АННОТАЦИЯ 1
ВВЕДЕНИЕ 4
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 5
1 ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТНУЮ ОБЛАСТЬ 6
1.1 Обзор методов решения 7
1.2 Обоснование выбора метода 11
1.3 Теория работы нейронных сетей 11
1.4 Сегментация 19
1.5 Методы масштабирования обучающей выборки 23
1.6 Область применения 27
2 РАЗРАБОТКА ОСНОВНОГО ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ 28
2.1 Выбор платформы 28
2.2 Подготовка набора данных 29
2.3 Базовый сценарий распознавания схемы 30
2.4 Граф-структура вызова модулей 31
2.5 Снимки схемы 33
2.6 Хранение обнаруженных объектов 33
2.7 Холст 34
2.8 Подключение новых модулей 35
2.9 Валидация изображений схем 36
3 РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ РАСПОЗНАВАНИЯ 38
3.1 Модули обнаружения текста 38
3.2 Модули распознавания текста 41
3.3 Модуль определения элемента 44
3.4 Модуль определения связей 47
3.5 Инструменты обработки изображений 49
3.5.1 Модуль удаления области с изображения схемы 49
3.5.2 Модуль изменения разрешения изображения схемы 51
3.5.3 Модуль поворота изображения схемы 57
3.5.4 Модуль кадрирования части схемы 59
3.5.5 Модуль улучшение качества изображения схемы 60
ВЫВОДЫ 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 68
В современном мире задача распознавания схем повсеместно возникает на различных предприятиях, заводах, исследовательских институтах и конструкторских бюро, за долгое время существования успевших накопить огромное количество не оцифрованных бумажных схем. На данный момент, задачу решают путем ручной перерисовки схем, но такой способ не подходит, когда их количество исчисляется тысячами, также не стоит забывать про человеческий фактор, когда сотрудник, решающий на протяжении нескольких часов монотонную задачу, может указать неверный элемент или неправильное соединение, не заметив этого. Решение данной проблемы, безусловно, сократило бы временные затраты сотрудников и ускорило бы разработку новых проектов, сократив и финансовые затраты.
Таким образом формируется цель разработки программного продукта для распознавания схем.
К достижению данной цели следует подходить комплексно и разбивать её на несколько задач:
• Обнаружение элементов и связей и текста на изображении схемы
• Идентификация найденных объектов
• Сопоставление элементов и связей и текста
• Проверка синтаксиса
Данный программный продукт является частью автоматизированной информационной системы поддержки процессов проектирования (АИС ППП).
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Ставится цель разработки универсального программного продукта, способного по изображениям схем, распознать текст, элементы и связи между ними.
Характеристики программного продукта:
• Возможность конфигурирования и добавления новых модулей
• Возможность распознавания различных типов схем
• Скорость распознавания не более 2-х минут
• Создание точной копии схемы в цифровом формате
• Автоматическое получение результатов для стандартных схем
Достижение поставленной цели осуществляется путем решения пяти задач:
1. Провести обзор и анализ предметной области
2. Выбрать и обосновать архитектуру программного комплекса
3. Выбор платформы реализации
4. Программная реализация модулей и системы
5. Тестирование системы
В рамках выпускной квалификационной магистерской работы разработан программный комплекс, позволяющий выполнить распознавание изображений схем по фотографиям для получения цифровой модели схемы.
Разработан основной программный модуль, позволяющий реализовать распознавание нескольких типов схем по средствам интеграции дополнительных модулей и комбинирования их при выполнении распознавания.
При разработке модулей было проведено сравнение существующих решений по обнаружению и распознаванию текста, на основе тестов выбраны лучшие и реализованы соответствующие модули. Также были реализованы модули обнаружения и распознавания объектов и инструменты обработки изображения схемы:
• удаления области с изображения схемы
• изменения разрешения
• поворота
• кадрирования
• улучшения качества
Данный программный комплекс показал свою работоспособность, а значит, после доработки, его возможно ввести в эксплуатацию, что позволит значительно сократить денежные вложения и трудозатраты специалистов занимающихся ручной оцифровкой схем.
