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基于奇偶排序改进Vatti算法的GIS矢量多边形CPU-GPU混合并行叠加分析方法
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作者 王珊珊 范俊甫 +1 位作者 张志锟 韩建云 《测绘学报》 北大核心 2025年第2期345-355,共11页
矢量多边形裁剪是GIS领域中重要且常用的基础功能之一,地理空间数据规模的爆炸式增长给传统裁剪算法的计算效率提出了更高的要求,当前矢量多边形裁剪算法日益呈现计算密集和数据密集的特点。针对这一现象,本文基于矢量多边形裁剪Vatti算... 矢量多边形裁剪是GIS领域中重要且常用的基础功能之一,地理空间数据规模的爆炸式增长给传统裁剪算法的计算效率提出了更高的要求,当前矢量多边形裁剪算法日益呈现计算密集和数据密集的特点。针对这一现象,本文基于矢量多边形裁剪Vatti算法,优化其数据结构,将GPU众核并行技术应用到构建局部最小点表和有序扫描束的环节中,当Block大小为128,裁剪多边形顶点数达到3276800时,在求交算子操作下,对多边形裁剪Vatti算法的加速比达到2.55倍。在此基础上,本文基于CPU多线程并行技术进一步利用计算资源,提出了通过顶点数量对数据集进行分割并实现混合并行加速的优化方法(VSHP)。针对一个大规模数据集,由主线程读取数据后根据顶点数和线程数对原始数据进行划分,之后交由各线程进行计算,期间依次调用GPU对最小外包矩形过滤、构建局部最小点表和有序扫描束环节进行加速,最后当所有数据任务计算完成后,由主线程完成结果的归并和输出。试验表明,当调用4个线程时可获得理想的加速效果,在动态调度策略下启用16个线程时可获得最高19.15倍的加速比。本文通过CPU-GPU的混合并行优化技术,尝试在较低的能耗下实现桌面上的高性能计算,旨在为传统矢量多边形裁剪算法在廉价消费级硬件平台上获得高性能加速优化提供一定的参考价值,降低地理信息数据规模化应用的成本。 展开更多
关键词 叠加分析 矢量多边形裁剪 混合并行 奇偶排序 OPENMP 算法优化 高性能计算 GIS
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基于声信号的VMD结合PSO-SVM车轮磨耗识别方法研究
2
作者 冯前前 刘兴起 +4 位作者 李鹏震 许海荣 韩春刚 石邹亮 刘运航 《机械》 2025年第6期31-39,共9页
针对高速列车运营维护中的车轮多边形在线监测与磨耗识别问题,提出一种基于声信号的变分经验模态分解(VMD)结合粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)车轮磨耗识别方法。首先,对静态时车轮多边形磨耗水平进行测试,并采集高速列车平稳运行时车... 针对高速列车运营维护中的车轮多边形在线监测与磨耗识别问题,提出一种基于声信号的变分经验模态分解(VMD)结合粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)车轮磨耗识别方法。首先,对静态时车轮多边形磨耗水平进行测试,并采集高速列车平稳运行时车内噪声数据。其次,分析车内噪声与车轮多边形磨耗幅值的数据规律,将车内噪声与车轮多边形的关系进行映射。随后,应用PSO算法搜寻VMD最优分解参数,结合带通滤波滤除冗余的噪声频段,提取时域和频域特征指标。最后,应用PSO算法优化SVM最优模型参数组合,实现将VMD算法的信号分解能力和支持向量机识别能力的有效结合。实验验证结果表明,基于声信号的VMD结合PSO-SVM车轮磨耗识别方法能有效根据车内噪声信号识别转向架车轮最大磨耗幅值,为动车车轮镟修提供指导和帮助。 展开更多
关键词 车轮多边形 支持向量机 粒子群算法 变分经验模态分解
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GIS中矢量多边形网格化问题研究 被引量:28
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作者 朱良峰 吴信才 刘修国 《地理与地理信息科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2004年第1期12-15,共4页
