CN103617610A - 根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，包括：对区域发展规划图进行分割；获取图例区域中的各个图例信息；将规划图主体区域中相同区域分离成独立的子图；将各个子图进行二值化处理；对二值图像提取边沿；利用边沿提取结果获得各子图对应的.dxf文件；将各个.dxf文件转入AutoCAD形成各个子图在不同CAD图层中的图形；根据CAD图中各个图层的区域面积以及该图层所代表的规划用地性质，获得该区域的电网规划数据。本发明利用图像处理方法直接将发展规划示意图按规划产业转化为处于不同的图层中的CAD图形，该方法有助于在进行电网规划设计时分用电性质、区域进行设计，使得电网规划结果更加可靠、快捷。

Description

根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法

【技术领域】

本发明属于电网规划设计技术领域，具体涉及一种由区域发展规划图获取电网规划数据的方法。

【背景技术】

电力系统中的电网规划一般是沿用经验处理方法，利用城市发展规划所制定的不同区域用地性质（例如工业用地、绿化用地等）来界定不同区域的用电负荷率，然后综合一定区域内的用电负荷量，若满足建变电站需求则选择合理位置进行建站，以往的分析过程基本依靠人工分析和经验，难以做到准确和快捷，造成分析结果往往存在较大偏差，如何快速准确进行分析一直是一个难以解决的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种由发展规划位图图像提取电网规划数据的方法，通过图像处理算法将发展规划图中不同产业的规划区域从总图中分离出来，最后将其转化为处于不同图层中的CAD图形；为电网规划实现计算机辅助分析提供可能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，包括以下步骤：

第一步、预处理过程:对区域发展规划图进行分割，得到上部的标题区域、中部的规划图主体区域和下部的图例区域；

第二步、图例分割：获取图例区域中的各个图例信息；

第三步、分离子图：根据图例将规划图主体区域中相同区域分离成独立的子图；

第四步、二值化：将各个子图进行二值化处理，将其转化为二值图像；

第五步、边沿提取：对二值图像提取边沿，获得只有单像素点的闭合路径；

第六步、利用边沿提取结果获得各个子图的各个边界坐标点的像素信息并保存为.dxf文件，遍历各子图中的所有闭合曲线，得到各子图对应的.dxf文件；

第七步：将各个子图转化后的.dxf文件转入AutoCAD软件形成各个子图在不同CAD图层中的图形；

第八步：根据CAD图中各个图层的区域面积以及该图层所代表的规划用地性质，获得该区域的电网规划数据。

本发明进一步的改进在于，第一步具体包括以下步骤：

设区域发展规划图原始图像为f，设置阈值T={T_R,T_G,T_B}；将区域发展规划图原始图像分割为白色和非白色两个部分，即：

其中，g为分割后的图像，白色区域为0，非白色区域为1；i，j分别为区域发展规划图中各像素点的横纵坐标；阈值T取{250,250,250}；

对g做水平方向的投影得：

$\mathrm{hist}\left(i\right)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}g(i,j)$

白色区域在垂直方向的投影为0，非白色区域在垂直方向的投影上不为0；统计hist中取值为0的连续区间，去除最边缘的两个取值为0的连续区间；找到白色区间长度最大的两个区间h₁和h₂，取h₁和h₂的中心c₁和c₂，将f在水平方向分割为3部分：c₁以上部分为上部的标题区域，c₁和c₂之间的部分为中部的规划图主体区域，c₂之下的部分为下部的图例区域。

本发明进一步的改进在于，第二步具体包括以下步骤：

设第一步得到的图例区域图像为L，统计L上大小为M×N的滑动窗口内的均值和方差：

${\mathrm{\μ}}_k=\frac{1}{\mathrm{MN}}\underset{i}{\overset{i+M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\overset{j+N-1}{\mathrm{\Σ}}}{L}_k(i,j),k\∈\{R,G,B\}$

${\mathrm{\σ}}_k^2=\frac{1}{\mathrm{MN}-1}\underset{i}{\overset{i+M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\overset{j+N-1}{\mathrm{\Σ}}}{(L_k(i,j)-{\mathrm{\μ}}_k)}^2,k\∈\{R,G,B\}$

其中，μ_k为R、G、B三个通道的均值，为R、G、B三个通道的方差；M,N分别为图例水平投影和垂直投影的宽度；

所有滑动窗口中

且μ={μ_R,μ_G,μ_B}互不相同的窗口即为提取到的纯色块，这些块所对应的颜色μ即为得到的图例信息。

本发明进一步的改进在于，第三步具体包括以下步骤：

第一步得到的规划图主体区域图像为I；分别取每一个图例颜色μ，I中对应图例颜色μ的子图区域I^*(i,j)由阈值Th分割得到：

$I^{*}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& |I(i,j)-\mathrm{\&mu;}|<\mathrm{Th}\\ 0& \mathrm{other}\end{array}\right.$

