(57)【要約】【課題】  図面に含まれる形状を直接照合して、図面の検索結果を出力することのできる図面照合装置を提供する。【解決手段】  入力した画像（図面）を細線化した後、プリミティブを抽出する。この際、最初に粗プリミティブが抽出され、その後greedy strategyに基づくマージ処理により、粗プリミティブは、プリミティブとなる。このプリミティブと、これらの空間関係から、図面の内容と構造を記述する属性グラフが生成される。属性グラフは、変形Delaunay triangleと属性集合を用いて生成される。属性集合を有する属性グラフを問い合わせ図面と照合図面の両方について生成し、これらを照合することにより、図面照合を行う。【選択図】図１
2005228131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合方法を情報処理装置に実現させるプログラムであって、
入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出ステップと、
得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成ステップと、
該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合ステップと、
を備えることを特徴とする図面照合方法を情報処理装置に実現させるプログラム。
【請求項２】
前記プリミティブ抽出ステップは、
図面に描かれる線を予め規定された幅の線に細線化する細線化ステップと、
該細線化された図を、構成要素に分解し、１次的なプリミティブである粗プリミティブを生成する画像分解ステップと、
該粗プリミティブを所定の基準に従って合成・分解し、最終的なプリミティブを生成する合成・分解ステップと、
からなることを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
【請求項３】
前記合成・分解ステップは、
前記画像分解ステップで得られた前記粗プリミティブを最適化手法に従って、端点における接線方向が互いに似通った該粗プリミティブを結合することを特徴とする請求項２に記載のプログラム。
【請求項４】
前記属性グラフ生成ステップは、
前記プリミティブの１つ１つを、複数のサンプル点でサンプリングし、複数の該プリミティブについて複数のサンプル点を空間的関係を示すエッジで結ぶことにより得られるグラフを生成し、該生成されたグラフを、１つのプリミティブには１つのノードとなるように複数のサンプル点をエッジと共に各プリミティブのノードに集合させることによって、簡単化することを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
【請求項５】
前記属性グラフ生成ステップで生成される前記属性グラフは、前記プリミティブ間の相対角度、相対長、交点、相対距離、及び最小相対距離を少なくとも属性値として持つことを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
【請求項６】
データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合装置であって、
入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出手段と、
得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成手段と、
該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合手段と、
を備えることを特徴とする図面照合装置。
【請求項７】
前記プリミティブ抽出手段は、
図面に描かれる線を予め規定された幅の線に細線化する細線化手段と、
該細線化された図を、構成要素に分解し、１次的なプリミティブである粗プリミティブを生成する画像分解手段と、
該粗プリミティブを所定の基準に従って合成・分解し、最終的なプリミティブを生成する合成・分解手段と、
からなることを特徴とする請求項６に記載の図面照合装置。
【請求項８】
前記合成・分解手段は、
前記画像分解ステップで得られた前記粗プリミティブを最適化手法に従って、端点における接線方向が互いに似通った該粗プリミティブを結合することを特徴とする請求項７に記載の画像照合装置。
【請求項９】
前記属性グラフ生成手段は、
前記プリミティブの１つ１つを、複数のサンプル点でサンプリングし、複数の該プリミティブについて複数のサンプル点を空間的関係を示すエッジで結ぶことにより得られるグラフを生成し、該生成されたグラフを、１つのプリミティブには１つのノードとなるように複数のサンプル点をエッジと共に各プリミティブのノードに集合させることによって、簡単化することを特徴とする請求項６に記載の画像照合装置。
【請求項１０】
前記属性グラフ生成手段で生成される前記属性グラフは、前記プリミティブ間の相対角度、相対長、交点、相対距離、及び最小相対距離を少なくとも属性値として持つことを特徴とする請求項６に記載の画像照合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、図面の照合を行う装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ技術の発展と、日常生活のデジタル化に伴い、図面の管理と検索が、近年早急に解決が望まれる研究課題となっている。統計によると、図面の数は、アメリカとカナダだけでも１９９０年代初頭に３５億に達しており、毎年、約２６００万の新しい図面が加わっている。配布のためにこれらの図面をファイルし、コピーし、アクセスし、用意する年間コストは、１０億ドルを超えている。最近、ある研究者たちは、効率を高め、メンテナンスコストを削減するため、特に、ハードコピーの図面からＣＡＤファイルを自動的に作る図面認識を主に含む図面の電子管理方法を研究し始めた。特に、これは、問い合わせ図面と似通った図面をデータベースから自動的に検索する。この図面の検索は、図面の内容に基づいた照合及び検索を行う。
