CN115292433B - 基于摄像元数据转换gis统一数据的几何代数编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像地图编码技术领域，且公开了基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，包括：将GIS系统中的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，重构多维向量的原始地理图像信息；通过摄像采集地理图像信息，重构多维向量的摄像元数据；该基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，通过对GIS地理图像信息和摄像采集的地理图像信息对象进行拆分，获取单一几何要素，从而便于对摄像元数据中的单一几何要素与GIS原始地理数据中的单一几何要素进行替换和切换，通过不同维度几何要素的转换和构建以及属性特征嵌入，实现摄像元数据与GIS中统一数据的替换和切换，以提高GIS的静态与动态之间演化过程的编码效率。

Description

基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法

技术领域

本发明涉及图像地图编码技术领域，具体为基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法。

背景技术

GIS是指地理信息系统，通过采集、储存、管理、显示和分析地球表面与空间、地理分布有关的数据，用于输入、储存、查询、分析和显示地理数据。通过遥感获取影像数据，并通过地理编码方法把地图、图像等资料按一定数据结构转换为适于极端及存贮和处理的数据。

基于欧式几何的传统GIS地理编码方法的可以实现GIS从静态特征到动态过程的演化，但是其系统架构较为复杂，迭代处理消耗时间较长，存在的局限性较多，GIS的静态与动态之间的演化过程分析编码效率较低，使用性不佳，地理编码的数据信息缺少层次化、关联性的描述和表达，地理编码结果精准度不高。

发明内容

为解决以上现有编码方法的系统架构较为复杂，迭代处理消耗时间较长，存在的局限性较多，GIS的静态与动态之间的演化过程分析编码效率较低，使用性不佳，地理编码的数据信息缺少层次化、关联性的描述和表达，地理编码结果精准度不高的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，包括：

S1、将GIS系统中的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，重构多维向量的原始地理图像信息，将n维地理图像信息对象依次拆分为n-1维地理图像信息对象，……，2维地理图像信息对象，1维地理图像信息对象；地理图像信息中的n维复合几何要素通过拓扑分解依次拆分为n-1维复合几何要素，……，2维复合几何要素，1维复合几何要素，由复合几何要素分解获得单一几何要素；

S2、通过摄像采集地理图像信息，并对摄像采集的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，重构多维向量的摄像元数据，将摄像采集的n维地理图像信息对象依次拆分为n-1维地理图像信息对象，……，2维地理图像信息对象，1维地理图像信息对象；摄像采集的地理图像信息中的n维复合几何要素通过拓扑分解依次拆分为n-1维复合几何要素，……，2维复合几何要素，1维复合几何要素，由复合几何要素分解获得单一几何要素；

S3、构建融合几何表达与拓扑关系的多维地理对象的层次关系，获取不同维度上单一的几何要素；

S4、根据S3中构建的层次关系和获取的几何要素，利用S2中重构的多维向量的摄像元数据对应的几何要素切换S1中重构的多维向量的原始地理图像信息对应的几何要素；

S5、将不同维度几何要素进行转换和构建，对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存；

S6、将多维向量的摄像元数据中的属性特征进行语义和属性配置，将属性特征嵌入到S5中多维向量表达的数据中。

进一步的，S1和S2中所述分对象的拆分具体为：

将GIS系统中的地理图像信息中的多维信息对象拆分为单维信息对象；

S1和S2中所述分要素的拆分具体为：

将多维复合几何要素通过拓扑分解获取降维复合几何要素，将多维单一要素通过拆分获得降维单一几何要素。

进一步的，S3中所述构建层次关系和获取几何要素的步骤具体为：

S301、降维的复合几何要素通过对象构建可获取多维复合几何要素；

S302、降维的单一要素通过组织可获得多维单一几何要素；

S303、将多维复合几何要素分解为多维单一几何要素。

进一步的，S5中所述多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存具体为：

基于片层体积数据结构，利用内积和外积对不同维度几何要素进行相互转换和构建，使对象组织关系与其拓扑结构保持一致，进而对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存。

