TWI788206B

TWI788206B - 判讀工程圖面內容之方法及系統

Info

Publication number: TWI788206B
Application number: TW111103199A
Authority: TW
Inventors: 王勝輝; 丁治鈞; 乃宥然
Original assignee: 大鼎工程顧問股份有限公司
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2022-12-21
Also published as: TW202331654A

Abstract

本發明提供一種判讀工程圖面內容之方法及其系統。該方法供使用於計算裝置上，包括：對工程圖面進行邊緣偵測以產生複數初始辨識線段；對該工程圖面進行文字辨識以產生複數初始辨識文字；將該些初始辨識線段提供給經訓練之結構判斷模型進行辨識，以產生初步辨識結果；根據該初步辨識結果處理該些初始辨識線段以及該些初始辨識文字，以產生複數之結構線段以及複數之結構文字；根據複數之結構標示特性將該些結構文字關聯於該些結構線段，以產生複數結構資訊及複數結構標籤；根據該些結構資訊及該些結構標籤產生複數個結構辨識結果；以及將該些結構辨識結果輸出以產生彙整表。

Description

判讀工程圖面內容之方法及系統

本發明涉及影像辨識技術，具體而言，本發明涉及判讀工程圖面100之內容。

工程圖面的判讀是工程結構評估的重要基礎，在施工過程中也須謹慎依照工程圖之設計進行，才能確保建築安全穩固。工程圖面的判讀例如包括不同層樓、不同編號的梁柱分布、梁柱包括的主筋、箍筋數以及使用之鋼筋號數等等。傳統上，工程圖可以有PDF格式、紙本或者立體的設計圖檔（例如CAD圖檔），其中PDF格式及紙本較困難以程式讀取，因此一般以人工判讀後再進一步進行量化計算（例如梁柱所在樓層、尺寸、編號以及使用鋼筋數量、號數以及主筋量、箍筋量等），而CAD圖檔則可以利用人工或者程式化之方式讀取並進行計算。

惟有時工程評估未必能第一時間取得CAD圖檔，例如工程投標可能只取得PDF格式之工程圖，若以傳統人工方式判讀工程圖以及計算梁柱鋼筋則需耗費大量人力及時間，難以快速地進行風險評估。

本發明之一目的在於提供一種判讀工程圖面內容之方法，可以判讀非以工程繪圖軟體直接繪成之工程圖（例如PDF格是或者紙本掃描）並計算梁柱鋼筋或其他材料用量。

本發明之另一目的在於提供一種判讀工程圖面100內容之系統，可以在使用者提供工程圖面來源後快速判讀，並提供彙整表讓使用者輕易瞭解工程圖之內容。

本發明之一實施方式為一種判讀工程圖面內容之方法，供使用於計算裝置上，包括：對工程圖面進行邊緣偵測以產生複數初始辨識線段；對該工程圖面進行文字辨識以產生複數初始辨識文字；將該些初始辨識線段提供給經訓練之結構判斷模型進行辨識，以產生初步辨識結果；根據初步辨識結果處理該些初始辨識線段以及該些初始辨識文字，以產生複數之結構線段以及複數之結構文字；根據複數之結構標示特性將該些結構文字關聯於該些結構線段，以產生複數結構資訊及複數結構標籤；根據該些結構資訊及該些結構標籤產生複數個結構辨識結果；以及將該些結構辨識結果輸出以產生彙整表。

本發明之另一實施方式為一種工程圖面判讀系統，包含計算裝置，其中該計算裝置經配置以執行以下動作：對工程圖面進行邊緣偵測以產生複數初始辨識線段；對該工程圖面進行文字辨識以產生複數初始辨識文字；該些初始辨識線段提供給經訓練之結構判斷模型進行辨識，以產生初步辨識結果；根據初步辨識結果ˋ處理該些初始辨識線段以及該些初始辨識文字，以產生複數之結構線段以及複數之結構文字；根據複數之結構標示特性將該些結構文字關聯於該些結構線段，以產生複數結構資訊及複數結構標籤；根據該些結構資訊及該些結構標籤產生複數個結構辨識結果；以及將該些結構辨識結果輸出以產生彙整表。