【０００３】
内容に基づいた図面の照合は、応用においても大きな価値をもっている。技術者が新しいタイプの製品を設計する場合、以前の図面を参照することが多い。しかし、関係した図面を探すために、文書を１つ１つ見なくてはならず、時間と労力を多く消費する。この問題を解決するため、テキストを補助的に使う検索方法が提案されている。すなわち、注釈テキストが各図面においてラベル付けされ、キーワード検索のときに使用される。しかし、この方法は、多くの図面にテキストをつける労力が非常に大きく、また、テキストのみでは、図面の内容を十分に表すことは出来ないという問題があり、従って、この方法は、検索精度が十分でない場合がある。図面の内容に基づいた自動検索照合技術が開発されれば、設計者の作業効率は、劇的に改善され、作成、保守コストも減るであろう。
【０００４】
近年、ある研究者たちは、内容に基づいた図面照合を精力的に研究しており、多くの効果的な方法を提案している。
既知の方法の一つとして、Ｓ．Ｔａｂｂｏｎｅは、Ｆ−Ｓｉｇｎａｔｕｒｅによって、図面のプリミティブを照合する方法を提案している（非特許文献１を参照されたい）。この方法は、図面のプリミティブを特殊なヒストグラム、すなわち、Ｆ−Ｓｉｇｎａｔｕｒｅと照合する。しかし、この方法は、図面から取り出されたプリミティブを照合し、検索できるのみである。部分検出や部分照合は出来ず、従って、応用範囲も限られている。
【０００５】
他の既知の方法としては、Ｔ．Ｓ．Ｍａｈｍｏｏｄは、テキストと図形構造情報の組み合わせで１つの特徴部分を含む図面を検索する。特許文献１を参照されたい。この方法は、テキストを検索入力とし、モデルデータベースに格納されている幾何学的モデルとこのテキストの照合を取り、最後にテキストとモデルの形状に従って図面の検索をする。従って、この方法は、本質的に、テキストの検索モードに依存し、主に、アセンブルエンジニアリング図面に適用可能である。
【非特許文献１】S. Tabbone, L. Wendling, K. Tombre, Matching of graphical symbols in line-drawing images using angular signature information, International Journal of Document Analysis and Recognition, volume 6, issue 1, June 2003
【特許文献１】米国特許５，８４５，２８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の図面の内容に基づいた図面の照合方法は、上記のように不十分のものであり、より完成度の高い、図面の内容に基づいた図面照合装置あるいは照合方法が望まれている。
本発明の課題は、図面に含まれる形状を直接照合して、図面の検索結果を出力することのできる図面照合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の図面照合装置は、データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合装置であって、入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出手段と、得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成手段と、該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の図面照合方法は、データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合方法であって、入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出ステップと、得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成ステップと、該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、図面に含まれる形状そのものを照合対象とするので、高精度で信頼性のある図面照合装置及び方法を提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、図面に含まれる形状を直接照合し、データベースに含まれる大量の図面との照合及び図面の検索を、高精度に実行することができる。特に、従来では十分に記述し得なかった図面に描かれる形状や内容に基づて部分的検索をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態においては、図面照合装置への入力は、図面のハードコピーをスキャンしたり、写真を撮ったり、図面のＣＡＤファイルから直接変換することによって得られるＢＭＰ及びＪＩＦなどの標準画像データフォーマットに従う図面である。更に、本発明の実施形態の照合装置の入力画像データフォーマットには、更なる条件がある。ここでは、２値画像で、注釈テキストが無い図面を例にとって説明する。しかし、どんな図面でもパーツの大きさやプロセスの説明の注釈テキストを多く含んでいると共に、スキャンした画像データや写真に撮った画像データは通常2値画像ではない。入力条件に合わせるため、スキャンや写真によって得られた画像を最初に、２値化装置で2値画像にし、次に、２値画像の注釈テキストをテキスト−グラフ分離装置によって分離し、注釈テキストを取り除く前処理を実施することなどが考えられる。
【００１２】
