JP4114812B2 - 記号画像の管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力設備のシーケンス図などのように、所定の形状の記号画像と文字で記述された図面から、互いに関連する記号画像や文字を検索する場合に用いて好適な記号画像の自動リンク方法に関するものである。

例えば、発電所では、設備の点検、保守のために多数の図面を利用しているが、発電所設備の機能向上に伴い図面の量も増加している。これまで、こうした図面は全て紙図面を利用していたが光ファイルなどの大量データの保存媒体の進歩により、イメージデータ形式で電子的に保管するようになってきている。

これは、機器を製造するメーカと機器の運転保守を行う電力会社で図面の利用形態が異なるからである。メーカでは、図面を元に製品を製造することが図面の利用目的であり、設計図面の変更、類似図面の作成やデータの製造工程への自動連携の必要からＣＡＤ図面が利用されている。

一方、電力会社のように設備を運転、保守する企業においては、図面の修正はメーカに比べて少なく、大部分の図面は内容を見て動作時のインタロック等を把握する目的で利用されている。このため、図面を電子化する場合にもＣＡＤ図面でなくイメージデータ形式の図面で十分な場合が多い。また、複数のメーカの設備が導入されているため、それぞれのメーカが使用しているＣＡＤソフトに対応するＣＡＤソフトを準備しておくことは無駄であることから、イメージデータ形式の図面の方が統一的に管理できるという点で都合が良い。

ところで、ＣＡＤ図面においては、図面内の記号に属性を持たせておくことが可能であるため、所望の記号に対応する、あるいは関連する図面や記号を検索して表示させることができる。しかし、イメージデータ形式の図面にあっては、図面内の記号に属性を持たせることができないため、所望の記号に関連する図面や記号等を検索して表示させるためには、属性の情報を何等かの方法で生成する必要がある。

そこで、上記のような理由で図面をイメージデータ形式で管理した方が都合が良い発電所等においては、イメージ形式で格納した図面から属性の情報を生成するために、従来において、まず、イメージ形式の図面を表示画面に表示させ、その中で連結関係にあるリレー等の記号や文字を抽出し、これらの記号や文字とを連結する情報をキーボード等から人手によって入力し、イメージ形式の図面とは異なる記憶領域に保存し、所望の記号に関連する図面や記号を検索するに当たっては、その連結情報を参照して検索するようにしている。
これに関連する従来技術として次の非特許文献１に開示されたものがある。
名倉庄一 他，架空配電マッピングシステム，三菱電機技報，日本，三菱電機エンジニアリング株式会社，１９８８年 ３月２５日，第６２巻第３号，第２０頁乃至第２５頁

しかしながら、記号や文字とを連結する情報をキーボード等から人手によって入力した場合、図面内の記号や文字の数に比例した入力操作が必要となり、連結情報のデータ構築に多大な作業量と時間を要するという問題がある。

また、画像の鮮明さとは無関係に、人間の操作に起因してデータが誤入力され、検索精度が低下するという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決し、図面等に描かれた記号画像間を結び付ける連結情報を自動的に効率良く構築し、検索した場合の精度を向上させることができる記号画像の自動リンク方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基本的には、形状自体が意味を持つ記号画像を含む画像をイメージデータ形式で入力した後、そのイメージデータ形式の画像データから記号画像および付随する文字を認識し、記号画像の位置および付随する文字を記号画像の属性情報として記号画像単位でデータベースに格納しておき、前記属性情報によって相互に関連する記号画像同士をリンクさせることを特徴とする。

すなわち、本発明においては、相互に関連し合う記号画像同士（以下、「記号画像グループ」と略記）の連結するための情報として、当該記号画像から所定の相対位置に記載されている番号や名称などの文字画像を利用する。この文字画像は、１つの記号画像グループと他の記号画像グループとを識別可能にする情報を持つ。

