Geodateninterpretation

Bericht zum Projekt
Geodateninterpretation
Projektmanagement:
Projektdurchführung:
GWT Gesellschaft für Wissens- und Technologietransfer
der TU Dresden mbH
TU Dresden
Institut für Künstliche Intelligenz
Professur Erkennende Systeme und Bildverarbeitung
Projektleitung:
Projektnummer: 142-2/01
Prof. Dr.-Ing. habil. Siegfried Fuchs
Drittmittelgeber: SMWA Dezernat 23
ESAG Energieversorgung Sachsen Ost AG
GASO Gasversorgung Sachsen Ost GmbH
kubit GmbH
DGIS Dresden Informationssystem Service GmbH
Stand: 10. Februar 2003

Inhaltsverzeichnis
1 Projektaufgabe 3
2 Modellierung 6
2.1 CAD-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Rasterbild-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 Vektorisierung 16
3.1 Konturfindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Randkonturvergleich mittels Zeichenprototypkatalog . . . . . . . . . 19
3.3 Skelettierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4 Interaktion, Kontrolle/Korrektur & Lernverfahren 23
4.1 AutoCAD als Rahmen für die Interaktion . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.2 Auswertung von CAD-Eigenschaften in Ypsilon . . . . . . . . . . . 26
4.3 Kontrolle und Korrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.4 Lernverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5 Demonstratoren 41
5.1 Demonstrator für CAD-Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Demonstrator für Rasterbild-Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6 Test des Y-Demonstrators für Gasleitungspläne 44
6.1 Teststrategie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2 Auswahl der Testfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.3 Testergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7 Bewertung 50
8 Ergebnisse 51
A Abstraktionsregeln 52
A.1 CAD-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
A.2 Rasterbild-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
B Definitionen aller Layout_Klassen in Datensammler 80
B.1 Definitionen für CAD-Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
B.2 Definitionen für Rasterbild-Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
1

C Implementierung der Vektorisierung 84
C.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
C.2 Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
C.3 Schnittstelle: Vektorisierung → Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2

3
1 Projektaufgabe
Die flexible elektronische Verfügbarkeit von Geodaten ist eine heute wirtschaftlich
bedeutende Voraussetzung für Planungs- und Managementprozesse. Geodaten in dieser
Verfügbarkeit sind zu einem wichtigen Wirtschaftsgut geworden. Probleme dies
zu gewährleisten wurden in [3] zusammengetragen und sind aktuell am Internetforum
GDI-SN-L (http://www.kbx7.de/?lid=11265&c=list) zu verfolgen. Während viele dieser
Probleme gesetzliche Grundlagen,Vereinbarungen, Normen und Organisationsformen
betreffen, wurde in [3] ein Problem besonders herausgearbeitet: Die elektronische
Erfassung und Interpretation der in analoger Form, d.h. in Form technischer Zeichnungen,
vorliegenden Geodaten. An einer effizienten automatischen Methode wird seit etwa
2 Jahrzehnten mit mässigem Erfolg geforscht. Mit einem neuen Ansatz gelang an
der TU Dresden ein hoffnungsvoller Durchbruch. Diese neue Methode ist der Gegenstand
der Dissertation von Bringmann [1].
Aufbauend auf diese wissenschaftlichen Grundlagen wurden zwei auf einander
aufbauende Projekte vom SMWA und den auf dem Deckblatt genannten Firmen gefördert.
Das erste Projekt (PNr. 142/00: Konzeption der Software für ein Tool zur Interpretation
von Karten und Plänen) lieferte eine solide softwaretechnologische Basis
zur Programmierung von Anwendungslösungen, dokumentiert in [2]. Sie hat sich
bereits bewährt in einem Interpretationswerkzeug für die Architekturvermessung und
-planung bei der Firma kubit GmbH. Dieses wird bereits kommerziell genutzt. Es ist
auch die Basis des zweiten, hier berichteten Projektes.
Während der Bearbeitung wurden etwa monatlich Diskussionen mit potenziellen
Anwendern, z.B. DGIS GmbH, kubit GmbH, ESAG, GASO GmbH, SAG GmbH, über
die Spezifizierung von Aufgabenstellung, Vorausetzungen und Anforderungen geführt.
Anlässlich der anzufertigenden Zwischenberichte wurden diese Beratungen als Demonstrationen
gestaltet. Auf Anregung der Anwender wurde die im Projektantrag beschriebene
Aufgabenstellung modifiziert. Diese wurde jeweils in den Zwischenberichten
angegeben und begründet. So wurde die separate Modellierung von Leitungsplänen
und Grundkarte (ALK) in die weitaus schwierigere kombinierte Modellierung und
Interpretation verändert. Darüberhinaus wurde anwendungsseitig gewünscht, sowohl
vordigitalisierte Vektordaten (CAD-Datenstrukturen) als auch gescannte Rasterdaten
interpretieren zu können. Die wissenschaftlichen Grundlagen geben durchaus diese
Möglichkeit und Voruntersuchungen lagen am Institut für Künstliche Intelligenz bereits
vor, jedoch waren sehr aufwendige Neuprogrammierungen auf der Basis der o.g.
Softwarekonzeption notwendig. Es erwies sich auch als unabdingbar, nun zwei separate
Demonstratoren zu entwickeln, da die Modelle für Rasterdaten zwar den gleichen
Prinzipien folgen, aber wegen der viel stärkeren Varianz und Störungen gegenüber

4 1 PROJEKTAUFGABE
CAD-Daten aufwendigere Modelle erfordern. Diese zusätzlichen Teilaufgaben, aber
auch einige unerwartete wissenschaftliche Modellierungsprobleme bei der Modellierung
von ALK-Objekten, insbesondere bei Flurstücken führten notwendigerweise dazu,
den weiteren Anwendungsbereich der Elektropläne nicht zu bearbeiten. Das erscheint
in Folge der Anwenderdiskussionen auch zweckmässig, denn die Anwendbarkeit
lässt sich ohne Einschränkungen an Gasplänen, kombiniert mit ALK-Plänen untersuchen.
Eine komerziell einsetzbare Software erfordert aber die genaue Kenntnis des
Anwenderdatenbestandes und seiner spezifischen Anforderungen und etwa 1 Mannjahr
reine Softwareentwicklung, wie sie an einem wissenschaftlichen Institut nicht zu
leisten ist. Diese Erkenntnisse wurden auch bei der Entwicklung des Architekturtools
bei der Firma kubit gewonnen. Es würde also für das Gebiet der Elekropläne ohnehin
auch nur ein Demonstrator entstehen, auf dem eine Softwareentwicklung aufsetzen
müsste.
Ziel des hier berichteten Projektes war es, Demonstratoren für interaktive effiziente
Interpretationssysteme bereitzustellen, an denen die Effizienz in einem konkreten
Anwendungsgebiet (z.B. Gasnetze) untersucht und die Zielparameter für ein kommerzielles
Tool bestimmt werden können. Die Interpretation beruht entsprechend dem Ansatz
von Bringmann [1] auf hierarchischen Modellen mit einer Teile-von-Hierarchie,
bei der aus Primitiven immer komplexere Objekte aufgebaut werden. Die Steuerung
der Interpretation sieht dabei eine Instanziierung von unten nach oben vor unter gezielter
Schaffung von Mehrdeutigkeiten und deren Markierung durch Konflikte. Diese
werden auf komplexeren Hierarchieebenen mit Hilfe von Kontextwissen und damit robust
aufgelöst. Eine endgültige Eindeutigkeit der Interpretation wird in der komplexesten
Ebene durch Optimierung hergestellt. Die Interaktion bezieht sich dabei auf zwei
Grundfunktionen: 1. Die Anpassung der Modelle an einen konkreten Zeichnungssatz
durch das Erlernen von Wahrscheinlichkeitsverteilungen unter Benutzung eines handinterpretierten
Beispielplanes und 2. die visuelle Überprüfung und Korrektur der Interpretationsergebnisse,
verbunden mit der Eingabe zusätzlicher Attribute aus anderen
Datenquellen.
Unter der Modifikation der im Projektantrag beschriebenen Aufgabe (Pkt 1. bis
Pkt 8.) ergaben sich die folgenden, einzelnen Hauptabschnitten zugeordneten Teilaufgaben:
Die Überarbeitung, Neuentwicklung und vollständige Neuimplementierung
von Modellen für Gasnetzobjekte und Grundkartenobjekte (Hauptabschnitt 2), die Entwicklung
der Interaktionsschnittstellen und eines Lernalgorithmus (Hauptabschnitt 4),
die Überarbeitung und Neuimplementierung der Vektorisierung zur Ermittlung von
Kontur- und Skelettlinien als grafische Primitive und die Erkennung von Schriftsymbolen
als Textprimitive (Hauptabschnitt 3). Alle Softwarekomponenten mussten schlies-

slich in die beiden Demonstratoren eingebunden werden (Hauptabschnitt 5). Die Ergebnisse
wurden einer experimentellen Bewertung unterzogen, wobei das Testszenario
durch den potenziellen Anwender DGIS und die Testdurchführung von der Firma kubit
verantwortet wurden (Hauptabschnitt 6).
5

6 2 MODELLIERUNG
2 Modellierung
Diese Teilaufgabe besteht aus zwei Varianten: Die erste Variante (CAD-Modelle) geht
von CAD-Rohdaten aus und liefert eine GIS-adäquate Ausgangsdatenstruktur und die
zweite Version (Rasterbilder-Modelle) geht von gescannten Plänen (Rasterdaten) aus
und führt zur gleichen Datenstruktur. Als Analysewerkzeug setzen wir das gemeinsam
mit kubit zur Interpretation technischer Zeichnungen entwickelte und in diesem
Projekt weiterentwickelte System „Y“ ein. Es setzt an der Eingangsschnittstelle CAD-
Datenstrukturen voraus. Für die zweite Variante des Demonstrators ergibt sich damit
als erste Teilaufgabe die „Vektorisierung“. Sie hat das Rasterbild in eine CADadäquate
Datenstruktur zu transformieren. Im folgenden werden die zwei Modellierungsvarianten
separat diskutiert.
2.1 CAD-Modelle
Das Modellierungsverfahren beruht darauf, daß komplexe Zeichen aus einfachen Zeichen
Schritt für Schritt aggregiert werden. Die einfachsten Zeichen werden „Primitive“
und die komplexesten ausgegebenen Zeichen „Top-Zeichen“ genannt. Die angewendeten
„Primitive“ bzw. aggregierte „Top-Zeichen“ in diesen Modellen sind:
Primitive = {Linie, Text, Bogen, Blockreferenz};
Top = {Leitung, Bemaßung, Gebäude, Flurstück, Blocksymbol}.
2.1.1 Das Modell für Leitungen
Hierarchie
Abbildung 2.1 zeigt die Hierarchie für das Modell „Leitung“. Die Legenden für die
graphische Darstellung bzw. die technische Beschreibung für jede Klasse sind in Anhang
A gegeben. Als primitive Zeichen werden hier „Text“ und „Strich“ benutzt; Die
Top Zeichen sind „LeitungsstückGeneral“ und „Materialwechsel“.
Erklärung
Ein Leitungsstück (LS) ist ein ununterbrochener Linienverlauf von einer Verzweigung
/ Einzelendpunkt bis zur nächsten Verzweigung / Einzelendpunkt (Siehe Abb. 2.2
auf Seite 8). Eine Verzweigung ist so zu verstehen, dass an einer Verzweigung mehr
als zwei LS miteinander verbunden sind; analog versteht man unter einem Einzelendpunkt,
dass an diesem Punkt ein LS mit einem Materialwechsel, einem Leitungsendsymbol
oder einem Gebäude (besonders für Hausleitungen) endet.

2.1 CAD-Modelle 7
Text
Strich
P
P
TextZeile
Leitungsstück
Beschriftung
Distanz
Beschriftung
Schutzrohr
LS-Beschriftet
Leitungsstück-
General
Schutzrohrsymbol
Materialwechsel
Abbildung 2.1: Hierarchie für das Modell “Leitung”.

8 2 MODELLIERUNG
Materialwech
Leitungsen
Verzweigung
Schulzrohrsym
Abbildung 2.2: Beispiel Leitungsabschnitt.
2.1.2 Das Modell für Bemaßungen
Hierarchie
Abbildung 2.4 zeigt die Hierarchie für das Modell „Bemaßung“. Die Legenden für
die graphische Darstellung bzw. die technische Beschreibung für jede Klasse sind in
Anhang A gegeben. Als primitive Zeichen werden „Text“ und „Strich“ benutzt; Das
einzige Top Zeichen ist „Bemaßung“.
Erklärung
Vier verschiedene Typen von Bemaßung werden definiert. Eine graphische Illustration
ist in der Abb. 2.3 auf Seite 9 gegeben. Im einfachsten Fall ist es eine Bemaßung von
Typ3: eine Maßzahl steht oben, unten oder neben einer Maßlinie. Eine typische Bemaßung
ist eine Bemaßung vom Typ1 oder Typ2. Damit hier die Pfeilspitze deutlich
zu sehen ist, wird die Spitze auf dem Plan als ein gefülltes Dreieck gezeichnet. Dass
die Pfeilspitze gefüllt ist, spielt aber keine Rolle bei der Modellierung. Der komplexeste
Typ ist der Typ4 – ein Objekt von diesem Typ ist eine Maßkette von mehreren
nachfolgenden Maßstücken.

2.1 CAD-Modelle 9
Abbildung 2.3: Illustration verschiedener Bemaßungen.
2.1.3 Das Modell für Gebäude
Hierarchie
Abb. 2.5 zeigt die Hierarchie für das Modell „Gebäude“. Die Legenden für die graphische
Darstellung bzw. die technische Beschreibung für jede Klasse sind in Anhang
A gegeben. Als primitive Zeichen werden „Text“, „Strich“ und „Bogen“ benutzt; Das
einzige Top Zeichen ist „Gebäude“.
Erklärung
Ein Gebäude ist im Prinzip als ein abgeschlossenes Polygon modelliert. D.h. es ist nur
der Gebäuderand zu betrachten. Die Flächenfüllung, die als mehrere parallele Linien
eine Schraffur bildet, spielt hier aber keine Rolle. Ein erster Gedanke war, daß ein
Gebäude aus einer Flächenfüllung und einem Gebäuderand zusammen gebildet werden
kann. Aus folgendem Grund wird darauf verzichtet: in dem Fall, wenn mehrere
Gebäude nebeneinander oder sehr eng aneinander stehen, ist es sehr schwer, jede Flächenfüllung
zum entsprechenden richtigen Gebäude zuzuordnen. Meistens werden in
diesem Fall alle Flächenfüllungen als eine einzelne Flächenfüllung erkannt. Trotzdem
ist ein Zwischentyp „Flächenfüllung“ definiert und modelliert, damit alle Linien, die
zur Flächenfüllung gehören, nicht als Quellelement anderer Typen wie z.B. als Leitungsstück
verfügbar sind.
Nachteil der momentanen Version ist, daß ein Gebäude nicht mehr erkannt wird,
wenn sein Rand nicht als ein abgeschlossen Polygon dargestellt wird (z.B. könnte es

10 2 MODELLIERUNG
Strich
Text
P
Winkel
ZeichenStück
ZeichenEnde
Spitze
ZeichenReihe
PfeilTyp2
PfeilTyp1
Bemaßung3
Bemaßung4
Bemaßung2
Bemaßung1
Bemaßung
Abbildung 2.4: Hierarchie für das Modell “Bemaßung”.

2.1 CAD-Modelle 11
Strich
Bogen
Text
StrichII
GebäudeLeft
GebäudeRight
GebäudeUNBS
Gebäudefüllung
GebäudeBS
Gebäude
Abbildung 2.5: Hierarchie für das Modell “Gebäude”.

12 2 MODELLIERUNG
Abbildung 2.6: Beispiel eines komplexen Gebäudes.
sein, daß durch einen technischen Fehler eine kleine Lücke entsteht). Ein besserer
Gedanke, z.B. daß eine Flächenfüllung als Hilfssymbol angewandt wird, soll in einer
zukünftigen Version betrachtet werden.
Ein weiteres Problem des Modells Gebäude ist die Modellierung für ein komplexes
Gebäude. Ein komplexes Gebäude bezeichnet eine Menge von mehreren einzelnen
Gebäuden, die nebeneinander stehen und teilweise gemeinsame Ränder haben. Ein
Beispiel ist in der Abb. 2.6 auf Seite 12 gezeichnet. In diesem Fall werden alle einzelne
Gebäude zusammen als ein einziges Gebäude erkannt. Es sind zwei Varianten
des Modells für den Gebäuderand („GebäudeLeft“ und „GebäudeRight“) entwickelt
worden, um solche Probleme zu lösen: es wird von einem beliebigen Randstück (ein
Objekt der Klasse „StrichII“) angefangen und durch zweimalige Ausführung eines rekursiven
Verfahrens, einmal im linksdrehenden Sinn und einmal im rechtsdrehenden
Sinn, zwei Polygone, ein kleinstes (bezeichnet den Rand eines einzelnen Gebäudes)
und ein größtes (bezeichnet der gesamte Rand), erzeugt. Durch eine Optimierung wird
schließlich das größte als ein gesamtes Gebäude bezeichnet.
2.1.4 Das Modell für Flurstück und Blocksymbol
Hierarchie
Abb. 2.7 zeigt die Hierarchie für das Modell „Flurstück“ und das Modell „Blocksym-

2.1 CAD-Modelle 13
Strich
Bogen
Text
Blockreferenz
StrichII
FKante
S
FlurstückUNBS
Flurstück
SchieberBR
WassertopfBR
Abbildung 2.7: Hierarchie für die Modelle “Flurstück” und “Blockreferenz-Symbole”.

