一种基于可变阈值的PCB单图元识别方法与流程

一种基于可变阈值的pcb单图元识别方法
技术领域
1.本发明涉及计算、推算或计数的技术领域，特别涉及一种基于可变阈值的pcb单图元识别方法，应用于pcb辅助制造生产的图形编辑技术。


背景技术：

2.pcb板是重要的电子部件，作为电子元器件的支撑体，其是电子元器件电气相互连接的载体。随着制造工艺的提升，pcb板朝高密度方向发展。
3.由于pcb图元存在尺寸纳米级、图元数目巨大以及图元不规则性等特征，而现有技术中，常用的pcb图形编辑系统以鼠标点是否选中图元为识别依据，在pcb板上图元密度越来越大的当下，实际操作中，存在鼠标难以精确选中图元，极易产生图元空识别问题，严重影响pcb图元识别效率。


技术实现要素：

4.本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的基于可变阈值的pcb单图元识别方法，提高pcb图元识别效率，特别适用于高密度的pcb板。
5.本发明所采用的技术方案是，一种基于可变阈值的pcb单图元识别方法，所述方法计算识别光标与任一pcb图元的最短距离，以最短距离和与pcb图元关联的阈值进行比较，实现pcb单个图元的识别。
6.优选地，所述方法包括以下步骤：
7.步骤1：将pcb板中的所有图元基于形状进行分类，设置并存储图元分类码、识别信息；建立基于所述pcb板的xoy坐标系；
8.步骤2：识别光标移动，获得对应的识别光标p，坐标为(x
p
,y
p
)；
9.步骤3：以识别光标按分类遍历存储的所有图元，基于与pcb图元点关联的阈值ts为每一个图元补充识别光标与任一pcb图元的最短距离值；
10.步骤4：对所有最短距离值中的最小值对应的pcb图元进行识别。
11.优选地，所述步骤1中，所有图元基于形状分为线段图元、圆形图元和多边形图元；所述线段图元、圆形图元和多边形图元对应的图元分类码互不相同。
12.优选地，所述步骤1中，识别信息为对应每一图元的图元唯一标识号。
13.优选地，所述步骤3中，识别光标遍历存储的线段图元，获得最短距离值包括以下步骤：
14.步骤3.1.1：令任一线段图元的两个顶点a和b的坐标为(x1，y1)和(x2，y2)；
15.步骤3.1.2：则以两个顶点a和b为端点，分别设置垂直于线段图元的辅助线l1和l2；
16.步骤3.1.3：若识别光标落于l1和l2间的空间内，则识别光标与所述线段图元的最短距离为d
l_min
＝|pe|，其中，e为p与线段ab的垂足；
17.若识别光标落于l1或l2外的空间，则识别光标与所述线段图元的最短距离为d
l_min
＝|pa|或
18.若识别光别落于l1或l2上，则识别光标与所述线段图元的最短距离为d
l_min
＝|pa|或
19.步骤3.1.4：若|d
l_min
|＜ts，则以|d
l_min
|为最短距离值并存储。
20.优选地，所述步骤3中，识别光标遍历存储的圆形图元，获得最短距离值包括以下步骤：
21.步骤3.2.1：令所述圆形图元的圆心为c(xc，yc)、半径为r；
22.步骤3.2.2：计算识别光标与圆形图元的最短距离d
c_min
，，
23.步骤3.2.3：若d
c_min
≤0，则识别光标选中所述圆形图元，以0为最短距离值，进行存储；若0＜d
c_min
＜ts，则以d
c_min
为最短距离值并存储。
24.优选地，所述步骤3中，识别光标遍历存储的多边形图元，获得最短距离值包括以下步骤：
25.步骤3.3.1：令目标多边形图元的顶点坐标集合为pq，pq＝{p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，...，pn(xn，yn)}，n为多边形的顶点数，n≥3；
26.步骤3.3.2：取所述多边形图元的边，对应n条线段p
k+1
pk，pk，p
k+1
∈p2，1≤k≤n-1；以n
r_p
对识别光标任一侧与目标多边形图元的交点进行计数；初始化n
r_p
为0；
27.步骤3.3.3：若p点位于任一线段p
k+1
pk上，则识别光标选中所述多边形图元，以0为最短距离值，进行存储；否则，自p点起，向任一线段p
k+1
pk上除顶点外的任一点绘制射线li，若n
r_p
为奇数，则识别光标选中所述多边形图元，以0为最短距离值，进行存储，若为偶数，则识别光标落于所述多边形图元外侧，进行下一步；
28.步骤3.3.4：初始化i＝1；
29.步骤3.3.5：取所述多边形图元的第i条边，对应边的两个顶点坐标为p
i+1
(x
i+1
，y
i+1
)、pi(xi，yi)，1≤i≤n-1；
30.步骤3.3.6：采用向量内积，遍历计算p与多边形图元的每条边延长线的位置关系r
p_seg_i
，r
p_seg_i
＝(x
i-x
p
)*(y
i+1-y
p
)-(x
i+1-x
p
)*(y
i-y
p
)；
31.步骤3.3.7：计算p与线段pi+1pi的距离d
p_
seg_i，进行暂存；
