類似画像検索と概念検索を統合した特許検索システムの構築
Patent search system using partial image information and text.
株式会社日立製作所

中央研究所

秋良

直人

PROFILE: 2001 年に株式会社日立製作所入社。類似画像検索、自然言語処理等の研究に従事。

株式会社日立製作所

中央研究所

岩山真

PROFILE: 1992 年に株式会社日立製作所入社。文書検索、自然言語処理等の研究に従事。NTCIR において特許検索用テストコレクションの作成に携わる。2009 年度より特許版産業日本語委員。

042-323-1111

1

はじめに特許内容を表わすテキスト以外の情報として、特許図面（以下、図面と呼ぶ）が挙げられる。特許内容を把握するために、図面は貴重な情報である。例えば、発明対一般的な特許検索システムでは、キーワードや特許象の形状に特徴がある特許であれば、形状を示す図面を分類コードの and/or 条件で作成した検索式が検索に用確認するだけで内容の把握が可能である。また、類似しいられる。複雑な検索式を作成することで、検索結果のた発明であれば、類似した観点の図面が含まれていると絞り込みや検索漏れの抑止が可能であるが、検索内容を考えられる。

キーワードで表すことが困難な場合は、粗い絞込みしか見た目が類似した画像を検索する類似画像検索技術をできず、大量の検索結果の閲覧に時間を要することが少活用すれば、これら類似した図面を検索できるため、特なくない。

許検索に適用することで、概念検索のみを用いる場合と検索式の作成を困難にする理由のひとつが、検索内容比較し、高精度な結果が得られると考えられる。

を示す自然言語表現に多様性がある場合、キーワードの本稿では、請求項など検索内容を表わすテキストと、組合せが無数になることである。このような場合には、検索内容を表わす図面の両方を検索要求とすることで、キーワードで検索することには限界がある。

高精度な検索ができるという仮定のもと、概念検索と類キーワードによる検索式の作成が不要な検索方法に概念検索が挙げられる。概念検索は、入力されたテキスト似画像検索を統合した、メディア統合検索方式を検討し、その予備評価を行った。と内容が類似している、すなわち、単語分布が類似しているテキストを検索する方法で、特許検索においても有効性が示されている [1]。

2

メディア統合検索

概念検索は、複雑な検索式の作成に悩む必要がないも188のの、用意したテキストに含まれる単語以上の情報がな

メディア統合検索は、明細書中のテキストを用いた概いため、検索内容によっては精度面の限界がある。概念

念検索と、図面を用いた類似画像検索を統合した検索方検索のみで上位に期待する結果が得られない場合には、式（以下、メディア統合検索と呼ぶ）である。検索要求更に別の情報を検索要求として与える必要がある。の特許から、検索内容が記載されている部分のテキスト

YEAR BOOK 2013

えられる図面を選択し、テキストと図面の両方を検索要3求として検索する。

概念検索で取得した類似度に対して、類似画像検索の類NMΣΣ
i=1 j=1

2

評価方法

メディア統合検索の効果を検証するため、概念検索の検索精度と、メディア統合検索の検索精度を比較する。

似度を加算することで取得する。
STI（d）=ST（d）+

3.1

メディア統合検索の評価と考察

検索の高効率化と精度向上

メディア統合検索の類似度 STI（d）は、次式のように、寄稿集と、検索内容を表している検索対象に含まれていると考SI（i,j）

（1）

概 念 検 索 に は、 連 想 検 索 エ ン ジ ン MANTA[2] を 用
い、類似画像検索には、大量の図面から見た目が類似

ここで、ST（d）は、検索要求のテキストと、検索対する図面を高速に検索可能な類似画像検索システム

象 d の明細書に含まれるテキストとの概念検索の類似

EnraEnra[3] を用いる。図面には色情報が含まれていな度、SI（i,j）は、検索要求の i 番目の図面と、検索対象いため、類似画像検索には形状特徴量を用いる。

