一种电路图识别方法技术

本发明专利技术公开了一种电路图识别方法，预先定义两条或两条以上直支路的连接点为节点，该方法还包括：识别电路图照片中的节点和元件，确定每个节点和元件的所属种类和坐标；将节点与元件分别按从上到下从左到右的顺序编号，得到电路拓扑关系；然后得到节点‑网孔关系，节点‑支路关系，以及支路‑元件关系；由节点‑网孔关系、节点‑支路关系和支路‑元件关系得到支路‑节点‑网孔‑元件关系作为输出结果；通过设置的判断条件对所述输出结果进行判断，如果满足所有判断条件则确定完成电路图识别。采用本发明专利技术能够提高电路识别的准确率。

A Circuit Diagram Recognition Method

The invention discloses a circuit diagram recognition method, which pre-defines the connection points of two or more direct branches as nodes. The method also includes: identifying the nodes and components in the circuit diagram photos, determining the type and coordinates of each node and component; numbering the nodes and components in the order of top-down, left-right, respectively, to obtain the circuit topological relationship; and then obtaining the nodes. \u2011\u7f51\u5b54\u5173\u7cfb\uff0c\u8282\u70b9\u2011\u652f\u8def\u5173\u7cfb\uff0c\u4ee5\u53ca\u652f\u8def\u2011\u5143\u4ef6\u5173\u7cfb\uff1b\u7531\u8282\u70b9\u2011\u7f51\u5b54\u5173\u7cfb\u3001\u8282\u70b9\u2011\u652f\u8def\u5173\u7cfb\u548c\u652f\u8def\u2011\u5143\u4ef6\u5173\u7cfb\u5f97\u5230\u652f\u8def\u2011\u8282\u70b9\u2011\u7f51\u5b54\u2011\u5143\u4ef6\u5173\u7cfb\u4f5c\u4e3a\u8f93\u51fa\u7ed3\u679c\uff1b\u901a\u8fc7\u8bbe\u7f6e\u7684\u5224\u65ad\u6761\u4ef6\u5bf9\u6240\u8ff0\u8f93\u51fa\u7ed3\u679c\u8fdb\u884c\u5224\u65ad\uff0c\u5982\u679c\u6ee1\u8db3\u6240\u6709\u5224\u65ad\u6761\u4ef6\u5219\u786e\u5b9a\u5b8c\u6210\u7535\u8def\u56fe\u8bc6\u522b\u3002 The invention can improve the accuracy of circuit identification.