在实际的GIS空间分析过程中 ,为了更加简便快捷的实现某些特定的空间分析功能 ,常常需要将不规则的矢量多边形区域转化为规则的格网区域。该文介绍了矢量多边形网格化的四类算法 :中心点归属法、面积占优法、重要性法和面积内插法。其... 在实际的GIS空间分析过程中 ,为了更加简便快捷的实现某些特定的空间分析功能 ,常常需要将不规则的矢量多边形区域转化为规则的格网区域。该文介绍了矢量多边形网格化的四类算法 :中心点归属法、面积占优法、重要性法和面积内插法。其中面积内插法又可分为面积权重内插法、基于表面模型的面积内插法和基于统计模型的面积内插法。同时介绍了各类算法的实现思想 ,并比较了其优劣及应用范围 ,认为基于表面模型的面积内插法是一种比较理想且极具发展前景的矢量多边形网格化方法。 展开更多
关键词 GIS 矢量多边形 网格化 面积内插 地理信息系统
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栅格数据矢量化及其相关问题的解决方法 被引量:20
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作者 扶卿华 倪绍祥 +1 位作者 郭剑 李开丽 《地球信息科学》 CSCD 2004年第4期85-89,共5页
矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据不能满足GIS中进行空间分析的要求,因此栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方... 矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据不能满足GIS中进行空间分析的要求,因此栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即根据4个相邻栅格的异同关系来判定交汇点是坐标点还是结点,并且在提取结点和坐标点过程中,同时提取水平和垂直的所有线段信息,以便快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外,还采用动态打断和粗网格等方法,解决了在栅格数据矢量化过程中,经常出现的诸如多边形自交、孤岛等问题。作者用VisualC++语言实现了本文的算法,与ENVI矢量化结果相比,该方法的矢量化结果具有简单方便、编辑工作量小、实用性强等显著优点。因此,该改进方法更有利于遥感图像的信息提取及其与GIS技术的集成。 展开更多
关键词 栅格 矢量 矢量化 多边形 地理信息系统
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一种新的点模式指纹匹配方法 被引量:11
5
作者 朱宁 施荣华 吴科桦 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第5期74-76,共3页
指纹的旋转和平移是指纹匹配中必须解决的问题,针对这一问题提出了一种新的指纹局部特征描述方法,主要是利用特征点之间的距离、特征点类型来构建新的局部特征向量,利用这些局部结构特征来实现对匹配参考点的确定,将存在平移和旋转的两... 指纹的旋转和平移是指纹匹配中必须解决的问题,针对这一问题提出了一种新的指纹局部特征描述方法,主要是利用特征点之间的距离、特征点类型来构建新的局部特征向量,利用这些局部结构特征来实现对匹配参考点的确定,将存在平移和旋转的两个指纹特征点集转换为以匹配参考点为极点的极坐标下进行全局匹配。实验结果表明该算法对于指纹图像的旋转和平移具有较强的适应性,可以满足实际应用的需要。 展开更多
关键词 指纹识别 点模式匹配 局部向量 多边彤 匹配参考点
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矢量多边形并行栅格化数据划分方法 被引量:4
6
作者 周琛 李满春 +2 位作者 陈振杰 姜朋辉 陈东 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期21-28,共8页
