两种障碍距离变换栅格生成方法的对比分析

吴 凯 马艺文

(1. 济南市勘察测绘研究院, 山东 济南 250013; 2. 武汉市国土资源和规划信息中心, 湖北 武汉 430014)

0 引言

在现实世界中,两个目标物之间可以直接通行的情况较少,一般都需要绕过若干障碍物才可到达。地理空间问题中有很多典型的障碍空间问题,例如:军事问题中如何选择合适的进军路线以避开难以逾越的地理障碍及人为障碍[1];日常生活中交通工具绕开拥堵路段或施工路段的最短路径规划[2];灾害救援中“安全岛”问题[3];无人驾驶飞机的防撞避障和导航设计问题[4];科学研究中机器人避障路径规划问题[5];迷宫求解问题[6-7];障碍空间最近邻查询问题[8]。障碍空间,指空间中具有各种障碍物,此处的障碍物并非单指点或线或多边形,而是指全形态图形,它是点、线、面以及它们的组合,障碍本身不计算距离,并且不传递距离。

距离变换是计算并标识空间点(对参照体)距离的变换或过程。障碍距离变换,即在空间中存在障碍物时,距离的传播需要绕过障碍物,它属于条件距离变换[9-10]。这类问题比较抽象却来源于实际地理世界的需要,障碍距离变换是解决此类地理空间问题的有效途径。本文主要对比了两种障碍距离变换栅格生成方法,并进行了精度分析和对比。

1 障碍距离变换(DTO)

距离变换是将包含实体特征和空间背景两种像元的二值图像转变为距离图像的变换。在距离图像中,每一个像素值表示该像素到其最近的一个实体像素的距离,具体体现为每个实体的距离波不断地往外空间进行扩张,直到与邻近实体的距离波相遇。……