CN111126212A

CN111126212A - 基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质

Info

Publication number: CN111126212A
Application number: CN201911281476.6A
Authority: CN
Inventors: 胡国雄; 陈嘉敏
Original assignee: Guangzhou Suanyi Software Technology Co ltd; Guangdong Shifu Electric Industrial Co ltd
Current assignee: Guangzhou Suanyi Software Technology Co ltd; Guangdong Shifu Electric Industrial Co ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: CN111126212B

Abstract

本发明公开了基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质，方法包括：获取电气图纸信息；从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱；从矩形框外识别出进线端和出线端的文本内容；根据识别出的配电箱及文本内容，在电气图纸中描出封闭框，得到一次系统图范围；对一次系统图进行比例标准化处理之后放置于预设图框；加载预设图框后输出抠图完成后的图纸。本发明可以由计算机自动执行，一次性批量完成电气图纸所有的一次系统图抠图和加载图框的步骤，相比于现有技术的人工抠图迁图，速度更快，效率更高，可广泛应用于图像处理技术领域。

Description

基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质。

背景技术

在成套电气行业，工厂电气设计师需要对用户提供的电气图纸进行深化设计处理，以反馈给用户确认和车间生产出图需要。所谓深化处理，即完成每台配电箱/电柜的一次系统图、二次原理图、二次接线图及箱柜布置图等设计。由于用户提供的一次系统图都是集中放置在一张或若干张CAD图幅图纸里面，特别是低压配电箱的图纸，配电箱的数量比较多，而且掺杂在不同的图纸里面。工厂电气设计师需要在用户图纸中找出要生产的配电箱，并将每台配电箱的一次系统图逐个单独的抠出来，放置到单独的图幅图框里面，才能进行后续的原理图、接线图等设计工作。

伴随着人工智能技术逐渐兴起和发展，图纸智能识别已在成套报价中已经发挥了重要的作用，主要是体现在电气图纸中配电箱元器件的智能识别，解决了报价列清单环节的元件型号和数量问题，而在成套设计领域的人工智能，还没有具体的实际性的开展。对于成套设计，工厂电气设计师开始工程设计的首个环节是要对每台配电箱一次系统图进行抠图及加图框处理。目前，电气设计师基本上都可以收到用户提供到DWG格式的图纸，通过CAD软件(如AutoCAD)打开用户图纸，鼠标手动框选出单台配电箱系统图范围的线条和文本，复制再粘贴到新的图幅图框里面，调整缩放比例和放置位置，最终完成抠图加图框的处理。通常情况，用户图纸里面的配电箱柜数量都非常多，靠人工CAD操作逐个复制粘贴进行抠图的方法，重复繁琐且占用了电气设计师大量的设计时间，工作效率非常低下。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种效率高的，基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，包括以下步骤：

