JP4332055B2 - 配管図面認識方法、配管図面認識装置およびそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電子化された画像データとして入力された図面をＣＡＤデータ化する技術に関し、殊に、電子化された配管経路を含んだ図面から、配管設備を抽出する方法、装置およびそのプログラムに関する。

データベース高度利用技術の進展に伴い、紙図面や電子化された図面の画像データをＣＡＤ（Computer-Aided Design）データ化するニーズが顕在化している。
例えば、地図上に上下水道の配管および配管器具に関する情報（以下、配管情報と呼ぶ）が重ね書きされた水道配管図面の多くは紙で保存されおり、このような水道配管図面から、配管情報だけを抽出して、地理情報システム（Geographic Information System：GIS）などに適用することで、市販の地図データや衛星写真などと組み合わせて使うことができ、水道配管図面の利用価値を高めることができる。

従来、ＧＩＳなどに用いられる配管情報は、紙で保存された水道配管図面をもとに、その多くが、手作業によりＣＡＤデータとして抽出されている。しかしながら、この人手による配管情報の抽出作業は煩雑なため、多大な時間および費用が必要となっている。

また、紙図面のＣＡＤデータ化については、紙図面の画像データから、ラスタ／ベクタ変換を実行してベクタデータを出力するソフトが市販されているが、これらは地図や配管などを区別せず一律に線図へと変換するため、前記した水道配管図面などに適用したとしても、配管としての意味を持ったＣＡＤデータとして活用することはできない。

また、配管の記述方法が比較的単純な下水道配管については、桝など配管器具の記号を認識して、その記号間の線を探索することで下水道配管と認識することができ、人手入力と認識機能とを組み合わせた市販ソフトが存在している。しかしながら、任意のルートを通る配管に対しては、記号、線および文字が、配管以外の地図などの線と混在し、さらに配管と地図とが重なった部分などが存在するために、配管の接続関係を正しく認識することが困難であり、十分な認識精度を有するものが存在していない。

さらに、例えば特許文献１では、地図上に配電設備が重ね書きされた設備図面から、電柱や支線などの配電設備の認識を可能にするシステムが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載のシステムは、配電設備情報が予め格納されたデータベースである設備マスタと設備図面とを照らし合わせることで、配電設備を抽出するものであり、配管が任意のルートを通るような設備図面には適用できないという問題点があった。

このように、従来技術による紙面や画像データなどの形態で保存された配管図面から、配管情報を抽出する技術は、配管の記述方法がごく単純であるものや、特許文献１に記載されたシステムのように、特殊な条件が揃ったものに限定されていた。
特開平８−８３３３３号公報（段落００４７〜００５７、図１０）

前記した問題点に鑑み、本発明の課題は、地図と配管設備とが混在して記載された配管図面から、精度よく、配管設備を抽出する手段を提供することにある。

前記した課題を達成するために本発明は、電子化された画像データとして、コンピュータに入力された配管図面から、配管設備を抽出する配管図面認識方法であって、このコンピュータが備える演算手段が、入力された画像データを、記憶手段に記憶する手順と、
配管図面の画像データから構成要素を抽出して記憶手段に記憶する手順と、予め記憶された配管設備の接続に関するルールを参照して、抽出した構成要素間の接続関係を評価することで、配管を認識する手順とを含んで実行する配管図面認識方法を提供する。

また、前記した配管図面認識方法において、配管図面の構成要素を抽出する手順では、配管図面の画像データから、線、記号、文字およびそれらを組み合わせたものを抽出してもよい。

また、前記した配管図面認識方法において、配管設備の接続に関するルールには、配管器具に相当する記号または配管に相当する線を配管経路の探索開始点としたときの、線の接続形態に応じた評価値が含まれ、前記した配管を認識する手順は、任意の記号を配管経路の探索開始点と指定する手順と、配管設備の接続に関するルールを参照して、探索開始点からの線の接続形態に応じた評価値を算出して、各線に付与する手順と、各線に付与した評価値をそれぞれ合計して、評価値の合計が、所定のしきい値以上である線を、配管と認識する手順とを含むこともできる。

また、前記した配管図面認識方法において、配管設備の接続に関するルールには、接続元の記号と接続先の記号または接続元の記号と接続先の線との位置に応じた接続元と接続先とを結ぶ配管に関するルールが含まれ、前記した配管を認識する手順は、任意の記号を配管経路の探索開始点と指定する手順と、前記探索開始点と線または記号とを結ぶ直線上の画素の濃淡比を計測し、所定の濃淡比を有する画素の割合が、所定のしきい値以上であると、この直線上に線が存在すると認識する手順と、配管設備の接続に関するルールを参照して、この認識された線を配管と認識する手順とを含むこともできる。