32.步骤3.3.8：若i＜n-1，则i＝i+1，重复步骤3.3.5，否则进行步骤3.3.9；
33.步骤3.3.9：取出所有暂存的d
p_seg_i
，d
r_min
＝min{d
p_seg_i
|0＜i＜n}，以d
r_min
为最短距离值并存储。
34.优选地，所述步骤3.3.7中，
35.若r
p_seg_i
＞1，则
[0036][0037]
若r
p_seg_i
＜0，则
[0038][0039]
其他情况下，则令d
x
＝xi+r
p_seg_i
*(x
i+1-xi)，dy＝yi+r
p_seg_i
*(y
i+1-yi)，
[0040][0041]
优选地，所述步骤3中，ts＝t*scaling，t为初始阈值，scaling为图形缩放比例，scaling＞0。
[0042]
优选地，t＝|d
pel_min
|/2，其中，|d
pel_min
|为任意两个图元间的最小间距。
[0043]
本发明涉及一种优化的基于可变阈值的pcb单图元识别方法，计算识别光标与任一pcb图元的最短距离，以最短距离和与pcb图元点关联的阈值进行比较，实现pcb图元点的识别。
[0044]
本发明特别适用于高密度pcb板的辅助制造中，解决现有技术中对pcb板的空识别问题，提高pcb图元，特别是单个图元的识别效率，降低错率，成品率高。
附图说明
[0045]
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0046]
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
[0047]
本发明涉及一种基于可变阈值的pcb单图元识别方法，所述方法计算识别光标与任一pcb图元的最短距离，以最短距离和与pcb图元关联的阈值进行比较，实现pcb单个图元的识别。
[0048]
所述方法包括以下步骤：
[0049]
步骤1：将pcb板中的所有图元基于形状进行分类，为分类后的图元分配图元分类码、识别信息，存储；建立基于所述pcb板的xoy坐标系；
[0050]
所述步骤1中，所有图元基于形状分为线段图元、圆形图元和多边形图元；所述线段图元、圆形图元和多边形图元对应的图元分类码互不相同。
[0051]
所述步骤1中，识别信息为对应每一图元的图元唯一标识号。
[0052]
本发明中，基于形状对图元进行分类，图元包括但不限于线段图元、圆形图元和多边形图元，在实际应用中，线段图元、圆形图元和多边形图元为常见图元，其中，圆形图元非圆点，而是以实心圆存在；就这三类图元来说，图元分类码互不相同，如线段图元的图元分类码为1、圆形图元的图元分类码为2、多边形图元的图元分类码为3。
[0053]
本发明中，图元唯一标识号为每个图元的特有识别信息，如设置某个线段图元的图元唯一标识号l1001，其中l表示线段，1001则表示编号。
[0054]
本发明中，实际处理过程中，将图元分类码和识别信息存储在嵌套键值对容器mappel中，并设置用于存储最短距离值的位置，初始值为空；mappel容器结构定义为《图元分类码，《图元唯一标识号，最短距离值》》。
[0055]
步骤2：识别光标移动，获得对应的识别光标p，坐标为(x
p
，y
p
)；
[0056]
本发明中，一般来说，识别光标为鼠标点。
[0057]
步骤3：以识别光标按分类遍历存储的所有图元，基于与pcb图元点关联的阈值ts为每一个图元补充识别光标与任一pcb图元的最短距离值；
[0058]
所述步骤3中，ts＝t*scaling，t为初始阈值，scaling为图形缩放比例，scaling＞0。
[0059]
t＝|d
pel_min
|/2，其中，|d
pel_min
|为任意两个图元间的最小间距。
[0060]
本发明中，pcb图形编辑系统是无极缩放的图形系统，不能使用固定的阈值为识别有效距离判断依据，因此在不同的图形缩放比例下，设置可变距离阈值ts。
[0061]
本发明中，在明确的情况下，初始阈值可以直接设定，亦可以通过计算最小间距获得。
[0062]
本发明中，最短距离值的获得或计算针对三种不同类型图元而定。
[0063]
本发明中，阈值t一般采用相同的值，举例来说，对于随机的三个图元a、b、c，存在a和b的间距为2，b和c的间距为1，a和c的间距为3，则以b和c的间距为每两个图元间的最小间距，即阈值t＝d
bc
/2。
[0064]
所述步骤3中，识别光标遍历存储的线段图元，获得最短距离值包括以下步骤：
[0065]
步骤3.1.1：令任一线段图元的两个顶点a和b的坐标为(x1，y1)和(x2，y2)；
[0066]
步骤3.1.2：则以两个顶点a和b为端点，分别设置垂直于线段图元的辅助线l1和l2；
[0067]
步骤3.1.3：若识别光标落于l1和l2间的空间内，则识别光标与所述线段图元的最短距离为d
l_min
＝|pe|，其中，e为p与线段ab的垂足；
[0068]
若识别光标落于l1或l2外的空间，则识别光标与所述线段图元的最短距离为d
