Etäisyyskartan

Etäisyyskartta on rasterinen kartta tai kuva, jossa jokainen solu sisältää etäisyyden lähimpään määriteltyyn kohteeseen tai rajaan. Yleisin mitta on euklidinen etäisyys, eli suora etäisyys pisteestä toiseen, mutta karttaan voidaan tallentaa myös muita etäisyyksiä, kuten Manhattan- (kaupunkiblokki) tai Chebyshev-etyisyyksiä sekä geodeettinen etäisyys, joka huomioi maaston muodon. Etäisyyskarttoja käytetään sekä maantieteellisessä informaatiotutkimuksessa että kuvankäsittelyssä.

Etäisyyskartan muodostaminen alkaa usein binäärisestä maskista, jossa kohteet on merkitty arvoon 1 ja tausta arvoon 0. Etäisyydenlasku tehdään etäisyysmuunnoksella (distance transform), joka täyttää jokaisen solun etäisyyden lähimpään kohteeseen. Eri algoritmeja on tarjolla: Chamfer-distance transform on nopea mutta epätarkka, kun taas tarkemmat menetelmät kuten Felzenszwalb–Huttenlocherin 2D euklidisen etäisyyden muunnos tarjoavat hyvän tarkkuuden suorituskyvyn kanssa. 3D-tiloissa sovellukset ovat samankaltaisia, mutta vaativat suurempaa muistia ja laskentatehoa.

Käyttökohteita ovat muun muassa robotiikka ja autonomiset järjestelmät, joissa etäisyyskartta tukee esteiden tunnistamista ja polun suunnittelua. GIS-tutkimuksessa niitä käytetään palvelu- ja vaikutusalueiden sekä riskianalyysien laatimiseen ja ympäristövaikutusten mallintamiseen. Kuvankäsittelyssä etäisyyskarttoja hyödynnetään muun muassa alueiden analysoinnissa, dilataatio- ja morphological-toiminnoissa sekä kohteiden ympäristöjen määrittämisessä.

Rajoitteita ovat ruudun resoluutio ja algoritmin tarkkuus sekä dynaamisten kohteiden päivittäminen, mikä voi vaatia usein toistuvaa laskentaa ja lisäresursseja. Lisäksi etäisyyskartan arvojärjestys voi vajota todellisuudesta, jos kohteet muuttuvat epäjohdonmukaisesti. Näkökulmia ovat etäisyyslajit, binary mask ja distance transform sekä niiden sovellukset polun suunnittelussa ja alueanalyysissä.