独创性(或创新性)声明

独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本人签名：日期导师签名：日期摘要随着计算机技术的发展，扫描仪的问世，工程图纸可通过扫描仪快速、准确地输入到计算机。然而，通过扫描仪输入到计算机的图像信息都是光栅图像信息，其信息量大，占用内存多。为了减少图像信息量，就要将光栅图像转换成矢量图像，以节省内存、便于编辑和输出新图形。论文主要讨论了基于细化的线图的矢量化。首先对扫描获得的灰度图进行二值化处理，然后利用数学形态学的基本运算对二值图进行消噪、提取线划及去毛刺等处理。根据提取出的线划的断裂特点，提出了基于数学形态学的断裂修复方法，改善了线划的质量，便于后续的矢量化处理。昀后结合以往的线划图矢量化方法，提出了二分步长的矢量化算法。实验结果表明，该方法具有高度保形性和大比例减少保存数据量的特点，为计算机管理图纸提供了一个有效的途径。关键词：数学形态学线划提取断裂修复细化矢量化AbstractWiththedevelopmentofthecomputerandcomingoutofthescanner,drawingscanbespeedilyintroducedintocomputerthroughscanning.However,obtainedimagesinformationisrasterinformationwhosedataislarge.Inordertocutdownimageinformation,itisnecessarytoconvertrastertovector.Inthispaperwemainlydiscussvectorizationbasedonthinningoflinedrawing.Firstly,grayimageischangedintobinaryimage.Then,weprocessbinaryimagebyusingbasicoperationofmathematicalmorphology,includingnoiseremoving,lineextractingandstubburreliminating.Andaccordingtobreakagecharacteristicsoflineextracted,weproposebreakagerestorationmethodbasedonmathematicalmorphology,improvinglinequalityandconveniencevectorizationlater.Finally,onthebasisofoldvectorizationmethods,weproposedichotomysteplengthvectorizationmethod.Theexperimentalresultsshowthatitisagoodmethod.Keyword:MathematicalMorphologyLineExtractionBreakageRestorationThinningVectorization目录摘要ABSTRACT第一章绪论……………………………………………………...……….11.1论文产生背景……………………………………………………………..11.2论文主要工作及内容安排………………………………………………..2第二章数学形态学的基本运算……………………………………………………42.1数学形态学的基本定义…………………………………………………..42.2数学形态学的基本运算…………………………………………………..62.2.1腐蚀运算…………………………………………………………..62.2.2膨胀运算…………………………………………………………..72.2.3开运算……………………………………………………………..82.2.4闭运算……………………………………………………………..92.3本章小结…………………………………………………………………10第三章扫描图的二值化与线划提取………………………………………………113.1扫描图的二值化…………………………………………………………113.1.1直方图法…………………………………………………………123.1.2微分直方图法……………………………………………………133.1.3昀大方差法………………………………………………………143.2二值图的消噪与线划提取………………………………………………153.2.1几个重要的定义…………………………………………………153.2.2二值图的一般消噪方法…………………………………………173.2.3图文分离法消噪及线划提取……………………………………193.3本章小结…………………………………………………………………24第四章线划图的断裂修复与细化………………………………………………..254.1线划图的断裂修复………………………………………………………254.1.1断裂类型…………………………………………………………254.1.2断裂修复…………………………………………………………254.2线划图的细化……………………………………………………………264.2.1细化概述…………………………………………………………264.2.2线划图的细化算法………………………………………………274.3消除短支…………………………………………………………………304.3.1距离法……