記号画像同士の自動リンクを、イメージ形式の画像データしかない状態から記号画像グループの検索まで自動的に行うものと定義すると、以下の処理に要約される。

まず、形状や大きさなどの特徴をもとに対象とする記号画像を認識する。次に、当該記号画像に対応する文字画像を認識する。そして、文字画像の認識結果や記号画像位置情報などを当該記号画像の属性情報としてデータベースに保持する。最後に、当該記号画像の属性情報に対し検索をかけ、記号画像グループを取得する。

この場合、記号画像が記載されている図面の名前や所在情報などの他の属性をさらに付加することにより、記号画像グループが格納単位の異なる複数の図面にまたがっている場合でも、記号画像グループの取得が可能となる。さらに、記号画像の認識パターンを増やすことにより、形状や大きさの異なる記号画像であっても１つの記号画像グループとして扱うことが可能となる。
なお、本発明において、記号画像の認識方法や文字画像の認識方法ついては特に問わない。

本発明による記号画像の自動リンク方法によれば、形状自体が意味を持つ記号画像を含む画像をイメージデータ形式で入力した後、そのイメージデータ形式の画像データから記号画像および付随する文字を認識し、記号画像の位置および付随する文字を記号画像の属性情報として記号画像単位でデータベースに格納しておき、前記属性情報によって相互に関連する記号画像同士をリンクさせるようにしたので、図面等に描かれた記号像間を結び付ける連結情報を自動的に効率良く構築し、関連する記号画像の所在などを精度良く検索することができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて具体的に説明する。

本発明は、記号画像の連結に利用する文字画像が記載されている様々な図面に応用可能であるが、一実施形態として電力設備シーケンス図面の管理・検索システムに応用した例を挙げて以下説明する。

図１は、本発明を適用した電力設備シーケンス図面の管理・検索システムの実施の形態を示す主要部のブロック構成図である。本実施形態のシステムは、画面上のメニューなどを指示したり、システムからの問い合わせに応答するためのキーボード１１０およびマウス１２０と、図面や認識結果などの各種情報を格納するために磁気ディスク装置等で構成された外部記憶装置１３０と、画像の認識処理を実行するための処理装置１４０と、画像の認識に必要な情報を一時的に保持しておくためのメモリ１５０と、画像や認識結果を表示するためのグラフィックディスプレイ１６０と、記号画像が描かれているシーケンス図面等を読み取り、イメージデータを出力するイメージスキャナ１７０とで構成される。

本実施形態における記号画像とは、図２に示すように、丸印のリレー記号３１０およびリレー接点端子記号３２０のことであり、連結に利用する文字画像として、リレー記号３１０内やリレー接点端子記号３２０近傍に記述された器具名称３３０，３４０，３５０，３６０を利用する。ここで、３５０，３６０は接点端子番号である。

図３は、電力設備シーケンス図面の一例を示す示すものであり、リレー記号３１０とリレー接点端子記号３２０は原則として１対多対応となっており、また破線で示すように、複数の図面ＳＨ１〜ＳＨ３にまたがって関係している。

図４は、図３のような図面内の記号画像と文字を関係付ける属性情報を生成する手順の概要を示す図であり、複数枚の図面ＳＨ１〜ＳＨ３をイメージスキャナ１７０によって読み込み（Ｓ４１）、イメージデータとして外部記憶装置１３０に格納する。

次に、記号画像と文字の認識を行い、それを関連付ける属性情報を生成し（Ｓ４２）、外部記憶装置（データベース）１３０に格納する。

図５に、記号画像認識関連付け処理の詳細をフローチャートで示す。

まず、ステップ５１１において、図面に描画されているリレー記号３１０およびリレー接点端子記号３２０を形状や大きさなどの特徴を基に認識する。次のステップ５１２では、リレー記号３１０の内側およびリレー接点端子記号３２０の近傍に描画されている器具名称３３０，３４０を認識する。次のステップ５１３では、器具名称３３０，３４０の認識の結果，リレー記号３１０やリレー接点端子記号３２０の記述位置や図面名称といった所在情報などを当該記号画像の属性情報として、外部記憶装置１３０（データベース）の所定の格納エリアに保持する。

