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JP7429133B2 - Learning method, learning device, building landscape information generation method, generation device, computer program for building anomaly detection model - Google Patents
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Description

本発明は、建築物のBIM情報を、GANを用いた生成モデルに入力することで有益な情報を得る技術に関する。 The present invention relates to a technique for obtaining useful information by inputting BIM information of a building into a generative model using GAN.

近年、建築物のCADデータとして、建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報が用いられている(特許文献1参照)。 In recent years, BIM (Building Information Modeling) information, which is three-dimensional information about buildings, has been used as CAD data for buildings (see Patent Document 1).

特開2020-4278号公報JP 2020-4278 Publication

このようなBIM情報は、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報、要素の属性を示す属性情報などの様々な情報を含んでいることから、BIM情報を用いて様々な有用な情報を得ることが考えられる。
例えば、機械学習させた異常検知モデルを用いて、建築物の対象箇所を撮像した画像情報と、BIM情報とに基づいて異常箇所の検知を行なうことが考えられる。
あるいは、機械学習させた生成モデルを用いて、BIM情報に基づいて様々な環境下における建築物の景観情報を得ることが考えられる。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、異常検知モデルによる異常箇所の検知の精度を高め、異常箇所の検知を確実に行なう上で有利となる建築物の異常検知モデルの学習方法、学習装置、コンピュータプログラムを提供することにある。また、本発明の目的は、環境条件を反映した建築物景観情報を精度よく生成する上で有利な建築物の景観情報の生成方法、生成装置、コンピュータプログラムを提供することにある。
This kind of BIM information includes various information such as shape information indicating the shape of the elements that make up each part of the building and attribute information indicating the attributes of the elements, so BIM information can be used for various useful purposes. It is possible to obtain information.
For example, it is conceivable to use a machine-learned abnormality detection model to detect abnormal locations based on image information obtained by capturing images of target locations in buildings and BIM information.
Alternatively, it is conceivable to use a machine-learned generative model to obtain landscape information of buildings in various environments based on BIM information.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to improve the accuracy of detecting abnormalities using an abnormality detection model, and to improve the detection of abnormalities in buildings, which is advantageous in reliably detecting abnormalities. The purpose of the present invention is to provide a model learning method, a learning device, and a computer program. Another object of the present invention is to provide a method, a device, and a computer program for generating architectural landscape information that are advantageous in accurately generating architectural landscape information that reflects environmental conditions.

