CN104021555A - 基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，包括以下步骤：A.提取原始影像文件，根据原始影像头文件中的坐标信息，对原始影像进行影像拼接处理，得到拼接影像及拼接影像头文件，并正确显示拼接影像；B.选择需要重新分幅范围的四角坐标，并选择国家标准分幅参数，计算四角坐标范围内的相应国家标准分幅的纵向和横向幅数，并计算出国家标准分幅的坐标范围，设为相应的虚拟打印范围；C.定义虚拟纸张尺寸和打印比例尺，进行虚拟打印，得到国家标准分幅影像。本发明基于虚拟打印技术，实现效率高、原理简单，大大降低影像裁剪分幅工作复杂度和软硬件要求，不需要专业的数据处理软件和硬件设备，非常适用于单位的一线生产。

Description

基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法

技术领域

本发明涉及卫星影像处理领域领域，具体涉及一种基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法。

背景技术

海量影像的自动裁剪分幅多采用复杂遥感平台处理软件进行处理，对于海量卫星影像，还常常需要借助空间数据库软件来完成，一般生产单位因技术条件限制，无论软硬件条件或是经济条件，都难以满足上述数据处理各项技术需求。

现有的GIS（地理信息系统）平台软件，如ArcGIS，Erdas等已经具备比较完备的地理信息处理功能，包括不同格式影像图的配准以及融合处理，对配准影像的裁剪和正确定位显示。但工程应用中，这些软件的使用难度大，购置成本高，不适宜小型生产单位或一线作业部门的实际生产条件。

文献：“徐颖，赵萍，黄亚萍,基于ArcGIS的国家标准分幅裁切新方法 [J].现代测绘,29(2):43-45”中公开了一种基于ArcGIS中GRIDCLIP 命令进行影像国家标准分幅的裁切方法，主要步骤包括：待裁切文件的预处理；确定国家标准分幅成果的图幅号；确定每幅国家标准分幅图幅的坐标范围；运用GRIDCLIP命令完成裁切。

名为“基于高清卫星影像的地形图一体化快速成图方法”的发明专利申请中公开了一种影像自动裁剪的方法，主要步骤为：影像预处理；自动计算影像范围；裁减分割并按照图幅名称输出成果，该方法通过空间分析对影像进行裁剪，而空间分析功能集成于GIS专业平台软件中。

以上方法虽然可以实现影像的裁剪等问题，但存在如下缺点和不足：

1、海量影像裁剪必须采用专业平台软件，软件成本高；

2、处理过程复杂，必须采用高性能计算机，硬件成本高，一般人员难于掌握；

3、通用性和易用性较差，一般作业部门或小型单位难以实现。

发明内容

本发明旨在提供一种基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，通过虚拟打印技术，结合常见的数据采集平台，实现了高效的海量影像裁剪分割。

本发明的技术方案如下：一种基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，包括以下步骤：

A、提取包含头文件的多个原始影像文件，统一各个原始影像的分辨率，根据原始影像头文件中的坐标信息，对原始影像进行影像拼接处理，得到拼接影像及包含坐标信息的拼接影像头文件，根据拼接影像头文件中的坐标信息正确显示拼接影像；

B、在拼接影像覆盖范围内选择需要重新分幅范围的四角坐标，并选择国家标准分幅参数，计算四角坐标范围内的相应国家标准分幅的纵向和横向幅数，利用分幅范围四角坐标和纵、横向幅数计算出国家标准分幅的坐标范围，并将国家标准分幅的坐标范围设为相应的虚拟打印范围；

 C、定义虚拟纸张尺寸和打印比例尺，进行虚拟打印，得到国家标准分幅影像，将新的国家标准分幅影像重新命名后导出，导出文件包括对应分幅影像的坐标定位文件。

所述国家标准分幅是指范围大小，打印纸张大小等参数符合国家和行业规范的分幅影像。

所述步骤A包括以下步骤：

A1、对各原始影像分辨率进行检查，如不同则重采样为统一分辨率，统一的分辨率按照分辨率最小的原始影像为基准；

A2、根据原始影像的名称及头文件确定各图幅的坐标信息，确定各原始影像的排列位置，然后对各原始影像进行预拼接，如果预拼接时相邻的原始影像出现拼接错误时，进入步骤A3，反之则进入步骤A4；

