(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210699155.3 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 重庆邮电大 学 地址 400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路2 号 (72)发明人 黄淼　杨小永　文旭　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 方钟苑 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06V 30/18(2022.01) G06V 30/422(2022.01) (54)发明名称 一种由图像文件自动生成Simulink控制系 统模型的快速建模方法 (57)摘要 本发明涉及一种由图像文件自动生成 Simulink控制 系统模型的快速建模方法， 属于电 力系统控制设备的仿真建模技术领域。 该方法包 括： S1： 读取描述控制系统传递函数方框图的图 像文件； S2： 对步骤S1读取的 图像文件预处理， 然 后识别并提取传递函数方框图中各环节的位置 坐标和类型等信息； S3： 提取传递函数方框图之 间的连接方式， 包括信号线端点、 拐点以及信号 引出点的坐标信息； S4： 自动生成Simulink格式 的控制系统仿真模型文件。 本发 明将计算机图像 识别技术应用于动态系统的仿真建模， 基于控制 系统的传递函数方框图快速生成Simulink仿真 模型文件， 可有效减少仿真人员手动建模的工作 量， 提高控制系统的仿真 建模效率。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115034069 A 2022.09.09 CN 115034069 A 1.一种由图像文件自动生成Simulink控制系 统模型的快速建模方法， 其特征在于， 该 方法具体包括以下步骤： S1： 读取描述电力控制系统传递 函数方框图的图像文件； S2： 对步骤S1读取的图像文件预处理， 然后识别 并提取传递函数方框图中各环节的位 置坐标和类型信息； S3： 提取传递函数方框图之间的连接方式， 包括信号线端点、 拐点以及信号引出点的坐 标信息； S4： 自动生成Simul ink格式的控制系统仿真模型文件。 2.根据权利要求1所述的快速建模方法， 其特 征在于， 步骤S2具体包括以下步骤： S21： 将电力控制系统传递 函数方框图的图像文件进行图像预处 理； S22： 对经过预处理后的传递函数方框图进行识别， 提取图像中所有轮廓， 判断所有轮 廓的几何特 征， 提取每一个 轮廓对应的外 接矩形顶点 坐标， 由此 得到环节的位置坐标； S23： 依次提取每一个轮廓中的参数与符号， 结合轮廓的几何形状， 得到传递函数方框 图中所有环 节的类型信息 。 3.根据权利要求1所述的快速建模方法， 其特 征在于， 步骤S3具体包括以下步骤： S31： 将经过图像预处理后的传递函数方框图中各环节对应的像素信息抹除， 使图中只 保留信号线和引出点的像素信息； S32： 利用一个大小固定的窗口在图像上进行任意方向的移动， 通过比较移动前后窗口 中像素点灰度的变化 程度来确定信号线 端点、 拐点和信号引出点的坐标信息 。 4.根据权利要求3所述的快速建模方法， 其特征在于， 步骤S32中， 通过比较移动前后窗 口中像素点灰度的变化程度确定信号线端点、 拐点和信号引出点的坐标信息， 具体包括以 下步骤： S321： 利用公式(1)确定窗口中像素点灰度的变化 程度； 其中， (u,v)是窗口偏移量， E(u,v)代表灰度变化， (x,y)是窗口对应的像素坐标位置， w (x,y)是窗口函数， Ix、 Iy分别是平移前的像素灰度函数I(x,y)对x、 y的偏导数， M为协方差矩 阵； S322： 对协方差矩阵M进行对角化， 通过判断矩阵M的两个特征值大小判定窗口中像素 的属性； 如果矩阵M的两个特征值都趋于零， 表示 窗口区域内的像素点的梯度幅值都非常小， 窗 口不包含信号线端点、 拐点以及信号引出点； 如果矩阵M的两个特征值其中一个趋于零， 表 示窗口区域内的像素点在x、 y某个方向上的梯度幅值变化比较明显， 另一个方向上的梯度 幅值变化较弱， 窗口中含有信号线端点； 如果矩阵M的两个特征值都不趋于零， 表示有两个 方向灰度变化较快， 窗口中含有引出点或者信号线拐点； S323： 窗口遍历图像各个区域， 确定传递函数方框图所有信号线端点、 拐点以及信号引 出点坐标信息 。 5.根据权利要求1所述的快速建模方法， 其特 征在于， 步骤S4具体包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115034069 A 2S41： 解析从传递函数方框图中提取到的环节信息， 将环节转换为Simulink模块库中对 应的元件 模型， 确定元件类型、 元件尺寸及元件坐标信息； S42： 解析从传递函数方框图中提取到的环节之间的连接关系， 根据提取到的信号线端 点、 拐点以及信号引出点坐标信息， 确 定各元件模型在Simulink仿真图形界面中的拓扑连 接关系； S43： 根据Simulink仿真模型文件的数据结构和语法结构， 基于S41和S42得到的元件模 型信息和拓扑 连接关系， 自动生成Simul ink格式的控制系统仿真模型文件。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115034069 A 3