JP7332068B1 - Automatic calculation system, automatic calculation method, machine learning model, and method for generating machine learning model - Google Patents
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Abstract
【課題】設計図面から配管設備の長さ寸法を自動的に演算して、積算における拾い出しの作業負担を軽減可能な自動演算システムを提供する。【解決手段】本発明の自動演算システム(1)は、設計図面の図面画像データ(2)を取得するデータ取得部と、図面画像データ(2)から配列データを生成する配列データ生成部と、配列データを入力とし、配列データにおいて配管設備(5)の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力とする機械学習により生成される機械学習モデルを用いて、配管設備(5)の設置領域を特定する特定部と、特定部によって特定された配管設備(5)の設置領域を表す配列データに基づいて、配管設備(5)の長さ寸法を演算する演算部とを有する。【選択図】図1An automatic calculation system capable of automatically calculating the length dimension of piping equipment from a design drawing and reducing the work load of picking up in integration. An automatic arithmetic system (1) of the present invention comprises a data acquisition unit for acquiring drawing image data (2) of a design drawing, an array data generation unit for generating array data from the drawing image data (2), The installation area of the piping equipment (5) is identified using a machine learning model generated by machine learning, in which the array data is input and the equipment binary mask indicating the installation area of the piping equipment (5) is output in the array data. It has an identification unit and a calculation unit that calculates the length dimension of the piping equipment (5) based on the array data representing the installation area of the piping equipment (5) identified by the identification unit. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、配管及びダクトを含む配管設備が記載されている設計図面から配管設備の長さ寸法を自動的に演算する自動演算システム及び自動演算方法と、それらに用いられる機械学習モデル及び機械学習モデルの生成方法とに関する。 The present invention provides an automatic calculation system and an automatic calculation method for automatically calculating the length of piping equipment from design drawings describing piping equipment including pipes and ducts, and a machine learning model and machine learning used therefor. and related to model generation methods.
建物を建築する建築工事では、設計図面等に基づいて工事に必要な材料、工程、工期などを割り出して、建設工事にかかる費用を算出する積算の業務が行われている。建築工事の積算においては、一般的に、専門知識を有する建築積算士によって、設計図面から、建築工事で用いられる配管やダクトのような配管設備等の部材の種類や数量を計測する拾い出しが行われ、その拾い出しにより得られる情報等に基づいて工事費用が算出される。 In the construction work of constructing a building, the work of calculating the costs required for the construction work is carried out by determining the materials, processes, construction period, etc. necessary for the construction work based on the design drawings and the like. In the cost estimation of building work, generally, a building surveyor with specialized knowledge picks up from the design drawing the type and quantity of piping equipment such as pipes and ducts used in the construction work. The construction cost is calculated based on the information obtained by picking it up.
また、例えば特開2002-92393号公報(特許文献1)には、積算の業務に使用される配管設備の積算システムが開示されている。この特許文献1に記載されている積算システムでは、配管等が記載されている配管図面の図面データをパソコンのディスプレイに表示し、そのディスプレイに表示された図面データに対し、作業者が配管等の位置をマウスで指定して入力する作業や、配管等の高さ位置情報をキーボードで入力する作業等を行うことによって、その入力されたデータに基づいて配管等の長さ寸法を積算システムで計測し、また、その計測された長さ寸法がパソコンのディスプレイに表示される。
Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-92393 (Patent Document 1) discloses an integration system for piping equipment used for integration work. In the accumulation system described in
建築工事では、一般的に、初期の基本計画段階で概算見積りが作成されてから、最終的な見積りが作成されるまでに、精概算が繰り返して行われることが多い。また、精概算による見積りを作成する際や、最終的な見積りを作成する際には、上述した建築積算士による積算がその都度行われる。このため、1つの建築工事を受注する際には、複数回の積算の業務が行われている。 Generally, in construction work, detailed estimates are often repeatedly made after a rough estimate is created in the initial basic planning stage until a final estimate is created. Also, when creating an estimate by a detailed estimate or when creating a final estimate, the above-mentioned building surveyor will perform the cost estimation each time. For this reason, when receiving an order for one construction work, the work of estimation is performed multiple times.
また、積算の業務における拾い出しの作業には、例えば特許文献1に記載されているような積算システムが利用されることが多いものの、そのような従来の積算システムでは、マウスやキーボードによる入力といった手作業が必要とされることが多い。このため、従来の拾い出しの作業には多大な時間と労力が必要とされ、積算業務に大きな負担が生じていた。
In addition, although an accumulation system such as that described in
更に現在では、求められている積算業務に対して建築積算士の人数が不足している状況にあるため、拾い出しの作業を伴う積算業務がアウトソーシングされることもあるが、このような積算業務のアウトソーシングが増えていくと積算の品質低下を招くことが懸念されている。 Furthermore, at present, the number of building surveyors is insufficient for the required quantity surveying work, so there are cases where the surveying work that accompanies the work of picking out quantity surveys is outsourced. There is a concern that an increase in the number of outsourcing will lead to a deterioration in the quality of the estimation.
その上、建築工事や土木工事の元請けを担う企業(所謂、ゼネコン)から建設作業や設備に関する工事を請け負う企業(所謂、サブコン)では、積算業務の大きな負担や、建築積算士の不足等の要因によって工事の受注件数を増大させることが難しく、その結果、受注可能な工事の選択肢が制限されるという問題も生じていた。 In addition, companies (so-called general contractors) that undertake construction work and equipment related work (so-called subcontractors), which are the main contractors for building and civil engineering work, face a large burden of survey work and a shortage of building surveyors. Due to this, it is difficult to increase the number of orders for construction work, and as a result, there is a problem that the options for construction work that can be ordered are limited.
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、設計図面から配管及びダクトを含む配管設備の長さ寸法を自動的に演算することによって、積算における拾い出しの作業負担を軽減可能な自動演算システム及び自動演算方法と、その自動演算システム及び自動演算方法に用いられる機械学習モデル及び機械学習モデルの生成方法とを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to automatically calculate the length of piping equipment including pipes and ducts from design drawings, thereby enabling An object of the present invention is to provide an automatic calculation system and an automatic calculation method that can reduce the burden, a machine learning model used in the automatic calculation system and the automatic calculation method, and a method for generating the machine learning model.
上記目的を達成するために、本発明により提供される配管及びダクトを含む配管設備が記載されている設計図面から、前記配管設備の長さ寸法を自動的に演算する自動演算システムであって、前記設計図面の図面画像データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得された前記図面画像データから、画像情報を含む配列データを生成する配列データ生成部と、前記図面画像データの前記配列データを入力とし、前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力とする機械学習により生成される機械学習モデルを用いて、前記配管設備の設置領域を特定する特定部と、前記特定部によって特定された前記配管設備の前記設置領域に基づいて、前記配管設備の長さ寸法を演算する演算部とを有する自動演算システムである。 In order to achieve the above object, an automatic calculation system for automatically calculating the length dimension of the piping equipment from the design drawing describing the piping equipment including pipes and ducts provided by the present invention, a data acquisition unit that acquires drawing image data of the design drawing; an array data generation unit that generates array data including image information from the drawing image data acquired by the data acquisition unit; an identifying unit that identifies the installation area of the piping equipment using a machine learning model generated by machine learning that receives array data as an input and outputs a facility binary mask indicating the installation area of the piping equipment in the array data; and a computing unit that computes the length dimension of the piping equipment based on the installation area of the piping equipment specified by the specifying unit.