本発明の実施形態の図面照合装置は、入力画像から図形を形成するプリミティブを抽出し、これらのプリミティブから属性グラフを生成し、最後に、検索のために、属性グラフの照合を行って２つの図面の対応関係を得る。特に、本発明の実施形態の図面照合装置は、２値画像を入力とし、直線、曲線、楕円などのプリミティブに図面を分解するプリミティブ抽出部と、プリミティブ抽出部によって抽出されたプリミティブを使って、変形Delaunay法によって属性グラフを生成し、それに属性値を定義する属性グラフ生成部と、属性グラフ生成部によって生成された２つの属性グラフの対応関係を計算し、図面照合結果を出力する属性グラフ照合部とを備える。
【００１３】
更に、本発明の実施形態に従った図面照合装置は、上記プリミティブ抽出部が、２値画像を入力として受け取り、図面の全ての太い線を１ピクセル幅の線に変換する画像細線化部と、細線化された画像の交点を使って、図面を粗プリミティブの集合に分解する画像分解部と、上記画像分解部の出力の粗プリミティブをマージ−スプリット処理により再合成し、意味のあるプリミティブを形成するマージ−スプリット部を備える。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、上記マージ−スプリット部は、画像分解部の出力の粗プリミティブを再合成し、以下の基準によって意味のあるプリミティブを形成する。すなわち、ある交点の近くに粗プリミティブがある場合には、その交点の近くにある全ての粗プリミティブのうち、その端点で互いに同じような接線方向を持つものをgreedy strategyに基づいて合成する。
【００１５】
更に、本発明の実施形態に従った図面照合装置は、上記属性グラフ生成部が、変形Delaunay法で属性グラフを生成する。特に、この図面照合装置は、プリミティブ抽出部の出力の各プリミティブを均等に複数の点でサンプリングし、これらのサンプル点を使って、Delaunay triangleを生成し、最後に、Delaunay triangleの生成によってできたノードを合成し、属性グラフを生成する。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、上記属性グラフ生成部は、属性グラフがプリミティブの広がりの情報を失わないように、複数のサンプル点を使って１つのプリミティブを表すことによって属性グラフを作る。長いプリミティブについては、他のプリミティブが端点、あるいは、中間点近くに位置しているか否かを判断することによって、あるプリミティブの近くのプリミティブとこのプリミティブを接続するか否かを決定する。このようにして生成された属性グラフは、プリミティブ間の空間的分布関係をよりよく示すようになる。
【００１７】
更に、本発明の実施形態に従った図面照合装置においては、上記属性グラフ生成部は、プリミティブ間の相対角度、相対長、相対位置、相対距離および、相対最小距離を含む属性集合でプリミティブ間の空間関係を表す。
【００１８】
上記処理の後、図面は、属性グラフに変換される。これは、図面のプリミティブの情報を保存しているのみではなく、プリミティブ間の空間分布関係を記録し、従って、図面の内容をよく表すものとなる。これにより、図面照合は、既知のグラフ照合装置によってすることができる、属性グラフ間の対応関係の計算に還元する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に従った図面照合装置の構成のブロック図である。
本発明の実施形態の図面照合装置は、３つの部分からなる。
（１）プリミティブ抽出部１０、
（２）属性グラフ生成部１１、
（３）属性グラフ照合部１２。
１．プリミティブ抽出部１０
一般に、図面は、目的の物体の形状、構造、大きさを示すように、互いに組み合わされるいくつかの基本的な要素、例えば、直線や、曲線などからなっている。プリミティブ抽出部１０は、これらの直線や曲線を、すなわち、入力図面からのプリミティブを、再生するように設計される。
【００２０】
図２は、プリミティブ抽出部の構造を示すブロック図である。
図２に示されるように、プリミティブ抽出部１０は、３つの部分からなっており、（１）細線化処理により、図面の全ての線を１ピクセル幅の線に変換する画像細線化部１３、
（２）図面を、細線化画像の交点に基づいて、粗プリミティブ集合に分解する画像分解部１４、
（３）滑らかで意味のあるプリミティブを生成するために、画像分解部１４からの粗プリミティブを合成するマージ−スプリット部１５
からなる。
１．１画像細線化部１３
画像細線化部は、図面の全ての太い線を１ピクセル幅の線に変換するが、これは、既知の細線化方法によって実現できる。Anil K. Jain, Fundamentals of digital image processing, page 382-383, Prentice-Hall, NJ, 1989を参照されたい。
１．２画像分解部１４
図面に含まれる直線と曲線の組み合わせは一般に複雑で、互いに交差する。従って、図面から意味のあるプリミティブを再生する、すなわち、直線や曲線を生成することは、実際上図形認識の機能を必要とし、図面の交点を解析しなければならない。
【００２１】
上記画像細線化部１３の処理後、図面の全ての直線と曲線は、１ピクセル幅の線に変換され、交点の情報を得やすくする。画像分解部１４が図面を小さな粗プリミティブに分解するのに使用するのは、これらの交点と線分の端点である。
【００２２】
画像分解部１４の処理ステップは、
１）各ピクセルの8連結隣接点の数を計算し、
２）8連結隣接の関係で接続されており、且つ、隣接ピクセルは２より多くはないピクセルを連結する、
ステップからなり、これらにより粗プリミティブを生成する。
【００２３】
図３は、画像分解の様子を示す図である。
図３（ａ）は、２つの交差する曲線からなる図面を示し、黒と灰色の点は、２つより多い隣接点を持たないピクセルを表し、白丸は、２つより多い隣接点を持つピクセルを表す。図３（ｂ）は、画像分解部の処理結果を示し、４つの粗プリミティブが、２つの交差する曲線から得られ、図において、１〜４とラベル付けされいる。
１．３マージ−スプリット部１５