获取电气图纸信息；

从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱；

从矩形框外识别出进线端和出线端的文本内容；

根据识别出的配电箱及文本内容，在电气图纸中描出封闭框，得到一次系统图范围；

对一次系统图进行比例标准化处理之后放置于预设图框；

加载预设图框后输出抠图完成后的图纸。

进一步，所述获取电气图纸信息这一步骤中，所述电气图纸信息包括文本属性信息、直线属性信息、块结构信息和扒图后产生的信息。

进一步，所述从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱这一步骤，包括以下步骤：

获取电气图纸的矩形框；

识别矩形框中的树形结构；

识别矩形框中的图形符号；

识别矩形框中的文字信息；

根据文字信息和树形结构，确定配电箱的矩形框范围；

从矩形框外识别进线端、出线端以及引线端的文本内容。

进一步，所述从矩形框外识别进线端、出线端以及引线端的文本内容这一步骤，包括以下步骤：

根据配电箱的树形结构，对配电箱的进线端、出线端及引线端进行图形扩展；

根据图形拓展的结果，对进线端、出线端及引线端进行文本扩展。

进一步，所述根据图形拓展的结果，对进线端、出线端及引线端进行文本扩展这一步骤，包括以下步骤：

采用正则表达式的方法，分别对进线端、出线端及引线端的直线附近的文本进行类型确定；

根据类型确定的文本和直线的范围，计算直线附近的其他文本属于各类型文本的概率。

进一步，所述根据识别出的配电箱及文本内容，在电气图纸中描出封闭框，得到一次系统图范围这一步骤，包括以下步骤：

初始化得到每个配电箱的封闭框；

取出封闭框范围有交集的任意两个配电箱；

确定交集所属的配电箱；

从另一配电箱中移除属于前述配电箱的矩形区域，得到每个配电箱的矩形列表。

进一步，所述对一次系统图进行比例标准化处理之后放置于预设图框这一步骤，包括以下步骤：

导入自定义的图框或者预设图框；

计算一次系统图的上边界、下边界、左边界和右边界，确定一次系统图的高度和宽度；

将一次系统图放置于导入的图框位置。

进一步，所述加载预设图框后输出抠图完成后的图纸这一步骤，包括以下步骤：

基于用户自定义的排布方式或者预设的排布方式，对配电箱一次系统图进行阵列排布；

基于格式需求，对阵列排布后的图纸进行输出；

其中，所述排布方式包括横向排列数量、竖向排列数量、阵列间隔的参数。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于配电箱一次系统图的抠图识别系统，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法。

第二方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法。

上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本发明从电气图纸信息中识别出带矩形框的配电箱，然后从矩形框外识别出进线端和出线端的文本内容，接着根据识别出的配电箱及文本内容，在电气图纸中描出封闭框，得到一次系统图范围，最后对一次系统图进行比例标准化处理之后放置于预设图框，并输出抠图完成后的图纸；本发明可以由计算机自动执行，一次性批量完成电气图纸所有的一次系统图抠图和加载图框的步骤，相比于现有技术的人工抠图迁图，速度更快，效率更高；另外本发明的通用性好，具有很好的容错性和较高的准确率，且能兼容不同电气设计师的绘制习惯，极大的提高了电气设计师的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的整体步骤流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

本发明提供了一种基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质，通过结合图纸图形和文本识别技术、CAD操作习惯，提供了一种自动化实现的方式，以解决当前电气设计师只能通过CAD手工操作抠图加图框的方式，减少这一过程所需要的人力成本和时间成本，提高工厂电气设计的效率。

具体的，如图1所示，本发明实施例提供了一种基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，包括以下步骤：

S1、获取电气图纸信息；

本实施例需要获取电气图纸上传的CAD图纸(dwg格式或其它格式)的信息。需要注意的是，这里并不仅限于获取CAD的原始信息，它还可以包含由用户或算法产生的关于这个CAD图纸的其它附属信息，如当这个CAD已经经过软件智能识别或者用户认真校对扒图等操作后所产生的信息。

本实施例所述的电气图纸的信息，可以直接抽取当前CAD图纸在软件中存在的任何有用的信息,如文本属性信息，直线属性信息，块结构信息、扒图后产生的信息等。

S2、从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱；

本实施例的配电箱的矩形边框，可以由智能识别软件(如算易软件)通过识别算法识别得到，也可以从用户使用一些扒图软件手动框选后的信息中得到(如果用户在软件上校对操作之后)。

本实施例从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱设备，并进一步识别出矩形框外的进线端电线和文本；

具体的，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、获取电气图纸的矩形框：

如果用户已经校对过这个CAD图纸了，那就直接从电气图纸信息中直接获取配电箱的图框信息即可，结束步骤S2，如果图纸未校对，则由算法检测出配电箱可能存在的矩形边框，继续执行下面步骤：

S22、识别树形结构：

获取矩形框内的横线和竖线，从横线中识别出电线，从竖线中识别出中线，根据连接于中线左右两侧的电线的数量和连接于中线左右两侧且未被识别为电线的横线的数量，构建树形结构；

S23、识别图形：

获取矩形框内待识别图形符号，输入到经过训练的图像识别模型中，得到待识别的图形属于元器件的识别结果；

S24、识别文本：

获取矩形框内待识别的文本，根据待识别文本的结构和内容，计算待识别的文本属于元器件的概率；

S25、得到配电箱的矩形边框：

根据元器件文本及树形结构中电线数量，判断矩形框范围为配电箱。

S26、从矩形框外识别出进线端、出线端及引线端的文本内容。

对于步骤S26，本实施例首先根据配电箱树形结构和矩形框的范围，将左右两侧电线延伸至末端，获得末端的文本；然后对于这些待识别的末端文本，再根据待识别的末端文本的结构和内容，计算待识别的末端文本属于各类电线型号、负荷参数、功能用途的概率，再通过一定的概率阈值判断得到进线端和出线端的文本。