ステップ５１４では、対象とする図面がなくなるまで、前述のステップを繰り返す。最後に、ステップ５１５では、外部記憶装置１３０（データベース）に保持している属性情報をキーにして検索をかけ、記号画像群の情報を取得する。

この検索結果から、異なる図面間に記載されているリレー記号３１０とリレー接点端子記号３２０、あるいはリレー接点端子記号同士を結び付けることが可能になる。

ここで、図面や各種情報の格納場所については、磁気ディスク装置に限定する必要性はなく、他の外部記憶装置や電子ファイリング装置などの他システムを利用するなど、応用が可能である。

図６は、記号画像と文字の認識方法の一例を示す説明図である。破線６１内に示すように認識対象となる記号画像としてのリレー記号３１０はリレー名称「ＡＢＣ」が中央に記載されており、文字が円記号に接している場合が多い。そこで、次のような方法で円記号内の文字を抽出する。

（１）リレー記号は一定面積の円記号であることから面積や形状から記号自体を抽出する。その後、抽出した円記号内の黒画素の塊を除去する。

（２）リレーの円記号の一定面積の閉領域を黒く塗り潰す。

（３）塗り潰した分の画像を保持しておく。

（４）黒く塗り潰した画像を細らせ、接続線（縦の直線）を除去する。

（５）細らせた画像をリレーの円記号の内側の大きさまで（３）の画像を参照しながら膨張させ、これをマスク面とする。すなわち、円記号の内側の輪郭に接する大きさのマスク面を生成する。

（６）前記（１）で抽出した円記号とマスク面との論理積をとる。すると、円記号内の文字「ＡＢＣ」の黒画素とマスク面の黒画素の論理積によって文字「ＡＢＣ」のみが抽出される。この後は、Ａ，Ｂ，Ｃの文字をパターンマッチング法によって認識し、文字コードに変換する。

リレー接点端子記号と記載文字については、リレー接点端子の小さい円記号を抽出した後、その円記号から所定の位置関係にある矩形内で文字を抽出し、次に、その文字をパターンマッチング法によって認識することによって文字コードに変換する。

このようにして抽出した文字については、図面上のｘ，ｙ座標値と図面名称とを同時に抽出しておき、これを記載位置の情報とする。

また、記載文字がリレー本体を表すのか、リレー接点を表すのか、接点番号を表すのかを記号画像の認識結果によって区別しておき、これを種別の情報とする。

以上の処理によって、図７に示すように、リレー記号内の文字で表される器具名称７１、種別７２、図面名称７３、記述位置７４から成る記号画像に関する属性情報が生成され、外部記憶装置（データベース）１３０に格納される。

この場合、図面名称７３（あるいは図面番号）が属性情報の中に含まれているので、図面の内容が変更された場合は、変更後の図面のみを再度イメージスキャナ１７０で読み込み、上述した記号画像の認識処理を行い、同じ図面名称の属性を変更すればよい。すなわち、図面名称７３が存在することにより、図面の変更に対しても容易に対処することができる。

次に、このようにして生成された属性情報により、異なる図面間に記載されているリレー記号３１０とリレー接点端子記号３２０の関連するものを検索する操作について図８および図９を参照して説明する。

まず、図８（ａ）に示すような図面目次画面が表示される。そこで、例えば図面番号＝７のＣＣ６回路を選択すると、図８（ｂ）に示すシーケンス図検索画面が表示され、そこに検索対象の図面番号であるシート番号＝７が表示された後、図８（ｃ）に示すシート番号＝７のシーケンス図が表示される。