また、前記した配管図面認識方法において、コンピュータは、予め配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールをさらに記憶し、このコンピュータの演算手段が、この配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールを参照して、前記した配管を認識する手順において認識された配管と記号または文字との位置関係に基づいて、当該配管の認識の信頼度を算出するとともに、この配管に属性記号および／または属性文字からなる属性情報を付与する手順をさらに含んで実行することもできる

また、前記した配管図面認識方法において、配管設備とは、上下水道配管、ガス管、電線およびこれらと同じ記述方法の設備であってもよい。

さらに、前記した目的を達成するために本発明は、配管図面の画像データを入力する画像データ入力部と、画像データから配管図面の線、記号または文字などの構成要素を抽出する構成要素抽出部と、配管設備の接続に関するルールを記憶した配管接続データベースと、配管接続データベースを参照して、抽出した構成要素間の接続関係を評価することで、配管を認識する配管認識部と、配管認識部の認識結果を出力するデータ出力部とを備える配管図面認識装置を提供する。

また、前記した配管図面認識装置は、構成要素の中から任意の記号を配管経路の探索開始点として指定する探索開始点指定部をさらに備え、配管接続データベースに記憶された配管設備の接続に関するルールには、配管器具に相当する記号または配管に相当する線を配管経路の探索開始点としたときの、線の接続形態に応じた評価値が含まれ、
前記した配管認識部は、配管接続データベースを参照して、探索開始点からの線の接続形態に応じた評価値を各線に付与して、各線に付与した評価値をそれぞれ合計して、評価値の合計が、所定のしきい値以上である線を、配管と認識することもできる。

また、前記した配管図面認識装置は、構成要素の中から任意の記号を、配管経路の探索開始点として指定する探索開始点指定部をさらに備え、配管接続データベースに記憶された配管設備の接続に関するルールには、接続元の記号と接続先の記号または接続元の記号と接続先の線との位置に応じた接続元と接続先とを結ぶ配管に関するルールが含まれ、前記した配管認識部は、探索開始点と線または記号とを結ぶ直線上の画素の濃淡比を計測し、所定の濃淡比を有する画素の割合が、所定のしきい値以上であると、この直線上に線が存在すると認識して、配管接続データベースを参照して、この認識された線を配管と認識することもできる。

また、前記した配管図面認識装置の配管接続データベースに記憶された前記配管設備の接続に関するルールには、配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールが含まれ、前記した配管図面認識装置には、この配管接続データベースを参照して、前記した配管認識部において認識した配管と記号または文字との位置関係に基づいて、当該配管の認識の信頼度を算出するとともに、当該配管に属性記号および／または属性文字からなる属性情報を付与する属性認識部をさらに備えることもできる。

また、前記した配管図面認識装置のデータ出力部は、配管経路の探索開始点となる任意の記号を指定可能に作成され、前記した配管認識部における配管の認識の過程を、段階的に表示する表示画面を出力することもできる。

さらに、前記した目的を達成するために本発明は、コンピュータに、前記した配管図面認識装置として機能させるプログラムを実行させることで具現化される。

本発明によると、電子化された画像データとして入力した配管図面から、構成要素を抽出し、その構成要素から、容易に配管設備を抽出することができる。また、抽出した配管設備の属性記号や属性文字を認識して、認識の信頼度を算出することで認識精度を向上させることが可能であり、さらに、抽出した配管設備に属性情報を付与することで、抽出した配管設備の情報を有効に活用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を参照して説明する。

（配管図面認識装置）
図１は、本実施の形態の配管図面認識装置の機能ブロック図の例を示している。図１を参照して配管図面認識装置の各構成要素を説明する。
画像データ入力部１は、紙などに描かれた配管図面から、図示しないスキャナなどを用いて変換した画像データを入力するインターフェイスである。なお、画像データ入力部１には、入力された画像データを、０または１で表される２値化された画像データに変換する機能、ノイズ除去および傾き補正などの処理を行う機能を有することが望ましい。

