(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211137797.0 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 中科星图空间技 术有限公司 地址 710000 陕西省西安市国家民用航天 产业基地 航拓路中段汇航广场B座9层 (72)发明人 程晗　薛博维　韩骁　马斅良　 杨庆庆　王一　 (74)专利代理 机构 西安亿诺专利代理有限公司 61220 专利代理师 李永刚 (51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/30(2022.01) (54)发明名称 基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生 成方法及装置 (57)摘要 基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生 成方法及装置， 属于遥感影像处理领域， 通过获 取道路遥感影像的分割二值图； 对分割二值图进 行形态学处理， 提取道路骨架线； 将道路骨架通 过图论中的图结构表示路网中心线， 即图G(V,E) 其中， V表示道路节点集合， E表示构建道路网所 需的连接节 点的边集合； 然后 在不改变原有路网 拓扑结构的前提下对路网中心线进行简化， 并对 简化后的路网进行优化处理， 生 成基于道路拓扑 自适应搜索的路网中心线； 通过利用图像形态学 处理和图论对于道路遥感影像的处理， 实现了从 深度学习算法生成的道路面构建高质量路网中 心线的方式， 能够实现自动连接断裂路段、 简化 冗余路网， 所生成的路网具有良好的视觉效果和 可实用性。 权利要求书4页 说明书12页 附图10页 CN 115457394 A 2022.12.09 CN 115457394 A 1.基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特 征在于包括： 获取道路遥感影 像的分割二 值图； 对分割二 值图进行 形态学处 理， 提取道路骨架线； 将道路骨架通过图论中的图结构表示路网中心线， 即图G(V,E)其中， V表示道路节点集 合， E表示构建道路网所需的连接节点的边 集合； 然后在不改变原有路网拓扑结构的前提下对路网中心线进行简化， 并对简化后的路网 进行优化处 理， 生成基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线； 所述优化处理包括： 对路网进行毛刺剔除； 寻找路网的断连处， 并结合前述分割二值图 的概率值进行自动连接； 对路网中的节点之间连接的路网自动补全； 对路网十字交叉 口错 位规整； 将路 网中环状拓扑结构转为星 型拓扑结构； 对路 网中度为3的节点通过几何关系进 行规整； 最后去除存在的噪声环路拓扑 结构。 2.根据权利要求1所述基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特征在于， 所述对路网中心线 进行简化包括以下步骤： 步骤201、 对于路网中心线图结构中的一组连通的节点V和连接节点的边E构成的曲线， 取曲线的端点A和B， 并得到直线AB， 直线AB称为曲线的弦； 步骤202、 得到曲线上离该直线段距离最大的点C， 计算 其与AB的距离d； 步骤203、 比较该距离与预先给定的阈值的大小， 如果小于该阈值， 则该直线段作为曲 线的近似， 该 段曲线处 理完毕， 进行 下一段曲线的处 理； 步骤204、 如果距离大于阈值， 则用点C将曲线分为两段AC和BC， 并分别 对两段分别 进行 步骤201‑203的处理； 步骤205、 当所有曲线都处理完毕， 依次连接各个分割点形成的折线， 即可以作为曲线 的近似， 进行 下一段的曲线处 理。 3.根据权利要求1所述基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特征在于， 所述寻找路网的断连处， 并结合前述分割二 值图的概 率值进行自动连接包括如下步骤： 步骤301、 遍历图G(V,E)中所有节点， 判断当前节点的度， 若当前节点的度 为1时记为v， 同时进行以下步骤； 步骤302、 以当前度为1的节点v为中心创建大小为(T1,T2)的窗口， 其中T为预设的阈值， 并寻找图G(V,E)在该窗口范围内的所有边， 记为e； 步骤303、 针对当前节点v， 遍历所有满足要求的边e， 并计算节点v在边e的投影点p， 同 时通过约束条件寻找最优边best_e； 当best_e不 