本発明の自動演算システムにおいて、前記配列データは、前記画像情報として、画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含むことが好ましい。
また、前記演算部は、前記設計図面の縮尺情報を取得して前記配管設備の前記長さ寸法を演算することが好ましい。
In the automatic arithmetic system of the present invention, it is preferable that the array data includes image width, image height, and pixel value information as the image information.
Moreover, it is preferable that the calculation unit acquires scale information of the design drawing and calculates the length dimension of the piping equipment.
本発明の自動演算システムは、前記特定部で特定された前記配管設備の領域に間違いが生じている場合に、前記配管設備の正しい領域を示す正解データを取得する正解データ取得部を有し、前記特定部は、取得した前記正解データに基づいて前記配管設備の設置領域を再特定することが好ましい。
この場合、自動演算システムは、前記正解データを用いて前記機械学習モデルを更に学習させる学習部を有することが好ましい。
The automatic arithmetic system of the present invention has a correct data acquisition unit for acquiring correct data indicating the correct area of the piping equipment when an error has occurred in the area of the piping equipment identified by the identifying unit, It is preferable that the specifying unit re-specify the installation area of the piping equipment based on the acquired correct data.
In this case, the automatic computing system preferably has a learning unit that further learns the machine learning model using the correct answer data.
また、本発明の自動演算システムは、前記機械学習モデルがデプロイされるとともに、ウェブアプリケーションとの間でデータ送受信が行われる管理サーバーを有し、前記ウェブアプリケーションは、前記データ取得部で取得された前記設計図面の前記図面画像データと、前記特定部で特定された前記配管設備の設置領域と、演算された前記配管設備の前記長さ寸法とを表示することが好ましい。 Further, the automatic computing system of the present invention has a management server on which the machine learning model is deployed and data transmission/reception is performed with a web application, and the web application is acquired by the data acquisition unit. It is preferable to display the drawing image data of the design drawing, the installation area of the piping equipment specified by the specifying unit, and the calculated length dimension of the piping equipment.
本発明により提供される自動演算方法は、配管及びダクトを含む配管設備が記載されている設計図面から、前記配管設備の長さ寸法を自動演算システムにより自動的に演算する自動演算方法であって、前記自動演算システムのデータ取得部が、前記設計図面の図面画像データを取得するデータ取得ステップと、前記自動演算システムの配列データ生成部が、前記データ取得ステップで取得した前記図面画像データから、画像情報を含む配列データを生成する配列データ生成ステップと、前記自動演算システムの特定部が、前記図面画像データの前記配列データを入力とし、前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力とする機械学習により生成される機械学習モデルを用いて、前記配管設備の設置領域を特定する特定ステップと、前記自動演算システムの演算部が、前記特定ステップにおいて特定された前記配管設備の前記設置領域に基づいて、前記配管設備の長さ寸法を演算する演算ステップとを含む自動演算方法である。
本発明の自動演算方法において、前記配列データは、前記画像情報として、画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含むことが好ましい。
The automatic calculation method provided by the present invention is an automatic calculation method for automatically calculating the length dimension of the piping equipment from the design drawing describing the piping equipment including pipes and ducts by an automatic calculation system. , a data acquisition step in which the data acquisition unit of the automatic calculation system acquires drawing image data of the design drawing; and an array data generation unit of the automatic calculation system, from the drawing image data acquired in the data acquisition step, an array data generation step of generating array data including image information; and an equipment binary indicating an installation area of the piping equipment in the array data, wherein the identification unit of the automatic arithmetic system receives the array data of the drawing image data as input. A specifying step of specifying an installation area of the piping equipment using a machine learning model generated by machine learning using a mask as an output; and a calculation step of calculating the length dimension of the piping equipment based on the installation area of the.
In the automatic calculation method of the present invention, it is preferable that the array data include image width, image height, and pixel value information as the image information.
次に、本発明により提供される機械学習モデルは、配管及びダクトを含む配管設備が記載されている設計図面の図面画像データから生成されるとともに、画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含む配列データが入力される入力層と、前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力する出力層と、前記図面画像データの前記配列データと、前記設備バイナリマスクとを関連付けて記録した複数の教師データを用いてパラメータが機械学習された中間層とを備え、前記図面画像データの前記配列データが前記入力層に入力された場合に、前記中間層による演算を行い、前記設備バイナリマスクを前記出力層から出力するようにコンピュータを機能させる機械学習モデルである。 Next, the machine learning model provided by the present invention is generated from the drawing image data of the design drawing in which piping facilities including pipes and ducts are described, and the width of the image, the height of the image, and the pixel value an output layer for outputting a facility binary mask indicating the installation area of the piping facility in the array data; the array data for the drawing image data; and the facility binary mask. and an intermediate layer whose parameters are machine-learned using a plurality of teacher data recorded in association with and, when the array data of the drawing image data is input to the input layer, the operation by the intermediate layer is performed machine learning model that causes a computer to perform and output the facility binary mask from the output layer.
本発明により提供される機械学習モデルの生成方法は、コンピュータが事前訓練モデルを生成する事前訓練処理と、前記コンピュータが前記事前訓練モデルの転移学習を行うことにより、配管及びダクトを含む配管設備が記載されている設計図面の図面画像データから得られる配列データを入力とし、前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力とする機械学習モデルを生成する転移学習処理とを有し、前記事前訓練処理では、前記コンピュータが、前記配管設備が記載されていない第1設計図面の第1図面画像データに仮想の配管設備を表す仮想線が追加された仮図面画像データを取得するステップと、前記仮図面画像データから画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含む仮想配列データを生成するステップと、前記仮想配列データを一定の割合で分割した複数の分割パッチデータを生成し、得られた前記分割パッチデータの一部をマスクするマスク処理を行うことによりマスク配列データを生成するステップと、前記マスク配列データを入力とし、前記仮想配列データを出力とする前記事前訓練モデルを誤差逆伝搬法により生成するステップとを行い、前記転移学習処理では、前記コンピュータが、前記配管設備が記載されている第2設計図面の第2図面画像データを取得するステップと、前記第2図面画像データから画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含む第2配列データを生成するステップと、前記第2配列データをアノテーション処理して生成される前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを取得するステップと、前記第2図面画像データを入力とし、前記設備バイナリマスクを出力とする複数の教師データを用いて誤差逆伝搬法により前記事前訓練モデルを転移学習させて前記機械学習モデルを生成するステップとを行う生成方法である。 A method for generating a machine learning model provided by the present invention includes pre-training processing in which a computer generates a pre-trained model, and transfer learning of the pre-trained model by the computer , whereby a piping installation including pipes and ducts is performed. A transfer learning process for generating a machine learning model that receives as input array data obtained from drawing image data of a design drawing in which is described, and outputs a facility binary mask that indicates the installation area of the piping facility in the array data and in the pre-training process, the computer provides provisional drawing image data in which a virtual line representing a virtual piping facility is added to first drawing image data of a first design drawing in which the piping facility is not described. a step of generating virtual array data including image width, image height, and pixel value information from the provisional drawing image data; and a plurality of virtual array data divided at a constant ratio a step of generating divided patch data, performing mask processing for masking a part of the obtained divided patch data to generate mask array data; and inputting the mask array data and outputting the virtual array data. and generating the pre-trained model by error backpropagation, and in the transfer learning process, the computer acquires second drawing image data of a second design drawing in which the piping equipment is described. generating second array data including image width, image height, and pixel value information from the second drawing image data; and generating by annotating the second array data obtaining a facility binary mask indicating an installation area of the piping facility; and using a plurality of teacher data, the second drawing image data as an input and the facility binary mask as an output, by an error backpropagation method. and transferring the training model to generate the machine learning model.