以下將藉由各實施例詳細說明本發明內容，應理解的是，各實施例僅為使本領域一般技術人員能夠理解本發明之內容之例示性內容，在不悖離本發明精神之範圍下，可以對以下例示性實施例進行修改，本發明內容亦涵蓋此類修改。

以下參考圖1A說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法。該方法供用於一計算裝置10上，計算裝置10包括邊緣偵測單元110、文字辨識單元120、經訓練之結構判斷模型180以及計算單元130。其中工程圖面100輸入計算裝置10後先經邊緣偵測單元110及文字辨識單元120處理，其後，邊緣偵測單元110之輸出經由經訓練之結構判斷模型180處理後輸入計算單元130，同樣地，文字辨識單元120之輸出亦輸入至計算單元130進行處理，以達到本發明之目的。在本實施例中，該工程圖面100係由非工程繪圖軟體直接續製之工程圖電子檔（例如為PDF格式，或者由紙本之工程圖掃描而成）之工程圖面來源20轉換成PNG格式之工程圖面100，以利於後續的影像處理。所述影像處理可以包括影像強化（例如調整影像之對比或解析度）或影像壓縮（例如霍夫曼編碼）等影像最佳化處理，以利於後續的影像辨識。應注意的是，本文中提出之影像處理方式皆為示例性，在不同之實施例中，可以執行任何適當之影像處理，本發明並未對此設限。

配合圖2之流程圖繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法。該方法包括在步驟S101處，使用計算裝置10對工程圖面100進行邊緣偵測及文字辨識，以產生複數初始辨識線段150及初始辨識文字160。計算裝置10包括邊緣偵測單元110以及文字辨識單元120，其中，分別由邊緣偵測單元110處理工程圖面100以產生初始辨識線段150，該些初始辨識線段150包括工程圖面100上所有線條；以及文字辨識單元120處理工程圖面100以產生初始辨識文字160，該些初始辨識文字160包括工程圖面100上所有字符（包含字元、數字以及符號等，例如「3-#7」）。惟受限於工程圖面100本身之解析度，辨識過程可能產生各種失誤，因此該些初始辨識線段150及初始辨識文字160可能有部分錯誤以及雜訊，而不完全等同於工程圖面100之內容（參考圖1B工程圖面100與初始辨識線段150比較之示例）。

應注意的是，在本實施例中，文字辨識單元120使用Google Vision API進行文字辨識，惟在不同之實施例中亦可以使用其他OCR文字辨識技術之程式或者任何適當之文字辨識技術來進行文字辨識。同樣地，邊緣偵測單元110亦可以使用OpenCV或其他任何示當之邊緣偵測技術來進行邊緣偵測，且雖然本實施例中分為邊緣偵測單元110以及文字辨識單元120，但在其他實施例中，亦可由一複合單元（未示出）同時完成兩者之功能，本發明並未對此設限。

此外，在不同實施例中，邊緣偵測單元110產生初始辨識線段150之步驟還可以包括對工程圖面100進行額外之影像前處理，以利於邊緣偵測單元110進行邊緣偵測（例如對工程圖面100執行影像縮放以獲得最佳化之圖像讀取結果、對工程圖面100執行灰階轉換以及執行高斯模糊以降低圖像雜訊等）。應注意的是，前述之影像前處理僅為例示性說明，在其他實施例中可以執行任何有利於邊緣偵測之影像前處理，本發明並未對此設限。

以下繼續參考圖1A說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法。該方法包括在步驟S102處，將初始辨識線段150提供給經訓練之結構判斷模型180進行辨識，以產生初始辨識結果。該經訓練之結構判斷模型180係利用機器學習技術之學習模型，其訓練集之內容例如包括經標籤之工程圖面100'，參考圖3為示例之經標籤之工程圖面100'。工程圖面100包括梁柱之線段以及關於梁柱資訊之文字，因此在圖3中將涵蓋梁之線段的區域增加結構學習標籤103A，結構學習標籤103A對應之內容為「梁」、涵蓋柱之線段的區域增加結構學習標籤103B，結構學習標籤103B對應之內容為「柱」等。其後將前述經標籤之工程圖面100'輸入該學習模型進行訓練，於訓練階段，該學習模型會根據該些經標籤之工程圖面100'，學習判斷線段是否屬於梁或柱等結構，並在訓練完成後獲得經訓練之結構判斷模型180。參考圖1A，在辨識階段將複數初始辨識線段150提供給經訓練之結構判斷模型180後，經訓練之結構判斷模型180會辨識初始辨識線段150中分別包含的結構（例如梁、柱），並將複數初始辨識線段150中構成該結構之線段標識上該結構名稱（例如梁、柱）以產生初始辨識結果。