为空时， 进行以下步骤， 否则转到步骤3 01继续遍历下一个节点； 步骤304、 结合道路分割二值 图的概率值， 寻找最短连接路径， 进行断裂路网的自动连 接， 具体包括： 步骤3041、 从起点p开始， 把p作为一个等待检查的方格， 放入到 “开启列表 ”中， 其中， “开启列表 ”就是一个存放 等待检测方格的列表； 步骤3042、 寻找起点p周围可以到达的方格， 将它们放入到 “开启列表 ”， 并设置它们的 父方格为p； 步骤3043、 从 “开启列表 ”中删除起点p， 并将p放入到 “关闭列表 ”中， 其中，“关闭列表 ” 存放的是不需要检查的方格；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115457394 A 2步骤3044、 计算每 个方格的F值， 其中， F值计算公式如下式所示： F＝M+H+(1 ‑P)*k； 其中， M表示从起点移动到指定方格的移动消耗； H表示从指定的方格 移动到目标点v的预计消耗； P表示移动到的方格的道路分割概 率值； k为常数值； 步骤3045、 从 “开启列表 ”中选择F值最低的方格a， 将其从 “开启列表 ”中删除， 放入到 “关闭列表 ”中。 步骤3046、 检查a所有 临近并且可达到的方格； 其中， “关闭列表 ”中的方格不考虑； 如果 这些方格还不在 “开启列表 ”中， 加入到 “开启列表 ”， 并且计算这些方格的F值， 并设置父方 格为a； 如果某相邻的方格c已经在 “开启列表 ”， 计算新的路径从p到达方格c， 即经过a的路 径， 判断是否需要更新， 即M的值是否更低； 如果新的M值更低， 则修改父方格为方格a， 重新 计算F值， H值不需要改变， 因为目标点的预计消耗是固定的； 如果新的M值更高， 则值不做改 变； 步骤3047、 继续从 “开启列表 ”中找出F值最小的， 从 “开启列表 ”中删除， 添加到 “关闭列 表”， 再继续找出周围可以到 达的方块， 如此循环； 步骤3048、 当 “开启列表 ”中出现目标方块v时， 说明最优路径已经找到， 当 “开启列表 ” 中没有数据， 则说明没有合 适的路径； 步骤305、 根据 最短连接路径， 建立新的节点和边到图G(V,E)中， 即连接从起点p到目标 点v； 同时， 转到步骤3 01继续遍历下一个节点， 直至将图G(V,E)中节点遍历完成。 4.根据权利要求3所述基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特征在于， 所述约束条件包括： 边的节点不在节点v的附近； 节点v所在边和投影点p到节点v构成的夹 角小于一定的阈值； 投影点p到节点v的距离最短。 5.根据权利要求1所述基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特征在于， 所述对路网中的节点之间连接的路网自动补全 包括如下步骤： 步骤501、 遍历图G(V,E)中所有节点， 判断当前节点的度， 当前节点的度为1时记为v； 步骤502、 以当前度为1的节点v为中心创建大小(T3,T4)的窗口， 并寻找图G(V,E)在该窗 口范围内的所有边， 记为e； 步骤503、 针对当前节点v， 遍历所有满足要求的边e的所有节点， 同时通过节点约束条 件寻找最优节点best_ver tex； 所述节点约束条件包括： 边的节点与不在节点v的附近； 节点v所在边和节点v到当前边 的节点构成的夹角小于一定的阈值； 计算当前边的节点与节点v构成的边与其附近边的交 点， 防止当前边的节点与节点v相同； 当前边的节点与节点v的距离最短； 获得当前度为1节点v的最优节点best_vertex； 当节点best_vertex不为空时， 进行下 列步骤， 否则转到步骤5 01继续遍历下一个节点； 步骤504、 连接当前节点v与best_ver tex。 6.根据权利要求1所述基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特征在于， 所述对路网十字交叉口错位规整包括： 遍历每个度为3的节点， 以当前度为3的节点v为开始 节点， 获得其到最近度为3的节点的连通长度d； 如果d小于设定的阈值T， 则进行下一步； 否 则， 遍历下一个度为3的节点直到结束； 计算两个度为3节点构成边的中心 点； 将获得的中心 点作为新的节点， 代替两个度为3的节点。 7.根据权利要求1所述基于道路拓扑自适应搜索的路网中心线生成方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115457394 A 3