[发明专利]一种基于拓扑结构的流程图相似性方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像检索领域，具体涉及一种基于拓扑结构的流程图相似性方法。

背景技术

流程图是对流程、过程、算法的一种图形描述，在技术设计、交流、科学研究及商业简报等领域有广泛的应用，尤其在科学研究中，流程图作为在研究结论的做出和结论的描述方面的最流行的定性分析工具之一，具有较强的直观性和对科研成果的高概括性，已经成为科研工作者高效地检索、认识及描述研究成果过程的主要手段。面对海量的流程图数据，如何快速地、有效地从海量流程图数据中检索出所感兴趣的流程图及相关信息已经人工智能和模式识别中的研究热点。

流程图检索的基本原理是依据用户所提供的待检索的流程图，搜索与之最相似的流程图并把检索结果反馈给该用户，因此，流程图检索的核心是流程图的相似性度量技术，并且许多学者相继展开了对流程图相似度的研究工作。现在广泛采用的流程图相似性方法主要从行为相似度、结构相似度和文本相似度三个方面度量，文本相似度是采用字符串编辑距离和语义的思想来衡量流程图模型的文本的相似程度；行为相似度是计算流程图模型的执行语义的相似性；结构相似度是建立在图编辑距离的方法的基础上，结合文本相似度对流程图模型的相似程度进行计算。

目前图编辑距离方法广泛应用于流程图相似性度量并取得良好的效果，图编辑距离方法是由S.Nejati和M.Sabetzadeh在“Matching and merging of statecharts specifications,Proceedings of the 29th international conference on Software Engineering,2007,54～64.”一文中提出。该方法的图编辑距离指两个图相互转变的所需要的最小变形操作次数，其中这些变形是由节点替换、边或者节点的删除和增加等操作完成，但图编辑距离方法本身就是一个NP难问题，它的复杂度随着图的节点数的增加而快速增加，其下限及上限的多项式时间O(n³)□O(n⁷)，检索效率较低。

本发明方案基于上述分类方法所存在的不足，提出了基于拓扑结构的流程图相似性方法，利用广度优先搜索编码生成最小编码树，有效地流程图中节点的层次关系，并利用拓扑结构的思想，依据节点的层次关系赋予相应的权值，提高强相关性的节点对流程图相似程度的影响，有效地提高流程图相似性度量的效率。

发明内容

本发明的目的是对流程图提供一种相似性度量方法，该方法能够解决目前监督分类方法的分类速度慢、复杂度随着特征个数增加而指数增长、相关性不强的特征影响分类精度的问题。

本发明提供一种基于拓扑结构的流程图相似性方法，包括如下步骤：

S1：将流程图转化成为图模型；

S2：对于所述的图模型，构建最小广度优先(BFS)编码树；

S3：根据最小BFS编码树的层次关系，对节点赋予权值，并衡量流程图模型的相似度。

上述基于拓扑结构的流程图相似性方法，其中步骤S1所述的将流程图转化成为图模型，按如下步骤进行：

对流程图的矩形、菱形、直线和箭头等元素进行识别，并且记录流程图中各元素的逻辑关系。

上述基于拓扑结构的流程图相似性方法，其中步骤S2所述的构建最小广度优先(BFS)编码树，按如下步骤进行：

S2.1：对流程图模型构建BFS下标；

对流程图模型G进行广度优先搜索，生成广度优先搜索树T，根据树T的顶点遍历的先后形成线性顺序，当i<j时，则表明顶点V_i在V_j之前被遍历，利用下标来记录这个线性序列，并形成下标图G_T。

S2.2：对流程图模型的广度优先搜索树建立BFS编码；