この場合、表示されるシーケンス図は、イメージスキャナ１７０で読み込み、外部記憶装置１３０に格納したおいたイメージデータを基に表示されるものである。

また、例えば図面番号＝３のＣＣ２回路を選択すると、図８（ｄ）に示すシーケンス図検索画面が表示され、そこに検索対象の図面番号であるシート番号＝３が表示された後、図８（ｅ）に示すシート番号＝３のシーケンス図が表示される。

次に、シート番号＝３のシーケンス図において、リレーＸ１をマウス１２０のカーソルで選択すると、その選択位置の座標を基に図７のデータベース１３０の記述位置が検索され、選択位置に該当する記述位置の器具名称７１としてリレー本体「Ｘ１」が抽出される。そして、このリレー本体「Ｘ１」をキーにして「Ｘ１」の接点番号と図面名称（シート番号）がデータベース１３０の属性情報から検索され、図８（ｆ）に示すような器具接点選択画面に一覧形式で表示される。

次に、図９（ａ）に示すリレー本体「Ｘ１」の器具接点選択画面において、シート番号＝６を選択すると、外部記憶装置１３０からシート番号＝６のシーケンス図が読み出され、図９（ｂ）に示すように表示される。この時、リレーＸ１の接点端子は赤色表示される。

このようにデータベース１３０に記憶させた属性情報によって互いに関連するリレー本体、リレー接点を容易に検索することができる。

なお、図７においては、リレー接点の端子番号についてもデータベース１３０に格納することを示しているが、図面内の特定の位置に「リレー接点端子一覧表」を記述した形式のシーケンス図にあっては、この「リレー接点端子一覧表」をそのまま文字認識し、属性情報の一部としても使用することにより、必ずしもリレー接点の端子番号をデータベース内に登録しておく必要はない。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、細部について種々変更して実施することができることは言うまでもない。

例えば、電力設備のシーケンス図以外に、記号画像および文字によって論理関係を表現した電器回路図、論理回路図、化学プラント図、フローチャート、ブロック図についても適用することが可能であるが、その適用対象図面に応じて最適な記号画像の認識方法を採用することは言うまでもない。

本発明を適用した電力設備シーケンス図面の管理・検索システムの実施の形態を示す主要部のブロック構成図である。 リレー記号およびリレー接点端子記号の説明図である。 電力設備図シーケンス図に記載されている記号間の関連を示す説明図である。 図面内の記号画像と文字を関係付ける属性情報を生成する手順の概要を示す説明図である。 記号画像認識関連付け処理の詳細を示すフローチャートである。 記号画像と文字の認識方法の一例を示す説明図である。 記号画像認識関連付け処理によって生成されたデータベースの内容の一例を示す説明図である。 関連する記号画像を検索する場合の例を示す説明図である。 関連する記号画像を検索する場合の例を示す説明図である。

符号の説明

１１０…キーボード、１２０…マウス、１３０…外部記憶装置、１４０…処理装置、３１０…リレー記号、３２０…リレー接点端子記号、３３０，３４０…器具名称。

Claims (1)

1. 複数の画像図面内の記号画像を関連する属性情報によって管理する装置における記号画像の管理方法であって、
   前記装置が、
   記号画像を含む画像図面を入力データとして受付け、記憶手段に格納する第１のステップと、前記記憶手段に格納した入力データ内の記号画像の種別、該記号画像に付随する文字及び該記号画像に付随する文字の記載位置を認識し、認識した記号画像の種別、記号画像に付随する文字、記号画像に付随する文字記載位置および該記号画像が含まれる画像図面の名称を属性情報として記号画像毎にデータベースに格納する第２のステップと、表示画面上に表示された任意の記号画像の選択操作に対し、該選択操作のなされた位置情報と前記データベースに格納された記号画像に付随する文字の記載位置を元に選択された記号画像を特定し、該特定した記号画像に付随する文字を属性情報として含む記号画像が記載された画像図面の名称の情報を前記データベースから検索する第３のステップを備えることを特徴とする記号画像の管理方法。

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