CN109871748A - 一种用于地铁电路图的智能识别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像处理的技术领域，公开了一种用于地铁电路图的智能识别装置，包括处理器，所述处理器与输入端、识别模块和转换模块、输出端相连，所述输入端用于对静态地铁电路图进行录入，所述识别模块用于对地铁电路图上的数字、字母、器件和线路进行识别，所述转换模块用于对识别后的数字、字母、器件和线路进行重组，形成完整的动态地铁电路图，所述输出端用于将动态地铁电路图显示出来。本发明的装置既可以节省人力物力和财力，又可以大大提高电路图识别的准确度和智能化水平，便于归档管理和查验，同时，在列车发生故障时可以快速找到相关部分电路，可以在最短的时间解决应急问题，保障列车的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理的技术领域，具体涉及一种用于地铁电路图的智能识别装置。
背景技术
随着现代化交通的飞速发展，轨道交通已成为人们出行不可缺少的方式。地铁列车运行的安全和检修成为了人们关心的问题，而地铁列车内部电路是保证列车运行安全和发现故障并进行检修的重点，所以如何快速准确的识别地铁列车电路图是一件非常重要的工作。当前国内的地铁公司还是以纸质版电路图为主，工作人员也可以采用电脑浏览PDF的方式来进行人工识别电路图，但是这种方法存在大量弊端，如耗时长、效率低、容易受外界因素影响。而且由于是纯人工识别，所以需要购买大量设备，而电路图识别的设备需要的是高清显示屏，这样就增加了成本，同时工作人员在识别电路图时，受到本身主观印象的支配，会使得识别电路图的准确率降低，而且长期的坐在电脑前，对工作人员的身体健康会产生一定的影响，因此，如何智能化的采集电路图信息是当下应该思考的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于地铁电路图的智能识别装置，解决了现有识别地铁电路图的方法耗时长、效率低、容易受外界因素影响等问题。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种用于地铁电路图的智能识别装置，包括处理器，所述处理器与输入端、识别模块和转换模块、输出端相连，所述输入端用于对静态地铁电路图进行录入，所述识别模块用于对地铁电路图上的数字、字母、器件和线路进行识别，所述转换模块用于对识别后的数字、字母、器件和线路进行重组，形成完整的动态地铁电路图，所述输出端用于将动态地铁电路图显示出来。
进一步，所述识别模块包括数字和字母识别模块、器件识别模块和线路识别模块，
所述数字和字母识别模块用于对地铁电路图上的数字或者字母进行识别；
所述器件识别模块用于对地铁电路图上的器件的形状进行识别；
所述线路识别模块用于对地铁电路图上的每个线路的起讫点、线类型、拐点、连接器件进行识别。
进一步，所述数字和字母识别模块用于对数字或者字母进行细化，获取其对应的骨架和轮廓，再对所述骨架和轮廓进行特征提取，最后利用神经网络分类器对提取到的特征进行分类，识别出对应的字母或者数字；
所述器件识别模块用于通过边缘检测获取器件的轮廓，再对所述轮廓进行形状特征提取，最后将提取到的形状特征与器件形状库的各种器件的形状特征进行相似度匹配，识别出对应的器件；
所述线路识别模块用于采用最小核值相似区域算法识别出每个线路上的各个线段、所述线段上的拐点，借助器件识别模块、数字和字母识别模块识别出所述线段两端的连接器件，借助数字和字母识别模块识别出所述线段上的标号，进而获得对应的线类型。
进一步，所述拐点包括实点和虚点，所述实点通过灰度化后的像素面积进行判定。
进一步，所述数字和字母识别模块采用索引表细化算法、Hilditch经典细化算法、快速并行细化算法、Deutsch细化算法或者Pavlidis细化算法对数字或者字母进行细化。
进一步，所述转换模块通过以地铁电路图的左下角为原心建立直角坐标系，利用网格化识别出各个连接器件、拐点的位置坐标，各个线段上标号的位置坐标，进而确定对应线段的位置，完成整个线路的建立，实现地图电路图的重组，再运用Html5语言和Css3语言的结合将重组后的地铁电路图以动态的形式演示出来。