本発明の機械学習モデルの生成方法において、前記転移学習処理では、前記コンピュータが、前記アノテーション処理により生成される前記設備バイナリマスクからヒントバイナリマスクを選択して指定するステップを行い、前記転移学習処理の前記機械学習モデルを生成するステップにおいて、前記コンピュータが、前記事前訓練モデルの前記転移学習に前記ヒントバイナリマスクを用いることが好ましい。 In the machine learning model generation method of the present invention, in the transfer learning process, the computer performs a step of selecting and designating a hint binary mask from the equipment binary mask generated by the annotation process, and performing the transfer learning Preferably, in the machine learning model generating step of processing, the computer uses the hint binary mask for the transfer learning of the pre-trained model.
本発明の自動演算システム及び自動演算方法では、設計図面から配管及びダクトを含む配管設備の長さ寸法を自動的に精確に演算できるため、積算における拾い出しの作業負担を軽減することができる。 The automatic calculation system and automatic calculation method of the present invention can automatically and accurately calculate the length dimensions of piping equipment including pipes and ducts from design drawings, so that the work load of picking up in integration can be reduced.
以下、本発明の好適な実施の形態について、実施例を挙げて図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、本発明と実質的に同一な構成を有し、かつ、同様な作用効果を奏しさえすれば、多様な変更が可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications are possible as long as they have substantially the same configuration as the present invention and have the same effects. is.
(自動演算システムの構成)
図1は、本実施例の自動演算システムの構成を模式的に示すブロック図である。
本実施例の自動演算システム1は、配管やダクト5等の配管設備が記載されている設計図面の図面画像データ2(図2を参照)を用いて、配管設備が設置されている領域を特定して判別可能なように表示し(図3を参照)、更に、領域が特定された配管設備の長さ寸法を自動的に演算して表示するシステムである。
(Configuration of automatic computing system)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the automatic arithmetic system of this embodiment.
The automatic
本実施例では、設計図面に配管設備としてダクト5が記載されている場合について説明する。なお本発明において、配管設備には、液体やガス等を流通させる配管、空気を流通させるダクト、電線やケーブル等を収容して保護するパイプ、その他の流体を流通させる管等が含まれる。
In this embodiment, a case where a design drawing describes a
本実施例の自動演算システム1は、図1に示すように、管理サーバー10と、ネットワーク20を介して管理サーバー10と相互に通信可能に接続される複数のユーザー端末(クライアント端末)30とを有する。ネットワーク20は、インターネット、イントラネット、LAN、WAN等により形成される。
As shown in FIG. 1, the
本実施例の管理サーバー10は、1台又は複数台の仮想サーバー(クラウドサーバー)により形成される。なお、管理サーバー10は、1台又は複数台の物理サーバーにより形成されていてもよい。この管理サーバー10は、ユーザー端末30との間でデータの送受信を行うウェブサーバー11と、ウェブサーバー11からの要求を受けて各種処理を実行するアプリケーションサーバー12と、各種のデータを管理するデータベース(データベースサーバー)13とを有する。また、管理サーバー10は、本実施例の後述する機械学習モデル(以下、学習モデルと略記する)がデプロイされるサービングサーバー14と、学習モデル及び学習モデルに関連する種々のデータを格納するストレージ15(例えば、クラウドストレージ)とを有する。
The
管理サーバー10のウェブサーバー11は、ユーザー端末30のウェブブラウザ31から要求された内容を受け付けて、その内容に応じた処理を行う。アプリケーションサーバー12は、ウェブサーバー11からの要求により各種の処理を実行し、また、データベース13にアクセスしてデータの読み込み、書き込み、加工、検索等の処理を行う。
The
データベース13には、各処理や各機能を実行するためのプログラム、及び、プログラムに必要なデータやユーザーに関するデータ等の種々のデータ等が記憶されている。サービングサーバー14は、アプリケーションサーバー12からの入力を受けて学習モデルを実行させ、また、学習モデルで得られた結果をアプリケーションサーバー12に出力する。
The
管理サーバー10は、ユーザー端末30で動作するウェブブラウザ31にウェブアプリケーションを提供する機能を有しており、ユーザー端末30のウェブブラウザ31には、ウェブアプリケーションが表示される。また、管理サーバー10のウェブサーバー11と、ユーザー端末30のウェブブラウザ31とは、API(アプリケーション・プログラミング・インターフェイス)経由でデータの送受信が行われる。
The
各ユーザー端末30は、それぞれのユーザーが使用するコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等の形態で形成されており、ウェブアプリケーションを利用できるウェブブラウザ31を備える。ユーザー端末30が例えばコンピュータである場合、そのユーザー端末30は、図示を省略するが、端末全体の動作の処理・制御を行うCPUと、通信IF(インターフェイス)と、ユーザーからの入力操作を受け付ける入力装置と、ユーザーに情報を表示する出力装置と、プログラムやデータ等を一時的に記憶するメモリと、データを保存する記憶部とを備えており、これらが電気的に接続されている。
Each
この場合、入力装置は、例えばマウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッド等により形成される。出力装置は、例えばディスプレイにより形成される。メモリは、例えばDRAM等の揮発性のメモリにより形成される。記憶部は、例えばHDD、フラッシュメモリ等により形成される。なお本発明において、ユーザー端末は、少なくともウェブアプリケーションを表示するウェブブラウザを備えていれば、特に限定されるものではない。 In this case, the input device is formed by, for example, a mouse, keyboard, touch panel, touch pad, or the like. The output device is for example formed by a display. The memory is formed of volatile memory such as DRAM, for example. The storage unit is formed by, for example, an HDD, flash memory, or the like. In the present invention, the user terminal is not particularly limited as long as it has at least a web browser that displays web applications.
各ユーザー端末30で利用されるウェブアプリケーションは、設計図面の図面画像データ2を取得するデータ取得部と、データ取得部で取得された図面画像データ2から画像情報を含む配列データを生成する配列データ生成部と、アプリケーションサーバー12から受信した配管設備の設置領域を表す配列データ又は設備バイナリマスクに基づいて配管設備の長さ寸法を演算する演算部とを有する。
The web application used in each
この場合、ウェブアプリケーションの演算部は、設計図面の縮尺情報を取得して配管設備の長さ寸法を演算することが可能である。更に、ウェブアプリケーションは、アプリケーションサーバー12の特定部で特定された配管設備の領域が間違えている場合に、配管設備の正しい領域を示す正解データを取得する正解データ取得部を有しており、ウェブアプリケーションの演算部は、その取得された正解データに基づいて配管設備の長さ寸法を改めて演算することができる。
In this case, the computing unit of the web application can acquire the scale information of the design drawing and compute the length of the piping equipment. Furthermore, the web application has a correct data acquisition unit that acquires correct data indicating the correct area of the piping facility when the area of the piping facility specified by the specifying unit of the
管理サーバー10のアプリケーションサーバー12は、後述する学習モデルから出力される設備バイナリマスク63に基づいて設計図面における配管設備の設置領域を特定して配列データを生成する特定部と、その特定部で特定された配管設備の領域に間違いが生じている場合に配管設備の正しい領域を示す正解データを用いて学習モデルを更に学習させる学習部とを有する。
The
本実施例において、ウェブアプリケーションのデータ取得部、配列データ生成部、演算部、及び正解データ取得部と、アプリケーションサーバー12の特定部及び学習部とは、それぞれコンピュータプログラムにより形成されており、本実施例の自動演算システム1では、上述した各コンピュータプログラムを実行することによって、ソフトウエアとハードウエア資源との協働による自動演算システム1の各機能が実現されている。
In this embodiment, the data acquisition unit, sequence data generation unit, calculation unit, and correct data acquisition unit of the web application, and the identification unit and learning unit of the
次に、本実施例の自動演算システム1で用いられる学習モデルについて説明する。
学習モデルは、機械学習を利用したモデルであり、機械学習は、人工知能と呼ばれることもある。機械学習自体は、公知の種々の方法を利用可能であり、例えば、ニューラルネットワークが利用されてもよい。なお、本実施例で機械学習により生成される学習モデルは、ファインチューニングモデルと言うこともある。
Next, the learning model used in the automatic
A learning model is a model using machine learning, and machine learning is sometimes called artificial intelligence. Machine learning itself can use various known methods, for example, a neural network may be used. Note that the learning model generated by machine learning in this embodiment is also called a fine-tuning model.