A3、利用预拼接出现错误的各相邻原始影像中的同名点进行矫正，调整出现错误的原始影像的相对位置，然后重新进行步骤A2；

A4、依次打开原始影像，读取每幅原始影像的头文件，获得坐标信息，拼接得到拼接影像，检查无误后将此拼接影像输出，并将该拼接影像的坐标信息记录在拼接影像的头文件里；其中拼接影像的坐标信息即为其四角坐标；

A5、打开拼接影像，读取拼接影像的头文件中的坐标信息，正确显示拼接影像。

所述的步骤A1中，拼接错误包括相邻图幅的没有重叠在一起的情况。

所述步骤B包括以下步骤：

B1、在拼接影像覆盖范围内选择需要分幅的范围，获取其四角坐标X_min、Y_min、X_max、Y_max，其中X_min、Y_min为左下角坐标，X_max、Y_max为右上角坐标，选择国家标准分幅参数，即确定分幅板式大小：Lc、Lr及分幅比例尺：D，其中Lc为分幅横向尺寸，Lr为分幅纵向尺寸，单位为米；

其中，目前比例尺为1:500至1:5000国家标准分幅的分幅板式大小有0.5米×0.5米或0.5米×0.4米两种，可由客户任意指定。

B2、根据四角坐标、分幅版式大小及分幅比例尺，计算北方向和东方向的国家标准分幅数，计算公式如下：i_max= int（X_max/(D×Lr)）-int（X_min/(D×Lr)）、j_max= int（Y_max/(D×Lc)）-int（Y_min/(D×Lc)）；

其中i_max为北方向的国家标准分幅数，j_max为东方向的国家标准分幅数，D为分幅比例尺； 

B3、构建国家标准分幅的多边形，多边形的四角坐标为（X₀+i×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+(j+1)×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr），其中i的取值范围为（0~i_max），j的取值范围为（0~j_max），X₀ = int（X_min/(D×Lr)）×D×Lr，Y₀ = int（Y_min/(D×Lc)）×D×Lc；

B4、将上一步划分的国家标准分幅的多边形区域分别设为虚拟打印范围。

所述步骤C包括以下步骤：

C1、设置虚拟打印参数，所述的参数包括虚拟打印纸张尺寸和打印比例尺，其中虚拟打印纸张尺寸包括横向和纵向像素数，横向像素数为Lc/像素大小，纵向像素数为Lr/像素大小；打印比例尺为：像素大小×D；其中D为分幅比例尺，像素大小为0.0001米，Lc为分幅横向尺寸，Lr为分幅纵向尺寸； 

C2、根据打印纸张尺寸和打印比例尺进行虚拟打印，生成国家标准分幅的影像文件，导出文件包括对应分幅影像的坐标定位文件。

本发明所述的裁剪分幅方法优选用于比例尺为1:500至1:5000正射影像自动裁剪分幅。

本发明通过将虚拟打印技术与常见的影像处理平台及数据采集平台进行结合，如基于PC的Windows XP操作系统上的常用影像处理软件及数据采集平台为例，Global Mapper、Ermapper、Erdaas2013完成预拼接及数据导出，Microstaion V8、AutoCAD2005完成新的影像分幅及未来地形数据采集，即可实现影像的自动化裁剪分幅，完成了以往必须借助专业化GIS软硬件才能完成的任务，省去了专业化GIS软硬件的使用费用；该方法具有原理简单，易于实现，高效稳定的特点，可以大大节约数据处理的难度和成本。

附图说明

图1为本发明基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例详细阐述本发明。

实施例1

本实施例基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，包括以下步骤：

本实施例裁剪分割1:5000正射影像图，运行平台为PC上的Windows XP操作系统。

A、提取包含头文件的多个2013年的卫星0.5m彩色原始影像文件，统一各个原始影像的分辨率，根据原始影像头文件中的坐标信息，对原始影像进行影像拼接处理，得到拼接影像及包含坐标信息的拼接影像头文件，根据拼接影像头文件中的坐标信息正确显示拼接影像；

具体步骤如下：

A1、对各原始影像分辨率进行检查，如不同则重采样为统一分辨率，新分辨率以分辨率最小的为准； 

A2、在Global Mapper平台根据原始影像的名称及头文件确定各图幅的坐标信息，确定各原始影像的排列位置，然后对各原始影像进行预拼接，如果预拼接时相邻的原始影像出现拼接错误时，进入步骤A3，反之则进入步骤A4；

