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《南京理工大学》 2004年
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彩色地形图的自动识别与矢量化研究

郑华利  
【摘要】:地理信息的数字化是建立地理信息系统(GIS)的重要环节,工作量占整个系统开发的三分之二以上。地形图自动识别与矢量化是涉及多个学科、集理论和实践为一体的图像处理与识别技术,据此可显著提高数字地图的开发效率。多年来的理论及实践为此课题的深入研究奠定了良好的基础,但也存在着许多亟待解决的问题。本文首先分析了地形图自动识别及矢量技术的发展现状,指出了现存的主要问题。然后参考人类视觉系统的信息提取原理,分别从地形图图像预处理、颜色分层、等高线矢量化、黑版要素提取与识别、虚线的提取五个方面提出了自己的观点及算法。最后将以上算法综合,自主开发了一个地形图自动识别与矢量化原型系统,这既是对本文算法的检验,也为整体系统进一步开发、完善打下良好基础。 本文的研究成果主要包括: 1.分析了地图信息提取与识别的重要意义及发展现状,研究了地形图自动识别与矢量化的常用方法及作业方式,指出本课题现存的主要问题。 2.探讨了地形图图像质量退化的误差成因,指出图像预处理工作的必要性。通过对目前非线性扩散算法的分析、总结,提出了基于区域特征分析的地形图图像自适应平滑算法。该方法克服了原有算法噪声敏感、角点模糊的缺点,对其它图像的平滑也可收到较好的效果。 3.指出目前地形图分层算法设计中仅考虑像素颜色信息的不足,提出了空间关系信息与颜色信息相结合的地形图分层算法,同时通过色彩空间转换、改进的模糊C均值算法实现了地形图图像的分色。实验证明,该算法可有效地抑制地图图像的颜色误差,提高分层精度,为地图的分层识别及矢量化奠定了良好的基础。 4.对目前的图纸矢量化算法进行了较全面的总结与分析。为改善等高线自动矢量化的效果,提出基于区域流向分析的可变形模型跟踪算法。同以往基于二值图像的二阶段矢量化算法不同,本算法直接基于原地形图图像。最终通过初始种子段的生成、可变内力控制及区域流向分析,实现了等高线的自动矢量化及断点、粘连点的处理,具有较好的稳定性及自适应特征。 5.分析了地形图黑版要素的形态特征,提出了基于形态分解的地形图黑版要素提取及识别算法。此算法在多角度并行运算的基础上进行扩展,辅以要素的节点分析,运用腐蚀、膨胀、改进的RLS变换等算子对相同特征的结构进行 摘要 分类后综合,初步实现了黑版要素如道路、居民地、汉字等的自动提取、识别。 6.对地形图制图中的视觉组织现象进行分析,指出运用视觉组织算法进行 地形图识别的意义及必要性,提出了基于视觉组织的虚线自动提取算法。该算 法通过虚线点的相互作用分析、形态滤波、有界深度优先搜索、可变形模型迭 代跟踪实现了虚线的自动跟踪及矢量化。 7.根据以上思路和算法,将理论与实践相结合,开发了二个彩色地形图自 动识别与矢量化的原型系统,初步具备了地形图要素的自动提取、识别与矢量 化功能。同时,提出矢量化效果的整体评价指标,对实验结果进行了系统的评 价。最后,分析与展望了地形图智能理解的研究前景。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 陈飞;王秀芳;王坤;农宇;;地形图点状符号的自动提取和识别[J];自动化学报;2007年10期
2 杨云;朱长青;孙群;张子敬;;地形图中冲沟与陡崖符号的自动提取方法[J];西安电子科技大学学报(自然科学版);2006年03期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王晓理;地理信息数据结构处理优化应用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 李华蓉;基于图段的彩色地图线要素智能识别[D];武汉大学;2010年
3 陈洋;扫描地形图和遥感图像中的目标识别[D];国防科学技术大学;2006年
4 王海梅;基于GIS的最优路径算法研究与实现[D];南京理工大学;2008年
5 陈士凌;适于山地城市规划的近地层风环境研究[D];重庆大学;2012年
6 海涛;彩色交通栅格地图中城市道路与公路的自动获取[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 何爱君;光栅图像矢量化研究及应用[D];广东工业大学;2008年
2 郭彦伶;基于全变分(Ⅳ)的彩色图像增强[D];西北大学;2009年
3 张星;动态环境下炮兵兵力机动辅助决策系统的研究[D];南京理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李岩影,过静君;等高线扫描图象的高效自适应识别方法[J];北京测绘;2000年02期
2 杨军;如何提高地图扫描矢量化软件成图精度的分析与探讨[J];北京测绘;2000年02期
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4 叶建栲,刘宏林;基于模板匹配的点状符号分离方法[J];测绘工程;1999年04期
5 黄文骞;基于矩特征的点状地图符号识别[J];测绘科技动态;1997年02期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
2 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
3 陈弋兰;王鸣;孙书诚;;朴素贝叶斯分类器的误差估计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
4 李景福;赵进辉;龙志军;刘诗安;;基于离散小波变换的农业图像处理研究[J];安徽农学通报;2007年03期
5 吕小莲;张祖立;吕小荣;;机器视觉识别田间成熟番茄的研究[J];安徽农业科学;2008年04期
6 张红涛;胡玉霞;张恒源;顾波;;储粮害虫图像识别中的特征压缩研究[J];安徽农业科学;2008年27期