本実施例の学習モデル(ファインチューニングモデル)は、配管設備が記載されている設計図面の図面画像データ2から生成される配列データが入力される入力層と、設備バイナリマスク63を出力する出力層と、図面画像データ2の配列データと設備バイナリマスク63とを関連付けて記録した複数の教師データを用いてパラメータが機械学習された中間層とを備えている。ここで、設備バイナリマスク63は、後述するように、配列データから配管設備を抽出して得られるバイナリデータである。
The learning model (fine-tuning model) of this embodiment includes an input layer to which array data generated from the drawing image data 2 of the design drawing describing the piping equipment is input, and an output layer to output the equipment
本実施例において、設計図面には、基本設計図、実施設計図、施工図等が含まれる。また、設計図面は、建築図面と言われることもある。図面画像データ2は、設計図面を表す画像のデータであり、この図面画像データ2には、例えばJPEG、GIF、PNG、BMP等の画像ファイル、及びPDF等のドキュメントファイルが含まれる。 In this embodiment, the design drawings include basic design drawings, working design drawings, construction drawings, and the like. Design drawings are also called architectural drawings. The drawing image data 2 is image data representing a design drawing, and includes, for example, image files such as JPEG, GIF, PNG, and BMP, and document files such as PDF.
配列データは、設計図面の図面画像データ2から変換されて生成されるデータであり、この配列データには画像情報が含まれている。例えば本実施例の場合、配列データには、図面画像データ2における画像の幅W、画像の高さH、及びグレースケールの画素値の情報が含まれている。なお本発明において、配列データには、グレースケールの画素値の代わりに、RGBの画素値が用いられてもよい。設備バイナリマスク63は、配列データにおける配管やダクト5等の配管設備以外の背景部分をマスキングすることにより、配管設備を背景部分から分離して抽出されるデータである(例えば、図4を参照)。この設備バイナリマスク63は、「0」と「1」の2つの値で形成される。
The array data is data generated by converting the drawing image data 2 of the design drawing, and the array data includes image information. For example, in the case of this embodiment, the array data includes the image width W, image height H, and grayscale pixel value information in the drawing image data 2 . In the present invention, the array data may use RGB pixel values instead of grayscale pixel values. The equipment
上述のような本実施例の学習モデル(ファインチューニングモデル)は、以下で説明する事前訓練モデル47を生成する事前訓練処理と、事前訓練モデル47の転移学習を行う転移学習処理とが行われることによって生成される。
先ず、事前訓練処理では、図5に示すように、配管及びダクト5等の配管設備が記載されていない複数の第1設計図面の第1図面画像データ41を取得する第1訓練ステップを行う。この第1訓練ステップにおいて、第1設計図面の第1図面画像データ41には、一般に公開されている設計図面のパブリックデータ、概算段階(基本計画段階)の設計図面のデータ等が用いられる。この場合、例えば図6に示すような配管設備が記載されていない設計図面が、第1設計図面として使用され、その第1設計図面のJPEG等の画像ファイル又はPDF等のドキュメントファイルを、第1図面画像データ41aとして取得する。ここで、図6に示した第1図面画像データ41aは、概算段階における実際の設計図面の画像データである。
The learning model (fine-tuning model) of this embodiment as described above undergoes a pre-training process for generating a
First, in the pre-training process, as shown in FIG. 5, a first training step of acquiring first
続いて、取得した各第1図面画像データ41に、仮想の配管設備を表す線43aを自動的に追加して仮図面画像データ42を生成することにより、仮図面画像データ42を取得する第2訓練ステップ52を行う(図5を参照)。この第2訓練ステップ52では、例えば図8に示すようなアルゴリズムを備えたソフトウエアプログラムを用いて、第1訓練ステップで取得した第1設計図面の第1図面画像データ41a(図6を参照)に対して、例えば配管設備を表す仮想上の実線(以下、仮想線と言う)43aを自動的に追加することによって、例えば図7に示すような仮図面画像データ42aを生成する。これによって、第1図面画像データ41に仮想的な配管設備が加えられた仮図面画像データ42が得られる。
Subsequently, a
なお、図6に示した第1図面画像データ41aと、図7に示した仮図面画像データ42aは一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、第2訓練ステップ52では、上述したような仮図面画像データ42を取得することができれば、第1設計図面の第1図面画像データ41aに仮想的な配管設備を追加する方法及び手段は特に限定されず、たとえば作業者が手作業で第1図面画像データに仮想の配管設備を追加してもよい。
The first drawing image data 41a shown in FIG. 6 and the provisional drawing image data 42a shown in FIG. 7 are merely examples, and the present invention is not limited to these. Further, in the
上述したような複数の仮図面画像データ42を生成した後、専用のソフトウエアプログラムを用いることによって、各仮図面画像データ42から画像情報(すなわち、画像の幅W、画像の高さH、及びグレースケールの画素値の情報)を含む仮想配列データ44を変換により生成する第3訓練ステップ53を行う(図5を参照)。
After generating a plurality of temporary
次に、第3訓練ステップ53で生成した仮想配列データ44を分割した複数の分割パッチデータと、得られた分割パッチデータの一部をマスクするマスク処理を行うことによりマスク配列データ45とを生成する第4訓練ステップ54を行う(図5を参照)。
この第4訓練ステップ54では、先ず、画像情報を含む仮想配列データ44を、専用のソフトウエアプログラムを用いて一定の割合で分割することによって、互いに同じ大きさの複数の分割パッチデータを生成する。例えば本実施例では、仮想配列データ44から、4ピクセル×4ピクセルの単位で分割された複数の小さな分割パッチデータを生成する。
Next, a plurality of divided patch data obtained by dividing the
In the
更に第4訓練ステップ54では、専用のソフトウエアプログラムを用いて、仮想配列データ44から、生成した複数の分割パッチデータのうちの一部の分割パッチデータをランダムにマスキングすることによって、マスク配列データ45を生成する。このようなマスキングによって得られるマスク配列データ45は、例えば図5に模式的に示した「イメージ図46」のように、ダクト5(配管設備)の一部分が隠されたよう設計図面に相応する配列データとなる。
Furthermore, in the
更に、第4訓練ステップ54において、1つの仮想配列データ44から得られる複数の小さな分割パッチデータと、マスク配列データ45の分割パッチデータとをペアとした大量のデータ群を作成する。なお、第4訓練ステップ54で一部の分割パッチデータをマスキングする処理の一部は、ソフトウエアプログラムを用いずに、例えば作業者等の手動で行われてもよい。
Furthermore, in a
第4訓練ステップ54を行った後、図5に示すように、第4訓練ステップ54で生成した仮想配列データ44及びマスク配列データ45を用いて、事前訓練モデル47を誤差逆伝搬法により生成する第5訓練ステップ55を行う。
After performing the