また、画像記憶部２には、画像データ入力部１から送られた画像データが格納されている。
線認識部３では、画像記憶部２の画像データから、線を認識する。この認識された線には、主に地図を構成するものと配管を構成するものとが含まれている。
記号認識部４では、画像記憶部２の画像データから、記号を認識する。記号には配管の記述に用いられる記号の他に、配管の属性を示す記号なども含まれる。
文字認識部５では、画像記憶部２の画像データから文字を認識する。文字は主に地図中の名称や位置などを表すものと、配管番号や配管規格などの属性を表すものとが含まれている。なお、この線認識部３、記号認識部４および文字認識部５は、請求項の構成要素抽出部に相当している。
図形データ記憶部６には、線認識部３、記号認識部４および文字認識部５が認識した線、記号および文字が格納されている。
配管接続データベース７には、配管同士や、配管と配管器具との接続ルール、および配管とその属性を表す文字または記号との位置関係に関する情報が格納されている。

また、探索開始点指定部８では、配管の探索開始点となる記号または線の自動設定を行う。なお、後記する操作者とのインターフェイスとなる表示画面において、操作者が探索開始点となる記号または線を指定することで、探索開始点指定部８の機能と置き換えることもできる。
配管認識部９では、探索開始点指定部８で指定された記号または線を探索開始点として、配管接続データベース７で与えられる接続ルールにしたがい、他の図面構成要素への接続状態を探索、評価して配管を認識して、配管のＣＡＤデータに配管と識別できる情報を付与する。
属性認識部１０では、配管接続データベース７を参照し、配管とその属性を表す文字または記号とを比較、評価する。また対応関係の見つかった配管のＣＡＤデータにその配管の属性情報を付与する。
データ出力部１１は、配管の認識結果を図示しないディスプレイに出力したり、ＣＡＤデータのファイルとして出力するインターフェイスである。

なお、本実施の形態の配管図面認識装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ、ビデオカードなどを含んで構成されるサーバ用コンピュータなどにより実現され、前記した線認識部３、記号認識部４、文字認識部５、探索開始点指定部８、配管認識部９および属性認識部１０は、例えば、ハードディスクドライブに格納されたプログラムをＲＡＭ上に展開して、演算手段であるＣＰＵが実行することで実現される。また、画像データ入力部１は、入力インターフェイス回路などに相当し、データ出力部１１は、ビデオカードや出力インターフェイス回路などに相当する。さらに、画像記憶部２、図形データ記憶部６および配管接続データベース７は、ハードディスクドライブ上に区画された領域を割当てることによって実現される。

（配管図面認識方法）
図２は、前記した配管図面認識装置を用いて、本実施の形態の配管図面認識方法を実行する手順を示すフローチャートの例である。図２に示したフローチャートを参照して、配管図面の認識の手順を説明する（適宜、図１参照）。

はじめに、ステップＳ１０１では、地図上に上下水道の配管情報が重ね書きされた水道配管図面を、図示しないスキャナを用いて画像データに変換し、この画像データを画像データ入力部１から入力する。この入力された画像データは、画像記憶部２に格納される。

次に、ステップＳ１０２では、画像記憶部２に格納された水道配管図面の画像データから、線認識部３により、線の認識を実行する。この線の認識には、従来技術のベクトル化方法などを用いることができる。この線の認識では、線の始点と終点、線種、太さなどの情報が取得され、これらの情報は、ＣＡＤデータとして図形データ記憶部６に格納される。

次に、ステップＳ１０３では、画像記憶部２に格納された画像データから、記号認識部４により、記号の認識を実行する。記号の認識には、従来技術のテンプレートマッチングなどの方法を用いることができる。この記号の認識では、記号の種類、位置、大きさ、角度などの情報が取得され、図形データ記憶部６に格納される。また、記号の種類としては、桝や弁などの設備器具を表す記号、配管設備の種類などを表す記号などが考えられる。

次に、ステップＳ１０４では、画像記憶部２に格納された画像データから、文字認識部５により、文字に認識が実行される。文字の認識には、従来技術の文字認識方法を用いることができる。この文字の認識では、文字の種類、位置、大きさ、角度などの情報が取得され、図形データ記憶部６に格納される。

なお、ステップＳ１０２ないしステップＳ１０４の手順は、必ずしも、この順序に限定する必要はなく、どの順序で実施しても良い。例えば、最初に記号を認識した後、認識した記号を画像から消去してから線認識を実施することで線の誤認識を低減し、認識精度を向上させることも可能である。また、配管の認識方法によっては、いずれかの処理を省略することも可能である。