本發明之一實施例之判讀工程圖面100內容之方法包括在步驟S103處，計算單元130根據初始辨識結果處理該些初始辨識線段150，以產生複數之結構線段350。在本實施例中，計算裝置130處理該些初始辨識線段150之步驟包括根據結構線段特徵來排除不符合特徵之初始辨識線段150，以及根據結構線段特徵以及線段之座標位置以及連續性來校正剩餘之初始辨識線段150，以產生經處理之該些結構線段350。所述結構線段特徵較佳係指在工程圖面100中可能出現之結構之線段特徵，例如一般在工程圖中可能會以固定或類似之線段特徵來表示「梁」或「柱」等結構，以表示出梁柱之鋼筋結構。藉由初步辨識結果可以得知目前處理線段所屬之結構名稱，藉此可以利用該結構應具有之結構線段特徵對初始辨識線段150進行校正。

承上，參考圖4舉例言之，圖4為計算單元130校正初始辨識線段150以模擬還原為結構線段350之示意圖。根據經訓練之結構判斷模型180提供之初始辨識結果可知初始辨識線段150包含左右兩側之柱結構（方框301及方框302）以及中間之梁結構（方框303）。根據柱結構之結構線段特徵可以對方框301及方框302之線段進行校正，以及根據梁結構之結構線段特徵可以對方框303之線段進行校正。例如藉由前述之校正可以將初始辨識線段150中可能屬於梁或柱之線段保留，並排除其餘可能為雜訊之線段。除此之外，在掃描工程圖面來源20或是辨識之過程也可能使連續線段斷裂成為複數段線段，有鑒於此情況，在本實施例中也可以根據結構線段特徵，配合上線段的連續性以及線段的座標位置去對該些斷裂之線段作修復與校正（例如將斷裂之線段膨脹，使其重新連接成一連續線段），以取得符合結構線段特徵之結構線段350。

本發明之一實施例之判讀工程圖面100內容之方法包括在步驟S104處，計算單元130處理該些初始辨識文字160，以產生複數之結構文字460。在本實施例中，文字辨識單元120產生初始辨識文字160後，可以根據結構文字特徵對該些初始辨識文字160校正。具體言之，結構文字特徵係指一般在工程圖面100中會出現之文字格式，例如表示鋼筋資訊之文字可以為「3-#7」以表示3支7號鋼筋，或者以「#3@25」以表示3號鋼筋每25公分放一支箍筋等。其中，該些結構文字特徵可以預先存於一查找表中，當計算單元130取得該些初始辨識文字160後，會從查找表中搜尋最接近該些初始辨識文字160之結構文字特徵，藉此對該些初始辨識文字進行校正。因此當初始識別文字包含一些錯誤之辨識結果（例如初始辨識文字160為4-28），因而在格式上不符合結構文字特徵時，可以根據結構文字特徵將其還原為正確之結構文字460（例如還原為4-#8），以產生結構文字460。

應注意的是，前述說明之結構文字460特徵僅為例示性，並旨在使本領域一般技術人員能夠理解其概念。因此，在不同實施例中，該結構文字460特徵亦可以為其他約定之工程結構表示格式，而不影響本發明之核心概念。