14 2 MODELLIERUNG
bol“. Die Legenden für die graphische Darstellung bzw. die technische Beschreibung
für jede Klasse sind in Anhang A gegeben. Als primitive Zeichen werden „Text“,
„Strich“, „Bogen“ und „Blockreferenz“ benutzt; Die Top-Zeichen sind „Flurstück“,
„SchieberBR“ und „WassertopfBR“.
Erklärung
Die Modellierung für Flurstück ist die komplexeste Aufgabe bei den CAD-Modellen.
Ein Flurstück wird normalerweise aus einer Flurstücksnummer und mehreren Flurstückskanten
zusammen gebildet. Die Komplexität besteht darin, dass mehrere Lücken
in der Begrenzung eines Flurstücks enthalten und die Topologie des Flurstück sehr unbestimmt
sein könnte. Deswegen ist eine geometrische Beschreibung oder Modellierung
schwer zu geben. Zur Zeit ist das Ergebnis der Erkennung von Flurstücken nicht
zufrieden stellend.
2.2 Rasterbild-Modelle
Hierarchie
Abb. 2.8 zeigt die Hierarchie für die Modelle aller zu modellierenden Symbole in
Rasterbildern. Die Legenden für die graphische Darstellung bzw. die technische Beschreibung
für jede Klasse sind in Anhang A gegeben. Die primitiven Zeichen hier
sind „Vektor“ und „VSymbol“. Beide wurden durch einen speziellen Metatypalgorithmus
von einem Hilfszeichen „VRegion“ entwickelt und spielen ihre Rollen hier wie
„Strich“ und „Text“ bei der CAD-Modellen. Das Hilfzeichen „VRegion“ definiert eine
Schnittstelle zwischen Vektor-Objekten (durch das Vektorisierensverfahren erzeugt
und in einer entsprechenden Text-Datei gespeichert) und CAD-Objekten. Die Top-
Zeichen sind „VLeitung“ (Vektor-Leitung), „VBemaßung“ und „VGebäude“.
Erklärung
Wegen der Bearbeitungszeit sind zur Zeit die Modelle für Rasterbilder nicht vollständig.
Hier ist für die Bemaßung z.B. nur der einfacheste Typ – Bemaßung aus einer
Maßlinie und einer nebenstehenden Maßzahl – zu modellieren.

2.2 Rasterbild-Modelle 15
VRegion
Vektor
VSymbol
Maßlinie
VLeitungsstück
Beschrift
VGebäudeLeft
VGebäudeRight
VGebäudeUNBS
VGebäudeBS
VBemaßung
VLeitung
VGebäude
Abbildung 2.8: Hierarchie für die Rasterbild-Modelle.

16 3 VEKTORISIERUNG
3 Vektorisierung
Aus historischen Gründen liegt heutzutage ein nicht zu vernachlässigender Bestand an
technischen Leitungsplänen in Form von Papierzeichnungen vor. Eine der Hauptaufgaben
des Projektes widmet sich demnach der Lösung der ausgesprochen anspruchsvollen
Aufgabe der Vektorisierung dieser – als Rasterbilddaten in den Rechner eingescannten
– ursprünglich hand- bzw. maschinengezeichneten technischen Zeichnungen.
Die Vielfalt der Schwierigkeiten bei der Lösung des Vektorisierungsproblems umfaßt
einerseits die durch das Einscannen entstandenen Rauschstörungen (zufällig entstandene
bzw. verlorene Einzelpixel, die Form des Randverlaufs einzelner Zeichenelemente
usw.) bis hin zur Auseinandersetzung mit der Variabilität der semantisch inhaltsgleichen
Zeichnungsprimitiven bei handgezeichneten Leitungsplänen (oft aufgetretene
Formunterschiede).
Es ist offensichtlich, daß Schwierigkeiten dieser Natur i.A. nicht immer allein rechnergestützt
gelöst werden können und scheinbar einfache Bildstörungen – wie das Fehlen
bzw. Entstehen eines Pixels an geeigneter Stelle – zur qualitativen semantischen
Änderung eines Zeichenprimitivs führen können. Daher werden dem darauffolgenden
Zeichnungsinterpretationsmodul durchaus grundsätzlich andere Modellierungsanforderungen
gestellt um durch Bildstörungen zusammengeklebte bzw. auseinandergerissene
Linienprimitive oder eine durch das Handzeichnen entstandene mehrdeutige Interpretation
von beispielsweise „S“ und „5“ zu verarbeiten.
Der Modul zur Vektorisierung der binären Rasterbilder hat folgende Aufgaben zu
erfüllen. Erstens müssen alle zu einem Zeichenprimitiv gehörenden Vordergrundpixel
gefunden und die Umrißkurve dieses Primitivs sowie gewisse Formparameter seiner
konvexen Hülle ermittelt werden (Lokalisierung/Konturfindung). Zweitens, anhand eines
schon vor der Vektorisierung angelegten Katalogs von im Rasterbild zu erwartenden
häufig vorkommenden identischen Zeichenelementen (Schriftsymbole, andere
formgleiche isolierte Primitive) wird durch einen Vergleichsalgorithmus versucht,
diese im Bild lage- und ausrichtungsunabhängig mit einer vorgegebenen Genauigkeit
wiederzufinden (Segmentierung/Vektorisierung). Anschließend werden alle zusammenhängenden
Rasterbildelemente mittels Skelettierung vektorisiert. Dies umfaßt
das Finden einer sogenannten Mittelkurve der Zeichenfigur derart, daß ihre ursprüngliche
sowohl metrische (jedoch nicht unbedingt exakt pixelgenaue) als auch topologische
Zusammenhangsstruktur eindeutig erhalten bleibt. Sie wird als planarer Graph
angesehen (Skelettierung/Vektorisierung).
In folgenden Abschnitten werden die Algorithmen bzw. Prinzipien näher erläutert,
wonach die oben beschriebenen drei Verarbeitungsstufen – Konturfindung, Randkonturvergleich
und Skelettierung – stattfinden.

3.1 Konturfindung 17
3.1 Konturfindung
Als Ergebnis der Prozedur Konturfindung, angewendet auf das binäre, zu vektorisierende
Rasterbild, sind erstens alle Randkurven zu finden, die im Bild Vordergrundgebiete
vom Hintergrund trennen. Zweitens werden die topologischen „Enthaltensein“-
Beziehungen bestimmt, d.h. es wird für jede Kontur die „nächstäußere“ Kontur bestimmt,
welche diese enthält. Drittens wird ermittelt, ob eine gegebene Kontur als ihr
Inneres Bildvordergrund oder -hintergrund beinhaltet. Jede Kontur bestimmt durch ihr
Inneres ein Gebiet im Rasterbild. Weiterhin wird zu jedem dieser Gebiete seine konvexe
Hülle im geometrischen Sinn gebildet, woraus ihr minimaler und maximaler Durchmesser
für den darauffolgenden Symbolvergleichsalgorithmus ermittelt wird.
0
0 1 2 3 4 5 6 ... n
1
2
H INTERGRU ND
3
4
VORDERGRU ND
5
:
m
Abbildung 3.1: Binäres Rasterbild: Konturen verlaufen zwischen Pixeln.
Unter der Randkontur eines zusammenhängenden geschlossenen Vordergrundgebietes
im Rasterbild muss man sich eine Kurve vorstellen, die immer zwischen den
benachbarten Vordergrund- und Hintergrundpixeln verläuft. Da es sich um ein waagerecht
ausgerichtetes Pixelbild handelt, besteht diese Kurve abwechselnd aus horizontalen
und vertikalen Abschnitten und ist durch die Angabe ihrer Eckpunkte (Übergänge
zwischen horizontalen und vertikalen Abschnitten) vollständig beschrieben. Die
Hauptaufgabe der Konturfindung ist es, aus dem Rasterbild jede Randkontur jedes
Vordergrundgebietes als eine Liste ihrer Eckpunkte (x,y) ausgehend aus einem ausgezeichneten
Aufsetzpunkt im Gegenuhrzeigersinn zu gewinnen.
Während der Konturfindung wird das Rasterbild spaltenweise von links nach rechts
im Zeilenmodus und von oben nach unten abgearbeitet. Eine geschlossene Kontur wird

18 3 VEKTORISIERUNG
in folgende drei topologische Bestandteile aufgeteilt: 1. vertikal/schräg verlaufende
Abschnitte, 2. konkave und 3. konvexe Stellen. Bei den beiden letztgenannten weist
die Kontur eine vertikale Kehrtwende auf (im mathematischen Sprachgebrauch „Monotoniegebiete“,
„lokale Maxima“ und „lokale Minima“, wenn man sich die Kontur
lokal als eine mathematische Funktion y = f (x) vorstellt).
Abbildung 3.2: Konturaufbau: ◦ – Konkavitätsstellen; • – Konvexitätsstellen. Zweiter
Durchlauf der Konturfindung (Rekonstruktion der Kontur): Gestrichelte Pfeile verweisen
auf Aufsetzpunkte neuer Teile der Kontur. Blau bzw. rot kennzeichnet das Zusammensetzen
der Konturabschnitte in bzw. gegen Uhrzeigersinn.
Dem Algorithmus der Konturfindung liegt folgende Festlegung zugrunde: beim
Abtasten des Rasterbildes zeilenweise von oben nach unten beginnt an konkaven Stellen
ein Teilabschnitt dieser Kontur und in konvexen Stellen endet er (in monotonen
Bereichen verläuft die Kontur quasi „vertikal“). In der insgesamt obersten Konkavitätsstelle
beginnt die Kontur und in der untersten Konvexitätsstelle endet sie. Beim
Abtasten des Rasterbildes von unten nach oben werden die Bezeichnungen dieser
Festlegung umgedreht. Hieraus ist der grundlegende Gedanke ersichtlich, wonach alle
Konturen im Rasterbild gleichzeitig in insgesamt zwei Durchläufen – von oben nach
unten und umgekehrt – gefunden und als Eckpunktkoordinatenlisten ermittelt werden
können. In der ersten „links-rechts-oben-unten“-Durchlaufreihenfolge werden alle
Konvexitätsstellen sowie die Längen der jeweiligen monotonen Bereiche gefunden und
gespeichert. Die unterste Konvexität wird als Aufsetzpunkt der jeweiligen Kontur angesehen
und diese „pflanzt sich fort“ während des zweiten „rechts-links-unten-oben“-
Durchlaufs mithilfe der (oder über die) vorher abgespeicherten Konvexitätsstellen.
Da man die Längen der Konturteile zwischen einzelnen Konvexitätsstellen kennt,

3.2 Randkonturvergleich mittels Zeichenprototypkatalog 19
kann man die Liste der Kontureckpunkte im zweiten Rasterbilddurchlauf (beispielsweise
in der Gegenuhrzeigersinnumlaufrichtung) für jede Bildkontur gleichzeitig eineindeutig
zusammenstellen.
Für die Ermittlung der nächstäußeren Kontur, die die aktuelle Kontur unmittelbar
einschließt, betrachtet man die Zeile im Rasterbild zwischen dem rechten Bildrand und
dem Aufsetzpunkt der aktuellen Kontur. Man zählt, ob eine Kontur eine gerade oder
ungerade Anzahl von Schnittstellen aufweist, wenn man sich vom rechten Bildrand
nach links zum Aufsetzpunkt bewegt. Diejenige Kontur, welche am nächsten ist und
eine ungeradzahlige Schnittstelle aufweist, entspricht der gesuchten Kontur, welche
die aktuelle einschließt.
Unter der Festlegung, daß außerhalb aller Bildkonturen Hintergrund vorliegt, kann
anhand der Enthaltenseinrelation festgestellt werden, ob die aktuelle Kontur ein Vorderoder
Hintergrundgebiet in sich einschließt.
Abbildung 3.3: Enthaltenseinrelation: vom rechten Bildrand nach links zum -Aufsetzpunkt
der „aktuellen“ Kontur; ◦ – Eintritt in ein Gebiet; •···• – Ein- und Austritt.
3.2 Randkonturvergleich mittels Zeichenprototypkatalog
Der hier verwendete Zeichenprototypkatalog entsteht in einem Anlernprozeß, indem
man aus dem zu vektorisierenden Rasterbild einen Satz von Zeichensymbolbeispielen,
die im folgenden als Symbolprototypen dienen werden, in eigenständige Rasterbilder
herauskopiert und auf alle die Prozedur Konturfindung anwendet. Somit werden die im
Weiteren notwendigen Parameter der Symbolprototypen gewonnen, die in der Abarbeitung
des Gesamtrasterbildes für Konturvergleich als Grundlage verwendet werden.

20 3 VEKTORISIERUNG
Der Vergleich einer „unbekannten“ Rasterbildkontur mit dem Katalog geschieht
folgendermaßen. Man überprüft, ob im Katalog ein Prototyp existiert, dessen „Abstand“
zu der Bildkontur (im Sinne einer sog. Hausdorff-Metrik) einen vorgegebenen
Wert nicht überschreitet. Der Abstand d wird nicht überschritten, wenn es möglich ist,
die beiden zu vergleichenden Konturen so übereinanderzulegen, daß man – bildlich
gesprochen – gleichzeitig entlang der beiden Konturen mit jeweils einem Stift fahren
könnte, wenn diese Stifte miteinander mit einem Faden der Länge d verbunden wären.
Im Prinzip wird während der Überprüfung, ob eine Katalogkontur mit der Bildkontur
innerhalb der vorgegebenen Genauigkeit d übereinstimmt oder nicht, versucht,
eine Aufsetz- und Drehlage der Katalogkontur bezüglich der Bildkontur zu finden,
wo die Distanz in jedem Punkt auf der Katalogkontur zu irgendeinem Punkt auf der
Bildkontur kleiner-gleich als d ist. Dafür werden die beiden Konturen mittig übereinandergelegt
und alle möglichen Drehlagen ausprobiert.
Abbildung 3.4: Konturvergleich: Bekannte und unbekannte Kontur. Kann mit zwei
Stiften im maximalen Abstand d gleichzeitig gezeichnet werden?
3.3 Skelettierung
Die Skelettierung als Bestandteil der Vektorisierung findet eine Überlagerung aller
Vordergrundgebiete des Rasterbildes mit trapezförmigen Vierecken derart, daß sie die
topologische Zusammenhangsstruktur des Rasterbildes eineindeutig wiedergibt. Die
Art und die Genauigkeit dieser Überlagerung kann vorgegeben werden, wodurch bestimmt
werden kann, ob und wieviele – durch die Natur der Rasterbilder gegebene –
„irrelevante Randzipfel“ und „Ungenauigkeiten in Geradenverläufen“ unberücksich-

3.3 Skelettierung 21
tigt bleiben dürfen. Diese Vierecke entsprechen elementaren, zusammenhängenden Linienelementen
im Rasterbild, deren Anfangs- und Endpunktkoordinaten sowie Breiten
an Anfangs- und Endpunkten das Vektorisierungsergebnis des Rasterbildes bilden.
Die Ermittlung des Skeletts (eines zusammenhängenden Gebietes) eines Rasterbildes
erfolgt grundsätzlich in zwei Etappen. Im ersten Schritt wird das sog. Grundskelett
gebildet. Der zweite Schritt überarbeitet dies mit dem Ziel, die Anzahl seiner elementaren
Bestandteile zu verringern. Während dieser Optimierung entsteht ein vereinfachtes
Skelett, aber mit gewissen Pixelungenauigkeiten als „Randeffekte,“ jedoch wird dabei
streng dafür gesorgt, daß der topologische Aufbau des Rasterbildes trotzdem eindeutig
wiederherstellbar bleibt.
Das Grundskelett besteht am Ende aus horizontal und vertikal angeordneten Rechtecken,
die sich bei Bedarf (vorwiegend an „Enden,“ d.h. ihren Anschlußstellen) überlappen,
so daß jedes Rasterpixel von mindestens einem solchen Rechteck überdeckt
wird. Zusätzlich werden diese Rechtecke untereinander mit „Verbindungen“ versehen,
so daß man, von diesen Verbindungen gesteuert, entlang der Mittellinien dieser
Rechtecke über das jeweils gesamte zusammenhängende Gebiet im Rasterbild wandern
könnte.
Abbildung 3.5: Skelettbildung: links Rasterbild, rechts Skelett davon.
Die Erstellung des Grundskeletts erfolgt in der Abarbeitung des Rasterbildes in einem
Zug von oben nach unten und zeilenweise von links nach rechts, wobei aus dem
Rasterbild Abschnitt für Abschnitt (senkrecht oder waagerecht ausgerichtete) Rechtecke
als zukünftige elementare Bestandteile des Grundskeletts „abgeschnitten“ (d.h.
vom Bild entfernt), und zum schon ermittelten Skelett entsprechend angeklebt (d.h.
hinzugefügt) werden.
Es ist ersichtlich, daß das Skelettieren der eingescannten technischen Leitungspläne
(überwiegend bestehend aus linienhaften Zeichenelementen und Schriftsymbolen)
zu einer Überzahl von elementaren Bestandteilen im Grundskelett führt, welche
in ihrer Vielzahl für die semantische Auswertung nicht viel beitragen. Deswegen ist
es zweckmäßig, die Anzahl dieser Bestandteile zu reduzieren, d.h. das Grundskelett

22 3 VEKTORISIERUNG
anschließend zu überarbeiten. Dies bedeutet hiermit lediglich das Einführen von neuen
trapezförmigen, i.A. schräg ausgerichteten Vierecken als zusätzliche elementare
Bestandteile, und das Ersetzen von Teilen des Grundskeletts entlang „geradlinig“ angeordneter
Folgen von waagerechten Rechtecken durch diese neuen trapezförmigen
Bausteine. Dabei werden natürlich auch die Verbindungen einzelner Skelettelemente
entsprechend geändert oder neu gesetzt.
Abbildung 3.6: Links: Rasterbild; mitte: Grundskelett; rechts: vereinfachtes Skelett.

