許永宏

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司信息中心，武漢 430063)

勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)的圖簽欄識(shí)別設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

許永宏

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司信息中心，武漢 430063)

針對(duì)鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)的電子審簽圖紙簽名與歸檔信息獲取問題，本文提出了一種圖簽欄信息識(shí)別方法。該方法通過分析工程圖形文件中圖簽欄的樣式與結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)用特征識(shí)別方法識(shí)別出圖簽欄區(qū)域，并利用匹配關(guān)鍵字模板，實(shí)現(xiàn)不同樣式工程圖簽欄信息的自動(dòng)提取與識(shí)別，方便圖紙電子審簽與歸檔信息入庫(kù)的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際工程應(yīng)用驗(yàn)證了該方法的有效性。

鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì);圖簽;信息提取

1 引言

AutoCAD是繪制工程圖紙的基礎(chǔ)環(huán)境，而勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)系統(tǒng)［1］(以下簡(jiǎn)稱一體化平臺(tái))遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了工程圖紙繪制的范圍，它不僅包含工程圖紙文檔，還包括所有其他設(shè)計(jì)文檔，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程管理的統(tǒng)一工作平臺(tái)?？睖y(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)流程管理有大量的圖檔需要?dú)w檔管理，包括圖紙分類、信息收集、表格填寫等典型問題［2-3］，雖然一般流程管理系統(tǒng)平臺(tái)解決了圖紙審查的流程及審查單上的簽字，但是要徹底地實(shí)行電子審圖流程，使平臺(tái)正確地處理所有AutoCAD多種實(shí)體，需要一體化平臺(tái)自動(dòng)識(shí)別出圖紙關(guān)鍵信息［4-5］。

本文提出了一種圖簽欄信息識(shí)別技術(shù)，它能夠?qū)D紙審簽欄準(zhǔn)確定位，自動(dòng)識(shí)別電子圖紙的圖簽欄，完成圖紙電子審簽與歸檔信息入庫(kù)。

2 一體化平臺(tái)的圖簽欄識(shí)別

2.1 工程圖簽欄樣式分析

工程設(shè)計(jì)圖紙的圖框右下角或一側(cè)會(huì)有一個(gè)圖簽欄，反映明確的工程信息，如項(xiàng)目工程名稱、階段、圖紙名稱等，而且作為設(shè)計(jì)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，必然有設(shè)計(jì)人及各級(jí)審查責(zé)任人的有效簽名欄。圖簽欄在圖紙上通常以二維表的形式存在，形式上以線段和字符串構(gòu)成。構(gòu)成圖簽欄的線段將該區(qū)域劃分成多個(gè)簡(jiǎn)單矩形，矩形中存在著表示設(shè)計(jì)信息的關(guān)鍵字，在該矩形左右或上下對(duì)應(yīng)著實(shí)際工程信息。典型的圖簽欄如圖1所示。

圖1 鐵路圖簽樣式

分析工程設(shè)計(jì)院圖簽欄的各種形式，可歸納出工程設(shè)計(jì)圖具有如下特點(diǎn):

(1)整個(gè)圖簽欄是由水平線和垂直線相交圍成的一系列矩形組成的框架，矩形大小，排列不同。整個(gè)圖簽欄區(qū)域依托在圖框上，在圖框下部或側(cè)面，與設(shè)計(jì)內(nèi)容分離。

(2)矩形單元格一般可分為關(guān)鍵字單元格與值單元格，值單元格與對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字單元格存在左右或上下相鄰的相對(duì)關(guān)系。

(3)作為工程圖的簽字區(qū)，至少包括圖紙?jiān)O(shè)計(jì)者及復(fù)核人員的簽字。按照工程習(xí)慣，鐵路工程圖紙，必須包括“設(shè)計(jì)”欄與“復(fù)核”欄，公路工程圖紙，則必須包括“設(shè)計(jì)”欄與“審核”欄。

2.2 圖簽?zāi)０宓脑O(shè)計(jì)

對(duì)于各種的圖簽欄式樣，需要建立不同樣式的模板，通過與要識(shí)別的工程圖紙匹配，才能識(shí)別提取的信息。本文模板不限制使用固定的圖框塊屬性記錄信息［2］，也不采用在CAD中繪制固定圖簽欄做模板的方式［3］，而是采用文本描述圖簽欄內(nèi)各單元之間固定關(guān)系的簡(jiǎn)潔方式。由于各類工程圖簽的變化形式有限，為簡(jiǎn)化操作與提高效率，沒有采用將圖簽欄內(nèi)容映射為虛擬表格的方法，而是提出將圖簽內(nèi)所有單元排序成一維數(shù)組的方法，按照從左至右，從小到大，從下往上的方式排序，然后對(duì)每個(gè)單元格進(jìn)行定義，很容易通過XML文本的方式增加模板。例如，圖1的排序結(jié)果如圖2所示。