其中，Th取值为{10,10,10}；

对各分割的子图使用形态学方法进行滤波：记I^*中待处理的当前像素为I^*(i,j)且有I^*(i,j)=0，当其8邻域内有超过半数的像素为1时，I^*(i,j)被置为1，滤波后图像中的空洞得以填充。

本发明进一步的改进在于，第五步具体包括以下步骤：

查看各二值图像中的每一个值为1的点，若该点周围8邻域像素的灰度之和为8，则该点为内部点，输出图像的相应位置置0，遍历整个二值图像后得到每个子图的闭合边界。

本发明进一步的改进在于，第八步中所述电网规划数据包括用电负荷量。

本发明进一步的改进在于，第八步中根据CAD图中各个图层的区域面积以及该图层所代表的规划用地性质，与电网规划辅助决策系统进行参数对接，获得该区域的电网规划数据。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：利用图像处理方法直接将发展规划示意图按规划产业转化为处于不同的图层中的CAD图形，该方法有助于在进行电网规划设计时分用电性质、区域进行设计，使得电网规划结果更加可靠、快捷。

【附图说明】

图1为本发明方法总的流程图；

图2为待处理的发展规划图；

图3为规划图去掉文字等标注信息后的图像示例；

图4为进行分离子图操作后子图示例；

图5为将子图进行二值化后的图像示例；

图6为提取边沿之后的图像示例。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进一步说明：

说明书中所述区域发展图（如图2）是将该区域根据不同用地性质分为不同的子区域，并在图中以不同的颜色标识同时附以相应的图例说明。

请参阅图2所示，本发明根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，包括以下步骤：

第一步、预处理过程：区域发展规划图（如图2所示）在垂直方向分为三个部分，即从上到下依次是标题、主体区域和图例。在这三个部分中间会有两条较宽的空白区域，根据这两条白色区域首先对规划图进行区域划分。

设区域发展规划图原始图像（彩色）为f，设置阈值T={T_R,T_G,T_B}将区域发展规划图原始图像分割为白色和非白色两个部分，即：

其中，g为分割后的图像，白色区域为0，非白色区域为1；i，j分别为区域发展规划图中各像素点的横纵坐标。阈值T取{250,250,250}；

对g做水平方向的投影可得：

$\mathrm{hist}\left(i\right)=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}g(i,j)$

白色区域在垂直方向的投影为0，非白色区域在垂直方向的投影上会有较高的峰值。统计hist中取值为0的连续区间，去除第一个和最后一个（第一个为标题之上的白色区域，最后一个为图例之下的白色区域），找到白色区间长度最大的两个区间h₁和h₂，取h₁和h₂的中心c₁和c₂，将f在水平方向分割为3部分，上半部分为标题部分（c₁以上部分），中间部分即为规划图的主体区域（c₁和c₂之间的部分）（如图3），下半部分为图例部分（c₂之下的部分）。

预处理过程去掉图中的无效信息，将规划图中的文字，标注等说明性信息去掉。

第二步、图例分割：图例一般使用一个纯色的矩形来表示，要分割各个图例，只要在对应区域提取到矩形的纯色块即可。

设第一步得到的图例区域图像为L，统计L上大小为M×N（M,N分别为图例水平投影和垂直投影的宽度）的滑动窗口内的均值和方差：

${\mathrm{\&mu;}}_k=\frac{1}{\mathrm{MN}}\underset{i}{\overset{i+M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j}{\overset{j+N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_k(i,j),k\&Element;\{R,G,B\}$

${\mathrm{\&sigma;}}_k^2=\frac{1}{\mathrm{MN}-1}\underset{i}{\overset{i+M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j}{\overset{j+N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(L_k(i,j)-{\mathrm{\&mu;}}_k)}^2,k\&Element;\{R,G,B\}$

其中，μ_k为R、G、B三个通道的均值，

为R、G、B三个通道的方差。

所有滑动窗口中

且μ={μ_R,μ_G,μ_B}互不相同的窗口即为提取到的纯色块，这些块所对应的颜色μ即为得到的图例信息。

第三步、分离子图：根据图例将相同区域分离成独立的子图。第一步得到的规划图主体区域图像为I；分别取每一个图例颜色μ，I中对应图例颜色μ的子图区域I^*(i,j)由阈值Th分割得到（如图4示例）。

$I^{*}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& |I(i,j)-\mathrm{\&mu;}|<\mathrm{Th}\\ 0& \mathrm{other}\end{array}\right.$

其中，Th取经验值{10,10,10}。

因为图中文字的存在，经上式分割得到的图像可能存在空洞，需要使用形态学方法对分割后的图像进行滤波。

记I^*中待处理的当前像素为I^*(i,j)且有I^*(i,j)=0，当其8邻域内有超过半数的像素为1时，I^*(i,j)被置为1，滤波后图像中的空洞得以填充（如图5）。

第四步、对滤波后的子图图像进行二值化，将其转化为二值图像；

第五步、边沿提取：对滤波后的二值图像I^*进行边界提取，就是掏空内部点：查看I^*中的每一个值为1的点，若该点周围8邻域像素的灰度之和为8，则该点为内部点，输出图像的相应位置置0，遍历整个图像后即可得到每个子块的闭合边界（如图6）。

