摘? 要: 根據(jù)彩色城市地圖的顏色和文字特征,結(jié)合灰度形態(tài)學(xué)理論提出一種新的方法來消除地圖中道路上的文字噪聲。

　　關(guān)鍵詞: 彩色城市地圖? 道路? 灰度形態(tài)學(xué)? 文字特征

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　　城市地圖的信息識(shí)別是GIS/GPS的基礎(chǔ),。道路的識(shí)別和提取是地理信息識(shí)別的重要組成部分,而消除道路上的噪聲是識(shí)別和提取道路的關(guān)鍵環(huán)節(jié),。在大部分彩色城市地圖中,道路上的噪聲主要表現(xiàn)為文字。對(duì)于彩色城市地圖中的文字,既不能用道路的顏色來替代,也不能用區(qū)域的顏色來填充,。目前,在提取區(qū)域方面,人們已經(jīng)作了大量的研究,提出許多很好的消除區(qū)域噪聲的方法。然而,在消除道路噪聲方面,卻幾乎沒有行之有效的辦法,。本文結(jié)合灰度形態(tài)學(xué)的理論和文字的自身特征提出了消除道路上文字噪聲的方法,為提取道路創(chuàng)造了有利的條件,。

　　本文中研究的地圖來源于中國(guó)地質(zhì)出版社出版的中國(guó)公路交通地圖圖冊(cè)壓縮光盤,以彩色沈陽城市公路交通圖為例來說明如何去除道路上的文字。

1? 歸一化道路顏色

　　沈陽城市公路交通圖(部分)如圖1所示,。圖中的道路用多種顏色標(biāo)示(以此來區(qū)別不同用途的道路),。為了順利地消除道路上的文字噪聲,必須先將道路的顏色歸一化,使得所有的道路都以同一種顏色(白色)標(biāo)示,。不同用途的道路的顏色具有相似性,因此,不同用途的道路的顏色都很容易提取。先提取圖1中的道路顏色,再掃描整幅圖像并計(jì)算所提取的道路顏色和地圖中各種顏色之間的顏色距離,。如果顏色距離小于事先設(shè)定的閾值,就可以認(rèn)為在地圖中該顏色標(biāo)示的是道路,并且把該顏色替換為白色,。顏色距離的計(jì)算公式如下:

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　　其中,R1、G1,、B1分別代表地圖中顏色的紅色,、綠色和藍(lán)色分量;R2、G2,、B2分別代表提取的道路顏色的紅色,、綠色和藍(lán)色分量;D代表這2種顏色之間的距離。道路顏色歸一化的效果圖如圖2所示,。

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2? 消除道路上的文字

　　從圖2中可以看到:道路上的噪聲都是文字,。下面將結(jié)合灰度形態(tài)學(xué)的理論和文字自身的特征來消除道路上的文字。

2.1 灰度形態(tài)學(xué)

　　灰度形態(tài)學(xué)(Gray-Scale Morphology)是數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)(Mathematical Morphology)在灰度圖像空間的推廣,。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和所用的語言是集合論,而灰度形態(tài)學(xué)的運(yùn)算操作對(duì)象是圖像函數(shù),。設(shè)f(x,y)是輸入圖像,b(x,y)是結(jié)構(gòu)元素,它可以被看作是一個(gè)子圖像。

　　(1)形態(tài)學(xué)膨脹

　　即梯度就是先對(duì)圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)膨脹操作,然后減去形態(tài)學(xué)腐蝕所得的結(jié)果,。

2.2 利用灰度形態(tài)學(xué)梯度消除道路上的文字

　　利用形態(tài)學(xué)梯度能加強(qiáng)圖像中比較尖銳的灰度過渡區(qū),。因此,可以應(yīng)用灰度形態(tài)學(xué)的梯度運(yùn)算結(jié)果來消除道路上的部分文字噪聲。歸一化后的地圖作灰度形態(tài)梯度運(yùn)算的效果圖如圖3所示,。

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　　從圖中可以看到,道路上文字都以高亮度顯示,。這樣,就可以利用圖3中高亮度點(diǎn)來替代道路顏色歸一化的地圖中相應(yīng)點(diǎn),并將該點(diǎn)顏色設(shè)置為白色,則梯度消除的文字效果圖如圖4所示。

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2.3 利用文字特征消除道路上文字

　　從圖4中可以看到,道路上的文字已經(jīng)被消除很多,但是還沒有完全消除,。因此,需要再利用文字自身的特征來消除道路上的文字,。

　　在地圖中,文字的筆劃寬度及筆劃間的間距一般在1～3個(gè)象素之間,利用文字的這個(gè)特征可以消除大部分道路文字。在此之前,先對(duì)圖4進(jìn)行二值化,二值化效果圖如圖5所示,。

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　　二值化后利用文字特征來去除地圖道路上的文字,處理后的效果如圖6所示,。

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　　從圖6中可以看到,道路上的文字已經(jīng)被消除。但是,道路上還有些黑色的小塊和道路斷開的現(xiàn)象,。造成這種現(xiàn)象的主要原因是道路上文字的筆劃間粘連或者是文字過粗,。對(duì)于這種現(xiàn)象一般要根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)處理。

　　(1)如果道路間距很窄(即區(qū)域的寬度很小),可以先作細(xì)化處理,再根據(jù)道路的特征(如連通性等)進(jìn)行相應(yīng)的處理,。

　　(2)如果道路間的間距較寬,則可以先進(jìn)行膨脹運(yùn)算,再利用文字的特征來消除這種現(xiàn)象,。

　　對(duì)于圖6中的現(xiàn)象可以采用方法(2)來處理,并對(duì)其進(jìn)行反色處理,處理結(jié)果如圖7所示,。

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3? 總? 結(jié)

　　筆者利用上述方法對(duì)沈陽彩色城市交通圖(部分)進(jìn)行處理并獲得良好的效果,。從處理的結(jié)果可以清楚地看到,此城市交通圖道路上的文字噪聲基本上完全被消除了。然而,該方法也存在一些不足之處,如對(duì)道路上非黑色文字作形態(tài)學(xué)梯度處理時(shí),處理效果不明顯,。

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參考文獻(xiàn)

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