针对多边形并行栅格化中的负载不均衡问题提出一种新的数据划分方法,主要包括:迭代计算划分线的位置,在每次迭代中保证分块间的计算量大致均衡,完成数据划分、实现负载均衡;提出基于二叉树的划分结果融合策略,以解决跨边界多边形的融合... 针对多边形并行栅格化中的负载不均衡问题提出一种新的数据划分方法,主要包括:迭代计算划分线的位置,在每次迭代中保证分块间的计算量大致均衡,完成数据划分、实现负载均衡;提出基于二叉树的划分结果融合策略,以解决跨边界多边形的融合问题。在多核CPU环境下实现并行算法,选用多个典型土地利用现状数据集进行测试。结果表明:针对不同类型多边形数据集,所提方法较传统方法可获得更高的并行加速比和更好的负载均衡;针对大数据量数据集,以多边形节点数为度量标准可更精确地估算分块计算量,从而更好地实现负载均衡。 展开更多
关键词 地理信息系统 并行计算 多边形栅格化 数据划分 负载均衡
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遥感分类栅格图的快速矢量化方法 被引量:18
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作者 陈仁喜 赵忠明 潘晶 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期326-331,共6页
遥感数据成为G IS愈来愈重要的一种数据源。栅格数据与矢量数据之间的快速转换是RS与G IS集成中的关键技术之一。本文通过分析遥感分类图栅格像元之间的关系,快速自动地提取矢量数据点及其连接信息,进而利用连接信息快速生成弧段,由弧... 遥感数据成为G IS愈来愈重要的一种数据源。栅格数据与矢量数据之间的快速转换是RS与G IS集成中的关键技术之一。本文通过分析遥感分类图栅格像元之间的关系,快速自动地提取矢量数据点及其连接信息,进而利用连接信息快速生成弧段,由弧段自动组建多边形并建立完整的拓扑关系。实验表明,该方法是一种由遥感分类图自动转换成G IS通用数据的高效方案。 展开更多
关键词 弧段 多边形 矢量化 数据转换
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矢量多边形栅格化算法快速并行化方法研究 被引量:4
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作者 陈振杰 周琛 +2 位作者 李飞雪 李满春 任沂斌 《遥感信息》 CSCD 2014年第5期3-8,12,共7页
本文在分析典型多边形栅格化算法的基础上,研究了串行算法并行化思路,提出一种多边形栅格化算法并行框架。该并行框架包括MPI与OpenMP的双层并行模式、顾及负载均衡的矢量多边形数据划分方法、多边形栅格化基本算子调用接口。利用本文... 本文在分析典型多边形栅格化算法的基础上,研究了串行算法并行化思路,提出一种多边形栅格化算法并行框架。该并行框架包括MPI与OpenMP的双层并行模式、顾及负载均衡的矢量多边形数据划分方法、多边形栅格化基本算子调用接口。利用本文形成的并行框架对扫描线算法、边界代数法进行了并行化,并利用大规模土地现状数据验证本文所提出的并行化方法的有效性。试验结果表明,该方法能够解决矢量多边形栅格化串行算法快速并行化的问题,并行化后的算法大大减少了矢量多边形转换时间,具有良好的并行效率。 展开更多
关键词 矢量栅格化 多边形 并行化 并行效率 地理信息系统
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基于曲线积分的任意多边形填充算法 被引量:5
9
作者 阳波 王卫星 魏许青 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2002年第24期81-85,共5页
多边形域填充是图形图像处理中最基本的操作之一。文章结合代数曲线积分思想与活性边表技术,提出了一种新的任意多边形代数积分算法。与传统多边形域填充算法相比,新算法不但能实现任意多边形域(如带孔区域、自相交区域)的有效填充,而... 多边形域填充是图形图像处理中最基本的操作之一。文章结合代数曲线积分思想与活性边表技术,提出了一种新的任意多边形代数积分算法。与传统多边形域填充算法相比,新算法不但能实现任意多边形域(如带孔区域、自相交区域)的有效填充,而且具有速度快、效率高的特点。因此有效解决了任意矢量图形转换为光栅图形的技术困难,经过在手写字符填充及多边形区域特征值计算上大量应用证明,该算法在矢量与光栅转换、字符填充、多边形区域特征值计算上有很强的实用价值。 展开更多
关键词 曲线积分 任意多边形填充算法 矢量 光栅 积分算法 活性边表 图形处理 图像处理 计算机
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改进的边标志栅格化算法 被引量:2
