电子电路字符串对比方法.docx

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1、电子电路字符串对比方法作者：甄立冬单位：中国电子科技集团公司第五十四研究所基于字面相似度的方法、基于语义相似度的方法、基于统计关联 的方法。其中基于字面的方法简单，易于实现，这里使用基于字面的 计算方法。相似度计算的数学描述首先给出几个相关说明和定义。P1、 P2：经过符号化后所形成的两个待匹配的字符串。，P1所含元素个数 为M；, P2所含元素个数为N； P1：相似元。在Pl、P2中识别相似特 征，相似元素是指待匹配字符串中具有相似特征的元素，相似元素在 字符串Pl、P2间形成的相似单元，简称为相似元，记为，简称。字 符串P1中的元素相似于字符串P2中元素，则元素与为相似元素，构 成相似元。

2、其中简记为。定义1：相似元数值简单定义为P1中元素 与P2中对应相似元素的相似程度，记作q()。定义2：字符串的相似 度为字符串Pl、P2的相似程度，记作Simo字符串的相似度Sim与 几个因素有关，一般数学描述如下：Sim=f(M, N, K, q(),()即： 字符串的相似度Sim是中的元素个数M、P2中的个数数量N、字符串 Pl、P2间相似元的数量K以及反映每一对相似元素之间相似程度大 小的相似元数值q()的多元函数。根据相似学中测度相似性系统的相 似度基本方法，计算待匹配字符串间的相似度一般要考虑两个方面的 影响，即：相似字符的个数和相似字符间相似元数值的大小。计算公 式如下：(1)其

3、中，Xi反映的是相似元对待匹配字符串相似度的影 响程度的权值，其范围是0,1,且。考虑到相似特征数目相似程度 和特征相似程度对相似元素的整体相似度会有互补性，可以对和赋予 不同的权值，分别为q, B,且有：。，e e0,1,（1+8=1.则公 式为：（2）算法主要参数的确定如果在计算中只考虑待匹配字符串的 字面特征，即在字符串Pl、P2中，当两个元素、在字面上完全匹配 时，就认为和为相似元素，且设定相似元对字符串相似度的影响程度 均等，即q（）=l,且入i=1/K, K为相似元的数目。根据公式（1）有： 公式（3）是最简单的基于字面的字符串相似度计算方法。根据公 式（2）,设置a , B的经验

4、值为a =0.6, B=0.4。考虑到本文在进 行匹配过程中，幅值较高的频率点对应的权值应该较大，则定义Xi 如下公式：（4）首先将Pl、P2中出现过的字符进行排序，其中i, j 分别表示匹配的字符在排序过的字符序列中的位置。则公式（2）转 换为：（5）在求字符串相似度中关键的一个步骤为相似元数值q（）的 计算。相似元的获取是计算相似元的必要条件，但实际上，由于所考 察对象相似性计算的复杂性，相似元很难获取。文章用的算法由于会 对曲线进行符号化，再进行相似度计算，所以可以采用一种简化的策 略。如果字符完全匹配，则相似元q（）数值为1;如果不匹配，则相 似元q（）数值为0。字符串对比算法的应用1

5、标准频谱图的重构文章的所有对比都是以标准板以及检测采集 产生的标准频谱图和标准云图为基础，所以需要针对标准板的频谱图 进行重新构造，以消除仪器以及空间电磁干扰，形成标准频谱图。由 高密度电路特性可知，整个板子在频谱上的分布应该是在对应的频谱 点具有较高的幅值，而在其他的频率范围内幅值一般是比较低的。重 构就是保证频谱图在关键的频率点保持较高的幅值，同时消除其他频 率范围内频率震荡所形成的干扰。重新构造后标准板的频谱图不仅会 保持整个频谱图应该具有的特性，而且会在对应频率点保持幅值的显 著性，消除了在其他频率范围所形成的干扰。2基于关键点的分段和 符号化数值形式表示的曲线不便于对比的描述。故文章

6、提出将数值曲 线序列转换成离散的、相对抽象的符号序列，每一种符号都代表一种 基本的、相对独立的变化趋势，代表着频谱曲线的关键特性，这些符 号构成了计算曲线相似性的基本元素。（1）基于关键点的分段基于关键 点的分段方法认为曲线的变化是由一系列的重要频率点引起的，如在 频谱图中，幅值比较大的频率点主要对应着高密度电路板的某部分区 域甚至元器件，而这些区域的变化会引起关键频率点在幅值或者范围 上的变化。该方法在一定程度消除了仪器干扰、背景噪声的影响，保 持了序列变化的主要特征模式。关键频率点的定义：给定向量R和曲 线的频率序列，对于Kmn,存在下标i和j,且lWimjWn,有 是中的最大值；且成立。

7、其中：R是可控选取的参数，R值大则被选 中的相对关键点少，曲线分段就越粗；反之，分段就越细。因此，通 过选择R,可在不同的精细程度上进行曲线分段。符号化要把分段 后的曲线进行符号化，首先需要在横坐标上按最小栅格对曲线进行再 次划分，并将栅格内的曲线计算像素的高度均值，然后对照高度均值 进行符号化。采用基于关键点的分段方法，得到一个由字符组成的序 列集合，该序列代表了曲线的主要变化趋势，反映了高密度电路板在 频率上的特性。分段曲线的形态特征主要由斜率及垂直向上的高度决 定。由于高密度电路板频谱图表现出幅值高但分布很窄的特性，文章 根据此特性，将垂直向上的厚度作为序列相似性计算的影响因素。经 过计

8、算后，连续曲线转换成离散的、以字符表示的序列，该序列中包 含了所有高密度电路板的频率变化特性。这里通过分析字符串序列的 相似度来判断曲线是否匹配，进而找到异常频率点。算法仿真与结果分析1算法仿真程序中利用基于关键点的字符串对比算法实现了频谱 图对比。首先需要选取要对比的标准板频谱图和待测板频谱图，并需 要设定对比的频谱范围，然后程序自动从数据库中读取数据；通过对 比选择，可显示异常频率范围，且能得到异常频率范围和异常频率点, 程序还能额外添加异常频率点。最后通过对云图的对比验证以及对照 高密度电路板的设计图，找到异常范围，而该范围包含待测板的故障 区域。2结果分析通过实验发现，在频谱对比中，通

9、过基于关键点的 字符串对比算法，降低了曲线刻度不一致、曲线波动、数值偏移等客 观因素对频谱比对结果的影响，将标准板频谱图与待测板频谱图按关 键点进行比对，可以精确地找到异常频率范围和异常频率点，并以精 确的数据显示，为以后云图对比提供基础。实验验证了基于关键点的 字符串对比算法的精确性和有效性。结束语文章在分析了阈值法以及最大互相关匹配法各自优缺点的基础 上，设计了基于关键点的字符串对比算法，该算法采用按关键频率点 进行分段，然后符号化曲线继而进行关键频率点的字符对比，算法仿 真实验结果表明，字符串匹配算法能够准确高效地检测出异常频率点。 算法能适应高密度电路模块电磁扫描过程中的频谱对比要求，提高对 比的精确性。