CN112819223A - 一种用于裁剪多边形的高性能求交方法 - Google Patents

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赵康
李东
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Abstract

本发明提出了一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，涉及求交方法领域。一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，包括如下步骤：(1)读取裁剪图层和被裁剪图层，将所述裁剪图层和所述被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形；(2)判断所述裁剪图层和所述被裁剪图层是否有内环，若均没有内环，则将所述第一多边形作为求交结果输出。本发明根据多边形结构高效地实现多边形的求交过程。

Description

一种用于裁剪多边形的高性能求交方法
技术领域
本发明涉及求交方法领域，具体而言，涉及一种用于裁剪多边形的高性能求交方法。
背景技术
理清复杂多边形结构是求交计算的前提，在实际地理运算中，多边形之间的结构差异很大(如洞岛数量、顶点数量、面积大小等)，传统的求交运算大多只考虑算法的具体实现流程，未能充分考虑多边形结构差异对计算效率的影响。
因此，从多边形结构出发，如何高效地分析复杂多边形求交过程中存在的问题是目前求交计算的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其能够根据多边形结构高效地实现多边形的求交过程。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，包括如下步骤：(1)读取裁剪图层和被裁剪图层，将所述裁剪图层和所述被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形；(2)判断所述裁剪图层和所述被裁剪图层是否有内环，若均没有内环，则将所述第一多边形作为求交结果输出。
在本发明的一些实施例中，当所述裁剪图层或所述被裁剪图层有内环时，执行步骤(3)，所述步骤(3)包括：判断所述裁剪图层或所述被裁剪图层内环的包围盒是否与所述第一多边形的包围盒相交，若相交则合并相交的内环得到第二多边形，将所述第一多边形和所述第二多边形求差得到第三多边形；(4)若所述裁剪图层和所述被裁剪图层均没有岛，则将所述第三多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
在本发明的一些实施例中，当所述裁剪图层或所述被裁剪图层有岛时，执行步骤(5)，所述步骤(5)包括：判断所述裁剪图层或所述被裁剪图层岛的包围盒是否与所述第一多边形的包围盒均不相交，若是，则将所述第三多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
在本发明的一些实施例中，所述裁剪图层或所述被裁剪图层岛的包围盒与所述第一多边形的包围盒相交时执行步骤(6)，所述步骤(6)包括：将所述裁剪图层的岛与所述被裁剪图层逐一求交得到第四多边形；合并第三多边形、第四多边形和第五多边形得到第六多边形，将所述第六多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒将所有多边形依次递归切分为多个，所有所述多边形包括所述裁剪图层、所述被裁剪图层、所述第一多边形、所述第二多边形、所述第三多边形、所述第四多边形、所述第五多边形和所述第六多边形中的任意一个或多个。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：(1)计算每个通过所述包围盒检测的所有所述多边形的面积；(2)根据正太分布的3σ原则计算面积的均值μ和标准差σ；(3)判断所述包围盒的面积是否大于μ+2σ，结果为否时递归截止。
在本发明的一些实施例中，当所述包围盒的面积大于μ+2σ时，执行步骤(4)，所述步骤(4)包括计算切分后所述包围盒与所有所述多边形的面积差，若该值小于μ+2σ则递归截止，否则继续递归。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：根据所述包围盒的长和宽的中线切分所有所述多边形为多个。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：将所述包围盒重叠于所有所述多边形，识别所有所述多边形的多个顶点，将所述包围盒划分成多个后，根据每组相邻顶点的距离逐步缩小各所述包围盒的范围。