d の j 番目の図面との類似画像検索の類似度、N は検索

情報検索に関するタスク型国際ワークショップ

要求に含まれる図面の数、M は検索対象 d に含まれる

NTCIR-5 特許検索タスク [4][5] で使用されたフォーマル図面の数である。

ラン課題データ 619 件の特許公報で指定された指定部

最終的に、STI（d）が大きい順に検索対象 d をソートした結果が、メディア統合検索の検索結果である。

分のテキスト（請求項）と、その特許の図面を検索要求として評価する。

図 1 の 例 で は、 概 念 検 索 の み を 用 い た 場 合

検索対象は、特許公報 10 年分（1993 ～ 2002 年）

は、ID:891039 の 特 許 が 類 似 度 0.93 で 1 位、の明細書（約 340 万件）および図面（約 3,600 万個）で、ID:459677 の特許が類似度 0.89 で 2 位なのに対し、概念検索の検索対象は明細書中のテキスト全文である。

メディア統合検索を用いた図 2 の例では、類似画像検索

図面は、検索要求の特許に含まれるすべての図面を用の類似度が概念検索に加算されたことで、ID:459677いる場合と、検索に貢献する図面（以下、選択図面と呼の特許が類似度 1.7 で 1 位、ID:891039 の特許は類ぶ）を 1 個用いる場合の 2 通りで評価する。選択図面は、似度 1.3 で 2 位以下と、順位が逆転する。

選択図面の選択に主観が入ることを防止するため、事前に評価を実施し、メディア統合検索に最も貢献する図面

テキスト
図面１

テキスト

図面２

図面１

図面３

図面２

ID: 459677

類似度0.89

テキスト
図面１

類似度:0.89+0.81
=1.7
検索要求
テキスト
図面１

0.81

ID:891039
0.37

類似度:0.93+0.37
=1.3

テキスト
図面１
図面２
図面３…

…
概念検索の検索結果

図面１
図面２

図面２

図面２

図1

テキスト

…

類似度:0.93
検索要求

概念検索結果（類似度順）

ID:891039

メディア統合検索結果（類似度順）

ID: 459677

図2

メディア統合検索の検索結果

YEAR BOOK 2O13189

を選択図面とする。の貢献内容を、図 3 に示す。図面の内容が類似していて順位が改善したのが 55% と最も多く、続いて内容は3.2

結果と考察異なるが化学式の図面が類似しているなど、同じ種別の概念検索とメディア統合検索の実験結果を表１に示図面が貢献して順位が改善したのが 20% であった。ます。検索精度には、特許検索の評価でよく用いられる平た、同一出願人の特許が正解の例では、再利用された類均適合率[6]を用いた。
表1

似図面が貢献していることを確認した。再利用された図

メディア統合検索の精度

検索要求

検索方法

平均適合率

請求項（テキスト）

概念検索0.1115

請求項＋全図面

メディア統合検索 0.0459

請求項＋選択図面

メディア統合検索 0.1186

面には、電子データと手描きの違いや、符号の違いなどを確認した。

その他
10%
同一出願人
15%

概念検索を用いた場合の平均適合率 0.1115 に対同一種別20%して、すべての図面を用いた場合のメディア統合検索

内容類似55%の平均適合率は 0.0459 と低い結果となったが、選択図面を用いた場合のメディア統合検索の平均適合率は図3

図面の貢献内容0.1186 と概念検索と比較し高い結果が得られた。
すべての図面を用いた場合に平均適合率が下がった原

本稿の評価では、メディア統合検索のベースラインを因を調査した結果、概念検索の結果で正解よりも下位の評価するために、図面の前処理や、図面の種別による重特許に、検索要求の図面の酷似図面があり、正解よりもみ付けなどを行っていないが、これらの対策を行うこと下位の特許の類似度が高くなっていることを確認した。

