错排列时基本单元内采样点间的相对距离更小、更均匀；3、正方形排列时基本单元内采样点的排列只沿八个方向分散，没有交错分散；九点旋转交错排列时基本单元内以基础单元的四个顶点为分别基准点采样点间均沿十二个方向交错分散排列，采样点间排列的方向增加了50％；且当基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.36至071倍之间的范围内时都可以达到很好的分散性。相邻采样点间位置的交错分散、有机呼应与配合可以更好地提高图形和图像的精度和保真程度。

本实施方式与实施方式一相比，1、在基本单元内采样点数量增加二个；2、本发明在采样点的分散性和相邻采样点间的距离方面都明显地优于实施方式一。

如图8所示在基础正方形的四个顶点各布置四个点，分别为(0，0)，(10，0)，(10，10)和(0，10)，在基础正方形底边和右边的中点个布置二个点，分别为d(5，10)，e(0，5)，在基础正方形的内部布置三个点，分别为a(0.1851×10，0.3724×10)，b(0.3787×10，0.822×10)，c(0.6×10，42.05×10)，一共九个点。见示意图7-1，某区域的地形等高线采用正方形格网控制，需81个控制点。以≤350m高程范围内的控制点为例，正方形格网中只有3个采样点，控制效果一般。但若采用九点旋转配套网控制，见示意图14，同样的81个控制点，在≤350m高程范围内的采样点为6个，可见，控制效果明显好于正方形格网。可见，对于高保真问题而言，采用正方形格网会使失真问题较严重，但若采用九点旋转配套网，失真问题会得到更好地改善。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式一和实施方式二的不同在于：分别在实施方式一和实施方式二的步骤四和步骤五之间还包括步骤A，把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部的所有采样点位置按照缩放比例调整。其它步骤与实施方式一相同。

Claims

1.采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法，其特征在于它包括下述步骤：一、确定基础正方形边长；二、在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置三个采样点，且上述三个采样点中任意两点之间的距离在基础正方形的边长0.28至0.85倍之间，一共七个采样点，最终形成基本单元(1)；三、把基本单元(1)逆时针旋转90度形成一次单元体(2)，把基本单元(1)逆时针旋转180度形成二次单元体(3)，把基本单元(1)逆时针旋转270度形成三次单元体(4)；四、把一次单元体(2)设置在基本单元(1)的下侧，把三次单元体(4)设置在基本单元(1)的右侧，把二次单元体(3)设置于一次单元体(2)的右侧和三次单元体(4)的下侧，基本单元(1)、一次单元体(2)、二次单元体(3)和三次单元体(4)拼接成一个正方形的配套单元；五、以配套单元为复制单位，重复复制配套单元并在平面内平移，形成旋转交错网，保证基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.28至0.85倍之间；六、在旋转交错网中的每个采样点采集数据，在缩放操作时，按照缩放比例，相应改变每两个相邻采样点间的距离，形成缩放后的图形、图像。

2.根据权利要求1所述的采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法，其特征在于步骤二中，在基础正方形底边和右边的中点还各布置一个采样点，与基础正方形的四个顶点上的采样点和基础正方形内分散布置的三个采样点相加一共九个采样点；步骤五中基础正方形边上相邻的两个采样点之外的相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.36至0.71倍之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的采用旋转配套网的图形、图像高保真缩放方法，其特征在于在步骤四和步骤五之间还包括步骤A，把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部的所有采样点位置按照缩放比例调整。