[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解的手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)的匹配識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710648770.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN107423717B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賁晛燁;朱雪娜;孟昭勇;賈希彤;肖瑞雪;王曉珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 37219 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 呂利敏

一種基于聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解的手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)的匹配識(shí)別方法，包括對(duì)所建立數(shù)據(jù)庫(kù)的電氣符號(hào)進(jìn)行去躁和歸一化處理，得到符合相同標(biāo)準(zhǔn)的電氣符號(hào)；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)提取Gabor特征，同時(shí)對(duì)Gabor特征進(jìn)行主成分分析處理；相同類型的手工繪制電氣符號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)具有內(nèi)在的聯(lián)系，具有共同的符號(hào)表示信息，為了得到了其共同表示信息，對(duì)所得標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)特征進(jìn)行聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解；之后采用線性判別分析進(jìn)行建模；最后采用基于歐式距離的最近鄰分類器進(jìn)行分類識(shí)別。本發(fā)明充分利用了手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)之間的共同表示信息，具有較強(qiáng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解的手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)的匹配識(shí)別方法，屬于符號(hào)識(shí)別以及機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電氣原理圖是繼電電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，是繼電電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，是其他后續(xù)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，因此電氣原理圖是一種重要的工程圖。隨著計(jì)算機(jī)和集成電路的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，越來越多的電氣原理圖采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相對(duì)于之前的手工圖紙繪制設(shè)計(jì)來說，縮短了設(shè)計(jì)與制造周期，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

然而，就目前來說，仍舊有相當(dāng)一部分手工繪制圖紙應(yīng)用于各大工程當(dāng)中，而手工繪制圖紙具有不易保存，副本復(fù)制質(zhì)量差等缺點(diǎn)，因此將現(xiàn)有手工繪制圖紙進(jìn)行電子化便成為了一項(xiàng)必要的課題。如果采用相關(guān)人員進(jìn)行手工錄入的方式對(duì)手工繪制圖紙進(jìn)行電子化的話，由于工作量巨大，相關(guān)人員的出錯(cuò)率便會(huì)提高，同時(shí)所花費(fèi)的成本也成倍的提升；同時(shí)，由于電氣原理圖在繼電電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要地位，對(duì)于電氣原理圖的容錯(cuò)性要求十分高，不適合采用手工錄入的方式對(duì)手工繪制圖紙進(jìn)行電子化。因此，對(duì)手工繪制電氣符號(hào)的匹配識(shí)別便成為了電子化手工繪制圖紙的必要環(huán)節(jié)。

中國(guó)專利CN106650820 A公開了一種手寫電氣元器件符號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電氣元器件符號(hào)的匹配識(shí)別方法，利用字典學(xué)習(xí)來進(jìn)行手工繪制符號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)之間的識(shí)別，由于標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)與手工繪制符號(hào)在特征集上處于不同的空間，所以需要將它們投影到同一個(gè)空間里進(jìn)行字典學(xué)習(xí)，從而探索兩者之間的關(guān)系，但該方法在一定程度上增加了計(jì)算的復(fù)雜度，降低了計(jì)算效率；

中國(guó)專利CN 106709524 A公開了一種電氣工程圖中的元件符號(hào)檢測(cè)與識(shí)別方法，通過數(shù)字圖像處理以及模式識(shí)別的相關(guān)知識(shí)，對(duì)電氣工程圖中的元件進(jìn)行檢測(cè)以及識(shí)別，但該方法采用數(shù)字圖像處理的相關(guān)原理進(jìn)行元件符號(hào)的檢測(cè)，不具有較強(qiáng)的魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解的手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)的匹配識(shí)別方法。其中所述聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解可以充分利用手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)之間的共同符號(hào)表示信息，提高識(shí)別性能，具有較強(qiáng)的魯棒性。

發(fā)明概述：

一種基于聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解的手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)的匹配識(shí)別方法，包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、矩陣分解、線性判別分析和分類識(shí)別。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解的手工繪制電氣符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)的匹配識(shí)別方法，包括：

1)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)與手工繪制電氣符號(hào)進(jìn)行去噪和歸一化處理；

2)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)分別提取Gabor特征；優(yōu)選的，對(duì)所述Gabor特征進(jìn)行主成分分析處理；該步驟是為減少后續(xù)計(jì)算的復(fù)雜度；

3)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)進(jìn)行聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解，從而得到標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)的公共部分；由于標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)是相同類型電氣符號(hào)的不同表現(xiàn)形式，所以相同類型的手工繪制電氣符號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)具有內(nèi)在的聯(lián)系，具有共同的符號(hào)表示信息，為了得到其共同表示信息，對(duì)所得標(biāo)準(zhǔn)電氣符號(hào)和手工繪制電氣符號(hào)特征進(jìn)行聯(lián)合非負(fù)矩陣二分解；