10
作者 李兆恒 张安定 王周龙 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2009年第5期121-122,共2页
矢量多边形的栅格化算法是地理信息系统的基础算法之一。本文通过分析比较,认为边标志算法于众多栅格化算法中最为适合地理信息系统,并通过简化边界标志过程进行了改进,使得处理流程更为简单清晰,实现更为方便,算法更为精确有效。该改... 矢量多边形的栅格化算法是地理信息系统的基础算法之一。本文通过分析比较,认为边标志算法于众多栅格化算法中最为适合地理信息系统,并通过简化边界标志过程进行了改进,使得处理流程更为简单清晰,实现更为方便,算法更为精确有效。该改进算法使用统一的相加方法进行边界标志,无需对特殊顶点、尖锐多边形、带岛多边形等进行判断和边界转换,便可一次性正确标志,且无需顾及多边形边的存储顺序,更加适合地理信息系统矢量多边形的数据结构。 展开更多
关键词 栅格化 边界标志 地理信息系统 矢量多边形 填充
原文传递
复合多边形求差的高效矢量算法 被引量:5
11
作者 闫浩文 张黎明 +1 位作者 李茜茜 李双元 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第10期3192-3194,共3页
从集合和几何的基本原理出发,提出了复合多边形求差的一种矢量算法。算法首先区分多边形的拓扑相离、包含或相交关系。对于拓扑相离或包含的两个多边形,其差容易计算;对于相交的两个多边形,应用平行线扫描算法来求解,得到两个复合多边... 从集合和几何的基本原理出发,提出了复合多边形求差的一种矢量算法。算法首先区分多边形的拓扑相离、包含或相交关系。对于拓扑相离或包含的两个多边形,其差容易计算;对于相交的两个多边形,应用平行线扫描算法来求解,得到两个复合多边形的差。该算法的特点是可以解决嵌套了任意层次孔洞的两个多边形之间的求差运算,这在计算机辅助设计、地理信息系统、地图数据处理等领域具有较广泛的应用前景。 展开更多
关键词 复合多边形 矢量 算法 计算几何
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刚性挡土墙后粘性土土压力研究 被引量:5
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作者 曹雄 陈奕柏 柯才桐 《海南大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第2期155-161,共7页
经典朗肯和库伦土压力理论在实际工程中有着广泛应用,但它们的适用范围也十分明显.基于土体的极限平衡理论,考虑了粘性填土、墙土间的粘着力、连续均布超载等因素对挡土墙土压力的影响,并利用力矢量多边形法,推导出适用多种复杂条件下... 经典朗肯和库伦土压力理论在实际工程中有着广泛应用,但它们的适用范围也十分明显.基于土体的极限平衡理论,考虑了粘性填土、墙土间的粘着力、连续均布超载等因素对挡土墙土压力的影响,并利用力矢量多边形法,推导出适用多种复杂条件下的粘性土土压力计算式,给出了极限状态下滑动楔体临界破解角的显式解答.该公式适用的范围较广,在朗肯或库伦理论假设条件下能够得到与之完全一致的解答,对刚性挡土墙的设计计算具有一定的应用价值. 展开更多
关键词 挡土墙 主动土压力 被动土压力 力矢量多边形法
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基于GIS和RS的矿山地质环境评价方法比选 被引量:27
13
作者 王海庆 《国土资源遥感》 CSCD 2010年第3期92-96,共5页
选择辽宁省葫芦岛矿区为研究区,分别应用网格法、矢量多边形法及缓冲区法开展矿山地质环境评价工作,并对各评价结果进行了分析对比,认为采用矢量多边形法开展本地区矿山地质环境评价工作可以取得较好的评价效果。
关键词 矿山地质环境评价 网格法 矢量多边形法 缓冲区法
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凹多边形的矢量—三角形法自动识别与剖分 被引量:4
14
作者 柳庆武 吴冲龙 翁正平 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2003年第2期77-79,共3页