………………………………………………………304.3.2数学形态学法……………………………………………………314.4本章小结…………………………………………………………………32第五章线划图的矢量化…………………………………………………………..335.1目标线划的跟踪…………………………………………………………335.1.1Freeman码……………………………………………………….335.1.2线划跟踪…………………………………………………………345.2线划图的矢量化…………………………………………………………355.2.1多边形近似法……………………………………………………365.2.2变步长法…………………………………………………………365.2.3二分步长法………………………………………………………375.2.4实验结果…………………………………………………………405.3矢量化应用………………………………………………………………425.4本章小结…………………………………………………………………46结束语……………………………………………………………………………..47致谢………………………………………………………………………………48参考文献……………………………………………………………………………..49作者在读期间的研究成果…………………………………………………………..52第一章绪论1第一章绪论1.1论文产生的背景随着日益复杂的油气勘探开发，油气储能日渐减少。为了寻找更多的油气储能，以满足人民生活的需求，对新、老油井的重新解释与评价，已成为十分重要的课题，而老图新用无疑是一个经济有效的途径。然而，在重新解释评价过程中，往往需要数字化的测井数据[1,2]，这就要求对旧的测井曲线图纸进行数字化处理，获得矢量化的测井曲线。测井曲线图纸矢量化的一个重要手段是数字化桌（手工数字化），然而由于数字化桌速度慢，而且还需要大量的人力物力。为此，我们需要更简洁、更有效的方法对测井曲线进行矢量化。另一方面，油田生产中所用的测量数据、分析数据和许多地质信息（图、表等）都是以传统的图纸形式保存，这种传统的保存方法存在着许多弊端：（1）占用大量的空间和管理人力。从油田开采至今也有几十年的时间了，从一口井到一个油田区块，从一个油田区块到一个油田，从一个油田到另一个油田，一直到整个产油区，都需要有众多不同的数据资料和地质信息来表示其间的联系和地理位置。经过多年累积，这些图纸数量惊人，占用大量的空间，需要大量的人力来管理。（2）资料保存周期短。由于这些图纸经常被翻阅，难免会磨损，甚至被撕破；另外图纸在使用中不可能被真空密封，而周围的环境总是含有一些酸性和碱性成分，加上空气中的水分以及纸质材料本身的特点，都会减少图纸的保存周期。（3）不便管理、查阅。由于这些资料数量较大、种类较多，管理起来也比较麻烦，很难提供详细的存放目录。既使是提供了详细类型的存放目录，由于一类资料就有许多张，要想找到所需要的资料也要费许多时间。（4）不便修改。对于有些图纸，由于某些井位的变动，或者环境的变化，导致了图形的变动。而这些变动又不大，只需要改动某个位置即可，如果直接在原图上修改，就会破坏了原来的图纸，如果重新绘制一幅图，则要花费大量的时间、人力和物力。然而，这些问题都可以随着计算机和扫描仪的发展而逐步得到解决。从1946年第一台计算机在美国诞生至今，短短几十年，计算机已经经历了从无到有，由简单到复杂，由昀初的电子管时代过渡到了大规模集成电路时代，并且还在向着更智能化的方向发展。计算机的发展，大大改善了人们的工作环境，许多数据资料都可以输入到计算机中加以保存，节约了大量的人力物力。油田工程图的线划提取与矢量化2如果说计算机的发展使人们的生活发生了翻天覆地的变化，那么，再加上扫描仪的问世，人们的生活变得更加丰富多彩。而且，随着扫描仪应用领域的不断扩大，其技术也在迅速发展。许多问题也因为有了计算机和扫描仪而迎刃而解，信息管理系统[3,4]就是在此基础上发展起来的。随着计算机的发展，扫描仪的问世，生产中绘制的工程图可通过扫描仪快速、准确地输入计算机，利用计算机来保存和管理这些信息。但是，通过扫描仪获得的信息都是点阵图像信息，信息量巨大，占内存多，不易保存。因此，有必要将点阵信息转换为矢量信息来保存，以节省内存，并且便于编辑和输出新图形。这就是扫描图的矢量化，它是信息管理系统的一部分。计算机诞生于20世纪中期的美国，并很快为西方国家所接受。然而由于种种原因，在隔了相当长一段时期后，才被引入中国。而扫描仪引入中国也仅是在近十几年的时间。所以，工程图通过扫描仪输入计算机，然后转换成矢量信息保存，这些技术的起步也晚于国外。而且，矢量化技术还远不够成熟[5]，仍需要进一步研究。还有，目前油田上的大量的数据资料已保存成了电子文档形式，使用时只需按条件调用电子文档即可。所以，对某些类的扫描图（如等值图，构造井位图等）进行矢量化时，由于各井的名称及地理坐标都已保存成电子文档，因此不必对字符进行识别，只需提取图中的线划，对线划进行矢量化。本论文就是以此为背景来研究的。由于油田上所用的图种类繁多，如测井工程图、油田地质图等，论文中统称为油田工程图。1.2论文主要工作及内容安排论文首先对扫描获得的灰度图进行二值化处理，然后利用数学形态学的基本运算理论对二值化后的扫描图进行消噪、提取线划及去除毛刺等处理。而且还根据提取出的线划的断裂特点，提出了基于数学形态学的断裂修复方法，改善了线划的质量，获得了满意的效果。由于矢量化方法有多种，可以分