A3、在Global Mapper平台利用预拼接出现错误的各相邻原始影像中的同名点进行矫正，调整出现错误的原始影像的相对位置，然后重新进行步骤A2；

A4、通过Global Mapper依次打开原始影像，读取每幅原始影像的头文件，获得坐标信息，拼接得到拼接影像，检查无误后将此拼接影像输出，并通过Ermapper软件将该拼接影像的坐标信息记录在拼接影像的头文件里；其中拼接影像的坐标信息即为其四角坐标；

A5、利用Microstaion V8平台的光栅管理器加载拼接影像，读取拼接影像的头文件中的坐标信息，正确显示拼接影像； 

B、在拼接影像覆盖范围内选择需要重新分幅范围的四角坐标，计算四角坐标范围内的相应国家标准分幅的纵向和横向幅数，利用分幅范围四角坐标和纵、横向幅数计算出国家标准分幅的坐标范围，并将国家标准分幅的坐标范围设为相应的虚拟打印范围；

具体步骤如下：

B1、在拼接影像覆盖范围内选择需要分幅的范围，获取其四角坐标X_min、Y_min、X_max、Y_max，其中X_min、Y_min为左下角坐标，X_max、Y_max为右上角坐标，选择国家标准分幅参数，即确定分幅板式大小：Lc、Lr及分幅比例尺：D，其中Lc为分幅横向尺寸，Lr为分幅纵向尺寸，单位为米;

B2、根据四角坐标、分幅版式大小及分幅比例尺，计算北方向和东方向的国家标准分幅数，计算公式如下：i_max= int（X_max/(D×Lr)）-int（X_min/(D×Lr)）、j_max= int（Y_max/(D×Lc)）-int（Y_min/(D×Lc)）；

其中i_max为北方向的国家标准分幅数，j_max为东方向的国家标准分幅数，D为分幅比例尺;

B3、构建国家标准分幅的多边形，多边形的四角坐标为（X₀+i×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr ）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+(j+1)×D×Lr ）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr），其中i的取值范围为（0~i_max），j的取值范围为（0~j_max），X₀ = int（X_min/(D×Lr)）×D×Lr，Y₀ = int（Y_min/(D×Lc)）×D×Lc；

B4、在Microstaion V8平台，将国家标准分幅的多边形范围形成围栅，并将围栅设为国家标准分幅的虚拟打印范围；

C、定义虚拟纸张尺寸和打印比例尺，进行虚拟打印，得到国家标准分幅影像，将新的国家标准分幅影像重新命名后导出，导出文件包括对应分幅影像的坐标定位文件；

即调用Microstaion V8平台的虚拟打印程序如JPG打印程序， 对拼接影像以虚拟打印范围进行虚拟打印，得到国家标准分幅影像，生成与国家标准分幅对应的坐标定位文件；

具体步骤如下：

C1、设置虚拟打印参数，所述的参数包括虚拟打印纸张尺寸和打印比例尺，其中虚拟打印纸张尺寸包括横向和纵向像素数，横向像素数为Lc/像素大小，纵向像素数为Lr/像素大小；打印比例尺为：像素大小×D；其中D为分幅比例尺，像素大小为0.0001米，Lc为分幅横向尺寸，Lr为分幅纵向尺寸；

C2、根据虚拟打印范围及虚拟打印参数，调用Microstaion V8平台的虚拟打印程序：JPG打印程序对拼接影像进行虚拟打印，得到各分幅影像，并对各分幅影像命名后以JPG的格式导出，并生成与各分幅影像相对应的坐标定位文件；

具体为命名规则为TE-N-D/2-D/2，其中T为标准图框分幅的含义，E为标准图框左下角东方向坐标，N为标准图框左下角北方向坐标，D为分幅比例尺； 

导出的坐标定位文件名称与国家标准分幅影像同名，后缀名与导出影像格式对应，文件内容系统有六个要素：东方向像元大小、旋转量、尺度变化量、北方向像元大小、左下角东方向起始位置、左下角北方向起始位置。

以广西南宁市主城区2013年卫星0.5m彩色影像为例，X_min=2507400，Y_min=515800、X_max=2540800、Y_max=561080；当分幅比例尺D为5000，影像板式为0.5米×0.5米时，则i_max=15，j_max=18，X₀= 2505000，Y₀=515000，Lc=Lr=0.5，虚拟打印纸张尺寸为5000×5000像素，打印比例尺为0.5，虚拟打印导出的国家标准分幅影像为T515000-2505000-2500-2500.JPG至T562500-2542500-2500-2500.JPG共计285幅。