上記画像分解部１５の処理のあと、図面中の１つの曲線は、複数の粗プリミティブに分割される可能性がある。実際、図３（ｂ）では、２つの曲線が４つの粗プリミティブに分解されている。マージ−スプリット部１５は、これらの粗プリミティブをそれらの接線方向と空間距離に従って合成し、意味のあるプリミティブを形成する。基本的な基準は、生成されたプリミティブは、できるだけ滑らかな曲線であるべきであるということである。図４ａに示されるように、マージ−スプリット部１５は、２つの部分からなっている。マージ部１６とスプリット部１７である。
１．３．１マージ部１６
マージ処理とは、上記画像分解部１４からの出力である粗プリミティブを合成することである。ある粗プリミティブが与えられると、マージ処理において、注目した粗プリミティブのそばの粗プリミティブをチェックし、必要な条件が満たされているかを判断し、満たされている場合、greedy strategyに従って、これらを合成する。
【００２４】
図４ｂは、マージ処理のフローチャートである。
マージ処理は以下の基準を満たさなくてはならない。
１）マージ処理は、粗プリミティブの端点においてのみ実行されなくてはならない。
２）排他性。合成は、粗プリミティブの端点において、多くとも１回のみ許される。従って、多くとも２回のマージ処理が１つの粗プリミティブに発生する。
３）共線形性。２つの粗プリミティブの端点での接線方向がほぼ同じ時のみ、該２つの端点でこれらを合成することができる。
４）空間ギャップ。２つの粗プリミティブの端点間の距離が十分小さいときのみ、これらは、該２つの端点で合成できる。
【００２５】
一般に、１つの粗プリミティブの近くに複数の粗プリミティブが存在する。これらは、合成の候補である。上記ルールによれば、候補となる粗プリミティブの範囲をせばめることが出来、適切な合成候補をgreedy strategyに基づいて更に絞り込む。
【００２６】
マージ処理は、順番に全ての粗プリミティブについて行い、各粗プリミティブの２つの端点のそれぞれを処理する。ｃiを処理されるべき粗プリミティブとすると、マージ処理のステップは、以下のとおりである。
（１）画像分解部１４から出力された粗プリミティブを入力として受け取り、１つの粗プリミティブを選択し、ｃiの任意の端点を選択し、ａと表記する（ステップＳ１０）。
（２）排他性チェック。ｃiは、ａ点ですでに合成されたかをチェックし（ステップＳ１１）、そうであれば、ステップ（７）に進む。他の場合には、次のステップに進む。
（３）空間ギャップと共線形性ルールで候補を絞り込む。画像分解部１４から出力された他の粗プリミティブをチェックし、粗プリミティブと以下の条件に合うそれぞれの端点を登録する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。
ｉ．この粗プリミティブは、この端点において、ｃiの端点ａに近い。
ｉｉ．この粗プリミティブのこの端点の接線方向は、ｃiの端点ａのそれと同様である。
ｉｉｉ．粗プリミティブのこの端点では、マージ処理は行わない。
【００２７】
絞り込まれた候補集合として、ｃim、ｍ＝１、・・・、Ｍとする。ｄim、ｍ＝１、・・・、Ｍは、これらの粗プリミティブの対応する端点とｃiの端点ａ巻の接線方向の差である。
【００２８】
そして、ステップＳ14で候補集合のサイズが１か否かを判断する。１で無いときは、ステップＳ１８に進む。サイズが１の場合には、ステップＳ１５に進む。
（４）ｄimの最小値を計算する。ｄi＝ｍｉｎ｛ｄim、ｍ＝１、・・・、Ｍ｝
（５）許容値を設定し、候補集合の範囲を更に狭める（ステップＳ１５）。
ｃim＝｛ｃim｜ｄim＜ｄi＋許容値｝、ｃimは、新しい候補集合。
（６）すなわち、ｃimのサイズが１の場合、すなわち、集合ｃimに１つの要素しかない場合、これをｃiと表す。ｃiを現在の粗プリミティブとし、（３）〜（５）で、（（３）で登録された）対応する端点において、ｃiの候補集合を計算する。ｃiの候補集合が、粗プリミティブｃiのみを含んでおり、ｃiの対応する端点がａである場合、ｃiの対応する端点とｃiの端点ａを合成する（ステップＳ１６、Ｓ１７）。
（７）ｃiの他の端点をｂとし、（２）〜（６）を端点ａと同様に繰り返す。
（８）集合中の全ての粗プリミティブについて、処理が終わったかを判断し（ステップＳ１８）、そうでない場合には、次の粗プリミティブを現在のプリミティブとして、ステップ（１）に戻り、送でなければ、（９）に進む。
（９）この間マージ処理が起こったか否かを判断し（ステップＳ１９）、そうでなければ、プログラムを終了し、他の場合には、（１）〜（８）を繰り返して、全ての粗プリミティブについて処理を行う。
【００２９】
図５、６に示されているように、粗プリミティブは、画像分割部１４の処理の後に得られる。図５では、問題の各粗プリミティブの１つの端点（図５の黒い点）でマージ処理を説明する。空間ギャップルールは、黒い点で示される端点において満たされていると仮定する。これらの点での曲線ｃ1〜ｃ6の接線方向は、−１．３、−１．６、−１．０５、−１．１、０．２、０．３であり、図５において、矢印で示されている。
・第１に、粗プリミティブｃ1を選択し、共線形性ルールの接線方向の差の閾値をπ／３とする。上記（３）より、ｃ1の候補集合が｛ｃ2、ｃ3｝であることを得、対応する接線方向の差は、０．３と０．２５である。図５の矢印の方向から見ると、ｃ1とｃ4間の接線方向差は、１．３−１．１＝０．２である。しかし、２つの粗プリミティブがこの端点で１つのプリミティブを形成するよう接続されていると仮定すると、矢印の一方の方向を反対にしなければならず、ｃ1とｃ4間の実際の接線方向差は、π−０．２＝２．９４である。
・上記（４）から、最小接線方向差、０．２５が得られる。
・許容値を０．１５に設定する。ステップ（５）より、新しい候補集合は、変わらず、依然｛ｃ2、ｃ3｝である。
【００３０】
上記（６）により、ｃ1の他の端点を（７）で処理する。しかし、ここでは、1端点のみ考える。従って、直接（８）に進む。次の処理のため、次の粗プリミティブｃ2を選択する。