第六步、利用边沿化处理结果获得各个边界坐标点的坐标像素信息按照.dxf文件结构保存各个边界像素点的信息，遍历该子图中的所有闭合曲线，便可以得到该子图对应的.dxf信息。

第七步、将各个子图转化后的.dxf文件转入AutoCAD软件形成各个子图在不同图层中的图形，算法结束。

第八步、根据CAD图中各个图层的区域面积以及该图层所代表的规划用地性质，与电网规划辅助决策系统进行参数对接，获得该区域的用电负荷量等电网规划数据。

Claims (7)

1.一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、预处理过程：对区域发展规划图进行分割，得到上部的标题区域、中部的规划图主体区域和下部的图例区域；

第二步、图例分割：获取图例区域中的各个图例信息；

第三步、分离子图：根据图例将规划图主体区域中相同区域分离成独立的子图；

第四步、二值化：将各个子图进行二值化处理，将其转化为二值图像；

第五步、边沿提取：对二值图像提取边沿，获得只有单像素点的闭合路径；

第六步、利用边沿提取结果获得各个子图的各个边界坐标点的像素信息并保存为.dxf文件，遍历各子图中的所有闭合曲线，得到各子图对应的.dxf文件；

第七步：将各个子图转化后的.dxf文件转入AutoCAD软件形成各个子图在不同CAD图层中的图形；

第八步：根据CAD图中各个图层的区域面积以及该图层所代表的规划用地性质，获得该区域的电网规划数据。

2.根据权利要求1所述的一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，第一步具体包括以下步骤：

设区域发展规划图原始图像为f，设置阈值T={T_R,T_G,T_B}；将区域发展规划图原始图像分割为白色和非白色两个部分，即：

其中，g为分割后的图像，白色区域为0，非白色区域为1；i，j分别为区域发展规划图中各像素点的横纵坐标；阈值T取{250,250,250}；

对g做水平方向的投影得：

$\mathrm{hist}\left(i\right)=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}g(i,j)$

白色区域在垂直方向的投影为0，非白色区域在垂直方向的投影上不为0；统计hist中取值为0的连续区间，去除最边缘的两个取值为0的连续区间；找到白色区间长度最大的两个区间h₁和h₂，取h₁和h₂的中心c₁和c₂，将f在水平方向分割为3部分：c₁以上部分为上部的标题区域，c₁和c₂之间的部分为中部的规划图主体区域，c₂之下的部分为下部的图例区域。

3.根据权利要求1所述的一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，第二步具体包括以下步骤：

设第一步得到的图例区域图像为L，统计L上大小为M×N的滑动窗口内的均值和方差：

${\mathrm{\&mu;}}_k=\frac{1}{\mathrm{MN}}\underset{i}{\overset{i+M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j}{\overset{j+N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_k(i,j),k\&Element;\{R,G,B\}$

${\mathrm{\&sigma;}}_k^2=\frac{1}{\mathrm{MN}-1}\underset{i}{\overset{i+M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j}{\overset{j+N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(L_k(i,j)-{\mathrm{\&mu;}}_k)}^2,k\&Element;\{R,G,B\}$

其中，μ_k为R、G、B三个通道的均值，

为R、G、B三个通道的方差；M、N分别为图例水平投影和垂直投影的宽度；

所有滑动窗口中

且μ={μ_R,μ_G,μ_B}互不相同的窗口即为提取到的纯色块，这些块所对应的颜色μ即为得到的图例信息。

4.根据权利要求1所述的一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，第三步具体包括以下步骤：

第一步得到的规划图主体区域图像为I；分别取每一个图例颜色μ，I中对应图例颜色μ的子图区域I^*(i,j)由阈值Th分割得到：

$I^{*}(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& |I(i,j)-\mathrm{\&mu;}|<\mathrm{Th}\\ 0& \mathrm{other}\end{array}\right.$

其中，Th取值为{10,10,10}；

对各分割的子图使用形态学方法进行滤波：记I^*中待处理的当前像素为I^*(i,j)且有I^*(i,j)=0，当其8邻域内有超过半数的像素为1时，I^*(i,j)被置为1，滤波后图像中的空洞得以填充。

5.根据权利要求1所述的一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，第五步具体包括以下步骤：

查看各二值图像中的每一个值为1的点，若该点周围8邻域像素的灰度之和为8，则该点为内部点，输出图像的相应位置置0，遍历整个二值图像后得到每个子图的闭合边界。

6.根据权利要求1所述的一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，第八步中所述电网规划数据包括用电负荷量。

7.根据权利要求1所述的一种根据区域发展规划图获得电网规划数据的方法，其特征在于，第八步中根据CAD图中各个图层的区域面积以及该图层所代表的规划用地性质，与电网规划辅助决策系统进行参数对接，获得该区域的电网规划数据。

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