4 Interaktion, Kontrolle/Korrektur & Lernverfahren
Bei den meisten Programmsystemen muss — auch im Hinblick auf die Benutzerinteraktion
— der Eingabe- und Ausgabeschnittstelle besondere Aufmerksamkeit geschenkt
werden. Dies gilt auch für das Ypsilon-System, es sind aber darüberhinaus
noch weitere Besonderheiten zu berücksichtigen. Dazu zählen vor allem die Implementierung
als AutoCAD-Runtime-Extension (ARX) und — als wichtiges Mittel zur
Verbesserung der Erkennungsleistung — die Durchführung eines Lernverfahrens, das
neben der Ein- und Ausgabe als dritter Schwerpunkt für die Benutzungsoberfläche
betrachtet werden muss. Eine kurze Zusammenfassung zu den allgemeinen Voraussetzungen
und Folgerungen, die sich daraus ergeben, dass Ypsilon als ARX-Applikation
implementiert wurde, befindet sich in Abschnitt 4.1.
Die Eingabedaten für Ypsilon stammen aus der technischen Zeichnung, die interpretiert
werden soll. Liegt diese Zeichnung als Rasterbild vor, importiert Ypsilon als
Eingabedaten das Ergebnis der Vektorisierung. Liegt die urprüngliche Zeichnung als
CAD-Datei vor, so hat Ypsilon in seiner Eigenschaft als AutoCAD-Applikation die
Möglichkeit, direkt auf die CAD-Objekte zuzugreifen, um so die notwendigen Eingabedaten
zu lesen. AutoCAD-Objekte verfügen neben den Attributen zur Beschreibung
ihrer geometrischen Lage jedoch über weitere Attribute, die von dem Erkennungssystem
nicht ignoriert werden sollten. Da die Bedeutung dieser zusätzlichen Attribute
aber nicht automatisch abgeleitet werden kann, muss dem Benutzer die Möglichkeit
gegeben werden, diese Information mit Hilfe von entsprechenden Dialogfenstern an
das Erkennungssystem weiterzugeben. Dies geschieht nur einmal bei der Konfigurierung
des Systems für einen bestimmten Zeichnungssatz. Drei der wichtigsten CAD-
Eigenheiten, die das Erkennungssystem auswerten sollte, sind Blocksymbole, Ebeneninformation
(AutoCAD-Layer) und Linientypen. Für diese Fälle wurden die zugehörigen
Dialoge entwickelt (siehe Abschnitt 4.2), wodurch letztlich der Informationsgehalt
der Ypsilon-Eingabedaten mit geringem Bedienungsaufwand stark verbessert werden
kann.
Die Ausgabedaten von Ypsilon müssen — da die Interpretation grundsätzlich nicht
vollautomatisch gelöst werden kann — durch effiziente Mittel zur Kontrolle und Korrektur
aufbereitet werden, damit sie im letzten Arbeitsschritt ohne Fehler in ein Geoinformationssystem
eingespeist werden können. Eine einfache aber wichtige Korrekturmöglichkeit
ist die Verbesserung der Eingabedaten bzw. der grafischen Primitive,
weil sich diese Korrekturen auf den Erkennungsprozess auswirken und damit letztlich
eine Verbesserung der Ausgabedaten bewirken (Abschnitt 4.3.1). In den Abschnitten
4.3.2 bis 4.3.4 wird die Interaktionskomponente “Datensammler” als umfangreichste
und effizienteste Möglichkeit zum Kontrollieren und Verbessern der Ypsilon-Aus-
23

24 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
gabeobjekte und -Ausgabedaten beschrieben. Nach jedem Interpretationsdurchgang
von Ypsilon werden alle gefundenen Objekte durch den Datensammler in einer Baumansicht
aufgelistet und in der Zeichnungsansicht durch Fähnchenmarkierungen lokalisiert.
Der Benutzer hat zahlreiche Funktionen zum Navigieren und Korrigieren
des Ypsilon-Ergebnisses zur Verfügung. Eine dritte, ganz andere Korrekturmöglichkeit
bietet die Rückweisung von Ypsilon-Objekten (Abschnitt 4.3.5), wobei von Ypsilon
vorgeschlagene Objekte gelöscht werden können, bevor sie als Ausgabeobjekte
an den Datensammler übergeben werden. Ypsilon reagiert auf jede Rückweisung einiger
Objekte mit der Suche nach einer neuen Zeichnungsinterpretation, in der die
zurückgewiesenen Objekte nicht mehr enthalten sind. Durch diesen Vorgang kann von
Ypsilon in einigen Fällen nach wenigen Bedienungsschritten eine wesentlich bessere
Interpretation gefunden werden. Um Objekte zurückweisen zu können, arbeitet der
Benutzer dabei nicht mit den Ausgabeobjekten des Datensammlers, sondern mit Ypsilon-internen
Objekten. Für die Benutzerinteraktion besteht dadurch eine wichtige
Gemeinsamkeit zwischen den beiden Anwendungsfällen “Rückweisung” und “Lernverfahren”.
Daher wird auch für die Rückweisung die in Abschnitt 4.4.2 beschriebene
Interaktionsform verwendet, die eigens für das Lernverfahren und für die Interaktion
mit Ypsilon-Objekten entwickelt wurde.
Die Bedienung des Lernverfahrens wurde bereits erwähnt. Für die Durchführung
des Verfahrens ist darüberhinaus erforderlich, dass der Benutzer mit den Grundzügen
des jeweils verwendeten Ypsilon-Modells, wie es in Abschnitt 2 beschrieben wurde,
vertraut ist. Die Beschreibung zur Durchführung des Lernverfahrens findet sich in Abschnitt
4.4.
4.1 AutoCAD als Rahmen für die Interaktion
Ypsilon ist als ARX-Applikation in AutoCAD implementiert, da es im umschließenden
CAD-Programm eine nützliche Umgebung für seine Arbeit findet. AutoCAD ist
geradezu als Host-Applikation konzipiert worden und bietet einer CAD-Erweiterung
wie Ypsilon eine Vielzahl von Möglichkeiten um dem Benutzer neue Funktionen zur
Verfügung zu stellen. Die Einbettung von Ypsilon in AutoCAD hat den Vorteil, dass
ein großer Teil der Benutzerinteraktion nicht neu entwickelt werden muss, da er durch
die Standard-Funktionen von AutoCAD abgedeckt wird. Ein Beispiel dafür ist die Korrektur
der Ypsilon-Interpretation durch Verbesserung der grafischen Primitive (Abschnitt
4.3.1).
Ein Grundsatz in AutoCAD ist, dass alle Befehle über die eingebaute Kommandozeile
gestartet werden können und so ist auch jede Programmfunktion von Ypsilon
über ein entsprechendes Kommando verfügbar. Die Tabelle 4.1 enthält alle für

4.1 AutoCAD als Rahmen für die Interaktion 25
die Benutzung von Ypsilon wichtigen Befehle mit einer kurzen Beschreibung. Einige
Kommandos zur Vorverarbeitung der CAD-Primitive wurden in Tabelle 4.1 nicht
aufgeführt, da sie für die Domäne Gas zur Zeit nicht verwendet werden. Für mehr
»YDO«
»YCLEAR«
»YDOVECTOR«
»YDCSAVE«
»YCONFIG«
»YCADCONF«
»YDOREJECTION«
»YLERNEN«
Interpretationsvorgang für CAD-Daten starten
Löschen der Ypsilon-Ausgabe
TIFF-Bild vektorisieren und interpretieren
Speichern der Datensammler-Objekte
Konfiguration für versch. Ypsilon-Stellgrößen
Ypsilon-Konfiguration für CAD-Eigenschaften
Interpretation mit Rückweisung
Lernverfahren starten
Tabelle 4.1: Ypsilon Kommandos für die AutoCAD-Befehlszeile.
Benutzerfreundlichkeit können Befehle, die für die AutoCAD-Kommandozeile implementiert
wurden, auch über ein Menü oder eine Knopfleiste verfügbar gemacht werden,
ohne dass sich die Funktion des Befehls dadurch ändert. Für eine kleine Auswahl
der vorhandenen Befehle wurde das bei Ypsilon gemacht. So ist z.B. der Menübefehl
»Alles interpretieren« (Abb. 4.1a) bzw. das Drücken der entsprechenden Werkzeugschaltfläche
(Abb. 4.1b) äquivalent zum Aufruf des Kommandos »YDO«.
(a)
(b)
Abbildung 4.1: Ypsilon-Menü und Ypsilon-Knopfleiste.
Wie es in AutoCAD üblich ist, kann jedes Kommando nach seinem Aufruf unterschiedlich
reagieren. Der Dialog mit dem Benutzer wird häufig über das Kommando-
Textfenster von AutoCAD fortgesetzt. So kann der Benutzer z.B. aufgefordert werden,
über eine weitere Texteingabe den gestarteten Befehl zu konkretisieren, durch

26 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
Mausklick einen Punkt in der Zeichnung anzugeben oder eine Menge von Zeichnungselementen
auszuwählen. Andere Befehle setzen die Interaktion mit dem Benutzer über
geeignete Dialogfenster fort, die sofort nach dem Kommandoaufruf geöffnet werden.
Auch die Ypsilon-Kommandos wurden entsprechend dieser AutoCAD-spezifischen
Interaktionsform entwickelt und nutzen unterschiedliche Möglichkeiten zur Kommunikation
mit dem Nutzer.
4.2 Auswertung von CAD-Eigenschaften in Ypsilon
Um Ypsilon im Hinblick auf die CAD-Eigenschaften konfigurieren zu können, wurde
das Kommando »YCADCONF« für die AutoCAD-Befehlszeile implementiert. Nach
dem Start des Kommandos wird der Benutzer gefragt, ob Blockreferenzen, Layer, Linientypen
oder Linienbreiten konfiguriert werden sollen und nach einer entsprechenden
Antwort öffnet sich einer der vier Dialoge, die in den folgenden Unterabschnitten
beschrieben sind.
4.2.1 Aufnahme von CAD-Blocksymbolen in die Interpretation
Die Abb. 4.2 zeigt zwei Ausschnitte aus einem Gasplan, die CAD-Blocksymbole enthalten.
In 4.2a kommen drei Schieber vor und in 4.2b ist eine Endkappe abgebildet.
(a)
(b)
Abbildung 4.2: CAD-Blocksymbole Schieber und LeitungsEndkappe.
Normalerweise baut der Erkennungsvorgang von Ypsilon auf einfachsten Primitiven
(Strich, Bogen, Buchstaben bzw. Text) auf und bildet alle komplexeren Objekte
selbst. Zusammengesetzte CAD-Elemente werden von Ypsilon durch Aufrufen einer
entsprechenden AutoCAD-Funktion temporär gesprengt um ihre einfachsten Bestandteile
schließlich dem Erkennungsprozess zuzuführen. So kann auch die Endkappe aus
Abb. 4.2b in drei Striche gesprengt werden, die von einem entsprechenden Ypsilon-
Modell — wie bei der Verarbeitung von vektorisierten Rasterdaten — aufgrund ihrer

4.2 Auswertung von CAD-Eigenschaften in Ypsilon 27
Lage zu der Leitungslinie wieder zu einer Endkappe zusammengesetzt werden könnten.
Für die Interpretation von CAD-Daten ist das Auflösen der CAD-Blöcke nicht immer
sinnvoll. Nicht jedes Blocksymbol lässt sich wie die Endkappe in wenige, charakteristische
Linien sprengen. Die Schieber-Symbole aus Abb. 4.2a bestehen z.B.
aus AutoCAD-Flächenelementen (Schraffuren), die von Ypsilon nicht als primitive
Objekte akzeptiert werden. Für solche Fälle wurde Ypsilon so angepasst, dass
CAD-Blöcke unverändert in die Ypsilon-Interpretation eingehen, wenn der Benutzer
den Namen der Blockdefinition einem geeigneten Ypsilon-Typ zugeordnet hat (siehe
4.2.2). Dieser Konfigurationsprozess hat bezüglich der Zeichnungsinterpretation
von Rasterbildern eine analoge Funktion zur Bestimmung des Zeichenprototypkatalogs
(siehe Abschnitt 3.2).
4.2.2 Dialoge zur Konfiguration
Blockreferenzen zu Y-Typen. Abb. 4.3 zeigt das Dialogfenster, mit dem der Benutzer
Namen von Blockdefinitionen mit entsprechenden Ypsilon-Typen verknüpfen
kann. Verknüpfungen werden aktiviert, indem der Nutzer in der Liste “Blockdefinitionen”
einen oder mehrere Einträge und in der Liste “Y-Typen für Blocks” einen Eintrag
selektiert und schließlich die Schaltfläche “Hinzufügen” klickt. Wenn der Dialog
durch Drücken der Schaltfläche “Ok” verlassen wird, werden die Änderungen sofort
übernommen. Nach dem AutoCAD-Menübefehl “Speichern” wird die Konfiguration
in der *.dwg-Datei abgelegt und beim nächsten Öffnen der Datei wieder aktiviert.
Erleichtert wird die Konfiguration zusätzlich durch die beiden quadratischen Bild-
Schaltflächen in der Steuerelement-Gruppe “Blockdefinitionen”. Der obere Knopf ermöglicht
die Auswahl von Blockreferenzen in der Zeichnung, worauf die entsprechenden
Einträge in der Liste der Blockdefinitionen automatisch selektiert werden. Der
untere ist nur aktiviert, wenn genau ein Eintrag in der Namensliste der Blockdefinitionen
aktiviert ist. Alle Blockreferenzen in der Zeichnung, die zu dieser Blockdefinition
gehören, werden dem Nutzer nach Betätigung der unteren Schaltfläche nacheinander
präsentiert.
AutoCAD-Layer zu Y-Typen. Das Dialogfenster zur Eingabe der Layer-Konfiguration
zeigt die Abbildung 4.4. Die Bedienung erfolgt analog zu der Beschreibung im
vorherigen Absatz “Blockreferenzen zu Y-Typen”.
Die Liste “Y-Typen” oben rechts im Dialogfenster scheint — verglichen mit der
Anzahl der Ypsilon-Typen, die im Abschnitt “Modellierung” vorgestellt werden —
sehr kurz zu sein. Der Grund dafür ist, dass diese Liste keine bloße Auflistung aller Yp-

28 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
Abbildung 4.3: Konfiguration von CAD-Blocksymbolen für Ypsilon.
Abbildung 4.4: Dialog zur Layerkonfiguration für Ypsilon-Typen.

4.3 Kontrolle und Korrektur 29
silon-Typen darstellt, sondern eine Liste von Pseudonymen, unter denen sich die Ypsilon-Typen
beim Dialog als Interessenten für Layer-Information angemeldet haben. So
sind z.B. unter dem Pseudonym “Bemassung” in Wirklichkeit mehrere Bemaßungs-
Typen angemeldet, die nach einer Änderung im Dialogfenster alle die gleiche Layerkonfiguration
erhalten.
Linientypen zu Y-Typen. Der Dialog aus den Abbildungen 4.3 und 4.4 kann weiterhin
verwendet werden, um für Ypsilon-Typen nur Linien mit einem bestimmten AutoCAD-Linientyp
zuzulassen (ohne Abbildung). Das Konzept ist prinzipiell für jede
Art von CAD-Zusatzinformation erweiterbar. Gibt es jedoch sehr zahlreiche Möglichkeiten
zur Konfiguration der CAD-Eigenschaften, erhält man schnell redundante Information.
Häufig tragen CAD-Attribute den Wert “VonLayer”, so dass z.B. in einigen
Fällen die Layer-Information und die CAD-Linientyp-Information bereits äquivalent
ist. Deshalb werden von Ypsilon zur Zeit die CAD-Linientyp-Attribute schon nicht
mehr ausgewertet.
Linienbreiten zu Y-Typen. Der Dialog aus den Abbildungen 4.3 und 4.4 kann weiterhin
verwendet werden, um für Ypsilon-Typen nur Linien mit einer bestimmten Linienbreite
zuzulassen. Zur Zeit wird diese Konfiguration nur dann ausgewertet, wenn
das Ergebnis eines vektorisierten Rasterbildes in Form einer *.Res-Datei importiert
und interpretiert wird. Die vorhandene Linienbreiteninformation wird dabei auf eine
relativ geringe Anzahl von Abstufungen diskretisiert. Diese Linienbreite-Stufen können
im Dialog schließlich den passenden Ypsilon-Typen zugeordnet werden.
4.3 Kontrolle und Korrektur
4.3.1 Verbesserung der grafischen Primitive
Dass die Verbesserung der grafischen Primitive eine Verbesserung der Ypsilon-Ergebnisse
mit sich bringt, versteht sich fast von selbst. Dennoch muss dieser wichtige Korrekturschritt
erwähnt werden. Mit “Verbesserung” ist dabei weniger eine Verbesserung
im Sinne von Ypsilon gemeint, sondern die Korrektur im Sinne der Zeichenvorschrift,
auf deren Grundlage das Ypsilon-Modell entwickelt wurde. Wenn zum Zeitpunkt der
Ypsilon-Modellentwicklung Zeichenregeln als gültig angenommen wurden, die in einer
CAD-Datei durch Zeichnungsfehler verletzt werden, sind fehlerhafte oder fehlende
Ypsilon-Ausgabeobjekte kaum zu vermeiden. Für solche Fehlinterpretationen ist die
beste Abhilfe, die ursächlichen Zeichnungsfehler zu beseitigen.