・（３）〜（５）から、ｃ2の最終候補集合｛ｃ1｝を得る。
・（６）を行う。ｃ1の候補集合は、上記計算から得られた。しかし、サイズは、１でない。従って、（８）に進み、次の粗プリミティブｃ3を選択する。
・ｃ3の候補集合、｛ｃ1、ｃ4｝は、（３）より得られ、対応する接線方向差値は、０．２５と０．０５である。
・（４）より、最小接線方向差は、０．０５である。
・許容値を０．１５としておく。（５）から、ｃ3の候補集合は、｛ｃ４｝に変化する。
・（６）を実行する。ｃ4の候補集合、｛ｃ3｝を計算する。これはマージ条件を満たす。従って、ｃ3とｃ4を対応する端点（図５の黒い点）で合成する。
・同様のステップにより、粗プリミティブｃ5、ｃ6も合成する。
・今までで、１回目の一通りの処理が終わったので、（９）に進む。マージ処理が生じたので、２回目の処理をする。
・粗プリミティブｃ1を選択する。ｃ3は、前回の繰り返し処理において、合成されたので、（３）で得られるｃ1の候補集合は、｛ｃ2｝に変化する。同様に、ｃ2の候補集合は、｛ｃ1｝である。（６）により、これら２個の粗プリミティブを合成する。
【００３１】
今までで、全ての粗プリミティブが合成され、マージ処理は停止する。
１．３．２スプリット部１７
マージ処理の後、上記画像分解部１４で得られた粗プリミティブは、再び集められ、共線形ルールに従う空間的に近い粗プリミティブは合成される。しかし、上記処理では、粗プリミティブに対し、滑らかさが補償されない、すなわち、これらの粗プリミティブの中には、鋭い屈曲があるかもしれない。スプリット処理は、可能な屈曲点に従って、粗プリミティブを滑らかなプリミティブに分割する。
【００３２】
スプリット処理のステップは以下のとおりである。
（１）合成された粗プリミティブの各点での曲率を計算する。このために、既存の方法が使用できる。J. Matas, Z. Shao, J.Kittler, Estimation of curvature and tangent direction by median filtered differencing, 8th international conference on image analysis and processing, San Remo, September 1995を参照されたい。
（２）プリミティブの曲率から極大値を見つける。
（３）（２）から得られた極大値のある点において滑らかなプリミティブにプリミティブを分割する。
２．属性グラフ生成部１１
プリミティブ抽出部１０の処理の後、図面は、プリミティブの集合に分解される。属性グラフ生成部１１は、これらのプリミティブとこれら間の関係を属性グラフに記述する。属性グラフ生成部１１は２つの部分からなる。
（１）変形delaunay三角形方法で、属性グラフのフレームワークを生成する。すなわち、属性グラフでプリミティブをノードとして表し、これらプリミティブ間の隣接関係をエッジで表す処理。
（２）属性抽出、特に、属性グラフのノードとエッジの属性を計算し、これらプリミティブとそれらの空間的関係を定量的に表す処理。
２．１属性グラフフレームワークを生成する処理
図面において、長いプリミティブは、しばしば、その中間点や端部などの異なる点で、他のいくつかのプリミティブに接近して存在する。従って、生成される属性グラフは、全てのこれらの接続関係を示さなくてはならない。しかし、いくつかの従来の方法では、属性グラフの生成において、プリミティブを表すのに、中間点などの1点のみを使用するので、いくつかの接続関係が失われる可能性が高い。
【００３３】
この問題に対処するため、本発明の実施形態では、以下のステップで、属性グラフのフレームワークを生成する。
１．プリミティブサンプリング。プリミティブを複数の点で均等にサンプリングする。そして、各サンプル点の位置に対応する、元のプリミティブを記録する。
２．Delaunayグラフを生成する。全てのサンプル点を入力として、Delaunay triangle tessellationにより属性グラフのフレームワークを生成する。このグラフでは、各サンプル点は、１つのノードで表され、接続関係は、属性グラフではエッジで表される。
【００３４】
Delaunay triangle tessellationを実現する方法については、Joseph O'Rourke, Computational geometry in C, Chapter 5, pages 155-192, Cambridge university pressを参照されたい。
３．グラフの簡単化。ステップ２で得られたグラフにおいて、同じプリミティブからのサンプル点を１つのノードにマージし、同時に対応するエッジもマージすることによって簡単化する。すなわち、１つのプリミティブの複数のサンプル点を１つノードにマージするに伴い、各サンプル点に接続されたエッジも接続されたままマージされるので、１つのノードへの接続として表現される。
【００３５】
本発明の実施形態の属性グラフ生成方法では、プリミティブは、異なる位置の複数のサンプル点で表され、プリミティブの広がり情報が維持され、生成されたグラフはより信頼度が高いものとなる。
【００３６】
図６は、１つのプリミティブを1つの点（中間点）で表すことにより得られる従来の属性グラフを示している。図６（ａ）の灰色のボックスは、プリミティブのサンプル点を示し、図６（ｂ）は、これらのサンプル点を使ってDelaunay triangle tessellation法により得られる属性グラフを示している。図６（ａ）から分かるように、プリミティブ７は、プリミティブ１〜６に空間的に隣接しており、プリミティブ６と５に邪魔されているため、プリミティブ８とは隣接していない。しかし、１つのサンプル点で生成される図６（ｂ）に示される属性グラフでは、プリミティブ７とプリミティブ１〜３とのつながりが失われ、間違って、プリミティブ８とのつながりが加えられている。
【００３７】