上述の目的を達成するため、本発明は、建築物を撮像した画像情報に基づいて異常箇所を検知する異常検知モデルの学習方法であって、前記建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、前記要素の属性を示す属性情報とを含む前記建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報から前記建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報を生成するステップと、前記建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報を得るステップと、前記第1画像情報および前記第2画像情報の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報を生成するステップと、GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルによって前記第3画像情報を学習させるステップと、前記第3画像情報で学習した前記生成モデルによって、前記第1画像情報から水増し用の画像情報としての第4画像情報を生成するステップと、前記第2画像情報および前記第4画像情報を教師データとして用いて前記異常検知モデルの学習を行なうステップとを含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記異常箇所は前記建築物に発生したひび割れ、剥落、汚損の少なくとも1つを含むことを特徴とする。
また、本発明は、上記の建築物の異常検知モデルの学習方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムである。
また、本発明は、建築物を撮像した画像情報に基づいて異常箇所を検知する異常検知モデルの学習装置であって、前記建築物を撮像して前記画像情報を生成する撮像部と、前記建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、前記要素の属性を示す属性情報とを含む前記建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報から前記建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報を生成する第1画像情報生成部と、前記撮像部により前記建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報を得る第2画像情報生成部と、前記第1画像情報および前記第2画像情報の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報を生成する第3画像情報生成部と、GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルで構成され、前記第3画像情報を学習し、前記第1画像情報から水増し用の画像情報としての第4画像情報を生成する第4画像情報生成部と、前記第2画像情報および前記第4画像情報を用いて前記異常検知モデルの学習を行なう異常検知モデル学習部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、建築物景観情報の生成方法であって、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、前記要素の属性を示す属性情報とを含む前記建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報を用意するステップと、前記建築物を取り巻く環境条件を入力するステップと、GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルによって前記環境条件を学習するステップと、前記環境条件を学習した生成モデルによって、前記BIM情報から前記建築物をその外部から見た外部画像または前記建築物をその内部から見た内部画像を示す建築物景観情報を生成するステップとを含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記環境条件は、1日のうちの時間帯、1年のうちの季節、天候の少なくとも1つを含むことを特徴とする。
また、本発明は、上記の建築物景観情報の生成方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムである。
また、本発明は、建築物景観情報生成装置であって、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、前記要素の属性を示す属性情報とを含む前記建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報を記録する記録部と、前記建築物を取り巻く環境条件を入力する入力部と、GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルによって前記環境条件を学習し、前記BIM情報から、前記建築物をその外部から見た外部画像または前記建築物をその内部から見た内部画像を示す建築物景観情報を生成する建築物景観情報生成部とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a learning method for an anomaly detection model that detects abnormal locations based on image information obtained by capturing images of a building, the method comprising: A first image information, which is normal image information of a part of the building to be detected, based on BIM (Building Information Modeling) information, which is three-dimensional information of the building, including shape information and attribute information indicating attributes of the elements. a step of generating image information; a step of obtaining second image information obtained by actually capturing an image of the detection target location of the building; and performing image processing on at least one of the first image information and the second image information. a step of generating third image information to which an abnormal location is newly added by the method; a step of learning the third image information by a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks); and a step of learning with the third image information. generating fourth image information as image information for padding from the first image information using the generated generation model; and generating the abnormality detection model using the second image information and the fourth image information as training data. The method is characterized in that it includes a step of performing learning.
Further, the present invention is characterized in that the abnormal location includes at least one of cracks, peeling, and stains occurring in the building.
Further, the present invention is a computer program that causes a computer to execute the learning method for the building anomaly detection model described above.
The present invention also provides a learning device for an anomaly detection model that detects an abnormal location based on image information obtained by capturing an image of a building, comprising: an imaging unit that captures an image of the building and generates the image information; The detection target of the building is determined from BIM (Building Information Modeling) information, which is three-dimensional information of the building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the object, and attribute information indicating the attributes of the elements. a first image information generation unit that generates first image information that is normal image information of a portion of the building; and second image information that obtains second image information obtained by actually capturing an image of the detection target location of the building by the imaging unit. a third image information generating section that generates third image information to which an abnormal location is newly added by performing image processing on at least one of the first image information and the second image information; a fourth image information generation unit configured with a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks), which learns the third image information and generates fourth image information as image information for padding from the first image information; and an anomaly detection model learning unit that learns the anomaly detection model using the second image information and the fourth image information.
The present invention also provides a method for generating building landscape information, which includes shape information indicating the shapes of elements constituting each part of the building, and attribute information indicating attributes of the elements. A step of preparing BIM (Building Information Modeling) information, a step of inputting environmental conditions surrounding the building, and a step of learning the environmental conditions by a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks). generating building landscape information indicating an external image of the building as seen from the outside or an internal image of the building as seen from the inside from the BIM information using a generative model that has learned the environmental conditions; It is characterized by
Further, the present invention is characterized in that the environmental conditions include at least one of the time of day, the season of the year, and the weather.
Further, the present invention is a computer program that causes a computer to execute the above-described method for generating building landscape information.
The present invention also provides a building landscape information generation device, which provides three-dimensional information of the building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the building, and attribute information indicating attributes of the elements. A recording unit that records BIM (Building Information Modeling) information, an input unit that inputs environmental conditions surrounding the building, and a generative model that uses GAN (Generative Adversarial Networks) to learn the environmental conditions and A building landscape information generation unit that generates building landscape information indicating an external image of the building viewed from the outside or an internal image of the building viewed from the inside, from BIM information. .