【技术实现步骤摘要】
一种电路图识别方法
本专利技术涉及图像识别、人工智能
，特别涉及一种电路图识别方法。
技术介绍
随着图像识别业务需求的发展，准确率高、识别速度块、“鲁棒”性强的识别方法备受青睐。图像识别，是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。一般工业使用中，采用工业相机拍摄图片，然后再利用软件根据图片灰阶差做进一步识别处理。图像识别将图像处理得到的图像进行特征提取和分类。识别方法中基本的也是常用的方法有统计法(StatisticMethod)、句法方法(SyntacticRecognition)、神经网络法(NeuralNetwork)、模板匹配法(TemplateMatching)和几何变换法。让算法的效力与效率同时提高，获得最大的ROC曲线下面积，达到“识别高效化，分析智能化”的理想境界是我们不断追求的目标。在一个电路图中，由基尔霍夫定律给出了节点、支路与网孔的数量关系为：m＝b-n+1其中m为网孔数，b为支路数(在图论中，节点可以为孤立节点，故每一个元件都可以当作一条支路)，n为节点数。由此关系式可知，当确定电路中的网孔、支路和节点任意两个的信息即可得到节点-支路关系、支路-网孔关系和支路-节点关系，从而得到完整而确定的电路拓扑状态。在所得到的关系图中在每条支路上加入相应的元件即可完成电路的识别。基于上述基础知识，为了更加快速高效第完成识别，得到准确的识别结果，不仅为用提供更好的使用体验，而且保证了基于电路图识别的后续工作顺畅的进行。出现了很多电路图识别算法。现在大部分电路图识别方法中，识别是以元件为识别核心。识别过程为首先识别到元件种类，将每一个元件当作一条支路；再识别元件两端的导线的走向及长度以明确每条支路的分布状态；最后将不同支路的相交点识别为节点。当明确了支路与节点的信息即可确定整个电路图的拓扑状态。在理想环境下这一方法显然是最符合我们人工识别电路图的思维，具有很好的可解释性。然而在实际运用的工程中这样的方法会出现许多问题。首先由于导线非常细，所以在图像中是占据很小的像素，不易与图像中的噪声区分开。同时，如果我们将导线作为一种识别单元，则会对电阻电容等元件的识别造成影响，例如将电容识别成两根平行的短导线，这会降低元件识别准确率。其次在印刷或手画的图片中可能会出现漏印情况导线出现了断点，或在导线与元件连接处没有完好地连接。在这样的情况下是无法得到完好的电路拓扑情况。此外，在电路图中具有大量导线，增加识别元件数量会依指数降低识别的准确率，线性增加识别时间。由此可见，现行电路图像识别算法中仍然不是非常优秀。会有造成元件识别正确率降低，对噪声敏感，出现漏印情况时无法正常运行得到正确电路连接关系，同时当出现错误时无法对识别结果进行修正。无法满足我们在实际项目中的要求。一种强大的识别算法亟待开发出来。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的专利技术目的是：能够提高电路识别的准确率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：本专利技术提供了一种电路图识别方法，该方法预先定义两条或两条以上直支路的连接点为节点，该方法还包括：A、将电路图照片进行灰度化、以及归一化处理之后，识别电路图照片中的节点和元件，确定每个节点和元件的所属种类和坐标；B、将节点与元件分别按从上到下从左到右的顺序编号，得到电路拓扑关系；C、按节点编号进行遍历，将每四个构成顶角的节点聚簇标记为网孔；将网孔按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点-网孔关系；D、按节点编号进行遍历，将每两个构成支路的节点标记为支路；将支路按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点-支路关系；E、按元件编号进行遍历，由元件坐标与支路上两节点坐标进行对比判断元件所在支路，得到支路-元件关系；F、由节点-网孔关系、节点-支路关系和支路-元件关系得到支路-节点-网孔-元件关系作为输出结果；G、通过设置的判断条件对所述输出结果进行判断，如果满足所有判断条件则确定完成电路图识别。由上述的技术方案可见，本专利技术涉及一种基于广义节点挖掘的电路图识别方案，确切地说，涉及一种基于电路图节点类型及分布分析的电路识别方法，也就是说我们首先确立节点概念，然后对其进行识别。得到类型及位置，以节点为基础得出节点-支路关系、节点-网孔关系、元件支路关系，完成对电路图的刻画。本专利技术技术方案联合考虑了准确性、鲁棒性、效率、支路连接处漏印、支路导线过长、差错纠正等因素，给出了最详细、准确的识别结果，提升用户的使用体验。附图说明图1为本专利技术定义广义节点概念的实例图。图2为本专利技术提出的一种电路图识别方法的流程示意图。图3为本专利技术线性插值法灰度计算的示意图。图4为本专利技术构建节点图像识别训练集噪声的实例图。图5为本专利技术实施例节点和元件编号后最初的电路拓扑关系示意图。图6为本专利技术识别网孔后的电路拓扑关系示意图。图7为本专利技术识别支路后的电路拓扑关系示意图。图8为本专利技术识别元件后的电路拓扑关系示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术的核心思想在于，以节点做为识别基础，以不同节点种类所具有的特性得出节点-网孔-支路关系，得到电路拓扑关系，可实现对不同环境下的不同形式的电路图包括缺失部分导线的电路图的有效识别。在传统电路概念中节点为三条或三条以上的支路连接点被称作节点。而本专利技术定义广义的电路节点，并将节点从形态上分类，分别有两条支路构成的四种节点、三条支路构成的四种节点和四条支路构成的一种节点。将广义的电路节点作为识别的基准点，为电路拓扑关系的确立提供了基础。图1是本专利技术定义广义节点概念的实例图，具体定义方法介绍如下：在本专利技术中定义两条或两条以上直支路的连接点为节点。在常见电路图中，以构成节点的支路数划分节点一共可以划分为三种。第一种是由两条支路构成节点的“L”型节点，第二种是由三条支路构成的“T”型节点，第三种是由四条支路构成的“+”型节点。在每种节点内部继续划分。“L”型节点由于开口朝向不同可以分为四类节点，如图1中的(a)(b)(c)(d)。同理“T”型节点也可以划分为四类节点，如图1中的(e)(f)(g)(h)。但由于“+”型节点具有轴对称和中心对称的特性，故仅有一种节点如图中的(i)。综上，在常见电路图中一共会出现九种节点类型。本专利技术提出的一种电路图识别方法的流程示意图如图2所示，该方法预先定义两条或两条以上直支路的连接点为节点，该方法还包括：步骤21、将电路图照片进行灰度化、以及归一化处理之后，识别电路图照片中的节点和元件，确定每个节点和元件的所属种类和坐标；将节点与元件分别按从上到下从左到右的顺序编号，得到电路拓扑关系；步骤211，对电路图照片进行灰度化、以及归一化处理，具体实施时，首先将相机中获取的电路图照片进行灰度化处理，然后进行拉伸和压缩的归一化处理，把所有电路图照片的尺寸设为统一固定尺寸。归一化处理时，设置的缩放参数为x＝目标长/原长，y＝目标宽/原宽，然后利用双线性插值(BilinearInterpolation)算法，将原图的灰度矩阵映射后生成的矩阵，形成目标图片的灰度矩阵。在双线性插值算法中，实施方法是在两个方向分别进行一次线性插值，如图3所示，图3为线性插值法灰度计算的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路图识别方法，其特征在于，该方法预先定义两条或两条以上直支路的连接点为节点，该方法还包括：A、将电路图照片进行灰度化、以及归一化处理之后，识别电路图照片中的节点和元件，确定每个节点和元件的所属种类和坐标；B、将节点与元件分别按从上到下从左到右的顺序编号，得到电路拓扑关系；C、按节点编号进行遍历，将每四个构成顶角的节点聚簇标记为网孔；将网孔按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点‑网孔关系；D、按节点编号进行遍历，将每两个构成支路的节点标记为支路；将支路按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点‑支路关系；E、按元件编号进行遍历，由元件坐标与支路上两节点坐标进行对比判断元件所在支路，得到支路‑元件关系；F、由节点‑网孔关系、节点‑支路关系和支路‑元件关系得到支路‑节点‑网孔‑元件关系作为输出结果；G、通过设置的判断条件对所述输出结果进行判断，如果满足所有判断条件则确定完成电路图识别。