l_min
＝|pa|或
[0069]
若识别光别落于l1或l2上，则识别光标与所述线段图元的最短距离为d
l_min
＝|pa|或
[0070]
步骤3.1.4：若|d
l_min
|＜ts，则以|d
l_min
|为最短距离值并存储。
[0071]
本发明中，针对线段图元，当识别光标落在不同位置时，其最短距离的计算方式存在不同，此位置由辅助线l1和l2进行区分；具体来说：
[0072]
识别光标落在l1和l2间时，则识别光标与线段ab间的最短距离一定是识别光标与ab的垂直交叉点e间的距离，即|pe|；
[0073]
识别光标落在l1和l2外的空间，则识别光标与线段ab间的最短距离一定是识别光标与a或b间的距离，即|pa|或|pb|；
[0074]
而当识别光标落在l1和l2上时，则识别光标与线段ab间的最短距离一定是识别光标与a或b间的距离，即|pa|或|pb|，但此时|pa|或|pb|事实上与识别光标与ab的垂直交叉点e间的距离相等。
[0075]
所述步骤3中，识别光标遍历存储的圆形图元，获得最短距离值包括以下步骤：
[0076]
步骤3.2.1：令所述圆形图元的圆心为c(xc，yc)、半径为r；
[0077]
步骤3.2.2：计算识别光标与圆形图元的最短距离d
c_min
，
[0078]
步骤3.2.3：若d
c_min
≤0，则识别光标选中所述圆形图元，以0为最短距离值，进行存储；若0＜d
c_min
＜ts，则以d
c_min
为最短距离值并存储
[0079]
所述步骤3中，识别光标遍历存储的多边形图元，获得最短距离值包括以下步骤：
[0080]
步骤3.3.1：令目标多边形图元的顶点坐标集合为pq，pq＝{p1(x1，y1)，p2(x2，y2)，...，pn(xn，yn)}，n为多边形的顶点数，n≥3；
[0081]
步骤3.3.2：取所述多边形图元的边，对应n条线段p
k+1
pk，pk，p
k+1
∈pq，1≤k≤n-1；以n
r_p
对识别光标任一侧与目标多边形图元的交点进行计数；初始化n
r_p
为0；
[0082]
步骤3.3.3：若p点位于任一线段p
k+1
pk上，则识别光标选中所述多边形图元，以0为最短距离值，进行存储；否则，自p点起，向任一线段p
k+1
pk上除顶点外的任一点绘制射线li，若n
r_p
为奇数，则识别光标选中所述多边形图元，以0为最短距离值，进行存储，若为偶数，则识别光标落于所述多边形图元外侧，进行下一步；
[0083]
步骤3.3.4：初始化f＝1；
[0084]
步骤3.3.5：取所述多边形图元的第i条边，对应边的两个顶点坐标为p
i+1
(x
i+1
，y
i+1
)、pi(xi，yi)，1≤i≤n-1；
[0085]
步骤3.3.6：采用向量内积，遍历计算p与多边形图元的每条边延长线的位置关系r
p_seg_i
，r
p_seg_i
＝(x
i-x
p
)*(y
i+1-y
p
)-(x
i+1-x
p
)*(y
i-y
p
)；
[0087]
步骤3.3.7：计算p与线段p
i+1
pi的距离d
p_seg_i
，进行暂存；
[0088]
所述步骤3.3.7中，
[0089]
若r
p_seg_i
＞1，则
[0090][0091]
若r
p_seg_i
＜0，则
[0092][0093]
其他情况下，则令d
x
＝xi+r
p_seg_i
*(x
i+1-xi)，dy＝yi+r
p_seg_i
*(y
i+1-yi)，
[0094][0095]
步骤3.3.8：若i＜n-1，则i＝i+1，重复步骤3.3.5，否则进行步骤3.3.9；
[0096]
步骤3.3.9：取出所有暂存的d
p_seg_i
，d
r_min
＝min{d
p_seg_i
|0＜i＜n}，以d
r_min
为最短距离值并存储。
[0097]
本发明中，首先确认识别光标是否处于多边形图元内部，通过射线法计算识别光标与多边形图元的交点个数n
r_p
来判断识别光标与多边形图元的位置关系；即从识别光标向多边形图元的任一一边做一条射线，若交点个数为奇数，那么点在多边形内部，否则点在多边形外部；同时还存在一种例外情况，即识别光标位于任一条线段p
k+1
pk上，在这种情况下可能影响n
r_p
的计数，故直接以0为最短距离值，进行存储。
[0098]
本发明中，当确认识别光标处于多边形图元的外部后，计算向量内积，以向量内积确认每种情况下识别光标与多边形图元每条边的距离，并最终取最小值为最短距离值。
[0099]
步骤4：对所有的最短距离值中的最小值对应的pcb单图元进行识别。
[0100]
本发明中，为了避免计算量过大的问题，可以在获得识别光标p的坐标(x
p
,y
p
)后，先计算一个筛查范围，如以p为圆心、半径为r的圆形范围，r可以设置为ts的n倍，0＜n≤20，随后进行筛查范围内的图元的最短距离的计算。
[0101]
本发明中，筛选容器mappel中的最短距离值，最短距离值最小的图元被识别。