一种基于障碍的自动绘图线探索算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于障碍的自动绘图线探索算法，该算法可解决矩形对象间的连线问题，可用于空调水系统原理图的连线，分为以下步骤：S1.网格化待连线图，确定连线限制区域，定义障碍点矩阵，待连线连接集，确定各待连线连接的特征属性；S2.根据障碍集，进行待连线连接集中一条线的连接；S3.将该连接的最佳连线存入连接点集；S4.重复S2，S3步至所有连线完成连接。与现有算法相比，本发明专利技术可以解决现有算法不能解决的暖通空调水系统原理图的实际连线问题，具有较好的实际意义。具有较好的实际意义。具有较好的实际意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于障碍的自动绘图线探索算法


[0001]本专利技术涉及可视化数据
，涉及一种基于障碍的线探索算法，可用于暖通空调领域的水系统原理图的连线。

技术介绍

[0002]在自动成图问题中，确定了图形的布局后，需要将不同存在连接关系的图形用正交的线连接起来，这一过程称为连线。图形的连线问题可看作是寻路问题或者是单纯的连线问题。目前寻路问题已经有了许多比较成熟的算法，但由于自动成图的连线问题需要保证较少的弯折，寻找合适的连线算法显然更加有效。
[0003]1969年线探索算法的提出让人们看到了自动成图连线问题减少计算量的曙光。早期的线探索算法是一种无网格布线算法，基本思想是假设不存在障碍，从起点A及目标点B出发分别画一条探索线，其中过A的线垂直，过B的线水平，遇到障碍则转向做逃避线，直到二者直线相交，此时路径为所寻路径。该方法保证了较少的弯折，同时计算量大大减少。
[0004]空调系统是现代建筑不可缺少的组成部分，为人们创造舒适的居住办公环境。与早早实现标准化的家用空调不同，集中式空调系统受限于建筑的复杂性，其设计过程仍需定制，自动化程度很低。近几年，随着人工智能技术的不断发展，在暖通空调领域，人工智能方法开始被广泛应用，但目前关于自动绘制暖通空调相关二维图纸的研究尚属空白。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是为了克服上述面向具体自动成图过程的新困难而提供的一种基于障碍的线探索算法，其目的在于综合考虑图形的大小和图形与连线点间的关联等具体问题，解决暖通空调领域的水系统原理图连线中出现的障碍与待连接图形存在关联的问题，推动需要解决类似问题的领域自动绘图技术的发展。
[0006]技术方案
[0007]一种基于障碍的线探索算法，其特征在于，包含步骤：
[0008]S1.网格化待连线图，确定连线限制区域；同时，定义障碍集、连线集和待连线连接集，确定各待连线连接的特征属性；
[0009]S2.根据S1步定义的障碍集，对S1步待连线连接集中的一条线进行连接，存储该连接的最佳连线于S1步定义的连线集中；
[0010]S3.重复S2步至所有连线完成连接。
[0011]所述的步骤S1具体为：
[0012]S11.全局网格化处理：将绘制图纸范围视为连线限制区域，对其进行离散网格化处理，得到二维网格；
[0013]S12.障碍点集：对任意待连线的矩形对象整体网格化，将密实矩形网格化离散为一系列的点；对每个网格点进行编码，将网格化后的障碍点存储于障碍点集中；
[0014]S13.待连线连接集：每一个连接由连线和其两端的连接点组成；将所有连接赋予
对应的连接点信息和初始化连线信息，所有连接组成的集合为待连线连接集；
[0015]S14.初始化连线集：建立一个集合用以存放S2步生成的连接线。
[0016]所述的步骤S2具体为：
[0017]S21.参数初始化：将连接起点作为布线起点(即初始探索线起点)，根据连接进入方向确定初始探索线的方向；
[0018]S22.确定布线范围及连接终止线：根据连接入口点、连接出口点、连接进出方向及图纸范围，确定布线范围；根据连接出口点及连接出口方向，确定连接终止线，连接终止线具有穿过连接出口点，并与出口方向垂直的特征；
[0019]S23.确定初始探索线：根据布线范围及当前布线起点、探索线方向，确定当前探索线终点，由起点和终点确定探索线；
[0020]S24.确定首步布线范围：定义首步布线范围作为首步布线尝试范围；S23步所确定探索线上有点存在于S12确定的障碍点集中，则确定首步布线范围为起点至最近障碍点之间的线段(不包括端点)；S23步所确定探索线上的点均不存在于S12确定的障碍点集中，则确定首步布线范围为起点至探索线终点的线段；
[0021]S25.确定首步拐点集及尝试连线集：定义首步拐点集存放首步布线范围上的点，集合中的点按离起点从近到远顺序存放；初始化一个空集合作为尝试连线集，用以存放当前连接经计算得到的所有备选连线；
[0022]S26.确定首步拐点：按顺序从S25所述首步拐点集中取点作为首步拐点，也作为新探索线的起点；
[0023]S27.确定新探索线：首步拐点确定为新探索线起点，根据布线范围、及终点位置，确定新的探线方向及探索线终点；
[0024]S28.进行当前探索线有效性检查：当前探索线有效，则继续下一步；当前探索线无效但仅有出口连接方向检查不通过，将当前探索线终点更改到S22步确定的连接终止线上，并确定该点为新拐点，继续下一步，否则跳转至第S214步，选取下一个首步拐点；
[0025]S29.确定新拐点：当新拐点已确定，跳过该步；否则在障碍点集中查找探索线上的点，存在，则确定探索线上最近障碍点之前的一点为当前探索线终点，并确定为新拐点；不存在，则确定探索线终点为新拐点；
