一种航空插头型谱图自动生成方法技术

本发明专利技术提供一种航空插头型谱图自动生成方法，包括以下步骤：S101、获取插头的图像或工程图；S102、识别插头轮廓、插孔和字符；S103、利用插孔坐标构建K‑D树，定位字符最近插孔，为插孔生成编号；S104、若检测得到字符和插孔一一对应，所有插孔都有编号，则无需当前步骤；若检测得到字符数少于插孔数，则需要判断插头编号模式，利用图像信息为未编号插孔生成编号；S105、输出型谱图。本发明专利技术的基本思想是利用航空插头图像中插孔及字符的位置关系，结合K‑D树和三角剖分算法，自动地生成航空插头的型谱图，提高型谱图绘制的效率，为后续航空插头装配过程做准备。

A method of automatic generation of type spectrum of aviation plug

【技术实现步骤摘要】
一种航空插头型谱图自动生成方法
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种航空插头型谱图自动生成方法。
技术介绍
航空插头是连接电气电路的机电元件，广泛应用于航空领域。航空插头装配过程需要型谱图作为参考，利用型谱图查找导线安装位置。但是由于供应商及其他原因，大部分航空插头没有型谱图，因此安装航空插头前需要手动绘制型谱图。航空插头种类繁多，形状各异，且多数航空插头具有大量插孔，复杂的多达上百个插孔。手动绘制型谱图需要测量插孔位置，辨识字符编号，为每个插孔生成编号，绘制过程繁琐，效率低下。
技术实现思路
本专利技术针对上述的技术问题，提供一种航空插头型谱图自动生成方法，利用图像处理技术检测插孔、轮廓，结合K-D树和三角剖分算法，为插孔生成编号，可以自动的生成航空插头型谱图，提高型谱图绘制的效率，为后续航空插头装配过程做准备。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种航空插头型谱图自动生成方法，所述方法包括如下步骤：S101、获取插头的图像或工程图；部分插头有图片格式的工程图，可以直接作为型谱图生成的原始图像。对于没有工程图的插头，可以使用扫描仪、高拍仪、工业相机等具有拍照功能的设备对插头进行拍摄，得到插头照片，作为型谱图生成的原始图像。S102、识别插头轮廓、插孔和字符；识别插头轮廓。对原始图像进行预处理，将原图像灰度化、二值化，进行细节增强。使用轮廓检测算法检测插头轮廓，对检测出的外轮廓进行多边形拟合，若拟合到的顶点较少，则判定轮廓为多边形，否则判定轮廓为圆形，对圆形轮廓使用圆拟合算法，检测轮廓的圆心及半径。识别插孔，即识别图像上的圆孔。识别圆孔的方法有很多，可以使用霍夫圆检测、最小二乘法拟合、特征匹配等方法，通过圆孔检测算法可以得到插孔的位置和半径。识别字符。字符识别的方法也有很多种，可以使用机器学习、模板匹配等算法，也可以直接使用厂商提供的字符识别服务(OCR)，利用字符识别算法识别字符的位置和内容。S103、利用插孔坐标构建K-D树，定位字符最近插孔，为插孔生成编号；识别插孔和字符之后，需要为插孔生成编号，需要检测字符附近的插孔，然后根据距离判断字符与插孔的对应关系。对于字符数或插孔数较少的插头，例如少于10个，可以直接使用暴力检索的方式，检索当前字符距所有插孔的位置，然后对比字符与插孔之间的距离，找到字符最近的插孔，为插孔生成编号。对于插孔数较多的插头，例如多于10个，具体数值可在程序中自行设定，暴力检索的方式效率很低。K-D树是一种查询索引结构，能够分割K维数据空间，实现高效的数据查找(范围查找、近邻查找)，广泛应用于数据库索引中。使用插孔的圆心坐标构建K-D树，利用K-D树检索字符最近的插孔，能够大大提高检索的效率，定位字符最近插孔，为插孔生成编号。对于部分插头图像，由于插头平面上插孔轮廓限制，字符最近的插孔并非字符对应的圆孔。因此，使用暴力检索和K-D树检索时，检索字符附近多个插孔，若字符距最近插孔距离与字符距其他插孔距离相差较大，则可以判定当前字符与插孔对应，否则跳过此字符，定位剩余字符，定位结束后，排除已经定位的插孔，判定字符与剩余插孔的对应关系，重复以上过程，直至所有字符与插孔对应关系定位完毕。S104、若检测得到字符和插孔一一对应，所有插孔都有编号，则无需当前步骤；若检测得到字符数少于插孔数，则需要判断插头编号模式，利用图像信息为未编号插孔生成编号，所述插头编号模式包括水平编号、垂直编号和螺旋编号。对于水平、垂直编号模式的插头，利用插孔的位置关系生成插孔编号，对于螺旋编号模式的插头，对插孔圆心进行三角剖分，提取引导线，利用引导线和三角剖分的位置关系生成插孔编号；检测插头图像中是否有连续的螺旋引导线，若没有连续的螺旋引导线，则插头为水平或垂直编号模式。对比在数值上相邻但不连续的字符对应的插孔坐标，若插孔的y坐标接近，则插头为水平编号模式，将插孔按照垂直坐标分组，对比编号小的插孔和编号大的插孔的x坐标，若前者较小，按照水平坐标升序(从左到右)为未编号插孔生成编号，否则按照水平坐标降序(从右到左)为未编号插孔生成编号；若插孔的x坐标接近，插头为垂直编号模式，将插孔按照水平坐标分组，对比编号小的插孔和编号大的插孔的y坐标，若前者较小，按照垂直坐标升序(从上到下)为未编号插孔生成编号，否则按照垂直坐标降序(从下到上)为未编号插孔生成编号。