図７は、本発明の実施形態に従った属性グラフフレームワーク生成法により得られる結果を示している。図７（ａ）は、サンプリング結果、すなわち、１つのプリミティブを複数のサンプル点で表している。図７（ｂ）は、Delaunay triangle tessellation法によって、全てのこれらのサンプル点から得られる属性グラフフレームワークを示しており、三角形の各頂点は図７（ａ）の１つのサンプル点に対応している。図７（ｃ）に示される最終的な属性グラフフレームワークは、グラフを簡単化した後得られる。本発明の実施形態の属性グラフ生成法は、従来の方法に比べ、生成される属性グラフをより信頼性高いものにすることが見て取れる。
２．２属性抽出
属性グラフの生成によって、図面のプリミティブは、属性グラフにおいて、ノードとして表され、これらプリミティブ間の空間的関係は、属性グラフのエッジとして表される。しかし、この属性グラフのフレームワークは、これらの空間関係及びプリミティブの特徴を定量的には記述しない。
【００３８】
本発明の実施形態においては、２つの直線プリミティブ間の空間関係を記述する、指向性のある属性集合を用いる。
図８に示されるように、直線ＡＢとＣＤは、それぞれ個別のプリミティブを表す。ＡＢが処理されるべきプリミティブであり、ＣＤがＡＢの隣のプリミティブであると仮定すると、ＡＢからＣＤへの指向性のある属性集合は、
・相対角度は、ＡＢとＣＤの間の角度とする。図８（ａ）に示されるように、この角度をαと記述する。
・相対長は、ＡＢの長さで割った、ＣＤの長さとする。
・相対位置は、交点の位置、あるいは、これら２つのプリミティブの潜在的交点を記述するものとする。
【００３９】
図８（ａ）及び８（ｂ）に示されるように、２つのプリミティブの交点、あるいは、ＣＤの延長線がＡＢ上にある場合、
相対位置＝｜ＯＡ｜／｜ＯＢ｜、ＯＡがＯＢより短い場合
｜ＯＢ｜／｜ＯＡ｜、ＯＢがＯＡより短い場合
ここで、Ｏは、交点、｜・｜は、線分の長さを表す。
【００４０】
図８（ｃ）に示されるように、交点がプリミティブＡＢ外にある場合、
相対位置＝｜ＯＡ｜／｜ＯＢ｜、潜在的交点Ｏが端点Ａの側にある場合
｜ＯＢ｜／｜ＯＡ｜、潜在的交点Ｏが端点Ｂの側にある場合
とする。
・相対距離。まず、これらの２つのプリミティブの中間点間の距離を計算する。相対距離の値を得るため、ＡＢの長さでこの距離を割る。
・相対最小距離。これらの２つのプリミティブ間の最小距離を計算し、相対最小距離は、最小距離をＡＢの長さで割ったものとする。
【００４１】
上記属性集合は、２つの直線プリミティブ間の空間距離を記述する。しかし、図面から抽出されたプリミティブは、しばしば、直線ではない。直線ではないプリミティブ間の空間的関係を記述するため、曲線を直線で近似する。そして、上記属性集合でこれらの関係を記述する。
【００４２】
上記処理で抽出される属性は、属性グラフの照合のために、属性グラフのエッジに与えられる。
３．属性グラフ照合部１２
上記プリミティブ抽出部１０と属性グラフ生成部１２によって処理された後、問い合わせ図面と照合図面は、属性グラフの表現形式に変換される。図面照合は、属性グラフの照合に還元される。属性グラフ照合部１２では、問い合わせ図面と照合図面間の図面の内容に基づいた対応関係が得られる。このような照合結果によれば、問い合わせ図面と最も似通った図面が、図面検索の過程でデータベースから自動的に取得される。
【００４３】
いくつかの既存の方法を、属性グラフの照合に使用できる。A. J. Stoddart, K. Brunnstrom, Free-form surface matching using mean field theory, British machine vision conference, Edinburgh, UK, 1996;又は、S. Z. Li, H. Wang, K. L. Chan, Energy minimization and relaxation labeling, Journal of mathematical imaging and vision, volume 7, pages 149-161, 1997を参照されたい。
【００４４】
図９〜１３は、本発明の実施形態に従った、内容に基づいた図面照合装置による図面の照合処理の具体的流れを説明する図である。
図９（ａ）と図９（ｂ）は、問い合わせ図面と照合図面のそれぞれを示し、図９（ａ）の図面は、機械ベアリングの一部であり、図９（ｂ）は、ベアリング全体である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、問い合わせ図面と照合図面それぞれの粗プリミティブを示している。図１１（ａ）と図１１（ｂ）は、問い合わせ図面と照合図面それぞれのプリミティブを示している。図１２（ａ）と図１２（ｂ）は、属性グラフ生成部１１によって得られる、問い合わせ図面と照合図面に対応する属性グラフを示している。図１３は、本具体例の照合結果を示す。
【００４５】
入力される問い合わせ図面と照合図面が、図９（ａ）と９（ｂ）に示されている。明らかに、問い合わせ図面と照合図面の右側は、似た形状をしている。
第１に、画像細線化部１３は、入力された問い合わせ図面と照合されるべき図面に細線化処理を行い、粗プリミティブが画像分解部１４によって抽出される。図１０（ａ）と１０（ｂ）に示す結果が得られる。
【００４６】
第２に、マージースプリット部１５は、意味のあるプリミティブを抽出するために、問い合わせ図面と照合図面それぞれから粗プリミティブを再合成する。結果は、図１１（ａ）と１１（ｂ）に示されている。図１１（ａ）においては、抽出されたプリミティブには、分かりやすくするため、1つのラベル番号が与えられる。ここまでで、プリミティブ抽出部１０の全体の処理は完了する。
【００４７】
第３に、属性グラフ生成部１１は、図１２（ａ）と１２（ｂ）に示されるように、問い合わせ図面と照合図面に対応する属性グラフを、プリミティブ抽出部１０によって抽出された問い合わせ図面と照合図面のプリミティブを使って生成する。図１２（ａ）の構成と非常に似た構成が図１２（ｂ）の構成の一部にあることが、図１２（ｂ）の太線で示されている。属性抽出部によって得られる属性集合は、図に示されていない。
