[发明专利]一种基于局部连接特征匹配的机械图纸对比方法

权利要求书

1.一种基于局部连接特征匹配的机械图纸对比方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S100、在进行对比的机械图中，提取与差异区域的图像元素有关联的连通图；

S200、对所述连通图中的线条进行单像素化处理；

S300、在单像素化的连通图中提取关键特征点；

步骤S300所述的提取关键特征点是先采用Harris角点检测算法，将具有角点特征的点都检测出来，然后对角点中的非关键特征点进行抑制，即提取出了关键特征点，所述关键特征点包括机械图中的交叉点和拐点；

S400、检测所述关键特征点的连接状态，得到特征点的局部连接图；

S500、根据所述特征点的局部连接图，建立特征描述子矩阵；

步骤S500所述的特征描述子矩阵包含的局部连接图连接特征分量有：连接图的中心特征点与邻接特征点的连线类型，中心特征点与邻接特征点之间的直线距离，中心特征点与邻接特征点的直线连线之间的夹角；

S600、根据所述特征描述子矩阵，建立特征点距离函数；

步骤S600所述的距离函数的建立，特征点A与特征点B的距离函数F定义如下：

F(M_A,M_B)＝αD(r_d)+βD(r_θ)+γ|1-E(r_d)|+λ|1-E(r₀)|

MA和MB分别表示特征点A和特征点B的特征描述子矩阵，rd表示特征点A、B与其邻接特征点的直线距离比的集合，r_θ表示特征点A、B与其邻接特征点的直线连线之间的夹角角度比的集合，D(r_d)为线段距离比值集合rd的方差，D(r_θ)为夹角比值集合r_θ的方差，|1-E(rd)|表示直线距离比值均值与1的距离，|1-E(r_θ)|表示夹角比值均值与1的距离，α、β、γ、λ为权重系数；

S700、在所述单像素化的连通图中，将同一图形连通域内的特征点分为一类；

步骤S700所述的特征点分类，是在连通图包含的多个连通域内进行的，分类的步骤：

S710、根据所述单像素化的连通图，列出连通域内特征点数量的差分矩阵；

S720、对所述差分矩阵的元素做归一化处理；

S730、在矩阵中寻找最小值，寻找到最小值之后，将所述最小值所对应的行和列的所有元素都置1，重复该步骤，直至矩阵所有元素都为1，每次寻找到的最小值的行和列所对应连通域的特征点归为一类；

S800、根据所述特征点距离函数，对同一类特征点进行匹配，得到未进行特征点匹配的区域；

步骤S800所述的特征点的匹配是在同一类特征点中进行的，匹配的是特征点局部连接图往外延伸到第二层的多层连接图，特征点的匹配分为三次：

第一次是对特征点数量一致、连线类型一致的连接图进行匹配，第二次是对特征点数量一致、不考虑连线类型的连接图进行匹配，第三次是对特征点数量不一致、连线类型一致的连接图进行匹配，每次匹配的步骤：

S810、计算分别来自两个连通域内的任意两个特征点连接图的距离函数

原连接图中特征点A有n个直接邻接特征点，A特征点对应修改后的机械图中B特征点，B特征点也有n个直接邻接特征点，特征点A的连接图和特征点B的连接图的距离函数值F_AB定义如下：

F_AB＝F1+F2...+Fi+...Fn

其中F_i＝min{F(M_Ai,M_Bx)},Ai(其中i＝1,2,…,n)表示特征点A的每个直接邻接特征点，Bx(其中x＝1,2,…,n)表示特征点B每个直接邻接特征点，M_Ai表示特征点A的邻接特征点的特征描述子矩阵，M_Bx表示特征点B的邻接特征点的特征描述子矩阵，F_i表示特征点A的邻接点Ai逐一与特征点B的每个邻接点

Bx进行匹配计算距离函数值，F_AB表示将特征点A和特征点B所有的邻接点最佳匹配的距离值做累加；

S820、生成距离函数结果值矩阵，其中第i行、第j列元素代表原图的某连通域的第i个特征点与另一版本图中连通域的第j个特征点的距离函数值F_ij，计算F_ij时，设置一个阈值，当F_ij大于所述阈值时，令F_ij的值为1，停止计算，开始下一个特征点的计算；

S830、在矩阵中寻找最小值，记录最小值对应的特征点为相匹配点，并将该最小值所在的行和列都置1，重复该步骤，直至矩阵所有的元素都为1，匹配结束，得到未进行匹配的特征点区域，即为机械图纸有改动的区域。