次に、ステップＳ１０５では、図形データ記憶部６に格納された、認識した図面構成要素から、探索開始点指定部８により、配管接続データベース７に登録されている設備器具を表す記号のような、配管設備の一部であるものを、自動的に配管の探索開始点として指定する。
これは、例えば、水道配管設備が記載された配管図面では、弁やメータの記号は、必ず配管と接続されているため、このような記号を探索開始点とすることで、配管を探索することができるためである。また、記号が用いられないような配管設備の場合には、例えば、線認識部３が認識した太い線を配管とみなして探索開始点とすることも可能である。

さらに、後記するインターフェイスとなる表示画面において、マウスなどの入力手段を用いて配管の一部分である記号や線を選択し、探索開始点と指定することもできる。操作者が探索開始点を指定することにより、記号が存在しない配管や、自動認識では地図と区別しにくい配管線でも、少ない操作で配管を容易に抽出することができる。

次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で指定された探索開始点に対する線の接続状態を評価することで、探索開始点に接続された配管を探索・認識する。この配管の探索・認識方法には配管の種類に応じていくつかの方法があり、それらは、配管接続データベース７に格納された情報によって決められる。

ここで、探索開始点から配管を探索・識別するステップＳ１０６を、２つの実施形態例を示して詳しく説明する。
（第１実施形態例：下水道配管）
第１実施形態例では、下水道配管図面から配管を探索・認識する方法を説明する。ここで、図３は、本実施形態例で配管の探索・認識を実行する下水道配管図面の例を示している。

図３に示した下水道配管は、２つのマンホールの間を直線で結ぶ配管である幹線と、この幹線から垂直に分岐して桝とつながる配管である枝線とから構成されている。
ここで、図４は、本実施形態例の配管接続データベース７に格納された接続ルールの例を示している。図４に示した接続ルールは、接続元となる記号に該当するマンホールや桝などの設備器具と、その接続先である設備器具または線に該当する配管（線に該当）との位置に応じて、接続元と接続先とを接続する線が、幹線または枝線であるかを分別して格納している。なお、配管接続データベース７には、前記した接続規則だけでなく、後記する配管とその属性を表す文字または記号との相対位置関係に関する情報も含んで格納されている。

次に、この下水道配管の探索・認識の手順を説明する。はじめに、前記のように、記号認識部４において、配管に用いられるマンホールや桝などの記号を認識し、探索開始点指定部８により、これらの記号のいずれかを任意に配管の探索開始点と指定する。
ここで、例えば、マンホールが探索開始点として指定された場合、配管認識部９は、探索開始点以外の記号を探索し、例えば、それが、マンホールであれば、２つのマンホールを結ぶ直線上にある画素のうち、黒い画素数を計測して、この黒い画素の割合が、しきい値以上であれば、２つのマンホールを接続する線が存在すると認識し、配管接続データベース７に基づいて、２つのマンホールを接続する線を、配管（幹線）と認識して、この配管と認識された線のＣＡＤデータに、配管（幹線）であることを示す情報を付与する。
なお、本実施形態例では、画像データ入力部１において、配管図面の画像データを２値化（画像データの画素を、白または黒に変換）して用いた場合を想定しており、２値化していない配管図面の画像データを用いる場合は、２つのマンホールを結ぶ直線上の画素の濃淡比を計測することで、一定値以上（または以下）の濃淡比を有する画素の割合が、しきい値以上であれば、２つのマンホールを接続する線が存在すると認識することができる。また、この所定のしきい値は、配管図面の種類などに応じて操作者が任意に設定することができる。

同様の探索を、それぞれの桝からマンホールへも実施し、配管（枝線）を認識する。
さらに、前記した過程において、幹線である配管を認識すると、桝から幹線である配管への垂線上の画素のうち、黒い画素数を計測して、この黒い画素の割合が、しきい値以上ならば、桝と幹線である配管が接続しているとして、配管接続データベース７に基づいて、桝と幹線を接続する線を、枝線である配管と認識して、この配管と認識された線のＣＡＤデータに、配管（枝線）であることを示す情報を付与する。このとき、それぞれの配管の認識の信頼度は、この黒い画素数の割合から与えることができる。

そして、配管認識部９は、全ての探索開始点となる記号について、この探索・認識の処理を実行して（ステップＳ１０７）、下水道配管図面に記載された全ての下水道配管を探索・認識する。