在本发明的一些实施例中，根据SPSS软件回归根据多组裁剪图层和被裁剪图层的测试数据分析求交算法的执行时间。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请实施例提供一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，包括如下步骤：(1)读取裁剪图层和被裁剪图层，将所述裁剪图层和所述被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形；(2)判断所述裁剪图层和所述被裁剪图层是否有内环，若均没有内环，则将所述第一多边形作为求交结果输出。
本实施例通过读取裁剪图层和被裁剪图层，并且将裁剪图层和被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形，从而利用空间数据划分提升多边形求交的效率；通过判断裁剪图层和被裁剪图层是否有内环，从而将没有内环的第一多边形作为求交结果，从而对不具有内环的裁剪图层和被裁剪图层进行快速求交，满足了根据多边形结构高效地实现了多边形的求交过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一种用于裁剪多边形的高性能求交方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例
请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法的流程示意图。一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，包括如下步骤：(1)读取裁剪图层和被裁剪图层，将所述裁剪图层和所述被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形；(2)判断所述裁剪图层和所述被裁剪图层是否有内环，若均没有内环，则将所述第一多边形作为求交结果输出。
详细的，读取裁剪图层和被裁剪图层，从而利用裁剪图层对被裁剪图层进行裁剪。其中，将裁剪图层和被裁剪图层外环进行求交得到重合的第一多边形。可选的，裁剪图层的大小大于被裁剪图层外环的大小，从而过滤掉大量不相交的多边形，通过自相交多边形的裁剪获取完整的第一多边形。详细的，裁剪图层所依次裁剪的裁剪图层的外环区域为沿着裁剪图层外周方向的环状区域。详细的，判断裁剪图层和被裁剪图层是否有内环，从而筛选具有内环的被裁剪图层，并输出第一多边形作为裁剪图层和被裁剪图层的交互结果，排除了由于裁剪图层具有内环导致计算负载不均和计算并行度低的问题。详细的，内环数量反映了复杂多边形结构，实现了对不具有内环的简单多边形样式进行高效地求交计算。可选的，可以根据被裁剪图层的一周多次进行求交，获得第一多边形的结果次数越多，表示算法的执行时间越长。其中，可以根据被裁剪图层的外环的取值范围设置裁剪图层的次数。
在本发明的一些实施例中，当所述裁剪图层或所述被裁剪图层有内环时，执行步骤(3)，所述步骤(3)包括：判断所述裁剪图层或所述被裁剪图层内环的包围盒是否与所述第一多边形的包围盒相交，若相交则合并相交的内环得到第二多边形，将所述第一多边形和所述第二多边形求差得到第三多边形；(4)若所述裁剪图层和所述被裁剪图层均没有岛，则将所述第三多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
详细的，当裁剪图层或被裁剪图层具有内环时，判断裁剪图层或被裁剪图层内环的包围盒是否与第一多边形的包围盒相交，若相交则合并相交的内环得到第二多边形，从而利用第一多边形的包围盒过滤所有内环。不相交时，输出第一多边形作为输出结果。其中，根据裁剪图层或被裁剪图层可以分别设置不同形状和分布位置的包围盒，从而实现利用包围盒索引多边形图层各部分的优化。可选的，包围盒可以包围中心点一周根据Hilbert编码的方法进行均匀分区，保证了目标图层每个分区的结果数量相等。详细的，利用第一多边形和第二多边形进行求差获得第三多边形，从而当裁剪没有岛的裁剪图层和被裁剪图层类型时，利用第三多边形获得完整的求交结果。可选的，为获得更高的并行效率，将顶点数量作为负载均衡的指标，并利用R树进行要素筛选，提速了并行求差计算的过程。可选的，利用Greiner-Hormann算法实现多边形求交、差、并的基本运算。
在本发明的一些实施例中，当所述裁剪图层或所述被裁剪图层有岛时，执行步骤(5)，所述步骤(5)包括：判断所述裁剪图层或所述被裁剪图层岛的包围盒是否与所述第一多边形的包围盒均不相交，若是，则将所述第三多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