30 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
Durch die Notwendigkeit dieser Korrekturform ergibt sich für die Benutzungsoberfläche
von Ypsilon jedoch kaum eine Änderung. Es kommt hier zum Tragen, was
in Abschnitt 4.1 (S. 24) bereits angesprochen wurde: Das Verändern und Verbessern
der grafischen Primitive kann ohne Einschränkung mit Hilfe der vorhandenen Auto-
CAD-Werkzeuge bewerkstelligt werden.
Wenn Zeichnungsfehler oder notwendige Bedienungsschritte zur Einhaltung von
Zeichenregeln massenhaft auftreten, werden Hilfswerkzeuge notwendig. Während der
Entwicklung von Ypsilon wurden auch verschiedene Werkzeuge zur Vorverarbeitung
entwickelt und sind über die Benutzungsoberfläche von Ypsilon abrufbar. Sie sind
eher eine Erweiterung der CAD-Funktionen als Bestandteil von Ypsilon und werden
für die Domäne Gas zur Zeit nicht verwendet.
4.3.2 Die Dialogleiste “Datensammler”
Die Behandlung des Ypsilon-Ergebnisses durch den Benutzer ist die umfangreichste
Interaktionskomponente in Ypsilon, da hier zahlreiche und unterschiedliche Funktionen
bereitgestellt werden müssen. Wichtige Grundlage für den Datensammler ist ein
klassenorientiertes Datenkonzept, das dem Ypsilon-Konzept der grafischen Typen entspricht,
aber auch geeignet ist, die exportierten Daten in ein relationales Datenbankschema
zu überführen.
Eine verbindliche Datendefinition wird zusammen mit dem Ypsilon-Modell bzw.
mit der Festlegung der Ypsilon-Ausgabetypen erstellt. Diese Definition wird von Ypsilon
beim Öffnen jeder neuen Zeichnung verwendet und befindet sich somit als erste
Vorlage im Datensammler (siehe Abb. 4.5a). Sie ist in der Baumansicht unter der zweiten
Wurzel “GASO Definition” zu finden, und zeigt in der Abbildung die für die Gas-
Domäne verwendete Standardeinstellung. Aus den beiden expandierten Klassendefinitionen
ist zu ersehen, dass dem Leitungsabschnitt die Attribute Durchmesser (Datentyp
double) und Material (Datentyp enum) zugeordnet wurden, die Voreinstellung für
ihren Wert ist “0” bzw. “unbestimmt”. Für die Klasse Schutzrohr wurde die Klasse
Leitungsabschnitt als Basisklasse ausgewählt, so dass sie über einen Vererbungsmechanismus
die gleichen Attribute erhält. Neben den Klassen selbst werden auch die
Beziehungen zwischen den Klassen modelliert, wodurch die Grundlage für die Erzeugung
von relationalen Datenstrukturen gegeben ist.
Von besonderer Bedeutung für die Interaktion ist die Anforderung, dass der Nutzer
die Möglichkeit haben muss, dem vorhandenen Datenkonzept eigene Datenstrukturen
hinzuzufügen. Diese Funktion wird durch vier Menübefehle, die in Abb. 4.5a aufgelistet
sind, bereitgestellt. Die Weiterführung der Interaktion nach dem Aufruf der Be-

4.3 Kontrolle und Korrektur 31
Menübefehle:
(rechte Maustaste)
Kontext: “Klassen”
Klasse hinzufügen
Kontext: “Relationen”
Relation hinzufügen
Kontext: “Basisklassen”
neue Basisklasse wählen
Kontext: “Attribute”
Attribut hinzufügen
(b)
(c)
(a)
Abbildung 4.5: Erweiterung der Datendefinition im Datensammler.
fehle »Relation hinzufügen« bzw. »Klasse hinzufügen« zeigen die Abbildungen 4.5b
bzw. 4.5c.
4.3.3 Kontrolle mit dem Datensammler
Objektnavigation und -inspektion. In der Baumansicht des Datensammlers gibt es
neben der Wurzel “GASO Definition” noch eine zweite Wurzel, in deren Unterverzeichnissen
die Klasseninstanzen gesammelt werden, die entsprechend der gegebenen
Datendefinition erstellt wurden. Ypsilon trägt hier nach jedem Interpretationsdurchlauf
mit dem Befehlszeilenkommando »YDO« bzw. dem Menü »Alles interpretieren«
automatisch alle gefundenen Ausgabeobjekte und Objekt-Relationen ein.
In der Abbildung 4.6 ist die Situation nach der Erkennung von zwei Leitungsabschnitten
und einem Materialwechsel dargestellt. Expandiert man den Eintrag für
die Klasse Leitungsabschnitt findet man die Klasseninstanzen Leitungsabschnitt1 und
Leitungsabschnitt2. Expandiert man — wie in der Abbildung zu sehen — Leitungsabschnitt2,
so erhält man eine Sicht auf die Attribute Durchmesser und Material und auf
die Relationen, die für die Klasse Leitungsabschnitt definiert wurden. Für die Relation
benachbart wurde, erkennbar durch das Symbol + vor dem Eintrag, eine Verknüpfung
gefunden und expandiert man — wie in der Abbildung zu sehen — diesen Eintrag,
erhält man die Information, dass Leitungsabschnitt2 ein Nachbar von Leitungs-

32 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
Menübefehle:
(rechte Maustaste)
Kontext: Wurzel “GASO”
Attributwert suchen
Neue Suchabfrage
Kontext: 〈Klassenname〉
Objekt hinzufügen
Kontext: 〈Objektname〉
Zeige Objekt
Kontext: 〈Objektattribut〉
Attributwert ändern
Kontext: 〈Objekt-Relation〉
Verknüpfungen hinzufügen
Abbildung 4.6: Objektnavigation und Editierfunktionen im Datensammler.
abschnitt1 ist. In der gezeigten Situation könnte man weiterhin Leitungsabschnitt1 expandieren
und diese Kette der Expansionen noch weiter fortsetzen, wodurch der Datensammler
z.B. die Möglichkeit einer einfachen Leitungsverfolgung bietet.
Ein wichtiger Aspekt der Interaktion ist die Verknüpfung zwischen den Einträgen
im Datensammler und den zugehörigen Objekten in der Zeichnung. Der Name eines
Datensammler-Objektes, z.B. Leitungsabschnitt2, wird daher auch für eine Fähnchenmarkierung,
die die Lage des Objektes in der Zeichnungsansicht angibt, verwendet.
Der Benutzer kann in beide Richtungen navigieren. Der Links-Klick auf ein
Datensammler-Objekt zeigt dem Benutzer das Objekt in der Zeichnungsansicht durch
einen sekundenlang erscheinenden Pfeil, der auf die Fähnchenmarkierung des Objektes
zeigt. Nach einem Links-Klick auf eine Fähnchenmarkierung expandiert der Datensammler
automatisch zum richtigen Unterverzeichnis und selektiert das zugehörige
Datensammler-Objekt.
Die Abbildung 4.6 enthält auch eine Liste der Befehle, die über das Kontextmenü
in diesem Zweig des Datensammlers, der die Klasseninstanzen auflistet, verfügbar
sind. Als weitere wichtige Möglichkeit für die Navigation kann durch Rechts-Klick
auf eine Klasseninstanz der Befehl »Zeige Objekt« ausgeführt werden, wodurch das
zugehörige Zeichnungsobjekt, wenn es außerhalb des Anzeigebereiches liegt, in die
Mitte der Zeichnungsansicht bewegt wird. Die anderen Menübefehle werden in den
folgenden Abschnitten erläutert.
Die gezeigten Möglichkeiten der Navigation bieten bereits alle nötigen Vorraussetzungen
für eine gründliche Inspektion des Ypsilon-Ergebnisses. Wenn jeder einzelne
Wert überprüft werden muss, ist die einfachste Vorgehensweise, im Datensammler für
jedes Objekt von oben nach unten alle Attribute und Relationen zu inspizieren.

4.3 Kontrolle und Korrektur 33
Konsistenzprüfung am Beispiel Bemaßung. Ausgabeobjekte, für die bestimmte
Konsistenzbedingungen erfüllt sein müssen, können durch das vorgestellte Konzept
und mit Hilfe einer Suchfunktion im Datensammler überprüft werden. So wurde bei
der Modellierung für die Klasse Bemassung ein einfaches Attribut “Richtigkeit” mit
den möglichen Werten “Ja” bzw. “Nein” angelegt. Dieser Wert wird von Ypsilon bei
der Eintragung in den Datensammler entsprechend eines Vergleichs zwischen der zugeordneten
Maßzahl (Attribut “Masszahl”) und dem Abstand der beiden Bemaßungspunkte
(Attribut “Abstand”) gesetzt. Die zulässige Abweichung bei diesem Vergleich
(b)
(a)
(c)
(d)
Abbildung 4.7: Konsistenzprüfung “Maßzahl ↔ Abstand” bei Bemaßungen.
kann nach Aufruf des Befehls »YCONFIG« im Dialog “Y-Konfiguration” unter dem
Schlüssel “MasszahlAbstandToleranz” konfiguriert werden (siehe Abb. 4.7a). In Kombination
mit einer Suchfunktion für Attributwerte hat der Benutzer ein wichtiges Werkzeug
für die Ergebniskontrolle zur Verfügung, da er gezielt alle Bemaßungen überprüfen
kann, bei denen die Überprüfung der Konsistenz negativ ausgefallen ist.
Die Menübefehle für die Suchfunktion wurden bereits in Abbildung 4.6 aufgelistet
und in Abbildung 4.7b ist der Aufruf von »Neue Suchabfrage« gezeigt, worauf das
Dialogfenster “Suchabfrage für Attribute” geöffnet wird (Abbildung 4.7c). Nach der
Eingabe der Suchabfrage wird die Baumansicht des Datensammlers zum ersten gefundenen
Objekt expandiert und das entsprechende Attribut selektiert (Abb. 4.7d). Durch
wiederholtes Aufrufen von »Attributwert suchen« können alle übrigen Bemaßungen
mit “Richtigkeit: Nein” kontrolliert werden.
Eine weitere wichtige Anwendung der Suchfunktion beim Kontrollvorgang ist die
Suche nach voreingestellten Attributwerten. Ein Beispiel für diese Strategie ist die
Suchabfrage {Attribut-Name: “Material”, Suchbegriff: “unbestimmt”} mit der man
alle Leitungsstücke findet, denen Ypsilon keine Beschriftung zuordnen konnte.

34 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
4.3.4 Korrektur mit dem Datensammler
Zur Korrektur der bestehenden Daten können die Attributwerte geändert und neue Objekte
und Relationen hinzugefügt werden. Diese Funktionen können über die entsprechenden
Menübefehle, die ebenfalls in der Liste in Abbildung 4.6 (S. 32) zu finden
sind, aufgerufen werden.
Der Datensammler unterscheidet zwei Betriebsmodi. In welchem er sich befindet,
hängt davon ab, wer gerade Schreibzugriff auf die Datensammler-Objekte hat.
Für den Interpretationsdurchlauf muss Ypsilon den Schreibzugriff erhalten, damit die
alten Objekte gelöscht und die neuen Objekte nach der Interpretation eingetragen werden
können. Durch den ersten Aufruf eines Befehls zur Datenänderung fordert der
Nutzer den Schreibzugriff auf die Objekte an und der Datensammler wechselt in den
Editiermodus. Als visuelle Zustandsanzeige erscheinen die Datensammler-Einträge im
Interpretationsmodus in schwarzer, im Editiermodus in blauer Schrift. Der Übergang
in beide Richtungen ist mit einer Sicherheitsabfrage an den Benutzer verbunden.
Löschen und Hinzufügen von Objekten. Das Löschen eines Datensammler-Objektes
geschieht — in Anlehnung an die AutoCAD-Konvention — durch Selektion der
Fähnchenmarkierung in der Zeichenansicht und Drücken der Taste “Entf”.
Nach Aufruf von »Objekt hinzufügen« wird der Benutzer aufgefordert, alle Zeichnungsobjekte
auszuwählen, die zum Objekt gehören sollen. Im nächsten Schritt muss
ein Referenzpunkt angegeben werden, worauf das neue Objekt im Datensammler erscheint.
Das Hinzufügen einer Relation durch »Verknüpfungen hinzufügen« geschieht ebenfalls,
nach entsprechender Aufforderung im AutoCAD-Textfenster, durch Selektion
der Fähnchenmarkierung eines zur Definition der Relation kompatiblen Objektes.
Attributwerte ändern. Nach dem Aufruf von »Attributwert ändern« erscheint, abhängig
vom Datentyp des Attributes, ein geeignetes Dialogfenster für die Eingabe des
neuen Wertes. Werte vom Typ double oder string können in Editierfelder eingegeben
werden, für Werte vom Typ enum erscheint ein Auswahlmenü mit den vordefinierten
Alternativen. Für Werte vom Typ Punkt können X- und Y-Koordinate in
zwei Editierfeldern verändert werden; es ist aber außerdem möglich, einen Punkt in
der Zeichnung durch Mausklick anzugeben, um dessen Koordinaten automatisch in
die entsprechenden Felder zu übernehmen.
Verändert der Benutzer einen der beiden Punkte in einem Bemaßungsobjekt, so
wird das Attribut “Abstand” sofort neu berechnet und im Datensammler aktualisiert.

4.3 Kontrolle und Korrektur 35
Zusätzlich wird der Vergleich zwischen Maßzahl und Abstand erneut durchgeführt und
gegebenenfalls wird der Wert des Attributs “Richtigkeit” automatisch korrigiert.
4.3.5 Rückweisung von Ypsilon-Objekten
Einige Aspekte zur Rückweisung wurden bereits in der Einleitung zum Abschnitt 4 auf
Seite 24 angesprochen. In Abbildung 4.8 wird ein sehr einfaches Beispiel vorgestellt,
das dazu dienen soll, die Bedienung und Wirkungsweise dieser Korrekturmöglichkeit
zu verdeutlichen. Die verwendete Interaktionsform ist ab Seite 37 genauer beschrieben.
Die Abbildung 4.8a zeigt die grafische Repräsentation eines Datensammler-Objektes
nach der Interpretation. In dem gezeigten Fall wurde eine Bemaßung gefunden,
aber eine grüne Linie lässt erkennen, dass nicht der Abstand zwischen den Pfeilspitzen,
sondern irrtümlich der Schaft des linken Pfeiles als bemaßte Strecke interpretiert
wurde. Die Rückweisung bietet die Möglichkeit, fehlerhafte Objekte wie dieses zu
löschen, bevor sie in den Datensammler gelangen.
(a) (b) (c)
(d)
(e)
Abbildung 4.8: Rückweisung von Ypsilon-Objekten.
Wird die Ypsilon-Interpretation nicht mit »YDO« gestartet, sondern mit »YDO-
REJECTION«, so bietet sich dem Benutzer nach dem kompletten Interpretationsdurchlauf
von Ypsilon die Situation aus Abb. 4.8b und er kann anhand der gezeigten
farbigen Markierung alle falschen Objekte wie in 4.8c markieren. Wird der Vorgang
mit der Taste »Esc« abgeschlossen, werden alle rot markierten Objekte gelöscht. Dies

36 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
sind weitreichende Änderungen, weil dadurch zwischen den verbleibenden Objekten
eine völlig neue Konfliktsituation geschaffen wird, die anschließend von Ypsilon mit
einer Optimierungsphase wieder aufgelöst wird. Die gewünschte Auswirkung ist, dass
sich in der neuen Interpretation, wie in Abb. 4.8d gezeigt, korrekte Hypothesen durchsetzen
können. Ist dies gelungen, kann die verbesserte Interpretation an den Datensammler
weitergegeben werden (Abb. 4.8e). Wurde keine Verbesserung erreicht, kann
der Vorgang der Rückweisung in einer Schleife auch mehrmals ausgeführt werden.
Diese Korrekturmöglichkeit ist zum Teil problematisch, da eine Verbesserung der
Interpretation nicht vorhergesagt werden kann. Unter Umständen führt man die Rückweisungsschleife
viele Male aus und erhält dennoch nicht das erwartete Ergebnis. Andererseits
ist eine Verschlechterung nicht zu befürchten, da der Benutzer immer mehr
fehlerhafte Objekte löscht und — da Ypsilon nur die Optimierung neu startet und nicht
die Objektaggregation — keine neuen fehlerhaften Objekte hinzukommen können. Im
besten Fall kann mit wenigen Schritten die Interpretation einer relativ großen Objektmenge
berichtigt werden.
4.4 Lernverfahren
4.4.1 Anforderungen an den Ablauf
Die Grundidee des für den Anwender sichtbaren Teil des Lernverfahrens ist sehr einfach
zu beschreiben: Jede von Ypsilon erzeugte Objekthypothese muss durch den
Lernoperator als “richtig” oder “falsch” markiert werden. Eine wichtige Anforderung
dazu wurde bereits in der Einleitung auf S. 24 erwähnt: Bei der Anwendung des Lernverfahrens
muss der Nutzer mit dem verwendeten Ypsilon-Modell vertraut sein. Diese
und weitere Anforderungen sind erkennbar, wenn man sich den Ablauf des Verfahrens
anhand des Ypsilon-Modells vergegenwärtigt. Die Abbildung 4.9 zeigt ein Beispiel
unter Verwendung der in [1] entwickelten Darstellungsweise (Klassen als Ellipsen,
Objekte als Quadrate, causes-Relation als Pfeile). Die Abbildung zeigt den Fall, dass
eine Objekthypothese der Klasse C 4 , die auch eine Objekthypothese der Klasse C 6 ermöglicht,
negativ bewertet wurde. Die erwähnte Objekthypothese der Klasse C 6 ist
damit nicht mehr gegeben. Es ist demnach zweckmäßig, die Bewertung der Hypothesen
aller Klassen nicht in beliebiger Reihenfolge, sondern bottom-up entsprechend der
Klassenhierarchie durchzuführen. Das bedeutet, dass die Bewertung für eine Klasse
nur durchgeführt werden darf, wenn jede ihrer Vorgängerklassen im Ypsilon-Modell
entweder zu den primitiven Klassen gehört (siehe C primitive in Abb. 4.9) oder die Bewertung
ihrer Objekte bereits durchgeführt wurde. Obwohl nach dieser Regel im Allgemeinen
mehrere Klassen für die Bewertung in Frage kommen, ist es bei der hier für

4.4 Lernverfahren 37
C 6
⊕
⊗
⊕
⊕
⊕
C ⊕
4 C
⊕
5
⊖ ⊕
⊕
⊕
⊕
⊕
C ⊕
⊕
1 C ⊕
2 C 3
⊕
C primitive
⊕
⊕ ⊕
⊕
⊕
⊕
⊕
Abbildung 4.9: Lernverfahren am Y-Modell.
die Objektevaluation gewählten Methode sinnvoll, dem Benutzer stets nur die Hypothesen
einer einzigen Klasse zu präsentieren.
Die Benutzerinteraktion läuft so ab, dass der Benutzer aus einer Kandidatenliste,
die alle in Frage kommenden Klassen enthält, eine Klasse auswählt und anschliessend
die Objekte dieser Klasse bewertet. Nach der Bewertung werden an Stelle dieser
Klasse je nach Situation eventuell einige ihrer Nachfolgerklassen der Kandidatenliste
hinzugefügt. Der Benutzer wird wieder zur Auswahl einer Klasse aufgefordert und
der Vorgang wiederholt sich, bis alle Objekthypothesen aller “lernfähigen” Klassen
bewertet wurden.
Es gibt Ypsilon-Klassen die bezüglich des verwendeten Lernalgorithmus nicht
lernfähig sind, weil bei der Modellierung für die Erzeugung ihrer Objekte eine spezielle
Strategie gewählt wurde. Diese Klassen kommen in der Kandidatenliste nie vor,
da sie bezüglich des Lernalgorithmus so behandelt werden, als wären all ihre Objekte
bereits positiv bewertet worden.
4.4.2 Interaktion mit Ypsilon-Objekten
Der Entwurf für die Interaktion beim Lernverfahren hat seinen Ursprung auch in der
bereits gezeigten Interaktionsform mit den Fähnchenmarkierungen des Datensammlers.
Auch beim Lernverfahren werden Markierungen verwendet, die auf Benutzereingaben
reagieren und so eine in der Softwaretechologie als “Direkte Manipulation”
klassifizierte Interaktionsform ermöglichen. Beim Lernverfahren ist die zu behandelnde
Objektmenge jedoch keine durch Optimierung gefundene Interpretation ohne Konflikte,
sondern die Menge aller Objekthypothesen zu einer Ypsilon-Klasse. Häufig haben
zwei oder mehr Hypothesen, besonders wenn sie in Konflikt zueinander stehen,