で、更に高い精度が得られると考えられる。

これは、無条件にすべての図面を用いると、特許内容図面の前処理としては、符号など図面の余白にノイズとは無関係のフローチャートの形状や、大量の特許に共となる領域を作成してしまう部分の削除などが挙げられ通して含まれているような形状の図面の影響が大きいたる。また、図面の種別による重み付けは、特定分野に偏っめであると考えられる。て頻出するような形状は重みを大きくし、フローチャー

一方で、選択図面を用いた場合の平均適合率は、概念検索のみの場合と比較し、高い平均適合率が得られた。

トのようなどの分野にも含まれる図面の重みを小さくすることなどが考えられる。

概念検索と比較し、最も順位変動の差が大きかったのは、飲料缶を包む包装用紙の特許で、包装用紙を展開して１枚の紙にした図面が酷似しているために、概念検索では4おわりに937 位の順位が、メディア統合検索では、1 位と大きく順位が改善した。
概念検索の順位と比較し、メディア統合検索の順位がア 統 合 検 索 方 式 を 開 発 し、 そ の 予 備 評 価 を 行 っ た。

大きく改善した上位 20 件の特許では、平均で 292 位

NTCIR-5 のデータセットを用いた予備評価で、メディの順位が改善し、図面が貢献する特許における有効性をア統合検索の有効性、すなわち図面を特許検索に用いる確認した。これらの中には、コピー機の操作パネルの形ことの有効性を確認した。

状、アンテナ形状、農耕機の外観、化学構造式、パチン

特許分野や内容によって、図面の重要性が異なるため、コ台の形状、会計ソフトの伝票のフォーマット形状、回いつでも使える方式ではないが、全文検索、概念検索、路図などの類似を確認した。

メディア統合検索を、同一のシステムで使用できるようメディア統合検索の順位が大きく改善した上位 20 位

190

本稿では、テキストと図面を検索要求とするメディ

YEAR BOOK 2013になれば、図 4 に示す検索手順の例のように、検索内

寄稿集

参考文献
[1] 八木 , 間瀬 , 岩山 . 概念検索技術および特許検索

2への適用可能性について . 特技懇 , 2009.1.30,

キーワード
分類コード

テキスト
(請求項)

類似画像検索69 回全国大会 , 2007.

検索要求作成光 . 大規模 Web 画像データベースを用いた画像

メディア統合検索

アノテーションシステムの構築 . 情報処理学会

テキスト＋図面

図面

ラビリティおよび障害耐性の向上 . 情報処理学会第[3] 渡邉 , 秋良 , 廣池 , 松原 , 平松 , 永吉 , 影広 , 久

明細書一覧(検索結果)

検索要求作成[2] 安田 , 今一 , 岩山 , 丹羽 . 連想検索エンジンのスケー

概念検索
検索要求作成

全文検索

検索の高効率化と精度向上

No.252, 2009.

研 究 報 告 , Vol. 2012-CVIM-181, No. 8, 1-6,2012.3.
[4] N.Kando. Overview of the Fifth NTCIR

図4

検索手順の例

Workshop. Proceedings of NTCIR Workshop
5 Meeting, 2005.

容に応じて最適な方式を選びながら再検索を実行し、目的の特許に到達することができると考えられる。
本稿では、メディア統合検索のベースラインを評価するために、すべての図面を同一に扱った精度評価を行ったが、図面の種別や内容を反映することで、更に高精度な方式を検討する予定である。
最終的には、特許検索で図面を扱うことが一般的にな[5] A.Fujii, M.Iwayama and N.Kando. Overview
of Patent Retrieval Task at NTCIR-5.
Proceedings of NTCIR Workshop 5 Meeting,2005.
[6] 間 瀬 . 特 許 を 対 象 と し た 概 念 検 索 の 技 術 課 題 .
Japio YEAR BOOK 2010, pp. 200-207,2010.

ることを目指したい。

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