具体地，所述步骤S26包括：

S261、识别配电箱的树形结构：大多数的配电箱是有一定的树形结构的；

S262、进线端、出线端及引线端图形的扩展：上述的树形结构描述的是配电箱主干线,但在实际的CAD中，经常还会包括一些其它的辅助性图形,如进线端和出线端的直线。

所述步骤S262具体为：

使用直线与直线的连接关系，得到与树形结构相连接的其它直线；

过滤掉可能不属于当前配电箱的直线,这些直线包括两种：同时与多个配电箱区域连接的竖线、以及图框网格被图级别的背景直线；

如表1所示，本实施例根据直线位置的不同，得到不同作用的直线；

表1

直线类型	用途
		配电箱进线	表明该箱接自哪里
配电箱出线	表明该箱引到哪去
		配电箱引线	表示该箱还与哪些外部设置连接

S263、进线端、出线端及引线端文本的扩展；

在得到上面的进线，出线，引线后,还需要对它附近的文本进行判断以确定文本归属于哪个配电箱。本实施例分成两个步骤来识别：

Step1:对每种类型的直线附近的文本,使用正则表达式的方法,来得到类型确定的文本，如表2所示，本实施例给出部分正则表达式的示例：

表2

Step2:结合这些确定类型的文本及直线的范围,计算其它附近文本为各类型文本的概率

在这个步骤中,本实施例提取出每条附近文本的大量特征(约120维,包括距离类特征,文本内容类特征,文本位置关系类特征等),训练了一个Logistic回归模型,计算出每条文本为类别文本的概率,并设定一个概率阈值,从而得到各类型文本。

这种两步骤的处理方式可操作性强，准确率高，泛化能力强，在线下测试中,本发明的准确率可以达到98.32％，在工程上已经得到验证。

S3、从矩形框外识别出进线端和出线端的文本内容；

在这一步骤中,根据前面给出的配电箱的矩形边框以及矩形范围内的信息，通过算法计算得到配电箱的树形结构，进而依据这些树形结构及文本和图形等信息，识别出进线端、出线端的文本信息。

通过对配电箱矩形框范围的扩展，以及对进出线末端范围的界线描点，构成不规则的形状的封闭框，获得一次系统图的范围。本实施例的不规则形状的封闭框可以是多边形，也可以是由其它的数据结构组成.

在具体实现中，本实施例使用以下的算法来处理:

算法名称:封闭框的查找算法
	具体实现步骤:
Step1:对于每个配电箱,都使用一个大矩形来初始化得到每个配电箱的封闭框
	Step2：循环直至所有的配电箱都不再发生区域冲突:
Step2.1:取出范围有发生冲突的两个配电箱
	Step2.2:对于冲突的区域,进行归属判断
Step2.3:对每个配电箱移除另一个配电箱的矩形区域，得到各自的矩形列表
	Step3:返回各配电箱的区域
备注:冲突区域归属于范围内元素多的配电箱

S4、根据配电箱及进出线文本范围，描出不规则形状的封闭框，获得一次系统图范围；

具体的，根据配电箱及进出线端的文本范围,可以给每个配电箱画出一个封闭框，该封闭框范围内的所有元素表示这个配电箱一次系统图的所有信息，也是本发明在需要从图中扣取的完整信息。这个封闭框可以由一个多边形来描述，当然也可以使用其它的数据结构来描述。

S5、通过二次开发的CAD插件，自动生成标准的图幅图框或工厂自定义图框；

本实施例所述的图幅图框等信息，可以直接选择软件的一些标准图幅模版再加以修改得到，也可以按软件要求从其它地方导入自定义的图框。这里，并不限定导入图框的具体实现方式。