38 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
den gleichen Referenzpunkt. Eine einfachere Art von linienhafter Markierung erlaubt
das Anzeigen aller Hypothesen durch die Auffächerung an einem Punkt. Die Zeichnungsansicht
sieht dann so aus, als ob auf der technischen Zeichnung viele Objekte mit
Stecknadeln markiert wurden. Um ein Objekt zu inspizieren braucht der Benutzer nur
mit der Maus auf eine Stecknadel (bzw. auf einen Stecknadelkopf) zu zeigen. Das zugehörige
Objekt wird dann sofort gezeichnet, wird aber auch sofort wieder unsichtbar,
sobald sich der Mauszeiger auf ein anderes Objekt bewegt.
Der Benutzer kann in der Zeichnung wie gewohnt Bildlauf- und Zoom-Funktionen
nutzen und so auf einfache Weise alle Objekte begutachten. Sobald ein Objekt gezeichnet
und damit aktiviert ist, kann der Benutzer durch Tastendruck (z.B. linke und rechte
Maustaste) die Bewertung des Objektes verändern.
Um den Prozess der Objektbewertung übersichtlich zu gestalten, wurde ein einfaches
Farbschema eingeführt. Zu Beginn des Lernverfahrens erhalten alle Elemente in
der möglicherweise sehr bunten AutoCAD-Zeichnung die Farbe grau. Alle Stecknadeln
sind stets farbig, um die Bewertung des zugehörigen Objektes sichtbar zu machen.
Dabei gibt es je eine Farbe für unbewertete, positive und negative Objekte (z.B. gelb,
grün, rot). Wenn der Benutzer beginnt, die Objekte einer Klasse zu bewerten, sind alle
Stecknadeln gelb. Er muß die Bewertung solange durchführen, bis in der Zeichnung
nur noch grüne oder rote Stecknadeln vorhanden sind. Wenn das Lernverfahren beendet
ist, erhalten alle grau gefärbten Objekte wieder ihre ursprüngliche Farbe.
4.4.3 Bedienung und Durchführung des Lernverfahrens
Dialogfenster. Das Lernverfahren wird durch Eingabe von »YLERNEN« in die Auto-
CAD-Kommandozeile gestartet. Die Dialogleiste “Datensammler” wird ausgeblendet
und der Auswahldialog “Typ für Objektbewertung wählen” (Abb. 4.10a) wird geöffnet.
Wie bereits erklärt wurde, führt dieser Dialog in seiner Liste stets nur die Ypsilon-Klassen,
die für das Lernen überhaupt und nach der Vorgehensweise bottom-up als
nächste in Frage kommen. In der Abbildung 4.10a wurde LeitungsstueckBeschriftet selektiert
und nach der Bestätigung durch die Schaltfläche “Objekte bewerten” werden
in der Zeichnungsansicht die entsprechenden Stecknadeln gezeichnet und zusätzlich
wird die Dialogleiste “Zähler für Y-Objekte” eingeblendet (Abb. 4.10b). Diese Dialogleiste
dient als Objektzähler, bietet aber außerdem noch zwei Zusatzfunktionen, die
die Objektbewertung erleichtern. Der Befehl “Unbewertetes Objekt finden” kann sich
in Situationen, in denen sich in der aktuellen Zeichnungsansicht kein unbewertetes
Objekt befindet, nützlich sein. Der Befehl “Marken skalieren” ermöglicht die Größenänderung
der Stecknadeln und damit eine übersichtlichere Darstellung.

4.4 Lernverfahren 39
(a)
(b)
Abbildung 4.10: Beginn der Objektbewertung für LeitungsstueckBeschriftet.
Maus Tastatur Funktion
»links-Klick« »Pfeil-Auf« Bewertung des aktivierten Objektes auf positiv
(grün) setzen
»rechts-Klick« »Pfeil-Ab« Bewertung des aktivierten Objektes auf negativ
(rot) setzen
»Num-0«
»Esc«
Bewertung des aktivierten Objektes auf unbewertet
(gelb) setzen
Objektevaluation abschließen und Dialog
“Typ für Objektbewertung wählen” öffnen
Tabelle 4.2: Maus- und Tastaturbefehle während der Objektevaluation.
Objektbewertung. Abbildung 4.11 zeigt ein Szenario bei der Objektbewertung, Tabelle
4.2 zeigt die dabei zur Verfügung stehenden Befehle, wobei ein weiterer grundlegender
Befehl — das Aktivieren und Zeichnen eines Objektes — nur durch Bewegen
des Mauszeigers gesteuert wird.
In Abbildung 4.11a zeigen zwei Stecknadel-Markierungen zwei mögliche Objekte
von LeitungsstueckBeschriftet an. Die Abbildungen 4.11b bis 4.11e zeigen die Aktivierung
und Bewertung der beiden Hypothesen.

40 4 INTERAKTION, KONTROLLE/KORREKTUR & LERNVERFAHREN
(a) (b) (c) (d) (e)
Abbildung 4.11: Bewertung von zwei Objekten des Typs LeitungsstueckBeschriftet.

41
5 Demonstratoren
Die Demonstratoren vereinigen in funktionell geschlossener Form die entwickelten
Softwarekomponenten. Sie sollen die entgültige und geschlossene Nutzung des Interpretationssystems
demonstrieren. Dazu gehört:
• Konfigurieren auf einen bestimmten Zeichensatz einschließlich des Anlernens
der Wahrscheinlichkeitsverteilung.
• Das automatische Interpretieren.
• Die interaktive Kontrolle und Korrektur.
Da die Funktionen für die Interpretation von Raster- und Vektorbildern wesentliche
Unterschiede haben müssen, sind auch zwei spezifische Demonstratoren entwickelt
worden. Mit Hilfe dieser Demonstratoren soll es potentiellen Anwendern möglich sein,
experimentell zu entscheiden, ob das Interpretationssystem wirtschaftlich eingesetzt
werden kann. Außerdem sollen dabei auch weitere Spezifizierungen und Qualifizierungen
definiert werden, die bei der entgültigen Entwicklung kommerzieller Software
zu berücksichtigen sind.
5.1 Demonstrator für CAD-Daten
Die entwickelten und implementierten CAD-Modelle zur automatischen Interpretation
von Gasplänen sind geeignet, um Betriebsmittel aus digitalen Bestandsplänen in
eine Datenbank- und GIS-taugliche Form zu überführen. Dies wird im Demonstrator
CAD-Interpreter realisiert. Der Demonstrator basiert auf einer AutoCAD ObjektARX-
Applikation „YforAC“, die innerhalb des Vorprojektes entwickelt wurde (Siehe [2]).
5.1.1 Import
Da das „YforAC“ auf AutoCAD basiert, benötigt der Demonstrator Bilder in einem
speziellen AutoCAD-Format: DWG-Images. Die originalen Test-Bilder, die wir als
Testdaten von der Firma DGIS GmbH bekommen haben, sind aber im Microstation-
Format. Durch eine Konvertierung aus einer Microstation- auf eine AutoCAD-Datei
können Dateninformationen möglicherweise verändert oder verloren werden.
5.1.2 Beschränkung der Domäne
Dieser Demonstrator ist auf Gasleitungspläne, die wir von DGIS bekommen haben,
beschränkt. Er wurde zuerst auf einen solchen Gasplan implementiert und dann auf

42 5 DEMONSTRATOREN
neuen vergleichbaren Plänen überprüft. Die Top-Klassen, die zur Zeit aus solchen Plänen
erkennbar sind, werden im Folgenden gegeben:
Top =
{Leitung, Bemaßung, Gebäude, Flurstück, Blocksymbol}
5.1.3 Export
Nach dem gesamten Erkennungsverfahren wird eine konfliktfreie Interpretation, die
alle erkannten Objekte von Topklassen umfasst, ausgegeben. Für jede Topklasse werden
eine oder mehrere Layout_Klassen definiert, damit die Attribute der Objekte jeder
Topklasse in einem Informationssystem, einem Datensammler gespeichert werden
können. Außerdem werden ggf. Relationen zwischen Objekten von verschiedenen
Topklassen definiert und auch in dem Datensammler gespeichert. Definitionen aller
Layout_Klassen und der entsprechenden Attribute bzw. Relationen werden in Anhang
B gegeben.
5.1.4 Implementierung
Der Demonstrator wurde mit Visual C++ unter Windows XP entwickelt. Für die Entwicklung
wird die Bibliothek ObjektARX der Firma AUTODESK benötigt. YforAC
ist eine ObjectARX-Applikation unter AutoCAD 2000. Sie wird nach dem Start von
AutoCAD explizit geladen. Dazu gibt man in der Befehlszeileneingabe den Befehl
appload ein.
5.1.5 Ausführungsvoraussetzung
Software- bzw. Hardware-Voraussetzungen für die Ausführung des Demonstrators sind
in der folgenden Tabelle angegeben:
Betriebssystem:
Anwendungssoftware:
CPU (empf.):
Speicher (empf.):
Freier Platz auf der Festplatte (empf.):
Windows-NT, Windows-98 oder höher
AutoCAD 2000 oder höher
1 GHZ
512 MB
200 MB

5.2 Demonstrator für Rasterbild-Daten 43
5.2 Demonstrator für Rasterbild-Daten
Ähnlich wie für CAD-Modelle wurde ein Demonstrator für Rasterbild-Modelle entwickelt.
Der grundlegende Unterschied ist, während der CAD-Demonstrator Bilder
in AutoCAD-Format benötigt, benötigt dieser Demonstrator Bilder in einem speziellen
Raster-Format: TIFF-Images. Außerdem ist die Menge von Top-Klassen eng beschränkt
— es gibt zur Zeit nur Top-Klassen, nämlich, VLeitung, VBemasüng und
VGebäude. Schließlich wurde der Demonstrator auf einem einfacheren Ausschnitt,
der ein paar Objekte der obengenannten Top-Klassen umfaßt, überprüft. Export, Implementierung
und Ausführungsvoraussetzung dieses Demonstratores sind ähnlich wie
die vom CAD-Demonstrator und wurden hier nicht mehr in Details beschrieben.

44 6 TEST DES Y-DEMONSTRATORS FÜR GASLEITUNGSPLÄNE
6 Test des Y-Demonstrators für Gasleitungspläne
Die Strategie zur Testung wurde durch die kubit GmbH entwickelt. Ziel sind quantitative
Maße für die Leistungsfähigkeit des Komplettpaketes Ypsilon-Algorithmus UND
Gas-Modelle. Die Tests wurden vor allem aus Perspektive potenzieller Anwender des
Systems entwickelt. Aussagen über den prinzipiellen Wert des Ansatzes für Forschung
und Entwicklung können nur bedingt abgeleitet werden.
6.1 Teststrategie
Jedes Mustererkennungssystem besitzt eine bestimmte Fehlerrate. Es ist jedoch schwierig,
die Folgen und Kosten von Fehlern abzuschätzen. Das gewählte Testkriterium geht
von folgenden Annahmen aus, die viele subjektive Faktoren ausschließen:
• Die Zeichnungen sind vom modellierten Typ. Es liegt stets die selbe Zeichenvorschrift
zugrunde.
• Die Zeichnungsinhalte sind für den Menschen eindeutig interpretierbar.
• Die Zeichnungen sind auf dem Niveau der sogenannten Top-Klassen (Häuser,
Leitungen, Bemaßungen usw.) korrekt.
• Der Wert eines Objekts ist proportional zur Anzahl der CAD-Primitive (Linien,
Bögen, Texte etc.), die in das Objekt eingehen.
Die letzte Annahme gestattet die formale Definition eines Fehlermaßes, dessen Wert
zwischen 0.0 (keine Fehler) und 1.0 (alle Primitive wurden falsch interpretiert) variieren
kann.
6.1.1 Fehlerkategorien
Es werden drei Fehlerkategorien unterschieden.
Modellierungsfehler: Eine zutreffende Objekthypothese wird nicht generiert.
Konfliktfehler: Die korrekte Objekthypothese wurde erzeugt aber in der Optimierungsphase
aufgrund von (irrtümlichen) Konflikten zu ebenfalls korrekten Objekthypothesen
verworfen.
Optimierungsfehler: Die korrekte Objekthypothese wurde erzeugt aber in der Optimierungsphase
verworfen und es liegt kein Konfliktfehler vor.

6.1 Teststrategie 45
Die Unterscheidung der Fehlerkategorien hat keine Relevanz für den potenziellen
Endnutzer. Sie gestattet allerdings eine gewisse Beurteilung der Modellierungsqualität.
Der Testaufwand erhöht sich durch die Unterscheidung nur marginal, weil die verschiedenen
Fehlerursachen mit den in Ypsilon vorhandenen Debugging-Werkzeugen
schnell identifiziert werden können.
a) b) c) d)
e)
f)
Abbildung 6.1: Y-Test-Beispiel: Interpretation einer Häuserreihe.
Beispiel: In der Abbildung 6.1 wurde eine Häuserreihe interpretiert. Es existiert nur
das Modell “Haus mit Spitzdach”. In der mittleren Zeile ist eine korrekte Interpretation
dargestellt. Unten sind mögliche Fehler der Mustererkennung aufgeführt:
a) kein Fehler
b) Modellierungsfehler. Diese Art von Häusern wurde nicht implementiert.
c) Modellierungsfehler. Ein topologisch falsches Haus entsteht.
d) Optimierungsfehler, wenn das korrekte Haus als Hypothese existiert.
e) Konfliktfehler, wenn das korrekte Haus in der Mitte als Hypothese existiert.
f) Modellierungsfehler. Aufgrund des fehlenden Modells “Wolke” wird ein “Haus”
erzeugt.

46 6 TEST DES Y-DEMONSTRATORS FÜR GASLEITUNGSPLÄNE
6.1.2 Integrales Fehlermaß
Die Anzahl der Primitive einer Zeichnung sei n. Jedem Primitiv wird nun genau eine
Bewertung entsprechend der Fehlerkategorien zugeordnet. Damit ergibt sich folgende
Zerlegung von n:
o
c
m
k
Anzahl der Primitive mit Optimierungsfehlern,
mit Konfliktfehlern,
mit Modellierungsfehlern und
ohne Fehler.
Es gilt:
n = o + c + m + k
Die Fehlerrate f der Interpretation eines Planes wird mit
beziffert.
f = o + c + m
n
Im Beispiel ergeben sich folgende Fehlerwerte:
a) 10 = k a
b) 7 = m b
c) 6 = m c
d) 8 = o d
e) 4 = c e
12 = k e
f) 6 = m f
Die Gesamtbewertung lautet (wenn die die Wolke aus 10 Primitiven besteht):
6.1.3 Durchführung der Tests
f = 8 + 4 + 19
68
= 0.45
Es werden verschiedene Pläne und Planausschnitte mit einheitlichen Modellen und Parametern
bearbeitet. Jeder Plan wurde automatisch interpretiert. Die Anzahl n der Primitive
wird automatisch ermittelt. Die Optimierungs- und Modellierungsfehler werden
manuell ausgezählt.

6.2 Auswahl der Testfälle 47
6.2 Auswahl der Testfälle
Die Auswahl von neun Testplänen erfolgte unabhängig durch die DGIS Service GmbH.
Die oben erwähnten Annahmen der Teststrategie treffen weitgehend zu.
6.3 Testergebnisse
Datei:
Test1
bearbeitete Flurstücke: 1274-1275, 1322-1325
Ausführungszeit(sec.): 177.22
Anzahl der Primitive n = 854
Fehler: o = 18, m = 33, c = 0
Fehlerrate: f = 5.97%
Datei:
Test2
bearbeitete Flurstücke: 352,352-1,352a,388(Teil),391,395c
Ausführungszeit(sec.): 55.92
Anzahl der Primitive n = 744
Fehler: o = 18, m = 60, c = 11
Fehlerrate: f = 11.96%
Datei:
Test3
bearbeitete Flurstücke: 178-3,179,181-1,1103a
Ausführungszeit(sec.): 34.18
Anzahl der Primitive n = 959
Fehler: o = 15, m = 30, c = 7
Fehlerrate: f = 5.42%

48 6 TEST DES Y-DEMONSTRATORS FÜR GASLEITUNGSPLÄNE
Datei:
Test4
bearbeitete Flurstücke: 260,261,264,265,266a,267,269,270-274,278a,279
Ausführungszeit(sec.): 93.47
Anzahl der Primitive n = 1 310
Fehler: o = 21, m = 102, c = 0
Fehlerrate: f = 1.76%
Datei:
Test5
bearbeitete Flurstücke: alle
Ausführungszeit(sec.): 203.53
Anzahl der Primitive n = 2956
Fehler: o = 67, m = 138, c = 21
Fehlerrate: f = 7.65%
Datei:
Test6
bearbeitete Flurstücke: 6,9,10,15,18/2,583
Ausführungszeit(sec.): 82.93
Anzahl der Primitive n = 1083
Fehler: o = 45, m = 126, c = 22
Fehlerrate: f = 17.82%
Datei:
Test7
bearbeitete Flurstücke:
Ausführungszeit(sec.): 99.24
Anzahl der Primitive n = 1370
Fehler: o = 61, m = 302, c = 15
Fehlerrate: f = 27.59%

6.3 Testergebnisse 49
Datei:
Test8
bearbeitete Flurstücke: 726-11,-12,-13,-20,-23,-24,-26,-27,-28,-29,-30,-32,773- 5
Ausführungszeit(sec.): 78.92
Anzahl der Primitive n = 1117
Fehler: o = 22, m = 59, c = 0
Fehlerrate: f = 7.25%
Datei:
Test9
bearbeitete Flurstücke: 300,301-1,303(Teil),304,305,307(Teil),401-4,404-2,405
Ausführungszeit(sec.): 109.98
Anzahl der Primitive n = 1373
Fehler: o = 78, m = 188, c = 14
Fehlerrate: f = 19.66%

50 7 BEWERTUNG
7 Bewertung
Auf der Basis der im Abschnitt 6 beschriebenen Testung kann eine zusammenfassende
Bewertung nach drei Kriterien abgeleitet werden.
1. Mittlere Fehlerrate bei erfolgreicher Interpretation bezogen auf Menge der Primitive:
CAD-Daten-Interpreter: 11%
Raster-Daten-Interpreter: ≈ 13,5% (an einem Testbild)
2. Relative Laufzeit der automatischen Interpretation bei erfolgreicher Verarbeitung
CAD-Daten-Interpreter:
Raster-Daten-Interpreter:
79 ms/Primitiv
≈ 150 ms/Primitiv (an einem Testbild)
3. Erfolgsrate: ≈ 80% der Versuche bei unterschiedlichen Ausschnitten.
Nichterfolg bedeutet eine drastische Überschreitung der Interpretationszeit. Die
Erfolgsrate kann durch Beschränkung der Zeichnungsgröße und durch Verbesserung
der Modelle erhöht werden.