[0026]S210.确定新探索线：将新拐点作为新探索线起点，根据布线范围、及终点位置，确定新的探线方向及探索线终点；
[0027]S211.进行当前探索线有效性检查：当前探索线有效且未到达终点，则继续下一步；当前探索线无效但仅有出口连接方向检查不通过，将当前探索线终点更改到S22步确定的连接终止线上，并确定该点为新拐点，继续下一步；当前探索线无效且出口连接方向检查通过但死点检查不通过，返回第S26步，选取下一个首步拐点；否则，返回第S29步，并将S29步确定的新拐点向后退一格；
[0028]S212.重复S29、S210、S211步探索直至探索到达终点；
[0029]S213.存储布线尝试：将该布线存储在S25确定的尝试连线集中，返回第S26步，选取S25首步拐点集中下一个点作为新的首步拐点；
[0030]S214.连线结束判断：当S25所述首步拐点集中所有点均已作为首步拐点，并尝试布线完毕时，进行下一步；否则返回第S26步，选取S25首步拐点集中下一个点作为新的首步
拐点；
[0031]S215.确定最终走线路径：比较S25所述尝试连线集中所有布线尝试路径的拐点数，取拐点数最少的一个为最终走线路径；存在拐点数相同情况时，比较首步拐点与连接起点的距离，取最短的一个为最终走线路径；
[0032]S216.存储最佳连线：S215步骤获得的该连接的最终走线方式所走成的线为该连接的最佳连线，将其上所有点的编号存入S14初始化的连线点集。
[0033]所述的步骤S28及S211中的当前探索线有效性检查具体为：
[0034]共线检查：新探索线与S14所述连线集中存储的连线共线，共线检查不通过，当前探索无效；新探索线与S14所述连线集中存储的连线不共线，共线检查通过；
[0035]出口连接方向检查：当前探线方向与连接出口方向相同且当前探索线未经过连接终点，则出口连接方向检查不通过；其他情况则出口连接方向检查通过；
[0036]死点检查：新拐点与终点不相同，且当前探索线终点为终点，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于障碍的线探索算法，其特征在于，包含步骤：S1.网格化待连线图，确定连线限制区域；同时，定义障碍集、连线集和待连线连接集，确定各待连线连接的特征属性；S2.根据S1步定义的障碍集，对S1步待连线连接集中的一条线进行连接，存储该连接的最佳连线于S1步定义的连线集中；S3.重复S2步至所有连线完成连接。2.根据权利要求1所述的基于障碍的线探索算法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：S11.全局网格化处理：将绘制图纸范围视为连线限制区域，对其进行离散网格化处理，得到二维网格；S12.障碍点集：对任意待连线的矩形对象整体网格化，将密实矩形网格化离散为一系列的点；对每个网格点进行编码，将网格化后的障碍点存储于障碍点集中；S13.待连线连接集：每一个连接由连线和其两端的连接点组成；将所有连接赋予对应的连接点信息和初始化连线信息，所有连接组成的集合为待连线连接集；S14.初始化连线集：建立一个集合用以存放S2步生成的连接线。3.根据权利要求1所述的基于障碍的线探索算法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：S21.参数初始化：将连接起点作为布线起点(即初始探索线起点)，根据连接进入方向确定初始探索线的方向；S22.确定布线范围及连接终止线：根据连接入口点、连接出口点、连接进出方向及图纸范围，确定布线范围；根据连接出口点及连接出口方向，确定连接终止线，连接终止线具有穿过连接出口点，并与出口方向垂直的特征；S23.确定初始探索线：根据布线范围及当前布线起点、探索线方向，确定当前探索线终点，由起点和终点确定探索线；S24.确定首步布线范围：定义首步布线范围作为首步布线尝试范围；S23步所确定探索线上有点存在于S12确定的障碍点集中，则确定首步布线范围为起点至最近障碍点之间的线段(不包括端点)；S23步所确定探索线上的点均不存在于S12确定的障碍点集中，则确定首步布线范围为起点至探索线终点的线段；S25.确定首步拐点集及尝试连线集：定义首步拐点集存放首步布线范围上的点，集合中的点按离起点从近到远顺序存放；初始化一个空集合作为尝试连线集，用以存放当前连接经计算得到的所有备选连线；S26.确定首步拐点：按顺序从S25所述首步拐点集中取点作为首步拐点，也作为新探索线的起点；S27.确定新探索线：首步拐点确定为新探索线起点，根据布线范围、及终点位置，确定新的探线方向及探索线终点；S28.进行当前探索线有效性检查：当前探索线有效，则继续下一步；当前探索线无效但仅有出口连接方向检查不通过，将当前探索线终点更改到S22步确定的连接终止线上，并确定该点为新拐点，继续下一步，否则跳转至第S214步，选取下一个首步拐点；S29.确定新拐点：当新拐点已确定，跳过该步；否则在障碍点集中查找探索线上的点，存在，则确定探索线上最近障碍点之前的一点为当前探索线终点，并确定为新拐点；不存在，则确定探索线终点为新拐点；
S210.确定新探索线：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏，肖桐，顾洁帆，李泓名，陈智博，戴明坤，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：