7 王倩;汪权方;梅新;;分形理论在遥感图像分类处理中的应用评析[J];安徽农业科学;2009年07期
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9 汪洁;朱军;;基于Linux的中文垃圾邮件过滤系统设计与实现[J];安徽农业大学学报;2011年02期
10 刘立波;基于数学形态学的二值图像骨架抽取算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 刘华;张建华;王娆芬;王行愚;;人机系统操作员功能状态的模糊聚类方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 卢韶芳;王琨;李瑜芳;陈运聪;;基于B样条曲线拟合的边界提取方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 晋朝勃;胡刚强;史广智;李玉阳;;一种采用支持向量机的水中目标识别方法[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
8 尹雪娇;;基于蚁群算法的故障诊断[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
9 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 江萍;;车牌分割中的阈值选择策略[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 王宇;全景成像的计算机重构技术研究[D];长春理工大学;2010年
3 张子迎;多机器人协作及环境建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
10 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
4 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
5 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
6 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
8 黄冬琴;航空发动机精密铸件射线CR工艺研究[D];南昌航空大学;2010年
9 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
10 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王海梅;周献中;;网络系统中的最短路径分析及其应用研究[J];兵工学报;2006年03期
2 唐宏,盛业华;一种新的矢量化方法[J];北京测绘;1999年03期
3 陈炯;郑永光;邓莲堂;;城市建筑物对城市边界层三维结构影响的数值模拟[J];北京大学学报(自然科学版);2007年03期
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5 赵芳芳;张军;;多尺度空间数据索引方法研究[J];测绘工程;2008年02期
6 齐清文,梁雅娟,何晶,姜莉莉;数字地图的理论、方法和技术体系探讨[J];测绘科学;2005年06期
7 王辉连;武芳;王宝山;钱海忠;;利用数学形态学提取骨架线的改进算法[J];测绘科学;2006年01期
8 何孝莹;宋伟东;韩颜顺;;点状地图符号的神经网络识别[J];测绘科学;2006年01期
9 刘锋;张继贤;李海涛;;SHP文件格式的研究与应用[J];测绘科学;2006年06期
10 杨云;朱长青;孙群;;扫描地形图中居民地街区提取和矢量化方法[J];测绘科学;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈洁;陆锋;;交通网络最短路径标号改正算法的研究与应用[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
2 齐清文;梁雅娟;何晶;姜莉莉;;数字地图的理论、方法和技术体系探讨[A];全国地图学与GIS学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李华蓉;基于图段的彩色地图线要素智能识别[D];武汉大学;2010年
2 张习文;基于单义域邻接图的扫描工程图样自组织智能识别理论与技术研究[D];大连理工大学;2000年
3 闫冬梅;基于特征融合的遥感影像典型线状目标提取技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
4 郭玲;彩色地图线状要素的识别与获取[D];南京理工大学;2003年
5 曾迎生;地图图符提取与识别算法研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 张志龙;基于遥感图像的重要目标特征提取与识别方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
7 张楠;基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究[D];中南大学;2005年
8 江绵康;“数字城市”的理论与实践[D];华东师范大学;2006年
9 辛动军;彩色地形图要素的自动识别与获取研究[D];南京理工大学;2007年
10 唐桂文;基于数字地球平台的地理信息服务[D];首都师范大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 甘源;居住区热环境规划与微气候设计研究[D];重庆大学;2010年