51
8 Ergebnisse
• Entwicklungssystem für Interpretationssysteme an Technischen Zeichnungen
(anteilig mit Kubit GmbH). Nutzung nur in Vereinbarung mit Kubit GmbH.
• Demonstrator für die Interpretation und- bzw. teilinterpretierter Vektordaten
(CAD-Daten) von Gasleitungsplänen mit Grundkartenelementen und Bemaßungen.
Nutzung frei. 1
• Demonstrator für die Interpretation gescannter Rasterdaten von Gasleitungsplänen
mit Bemaßungen. Nutzung frei. 1
• Testergebnisse.
1 http://www.ki.inf.tu-dresden.de/˜weser/AKTUELL/aktuell.html —
passwortgeschützt. Passwort erhältlich durch e-Mail an: Siegfried.Fuchs@inf.tu-dresden.de.

52 A ABSTRAKTIONSREGELN
A
Abstraktionsregeln
A.1 CAD-Modelle
Erklärung
Nachfolgend wird jede Objektklasse detailliert beschrieben. Jede Klasse wird durch
zwei oder drei Teile, nämlich, Beschreibung, Attribute und Entscheidungsfunktion
(falls gegeben), beschrieben. In den Beschreibungen wird Pseudo-Code verwendet.
Zuerst wird der Begriff „Metatypen“ definiert, weil die Beschreibungsform von der
Entscheidungsfunktion abhängig davon ist. Metatypen kann man so verstehen: viele
unterschiedliche Typen können über einen gemeinsamen Zusammenfassungsalgorithmus
verfügen. Bei der Abstraktion von primitiven zu höheren (komplexen) Typen eines
Modells werden die Metatypen verwendet, damit die zugehörigen Algorithmen
mehrfach verwendet werden können.Eine Legende für die graphische Darstellung jedes
Metatyps ist in Abbildung A.1 gegeben.
Quelle1
Quelle2
Quelle1
Quelle2
Quelle
Quelle
Senke
CrossUmgebung
Senke
Cross
Senke
Spezial
P
Senke
Pattern
Quelle
Quelle
Senke RekursivKette Senke RekursivNetz
Ein fetter Pfeil geht von
der Quelle aus, welche
die Suchumgebung
definiert.
Quelle1
Senke
Quelle2
General
s
Grund
Quelle ist wegen
Grund sharable
Typ
Typ ist ein
Ausgabetyp (top)
Abbildung A.1: Legende für die Notation der Metatypen.
Metatypen und die entsprechenden Entscheidungsfunktionsformen, die in diesem
Bericht verwendet werden, werden im Folgenden gegeben.
Metatyp CrossUmgebung: Es soll eine konstante Anzahl von Objekten verschiedenen
Typs in einer vordefinierten Suchumgebung zu einer Einheit zusammengefasst

A.1 CAD-Modelle 53
werden. CrossUmgebung erzeugt das Kreuzprodukt aller Objekte der Quellentypen in
einer vordefinierten Umgebung.
Entscheidungsfunktionsform:
if( Bedingung nicht bestätigt ) return false;
Bedeutung: Falls Bedingung nicht bestätigt ist, wird ein Objekt dieser
Klasse nicht erzeugt.
Metatyp Pattern ist eine spezialisierte Variante von CrossUmgebung. Wieder wird
eine konstante Anzahl von Objekten zu einem Zielobjekt aggregiert. Das erste Quellobjekt
spezifiziert die Suchumgebung. Die Beschreibung der zulässigen Konstellation
der Quellobjekte erfolgt bei diesem Metatyp Pattern sehr elegant mittels zweistelliger
geometrischer Relationen. Pattern prüft das Zutreffen aller Relationen und erzeugt ggf.
ein neues Objekt.
Entscheidungsfunktionsform:
enum {Kandidaten von Quellobjekten}
relationen->append(neue Relation zwischen Kandidaten definiert);
. . . // hier könnten weitere Relationen definieren
Metatyp Rekursiv: Es soll eine variable Anzahl von Objekten desselben Typs zu einer
Einheit aggregiert werden. Dieser Metatyp erzeugt eine „geordnete Reihenmenge“
von Objekten des Quellentyps. Eine Zahl könnte z.B. durch ein rekursives Verfahren
aus mehreren Ziffern gebildet werden.
Entscheidungsfunktionsform:
if( Bedingung nicht bestätigt ) continue;
Bedeutung: Falls Bedingung nicht bestätigt ist, wird das übergeprüfte Quellenobjekt
(als nextObjektname bezeichnet) keine Fortsetzung des gegenwärtigen
Quellenobjekts (als curObjektname bezeichnet).
Metatyp Generalisierung: Dieser Metatyp dient der Vereinheitlichung von Quellentypen.
Er stellt als einziger Metatyp keine Aggregation dar. Verschiedene Quellentypen
werden auf einen Senkentyp abgebildet. Da es hier keine Aggregation gibt,
braucht man keine Entscheidungsfunktion.

54 A ABSTRAKTIONSREGELN
Primitive Objektklassen
ObjektStrich
Beschreibung
Diese Objektklasse verwendet die AutoCAD Objektklasse „Line“.
Attribute
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
ObjektBogen
Beschreibung
Diese Objektklasse verwendet die AutoCAD Objektklasse „Kreis Bogen“.
Attribute
MathKurve mKurve; // Basiskurve
MathStrecke mStrecke // Basislinie
ObjektText
Beschreibung
Diese Objektklasse verwendet die AutoCAD Objektklasse „Text“.
Attribute
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Text mText; // Inhalt
Blockreferenz
Beschreibung
Diese Objektklasse verwendet das AutoCAD Objekt „Blockreferenz“.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Basispunkt
StrichII
Beschreibung
Diese Objektklasse definiert eine Generalisierung aus Objektklasse „Strich“
und Objektklasse „Bogen“. D.h. ein Objekt von beiden Klassen ist auch
ein Objekt „StrichII“.

A.1 CAD-Modelle 55
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Basispunkt
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Objektklassen in dem Modell „Leitung“
TextZeile
Beschreibung
Ein Objekt „TextZeile“ ist eine Kette von Objekten „Text“. Es wird aus
mehreren nebeneinander auf derselben Linie stehenden Objekten „Text“
gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Basispunkt
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Text mText; // Inhalt
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für die Winkel
zwischen den Basislinien von zwei Objekten der Klasse „ObjektText“,
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den Abstand
zwischen zwei Objekten der Klasse „ObjektText“;
Die Konstante Const AbstandGeraden definiert die maximale Toleranz für
den Abstand zwischen zwei parallelen Linien (Basislinien von Objekten
„ObjektText“);
Die Variablen curWinkel, curAbstand, curAbstandGeraden definieren den
entsprechenden Parameter von „curText“ und „testText“:
if (curWinkel > Winkel) return continue;
die Objekte stehen zueinander nicht parallel
if(curAbstand > Abstand) return continue;
die Objekte stehen zu weit voneinander entfernt
if(curAbstandGeraden > AbstandGeraden) return continue;
die Objekte stehen nicht auf derselben Linie

56 A ABSTRAKTIONSREGELN
BeschriftungDistanz
Beschreibung
Das Objekt „BeschriftungDistanz“ stellt eine spezielle Beschriftung für
ein Leitungsstück dar; Es wird von einem Objekt „TextZeile“ und zwei
daneben stehenden Objekten „Strich“ (die beiden müssen miteinander verbunden
sein) gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Basispunkt
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Text mBeschriftung; // Beschriftung für Leitungsstück
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den Abstand
zwischen einem Objekt „Text“ und einem Objekt „Strich“;
Die Funktion bool connected() überprüft, ob zwei nebeneinander stehende
Objekte (z.B. zwei Striche) miteinander verbunden sind oder nicht;
Die Funktion getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt p)
mit „Template Parameter“ liefert alle am Punkt p zusammentreffenden
Objekte von Klasse „T “ (hier z.B. T = Strich) in eine Liste „inzi“ und die
Funktion inzi.getNumber() liefert die Anzahl von Objekten:
if (curAbstand > Abstand) return false;
Striche liegen zu weit von Text;
if ( !strich1.connected(strich2) ) return false;
zwei Striche müssen miteinander verbunden sein;
getY()->getInzidente(ListRef inzi1, MathPunkt strich1.mP1)
getY()->getInzidente(ListRef inzi1, MathPunkt strich1.mP2)
if ( inzi1.getNumber() > 2) return false;
„strich1“ darf nur eine Fortsetzung „strich2“ haben;
getY()->.getInzidente(ListRef inzi2, MathPunkt strich2.mP1)
getY()->getInzidente(ListRef inzi2, MathPunkt strich2.mP2)
if ( inzi2.getNumber() > 2) return false;
„strich2“ darf nur eine Fortsetzung „strich1“ haben.

A.1 CAD-Modelle 57
Beschriftung
Beschreibung
Die Objektklasse „Beschriftung“ definiert eine Generalisierung aus der
Objektklasse „TextZeile“ und der Objektklasse „BeschriftungDistanz“. D.h.
ein Objekt von beiden Klassen ist auch ein Objekt von „Beschriftung“.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Basispunkt
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Text mBeschriftung; // Beschriftung für Leitungsstück
Leitungsstück
Beschreibung
Ein Objekt „Leitungsstück“ ist ein ununterbrochener Linienverlauf von
Verzweigung zu Verzweigung und wird durch ein rekursives Verfahren
aus mehreren miteinander verbundenen Objekten „Strich“ gebildet. Unter
Verzweigung versteht man hier einen Verbindugspunkt, an dem mehr als
zwei Objekte „Strich“ zusammentreffen.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // eine Kette aus Objekten „Strich“
Text mBeschriftung; // mögliche Beschriftung für dieses
Leitungsstück
Entscheidungsfunktion
if (! Strich1.connected(Strich2)) continue;
Strich1 und Strich2 sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt p)
If (inzi.getNumber() > 2) continue;
Mehr als zwei Striche sind an demselben Punkt miteinander verbunden;
Hier gibt es eine Verzweigung.
LeitungsstückBeschriftet
Beschreibung
Ein Objekt „LeitungsstückBeschriftet“ wird von einem Objekt „Leitungsstück“
und einem daneben stehenden Objekt „Beschriftung“ gebildet.

58 A ABSTRAKTIONSREGELN
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // alle getroffene Striche werden
als eine Polylinie definiert;
Text mBeschriftung; // Beschriftung für dieses Leitungsstück;
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für die Winkel
zwischen der Basislinie des Objekts „Beschriftung“ und der Strecke
von „bestSegment“;
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den Abstand
zwischen der Basislinie des Objekts „Beschriftung“ und der Strecke
des „bestSegment“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Beschriftung muss fast parallel zu dem „bestSegment“ sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Beschriftung muss in der Nähe von dem „bestSegment“ sein.
SchutzrohrSymbol
Beschreibung
Ein „SchutzRohrSymbol“ ist ein Rechteck mit Mittellinie. Es wird durch
fünf miteinander verbundene Objekte „Strich“ erzeugt.
Attribute
MathStrecke textitmStrecke; // Basislinie;
Entscheidungsfunktion
enum Rollen {mitte, oben, unten, linksOben, rechtsOben, linksUnten, rechts-
Unten}; // Indizes definieren Rollen der Strecken
//erster Index (hier: mitte) definiert Umgebung
// Die Relation, die am seltensten ist, sollte vorn stehen
relationen->append(new RelationParallel(mitte, oben));
relationen->append(new RelationParallel(mitte, unten));
relationen->append(new RelationParallel(linksOben, rechtsOben));

A.1 CAD-Modelle 59
relationen->append(new RelationParallel(linksOben, rechtsUnten));
relationen->append(new RelationParallel(linksOben, linksUnten));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(mitte, rechtsOben));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(rechtsOben, oben));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(oben,linksOben));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(linksOben, mitte));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(mitte, linksUnten));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(linksUnten, unten));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(unten,rechtsUnten));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(rechtsUnten, mitte));
Alle nötigen Relationen zwischen verschiedenen Quellobjekten (hier Objekten
„Strich“) werden zuerst definiert, damit übergeprüft werden kann,
ob eine bestimmte Pattern (hier ein „Schutzsymbol“) erzeugt wird.
Schutzrohr
Beschreibung
Ein Objekt „Schutzrohr“ wird aus einem Objekt „SchutzrohrSymbol“ und
einem nebenstehenden Objekt „Beschriftung“ gebildet.
Attribute
MathStrecke mStrecke; // Basislinie;
Text mBeschriftung; // Beschriftung für das Schutzrohr;
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für die Winkel
zwischen der Basislinie von „SchutzrohrSymbol“ und der Basislinie
von „Beschriftung“;
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den Abstand
zwischen der Basislinie von „SchutzrohrSymbol“ und der Basislinie
von „Beschriftung“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Beschriftung muss fast parallel zu dem „SchutzrohrSymbol“ sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Beschriftung muss in der Nähe von dem „SchutzrohrSymbol“ sein.

60 A ABSTRAKTIONSREGELN
LeitungsstückGeneral
Beschreibung
Die Objektklasse „LeitungsstückGeneral“ definiert eine Generalisierung
aus den Objektklassen „Leitungsstück“, „Leitungsstückbeschriftet“ und
„Schutzrohr“. D.h. jedes Objekt von diesen drei Klassen ist auch ein Objekt
„LeitungsstückGeneral“.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie;
MathStrecke mStrecke; // Basislinie;
Text mBeschriftung; // Beschriftung für das Schutzrohr.
Materialwechsel
Beschreibung
Ein „Materialwechsel“ wird aus miteinander verbundenen Objekten „Strich“
gebildet. An dem Verbindpunkt treffen auch zwei Objekte „Leitungsstück“
zusammen.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Verbindpunkt;
MathStrecke mStrecke; // Basislinie.
Entscheidungsfunktion
enum Rollen {oben, unten, links, rechts}; //erster Index definiert Umgebung
// Relation, die am seltensten ist, sollte vorn stehen
relationen->append(new RelationParallel(oben, unten));
relationen->append(new RelationInzidenz(oben, unten));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(links, oben));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(oben, rechts));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(unten, links));
relationen->append(new RelationAngleToLeft(rechts,unten));
Alle nötige Relationen zwischen verschiedenen Quellobjekten (hier Objekten
„Strich“) werden zuerst definiert, damit übergeprüft werden kann,
ob ein bestimmtes Pattern (hier ein „Materialwechsel“) erzeugt wird.

A.1 CAD-Modelle 61
Objektklassen im Modell „Bemaßung“
Winkel
Beschreibung
Ein Objekt „Winkel“ wird aus zwei miteinander verbundenen Objekten
„Strich“ gebildet.
Attribute
MathStrecke mSchenkel1;
MathStrecke mSchenkel2;
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
MathPunkt mScheitel; // Scheitelpunkt
MathPunkt mWinkel; // Basiswinkel.
Entscheidungsfunktion
enum Rollen {a,b};
relationen->append(new RelationInzidenz(a, b));
Die Relation zwischen zwei Objekten „Strich“ ist definiert. Damit wird
übergeprüft, ob die zwei ein bestimmtes Pattern (hier einen Winkel) erzeugen
können.
Spitze
Beschreibung
Ein Objekt „Spitze“ wird aus einem Objekt „Winkel“ und einem an seinem
Scheitelpunkt mit ihm zusammentreffenden Objekt „Strich“ gebildet.
Attribute
MathStrecke mStrecke1, mStrecke2; // Basislinien von „Winkel“
und „Strich“
MathPunkt mPunkt1; // Verbindpunkt von „Winkel“
und „Strich“, Scheitelpunkt
MathPunkt mPunkt2; // der andere Basispunkt von
„Strich“, Basispunkt
MathWinkel mWinkel; // Basiswinkel von „Winkel“

62 A ABSTRAKTIONSREGELN
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const WinkelToleranz definiert die Maximumsdifferenztoleranz
verschiedenen Winkeln;
Eine Konstante Const Abstand definiert die Maximumsabstandtoleranz
verschiedenen Abständen;
Definitionen verschiedener Variablen sind im untenstehenden Bild gegeben:
if ( |tmpWinkel1-tmpWinkel2| > Winkel ) return false;
// Beide Winkels müssen fast gleich sein;
if( tmpAbs1>tmpAbs3 && | tmpAbs2+tmpAbs3-tmpAbs1|>Abstand )return
false;
if( tmpAbs1Abstand )return
false;
// Es wird übergeprüft, ob die Basislinie von „Strich“ zwischen den beiden
Schenkellinien von „Winkel“ steht.
tmpAbstand1
tmpAbstand2
tmpAbstand3
tmpWinkel1
tmpWinkel2
PfeilTyp1
Beschreibung
Ein Objekt „PfeilTyp1“ wird aus einem Objekt „Spitze“ und einem an
seinem Basispunkt getroffenen Objekt „Strich“ gebildet.
Attribute
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „Strich“
MathPunkt mPunkt1; // Basispunkt1 von „Strich“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Basispunkt2 von „Strich“, Basispunkt2

A.1 CAD-Modelle 63
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const WinkelToleranz definiert die Maximumsdifferenztoleranz
von verschiedenen Winkeln;
Eine Konstante Const Abstand definiert die Maximumsabstandtoleranz
von verschiedenen Abständen;
Definitionen verschiedener Variablen sind im untenstehenden Bild gegeben:
if ( |tmpWinkel1-tmpWinkel2| > Winkel ) return false;
// Beide Winkels müssen fast gleich sein;
if( tmpAbs1>tmpAbs3 && | tmpAbs2+tmpAbs3-tmpAbs1|>Abstand )return
false;
if( tmpAbs1Abstand )return
false;
// Es wird übergeprüft, ob die Basislinie von „Spitze“ zwischen den beiden
Schenkellinien von „Winkel“ steht.
tmpAbstand1
tmpAbstand2
tmpAbstand3
tmpWinkel1
tmpWinkel2
PfeilTyp2
Beschreibung
Ein Objekt „Pfeil“ wird aus zwei Objekten „Spitze“ gebildet. Die Basislinien
von beiden müssen fast auf derselben Linie stehen.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Scheitelpunkt von „Spitze1“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Scheitelpunkt von „Spitze2“, Basispunkt2
MathStrecke mStrecke; // Verbindlinie aus mPunkt1 und mPunkt2,
Basislinie

64 A ABSTRAKTIONSREGELN
Entscheidungsfunktion
Definitionen aller Variablen sind im untenstehenden Bild gegeben:
if( absS1S1.winkel(absS2S2 > Winkel ) ||
if( absS1S2.winkel(absS2S1) > Winkel) return false;
// Die Basislinien von beiden „Spitze“ müssen auf einer Gerade stehen;
if( absS2S2.länge()

A.1 CAD-Modelle 65
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für den Winkel
zwischen der Basislinie von „PfeilTyp1“ und der Basislinie von „Text“;
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen der Basislinie von „PfeilTyp1“ und der Basislinie von
„Text“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Die Maßzahl muss fast parallel zu den Pfeilen sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Die Maßzahl muss in der Nähe von den Pfeilen sein.
Bemaßung2
Beschreibung
Ein Objekt „Bemaßung1“ ist eine Zusammenfassung von einem Objekt
„PfeilTyp2“ und einem danebenliegenden Objekt „Text“.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Verbindpunkt1 von „PfeilTyp2“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Verbindpunkt2 von „PfeilTyp2“, Basispunkt2
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „PfeilTyp2“, Basislinie
Text mText; // mText von „Text“, Maßzahl
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für den Winkel
zwischen der Basislinie von „PfeilTyp2“ und der Basislinie von „Text“;
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen der Basislinie von „PfeilTyp2“ und der Basislinie von
„Text“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Die Maßzahl muss fast parallel zu den Pfeilen sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Die Maßzahl muss in der Nähe von den Pfeilen sein.