本実施形態例の配管の探索・認識方法によると、探索開始点の記号とその他の記号との間の黒色の画素数の割合が、しきい値以上であれば、線が存在すると認識するため、認識した線をＣＡＤデータとして出力する機能を配管認識部９に持たせることで、配管図認識装置の線認識部３を省略しても、配管のＣＡＤデータを出力させることができる。

（第２実施形態例：上水道配管）
図３に示した下水道配管図面のように単純で規則正しく描かれた配管図面については、第１実施形態例の方法により配管を探索・認識することができる。しかし、下水道配管図面であっても、図５に示したような、図面の歪みにより配管が折れ曲がって表示された場合、図面が手書きである場合、または幹線と枝線との接続が垂直になっていない場合などには、配管の探索・認識の漏れが発生するという問題が生じる。

例えば、図６に示した上水道配管図面の例では、任意の位置で配管の分岐、交差、折れ曲がりがあり、第１実施形態例の方法では、精度よく配管を探索・認識することはできない。このような配管に対して、第２実施形態例の配管認識部９では、記号と線、線と線との接続関係を評価する情報を配管接続データベース７に格納することで、上水道配管図面から配管を探索・認識することができる。以下に、本実施形態例の配管を探索・認識する方法を説明する。

図７は、本実施形態例の配管接続データベース７の例を示している。図７に示すように、本実施形態例の配管接続データベース７には、探索開始点となる記号である設備器具ごとに、評価値の初期値と、接続先の線である配管との接続形態に応じた評価値が保存されている。図７に示した配管接続データベース７のように、水道配管の上流側から探索することになる弁と下流側から探索することになるメータとでは、接続状態に対する評価値の与え方が異なり、これにより記号と線、または線と線との接続状態を評価することができる。また、接続状態に対する評価値には、単純な十字交差や、Ｔ字交差だけでなく、線分の交差の角度依存性を持たせて評価値を設定することも可能である。

なお、図７に示した配管接続データベース７の例は、Ｔ字の交差と十字の交差との場合について、それぞれ接続先の評価値の与え方を示しており、図７の「接続形態」の項目において、実線矢印は、接続元の配管を表し、破線矢印は、接続先の配管を示している。また、配管接続データベース７には、前記した接続ルールだけでなく、後記する配管とその属性を表す文字または記号との相対位置関係に関する情報も含んで格納されている

次に、本実施形態例の上水道配管の探索・認識の手順を説明する。はじめに、前記のように、記号認識部４において、配管に用いられる弁やメータなどの記号を認識し、探索開始点指定部８により、これらの記号のいずれかを任意に配管の探索開始点として指定する。
そして、例えば、図６に示した入水道配管図の弁Ａが探索開始点として指定された場合、配管認識部９は、弁Ａを基準として、弁Ａに接続された線の評価値を順次計算する。

詳しく説明すると、図６に示した上水道配管図の各線に付された式の第１項の値は、弁Ａを探索開始点とした評価値を示しており、弁Ａに直接接続している線ｂおよび線ｃには、図７に示した配管接続データベース７を参照して、評価値の初期値1.0を与える。次に、線ｂと接続した線ａ、線ｄについては、線と線との接続状態から、同じく図７に示した配管接続データベース７を参照して、線ａには、評価値を1.0×1.0（Ｔ字まっすぐ）＝1.0、線ｄには、評価値を1.0×0.5（Ｔ字曲がりＡ）＝0.5としてそれぞれ与える。同様に、線ｄと接続した線ｅ、線ｆの各線には、それぞれ評価値を、0.5×1.0（Ｔ字まっすぐ）＝0.5、0.5×0.5（Ｔ字曲がりＡ）＝0.25として与える。そして、線ｅと接続した線ｉ、家枠（地図の要素）を表す線ｊの各線には、それぞれ評価値を、0.5×1.0（十字まっすぐ）＝0.5、0.5×0.0（十字曲がり）＝0.0として与える。また、線ｆと接続した線ｇ、家枠（地図の要素）を表す線ｈの各線には、それぞれ評価値を、0.25×1.0（十字まっすぐ）＝0.25、0.25×0.0（十字曲がり）＝0.0として与える。このようにして、探索開始点を弁Ａとしたときの各線の評価値が算出される。

なお、図６は上水道配管であるため、線ｆのように、線の途中での曲がりは、同じ線（配管）であるとみなすことができるため、評価値の考慮の対象にしないこととした。一方、図５に示した下水道配管の場合、マンホール間で、下水道配管に曲がりが入ることは基本的にないため、線（配管）の曲がりに対しても、その角度に応じて評価値を与えることで、下水道配管の識別精度を向上させることができる。