この第5訓練ステップ55では、仮想配列データ44をマスキングして生成されるマスク配列データ45の分割パッチデータをインプットとし、当該仮想配列データ44(マスキングされていない配列データ)の分割パッチデータをアウトプットとしたペアのデータ群を複数組用いて、誤差逆伝搬法によって、マスク配列データ45から仮想配列データ44を復元できるように両データの関係性を学習させて、事前訓練モデル47の内部情報を更新していく。そして、事前訓練モデル47が、任意のインプットに対して期待のアウトプットが一定の確率で演算できるようになることによって、第5訓練ステップ55が完了して事前訓練モデル47が生成される。
In the
次に、事前訓練処理で生成された事前訓練モデル47を転移学習させる転移学習処理を行う(図9を参照)。ここで、転移学習は、事前訓練処理で生成した事前訓練モデル47を、配管設備を認識するタスクに有効活用させるように機械学習させること、言い換えると、配列データのどの分割パッチデータが配管設備の領域に働くかどうかを機械学習させることを意味する。
Next, a transfer learning process is performed to transfer-learn the
この転移学習処理では、先ず、転移学習処理の作業を行うコンピュータに、配管等を含む配管設備が既に記載されている大量の第2設計図面の第2図面画像データ61を取得する第1学習ステップを行う。この第1学習ステップにおいても、第2設計図面の第2図面画像データ61には、設計図面のパブリックデータ、精概算段階又は最終段階の設計図面のデータ等が用いられる。また、第2図面画像データ61としては、上述した事前訓練処理の第2訓練ステップ52で生成した仮図面画像データ42(例えば、図7の仮図面画像データ42a)を利用してもよい。
In this transfer learning process, first, a first learning step of acquiring a large amount of second
本実施例では、一例として、図9に示すような配管設備が記載されている設計図面を、第2設計図面として使用する。この第2設計図面のJPEG等の画像ファイル又はPDF等のドキュメントファイルを読み込むことにより、第2図面画像データ61を取得できる。
In this embodiment, as an example, a design drawing describing piping equipment as shown in FIG. 9 is used as the second design drawing. By reading an image file such as JPEG or a document file such as PDF of the second design drawing, the second
続いて、取得した第2図面画像データ61から、専用のソフトウエアプログラムを用いて、画像情報(すなわち、画像の幅W、画像の高さH、及びグレースケールの画素値の情報)を含む第2配列データ62に変換して第2配列データ62の生成を行う第2学習ステップ72を行う(図9を参照)。なお、画像情報として、グレースケールの画素値の代わりに、RGBの画素値を用いてもよい。
Subsequently, from the acquired second
第2配列データ62を生成した後、その第2配列データ62にアノテーション処理が行われることによって生成される設備バイナリマスク63を取得する第3学習ステップ73を行う。
この第3学習ステップ73では、第2学習ステップ72で使用した第2図面画像データ61を、例えばコンピュータのGUI(グラフィカルユーザインターフェース)プログラムでディスプレイに表示し、アノテーション処理を行う作業者(アノテーション作業者)が、GUIプログラムを用いて、図9に示すように、ディスプレイに表示されている第2図面画像データ61に、当該第2図面画像データ61に記載されている配管設備の領域を頂点で囲むようにマークする作業75を行う。このようなマークを付ける作業75は、例えばアノテーション作業者がコンピュータのマウスを操作すること等によって行うことができる。
After the
In the
上述のようなマークを追加する作業75がアノテーション作業者により、第2図面画像データ61の配管設備に対して行われることによって、専用のソフトウエアプログラムが、元の第2配列データ62に属するピクセルデータを、アノテーション処理によってマークされた内側の領域(すなわち、配管設備の領域)と外側の領域(すなわち、配管設備以外の領域)とに適切な数値(「0(ゼロ)」又は「1(イチ)」)をアサインする(割り当てる)。
By the annotation operator performing the
これにより、上述した専用のソフトウエアプログラムが、第2配列データ62における配管設備以外の背景部分をマスキングして、配管設備を背景部分から分離できるため、第2配列データ62から配管設備の領域を抽出した設備バイナリマスク63を生成して取得できる。このような設備バイナリマスク63を用いることによって、実際の設計図面で配管やダクト5等の配管設備を特定するときに、その設計図面から取得した配列データのピクセルが配管設備を示しているものかどうか等を判定することが可能となる。
As a result, the above-described dedicated software program can mask the background portion other than the piping equipment in the
また、例えば第2図面画像データ61として、上述したような仮図面画像データ42(具体的には、図7の仮図面画像データ42aを参照)を用いた場合には、配管設備の抽出を行う第3学習ステップ73において、専用のソフトウエアプログラム(図8を参照)で追加した仮想線(図7の仮想線43a)に基づいて、自動的にアノテーション処理を行って配管設備の領域と配管設備以外の領域とをアサインできるため、アノテーション作業者による作業が行われなくても、設備バイナリマスク63を生成することが可能である。なお、このように仮図面画像データ42(図7の仮図面画像データ42a)を用いる場合であっても、アノテーション作業者の作業に基づいて設備バイナリマスク63を生成してもよい。
Further, for example, when the provisional drawing image data 42 (specifically, refer to the provisional drawing image data 42a in FIG. 7) as described above is used as the second
第3学習ステップ73によって設備バイナリマスク63を取得した後、図9に示すように、第2図面画像データ61の第2配列データ62と、取得された設備バイナリマスク63とを用いて、事前訓練モデル47を転移学習させて学習モデルを生成する第4学習ステップ74を行う。この第4学習ステップ74では、第2図面画像データ61の第2配列データ62を入力とし、設備バイナリマスク63を出力として演算できるようにする複数の教師データを用いて、誤差逆伝搬法により、事前訓練モデル47を転移学習させる。この転移学習によって、学習モデルが、設計図面のどの部分が配管設備の領域であるかを演算できるように生成される。この第4学習ステップ74が行われて生成された学習モデルを、ファインチューニングモデルとする。
After acquiring the equipment
また本実施例において、事前訓練モデル47を転移学習させる転移学習処理(図9)では、上述したようなアノテーション処理が行われることによって設備バイナリマスク63を取得した後、ヒントマスク専用のソフトウエアプログラムを用いて、生成された設備バイナリマスク63から、一部のデータをランダムに選択して、ヒントバイナリマスク65として指定(生成)するヒントステップ76が行われることが好ましい。ここで用いるソフトウエアプログラムは、例えばアノテーション作業者が実際にヒントを与えることをシミュレートすることによって、ヒントマスクの指定を行うプログラムである。また、例えば第2図面画像データ61として、上述したような仮図面画像データ42(具体的には、図7の仮図面画像データ42aを参照)を用いた場合には、仮図面画像データ42に追加した仮想線(図7の仮想線43a)に基づいて、ソフトウエアプログラムによりヒントバイナリマスク65を自動的に指定してもよい。
In this embodiment, in the transfer learning process (FIG. 9) for transferring the
本実施例の転移学習処理においては、上述した第4学習ステップ74で事前訓練モデル47を転移学習させるときに、上述のようなヒントステップ76で指定されるヒントバイナリマスク65を、第2図面画像データ61の第2配列データ62とともに入力として用いることによって、正答率をより向上させたファインチューニングモデル(学習モデル)を生成できる。なお本発明において、ヒントバイナリマスク65の指定は、ソフトウエアプログラムではなく、作業者によって行われてもよい。また本発明では、このようなヒントステップ76を行わずに、ファインチューニングモデルが生成されてもよい。
In the transfer learning process of this embodiment, when the