66 A ABSTRAKTIONSREGELN
Zeichenstück
Beschreibung
Ein Objekt „Zeichenstück“ wird aus einem Objekt „Strich“ und einem
danebenstehenden Objekt „Text“ gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Basispunkt1 von „Strich“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Basispunkt2 von „Strich“, Basispunkt2
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „Strich“, Basislinie
Text mText; // Basistext von „Text“, Maßzahl
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für die Winkel
zwischen der Basislinie von „Strich“ und der Basislinie von „Text“;
Die Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den Abstand
zwischen der Basislinie von „Strich“ und der Basislinie von „Text“;
if( |PI/2-curWinkel| > Winkel ) return false; // PI == 3.1416, 0≤curWinkel Abstand ) return false;
Maßzahl und Maßlinie müssen in der Nähe voneinander gefunden werden.
Zeichenreihe
Beschreibung
Ein Objekt „Zeichenreihe“ wird durch ein rekursives Verfahren von mehreren
miteinander verbundenen Objekten „Zeichenstück“ zusammengesetzt.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie
MathPunkt mStart, mEnde; // Anfang- bzw. Endpunkt von mPoly,
Basispunkte
Text mText; // Verbindtext von Maßzahlen aller
Zeichenstücke, Maßzahl
MathStrecke mStrecke; // Verbindlinie von mStart und
mEnde, Basislinie

A.1 CAD-Modelle 67
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const WINKEL definiert die maximale Toleranz für den
Winkel zwischen den Basislinien von zwei Objekten „Zeichenstück“;
If( !curZeichenstück.connected(testZeichenstück) ) continue;
// Das nächste Zeichenstück und das aktuelle müssen miteinander verbunden
sein.
if( curWinkel > WINKEL ) continue;
// Die Basislinien der beiden Objekte „Zeichenstück“ müssen auf derselben
Gerade stehen.
Zeichenende
Beschreibung
Ein Objekt „Zeichenende“ wird aus einem Objekt „Text“ und zwei darunterstehenden
Objekten „Strich“ gebildet; Die Basislinien von den beiden
Objekten „Strich“ müssen parallel zur Basislinie von „Text“ sein.
Attribute
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „Strich“, Basislinie
Text mText; // Basistext von „Text“, Maßzahl
tmpP1
tmpP2
tmpP3
tmpP4
Entscheidungsfunktion
Die Konstante Const WINKEL definiert die maximale Toleranz für den
Winkel zwischen den Basislinien von zwei Objekten;
Die Konstante Const ABSTAND definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen den Basislinien von zwei Objekten;
Die Variable curWinkel1 bezeichnet den Winkel zwischen der Basislinie
von „Text“ und einem „Strich“; eine andere curWinkel2 bezeichnet den
Winkel zwischen der Basislinie von „Text“ und einem anderen „Strich“;

68 A ABSTRAKTIONSREGELN
Vier Punktvariablen werden im untenstehenden Bild definiert, damit man
die geometrische Beziehung der beiden Unterstriche überprüfen kann.
if( curWinkel1 > WINKEL || curWinkel2>WINKEL ) return false;
Die Basislinien der beiden Objekte „Strich“ müssen fast parallel zur Basislinie
des Objekts „Text“ sein;
if( |abstand(tmpP1, tmpP3)-abstand(tmpP2,tmpP4)| > ABSTAND ) return
false;
Die beiden Objekte „Strich“ müssen in einem bestimmten Pattern, das wie
im obenstehenden Bild gezeichnet ist, aufeinander stehen.
Bemaßung4
Beschreibung
Ein Objekt „Bemaßung4“ wird aus einem Objekt „Zeichenreihe“ und einem
danebenstehenden Objekt „Zeichnende“ gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Basispunkt1 von „Zeichenreihe“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Basispunkt2 von „Zeichenreihe“, Basispunkt2
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „Zeichenreihe“, Basislinie
Text mText; // Verbindtext der Basistext von „Zeichenreihe“
und „Zeichenende“
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const WINKEL definiert die maximale Toleranz für die
Winkel zwischen den Basislinien von zwei Objekten;
Eine Konstante Const ABSTAND definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen den Basislinien von zwei Objekten;
if( |PI/2-curWinkel| > WINKEL ) return false; // PI == 3.1416, 0≤curWinkel ABSTAND ) return false;
Maßzahl und Maßlinie müssen in der Nähe voneinander gefunden werden.

A.1 CAD-Modelle 69
Bemaßung3
Beschreibung
Ein Objekt „Bemaßung3“ wird aus einem Objekt „Strich“ und einem danebenstehenden
Objekt „Text“ gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Basispunkt1 von „Strich“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Basispunkt2 von „Strich“, Basispunkt2
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „Strich“, Basislinie
Text mText; // Basistext von „Text“, Maßzahl
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const WINKEL definiert die maximale Toleranz für den
Winkel zwischen der Basislinie von „Strich“ und der Basislinie von „Text“;
Eine Konstante Const ABSTAND definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen der Basislinie von „Strich“ und der Basislinie von „Text“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Maßzahl muss fast parallel zu der Maßlinie sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Maßzahl und Maßlinie müssen in der Nähe voneinander gefunden werden.
Bemaßung
Beschreibung
Die Objektklasse „Bemaßung“ definiert eine Generalisierung aus den Objektklassen
„Bemaßung1“, „Bemaßung2“, „Bemaßung3“ und „Bemaßung4“.
D.h. jedes Objekt von diesen Klassen ist auch ein Objekt „Bemaßung“.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Basispunkt
MathPunkt mPunkt2; // Basispunkt
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Text mText; // Maßzahl

70 A ABSTRAKTIONSREGELN
Objektklassen in dem Modell „Gebäude“
GebäudeLeft
Beschreibung
Ein Objekt „GebäudeLeft“ wird als ein abgeschlossenes Polygon durch
ein rekursives Verfahren im linksdrehenden Sinn aus mehreren miteinander
verbundenen Objekten „StrichII“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Entscheidungsfunktion
if (! testStrichII.connected(curStrichII)) continue;
// nextStrichII und curStrichII sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt curStrichII.mP2)
If (inzi.getNumber() > 2)
nextStrichII = getNextLeft(inzi);
Falls mehr als zwei Objekte „StrichII“ am Endpunkt des aktuellen Objekts
„StrichII“ zusammentreffen, d.h. es mehrere mögliche Fortsetzungen für
das aktuelle StrichII gibt, wird das erste Objekt von „StrichII“ im linksdrehenden
Sinn als die Fortsetzung ausgewählt.
GebäudeRight
Beschreibung
Ein Objekt „GebäudeRight“ wird als ein abgeschlossenes Polygon durch
ein rekursives Verfahren im rechtsdrehenden Sinn aus mehreren miteinander
verbundenen Objekten „StrichII“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Entscheidungsfunktion
if (! nextStrichII.connected(curStrichII)) continue;
// nextStrichII und curStrichII sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt curStrichII.mP2)

A.1 CAD-Modelle 71
If (inzi.getNumber() > 2)
nextStrichII = getNextRight(inzi);
Falls mehr als zwei Objekte „StrichII“ am Endpunkt des aktuellen Objekts
„StrichII“ zusammentreffen, d.h. es mehrere mögliche Fortsetzungen für
das aktuelle StrichII gibt, wird das erste Objekt von „StrichII“ im rechtsdrehenden
Sinn als Fortsetzung ausgewählt.
GebäudeUNBS (unbeschriftet Gebäude)
Beschreibung
Die Objektklasse „GebäudeUNBS“ definiert eine Generalisierung aus den
Objektklassen „GebäudeLeft“ und „GebäudeRight“. D.h. jedes Objekt von
den beiden ist auch ein Objekt „GebäudeUNBS“.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
GebäudeBS (beschriftet Gebäude)
Beschreibung
Ein Objekt „GebäudeBS“ wird aus einem Objekt „GebäudeUNBS“ und
einem darin angetroffenen Objekt „Text“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Text mLabel; // Basistext von „Text“, Gebäudenummer
Entscheidungsfunktion
if( !curGebäudeUNBS.umfang(curText) ) return false;
Eine Hausnummer (ein Objekt von „Text“) muss innerhalb der Kontur
eines Gebäudes sein.
Gebäude
Beschreibung
Die Objektklasse „Gebäude“ definiert eine Generalisierung aus den Objektklassen
„GebäudeUNBS“ und „GebäudeBS“. D.h. jedes Objekt der
beiden ist auch ein Objekt „Gebäude“.

72 A ABSTRAKTIONSREGELN
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Text mLabel; // Gebäudenummer
Objektklassen in dem Modell „Flurstück“ und „Blockreferenz“
FSKante (Flurstück Kante)
Beschreibung
Ein Objekt „FSKante“ wird durch ein rekursives Verfahren aus mehreren
nebeneinander stehenden Objekten „StrichII“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie
Entscheidungsfunktion (ähnlich wie in der Klasse Leitungsstück)
if (! Strich1.connected(Strich2)) continue;
Strich1 und Strich2 sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt p)
If (inzi.getNumber() > 2) continue;
Mehr als zwei Striche treffen in demselben Punkt zusammen; Hier gibt es
eine Verzweigung.
FlurstückUNBS (unbeschriftet Flurstück)
Beschreibung
Ein Objekt „FlurstückUNBS“ wird durch ein rekursives Verfahren aus
mehreren nebeneinanderstehenden Objekten „FSKante“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie
Text mLabel; // Gebäudenummer
Flurstück
Beschreibung
Ein Objekt „Flurstück“ wird aus einem Objekt „FlurstückUNBS“ und einem
danebenstehenden Objekt „Text“ gebildet.

A.2 Rasterbild-Modelle 73
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie
Text mLabel; // Basistext von „Text“, Flurnummer
SchieberBR (Schieber Blockreferenz)
Beschreibung
Ein Objekt „SchieberBR“ ist ein Objekt „Blockreferenz“ mit einem vordefinierten
Namen für das Symbol „Schieber“.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Schwerpunkt von Blockreferenz, Basispunkt
WassertopfBR (Wassertopf Blockreferenz)
Beschreibung
Ein Objekt „WassertopfBR“ ist ein Objekt „Blockreferenz“ mit einem vordefinierten
Namen für das Symbol „Wassertopf“.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Schwerpunkt von Blockreferenz, Basispunkt
A.2 Rasterbild-Modelle
ObjektVRegion
Beschreibung
Diese Objektklasse definiert eine Schnittstelle zwischen Vektor-Objekten
und CAD-Objekten.
Attribute
Ref m_rCadObjekt; // Referenz zu den entsprechenden
CAD-Objekten
MathStrecke m_strecke; // Basislinie
MathKoord m_breite; // Liniestärke
ObjektVektor
Beschreibung
Diese Objektklasse ist eine primitive Klasse und wurde durch einen spezialen
Metatyp-Algorithmus von der Klasse „ObjektVRegion“ entwickelt.

74 A ABSTRAKTIONSREGELN
Attribute
MathStrecke m_strecke; // Basislinie
MathKoord m_breite; // Liniestärke
ObjektVSymbol
Beschreibung
Diese Objektklasse ist eine primitive Klasse und wurde durch einen spezialen
Metatyp-Algorithmus von der Klasse „ObjektVRegion“ entwickelt.
Attribute
MathPunkt> m_punkt; // Basispunkt
MathStrecke m_strecke; // Basislinie
MathWinkel m_winkel; // Basiswinkel
Text m_text // Bedeutung dieses Objektes
Beschrift
Beschreibung
Ein Objekt „Beschrift“ ist eine Kette von Objekten „VSymbol“. Es wird
aus mehreren nebeneinander auf deselben Linie stehenden Objekten „VSymbol“
gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt; // Basispunkt
MathStrecke mStrecke; // Basislinie
Text mText; // Inhalt
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für die Winkel
zwischen den Basislinien von zwei Objekten der Klasse „ObjektV-
Symbol“,
Eine Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen zwei Objekten der Klasse „ObjektVSymbol“;
Eine Konstante Const AbstandGeraden definiert die maximale Toleranz
für den Abstand zwischen zwei parallelen Linien (Basislinien von Objekten
„ObjektVSymbol“);
Variablen curWinkel, curAbstand, curAbstandGeraden definieren die entsprechenden
Parameter von „curVSymbol“ und „testVSymbol“:

A.2 Rasterbild-Modelle 75
if (curWinkel > Winkel) return continue;
die Objekte stehen zueinander nicht parallel
if(curAbstand > Abstand) return continue;
die Objekte stehen zu weit voneinander entfernt
if(curAbstandGeraden > AbstandGeraden) return continue;
die Objekte stehen nicht auf derselben Linie
VLeitungsstück
Beschreibung
Ein Objekt „VLeitungsstück“ ist ein ununterbrochener Linienverlauf von
Verzweigung zu Verzweigung und wird durch ein rekursives Verfahren aus
mehreren miteinander verbundenen Objekten „Vektor“ gebildet. Unter der
Verzweigung versteht man hier einen Verbindungspunkt, an dem mehr als
zwei Objekte „Vektor“ zusammentreffen.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // eine Kette aus Objekten „Vektor“
Entscheidungsfunktion
if (! Vektor1.connected(Vektor2)) continue;
Vektor1 und Vektor2 sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt p)
If (inzi.getNumber() > 2) continue;
Mehr als zwei Vektoren treffen in demselben Punkt zusammen; Hier gibt
es eine Verzweigung.
VLeitung
Beschreibung
Ein Objekt „VLeitung“ wird von einem Objekt „VLeitungsstück“ und einem
danebenstehenden Objekt „Beschrift“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // alle sich treffenden Striche
werden als eine Polylinie definiert;
Text mBeschriftung; // Beschriftung für dies VLeitungsstück;

76 A ABSTRAKTIONSREGELN
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const Winkel definiert die maximale Toleranz für den Winkel
zwischen der Basislinie des Objekts „Beschrift“ und der Strecke von
„bestSegment“;
Eine Konstante Const Abstand definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen der Basislinie des Objekts „Beschrift“ und der Strecke
des „bestSegment“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Die Beschriftung muss fast parallel zu dem „bestSegment“ sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Die Beschriftung muss in der Nähe von dem „bestSegment“ sein.
Maßlinie
Beschreibung
Ein Objekt „Maßlinie“ ist ein ununterbrochener Linienverlauf von Verzweigung
zu Verzweigung und wird durch ein rekursives Verfahren aus
mehreren miteinander verbundenen Objekten „Vektor“ gebildet. Alle Vektoren
müssen fast auf derselben Linie stehen. Unter Verzweigung versteht
man hier einen Verbindungspunkt, in dem mehr als zwei Objekte „Vektor“
zusammentreffen.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // eine Kette aus Objekten „Vektor“
Entscheidungsfunktion
if (! Vektor1.connected(Vektor2)) continue;
Vektor1 und Vektor2 sind nicht miteinander verbunden
if (Vektor1.winkel(Vektor2)>Winkel) continue;
Vektor1 und Vektor2 müssen fast auf der selben Linie stehen
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt p)
If (inzi.getNumber() > 2) continue;
Mehr als zwei Vektoren treffen in dem selben Punkt zusammen; Hier gibt
es eine Verzweigung.

A.2 Rasterbild-Modelle 77
Bemaßung
Beschreibung
Ein Objekt „Bemaßung“ wird aus einem Objekt „Maßlinie“ und einem
danebenstehenden Objekt „Beschrift“ gebildet.
Attribute
MathPunkt mPunkt1; // Basispunkt1 von „Maßlinie“, Basispunkt1
MathPunkt mPunkt2; // Basispunkt2 von „Maßlinie“, Basispunkt2
MathStrecke mStrecke; // Basislinie von „Maßlinie“, Basislinie
Text mText; // Basistext von „Beschrift“, Maßzahl
Entscheidungsfunktion
Eine Konstante Const WINKEL definiert die maximale Toleranz für den
Winkel zwischen der Basislinie von „Maßlinie“ und der Basislinie von
„Beschrift“;
Eine Konstante Const ABSTAND definiert die maximale Toleranz für den
Abstand zwischen der Basislinie von „Maßlinie“ und der Basislinie von
„Beschrift“:
if( curWinkel > Winkel ) return false;
Die Maßzahl muss fast parallel zu der Maßlinie sein;
if( curAbstand > Abstand ) return false;
Maßzahl und Maßlinie müssen in der Nähe voneinander gefunden werden.
VGebäudeLeft
Beschreibung
Ein Objekt „VGebäudeLeft“ wird als ein abgeschlosses Polygon durch ein
rekursives Verfahren im linksdrehenden Sinn aus mehreren miteinander
verbundenen Objekten „Vektor“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand

78 A ABSTRAKTIONSREGELN
Entscheidungsfunktion
if (! testVektor.connected(curVektor)) continue;
// nextVektor und curVektor sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt curVektor.mP2)
If (inzi.getNumber() > 2)
nextVektor = getNextLeft(inzi);
Falls mehr als zwei Objekte „Vektor“ am Endpunkt des aktuellen Objekts
„Vektor“ angetroffen werden, d.h. es mehrere mögliche Fortsetzungen für
den aktuellen Vektor gibt, wird das erste Objekt von „Vektor“ im linksdrehenden
Sinn als Fortsetzung ausgewählt.
VGebäudeRight
Beschreibung
Ein Objekt „VGebäudeRight“ wird als ein abgeschlossenes Polygon durch
ein rekursives Verfahren im rechtsdrehenden Sinn aus mehreren miteinander
verbundenen Objekten „Vektor“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Entscheidungsfunktion
if (! nextVektor.connected(curVektor)) continue;
// nextVektor und curVektor sind nicht miteinander verbunden
getY()->getInzidente(ListRef inzi, MathPunkt curVektor.mP2)
If (inzi.getNumber() > 2)
nextVektor = getNextRight(inzi);
Falls mehr als zwei Objekte „Vektor“ am Endpunkt des aktuellen Objekts
„Vektor“ zusammentreffen, d.h. es mehrere mögliche Fortsetzungen für
den aktuellen Vektor gibt, wird das erste Objekt von „Vektor“ im rechtsdrehenden
Sinn als Fortsetzung ausgewählt.