次に、探索開始点として、図６のメータＢを指定して、このメータＢを出発点として、図７に示した配管接続データベース７を参照して、各線に評価値を与えたのが、各線に付された式の第２項の値である。詳しく説明すると、図６のメータＢから出発して、メータＢに直接接続している線ｉには、評価値の初期値1.0を与える。次に、線ｉと接続した線ｅ、家枠（地図の要素）を表す線ｊについて、接続状態から、線ｅには、評価値を1.0×1.0＝1.0（十字まっすぐ）、線ｊには、評価値を1.0×0.0＝0.0（十字曲がり）としてそれぞれ与える。同様に、線ｅと接続した線ｄ、線ｆの各線には、それぞれ評価値を、1.0×1.0＝1.0（Ｔ字まっすぐ）、1.0×0.0＝0.0（Ｔ字曲がりＡ）として与える。線ｇ、家枠（地図の要素）を表す線ｈの各線には、評価値を、それぞれ0.0×1.0＝0.0（十字まっすぐ）、0.0×0.0＝0.0（十字曲がり）と与える。同様に線ａ、線ｂの各線には、評価値を、それぞれ1.0×0.5＝0.5（Ｔ字曲がりＢ）、1.0×0.5＝0.5（Ｔ字曲がりＢ）と与える。このようにして、探索開始点をメータＢとしたときの各線の評価値が算出される。

同様に、探索開始点として、図６のメータＣを指定して、このメータＣを出発点のとして各線に評価値を与えたのが、各線に付された式の第３項の値である。以下、図示しない全ての記号を探索開始点とした各線の評価値が計算される。

そして、配管認識部９は、全ての探索開始点となる記号からの探索を実行し（ステップＳ１０７）、各記号からの評価値の合計が、所定のしきい値以上となる線を配管として認識して、この配管と認識された線のＣＡＤデータには配管であることを示す情報を付与する。この算出された各線の評価値を、認識の信頼度として用いることができるので、例えば、後記するインターフェイスとなる表示画面上において、この信頼度の順に認識結果を表示させることも可能である。

（配管の認識を確認する表示画面）
前記した第１実施形態例および第２実施形態例のように、本実施の形態の配管図面認識方法では、探索開始点から近い線から、配管の探索を実行していくため、図８（ａ）ないし図８（ｄ）に例示するように、配管の探索を段階的に表示し、インターフェイスとなる表示画面を用いて、操作者が確認しながら配管を認識させることも可能である。

ここで、配管の探索を段階的に表示する場合のフローチャートの例を図９に示す。図８（ａ）ないし図８（ｄ）に示した表示画面および図９に示したフローチャートを参照して、操作者が配管の探索の段階を確認しながら、配管の認識を実行する手順を説明する。
なお、図９に示したフローチャートは、図２に示したフローチャートのステップＳ１０５ないしステップＳ１０７に相当している。

まず、ステップＳ２０１では、図２に示したフローチャートのステップＳ１０４までに実行した線、記号および文字からなる図面構成要素の認識結果を、図８（ａ）に示した表示画面として表示する。
次に、ステップＳ２０２では、配管設備の一部である記号または線を探索開始点として指定する。ここでは、図８（ａ）に示した表示画面において、操作者が、マウスなどの入力手段を用いて、探索開始点となる記号または線を、矢印で示したカーソルで指定することで、探索開始点が設定される。
次に、ステップＳ２０３では、前記した第１実施形態例または第２実施形態例のいずれかの方法を用いて配管の探索を実行し、ステップＳ２０４では、その探索の結果を図８（ｂ）に示した表示画面のように表示する。
ステップＳ２０５では、操作者が、図８（ｂ）に示した表示画面を見て、配管の探索結果の確認・修正を実施する。ここで、図８（ｂ）に示した表示画面では、探索の途中段階で誤認識があれば修正することが可能なインターフェイスを備えており、配管認識の段階ごとに配管の探索結果を修正して認識させることで、その後の誤認識を低減させることができる。
そして、ステップＳ２０３ないしステップＳ２０５に係る手順を繰り返すことで、（ステップＳ２０６、図８（ｃ）参照）、図８（ｄ）に示すように、配管全体の認識が完了する。