凹多边形的三角剖分及其后续填充处理,在计算机图形学及地学问题三维建模领域有着广泛地应用。文中在总结已有的凹多边形识别技术基础上,提出矢量—三角形法。利用矢量—三角形法,先定位凹多边形凹点,再判断其为单域凹多边形还是自相交... 凹多边形的三角剖分及其后续填充处理,在计算机图形学及地学问题三维建模领域有着广泛地应用。文中在总结已有的凹多边形识别技术基础上,提出矢量—三角形法。利用矢量—三角形法,先定位凹多边形凹点,再判断其为单域凹多边形还是自相交凹多边形,然后采用构造以凸点为顶点的三角形并层层剥去的方法,有效地实现了凹多边形的三角剖分及其后续填充处理。 展开更多
关键词 凹多边形 矢量-三角形法 自动识别 单域凹多边形 自相交凹多边形 三角剖分 计算机图形学
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分类后栅格数据矢量化中自交多边形处理算法 被引量:5
15
作者 李飞 周晓光 《武汉大学学报(信息科学版)》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期100-104,共5页
分析了导致分类后栅格数据矢量化中多边形自交的数据类型点,并将它们定义为对角结点。给出了自交多边形的定义,提出了一种分类后栅格数据矢量化中自交多边形处理算法。实际数据实验发现,本算法能将所有对角结点处理为只有两个链接方向... 分析了导致分类后栅格数据矢量化中多边形自交的数据类型点,并将它们定义为对角结点。给出了自交多边形的定义,提出了一种分类后栅格数据矢量化中自交多边形处理算法。实际数据实验发现,本算法能将所有对角结点处理为只有两个链接方向的数据点,很好地解决了矢量化算法中多边形自交问题。 展开更多
关键词 栅格数据 矢量化 自交多边形 算法
原文传递
一种新的矢量数据多边形的快速裁剪算法 被引量:8
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作者 张钧 王鹏 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2008年第12期2409-2413,共5页
为实现飞行地理环境中高效的数据调用,以满足实时性要求,就需要对飞行地理环境中海量的栅格数据与矢量数据进行统一的数据组织。这种统一的数据组织方法不仅要对海量的栅格数据进行矩形分块组织,同时也要对海量的矢量数据进行矩形分块... 为实现飞行地理环境中高效的数据调用,以满足实时性要求,就需要对飞行地理环境中海量的栅格数据与矢量数据进行统一的数据组织。这种统一的数据组织方法不仅要对海量的栅格数据进行矩形分块组织,同时也要对海量的矢量数据进行矩形分块组织。为了高效地对海量的矢量数据进行矩形分块组织,就需要采用高效的矢量数据矩形分块裁剪算法。现有的多边形裁剪算法中,Sutherland-Hodgeman算法和Maillot算法对于裁剪的结果多边形有多个分离部分时都得不到正确的裁剪结果,而Weiler-Atherton算法、Vatti算法和Greiner-Hormann算法却总能得到正确的裁剪结果。后3种算法中,虽然Greiner-Hormann算法在空间消耗和时间消耗上都是性能最好的,但仍不能满足实际工程的要求。为进一步提高裁剪速度,提出了一种新的快速有效的矩形窗口的多边形裁剪算法。该新算法不仅继承了后3种算法在连接形成裁剪的结果多边形时的优点,而且还对Greiner-Hormann算法在插入交点时的处理方式进行了改进,并采用了比Greiner-Hormann算法中应用的双向链表更为简单的单向链表的数据结构。实验结果表明,新算法不仅能得到正确的裁剪结果,而且在空间消耗和时间消耗上的性能优于Greiner-Hormann算法,可满足实际工程的要求。 展开更多
关键词 矢量数据 数据组织 多边形裁剪
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基于大比例尺航片的单株立木坐标提取 被引量:1
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作者 李超 李凤日 +4 位作者 王胜蕾 岳树峰 王绪鹏 刘银帮 金光泽 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期31-34,共4页