【００４８】
最後に、属性グラフ照合部１２は、問い合わせ図面と照合図面に対応する属性グラフ間の対応を計算し、図１３に示すような結果を得る。図１３では、太線は、照合図面内の、属性グラフ照合部１２によって、問い合わせ図面に合致すると判断された部分を表している。
【００４９】
図１４は、本発明の実施形態に従った、図面照合装置をプログラムで実現する場合に、プログラムを実行する情報処理装置に必要とされるハードウェア環境を示す図である。
情報処理装置は、演算部であるＣＰＵ２０を有し、プログラムを実行する。ＣＰＵ２０は、バス２１を介して、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、通信インターフェース２４、記憶装置２７、読み取り装置２８、及び入出力装置３０に接続される。記憶装置２７には、当該プログラムが格納され、ＲＡＭ２２にコピーされることによって、ＣＰＵ２０によって実行される。ＲＯＭ２３は、情報処理装置の基本動作を行うためのＢＩＯＳなどが格納される。また、記憶装置２７には、図面を多く蓄えるデータベースが構築される。このデータベースは、必ずしも記憶装置２７に格納されていなくても良く、例えば、通信インターフェース２４に接続されたネットワーク２４を介して、同図の情報処理装置に接続される情報提供者２６の記憶装置に設けられていても良い。また、読み取り装置２８は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの可搬記録媒体２９からデータを読み取る装置であり、可搬記録媒体２９に当該プログラムが記録されている場合には、これを同図の情報処理装置にインストールしてＣＰＵ２０に実行させる。入出力装置３０は、キーボード、マウス、パッド、ディスプレイなどからなり、同図の情報処理装置を使用するユーザが当該プログラムを実行する場合に、問い合わせ図面を入力したり、図面照合結果を確認するために使用される。
【００５０】
（付記１）
データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合方法を情報処理装置に実現させるプログラムであって、
入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出ステップと、
得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成ステップと、
該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合ステップと、
を備えることを特徴とする図面照合方法を情報処理装置に実現させるプログラム。
【００５１】
（付記２）
前記プリミティブ抽出ステップは、
図面に描かれる線を予め規定された幅の線に細線化する細線化ステップと、
該細線化された図を、構成要素に分解し、１次的なプリミティブである粗プリミティブを生成する画像分解ステップと、
該粗プリミティブを所定の基準に従って合成・分解し、最終的なプリミティブを生成する合成・分解ステップと、
からなることを特徴とする付記１に記載のプログラム。
【００５２】
（付記３）
前記合成・分解ステップは、
前記画像分解ステップで得られた前記粗プリミティブを最適化手法に従って、端点における接線方向が互いに似通った該粗プリミティブを結合することを特徴とする付記２に記載のプログラム。
【００５３】
（付記４）
前記属性グラフ生成ステップは、
前記プリミティブの１つ１つを、複数のサンプル点でサンプリングし、複数の該プリミティブについて複数のサンプル点を空間的関係を示すエッジで結ぶことにより得られるグラフを生成し、該生成されたグラフを、１つのプリミティブには１つのノードとなるように複数のサンプル点をエッジと共に各プリミティブのノードに集合させることによって、簡単化することを特徴とする付記１に記載のプログラム。
【００５４】
（付記５）前記属性グラフ生成ステップで生成される前記属性グラフは、前記プリミティブ間の相対角度、相対長、交点、相対距離、及び最小相対距離を少なくとも属性値として持つことを特徴とする付記１に記載のプログラム。
【００５５】
（付記６）
データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合装置であって、
入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出手段と、
得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成手段と、
該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合手段と、
を備えることを特徴とする図面照合装置。
【００５６】
（付記７）
前記プリミティブ抽出手段は、
図面に描かれる線を予め規定された幅の線に細線化する細線化手段と、
該細線化された図を、構成要素に分解し、１次的なプリミティブである粗プリミティブを生成する画像分解手段と、
該粗プリミティブを所定の基準に従って合成・分解し、最終的なプリミティブを生成する合成・分解手段と、
からなることを特徴とする付記６に記載の図面照合装置。
【００５７】
（付記８）
前記合成・分解手段は、
前記画像分解ステップで得られた前記粗プリミティブを最適化手法に従って、端点における接線方向が互いに似通った該粗プリミティブを結合することを特徴とする付記７に記載の画像照合装置。
【００５８】
（付記９）
前記属性グラフ生成手段は、
前記プリミティブの１つ１つを、複数のサンプル点でサンプリングし、複数の該プリミティブについて複数のサンプル点を空間的関係を示すエッジで結ぶことにより得られるグラフを生成し、該生成されたグラフを、１つのプリミティブには１つのノードとなるように複数のサンプル点をエッジと共に各プリミティブのノードに集合させることによって、簡単化することを特徴とする付記６に記載の画像照合装置。