（配管属性の付与）
再び、図２に示したフローチャートに戻って、前記した第１実施形態例または第２実施形態例に係る配管の認識が終了すると（ステップＳ１０７でＹｅｓの場合）、ステップＳ１０８では、属性認識部１０が、配管接続データベース７に基づいて、認識した配管とその属性を表す文字または記号とを比較する。
例えば、図３に示した下水道配管では、それぞれの桝に対し、配管の延長線上に、この配管と同じ角度で属性文字と属性記号が記述されている。
ここで、図１０は、属性認識部１０が参照する配管接続データベース７に格納された、配管とその属性を表す文字または記号との相対位置関係に関する情報の例を示している。図１０に示した、配管とその属性を表す文字または記号との相対位置関係に関する情報には、配管とその属性を表す文字または記号との対応関係について、図面上の相対位置などにより与えられている。属性認識部１０は、この配管接続データベース７を参照して、配管と記号または文字との対応関係の有無を評価する。
一般に、図３に示すような下水道配管図面では、全ての桝に属性が記述されているので、配管と記号または文字との対応関係の見つからない配管は、認識信頼度を下げて誤認識として除去することや、あるいは、桝の位置から配管接続データベース７で与えられた相対位置に文字が存在すると推定して文字を再認識させることもできる。

そして、ステップＳ１０９では、属性認識部１０は、認識した配管と記号または文字との対応関係をもとに、この配管のＣＡＤデータに属性記号および属性文字からなる属性情報を付与する（ステップＳ１０９）。なお、配管の種類などに応じて配管接続データベース７の内容を変更することにより、他の種類の配管図面にも対応することが可能である。

そして、ステップＳ１１０では、認識結果をＣＡＤデータなどとしてデータ出力部１１から出力する。このとき、出力されるＣＡＤデータは、認識された配管のＣＡＤデータのみを出力することや、配管のＣＡＤデータおよび地図のＣＡＤデータを合わせて出力することや、配管のＣＡＤデータおよび地図の画像データを出力することなど、様々な形態が可能である。

以上、説明した本実施の形態の配管図面認識方法によると、配管情報と地図とが混在した配管図面から、配管を識別して、その配管の属性情報を付与したＣＡＤデータとして出力することができる。

本発明に係る配管図面認識方法、配管図面認識装置およびそのプログラムによると、電子化された画像データとして入力された配管図面の構成要素を抽出し、それらの間の接続関係を評価することで、配管を認識することができる。また、配管とその属性を表す文字または記号との対応関係を認識することで配管の認識精度を向上させ、その配管の属性情報を付与することができる。また、本発明は、実施の形態に示した地中に埋設された上下水道設備に関する上下水道図面だけでなく、建築設備図面、電気設備図面など、設備と地図が重ね書きされた様々な図面に適用可能である。

本発明の実施の形態の配管図面認識装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態の配管図面認識方法の実施手順を示すフローチャートである。 下水道配管図面の一部を示す図面である。 配管接続データベースのデータ構造の例である。 歪みのある下水道配管図面の一部を示す図面である。 上水道配管図面の認識方法を説明する図面である。 配管接続データベースのデータ構造の例である。 （ａ）〜（ｄ）インターフェイスとなる表示画面の遷移を示す図面である。 表示画面を用いた配管図面認識方法の実施手順を示すフローチャートである。 配管接続データベースのデータ構造の例である。

符号の説明

１ 画像データ入力部
２ 画像記憶部
３ 線認識部
４ 記号認識部
５ 文字認識部
６ 図形データ記憶部
７ 配管接続データベース
８ 探索開始点指定部
９ 配管認識部
１０ 属性認識部
１１ データ出力部

Claims (9)

