[发明专利]一种基于霍夫变换的可视化时序模式匹配方法

说明书

本发明提供一种基于霍夫变换的可视化时序模式匹配方法，涉及数据可视化分析技术领域。该方法首先判断待匹配的历史数据为单维时序数据还是多维时序数据，如果是多维数据先进行归一化处理；然后进行时序选择，即采用时间窗的模式从历史数据中选择一段待匹配的时序，并将选择后的时序从历史数据中排除，再利用霍夫变换，将原坐标中的时序图转换到霍夫空间，并运用投票机制，判断出时序的相似度匹配情况，最后根据投票结果筛选出最终的匹配结果。本发明提供的基于霍夫变换的可视化时序模式匹配方法，易于实现，简单有效，算法的运行效率高，可运用于工业实时数据可视化领域，用以进行相似时序的查找等可视化基础功能的实现。

技术领域

本发明涉及数据可视化分析技术领域，尤其涉及一种基于霍夫变换的可视化时序模式匹配方法。

背景技术

工业生产数据大部分是时序数据，随着工业信息化的发展，决策者希望工业生产数据能以一种更直观有效地方式呈现出来，以便于辅助决策，而对时序数据的可视化分析是实现这一愿景的重要技术手段，而模式匹配是在进行工业数据可视化分析过程中的重点。霍夫变换作为基于形状的一种模式匹配方法，也适用于关注生产数据运行趋势的工业数据可视化领域。以下是早先霍夫变换作为模式匹配方法进行运用的案例。专利201611152386.3中将霍夫变换模板匹配用在手机屏幕角点检测中，而专利201510328541.1中提供了一种基于多边形广义霍夫变换的图像匹配方法用于物体的实时定位，以上方法虽然都是霍夫变换的应用，但都不是针对相似度匹配的，并不适合直接应用于解决工业中的实时数据相似度匹配问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于霍夫变换的可视化时序模式匹配方法，实现单维或多维时序数据相似度的可视化匹配。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于霍夫变换的可视化时序模式匹配方法，包括以下步骤：

步骤1、判断待匹配的历史数据为单维时序数据还是多维时序数据，如果为单维时序数据则直接执行步骤2，如果为多维时序数据则对该时序数据执行归一化处理后再执行步骤2；

步骤2、时序选择；采用时间窗的模式从历史数据中选择一段待匹配的时序，选择后的时序将从历史数据中排除，以方便从剩下的历史数据中匹配到相似的时序数据；

如果历史数据为单维时序数据History[i]，i为时间序列值，且0≤i≤History.length-1，History.length为历史数据的长度，选取的待匹配的时序为Query[j]，时序长度为Range，0≤j＜Range且Range＝QueryMax-QueryMin，QueryMax和QueryMin分别为待匹配时序的终止点和起始点，则从历史数据中排除选择的匹配时序后，剩下的时序长度为History.length-Range；

如果历史数据为多维时序数据History′[dim][i]，dim为不同的维度索引，i为时间序列值，History′[0].length为第0维历史数据的长度，且0≤i≤History′[0].length-1，待匹配的时序为Query′[dim][j]，时序长度为Range，0≤j＜Range，且Range＝QueryMax-QueryMin，QueryMax和QueryMin分别为待匹配时序的终止点和起始点，则从历史数据中排除选择的匹配时序后，剩下的时序长度为History′[0].length-Range；

步骤3、利用霍夫变换，将原坐标中的时序图转换到霍夫空间，并运用投票机制，判断出时序的相似度匹配情况；

所述霍夫变换包括数据池更新，XY轴投影到霍夫空间，投票三部分；

所述数据池更新的具体方法为：当从历史数据中匹配到与待匹配时序相似的时序数据时，就将匹配到的时序从历史数据中排除实现数据池的更新；