Claims (6)

1.一种基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，其特征在于包括以下步骤：

A、提取包含头文件的多个原始影像文件，统一各个原始影像的分辨率，根据原始影像头文件中的坐标信息，对原始影像进行影像拼接处理，得到拼接影像及包含坐标信息的拼接影像头文件，根据拼接影像头文件中的坐标信息正确显示拼接影像；

B、在拼接影像覆盖范围内选择需要重新分幅范围的四角坐标，并选择国家标准分幅参数，计算四角坐标范围内的相应国家标准分幅的纵向和横向幅数，利用分幅范围四角坐标和纵、横向幅数计算出国家标准分幅的坐标范围，并将国家标准分幅的坐标范围设为相应的虚拟打印范围；

C、定义虚拟纸张尺寸和打印比例尺，进行虚拟打印，得到国家标准分幅影像，将国家标准分幅影像重新命名后导出，导出文件包括对应分幅影像的坐标定位文件。

2.如权利要求1所述的基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，其特征在于，所述步骤A包括以下步骤：

A1、对各原始影像分辨率进行检查，如不同则重采样为统一分辨率，统一的分辨率按照分辨率最小的原始影像为基准；

A2、根据原始影像的名称及头文件确定各图幅的坐标信息，确定各原始影像的排列位置，然后对各原始影像进行预拼接，如果预拼接时相邻的原始影像出现拼接错误时，进入步骤A3，反之则进入步骤A4；

A3、利用预拼接出现错误的各相邻原始影像中的同名点进行矫正，调整出现错误的原始影像的相对位置，然后重新进行步骤A2；

A4、依次打开原始影像，读取每幅原始影像的头文件，获得坐标信息，拼接得到拼接影像，检查无误后将此拼接影像输出，并将该拼接影像的坐标信息记录在拼接影像的头文件里；其中拼接影像的坐标信息即为其四角坐标；

A5、打开拼接影像，读取拼接影像的头文件中的坐标信息，正确显示拼接影像。

3.如权利要求2所述的基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，其特征在于：所述的步骤A1中，拼接错误包括相邻图幅的同名点没有重叠在一起的情况。

4.如权利要求1所述的基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，其特征在于，所述步骤B包括以下步骤：

B1、在拼接影像覆盖范围内选择需要分幅的范围，获取其四角坐标X_min、Y_min、X_max、Y_max，其中X_min、Y_min为左下角坐标，X_max、Y_max为右上角坐标，选择国家标准分幅参数，即确定分幅板式大小：Lc、Lr及分幅比例尺：D，其中Lc为分幅横向尺寸，Lr为分幅纵向尺寸，单位为米;

B2、根据四角坐标、分幅版式大小及分幅比例尺，计算北方向X轴和东方向Y轴的国家标准分幅数，计算公式如下：i_max= int（X_max/(D×Lr)）-int（X_min/(D×Lr)）、j_max= int（Y_max/(D×Lc)）-int（Y_min/(D×Lc)）；

其中i_max为北方向的国家标准分幅数，j_max为东方向的国家标准分幅数，D为分幅比例尺； 

B3、构建国家标准分幅的多边形，多边形的四角坐标为（X₀+i×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+(j+1)×D×Lr）、（X₀+(i+1)×D×Lc ,Y₀+j×D×Lr），其中i的取值范围为（0~i_max），j的取值范围为（0~j_max），X₀ = int（X_min/(D×Lr)）×D×Lr，Y₀ = int（Y_min/(D×Lc)）×D×Lc；

B4、将上一步划分的国家标准分幅的多边形区域分别设为虚拟打印范围。

5.如权利要求1所述的基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

C1、设置虚拟打印参数，所述的参数包括虚拟打印纸张尺寸和打印比例尺，其中虚拟打印纸张尺寸包括横向和纵向像素数，横向像素数为Lc/像素大小，纵向像素数为Lr/像素大小；打印比例尺为：像素大小×D；其中D为分幅比例尺，像素大小为0.0001米，Lc为分幅横向尺寸，Lr为分幅纵向尺寸； 

C2、根据打印纸张尺寸和打印比例尺进行虚拟打印，生成国家标准分幅的影像文件，导出文件包括对应分幅影像的坐标定位文件。

6.如权利要求1~5任意一项所述的基于虚拟打印技术的影像裁剪分幅方法，其特征在于：所述的裁剪分幅方法用于比例尺为1:500至1:5000正射影像自动裁剪分幅。