详细的，在对具有岛的裁剪图层或被裁剪图层的类型进行求交时，判断裁剪图层或被裁剪图层岛的包围盒是否与第一多边形的包围盒均不相交，从而当相交时将第三多边形作为求交结果输出，进而过滤第一多边形的包围盒处理重复的部分，得到准确且完整的求交结果。
在本发明的一些实施例中，所述裁剪图层或所述被裁剪图层岛的包围盒与所述第一多边形的包围盒相交时执行步骤(6)，所述步骤(6)包括：将所述裁剪图层的岛与所述被裁剪图层逐一求交得到第四多边形；合并第三多边形、第四多边形和第五多边形得到第六多边形，将所述第六多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
详细的，裁剪图层或被裁剪图层岛的包围盒与第一多边形的包围盒相交时，利用裁剪图层的岛与被裁剪图层的相交部分进行逐一求交得到第四多边形整体，合并第三多边形、第四多边形和第五多边形得到第六多边形，从而利用第六多边形作为裁剪图层和被裁剪图层的求交结果，融入了包围盒检测洞、岛的方法，当多边形带洞、岛数量较多时，能减少大量的无效计算。可选的，被裁剪图层通过建立R树并将其分发到多个裁剪图层步骤中的多个并行计算节点中进行筛选，其中R树还可以结合或替换为四叉树、包围盒检测、Hibert树和网格索引中的任意一种或多种方式。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒将所有多边形依次递归切分为多个，所有所述多边形包括所述裁剪图层、所述被裁剪图层、所述第一多边形、所述第二多边形、所述第三多边形、所述第四多边形、所述第五多边形和所述第六多边形中的任意一个或多个。
详细的，包围盒将所有多边形依次递归切分成多个，其中所有多边形包括了多个进行求交、差、并等的多边形，从而通过多个并行的计算节点进一步提高多级包围盒的检测效果。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：(1)计算每个通过所述包围盒检测的所有所述多边形的面积；(2)根据正太分布的3σ原则计算面积的均值μ和标准差σ；(3)判断所述包围盒的面积是否大于μ+2σ，结果为否时递归截止。
详细的，包围盒依次递归切分所有多边形为多个是通过计算所有多边形的面积，并根据正太分布的“3σ原则”计算面积的均值和标准差，进而利用均值和标准差判断包围盒面积是否大于达到被裁剪图层的重叠求交要求，从而进一步提高检测效果。
在本发明的一些实施例中，当所述包围盒的面积大于μ+2σ时，执行步骤(4)，所述步骤(4)包括计算切分后所述包围盒与所有所述多边形的面积差，若该值小于μ+2σ则递归截止，否则继续递归。
详细的，包围盒的面积大于由均值和标准差得到的面积参考值时，通过计算包围盒与所有多边形的面积差，从而当差距小于包围盒检测范围差的阈值时，得到最终检测结果。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：根据所述包围盒的长和宽的中线切分所有所述多边形为多个。
详细的，包围盒将所有多边形依次递归切分时，通过包围盒的长度和宽度的中线切割成四个部分，从而利用四个部分分别根据所有多边形进行逐步缩小递归成更多包围盒。可选的，包围盒可以为多边形比如矩形。
在本发明的一些实施例中，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：将所述包围盒重叠于所有所述多边形，识别所有所述多边形的多个顶点，将所述包围盒划分成多个后，根据每组相邻顶点的距离逐步缩小各所述包围盒的范围。
详细的，包围盒依次递归切分上述所有多边形为多个通过将包围盒重叠于被裁切多边形，并且识别上述所有多边形的多个顶点，将包围盒逐步划分成多个后，根据每组相邻顶点的距离为尺度缩小包围盒的限定范围，从而得到更准确的检测结果。
在本发明的一些实施例中，根据SPSS软件回归根据多组裁剪图层和被裁剪图层的测试数据分析求交算法的执行时间。
在复杂多边形求交中，由于每个任务的执行时间差异较大，单一地保证任务量均衡通常会出现负载不均的情况。根据大量多边形的复杂结构、顶点数量、空间位置等参数与执行时间的测试数据，可以得出上述数据直接的关系，从而预估出执行时间。详细的，测试数据包括根据执行时间记录的裁剪图层和被裁剪图层的外环顶点数量、内环顶点数量、内环的数量、与其包围盒面积之比、两包围盒相交面积与裁剪多边形包围盒面积之比、两包围盒相交面积与所有多边形包围盒面积之比、两包围盒相交面积与合并面积之比中的任意一项或多项数据。根据SPSS(Statistical Product and Service Solutions，统计产品与服务解决方案)软件分析出上述测试数据和执行时间的关系，从而根据上述测试数据生成模型计算出预估的执行时间。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请实施例提供的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法：