2 董延斌;基于效益的摩托化步兵旅训练经费分配研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 田养军;扫描地形图中点状符号和建筑物的自动识别研究[D];长安大学;2003年
4 关建和;基于计算机视觉测量的单针绗缝加工控制系统的研究[D];广东工业大学;2004年
5 王汉东;彩色扫描地图上等高线的提取和处理[D];武汉大学;2004年
6 冯源;山地城镇室外热环境的模拟与预测[D];重庆大学;2005年
7 夏明;基于MTM的男上装样板快速生成系统研究[D];东华大学;2006年
8 乔利军;DEM数据提取关键技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
9 陈平;地形对山地丘陵风场影响的数值研究[D];浙江大学;2007年
10 薛亚婷;基于Google Earth及KML的数字校园设计与实现方法研究[D];兰州大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 农宇;陈飞;;土地利用现状图扫描符号的自动提取与识别[J];测绘科学;2011年02期
2 赵国成;孙群;安晓亚;陈焕新;;一种从彩色扫描图像上提取等高线的方法[J];测绘通报;2011年04期
3 李华蓉;;基于图段连通体的线符号提取[J];测绘信息与工程;2010年06期
4 李汉轩;李志华;吕春生;;一种多约束条件下路径规划算法研究[J];电子设计工程;2012年10期
5 任伟建;贾超;;基于ArcGIS Engine的城市电网最短抢修路径的研究与实现[J];测绘与空间地理信息;2013年03期
6 李文庆;郑秋华;张坤龙;;基于用户交互的光栅图像局部矢量化方法[J];杭州电子科技大学学报;2011年06期
7 潘星;;层次策略在多模式公交网络路径最优的应用[J];机电技术;2010年04期
8 傅丰;王端;;基于距离变换和变形校正的点状符号模式识别研究[J];计算机工程与设计;2010年06期
9 马宪民;刘妮;;自适应视野的人工鱼群算法求解最短路径问题[J];通信学报;2014年01期
10 闫保中;刘军;张波;;Dijkstra改进算法在车辆导航系统中的应用与仿真[J];应用科技;2011年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴萍;地震灾后土地利用应急规划体系研究[D];中国地质大学(北京);2011年
2 吴长伟;森林监护移动GIS及火灾扑救设备调度关键技术研究[D];东北林业大学;2011年
3 魏娟;煤矿救援机器人系统运载车关键技术研究[D];西安科技大学;2011年
4 周晖;高分辨率遥感图像的层次化分析方法[D];国防科学技术大学;2010年
5 张国敏;复杂场景遥感图像目标检测方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 刘妍;突发事件条件下应急交通路径选择模型研究[D];吉林大学;2012年
7 杨鑫;智能船舶交通管理系统关键技术的研究与应用[D];大连海事大学;2012年
8 于纯妍;基于偏微分方程的生物信息图像处理方法研究[D];大连海事大学;2012年
9 刘海英;适用于无线胶囊内镜图像的TV模型图像处理技术[D];山东大学;2012年
10 海涛;彩色交通栅格地图中城市道路与公路的自动获取[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩丽;燃气管网事故处理系统的研究与应用[D];昆明理工大学;2010年
2 蔡朋杞;红细胞识别系统的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
3 欧红旗;预印制图像的板材切割自动找正系统研究与开发[D];南京航空航天大学;2010年
4 杨亭亭;基于时空可达的城市公交出行信息系统[D];哈尔滨工业大学;2010年
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6 张志敏;手机导航系统中最短路径算法的优化与实现[D];西北大学;2011年
7 杨洪薇;基于图像分析的纺织品起毛起球客观评级关键技术研究[D];天津工业大学;2008年
8 李玲;农用地分等省级地图数据汇总方法研究[D];长安大学;2008年
9 马春晓;基于特征融合的手机彩信敏感文字过滤技术的研究与实现[D];北京邮电大学;2010年
10 刘娅;基于可视图法的避障路径生成及优化[D];昆明理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄文骞;用改进后的BP网络识别地图符号[J];测绘工程;1996年01期
2 韩国建 ,郭达志 ,金学林;专题多边形图幅的自动拼接[J];测绘通报;1992年04期
3 李岩影,过静珺;大比例尺地形图扫描图像的整体矢量化方法研究[J];测绘通报;2000年08期
4 华慧,童小华,江建升,黄晓彤;数字化地图位置精度的统计分析[J];测绘通报;1998年03期
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6 李德仁,陈晓勇;用数学形态学变换自动生成DTM三角形格网的方法[J];测绘学报;1990年03期
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8 傅仲良,林宗坚;一种基于人工神经网络的彩色地形图分层方法[J];测绘学报;1995年02期
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10 黄文骞;基于BP神经网络的点状地图符号识别[J];测绘学报;1997年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 裴继红;基于模糊信息处理的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;1998年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 栾瑾彦;钱凤章;高辉;;双狐软件制图步骤的改进及应用[J];油气田地面工程;2006年11期