參考圖5繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面100內容之方法，該方法包括在步驟S105處，根據結構標示特性將結構文字460關聯於結構線段350，以產生結構資訊410及結構標籤420。所述結構標示特性係指在工程圖面100上以文字表示梁柱鋼筋資訊之方式，例如在本實施例中，主筋文字「3-#7」標示於表示梁之線段之上方，而箍筋文字「#3@25」標示於表示梁之線段之中間，且文字標示於對應之梁柱鋼筋周圍等。根據此類結構標示特性，計算單元130可以將描述梁柱編號或鋼筋號數之結構文字460與其對應之梁柱或鋼筋之結構線段350產生關連以產生結構標籤420，此外，還可以將描述梁柱鋼筋資訊（例如鋼筋長度）之結構文字460與其對應之梁柱或鋼筋之結構線段350產生關連以產生結構資訊410。藉由此配置，複數對應相同結構之結構線段350（即該些結構線段350共同組成工程圖面100上之梁柱鋼筋等結構），可以共同具有指示其性質之結構資訊410或結構標籤420，例如結構標籤420-1可能指示該些線段為主筋，而結構資訊410-1可能指示該主筋之長度。

應注意的是，在本實施例中雖然對結構標示特性提出示例（例如主筋之結構文字460可能標示於梁之上方等），為此些示例僅為說明性用途，旨在使本領域一般技術人員能夠理解本發明之核心精神，而非旨在對本發明之範圍進行限制。在適當之情況下，該結構標示特性也可以為其他標示結構之方法（例如主筋之結構文字460標示於梁之中間等），本發明並未對此設限。此外，本文中為了簡化並清楚說明而將工程圖面100上可能包含之資訊劃分為結構資訊410及結構標籤420，然而在實際執行本發明之內容時，結構資訊410可以包含與結構標籤420相同之內容，或者結構資訊410亦可以指示鋼筋長度以外之資訊（例如結構資訊410可以為指示柱結構中鋼筋支數之結構線段350，詳請參照圖9之說明）。

參考圖6繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法，該方法包括在步驟S106處，計算單元130計算結構線段350之圖面尺寸，以產生工程圖面100之圖面比例550。具體言之，結構線段350具有之結構標籤420或結構資訊410可能指示出該結構之尺寸，例如梁可能具有結構標籤520「（5F）B3-2（35X70）」，則該結構標籤520除了指示該梁所在樓層（5F）以及編號（B3-2）外，還指出了梁寬（35cm）及梁深（70cm）。同樣地，鋼筋可能具有結構資訊510-1「245」，以指示該段鋼筋之長度（245cm）。而除了依靠結構標籤520或結構資訊510-1所指示之尺寸外，工程圖面100上之線段比例亦會反映出實際之結構數值。具體言之，假設在工程圖面100上呈現為長度L之線段具有結構資訊510-2指出其實際施工尺寸為100公分，則在工程圖面100上呈現為長度2L之線段則會具有200公分之實際尺寸。藉由以上之概念，計算單元130可以透過量測工程圖面100上任一結構線段350之圖面尺寸、讀取其結構標籤420或結構資訊410取得其實際施工尺寸，進而將實際施工尺寸除以圖面尺寸取得工程圖面100之圖面比例550，以利於後續結構尺寸之計算。

參考圖7繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法，該方法包括在步驟S107處，計算單元根據結構標籤420將工程圖面100分為複數結構區域610。該結構區域610可以為例如指示「梁」的結構區域610或者指示「柱」的結構區域610等。舉例言之，結構標籤420「（11F）B1-1（50X80）」指示該工程圖面100包含編號為B1-1之梁，根據梁可能包括之結構線段350可以區分出表示B1-1梁之範圍之梁結構區域610-1（即該梁結構區域610-1涵蓋B1-1梁之所有結構線段350）。根據此配置，可以將工程圖片分為分別指示不同結構（例如梁、柱等）之多個結構區域610（例如梁結構區域610-1、柱結構區域610-2等），以利於後續針對梁、柱等結構分別產生結構辨識結果。

應注意的是，雖然在本實施例中將工程圖面100分為複數結構區域610，以利於後續以結構區域610為單位產生結構辨識結果。然而，在不同實施例亦可以不對工程圖面100進行分區（例如直接對完整的工程圖面100進行辨識）或者有不同於本實施例之分區方式（例如同一層之結構分為同一區域）等，本發明並未對此設限。