以上のような事前訓練処理(図5)及び転移学習処理(図9)を行って生成された本実施例のファインチューニングモデルによれば、その入力層に、配管設備が記載された設計図面の図面画像データ2の配列データが入力されることにより、中間層で配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスク63を演算して、その演算された設備バイナリマスク63を出力層から高い精度で安定して出力することができる。
According to the fine-tuning model of the present embodiment generated by performing the above-described pre-training processing (Fig. 5) and transfer learning processing (Fig. 9), the input layer of the design drawing in which piping facilities are described is By inputting the array data of the drawing image data 2, the facility
次に、上述したファインチューニングモデル(学習モデル)が図1に示した管理サーバー10にデプロイされた本実施例の自動演算システム1を用いて、例えば図2に示したダクト5を含む設計図面の図面画像データ2(具体的には、図面画像データ2上で選択された一部の領域6)から、ダクト5の長さ寸法を自動的に演算する自動演算方法について、図面を参照しながら説明する。ここで、図10は、実施例に係る自動演算方法のフローチャートである。
Next, using the
本実施例の自動演算システム1を用いて、図2の図面画像データ2からダクト5の長さ寸法を自動的に演算する場合、図10に示すように、先ず、ユーザー端末30に表示されるウェブアプリケーションの上述したデータ取得部で、設計図面の図面画像データ2を取得するデータ取得ステップ81を行う。
When automatically calculating the length dimension of the
具体的に説明すると、このデータ取得ステップ81では、ダクト5等の配管設備が少なくとも記載された図2の設計図面の画像ファイル(例えば、JPEGファイル)又はドキュメントファイル(例えば、PDFファイル)を、図1に示すユーザー端末30で動作するウェブブラウザ31のウェブアプリケーションにロードする。これによって、ユーザー端末30のウェブアプリケーションが、図2の設計図面の図面画像データ2を取得するとともに、そのウェブアプリケーションのGUIにより、図面画像データ2をユーザー端末30のディスプレイ(ウェブアプリケーション)に表示する。
Specifically, in this data acquisition step 81, an image file (for example, a JPEG file) or a document file (for example, a PDF file) of the design drawing of FIG. 1 is loaded into the web application of the
次に、ユーザー端末30におけるウェブアプリケーションの内部において、上述した配列データ生成部により、ウェブアプリケーションが取得した図2の図面画像データ2から、画像の幅W、画像の高さH、及びグレースケールの画素値の情報を含む配列データを変換して生成する配列データ生成ステップ82を行う。更に、その生成した図面画像データ2の配列データを、API経由で管理サーバー10に送信することによって、管理サーバー10のウェブサーバー11を介してアプリケーションサーバー12に入力する(図1を参照)。
Next, inside the web application in the
このとき、ユーザー端末30を使用するユーザーは、ユーザー端末30のディスプレイに表示された図面画像データ2に対し、例えばタッチペン又はマウス等を用いて、図2に示すように、設計図面でダクト5の長さ寸法を演算したい領域6を選択して指定することができる。このようにユーザーによって、図面画像データ2の一部の領域6がディスプレイ上で指定された場合、ユーザー端末30に表示されるウェブアプリケーションは、ユーザーによって指定された領域6について、図面画像データ2から、画像の幅W、画像の高さH、及びグレースケールの画素値の情報を含む配列データを変換して、当該領域6の配列データを生成し、更に、その生成した配列データをAPI経由で管理サーバー10に送信する。以下では、図2に示すようにユーザーによって設計図面上の一部の領域6が指定された場合について説明する。なお、ユーザーによって設計図面の全体が選択されて指定された場合には、上述したように、図面画像データ2の全体の配列データが生成される。
At this time, the user using the
またこのとき、図2に示す図面画像データ2を取得したウェブアプリケーションでは、ウェブアプリケーションに備えられたOCRの機能を用いて、図面画像データ2に記載されている縮尺情報を読み取って取得する。なお、縮尺情報は、例えばユーザーが、ユーザー端末30の入力装置を用いて、手動でウェブアプリケーションに入力すること又はウェブアプリケーション上で選択すること等によって、ウェブアプリケーションが縮尺情報を取得してもよい。
At this time, the web application that acquired the drawing image data 2 shown in FIG. 2 uses the OCR function provided in the web application to read and acquire the scale information described in the drawing image data 2. Note that the scale information may be obtained by the web application, for example, by manually inputting the scale information into the web application using the input device of the
次に、図面画像データ2の配列データが入力された管理サーバー10のアプリケーションサーバー12では、アプリケーションサーバー12の上述した特定部において、管理サーバー10のファインチューニングモデル(学習モデル)に対して、ウェブアプリケーションで生成した配列データを入力することによって、図2の設計図面の領域6の範囲内に記載されている配管設備(ダクト5)の設置領域を特定する特定ステップ83を行う。
Next, in the
この特定ステップ83では、アプリケーションサーバー12において、ウェブアプリケーションで生成した配列データを、サービングサーバー14にデプロイされたファインチューニングモデル(学習モデル)の入力層に入力することによって、ファインチューニングモデルの中間層で演算が行われ、ファインチューニングモデルの出力層から、図面画像データ2の指定された領域6内における設備バイナリマスクを出力することができる。
In this identification step 83, in the
その後、アプリケーションサーバー12では、後処理用のソフトウエアプログラムを用いることによって、ウェブアプリケーションから入力された配列データと、ファインチューニングモデルの出力層から出力された設備バイナリマスクとに基づいて、ダクト5の設置領域が特定された配列データを生成する。更に、その生成した配列データを、設備バイナリマスクとともに、ウェブサーバー11を介して、ユーザー端末30のウェブアプリケーションに送信する。なお、ダクト5の設置領域が特定された配列データを生成する処理は、アプリケーションサーバー12ではなく、ユーザー端末30のウェブアプリケーションで行われてもよい。
After that, the
そして、ダクト5の設置領域を特定した配列データをアプリケーションサーバー12から受信したユーザー端末30のウェブアプリケーションでは、受信した配列データに基づいて図面画像データ2上におけるダクト5の設置領域を特定し、ウェブアプリケーションのGUIにより、図3に示したように、特定されたダクト5の設置領域をユーザー端末30のディスプレイに表示する。なお、図3では、特定されたダクト5の設置領域を斜線のハッチングで示している。
The web application of the
更にウェブアプリケーションでは、上述した演算部において、アプリケーションサーバー12から受信した設備バイナリマスク又は配列データ(すなわち、ダクト5の設置領域を示す設備バイナリマスク又はダクト5の設置領域を特定した配列データ)と、OCRの機能(又はユーザーによる入力や選択)によって取得した縮尺情報とに基づいて、配管設備の長さ寸法を演算する演算ステップ84を行う。
Furthermore, in the web application, in the above-described computing unit, the facility binary mask or array data received from the application server 12 (that is, the facility binary mask indicating the installation area of the