S6、将抠出的一次系统图，放置于图框合适位置，通过计算自动缩放合适的比例；

具体的，不同的用户的图纸，可能存在比例的大小不一的情况，这里需要做一个标准化的处理，根据前面得到的封闭框，得到一个大的矩形包围框,再依据图框的大小，自动计算出一个缩放比例。这里所说的，合适的位置，默认设置为左上排布，可以结合用户的喜好，动态调整为其它选项，如居中排布。

具体的，本实施例中用户根据软件的要求可以导入自定义的图框，也可以选择软件里提供的默认图幅图框等信息。如果是自定义图框的话，需要用户框选出图框用于绘图的矩形边界，以便于后面的自动缩放比例处理。

计算一次系统图的上下左右边界，并得到一次系统图的宽度及高度,分别记为W,H；记图框用于绘图的最大宽度和高度为W_max,Hmax,则自动缩放的最大比例为ratio_max＝min(W/W_max,H/H_max)。在实际应用中,缩放的比例会略小于ratio_max,在本实施例默认设置ratio＝0.85×ratiomax。

将一次系统图放置于图框的合适位置，在这一过程中，默认为左上方排布方式，用户可以结合自己的习惯自行调整输出，如居中排布。

S7、批量完成图纸所有的配电箱一次系统图抠图及加载图框，最终输出到同一张格式为dwg的图纸。

本实施例根据配电箱的数量及来源的图纸，按照一定的顺序和排列，给出工程设计图纸的布局。这里，软件会提供阵列分布的设置，如设置横向排列图纸数量、竖向排列图纸数量、图纸阵列间隔的参数等。批量完成所有的一次系统图抠图和加载图框后，用户可以预览效果，并可通过CAD插件的操作稍加修改调整，再导出成dwg格式(默认)或者其它格式的CAD。

本发明实施例还提供了一种基于配电箱一次系统图的抠图识别系统，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

本发明实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法。

综上所述，本发明基于配电箱一次系统图的抠图识别方法、系统及存储介质具有以下优点：

本发明结合原始的CAD信息、智能识别算法、用户的校对结果等，使用多边形智能地框选出每个配电箱一次系统图的范围，并根据用户选定的图框及要求,自动的将每个配电箱的一次系统图绘制到各自的图框中，最终保存在用户要求的文件格式。这种方法，通用性好，具有很好的容错性，较高的准确率，且能兼容不同电气设计师的绘制习惯，极大的提高了电气设计师的工作效率。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取电气图纸信息；

从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱；

从矩形框外识别出进线端和出线端的文本内容；

对一次系统图进行比例标准化处理之后放置于预设图框；

加载预设图框后输出抠图完成后的图纸。

2.根据权利要求1所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述获取电气图纸信息这一步骤中，所述电气图纸信息包括文本属性信息、直线属性信息、块结构信息和扒图后产生的信息。

3.根据权利要求1所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述从电气图纸中识别出带矩形框的配电箱这一步骤，包括以下步骤：

获取电气图纸的矩形框；

识别矩形框中的树形结构；

识别矩形框中的图形符号；

识别矩形框中的文字信息；

根据文字信息和树形结构，确定配电箱的矩形框范围；

从矩形框外识别进线端、出线端以及引线端的文本内容。

4.根据权利要求3所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述从矩形框外识别进线端、出线端以及引线端的文本内容这一步骤，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述根据图形拓展的结果，对进线端、出线端及引线端进行文本扩展这一步骤，包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述根据识别出的配电箱及文本内容，在电气图纸中描出封闭框，得到一次系统图范围这一步骤，包括以下步骤：

初始化得到每个配电箱的封闭框；

取出封闭框范围有交集的任意两个配电箱；

确定交集所属的配电箱；

7.根据权利要求1所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述对一次系统图进行比例标准化处理之后放置于预设图框这一步骤，包括以下步骤：

导入自定义的图框或者预设图框；

将一次系统图放置于导入的图框位置。

8.根据权利要求1所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法，其特征在于：所述加载预设图框后输出抠图完成后的图纸这一步骤，包括以下步骤：

基于格式需求，对阵列排布后的图纸进行输出；

9.基于配电箱一次系统图的抠图识别系统，其特征在于：包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-8中任一项所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法。

10.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于：所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求1-8中任一项所述的基于配电箱一次系统图的抠图识别方法。