本発明によれば、建築物の3次元情報であるBIM情報から建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報を生成し、建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報を得て、第1画像情報および第2画像情報の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報を生成し、GANを利用した生成モデルによって第3画像情報を学習させ、学習した生成モデルによって、第1画像情報から水増し用の画像情報としての第4画像情報を生成し、第2画像情報および第4画像情報を教師データとして用いて異常検知モデルの学習を行なうようにした。
したがって、異常検知モデルの学習に際して、少数の第2画像情報しか用意できなくても、水増しデータとしての第4画像情報を容易に多数生成して、第2画像情報および第4画像情報を教師データとして異常検知モデルの学習を行なうことができるため、手間暇をかけることなく、異常検知モデルによる学習(機械学習)の効果を向上させる上で有利となり、異常検知モデルによる異常箇所の検知の精度を高め、異常箇所の検知を確実に行なう上で有利となる。
また、本発明によれば、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、要素の属性を示す属性情報とを含む建築物の3次元情報であるBIM情報を用意し、GANを利用した生成モデルによって建築物を取り巻く環境条件を学習させ、環境条件を学習した生成モデルによって、BIM情報から建築物をその外部から見た外部画像または建築物をその内部から見た内部画像を示す建築物景観情報を生成するようにした。
したがって、BIM情報の形状情報および属性情報に基づいて建築物景観情報を精度よく生成できることは無論のこと、環境条件を学習した生成モデルを用いるので、得られた建築物景観情報は環境条件を反映したものとなる。
そのため、建築物景観情報を用いて建築物の広報資料(カタログ)を作成した場合、さまざまな環境条件を反映した建築物の画像を提示することができ、広報資料の内容を多彩なものとし顧客に対する宣伝効果の向上を図る上で有利となる。
According to the present invention, first image information, which is normal image information of the part of the building to be detected, is generated from BIM information, which is three-dimensional information of the building, and the detection target part of the building is actually imaged. Obtaining the second image information, and performing image processing on at least one of the first image information and the second image information, third image information with newly added abnormal areas is generated, and GAN is used. The third image information is learned by the generative model, and the learned generative model generates fourth image information as image information for padding from the first image information, and the second image information and the fourth image information are used as training data. The anomaly detection model was trained using this method.
Therefore, when training an anomaly detection model, even if only a small amount of second image information can be prepared, a large number of fourth image information as padded data can be easily generated, and the second image information and fourth image information can be used as training data. Since the anomaly detection model can be trained as This is advantageous for reliably detecting abnormal locations.
Further, according to the present invention, BIM information, which is three-dimensional information of a building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the building and attribute information indicating the attributes of the elements, is prepared, and the GAN is The generative model used learns the environmental conditions surrounding the building, and the generative model that has learned the environmental conditions shows an external image of the building as seen from the outside or an internal image of the building as seen from the inside from the BIM information. Architectural landscape information is now generated.
Therefore, it goes without saying that building landscape information can be generated accurately based on the shape information and attribute information of BIM information, and since a generation model that has learned environmental conditions is used, the obtained building landscape information reflects the environmental conditions. It becomes what it is.
Therefore, when public relations materials (catalogs) for buildings are created using building landscape information, images of buildings that reflect various environmental conditions can be presented, making the content of public relations materials diverse and appealing to customers. This will be advantageous in improving the advertising effect for

第1の実施の形態に係る建築物の異常検知モデルの学習装置のブロック図である。1 is a block diagram of a learning device for a building anomaly detection model according to a first embodiment; FIG. 第1の実施の形態に係る建築物の異常検知モデルの学習方法における情報の流れを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the flow of information in the learning method for the building anomaly detection model according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る建築物の異常検知モデルの学習方法を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating a learning method for a building anomaly detection model according to the first embodiment. 第2の実施の形態に係る建築物景観情報生成装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a building landscape information generation device according to a second embodiment. 第2の実施の形態に係る建築物景観情報の生成方法を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a method of generating building landscape information according to a second embodiment.

(第1の実施の形態)
次に本発明の実施の形態に係る建築物の異常検知モデルの学習装置について学習方法およびコンピュータプログラムと共に説明する。
なお、本明細書において建築物とは、建築中の建築物、建築後の建築物の何れであってもかまわない。
図1に示すように、建築物の異常検知モデルの学習装置(以下単に学習装置という)10は、撮像部12と、BIM情報生成部14と、コンピュータ16とを含んで構成され、コンピュータ16は後述するロボット18と通信可能に接続されている。
(First embodiment)
Next, a learning device for a building anomaly detection model according to an embodiment of the present invention will be described together with a learning method and a computer program.
In addition, in this specification, a building may be either a building under construction or a building after construction.
As shown in FIG. 1, a learning device (hereinafter simply referred to as the learning device) 10 for a building anomaly detection model includes an imaging section 12, a BIM information generating section 14, and a computer 16. It is communicably connected to a robot 18, which will be described later.

