[发明专利]一种基于联合非负矩阵二分解的手工绘制电气符号和标准电气符号的匹配识别方法

说明书

一种基于联合非负矩阵二分解的手工绘制电气符号和标准电气符号的匹配识别方法，包括对所建立数据库的电气符号进行去躁和归一化处理，得到符合相同标准的电气符号；对标准电气符号和手工绘制电气符号提取Gabor特征，同时对Gabor特征进行主成分分析处理；相同类型的手工绘制电气符号与标准电气符号具有内在的联系，具有共同的符号表示信息，为了得到了其共同表示信息，对所得标准电气符号和手工绘制电气符号特征进行联合非负矩阵二分解；之后采用线性判别分析进行建模；最后采用基于欧式距离的最近邻分类器进行分类识别。本发明充分利用了手工绘制电气符号和标准电气符号之间的共同表示信息，具有较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种基于联合非负矩阵二分解的手工绘制电气符号和标准电气符号的匹配识别方法，属于符号识别以及机器学习的技术领域。

背景技术

电气原理图是继电电路系统设计中不可缺少的一部分，是继电电路系统设计中的重要环节，是其他后续设计工作的基础，因此电气原理图是一种重要的工程图。随着计算机和集成电路的不断发展以及计算机应用的普及，越来越多的电气原理图采用计算机进行设计，相对于之前的手工图纸绘制设计来说，缩短了设计与制造周期，大大提高了设计效率。

然而，就目前来说，仍旧有相当一部分手工绘制图纸应用于各大工程当中，而手工绘制图纸具有不易保存，副本复制质量差等缺点，因此将现有手工绘制图纸进行电子化便成为了一项必要的课题。如果采用相关人员进行手工录入的方式对手工绘制图纸进行电子化的话，由于工作量巨大，相关人员的出错率便会提高，同时所花费的成本也成倍的提升；同时，由于电气原理图在继电电路系统设计中的重要地位，对于电气原理图的容错性要求十分高，不适合采用手工录入的方式对手工绘制图纸进行电子化。因此，对手工绘制电气符号的匹配识别便成为了电子化手工绘制图纸的必要环节。

中国专利CN106650820 A公开了一种手写电气元器件符号与标准电气元器件符号的匹配识别方法，利用字典学习来进行手工绘制符号与标准电气符号之间的识别，由于标准电气符号与手工绘制符号在特征集上处于不同的空间，所以需要将它们投影到同一个空间里进行字典学习，从而探索两者之间的关系，但该方法在一定程度上增加了计算的复杂度，降低了计算效率；

中国专利CN 106709524 A公开了一种电气工程图中的元件符号检测与识别方法，通过数字图像处理以及模式识别的相关知识，对电气工程图中的元件进行检测以及识别，但该方法采用数字图像处理的相关原理进行元件符号的检测，不具有较强的鲁棒性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于联合非负矩阵二分解的手工绘制电气符号和标准电气符号的匹配识别方法。其中所述联合非负矩阵二分解可以充分利用手工绘制电气符号和标准电气符号之间的共同符号表示信息，提高识别性能，具有较强的鲁棒性。

发明概述：

一种基于联合非负矩阵二分解的手工绘制电气符号和标准电气符号的匹配识别方法，包括：数据预处理、特征提取、矩阵分解、线性判别分析和分类识别。

本发明的技术方案如下：

一种基于联合非负矩阵二分解的手工绘制电气符号和标准电气符号的匹配识别方法，包括：

1)对标准电气符号与手工绘制电气符号进行去噪和归一化处理；

2)对标准电气符号和手工绘制电气符号分别提取Gabor特征；优选的，对所述Gabor特征进行主成分分析处理；该步骤是为减少后续计算的复杂度；

3)对标准电气符号和手工绘制电气符号进行联合非负矩阵二分解，从而得到标准电气符号和手工绘制电气符号的公共部分；由于标准电气符号和手工绘制电气符号是相同类型电气符号的不同表现形式，所以相同类型的手工绘制电气符号与标准电气符号具有内在的联系，具有共同的符号表示信息，为了得到其共同表示信息，对所得标准电气符号和手工绘制电气符号特征进行联合非负矩阵二分解；