若插头图像中有连续的螺旋引导线，则插头为螺旋编号模式。对于螺旋编号模式的插头，需要提取引导线，对插孔圆心进行三角剖分，利用引导线与三角剖分的位置关系为未编号插孔生成编号。三角剖分是计算几何中的研究方法，使用三角剖分可以将离散的点连接起来，构成互不相交的单纯形，在平面上就是构成互不相交的三角形，为点集的后处理做准备。利用骨架线提取算法提取引导线，对引导线进行后处理，得到连续的引导线。航空插头上相邻编号的插孔之间的连线与引导线不相交，利用二者位置关系可以生成插孔编号。对插孔圆心坐标进行三角剖分，利用三角剖分可以很快的建立插孔之间的邻接关系。从最小编号的插孔出发，遍历当前插孔对应节点的所有连线(三角剖分中节点对应的三角形的边)，查找与引导线不相交的连线，查找得到连线的另一个端点就是当前插孔相邻编号的插孔，排除上一个编号的插孔，即可确定下一个编号的插孔。若当前插孔的所有连线都不满足条件，则检索三角剖分中插孔对应节点的三角形的相邻三角形的节点(外围节点)，检索插孔与外围节点之间的连线，查找与引导线不相交的连线，确定下一个编号的插孔。重复以上过程，为所有插孔添加编号。S105、输出型谱图。为了保证型谱图保存时信息的完整性，以及方便型谱图的后处理与相关应用，型谱图应转换为矢量图，应在CAD软件内绘制型谱图。前述过程中提取出插头轮廓，插孔的半径、坐标和编号，可以输出为xml或json等格式，CAD软件读入文件，或者利用其它通信方式，与CAD软件通信。对CAD软件进行二次开发，绘制提取出的型谱图信息，转换为矢量图形式，以备其它后处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的航空插头型谱图自动生成方法，可以直接从插头的图像中获取插头轮廓、插孔和字符信息，利用K-D树和三角剖分算法为插孔生成编号，自动生成型谱图。本专利技术方法可以减少工作人员繁琐的操作，提高航空插头型谱图生成效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种航空插头型谱图自动生成方法的流程示意图；图2为实施例1使用扫描仪扫描航空插头1得到的图片；图3为实施例1的航空插头1插孔进行三角剖分后得到的图片；图4为实施例1的航空插头1编号后的图片；图5为实施例1利用CAD软件绘制的航空插头1的型谱图；图6为实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空插头型谱图自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS101、获取插头的图像或工程图；/nS102、识别插头轮廓、插孔和字符；/nS103、利用插孔坐标构建K-D树，定位字符最近插孔，为插孔生成编号；/nS104、若检测得到字符和插孔一一对应，所有插孔都有编号，则无需当前步骤；若检测得到字符数少于插孔数，则需要判断插头编号模式，利用图像信息为未编号插孔生成编号，所述插头编号模式包括水平编号、垂直编号和螺旋编号；/nS105、输出型谱图。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空插头型谱图自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、获取插头的图像或工程图；
S102、识别插头轮廓、插孔和字符；
S103、利用插孔坐标构建K-D树，定位字符最近插孔，为插孔生成编号；
S104、若检测得到字符和插孔一一对应，所有插孔都有编号，则无需当前步骤；若检测得到字符数少于插孔数，则需要判断插头编号模式，利用图像信息为未编号插孔生成编号，所述插头编号模式包括水平编号、垂直编号和螺旋编号；
S105、输出型谱图。


2.根据权利要求1所述的航空插头型谱图自动生成方法，其特征在于，步骤S101中，对于部分插头有图片格式的工程图，直接作为型谱图生成的原始图像；对于没有工程图的插头，使用图像获取设备对插头进行拍摄，得到插头照片，作为型谱图生成的原始图像。


3.根据权利要求2所述的航空插头型谱图自动生成方法，其特征在于，步骤S101中，图像获取设备为具有拍照功能的设备。


4.根据权利要求1所述的航空插头型谱图自动生成方法，其特征在于，步骤S102中，识别插头轮廓的方法为：对原始图像进行预处理，将原图像灰度化、二值化，进行细节增强；使用轮廓检测算法检测插头轮廓，对检测出的外轮廓进行多边形拟合，若拟合到的顶点较少，则判定轮廓为多边形，否则判定轮廓为圆形，对圆形轮廓使用圆拟合算法，检测轮廓的圆心及半径。


5.根据权利要求1所述的航空插头型谱图自动生成方法，其特征在于，步骤S102中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文磊，冯江伟，庞微，查文陆，赵罡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，上海飞机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11