Слова об эффективности программной векторизации растровых изображений вызывают сейчас у большинства специалистов, которые пробовали пользоваться такими средствами при работе со сканированной технической документацией, скептическую улыбку. А зря.

Все течет, все изменяется, — сказал мудрец. Я бы добавил — развивается и совершенствуется. Новый уровень качества автоматической векторизации уже не за горами, точнее — он достигнут. Создание технологии распознавания растровых символов по образцам в сочетании с современными объектными способами представления графической информации создало предпосылки появления нового поколения средств векторизации растровой графики. Технология, получившая название распознавание объектных моделей, позволяет получить из растрового изображения не просто набор векторных примитивов (отрезков, дуг, окружностей и т.п.), но векторную математическую модель, состоящую из «интеллектуальных» объектов. Интеллект подразумевает знания об «окружающем мире», заложенные в векторные объекты. Эти знания дают программе возможность правильно связать объекты при распознавании и облегчают процесс последующего редактирования распознанной векторной модели.

Впрочем любые, даже самые «ученые», рассуждения не заменят рассказа о назначении, работе и устройстве реально существующего программного обеспечения. Речь идет о программном продукте, получившем рабочее название PlanTracer и предназначенном для преобразования сканированных поэтажных планов в векторные модели, а также для рисования и редактирования таких планов. Этот продукт разрабатывается в сотрудничестве с МосГорБТИ, сейчас идет его доработка под требования этой организации.

Задачи БТИ

Основными задачами любого бюро технической инвентаризации являются сбор, обработка и выдача информации о жилищном фонде. Эта информация состоит из двух частей: атрибутивной и графической. Первая часть информации — текстовая, она содержит сведения о площадях жилых и подсобных помещений, количестве комнат в квартирах, наличии балконов, лоджий и т.п. Обычно такая информация хранится в специализированной базе данных и используется для получения справок по конкретным помещениям, а также анализа информации по всему жилому фонду или определенной его части.

Графическая информация, которую используют в БТИ, — это поэтажные планы домов, до сих пор хранящиеся в бумажном виде. Естественно, никакие операции с ними не могут быть автоматизированы в принципе. Сейчас, когда выкопировка из поэтажного плана обязательно входит в пакет документов, собираемых при любой операции купли-продажи или обмена помещений, такие «дедовские» способы работы с поэтажными планами уже никого не могут устроить. Время получения справки из базы данных БТИ — минуты, а на то, чтобы найти поэтажный план, перечертить и оформить план нужной квартиры, уходят дни. Для справки — в Москве хранится и используется около пятисот тысяч «поэтажек», а с учетом вариантов (так называемых «клапанов») это число вырастает до нескольких миллионов единиц хранения.

Казалось, неплохой выход из ситуации можно найти, сканируя поэтажные планы. Полученные растровые файлы связываются с базой данных БТИ, после чего поиск поэтажных планов легко автоматизируется, а использование гибридных редакторов (таких, к примеру, как Spotlight, RasterDesk LT) позволяет повысить качество сканированных изображений, отредактировать их. Затем остается только выделить нужную квартиру, оформить надлежащим образом фрагмент чертежа и вывести его на печать. Именно по такому пути пошли специалисты МосГорБТИ на первом этапе автоматизации работ с поэтажными планами. Но получили только частичное решение проблемы — жизнь как всегда оказалась сложнее.

Существовавшая до последнего времени практика привела к тому, что между содержимым базы данных и бумажными чертежами накопилось множество расхождений. Их устранение требует большого объема работ по синхронизации информации. Невозможность атрибутировать сканированные изображения, связать с базой данных не файлы, а объекты плана — стены, помещения, — определяет «ручной» способ синхронизации содержимого базы данных и растровых поэтажных планов, что ведет к огромным затратам времени.

Внесение изменений в растровые планы эффективнее работы с бумагой, но отсутствие связи изменяемых графических объектов с атрибутивной информацией базы данных приводит к дальнейшему накоплению несоответствий. Например, при сносе перегородки между двумя помещениями необходимо, удалив изображение перегородки на растровой «поэтажке», выполнить удаление данных об одном из помещений из базы, а также проверить и изменить все те данные о смежном и других помещениях, которые могли измениться в результате сноса перегородки. Эта целиком зависящая от исполнителя процедура неизбежно породит дополнительные ошибки.

Не решает проблемы даже векторизация или перечерчивание сканированных планов в AutoCAD`е — автокадовские объекты ничего не «знают» друг о друге, стирание стены не приведет к слиянию смежных помещений. Необходим был подход, позволяющий связать базу данных БТИ с графическими образами квартир, помещений, других элементов поэтажного плана. Иными словами, требовалось разработать программу, которая работает с объектной моделью поэтажного плана, и при этом дать эффективный путь преобразования сканированных растровых планов в такие модели. Специалисты компании Consistent Software взялись решить эту задачу. В результате почти двухлетней работы появилось специализированное программное обеспечение для создания, редактирования и распознавания объектных моделей поэтажных планов.