【００５９】
（付記１０）前記属性グラフ生成手段で生成される前記属性グラフは、前記プリミティブ間の相対角度、相対長、交点、相対距離、及び最小相対距離を少なくとも属性値として持つことを特徴とする付記６に記載の画像照合装置。
【００６０】
（付記１１）
データベースに格納された照合図面と問い合わせ図面とを照合する図面照合方法であって、
入力された図面を、図面の構成要素であるプリミティブに分解するプリミティブ抽出ステップと、
得られた該プリミティブから、図面に記載された図の構成及び内容を記述する属性グラフを生成する属性グラフ生成ステップと、
該照合図面と該問い合わせ図面それぞれについて得られた属性グラフを照合することにより、該照合図面と該問い合わせ図面の対応関係を取得する属性グラフ照合ステップと、
を備えることを特徴とする図面照合方法。
【００６１】
（付記１２）
前記プリミティブ抽出ステップは、
図面に描かれる線を予め規定された幅の線に細線化する細線化ステップと、
該細線化された図を、構成要素に分解し、１次的なプリミティブである粗プリミティブを生成する画像分解ステップと、
該粗プリミティブを所定の基準に従って合成・分解し、最終的なプリミティブを生成する合成・分解ステップと、
からなることを特徴とする付記１１に記載の図面照合方法。
【００６２】
（付記１３）
前記合成・分解ステップは、
前記画像分解ステップで得られた前記粗プリミティブを最適化手法に従って、端点における接線方向が互いに似通った該粗プリミティブを結合することを特徴とする付記１２に記載の図面照合方法。
【００６３】
（付記１４）
前記属性グラフ生成ステップは、
前記プリミティブの１つ１つを、複数のサンプル点でサンプリングし、複数の該プリミティブについて複数のサンプル点を空間的関係を示すエッジで結ぶことにより得られるグラフを生成し、該生成されたグラフを、１つのプリミティブには１つのノードとなるように複数のサンプル点をエッジと共に各プリミティブのノードに集合させることによって、簡単化することを特徴とする付記１１に記載の図面照合方法。
【００６４】
（付記１５）前記属性グラフ生成ステップで生成される前記属性グラフは、前記プリミティブ間の相対角度、相対長、交点、相対距離、及び最小相対距離を少なくとも属性値として持つことを特徴とする付記１１に記載の図面照合方法。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に従った、内容に基づいた図面照合装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に従った、プリミティブ抽出部の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に従った、図面における２つの交差する曲線と、イメージ分解部の処理結果を示す図である。
【図４ａ】本発明の実施形態に従った、マージ−スプリット部のフローチャートである。
【図４ｂ】本発明の実施形態に従った、マージ処理のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に従った、粗プリミティブのマージ処理を模式的に示した図である。
【図６】従来技術における、１つのサンプル点で表される各プリミティブから属性グラフを生成するようすを模式的に示した図である。
【図７】本発明の実施形態に従った属性グラフを生成するようすを模式的に示した図である。
【図８】本発明の実施形態に従った、属性抽出の模式図である。
【図９】本発明の実施形態の説明における、問い合わせ図面と、照合されるべき図面を示した図である。
【図１０】本発明の実施形態の説明における、問い合わせ図面の分離結果と、照合されるべき図面の分離結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の説明における、問い合わせ図面のプリミティブ抽出結果と、照合されるべき図面のそれを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の説明における、問い合わせ図面の生成された属性グラフと照合されるべき図面のそれを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態の説明における、照合結果を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に従った図面照合装置をプログラムで実現する場合の情報処理装置に要求されるハードウェア環境図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０      プリミティブ抽出部
１１      属性グラフ生成部
１２      属性グラフ照合部
１３      画像細線化部
１４      画像分解部
１５      マージ−スプリット部
１６      マージ部
１７      スプリット部
【図１】
2005228131.tif 000003
【図２】
2005228131.tif 000004
【図３】
2005228131.tif 000005
【図４ａ】
2005228131.tif 000006
【図４ｂ】
2005228131.tif 000007
【図５】
2005228131.tif 000008
【図６】
2005228131.tif 000009
【図７】
2005228131.tif 000010
【図８】
2005228131.tif 000011
【図９】
2005228131.tif 000012
【図１０】
2005228131.tif 000013
【図１１】
2005228131.tif 000014
【図１２】
2005228131.tif 000015
【図１３】
2005228131.tif 000016
【図１４】
2005228131.tif 000017