本实施例通过读取裁剪图层和被裁剪图层，并且将裁剪图层和被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形，从而利用空间数据划分提升多边形求交的效率；通过判断裁剪图层和被裁剪图层是否有内环，从而将没有内环的第一多边形作为求交结果，从而对不具有内环的裁剪图层和被裁剪图层进行快速求交，满足了多边形结构的多样性，并且高效地实现了多边形的求交过程。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)读取裁剪图层和被裁剪图层，将所述裁剪图层和所述被裁剪图层外环进行求交得到第一多边形；(2)判断所述裁剪图层和所述被裁剪图层是否有内环，若均没有内环，则将所述第一多边形作为求交结果输出。
2.如权利要求1所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，当所述裁剪图层或所述被裁剪图层有内环时，执行步骤(3)，所述步骤(3)包括：判断所述裁剪图层或所述被裁剪图层内环的包围盒是否与所述第一多边形的包围盒相交，若相交则合并相交的内环得到第二多边形，将所述第一多边形和所述第二多边形求差得到第三多边形；(4)若所述裁剪图层和所述被裁剪图层均没有岛，则将所述第三多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
3.如权利要求2所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，当所述裁剪图层或所述被裁剪图层有岛时，执行步骤(5)，所述步骤(5)包括：判断所述裁剪图层或所述被裁剪图层岛的包围盒是否与所述第一多边形的包围盒均不相交，若是，则将所述第三多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
4.如权利要求3所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，所述裁剪图层或所述被裁剪图层岛的包围盒与所述第一多边形的包围盒相交时执行步骤(6)，所述步骤(6)包括：将所述裁剪图层的岛与所述被裁剪图层逐一求交得到第四多边形；合并第三多边形、第四多边形和第五多边形得到第六多边形，将所述第六多边形作为求交结果输出，求交运算完成。
5.如权利要求4所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，所述包围盒将所有多边形依次递归切分为多个，所有所述多边形包括所述裁剪图层、所述被裁剪图层、所述第一多边形、所述第二多边形、所述第三多边形、所述第四多边形、所述第五多边形和所述第六多边形中的任意一个或多个。
6.如权利要求5所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：(1)计算每个通过所述包围盒检测的所有所述多边形的面积；(2)根据正太分布的3σ原则计算面积的均值μ和标准差σ；(3)判断所述包围盒的面积是否大于μ+2σ，结果为否时递归截止。
7.如权利要求5所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，当所述包围盒的面积大于μ+2σ时，执行步骤(4)，所述步骤(4)包括计算切分后所述包围盒与所有所述多边形的面积差，若该值小于μ+2σ则递归截止，否则继续递归。
8.如权利要求5所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：根据所述包围盒的长和宽的中线切分所有所述多边形为多个。
9.如权利要求5所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，所述包围盒依次递归切分所有所述多边形为多个包括如下步骤：将所述包围盒重叠于所有所述多边形，识别所有所述多边形的多个顶点，将所述包围盒划分成多个后，根据每组相邻顶点的距离逐步缩小各所述包围盒的范围。
10.如权利要求1所述的一种用于裁剪多边形的高性能求交方法，其特征在于，在本发明的一些实施例中，根据SPSS软件回归根据多组裁剪图层和被裁剪图层的测试数据分析求交算法的执行时间。
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