この演算ステップ84では、例えば図4に示すような設備バイナリマスクに対し、専用のソフトウェアによってダクト5の設置領域(図4の白色の部分)の中心線(図4の白色部分内の実線)を抽出し、その中心線の長さを求める。本実施例の場合、設置領域の中心線は、ダクト5に沿った直線部分と、2つの直線部分が交わる交点とにより形成されている。更に、中心線の長さと縮尺情報とを用いて演算を行うことによって、実際のダクト5(配管設備)の長さ寸法を求めることができる。
In this
また演算ステップ84では、例えばダクト5の設置領域を特定した配列データの情報と縮尺情報とを用いて、図2の図面画像データ2におけるピクセル間隔と実際の寸法の比率を演算することによって、実際のダクト5の長さ寸法を求めることも可能である。なお、本実施例では、このような長さ寸法の演算は、ウェブアプリケーションで行われるが、例えば長さ寸法の演算をアプリケーションサーバー12で行って、その後、その長さ寸法の演算結果をウェブアプリケーションに送信してもよい。
Further, in the
続いて、ウェブアプリケーションは、演算によって求めた実際のダクト5の長さ寸法の数値をユーザー端末30のディスプレイに表示する表示ステップ85を行う。これにより、ユーザーは、ディスプレイの表示を見て、特定されたダクト5の設置領域と、そのダクト5の長さ寸法とを把握できる。なお、演算ステップ84及び表示ステップ85では、例えば取得した縮尺情報を用いずに、設計図面上における配管設備の長さ寸法(図面上での実際の長さ寸法)を表示するように設定することも可能である。
Subsequently, the web application performs a display step 85 of displaying the numerical value of the actual length dimension of the
更に本実施例の自動演算システム1では、アプリケーションサーバー12でファインチューニングモデル(学習モデル)による演算を行った結果、例えばユーザー端末30のディスプレイに表示されるダクト5の設置領域及び/又はダクト5の長さ寸法に間違いが生じていた場合に、そのユーザー端末30を操作するユーザー自身が、ユーザー端末30のタッチペン、マウス、キーボード等の入力装置を用いて、間違えているダクト5の設置領域及び/又はダクト5の長さ寸法を修正してウェブアプリケーションに入力することができる。
Furthermore, in the
このとき、ユーザー端末30で利用するウェブアプリケーションでは、上述した正解データ取得部で、ユーザーによって修正されたダクト5の正しい設置領域を示す配列データ(正解データ)を取得して、その取得した正しい配列データを管理サーバー10に送信する。
At this time, in the web application used in the
続いて、正しい配列データを受信したアプリケーションサーバー12では、正しい配列データ(正解データ)からユーザーによって修正された部分をヒントバイナリマスクとして生成し、その生成されたヒントバイナリマスクをファインチューニングモデルに入力する。これにより、ファインチューニングモデルの出力層から正解データに基づく設備バイナリマスクを出力して、その設備バイナリマスクに基づいて、ダクト5の正しい設置領域が再特定された配列データを生成できる。その後、ダクト5の正しい設置領域が特定された配列データは、ユーザー端末30のウェブアプリケーションに送信されるため、ユーザー端末30のディスプレイでは、ダクト5の正しい設置領域と、その正しい配列データに基づいて再演算されたダクト5の長さ寸法とが表示される。なお、ユーザー端末30のウェブアプリケーションでは、ユーザーによって修正されたダクト5の設置領域及び/又はダクト5の長さ寸法をそのままウェブアプリケーションに表示してもよい。
Subsequently, the
更に、正しい配列データ(正解データ)を受信したアプリケーションサーバー12では、上述した学習部により、上述した正解データに基づくヒントバイナリマスクをファインチューニングモデルに入力して、ファインチューニングモデル(学習モデル)を更に学習させることができる。これにより、ウェブアプリケーションで正しい配列データ(正解データ)を取得するほど、ファインチューニングモデル(学習モデル)の正解の確率をより高めて、本実施例の自動演算システム1の精度を向上させることができる。
Furthermore, in the
以上に説明したように、本実施例の自動演算システム1によれば、ダクト5等の配管設備が記載されている設計図面の図面画像データ2から、配管設備の実際の長さ寸法を自動的に演算して、ユーザー端末30のディスプレイに表示することができる。これによって、建築積算士が行う積算において、従来では主に手作業で行われていたダクト5等の配管設備の拾い出し作業の少なくとも一部を自動化して簡略化できる。このため、拾い出し作業に要する時間と労力を低減して、作業の効率化及び合理化や作業時間の短縮化を図ることができ、また、積算業務における作業負担を大幅に軽減できる。更にその結果、積算業務の品質の向上が図れるとともに、積算業務のアウトソーシングの必要性を低減するという効果も期待できる。また、従来から懸念されている建築積算士の不足の問題や、企業で受注可能な工事の選択肢が制限されるという問題の解消にも貢献することが期待できる。
As described above, according to the
1 自動演算システム
2 図面画像データ
5 ダクト
6 領域
10 管理サーバー
11 ウェブサーバー
12 アプリケーションサーバー
13 データベース(データベースサーバー)
14 サービングサーバー
15 ストレージ
20 ネットワーク
30 ユーザー端末(クライアント端末)
31 ウェブブラウザ
41,41a 第1図面画像データ
42,42a 仮図面画像データ
43a 仮想の配管設備を表す実線
44 仮想配列データ
45 マスク配列データ
46 イメージ図
47 事前訓練モデル
52 第2訓練ステップ
53 第3訓練ステップ
54 第4訓練ステップ
55 第5訓練ステップ
61 第2図面画像データ
62 第2配列データ
63 設備バイナリマスク
65 ヒントバイナリマスク
72 第2学習ステップ
73 第3学習ステップ
74 第4学習ステップ
75 作業
76 ヒントステップ
81 データ取得ステップ
82 データ生成ステップ
83 特定ステップ
84 演算ステップ
85 表示ステップ
1 automatic calculation system 2
14 serving
31
Claims (11)
前記設計図面の図面画像データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得された前記図面画像データから、画像情報を含む配列データを生成する配列データ生成部と、
前記図面画像データの前記配列データを入力とし、前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力とする機械学習により生成される機械学習モデルを用いて、前記配管設備の設置領域を特定する特定部と、
前記特定部によって特定された前記配管設備の前記設置領域に基づいて、前記配管設備の長さ寸法を演算する演算部と
を有することを特徴とする自動演算システム。 An automatic calculation system that automatically calculates the length dimensions of piping equipment from design drawings describing piping equipment including pipes and ducts,
a data acquisition unit that acquires drawing image data of the design drawing;
an array data generation unit that generates array data including image information from the drawing image data acquired by the data acquisition unit;
Using a machine learning model generated by machine learning in which the array data of the drawing image data is input and an equipment binary mask indicating the installation area of the piping equipment is output in the array data, the installation area of the piping equipment is calculated. an identification part that identifies the
and a computing unit that computes the length dimension of the piping equipment based on the installation area of the piping equipment specified by the specifying unit.
請求項1記載の自動演算システム。 2. The automatic arithmetic system according to claim 1, wherein said array data includes image width, image height, and pixel value information as said image information.