以凉水林场1:8 000大比例尺航片上的树冠影像为基础,通过栅格矢量转换、转换算法调整及图层矢量编辑生成了红松(Pinus koraiensis)树冠多边形图层。在ArcGIS中对该图层通过VBA(Visual Basic For Applica-tions)编程调用多边形属性算法,... 以凉水林场1:8 000大比例尺航片上的树冠影像为基础,通过栅格矢量转换、转换算法调整及图层矢量编辑生成了红松(Pinus koraiensis)树冠多边形图层。在ArcGIS中对该图层通过VBA(Visual Basic For Applica-tions)编程调用多边形属性算法,提取红松树冠多边形的重心作为红松立木的坐标,并与实地实时动态差分法RTK(Real-Time Kinematic)精确定位面积为9 hm2的阔叶红松林样地内红松立木坐标数据进行了检验与分析。结果表明,对于胸径(HDB)达到30 cm以上的红松,其坐标提取精度达到90%以上,且径阶越高,提取精度越高。 展开更多
关键词 单立木树冠 红松 栅格转矢量 多边形中心点 坐标提取
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栅格数据矢量化及其存在问题的解决 被引量:12
18
作者 扶卿华 倪绍祥 郭剑 《现代测绘》 2004年第3期8-11,共4页
矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即在提取结点和坐标点过程中同时提取水平和... 矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即在提取结点和坐标点过程中同时提取水平和垂直的所有线段信息,以便于快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外,还采用动态打断和粗网格法等方法,解决了在栅格数据矢量化过程中经常出现的诸如多边形自交、岛等问题。 展开更多
关键词 栅格 矢量 矢量化 地理信息系统 GIS
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线目标缓冲区生成的矢栅混合算法研究 被引量:3
19
作者 徐旭 刘伟 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第4期152-156,共5页
线目标的缓冲区生成是缓冲区分析的基础和关键。结合栅格算法与矢量算法的优势,提出矢栅混合算法解决线目标的缓冲区生成问题。采用Douglas-Peuker方法对线目标进行重采样以加快缓冲区建立速度,用扫描线方法将线目标矢量数据转化为栅格... 线目标的缓冲区生成是缓冲区分析的基础和关键。结合栅格算法与矢量算法的优势,提出矢栅混合算法解决线目标的缓冲区生成问题。采用Douglas-Peuker方法对线目标进行重采样以加快缓冲区建立速度,用扫描线方法将线目标矢量数据转化为栅格形式,再采用膨胀原理生成缓冲区,通过扫描缓冲区栅格边界,提取有效矢量数据,进行求交运算,对缓冲区生成中的自相交多边形进行处理。 展开更多
关键词 缓冲区 混合算法 栅格 矢量 自相交多边形
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用于位图激光打标的数字曲线多边形逼近算法 被引量:2
20
作者 罗彭 吴云峰 +2 位作者 岳松 袁爱龙 成志强 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期372-375,397,共5页
为了弥补激光打标系统中传统的位图打标方式的不足,提出了一种基于位图矢量化技术来实现位图激光打标的方法。该方法首先以数字曲线的形式提取出位图的骨架或边缘特征,然后采用多边形逼近的方法实现数字曲线的矢量化,最后再利用连续打... 为了弥补激光打标系统中传统的位图打标方式的不足,提出了一种基于位图矢量化技术来实现位图激光打标的方法。该方法首先以数字曲线的形式提取出位图的骨架或边缘特征,然后采用多边形逼近的方法实现数字曲线的矢量化,最后再利用连续打标方式完成矢量化数据的打标输出。重点讨论了其中的数字曲线多边形逼近算法,分别对Freeman链码生成算法,近似数字直线段提取算法,以及多边形逼近算法进行了研究。结果表明,该逼近算法具有良好的逼近效果。该打标方法极大地提高了位图打标的速率和精度。 展开更多
关键词 激光技术 位图矢量化 数字曲线 多边形逼近 FREEMAN链码
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