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3 孙茜;;基于GIS的城市规划综合管理信息系统建设[J];工程与建设;2007年05期
4 张伟,张春华;利用地形图生成高程数据方法研究[J];长春大学学报;2005年02期
5 许婧婧;;基于MapGIS和MapInfo的矢量化方法——以土地整理制图为例[J];测绘工程;2006年01期
6 陈海青;;飞行程序计算机辅助设计中地形图的处理应用[J];中国民航大学学报;2008年01期
7 韩丽荣;梅荣;;基于DEM提取坡度信息[J];内蒙古科技与经济;2010年01期
8 牛坤;徐雷;奚砚涛;于雪涛;于书媛;;基于MapGIS的地质图制作方法探究[J];金属矿山;2010年09期
9 赵立鸿;孙雪峰;李晓燕;;利用空间数据库概念管理地形图[J];江苏地质;2006年03期
10 王宗明;张柏;宋开山;刘殿伟;;基于地形图与知识规则的土地利用信息提取[J];地球信息科学;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韦卫;康岸彬;汪位龙;;地形图的矢量化在公路设计中的应用[A];中国公路学会计算机应用分会2004年年会学术论文集[C];2004年
2 羌树华;羌鑫林;张天海;;基于Geodatabase数据模型的大比例尺地形图自动接边方法[A];江苏省测绘学会2007'学术年会论文集[C];2008年
3 丁淑云;杨健健;;浅谈地形图的快速缩编技术[A];华东六省一市测绘学会第十一次学术交流会论文集[C];2009年
4 袁勇;;基于AutoCAD建立符号库的几种方法[A];湖北省测绘学会2006年度科学技术交流会论文集[C];2006年
5 常俊;王萃莲;佟丽娜;聂惠敏;;1:1万建库数据在第二轮更新中的技术应用[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年
6 王雷;肖学年;;尺度空间中的地理认知与比例空间中的地图表达[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年
7 刘国良;孙增圻;;已知狭窄空间地形图建立的多层融合算法研究[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
8 闫勇;刘增平;高纪龙;姜京福;;地形图补测中RTK与全站仪联合应用实践与分析[A];全国矿山测量新技术学术会议论文集[C];2009年
9 王海梅;周献中;;地形图道路提取及道路网拓扑结构的生成[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 张仲增范雪姬;福建局全力支持新农村建设 向南平市112个乡镇赠送区域地形图[N];中国测绘报;2008年
4 记者 陈兰芹;西部测图工程将全面启动[N];中国测绘报;2006年
5 实习生 陈希 记者 夏先清;地图上轻松找到你的家[N];四川日报;2006年
6 丁全利马艳;我国首张南极冰穹A地区1∶5万冰面地形图绘成[N];中国国土资源报;2008年
7 李节严;北京院科技兴测成绩喜人[N];中国测绘报;2004年
8 通讯员 郭猛 杨盛东 记者 蔺玉堂;唐山发现日本侵华战略地形图[N];光明日报;2000年
9 本报记者 陈兰芹;为了西部大开发[N];中国测绘报;2006年
10 记者 陈沸宇;扫除测绘“无图区”[N];人民日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑华利;彩色地形图的自动识别与矢量化研究[D];南京理工大学;2004年
2 辛动军;彩色地形图要素的自动识别与获取研究[D];南京理工大学;2007年
3 严哲;三维地震断层自动识别与智能解释[D];中国地质大学;2010年
4 李蓉;基于质量评价的矢量化工程图后处理技术研究[D];西北工业大学;2003年
5 曾迎生;地图图符提取与识别算法研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 王先泉;骨盆内固定的临床解剖学研究[D];山东大学;2005年
7 涂岳文;Holter系统中运动伪差自动识别的关键技术及算法研究[D];浙江大学;2013年
8 张占龙;低频电流激励下脑电阻抗的电磁特性及应用研究[D];重庆大学;2004年
9 王保平;放顶煤过程中煤矸界面自动识别研究[D];山东大学;2012年
10 刘艳慧;绿化景观建模方法研究[D];北京林业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 易辉伟;基于AUTO CAD的自动跟踪扫描矢量化系统的设计[D];中南大学;2004年
2 董贤军;数字化战场地形数据提取关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 张旗;工程图纸矢量化的研究[D];西安电子科技大学;2002年
4 朱晓荣;数字图像处理及其应用研究[D];河海大学;2001年
5 杨奉先;电子地图中地理对象的智能识别研究[D];大连理工大学;2005年
6 王子岚;长沙马王堆汉初地形图的测绘科技及相关科技思想[D];武汉大学;2005年
7 李庆勇;彩色地形图的分色研究及其实现[D];西安电子科技大学;2001年
8 蒋秋生;高速走丝电火花线切割CAD/CAM系统关键技术研究[D];广东工业大学;2005年
9 曲明;模式识别技术在地质图矢量化过程中的应用[D];中国地质大学(北京);2006年
10 李四明;工程图纸输入与自动识别系统的研究[D];中国农业大学;2000年
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