參考圖8繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法，該方法包括在步驟S108處，計算單元130針對每一結構區域610，根據結構資訊410及結構標籤420產生結構辨識結果。在本實施例中，產生結構辨識結果之步驟還包括根據圖面比例550來判斷該些結構線段350之施工長度。參考圖8，首先，結構區域610包括指示該結構為梁之結構標籤720-1，其中結構標籤720-1還指示梁位於5樓、編號為b3-2且梁寬35、梁深70。其次，結構標籤721-1指示其對應之結構線段751-1為主筋，且根據結構標籤721-1之座標及在工程圖面100中之相對位置可以判斷其代表之鋼筋之位置。例如，根據結構標籤721-1與結構標籤722-1之相對關係可以判斷結構標籤721-1為上層主筋、結構標籤722-1為下層主筋；以及根據結構標籤721-1與結構標籤721-2及721-3之相對關係可以判斷結構標籤721-1為上層左側主筋、結構標籤721-2為上層中間主筋以及結構標籤721-3為上層右側主筋。結構資訊710可以指示其對應之主筋實際之施工長度為245公分。此外，亦可以根據圖面比例550，將結構資訊710對應之結構線段751-1之圖面長度L換算成實際之施工長度245公分。

承上繼續說明，產生結構辨識結果還可以包括藉由結構線段350來判斷結構之邊界。參考圖8舉例說明，標示梁之複數結構線段350中相連之結構線段751-1、751-2及751-3可以指示梁的邊界（即結構線段751-1之最左端指示梁之左邊界，以及結構線段751-3之最右端指示梁之右邊界）。計算單元130讀取結構線段751-1、751-2及751-3後可以計算左右兩端點間的距離以求得梁之圖面長度為L _D，並配合圖面比例550求出梁之施工長度為820公分。同樣地，工程圖面100上之其他結構線段350亦可以相同之方式換算為實際之施工長度，例如柱之圖面寬度L _p可以經由圖面比例550換算，得知柱寬實際為70公分。

以下繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法，該方法包括在步驟S109處，計算單元130根據校正資訊對結構辨識結果進行校正。所述校正資訊可以來自本領域一般技術人員之工程經驗，或者來自結構資訊410。舉例言之，工程經驗上柱寬之範圍一般落在40-200公分、梁深範圍一般落在50-250公分以及鋼筋號數一般使用#6-#11等，且該些工程經驗可以預先被輸入至計算裝置10內以作為校正資訊之內容。當產生結構辨識結果後，計算單元130可以將結構辨識結果之數值與工程經驗作比對，當結構辨識結果之數值超出工程經驗之範圍時，計算單元130會判定該結構辨識結果屬於辨識錯誤，因此需要進行校正。此外，本發明之各種尺寸辨識包括來自結構資訊410或者透過圖面比例550判斷，當同樣之結構線段350經由兩種方式分別判斷出之尺寸不同時，計算單元130亦會判定其屬於辨識錯誤，因此需要進行校正（例如計算單元130可能被配置為當分別判斷出之尺寸不同時，統一校正為以結構資訊410為準）。

應注意的是，前述校正資訊之內容僅為示例性說明，在不同之工程設計下可能會有不同之校正資訊（例如不同支柱寬範圍、不同之梁深範圍等），本發明並未對此設限。

參考圖9說明本發明之另一實施例之判讀工程圖面內容之方法，圖9係擷取工程圖面100中一個柱結構區域610-2之示意圖。經由步驟S101-S109之處理，可以取得包括結構標籤820-1、820-2、820-3及820-4以及結構資訊810，其中結構標籤820-1指示該柱位於7樓、結構標籤820-2指示柱編號為C1、結構標籤820-3指示柱寬為90X90公分以及結構標籤820-4指示主筋資訊為16-#8等。此外，結構資訊810指示代表鋼筋之圓點，計算單元130可以藉由計算指示鋼筋之結構資訊810之數量以判斷該方向之鋼筋數量，例如結構資訊810指示柱具有5支X向鋼筋。應注意的是，如前所述，結構標籤820及結構資訊810之分類僅為達成清楚說明、使本領域一般技術人員能夠理解本發明概念之目的，在不同實施例中，可以不區分結構標籤820及結構資訊810，且根據不同之工程設計，結構資訊810亦可以指示不同之內容（例如繫筋支數等），本發明並未對此設限。