进一步，所述静态地铁电路图包括纸质版或者电子版地铁电路图。
本发明有益的技术效果在于：
利用扫描仪将纸质版或者PDF版电路图录入，基于电路元器件数据库和神经网络，借助识别模块，对电路图中的字母和数字识别，器件的形状特征匹配以及线路识别，将电路图分解处理，再利用转换模块进行重组，建立动态电路图，既可以节省人力物力和财力，又可以大大提高电路图识别的准确度和智能化水平，便于归档管理和查验，同时，在列车发生故障时可以快速找到相关部分电路，可以在最短的时间解决应急问题，保障列车的安全运行。整个装置的结构简单，功能性十分强大，便于推广运用。
附图说明
图1为本发明的总体电路连接框图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供了一种用于地铁电路图的智能识别装置，包括处理器，所述处理器与输入端、识别模块和转换模块、输出端相连，该输入端用于对静态地铁电路图进行录入，该识别模块用于对地铁电路图上的数字、字母、器件和线路进行识别，该转换模块用于对识别后的数字、字母、器件和线路进行重组，形成完整的动态地铁电路图，该输出端用于将动态地铁电路图显示出来。
众所周知，电路图一般都由连接线将各个连接器件按照一定的设定线路连接起来，连接器件一般都与特定的标识、符号和图形组成，连接线一般都由细线或者粗线表示，而地铁电路图的连接线一般都是有标号的，不同标号的连接线连接不同的部分。所有的连接线大体可以分为四类，第一类是连接线两边都是器件；第二类是一边为跳转符，另一边为器件；第三类是一边为分支点即实点，另一边为器件；第四类是一边为分支点即实点，另一边是跳转符。
为了可以更加形象和方便地将地图电路图展现出来，同时，可以监控地铁上各个设备的运行状态，该输入端采用扫描仪、摄像头或者数据接口的形式结构，将纸质版或者电子版静态地铁电路图录入，以便给识别模块做后续图像处理。
该识别模块包括数字和字母识别模块、器件识别模块和线路识别模块，数字和字母识别模块用于对地铁电路图上的数字或者字母进行识别，器件识别模块用于对地铁电路图上的器件的形状进行识别，线路识别模块用于对地铁电路图上的每个线路的起讫点、线类型、拐点、连接器件进行识别。
对于数字和字母识别模块，首先，采用索引表细化算法、Hilditch经典细化算法、快速并行细化算法、Deutsch细化算法或者Pavlidis细化算法等对数字或者字母进行细化，获取其对应的骨架和轮廓，再对该骨架和轮廓进行特征提取，从而减少数据的维数，同时减少类内差异，增大类间差异，最后利用神经网络分类器对提取到的特征进行分类，识别出对应的字母或者数字。该字母或者数字可以器件本身的，也可以是线路上的，如跳转符。
对于器件识别模块，首先，通过边缘检测获取器件的轮廓，再对该轮廓进行形状特征提取，最后将提取到的形状特征与器件形状库的各种器件的形状特征进行相似度匹配，识别出对应的器件。该器件形状库是事先建立好的，可以收集各种现有的器件形状，也可以是仅包括需要处理的地铁电路图上的器件形状。利用器件识别模块识别出器件的形状，再结合数字和字母识别模块识别出其周围对应的数字和字母，即可以完整地识别出电路图上的各个连接器件。
对于线路识别模块，首先，采用Smith等人提出最小核值相似区域算法或者Moravec等人提出了Moravec角点检测算法等类似的算法识别出每个线路上的各个线段、在线段上的拐点，再借助器件识别模块、数字和字母识别模块识别出每个线段两端的连接器件，借助数字和字母识别模块识别出每个线段上的标号，进而获得对应的线类型。由于电路图中每个线段上的拐点可以是实点也可以是虚点，两者代表的意义不同，需要再进一步进行细分，但是，最小核值相似区域算法，识别出的拐点是没有办法区别分，因此，此时识别出的拐点包括实点和虚点，一般情况下，实点是包含一个圆区域的黑块，而虚点仅是一个点，其图像经过灰度处理后，实点依然是包含一个圆区域的像素块，与虚点不同，因此，通过设定圆区域的像素块的面积判定实点与虚点。对于线路的起讫点，可以是连接器件、实点、跳转符，具体根据实际的电路图而定。