进一步的，基于几何代数的多维表达结构、运算结构和储存结构的统一计算，所述多重向量的复合几何要素的表达为：

，

其中，表示不同Blade之间的连接符，/>，/>，/>，/>分别为表征特征维度的片层体积的集合。

进一步的，S6中所述特征属性嵌入具体为：

S601、配置分对象的语义关系和空间关系；

S602、对分对象配置的语义关系进行条件约束，配置语义特征属性；

S603、将语义特征属性嵌入到S5中多维向量表达的数据中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，通过对GIS地理图像信息和摄像采集的地理图像信息对象进行拆分，并利用几何代数表达和拓扑关系，获取单一几何要素，从而便于对摄像元数据中的单一几何要素与GIS原始地理数据中的单一几何要素进行替换和切换，并通过不同维度几何要素的转换和构建以及属性特征嵌入，实现摄像元数据与GIS中统一数据的替换和切换，以便提高GIS的静态与动态之间演化过程的编码效率，通过对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存，可以提高地理编码结果的精准度。

附图说明

图1为本发明基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法流程图；

图2为本发明地理图像信息对象拆分流程图；

图3为本发明地理图像信息复合几何要素拆分流程图；

图4为本发明单一几何要素拆分和组织流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法的实施例如下：

请参阅图1-图4，基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，包括：

S1、将GIS系统中的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，实现不同层次地理对象的几何构造与表达，基于多重向量进行不同维度对象统一表达与储存，进而重构出原始地理对象：

将GIS系统中的地理图像信息中的多维信息对象拆分为单维信息对象，重构多维向量的原始地理图像信息，将n维地理图像信息对象依次拆分为n-1维地理图像信息对象，……，2维地理图像信息对象，1维地理图像信息对象。

将多维复合几何要素通过拓扑分解获取降维复合几何要素，将多维单一要素通过拆分获得降维单一几何要素，地理图像信息中的n维复合几何要素通过拓扑分解依次拆分为n-1维复合几何要素，……，2维复合几何要素，1维复合几何要素，由复合几何要素分解获得单一几何要素；

S2、通过摄像采集地理图像信息，并对摄像采集的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，实现摄像采集的不同层次地理对象的几何构造与表达，基于多重向量进行不同维度对象统一表达与储存，进而重构出摄影元数据：

将摄像采集地理图像信息中的多维信息对象拆分为单维信息对象，重构多维向量的摄像元数据，将摄像采集的n维地理图像信息对象依次拆分为n-1维地理图像信息对象，……，2维地理图像信息对象，1维地理图像信息对象；

将多维复合几何要素通过拓扑分解获取降维复合几何要素，将多维单一要素通过拆分获得降维单一几何要素，摄像采集的地理图像信息中的n维复合几何要素通过拓扑分解依次拆分为n-1维复合几何要素，……，2维复合几何要素，1维复合几何要素，由复合几何要素分解获得单一几何要素；

S3、构建融合几何表达与拓扑关系的多维地理对象的层次关系，实现复杂几何对象的层次分解，获取不同维度上单一的几何要素：

S301、降维的复合几何要素通过对象构建可获取多维复合几何要素；

S302、降维的单一要素通过组织可获得多维单一几何要素；

S303、将多维复合几何要素分解为多维单一几何要素。

可以将GIS中结构各异的多维复合几何要素分解成由点、线、面、体等不同维度的单一几何要素的集合，并用片层体积对各几何要素加以表达，应用多重向量连接上述几何要素的表达，实现复杂几何对象的几何代数表达。

点的几何代数表达：

，/>,……

线的几何代数表达：

，/>,……

面的几何代数表达：

，……

体的几何代数表达：

,……。

单一几何要素表达由包含于“[]”中的几何代数表达和用于限定对象边界“<>”中的点序列两部分组成，由于基于片层体积的几何要素表达的几何维度与其Grassmann结构具有一致性，单一几何要素仅需与其Grassmann等级相对应个数的点集即可实现其所在形体表达。