參考圖10繼續說明本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法，該方法包括在步驟S110處，將結構辨識結果輸出以產生彙整表900。所述結構辨識結果包括在前述內容中利用結構資訊410及結構標籤420所得出之工程結構內容判斷，例如梁之樓層、編號、主筋之鋼筋號數等。在此步驟中，計算單元130將依照工程圖面100產生之所有結構辨識結果輸出於同一彙整表900中，其中彙整表可以包括預先設置好之格式，且內容包括結構所在樓層、編號、主筋等資訊。計算單元130產生結構辨識結果後，依照彙整表上之格式內容，填入對應之結構辨識結果（例如在對應至「樓層」之區塊填入根據結構標籤420得出之結構所在樓層）。藉由此配置，使用者能夠簡單、清楚地瞭解到該工程之鋼筋算量等資訊，藉此進行進一步之風險評估等。應注意的是，在本實施例中彙整表為EXCEL檔格式，但在不同實施例中彙整表亦可以為不同之資料檔案格式。此外，彙整表還可以包含本實施例所示以外任何適當之內容，且計算裝置10亦可以不同時輸出所有結構辨識結果（例如僅輸出部分或是使用者勾選之結構辨識結果），本發明並未對此設限。

上述公開內容僅為本發明之較佳實施例，並非旨在限制本發明之申請專利範圍，且本文所述方法中之順序亦僅為例示性說明，本領域一般技術人員可以在本發明之等效概念下修改步驟之順序。此外，除非與本文內容有明確之矛盾外，本文中使用之單數用語「一」、「該」同時亦包括複數之情況。所附圖式中各個元素、部件以及單元等之形狀、位置以及大小等均旨在簡潔、明確示出本發明之技術內容，而非對本發明產生限制。同時，眾所周知之細節或構造亦將在圖式中被省略。

10:計算裝置

20:工程圖面來源

100:工程圖面

100':經標籤之工程圖面

103A:結構學習標籤

103B:結構學習標籤

110:邊緣偵測單元

120:文字辨識單元

130:計算單元

150:初始辨識線段

160:初始辨識文字

180:經訓練之結構判斷模型

301:方框

302:方框

303:方框

350:結構線段

410:結構資訊

410-1:結構資訊

420:結構標籤

420-1:結構標籤

460:結構文字

510-1:結構資訊

510-2:結構資訊

520:結構標籤

550:圖面比例

610:結構區域

610-1:梁結構區域

610-2:柱結構區域

710:結構資訊

720-1:結構標籤

721-1:結構標籤

721-2:結構標籤

721-3:結構標籤

722-1:結構標籤

751-1:結構線段

751-2:結構線段

751-3:結構線段

810:結構資訊

820-1:結構標籤

820-2:結構標籤

820-3:結構標籤

820-4:結構標籤

900:彙整表

S101:步驟

S102:步驟

S103:步驟

S104:步驟

S105:步驟

S106:步驟

S107:步驟

S108:步驟

S109:步驟

S110:步驟

圖1A係根據本發明之一實施例之判讀工程圖面內容之方法之示例方塊圖。

圖1B係根據本發明之一實施例之對工程圖面進行邊緣偵測之示意圖

圖2為根據本發明之一實施例之判讀工程圖面內容方法之流程圖。

圖3係根據本發明之一實施例之已標籤之工程圖面示意圖。

圖4係根據本發明之一實施例之校正初始辨識線段之示意圖。

圖5係根據本發明之一實施例之產生結構資訊及結構標籤之示意圖。

圖6係根據本發明之一實施例之產生圖面比例之示意圖。

圖7為根據本發明之一實施例之將工程圖面分為複數結構區域之示意圖。

圖8為根據本發明之一實施例之產生梁之結構辨識結果示意圖。

圖9為根據本發明另一實施例之產生柱之結構辨識結果示意圖。

圖10為根據本發明之一實施例之彙整表之示意圖。