撮像部12、BIM情報生成部14、コンピュータ16は、互いにデータの授受ができるように有線あるいは無線の通信線を介して接続されている。
BIM情報生成部14は、例えば、建築物の設計作業で使用されるコンピュータで構成される。
BIM情報生成部14は、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、要素の属性を示す属性情報とを含む建築物の3次元情報(3次元CAD情報)であるBIM(Building Information Modeling)情報を生成し、コンピュータ16に供給するものである。
ここで、建築物の各部を構成する要素とは、例えば、屋根、外壁、内壁、柱、天井、床、建具(窓、ドア、戸)など、従来公知の様々な建築物の各部を構成する要素である。
形状情報とは、上記要素の形状を示す情報である。
属性情報とは、上記要素の寸法、材質、色などを示す情報であり、言い換えると、視覚的に表現される情報である。
The imaging unit 12, BIM information generation unit 14, and computer 16 are connected via a wired or wireless communication line so that they can exchange data with each other.
The BIM information generation unit 14 is configured of, for example, a computer used in building design work.
The BIM information generation unit 14 generates BIM (Building Information), which is three-dimensional information (three-dimensional CAD information) of a building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the building, and attribute information indicating attributes of the elements. Information Modeling) generates information and supplies it to the computer 16.
Here, the elements constituting each part of a building include, for example, a roof, an outer wall, an inner wall, a column, a ceiling, a floor, fittings (windows, doors, doors), etc., which constitute each part of various conventionally known buildings. is an element.
Shape information is information indicating the shape of the element.
Attribute information is information indicating dimensions, materials, colors, etc. of the element, and in other words, it is information expressed visually.

コンピュータ16は、CPU、制御プログラム等を格納・記憶するROM、制御プログラムの作動領域としてのRAM、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
コンピュータ16は、CPUが制御プログラムを実行することにより、第1画像情報生成部16A、第2画像情報生成部16B、第3画像情報生成部16C、第4画像情報生成部16D、異常検知モデル学習部16Eとして機能する。
The computer 16 includes a CPU, a ROM that stores and stores control programs, a RAM that serves as an operating area for the control programs, an interface section that interfaces with peripheral circuits, and the like.
The computer 16 has a first image information generation section 16A, a second image information generation section 16B, a third image information generation section 16C, a fourth image information generation section 16D, and abnormality detection model learning by the CPU executing the control program. It functions as part 16E.

第1画像情報生成部16Aは、BIM情報から建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報D1を生成するものである。
なお、以下で説明する第1画像情報D1~第4画像情報D4は、3次元の画像情報であっても、2次元の画像情報であっても構わない。
建築物の検知対象となる部分とは、建築物の外部からあるいは内部から視認可能な部分であり、言い換えると、撮像部12によって撮像可能な部分である。
第1画像情報D1は、BIM情報から生成されるものであり、したがって、検知対象となる部分に異常が無い状態の画像情報であり、例えば、ひび割れ、剥落などの損傷や経年劣化による汚損が無い状態の検知対象となる部分の画像情報である。
The first image information generation unit 16A generates first image information D1, which is normal image information of a portion of the building to be detected, from the BIM information.
Note that the first image information D1 to fourth image information D4 described below may be three-dimensional image information or two-dimensional image information.
The detection target portion of the building is a portion that is visible from the outside or the inside of the building, in other words, a portion that can be imaged by the imaging unit 12.
The first image information D1 is generated from BIM information, and is therefore image information in a state where there is no abnormality in the part to be detected, for example, there is no damage such as cracks or peeling, or stains due to aging deterioration. This is image information of the part whose condition is to be detected.

第2画像情報生成部16Bは、建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報D2を生成するものであり、本実施の形態では、撮像部12で撮像された画像情報を第2画像情報D2として受け付けるものである。第2画像情報D2は建築物の検知対象箇所にまだ異常が発生していない段階で生成されることが好ましい。 The second image information generation unit 16B generates second image information D2 obtained by actually capturing an image of the detection target location of the building. In this embodiment, the second image information generation unit 16B This is accepted as image information D2. It is preferable that the second image information D2 is generated at a stage when no abnormality has yet occurred in the detection target location of the building.