简单几何要素的“[]”中储存的是Blade，复杂的几何要素与地理场景的“[]”中储存对象为多重向量，它们均可运用几何代数算子进行多维统一几何与拓扑运算。

S4、根据S3中构建的层次关系和获取的几何要素，利用S2中重构的多维向量的摄像元数据对应的几何要素切换S1中重构的多维向量的原始地理图像信息对应的几何要素；

S5、将不同维度几何要素进行转换和构建，对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存：

基于片层体积数据结构，利用单一几何要素的几何代数表达，将单一几何要素结构与几何代数空间中的片层体积相关联，并利用内积和外积对不同维度几何要素进行相互转换和构建，使对象组织关系与其拓扑结构保持一致，进而对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存。

不同维度几何要素形体的参数表达，可使地理随想结构自适应于构成该对象的次一级几何要素形体变化，降低数据储存量及拓扑结构与空间关系维护的难度，多重向量对不同维度片层体积的统一表达与运算，可为地理场景中多维对象统一组织与储存及多维统一的几何运算提供运算规则与原生的数学结构。

基于几何代数的多维表达结构、运算结构和储存结构的统一计算，多重向量的复合几何要素的表达为：

，

其中，表示不同Blade之间的连接符，/>，/>，/>，分别为表征特征维度的片层体积的集合。

进一步将上述表达式写成：

其中，，/>，/>，/>等储存的是几何要素的片层体积表达。

便于场景对象管理及空间分析，对多重向量表达的场景对象按类型重组，形成基于多重向量的复杂几何要素的形式化表达。

S6、将多维向量的摄像元数据中的属性特征进行语义和属性配置，将属性特征嵌入到S5中多维向量表达的数据中：

S601、配置分对象的语义关系和空间关系；

S602、对分对象配置的语义关系进行条件约束，配置语义特征属性；

S603、将语义特征属性嵌入到S5中多维向量表达的数据中。

建立语义描述、对象关联以及属性嵌入，实现对象属性的嵌入，根据原始数据的语义关联关系，对基于多维向量表达的数据进行语义和属性配置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，包括：

S1、将GIS系统中的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，重构多维向量的原始地理图像信息；

S2、通过摄像采集地理图像信息，并对摄像采集的地理图像信息进行分对象、分要素拆分，重构多维向量的摄像元数据；

S3、构建融合几何表达与拓扑关系的多维地理对象的层次关系，获取不同维度上单一的几何要素；

S4、根据S3中构建的层次关系和获取的几何要素，利用S2中重构的多维向量的摄像元数据对应的几何要素切换S1中重构的多维向量的原始地理图像信息对应的几何要素；

S5、将不同维度几何要素进行转换和构建，对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存；

S6、将多维向量的摄像元数据中的属性特征进行语义和属性配置，将属性特征嵌入到S5中多维向量表达的数据中；

S5中所述多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存具体为：

基于片层体积数据结构，利用内积和外积对不同维度几何要素进行相互转换和构建，使对象组织关系与其拓扑结构保持一致，进而对多重向量的不同维度片层体积进行统一整合、表达与储存；

所述多重向量的复合几何要素的表达为：

，

其中，表示不同Blade之间的连接符，/>，/>，/>，分别为表征特征维度的片层体积的集合。

2.根据权利要求1所述的基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，其中，S1和S2中所述分对象的拆分具体为：

将GIS系统中的地理图像信息中的多维信息对象拆分为单维信息对象；

S1和S2中所述分要素的拆分具体为：

将多维复合几何要素通过拓扑分解获取降维复合几何要素，将多维单一要素通过拆分获得降维单一几何要素。

3.根据权利要求2所述的基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，其中，S3中所述构建层次关系和获取几何要素的步骤具体为：

S301、降维的复合几何要素通过对象构建可获取多维复合几何要素；

S302、降维的单一要素通过组织可获得多维单一几何要素；

S303、将多维复合几何要素分解为多维单一几何要素。

4.根据权利要求1所述的基于摄像元数据转换GIS统一数据的几何代数编码方法，其中，S6中所述特征属性嵌入具体为：

S601、配置分对象的语义关系和空间关系；

S602、对分对象配置的语义关系进行条件约束，配置语义特征属性；

S603、将语义特征属性嵌入到S5中多维向量表达的数据中。