【技术特征摘要】
1.一种电路图识别方法，其特征在于，该方法预先定义两条或两条以上直支路的连接点为节点，该方法还包括：A、将电路图照片进行灰度化、以及归一化处理之后，识别电路图照片中的节点和元件，确定每个节点和元件的所属种类和坐标；B、将节点与元件分别按从上到下从左到右的顺序编号，得到电路拓扑关系；C、按节点编号进行遍历，将每四个构成顶角的节点聚簇标记为网孔；将网孔按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点-网孔关系；D、按节点编号进行遍历，将每两个构成支路的节点标记为支路；将支路按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点-支路关系；E、按元件编号进行遍历，由元件坐标与支路上两节点坐标进行对比判断元件所在支路，得到支路-元件关系；F、由节点-网孔关系、节点-支路关系和支路-元件关系得到支路-节点-网孔-元件关系作为输出结果；G、通过设置的判断条件对所述输出结果进行判断，如果满足所有判断条件则确定完成电路图识别。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点根据交汇支路数以及相交方式分为九类节点，包括由两条支路构成的4类“L”型节点，由三条支路构成的4类“T”型节点，以及由四条支路构成的1类“+”型节点。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：设置用于识别节点种类的训练集，通过所述训练集识别各节点所属种类；所述训练集中包括打印版本、手画版本以及存在误差的各节点图像。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定每个节点和元件的所属种类和坐标之后，该方法进一步包括：通过设置最大坐标误差参数ε＝4×D(n)，对每个节点和元件的坐标进行修正；其中坐标方差D(n)通过采样并迭代得到，n为在同一水平线或铅垂线的点的纵坐标或横坐标的值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对每个节点和元件的坐标进行修正的方法包括：将每个节点和元件作为一个目标，遍历每个目标的纵坐标，通过ε的判断将在同一水平线上的目标进行聚簇，将每个簇中的纵坐标求平均值，再将求得的平均值赋给同一簇中的每个目标，使得簇中的每个目标具有相同的纵坐标；遍历每个目标的横坐标，通过ε将在同一铅垂线上的目标进行聚簇，将每个簇中的横坐标求平均值，再将求得的平均值赋给同一簇中的每个目标，使得簇中的每个目标具有相同的横坐标。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按节点编号进行遍历，将每四个构成顶角的节点聚簇标记为网孔；将网孔按从上到下从左到右的顺序进行编号，得到节点-网孔关系的方法包括：预先给每个节点设置一个用于标注该节点四个直角顶角朝向的长度为4的数组，数组位按顺序表示为左上、右上、左下...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，李沁峰，徐崟淞，马凡凡，曾丽，汪铮，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11