该转换模块通过以地铁电路图的左下角为原心建立直角坐标系，利用网格化识别出各个连接器件、拐点的位置坐标，各个线段上标号的位置坐标，进而确定对应线段的位置，完成整个线路的建立，实现地图电路图的重组，再运用Html5语言和Css3语言的结合将重组后的地铁电路图以动态的形式演示出来。为了位置坐标的精准化，可以将网格化的每个网格做得比较小。
该输出端可以是显示屏或者本身带有投影装置，可以直接投影在白板或者幕布上进行演示。
本发明利用扫描仪将纸质版或者PDF版电路图录入，基于电路元器件数据库和神经网络，借助识别模块，对电路图中的字母和数字识别，器件的形状特征匹配以及线路识别，将电路图分解处理，再利用转换模块进行重组，建立动态电路图，既可以节省人力物力和财力，又可以大大提高电路图识别的准确度和智能化水平，便于归档管理和查验，同时，在列车发生故障时可以快速找到相关部分电路，可以在最短的时间解决应急问题，保障列车的安全运行。整个装置的功能性十分强大，便于推广运用。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (7)
1.一种用于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：包括处理器，所述处理器与输入端、识别模块和转换模块、输出端相连，所述输入端用于对静态地铁电路图进行录入，所述识别模块用于对地铁电路图上的数字、字母、器件和线路进行识别，所述转换模块用于对识别后的数字、字母、器件和线路进行重组，形成完整的动态地铁电路图，所述输出端用于将动态地铁电路图显示出来。
2.根据权利要求1所述的用于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：所述识别模块包括数字和字母识别模块、器件识别模块和线路识别模块，所述数字和字母识别模块用于对地铁电路图上的数字或者字母进行识别；
所述器件识别模块用于对地铁电路图上的器件的形状进行识别；
所述线路识别模块用于对地铁电路图上的每个线路的起讫点、线类型、拐点、连接器件进行识别。
3.根据权利要求2所述的用于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：所述数字和字母识别模块用于对数字或者字母进行细化，获取其对应的骨架和轮廓，再对所述骨架和轮廓进行特征提取，最后利用神经网络分类器对提取到的特征进行分类，识别出对应的字母或者数字；
所述器件识别模块用于通过边缘检测获取器件的轮廓，再对所述轮廓进行形状特征提取，最后将提取到的形状特征与器件形状库的各种器件的形状特征进行相似度匹配，识别出对应的器件；
所述线路识别模块用于采用最小核值相似区域算法识别出每个线路上的各个线段、所述线段上的拐点，借助器件识别模块、数字和字母识别模块识别出所述线段两端的连接器件，借助数字和字母识别模块识别出所述线段上的标号，进而获得对应的线类型。
4.根据权利要求3所述的用于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：所述拐点包括实点和虚点，所述实点通过灰度化后的像素面积进行判定。
5.根据权利要求3所述的用于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：所述数字和字母识别模块采用索引表细化算法、Hilditch经典细化算法、快速并行细化算法、Deutsch细化算法或者Pavlidis细化算法对数字或者字母进行细化。
6.根据权利要求3所述的用于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：所述转换模块通过以地铁电路图的左下角为原心建立直角坐标系，利用网格化识别出各个连接器件、拐点的位置坐标，各个线段上标号的位置坐标，进而确定对应线段的位置，完成整个线路的建立，实现地图电路图的重组，再运用Html5语言和Css3语言的结合将重组后的地铁电路图以动态的形式演示出来。
7.根据权利要求1所述的于地铁电路图的智能识别装置，其特征在于：所述静态地铁电路图包括纸质版或者电子版地铁电路图。
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