根據(jù)排序好的所有單元格，就可以對(duì)工程中所用圖簽欄進(jìn)行簡(jiǎn)潔的文本模板定義，定義中包括總單元格數(shù)，圖簽類型(用于確認(rèn)關(guān)鍵字集合)，每個(gè)單元格內(nèi)容等等。圖2所示的圖簽欄模板定義為:

2.3 圖簽欄識(shí)別的實(shí)現(xiàn)方法

圖簽欄區(qū)域識(shí)別基于工程圖圖形特征的方法，即根據(jù)所總結(jié)的工程圖圖簽形式與特點(diǎn)進(jìn)行提取分析，基于模板匹配進(jìn)行識(shí)別。

圖2 圖簽單元格順序

(1)原始數(shù)據(jù)提取

在AutoCAD圖形中，構(gòu)成圖簽欄的實(shí)體實(shí)際上有很多種，情況很復(fù)雜，有可能是線段和文本，有可能是塊實(shí)體，有可能是參照，有可能有多義線，有可能文本為塊的屬性信息，有可能繪制在模型空間，也有可能繪制在圖紙空間等等。所以首先要解析并得到CAD圖形中所有水平和垂直線，以及文字對(duì)象。

(2)線段和文字的數(shù)據(jù)處理，根據(jù)圖簽欄的特點(diǎn)，圖簽欄由水平和垂直線圍成的許多矩形組成。首先是利用計(jì)算幾何算法，識(shí)別出圖中所有矩形，識(shí)別出所有水平、垂直線及其組成的矩形，并且去掉不規(guī)則的。在處理當(dāng)中還需要注意，工程設(shè)計(jì)人員人機(jī)交互手工繪制圖簽欄，有一些圖紙經(jīng)放大后會(huì)出現(xiàn)制表線不相交，以至于識(shí)別矩形單元格時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以在計(jì)算處理之前，要預(yù)處理線段，我們?nèi)〈怪弊畲缶€段的千分之一與一個(gè)長(zhǎng)度單位相比較的最大值作為閥值，在這個(gè)閥值距離內(nèi)均視為相交。

此外，還要處理圖紙上用于識(shí)別圖簽欄的最關(guān)鍵特征字，一些關(guān)鍵字中間有空格，可以過濾掉。但一些關(guān)鍵字，在圖紙中繪制成多個(gè)字，如”設(shè)計(jì)”繪制成“設(shè)”和“計(jì)”，都存在于一個(gè)單元格內(nèi)，在這里要將單元格內(nèi)的文字合并，根據(jù)文字角度從左至右，或從下至上合并。

(3)根據(jù)特征識(shí)別方法找出圖簽欄的區(qū)域。圖簽識(shí)別首先要在圖紙中識(shí)別出圖簽欄的區(qū)域，雖然存在一定的規(guī)范要求，但公路、鐵路、市政等不同類型的工程圖紙其圖簽區(qū)域與位置樣式卻不相同，這就要求不論哪種樣式的圖簽都要能迅速識(shí)別出圖簽欄所在區(qū)域。

查圖簽欄區(qū)域左上角頂點(diǎn)，可從關(guān)鍵字“設(shè)計(jì)”所在單元格作為初始查找單元格入手，查找右下角、左下角、右上角為該單元格左上角頂點(diǎn)的單元格，如圖3。如能找到，繼續(xù)將找到的單元格做為關(guān)鍵單元格，循環(huán)繼續(xù)查找其左上角單元格，直到不能找到新的單元格。所找到的單元格左上角即為圖簽欄區(qū)域左上角。

圖3 圖簽欄區(qū)域查找的圖例

與此類似，查區(qū)域右下角頂點(diǎn)，從“設(shè)計(jì)”開始或附近的關(guān)鍵字“復(fù)核”或“審核”開始，循環(huán)查找與其鄰接的單元格，左上角、右上角、左下角與初始查找單元格右下角頂點(diǎn)相同的單元格，直到不能找到新的單元格，即為圖簽欄右下角單元格。