A.2 Rasterbild-Modelle 79
VGebäudeUNBS (unbeschriftet Gebäude)
Beschreibung
Die Objektklasse „VGebäudeUNBS“ definiert eine Generalisierung aus
den Objektklassen „VGebäudeLeft“ und „VGebäudeRight“. D.h. jedes
Objekt von den beiden ist auch ein Objekt „VGebäudeUNBS“.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
VGebäudeBS (beschriftet Gebäude)
Beschreibung
Ein Objekt „VGebäudeBS“ wird aus einem Objekt „VGebäudeUNBS“
und einem darin angetroffenen Objekt „Beschrift“ gebildet.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Text mLabel; // Basistext von „Text“, Gebäudenummer
Entscheidungsfunktion
if( !curGebäudeUNBS.umfang(curText) ) return false;
Die Hausnummer (ein Objekt von „Beschrift“) muss innerhalb der Kontur
eines Gebäudes sein.
VGebäude
Beschreibung
Die Objektklasse „VGebäude“ definiert eine Generalisierung aus den Objektklassen
„VGebäudeUNBS“ und „VGebäudeBS“. D.h. jedes Objekt
der beiden ist auch ein Objekt „VGebäude“.
Attribute
MathPolyKurve mPoly; // Basispolylinie, Gebäuderand
Text mLabel; // Gebäudenummer

80 B DEFINITIONEN ALLER LAYOUT_KLASSEN IN DATENSAMMLER
B
Definitionen aller Layout_Klassen in Datensammler
B.1 Definitionen für CAD-Daten
Layout: Leitungsabschnitt
Attribute:
Durchmesser:
Material:
Layout: Schutzrohr
Attribute:
Ohne Attributedefinition
Layout: Materialwechsel
Attribute:
Ohne Attributedefinition
Top: Leitungsgeneral
geometrische Länge
Beschriftung
Top: Leitungsgeneral
Top: Leitungsgeneral
Layout:GasNetz (eine Komposition von Leitungsabschnitte)
Attribute:
Ohne Attributedefinition
Layout: Bemassung
Attribute:
Abstand:
Masszahl:
Richtigkeit:
Top: Bemassung
geometrische Länge
Maßzahl
bool Variable
„TRUE“, wenn die Differenz der geometrischen Länge und Maßzahl in einer
Differenztoleranz beschränkt wird; Die Differenztoleranz kann vom Benutzer
selbst verändert werden (Siehe Anhang A: Handbuch für Benutzer).
Anlegepunkt1:
Anlegepuntk2:
Layout: Gebaeude
Attribute:
Hausnummer
Schwerpunkt
Umfang:
Fläche:
Layout: Flurstueck
Attribute:
Flurstuecknummer
Schwerpunkt
Koordinate Parameter
Koordinate Parameter
Top: Gebaeude
geometrische Umfang
geometrische Fläche
Top: Flurstueck

B.1 Definitionen für CAD-Daten 81
Layout: Schieber
Attribute:
Schwerpunkt
Layout: Wassertopf
Attribute:
Schwerpunkt
Relationen Definition:
Top: SchieberBR
Top: WassertopfBR
NetzHatAbschnitt: GasNetz→Leitungsabschnitt
definiert eine Zugehörigkeit zwischen einem GasNetz und mehreren Leitungsabschnitten.
Benachbart: Leitungsabschnitt→Leitungsabschnitt
definiert eine Nachbarschaft zwischen zwei miteinander verbundenen Leitungsabschnitten.
BegrenztDurch: Leitungsabschnitt→Materialwechsel
definiert eine Nachbarschaft zwischen einem Leitungsabschnitt und einem
Materialwechsel.
Nachbar_BM_LAs: Bemassung→Leitungsabchnitt
definiert eine Nachbarschaft zwischen einer Bemassung und dem entsprechenden
vermessenen Leitungsabschnitt.
Nachbar_BM_GB: Bemassung→Gebaeude
definiert eine Nachbarschaft zwischen einer Bemassung und dem entsprechenden
vermessenen Gebaeude.
HausHatLeitung: Gebaeude→Leitungsabschnitt
definiert eine Nachbarschaft zwischen einem Gebaeude und einem damit
verbundenen Leitungsabschnitt.
Einbauend_SB: Schieber→Leitungsabschnitt
definiert eine Zugehörigkeit zwischen einem Schieber und dem entsprechenden
Leitungsabschnitt: ein Schieber ist normalerweise ein Einbauteil
von einer Leitung.

82 B DEFINITIONEN ALLER LAYOUT_KLASSEN IN DATENSAMMLER
Einbauend_WT: Wassertopf→Leitungsabschnitt
definiert eine Zugehörigkeit zwischen einem Wassertopf und dem entsprechenden
Leitungsabschnitt: ein Wassertopf ist normalerweise ein Einbauteil
von einer Leitung.
B.2 Definitionen für Rasterbild-Daten
Layout: VLeitung
Attribute:
Durchmesser:
Material:
Layout: VBemassung
Attribute:
Abstand:
Masszahl:
Richtigkeit:
Top: VLeitung
geometrische Länge
Beschriftung
Top: VBemassung
geometrische Länge
Maßzahl
bool Variable
„TRUE“, wenn die Differenz der geometrischen Länge und der Maßzahl in einer
Differenztoleranz beschränkt wird; Die Differenztoleranz kann vom Benutzer
selbst verändert werden (Siehe Anhang A: Handbuch für Benutzer).
Anlegepunkt1:
Anlegepuntk2:
Layout: VGebaeude
Attribute:
Hausnummer
Schwerpunkt
Umfang:
Fläche:
Relationen Definition:
Koordinate Parameter
Koordinate Parameter
Top: VGebaeude
geometrischer Umfang
geometrische Fläche
Nachbar_BM_LAs: VBemassung→VLeitung
definiert eine Nachbarschaft zwischen einer VBemassung und der entsprechenden
vermessenen VLeitung.
Nachbar_BM_GB: VBemassung→VGebaeude
definiert eine Nachbarschaft zwischen einer VBemassung und dem entsprechenden
vermessenen VGebaeude.

B.2 Definitionen für Rasterbild-Daten 83
HausHatLeitung: VGebaeude→VLeitung
definiert eine Nachbarschaft zwischen einem VGebaeude und einer damit
verbundenen VLeitung.

84 C IMPLEMENTIERUNG DER VEKTORISIERUNG
C
Implementierung der Vektorisierung
C.1 Einleitung
Der Programmmodul für Vektorisierung von binären Rasterbildern ist aus Gründen der
Modularisierung und Vereinfachung der Struktur des Gesamtsystems augenblicklich
als ein eigenständiges Computerprogramm implementiert.
Als Eingabe bekommt der Vektorisierungsmodul folgende Dateien, die vorher angelegt
werden müssen:
1. Die zu vektorisierende binäre Rasterbilddatei;
2. Binäre Rasterbilddateien mit je einem Prototypsymbol als Inhalt (z.B. einfach
aus der obigen Datei auskopieren);
3. Textdatei mit Auskunft über die Aufsetzpunkte bzw. -winkel von einzelnen Prototypsymbolen
bezüglich deren Koordinatenursprung (linke obere Bildecke) und
deren zugelassene Toleranzen (Abweichungen in Pixeln) für den jeweiligen Konturvergleich.
Die binären Rasterbilddateien können in einem der gängigen Graphikformate vorliegen:
GIF, TIFF, PNG (sowie PPM, PGM, PBM).
Beim Aufruf des Vektorisierungsprogramms muß die zu vektorisierende Rasterbilddatei,
die Textdatei mit Infos und Parametern zu den Symbolprototypen sowie die
„Irrelevanzgrenze“ in Pixeln für die Skelettierung angegeben werden. Daraufhin werden
folgende Abarbeitungsschritte durchgeführt:
1. Auf das zu vektorisierende Rasterbild wird Konturfindung angewendet, um alle
dort vorkommenden Konturen zu erhalten;
2. Mit jedem Prototypsymbol wird ausgeführt:
(a) Auf das Prototypsymbol wird Konturfindung angewendet, um die notwendigen
Prototypparameter zu gewinnen;
(b) Mithilfe dieses Parametersatzes wird auf das zu vektorisierende Rasterbild
Konturvergleich angewendet, um dort die Konturen festzustellen, die
entsprechend der für das Symbol vorgegebenen Genauigkeit diesem ähnlich
sind (diese Rasterbildkonturen werden u.U. auch mit anderen Prototypsymbolen
„ähnlich“ sein!);
3. Auf das zu vektorisierende Rasterbild wird Skelettierung, mit der vorgegebenen
Irrelevanzgrenze, angewendet.

C.1 Einleitung 85
Die Textdatei für die Beschreibung der Prototypsymbole, notwendig für den Vektorisierungsmodul,
hat folgenden tabellarischen Aufbau. Eine Zeile entspricht einem
Prototypsymbol. In den Spalten werden angegeben: 1. Dateinamenstamm der Rasterdatei
mit diesem Prototyp als Inhalt; 2. Name des Symbols; 3,4. x,y-Koordinaten
des (relativen) Aufsetzpunktes dieses Symbols in der Prototypdatei; 5. Aufsetzwinkel
(Orientierung) des Symbols im Prototypbild; 6. zulässige Toleranz für den Konturvergleichsalgorithmus
(in Pixeln). Mit #-Symbol beginnen Kommentarzeilen. Ein
Beispiel dieser Datei:
# Stamm Name X Y α max.-Pxl.-Abstand
h2_EG “Buchstabe-E-Gross” 7 90 -23.0 2.6
h2_CG “Buchstabe-C-Gross” 72 92 63.0 7.6
h2_RG “Buchstabe-R-Gross” 9 78 -25.0 8.1
h2_SG “Buchstabe-S-Gross” 11 74 -25.0 6.1
h2_VG “Buchstabe-V-Gross” 77 93 69.0 7.1
h2_2G “Ziffer-2-Gross” 17 77 -21.0 5.6
h2_3G “Ziffer-3-Gross” 70 92 61.0 7.0
h2_6G “Ziffer-6-Gross” 71 91 62.0 7.1
h2_0g “Ziffer-0-gross” 62 71 64.0 7.3
h2_1g “Ziffer-1-gross” 69 79 66.0 3.3
h2_2g “Ziffer-2-gross” 64 84 64.0 4.6
h2_5g “Ziffer-5-gross” 71 82 65.0 5.1
h2_3k “Ziffer-3-klein” 65 73 67.0 4.6
h2_4k “Ziffer-4-klein” 24 63 -20.0 2.5
h2_7k “Ziffer-7-klein” 59 73 60.0 4.0
h2_Eg “Buchstabe-E-gross” 71 82 64.0 3.5
h2_Pg “Buchstabe-P-gross” 75 83 65.0 4.0
h2_klg “Linksklammer-gross” 15 75 -23.0 6.0
h2_krg “Rechtsklammer-gross” 15 75 -23.0 9.9
Die Ergebnisse der Vektorisierung werden in eine Textdatei derart zusammengefaßt,
daß diese Ergebnisdatei, sowie die ursprüngliche, zu vektorisierende binäre Rasterbilddatei
später von dem Y-Interpretationssystem geladen und ausgewertet werden
können (das Rasterbild dient der Anschaulichung der Vektorisierung bzw. deren Auswertung
von Y).
Somit enthält die Ergebnisdatei relative Randkonturen, Aufsetzpunkte und -winkel
zu allen Prototypsymbolen sowie Auskunft über jede im Rasterbild „erkannte“ Kontur
mit jeweiliger Auflistung der Symbolkandidaten sowie das Skelett des durch diese

86 C IMPLEMENTIERUNG DER VEKTORISIERUNG
Kontur festgelegten Rasterbildgebietes. Schließlich wird in der Ergebnisdatei das Skelett
von Rasterbildgebieten angegeben, wo keine von den Prototypen „gepaßt“ haben.
Der Vektorisierungsmodul ist momentan sowohl unter UNIX, als auch in der Cyg-
Win-Umgebung unter MS-Windows lauffähig.
C.2 Beispiel
Als Veranschaulichung betrachte man Ergebnisse der Vektorisierung eines Rasterbildes
in Abbildung C.1. Die als Schriftzeichen erkannten Symbole sind jeweils am
Abbildung C.1: Vektorisierungsergebnis.

C.2 Beispiel 87
Fußpunkt durch einen Pfeil (als Aufsetzpunkt und -orientierung) gekennzeichnet. Der
Symbolvergleichsalgorithmus ermittelt i.A. mehrere mögliche Aufsetzpunkte an einem
Schriftzeichen: zum einen aus Symmetriegründen einiger Symbole (z.B. „I“, „O“,
„X“, „H“, „S“, „Z“, „N“ oder „(“ bzw. „)“, usw.); zum anderen wird Dank der im
Voraus festgelegten tolerierbaren Konturungenauigkeit oft ein und dasselbe Symbol
bezüglich mehrerer beieinanderliegender Aufsetzpunkte und -orientierungen als mögliche
Lösungen „erkannt“. (Ab einer gewissen Toleranzschwelle ist der Algorithmus
nicht mehr in der Lage beispielsweise „5“ von „S“, „8“ von „B“ oder „3“ von „E“ zu
trennen, bis hin, daß an jeder Stelle alle Symbole als mögliche „Lösungen“ erkannt
werden.)
Nicht als Schriftsymbole erkannte Zeichnungselemente wurden nur skelettiert und
sind entsprechend durch Skelettvierecke mit dazugehörigen Mittellinien gekennzeichnet.
Abbildung C.2: Prototypsymbole.
Für die Beispielvektorisierung wurden als Prototypen Symbole verwendet wie in
Abbildung C.2 dargestellt (sie wurden in einzelne Rasterdateien als Protoypbilder abgelegt).
Anhand dieser Bilder wurde die Katalogdatei erstellt wie im Abschnitt C.1 tabellarisch
angegeben. Für die Erstellung dieser Datei hat sich ein kleines Oberflächenprogramm
(Abb. C.3) als sehr hilfreich erwiesen. Dies ermöglicht die Anzeige der
einzelnen Symbolrasterdateien sowie das visuelle Festlegen der Aufsetzpunkte und
-ausrichtungen. Über diese Oberfläche kann durch einen Knopfdruck die Vektorisierung
durchgeführt werden: als Ergebnis dessen entsteht eine (ebenfalls Text-) Datei,
die von Y geladen und ausgewertet werden kann.
Die Vektorisierung des hier angegebenen etwas über 1000×1000 Pixel großen Rasterbildes
dauerte auf einem INTEL 500-MHz Pentium Rechner in der Größenordnung
von 90 Sekunden.

88 C IMPLEMENTIERUNG DER VEKTORISIERUNG
Abbildung C.3: Programm für die Erstellung des Katalogs sowie Durchführung der
Vektorisierung.

C.3 Schnittstelle: Vektorisierung → Y 89
C.3 Schnittstelle: Vektorisierung → Y
Die Datei mit den Ergebnissen der Vektorisierung für die Y-Auswertung hat folgenden
Aufbau. In der angegebenen Schnittstellenbeschreibung zur Y sind geschweifte
Klammern – {, } –, doppelte Hochkommas – “, ” – und Schriftsymbole zwischen ihnen
in der Definition von „String“, sowie Zahlenziffern in „Zahl“ Terminalsymbole.
Die Notation für „Symbolprototypen“ bedeutet, daß sie entweder aus Null, einer oder
mehreren Instanzen von „Symbolprototyp“ besteht. „Vektorsymbole“ heißt ebenfalls,
es muß mindestens eine Instanz (oder mehr) von „Vektorsymbol“ vorkommen. Analog
besteht „Kontur“ mindestens aus vier (oder aus einer größeren geraden Zahl von)
„Punkten“.
YSchnittstellendokument := {Symbolprototypen, Vektorbild}
Symbolprototypen := {. . . , Symbolprototyp}
Symbolprototyp := {Name, Aufsetzpunkt, Aufsetzwinkel, Symbolgebiet}
Symbolregion := {. . . , Symbolgebiet}
Symbolgebiet := {Kontur, Symbolregion}
Kontur := {Punkt, Punkt, Punkt, Punkt, . . . }
Vektorbild := {Vektorsymbolregionen, Restskelett}
Vektorsymbolregionen := {. . . , Vektorsymbolregion}
Vektorsymbolregion := {Vektorsymbole, Skelett}
Vektorsymbole := {Vektorsymbol, . . . }
Vektorsymbol := {Name, Aufsetzpunkt, Aufsetzwinkel, Güte}
Skelett := {Skelettausschnitt1D, . . . }
Restskelett := {. . . , Skelettausschnitt1D}
Skelettausschnitt1D := {Skelettteil, . . . }
Skelettteil := {Endpunkt, Endpunkt}
Endpunkt := {Punkt, Breite}
Name := String
Aufsetzpunkt := Punkt
Aufsetzwinkel := Zahl
Güte := Zahl
Breite := Zahl
Punkt := {X, Y}
X := Zahl
Y := Zahl
String := “abcdefghijklmnopqrstuvwxyz. . . ”
Zahl := ±0123456789. . . E±123. . .

90 LITERATUR
Literatur
[1] BRINGMANN, O.: Symbolische Interpretation technischer Zeichnungen. Dissertation,
Technische Universität Dresden, 2002.
[2] BRINGMANN, O. und T. WIERSCHIN: Softwaredesign des Ypsilon-Kerns. Techn.
Bericht, kubit GmbH und TU Dresden, Institut für Künstliche Intelligenz, 01062
Dresden, Mommsenstr. 13, 2001. Intern.
[3] NEUMANN, P.: Studie: Aktiver Regionaler Geodaten-Pool (ARGPool). Techn.
Bericht, TU Dresden, Institut für Künstliche Intelligenz, 01062 Dresden, Mommsenstr.
13, 2000.