手绘电路设计图的矢量化技术研究文献综述

 2022-10-27 10:10

、文献综述(或调研报告):

电路设计软件已有近60年的发展历史,其中人机交互方式及界面一直是一个重要的研究方向,从最初的光电笔输入,到鼠标的拖放式输入,再到平板电脑的手绘输入,人机交互一直在向简单、快捷的方向发展。

1 电路设计软件的发展现状

最早的电路设计应用要追溯到1964年Ivan Sutherland发明的SketchPad,这是一次人机交互的革新,被认为是现代CAD的起源以及计算机图形发展的一个重大突破。SketchPad由早期的电子管显示器和一支光电笔组成,配合一系列按钮,可以完成画线、画圆、移动图标等命令。

1977年,Robert Spence等人首先发明了一款电路仿真软件,可以给元件赋值,但是只能在有限的几个典型数值中进行选择。该软件的输入依然是光电笔,然而元件的输入方式改为从元件列表中选择[1]

此后,电路设计软件的输入方式除了从光电笔输入变成鼠标输入之外,再没有其他变化,从列表中选择元件或者说鼠标拖放输入成为了电路设计CAD的主流输入方式。直到平板电脑等触摸输入的电子产品开始流行,手绘输入开始被人们所注意。以手绘输入作为电路图的输入方式,不需要用户处理图标、菜单和选择工具,而是直接绘制电路图。如折线的输入不需要指定起点、顶点和终点,而能够像在纸上一样直接绘制。

Christine Alvarado设计了一款手绘输入的电路设计软件,可以识别所有的逻辑门电路符号,以及区分导线是否相连,但是识别率只有约60%[2]。Liwicki和Knipping提出了一个识别和仿真手绘逻辑电路的系统,允许用户巩固和保存标记过逻辑门的电路,作为以后实例化的基础。然而,该系统限制了逻辑门的特定笔画输入模式(如笔划必须在大门的输入/出端开始和结束)[3]

Shane W. Zamora提出了CircuitBoard,减少了输入模式的限制,并增加了电路评估功能,对电路进行逻辑判断(如非门只能有一个输入)[4]

Deqin David Xu等人设计了一款基于安卓平台的手绘电路设计软件Voltique Designer,共有三种输入界面,一种是只显示手绘的痕迹,整体绘制结束后再转换成矢量图;另一种是在每一笔画完之后立即显示识别出的图形,第三种是两者同时显示。Voltique Designer的不足在于只能识别一笔和两笔画成的元件,而不能识别更多笔画的元件[5]

2 手绘电路图矢量化的关键技术

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