(4)基于關(guān)鍵字模板進(jìn)行匹配，在圖簽欄區(qū)域內(nèi)的矩形組成的表格與模板對(duì)比。按照模板要求的順序，將圖簽欄區(qū)域內(nèi)的矩形排序。首先比較總單元格數(shù)量，依照不同圖簽類型從不同關(guān)鍵字表中取關(guān)鍵字，找出圖簽中所有關(guān)鍵字，然后依順序與模板比較關(guān)鍵字是否匹配。

(5)信息提取。依據(jù)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的值內(nèi)容提取信息，其中一些單元格內(nèi)容包含多個(gè)信息，需要進(jìn)一步拆分，如包含項(xiàng)目名稱，項(xiàng)目階段與圖名，可以依據(jù)不同圖簽類型的項(xiàng)目階段關(guān)鍵字將內(nèi)容分隔開提取。

3 一體化平臺(tái)的圖簽欄識(shí)別接口設(shè)計(jì)

整個(gè)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)的圖簽欄識(shí)別接口設(shè)計(jì)如圖4所示。

勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)系統(tǒng)的流程管理在需要工程圖紙上簽名時(shí)，則標(biāo)識(shí)該圖紙文件需要識(shí)別，放入圖簽識(shí)別請(qǐng)求消息隊(duì)列。由圖簽欄識(shí)別程序掃描到需要識(shí)別標(biāo)記后，打開文件進(jìn)行識(shí)別。將識(shí)別的簽字位置信息返回給平臺(tái)，進(jìn)行下一步簽字處理。

圖4 一體化系統(tǒng)圖簽識(shí)別接口設(shè)計(jì)

勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)的設(shè)計(jì)工程文檔需要?dú)w檔時(shí)，標(biāo)識(shí)該圖紙文檔需要識(shí)別，放入圖簽識(shí)別請(qǐng)求消息隊(duì)列。由圖簽欄識(shí)別程序識(shí)別之后，將圖名、圖號(hào)等圖紙信息返回，平臺(tái)根據(jù)返回的信息填入歸檔條目信息，進(jìn)行下一步自動(dòng)歸檔。

4 結(jié)語

圖簽欄信息識(shí)別是鐵四院勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化平臺(tái)軟件的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工程圖紙圖簽欄信息的自動(dòng)識(shí)別，在鐵路工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中得到實(shí)際應(yīng)用。該技術(shù)使軟件利用簡(jiǎn)潔易用的文本模板，直接在配置文件中根據(jù)圖簽欄目增加模板，使得各類形式的圖簽信息很方便就能被軟件識(shí)別，有效地解決了歸檔信息入庫(kù)應(yīng)用問題，促進(jìn)圖紙電子審簽的實(shí)現(xiàn)。實(shí)際工程應(yīng)用表明，該技術(shù)方法是可行、高效的。

［1］汪享慶.鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì)探討.交通與計(jì)算機(jī)，2008，26(1):77-79.

［2］王欣，魏生民.基于ActiveX技術(shù)的圖紙標(biāo)題欄信息自動(dòng)提取.計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2000，37(4):507-512.

［3］鄭桂榮，史俊友，楊彩.基于AutoCAD的產(chǎn)品信息提取及報(bào)表系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工程師，2005，(2):26-27.

［4］ Mohamad Fl A J，Mohd S M，Rahim，etc.Computer-Aided Design Data Extraction Approach to Identify Product Information.Journal of Computer Science，2009，5(9):624-629.

［5］ Li Xiaoxia，Cai Xiantao，He Fazh，Huang，Zhiyong.Retrieval and reconstruction of heterogeneous feature data for collaborative design.2010 14th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design，2010:553-558.

Design and Implementation of Information Extraction from Signature Table of Drawings for Integration Platform of Railway Survey and Design

Xu Yonghong

(Information Center of the China Railway SiYuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，Wuhan430063，China)

To solve the access problems of electronic signature on drawings and archived information of electronic file on the integration platform of railway survey and design，an information extration technique from signature table of drawings was proposed.With the styles and structure characteristics of the signature forms in the engineering drawings analyzed，it found the field in the signature table of drawings by feature recognition.Then informations of different styles engineering drawings were extracted and recognized automatically by template match of key words，which facilitates the electronic signature on drawings and archived information of electronic file.Its practical engineering application virified the effectiveness of this method.

Design of Railway Exploration;Signature Table of Drawings;Information Extraction

TP391.41

A

1674－7461(2011)01－0052－04

許永宏(1970－)，男，碩士，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)楣芾硇畔⑾到y(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。E-mail:xyhwh@163.com