Как устроен и работает PlanTracer

PlanTracer — приложение для AutoCAD LT 2000. Использование AutoCAD LT (вместо «большого» AutoCAD) позволило значительно снизить стоимость решения. PlanTracer создает и поддерживает в среде AutoCAD собственные специализированные объекты, которые образуют модель поэтажного плана.

Модель поэтажного плана

Модель, с которой работает программа, состоит из объектов двух основных типов — стены и пользовательские, настраиваемые объекты-символы.

Объект стена представляет собой две параллельные прямые, расстояние между которыми — это параметр объекта стена: толщина. Объекты второго типа создаются пользователями и служат для представления графических символов окон, дверей, лифтов, сантехники и т.п. Символы могут иметь произвольную форму, а пользователь может переопределять или редактировать определения таких объектов.

Объекты типа стена служат для графического представления капитальных стен и перегородок на поэтажном плане. Этот объект всегда существует в системе и не может быть переопределен пользователем. Стены выполняют роль определяющих элементов поэтажного плана — все остальные, пользовательские объекты располагаются относительно стен по определенным правилам, которые задаются при создании объектов. Например, символ окно или дверь необходимо определить как встроенный в стену и показать, как этот объект ориентирован относительно стены, — тогда он будет автоматически привязываться к стене на плане, а его толщина всегда будет равна толщине стены, в которую он вставлен. Точно так же символ унитаз или раковина можно определить как примыкающий к стене, а символ электроплита — как находящийся вне стен.

Стены служат также для вычисления производных объектов — помещений. По определению комната — это многоугольник, образуемый замкнутыми стенами.

Создание объектов

Пользовательские объекты создаются непосредственно из объектов AutoCAD. Достаточно нарисовать символ, выбрать его, а затем дать имя новому объекту и указать его расположение относительно стен. Созданные объекты можно сохранить в файле специального формата — библиотеке символов.

Рис. 1. Окно создания библиотек символов
Рис. 1. Окно создания библиотек символов

На рисунке 1 показано окно библиотеки пользовательских символов, с помощью которого символы создаются, объединяются в библиотеки и сохраняются в файлы.

В этом окне показан символ балкона, состоящий из балконного блока и изображения балкона. Две горизонтальных линии — границы стены. При создании символа пользователь выбрал тип объекта Window (вписанный в стену) и указал, какая часть символа располагается внутри стены. Созданные объекты используются при распознавании моделей поэтажных планов, их можно также рисовать и редактировать на чертеже средствами AutoCAD.

Распознавание моделей поэтажных планов

Для распознавания растрового плана его надо загрузить и произвести автоматическую векторизацию отрезками. Стадии процесса иллюстрируются рисунками 2 и 3.

Рис. 2. Фрагмент растрового поэтажного планаОкно создания библиотек символов
Рис. 2. Фрагмент растрового поэтажного планаОкно создания библиотек символов
Рис. 3. Векторное изображение, полученное в результате векторизации отрезками
Рис. 3. Векторное изображение, полученное в результате векторизации отрезками

Автоматическое распознавание объектов поэтажного плана осуществляется при указании курсором мыши внутри отрезков, образующих изображение стены. Распознанные объекты поэтажного плана (стены, окна, двери и пр.) создаются на заданных пользователем слоях.

Коррекция и редактирование модели поэтажного плана

Распознанная модель поэтажного плана представляет собой множество взаимосвязанных объектов: стен, лестниц, дверей и окон. Созданные (распознанные или нарисованные) объекты доступны для редактирования средствами как AutoCAD, так и PlanTracer. Можно менять свойства объектов — например, толщины стен.

Наличие связей между объектами позволяет автоматизировать исправление ошибок распознавания — PlanTracer находит на плане и показывает пользователю объекты, расположенные очевидно неправильным образом (окна и двери вне стен, частично незамкнутые стены и т.д.). Разрешение таких конфликтных ситуаций проводится пользователем.

Рис. 4. Модель поэтажного плана
Рис. 4. Модель поэтажного плана

В результате распознавания и коррекции получается правильная модель поэтажного плана и автоматически вычисляются производные объекты — комнаты, квартиры, которые можно связывать с атрибутивной базой данных.

В заключение

Использование PlanTracer прежде всего позволяет многократно (по сравнению с перечеркиванием) уменьшить затраты времени на преобразование сканированных планов в векторные модели. Кроме того, такой подход к работе с поэтажными планами дает много новых возможностей и имеет массу очевидных преимуществ:

  • компактность изображения (экономия памяти);
  • качество изображения;
  • возможность согласованного изменения текстовой и графической информации;
  • проведение автоматизированной проверки соответствия текстовой и графической информации;
  • удобные средства внесения изменений;
  • наглядное отображение статуса объектов учета (занято, свободно, несанкционированная перепланировка и т.п.).
Рис. 5. Производные объекты: комнаты с привязанными атрибутами - номерами и площадями
Рис. 5. Производные объекты: комнаты с привязанными атрибутами - номерами и площадями

Это только начало нового этапа развития векторизационной технологии. Очевидно, что количество прикладных областей, в которых можно применить такой подход, не исчерпывается поэтажными и строительными планами.

Ждите новостей.