請求項1記載の自動演算システム。 2. The automatic calculation system according to claim 1, wherein said calculation unit acquires scale information of said design drawing and calculates said length dimension of said piping equipment.
前記特定部は、取得した前記正解データに基づいて前記配管設備の設置領域を再特定する
請求項1記載の自動演算システム。 a correct data acquisition unit that acquires correct data indicating the correct region of the piping equipment when an error has occurred in the region of the piping equipment identified by the identifying unit;
2. The automatic arithmetic system according to claim 1, wherein the identifying unit re-identifies the installation area of the piping equipment based on the acquired correct data.
請求項4記載の自動演算システム。 5. The automatic arithmetic system according to claim 4, further comprising a learning unit for further learning said machine learning model using said correct data.
前記ウェブアプリケーションは、前記データ取得部で取得された前記設計図面の前記図面画像データと、前記特定部で特定された前記配管設備の設置領域と、演算された前記配管設備の前記長さ寸法とを表示する
請求項1記載の自動演算システム。 Having a management server on which the machine learning model is deployed and on which data is sent and received from a web application;
The web application provides the drawing image data of the design drawing acquired by the data acquisition unit, the installation area of the piping equipment identified by the identification unit, and the calculated length dimension of the piping equipment. 2. The automatic computing system according to claim 1, which displays
前記自動演算システムのデータ取得部が、前記設計図面の図面画像データを取得するデータ取得ステップと、
前記自動演算システムの配列データ生成部が、前記データ取得ステップで取得した前記図面画像データから、画像情報を含む配列データを生成する配列データ生成ステップと、
前記自動演算システムの特定部が、前記図面画像データの前記配列データを入力とし、前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力とする機械学習により生成される機械学習モデルを用いて、前記配管設備の設置領域を特定する特定ステップと、
前記自動演算システムの演算部が、前記特定ステップにおいて特定された前記配管設備の前記設置領域に基づいて、前記配管設備の長さ寸法を演算する演算ステップと
を含むことを特徴とする自動演算方法。 An automatic calculation method for automatically calculating the length dimensions of piping equipment from design drawings describing piping equipment including pipes and ducts by an automatic calculation system ,
a data acquisition step in which the data acquisition unit of the automatic calculation system acquires drawing image data of the design drawing;
an array data generation step in which the array data generation unit of the automatic arithmetic system generates array data including image information from the drawing image data acquired in the data acquisition step;
A machine learning model generated by machine learning in which the specifying unit of the automatic arithmetic system receives the array data of the drawing image data as an input and outputs an equipment binary mask indicating the installation area of the piping equipment in the array data. a identifying step of identifying the installation area of the piping equipment using
and a calculation step in which the calculation unit of the automatic calculation system calculates the length of the piping equipment based on the installation area of the piping equipment identified in the identifying step. .
請求項7記載の自動演算方法。 8. The automatic calculation method according to claim 7, wherein said array data includes image width, image height, and pixel value information as said image information.
前記配列データにおいて前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを出力する出力層と、
前記図面画像データの前記配列データと、前記設備バイナリマスクとを関連付けて記録した複数の教師データを用いてパラメータが機械学習された中間層と
を備え、
前記図面画像データの前記配列データが前記入力層に入力された場合に、前記中間層による演算を行い、前記設備バイナリマスクを前記出力層から出力するようにコンピュータを機能させる
ことを特徴とする機械学習モデル。 an input layer that is generated from drawing image data of a design drawing that describes piping equipment including pipes and ducts, and that receives array data including image width, image height, and pixel value information;
an output layer for outputting a facility binary mask indicating the installation area of the piping facility in the array data;
An intermediate layer whose parameters are machine-learned using a plurality of teacher data recorded in association with the arrangement data of the drawing image data and the equipment binary mask,
A machine characterized in that, when the array data of the drawing image data is input to the input layer, the intermediate layer performs an operation and causes the computer to output the facility binary mask from the output layer. learning model.
前記事前訓練処理では、前記コンピュータが、前記配管設備が記載されていない第1設計図面の第1図面画像データに仮想の配管設備を表す仮想線が追加された仮図面画像データを取得するステップと、前記仮図面画像データから画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含む仮想配列データを生成するステップと、前記仮想配列データを一定の割合で分割した複数の分割パッチデータを生成し、得られた前記分割パッチデータの一部をマスクするマスク処理を行うことによりマスク配列データを生成するステップと、前記マスク配列データを入力とし、前記仮想配列データを出力とする前記事前訓練モデルを誤差逆伝搬法により生成するステップとを行い、
前記転移学習処理では、前記コンピュータが、前記配管設備が記載されている第2設計図面の第2図面画像データを取得するステップと、前記第2図面画像データから画像の幅、画像の高さ、及び画素値の情報を含む第2配列データを生成するステップと、前記第2配列データをアノテーション処理して生成される前記配管設備の設置領域を示す設備バイナリマスクを取得するステップと、前記第2図面画像データを入力とし、前記設備バイナリマスクを出力とする複数の教師データを用いて誤差逆伝搬法により前記事前訓練モデルを転移学習させて前記機械学習モデルを生成するステップとを行う
ことを特徴とする機械学習モデルの生成方法。 Pre-training processing in which a computer generates a pre-trained model, and the computer performs transfer learning of the pre-trained model. Obtained from drawing image data of design drawings in which piping equipment including pipes and ducts are described. a transfer learning process for generating a machine learning model having array data as an input and an equipment binary mask indicating an installation area of the piping equipment in the array data as an output,
In the pre-training process, the computer acquires provisional drawing image data in which a virtual line representing virtual piping equipment is added to first drawing image data of a first design drawing in which the piping equipment is not described. generating virtual array data including image width, image height, and pixel value information from the provisional drawing image data; and dividing the virtual array data into a plurality of divided patch data at a constant ratio. and generating mask array data by performing a masking process for masking a part of the divided patch data; and inputting the mask array data and outputting the virtual array data. generating a pre-trained model by error backpropagation;
In the transfer learning process, the computer acquires second drawing image data of a second design drawing in which the piping equipment is described, and image width and image height from the second drawing image data , and a step of generating second array data including pixel value information; obtaining a facility binary mask indicating an installation area of the piping facility generated by annotating the second array data; and generating the machine learning model by performing transfer learning on the pre-trained model by error backpropagation using a plurality of teacher data with the 2-drawing image data as input and the equipment binary mask as output.
A method of generating a machine learning model, characterized by:
前記転移学習処理の前記機械学習モデルを生成するステップにおいて、前記コンピュータが、前記事前訓練モデルの前記転移学習に前記ヒントバイナリマスクを用いる
請求項10記載の機械学習モデルの生成方法。 In the transfer learning process, the computer selects and designates a hint binary mask from the equipment binary masks generated by the annotation process,
11. The method of generating a machine learning model according to claim 10, wherein in the step of generating the machine learning model of the transfer learning process , the computer uses the hint binary mask for the transfer learning of the pre-trained model.
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"ATHEUS Technology 〜AIと様々な先端技術の活用により課題を解決します〜 紙の設計図面における配管・資材", 第31回 JAPAN IT WEEK 春, JPN6023019345, 6 April 2022 (2022-04-06), JP, ISSN: 0005059866 * |
ATHEUS Technology ~AIと様々な先端技術の活用により課題を解決します~ 紙の設計図面における配管・資材の自動抽出,第31回 Japan IT Week 春 ,日本,2022年04月06日 |
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