1. 電子化された画像データとして、コンピュータに入力された配管図面から、配管設備を抽出する配管図面認識方法であって、
   前記コンピュータの記憶手段は、
   配管器具に相当する記号または配管に相当する線を配管経路の探索開始点としたときの、線の接続形態に応じた評価値が含まれる接続に関するルールを備え、
   前記コンピュータの演算手段は、
   入力された前記画像データから前記配管図面の、線、記号、文字およびそれらを組み合わせたものを含む構成要素を抽出し、
   任意の１つの記号又は任意の複数の記号を配管経路の探索開始点として受け付け、
   前記接続に関するルールを参照して、前記探索開始点からの線の接続形態に応じた評価値を、前記探索開始点ごとかつ前記線ごとに算出し、
   前記線ごとに、前記探索開始点ごとに算出した評価値を合計し、
   前記合計が、所定のしきい値以上である前記線を、配管と認識すること
   を特徴とする配管図面認識方法。
2. 電子化された画像データとして、コンピュータに入力された配管図面から、配管設備を抽出する配管図面認識方法であって、
   前記コンピュータの記憶手段は、
   前記配管設備の接続元の記号と接続先の記号または接続元の記号と接続先の線との位置に応じた、接続元と接続先とを結ぶ配管に関するルールが含まれる接続に関するルールを備え、
   前記コンピュータの演算手段は、
   入力された前記画像データから前記配管図面の、線、記号、文字およびそれらを組み合わせたものを含む構成要素を抽出し、
   任意の記号を配管経路の探索開始点として受け付け、
   前記受け付けた探索開始点と線または記号とを結ぶ直線上の画素の数のうち、所定の値よりも大きな画素の濃淡を示す情報を有する画素の数が占める比率が、所定のしきい値以上である場合は、前記直線上に線が存在すると認識し、
   前記接続に関するルールを参照して、前記認識した線を配管と認識すること
   を特徴とする配管図面認識方法。
3. 前記コンピュータの記憶手段は、
   前記配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールをさらに備え、
   前記コンピュータの演算手段は、
   前記配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールを参照して、前記認識された配管と記号または文字との位置関係に基づいて、当該配管の認識の信頼度を算出するとともに、前記位置に関するルールに該当した場合は、当該配管に前記属性記号および／または前記属性文字からなる属性情報を付与すること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の配管図面認識方法。
4. 前記配管設備は、上下水道配管、ガス管、電線およびこれらと同じ記述方法の設備であること、
   を特徴とする請求項３に記載の配管図面認識方法。
5. 電子化された画像データとして入力された配管図面から、配管設備を抽出する配管図面認識装置であって、
   前記配管図面認識装置の記憶手段は、
   配管器具に相当する記号または配管に相当する線を配管経路の探索開始点としたときの、線の接続形態に応じた評価値が含まれる接続に関するルールを備え、
   前記配管図面認識装置の演算手段は、
   入力された前記画像データから前記配管図面の、線、記号、文字およびそれらを組み合わせたものを含む構成要素を抽出し、
   任意の１つの記号又は任意の複数の記号を配管経路の探索開始点として受け付け、
   前記接続に関するルールを参照して、前記探索開始点からの線の接続形態に応じた評価値を、前記探索開始点ごとかつ前記線ごとに算出し、
   前記線ごとに、前記探索開始点ごとに算出した評価値を合計し、
   前記合計が、所定のしきい値以上である前記線を配管と認識すること
   を特徴とする配管図面認識装置。
6. 電子化された画像データとして入力された配管図面から、配管設備を抽出する配管図面認識装置であって、
   前記配管図面認識装置の記憶手段は、
   前記配管設備の接続元の記号と接続先の記号または接続元の記号と接続先の線との位置に応じた、接続元と接続先とを結ぶ配管に関するルールが含まれる接続に関するルールを備え、
   前記配管図面認識装置の演算手段は、
   入力された前記画像データから前記配管図面の、線、記号、文字およびそれらを組み合わせたものを含む構成要素を抽出し、
   任意の記号を配管経路の探索開始点として受け付け、
   前記受け付けた探索開始点と線または記号とを結ぶ直線上の画素の数のうち、所定の値よりも大きな画素の濃淡を示す情報を有する画素の数が占める比率が、所定のしきい値以上である場合は、前記直線上に線が存在すると認識し、
   前記接続に関するルールを参照して、前記認識した線を配管と認識すること、
   を特徴とする配管図面認識装置。
7. 前記配管図面認識装置の記憶手段は、
   前記配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールをさらに備え、
   前記配管図面認識装置の演算手段は、
   前記配管と属性記号または属性文字との位置に関するルールを参照して、前記認識された配管と記号または文字との位置関係に基づいて、当該配管の認識の信頼度を算出するとともに、前記位置に関するルールに該当した場合は、当該配管に前記属性記号および／または前記属性文字からなる属性情報を付与すること、
   を特徴とする請求項５または６に記載の配管図面認識装置。
8. 前記配管図面認識装置の演算手段は、
   配管経路の探索開始点となる任意の記号を指定可能に作成され、前記配管の認識の過程を、段階的に表示する表示画面を出力すること、
   を特徴とする請求項７に記載の配管図面認識装置。
9. コンピュータを、請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の配管図面認識装置として機能させるためのプログラム。

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