第3画像情報生成部16Cは、第1画像情報D1および第2画像情報D2の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報D3を生成するものである。
すなわち、第3画像情報D3は、画像処理によって人為的に生成された異常箇所が新たに付加されたものであり、言い換えると、人為的(人工的)にノイズが付加された画像情報である。
The third image information generation unit 16C generates third image information D3 to which an abnormal part is newly added by performing image processing on at least one of the first image information D1 and the second image information D2. be.
That is, the third image information D3 is information to which an abnormal location artificially generated by image processing is newly added. In other words, it is image information to which noise is artificially added.

第4画像情報生成部16Dは、GAN(Generative Adversarial Networks:敵対的生成ネットワーク)を利用した生成モデルで構成され、第3画像情報D3を学習し、第1画像情報D1から水増し用の画像情報としての第4画像情報D4を生成するものである。
すなわち、異常箇所が新たに付加された第3画像を学習した生成モデルを用いて異常箇所が無い第1画像情報D1から新たに水増し用の異常箇所が有る第4画像情報D4を生成する。
したがって、第4画像情報生成部16Dは、多くの第3画像情報D3を学習すればするほど、様々な異常箇所が有る多様な種類の第4画像情報D4を生成することができ、言い換えると、手間暇をかけることなく第4画像情報D4を生成できるように図られている。
The fourth image information generation unit 16D is configured with a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks), learns the third image information D3, and generates image information for padding from the first image information D1. The fourth image information D4 is generated.
That is, using a generation model that has learned the third image to which the abnormality area has been newly added, fourth image information D4 having the abnormality area for padding is newly generated from the first image information D1 having no abnormality area.
Therefore, the more the fourth image information generation unit 16D learns the third image information D3, the more it can generate various kinds of fourth image information D4 having various abnormalities. In other words, It is designed to be able to generate the fourth image information D4 without spending much time and effort.

異常検知モデル学習部16Eは、第2画像情報D2および第4画像情報D4の双方を教師データDTとして用いて、後述するロボット18の異常検知モデル22の学習を行なうものである。
すなわち、第2画像情報D2は、建築物の検知対象箇所を実際に撮像したものであることから情報量としては限られたものとなっている。
これに対して、第4画像情報D4は、GANを用いた生成モデルによって生成されるので、多くの第4画像情報D4を生成することが容易であり、したがって、第4画像情報D4を多くするほど、後述するロボット18の異常検知モデル22を学習させるための教師データDTの情報量をより大きなものとすることができる。言い換えると、手間暇をかけることなく、教師データDTの質と量を共に確保する上で有利となる。
The anomaly detection model learning section 16E uses both the second image information D2 and the fourth image information D4 as teacher data DT to learn an anomaly detection model 22 of the robot 18, which will be described later.
That is, the second image information D2 is an actual image of the detection target location of the building, and therefore has a limited amount of information.
On the other hand, since the fourth image information D4 is generated by a generative model using GAN, it is easy to generate a large amount of fourth image information D4. The larger the amount of information of the teacher data DT for learning the abnormality detection model 22 of the robot 18, which will be described later, can be increased. In other words, it is advantageous in ensuring both the quality and quantity of the teacher data DT without taking much time and effort.

次にロボット18は、建築物の外部あるいは内部を、自律移動するものであり、予め定められた経路に沿って巡回しながら、建築物の異常箇所を検知するものである。
ロボット18は、ロボット側撮像部20、異常検知モデル22、移動部24、地図データベース26、測位部28、移動制御部30、報知情報生成部32、記録部34、通信部36などを含んで構成されている。
Next, the robot 18 autonomously moves outside or inside the building, and detects abnormalities in the building while patrolling along a predetermined route.
The robot 18 includes a robot side imaging section 20, an abnormality detection model 22, a moving section 24, a map database 26, a positioning section 28, a movement control section 30, a notification information generation section 32, a recording section 34, a communication section 36, etc. has been done.

ロボット側撮像部20は、ロボット18の巡回中に建築物を撮像して建築物の対象箇所の画像情報を生成するものである。 The robot-side imaging unit 20 captures an image of a building while the robot 18 is patrolling, and generates image information of a target location on the building.

異常検知モデル22は、ロボット側撮像部20で撮像された建築物の対象箇所の画像情報に基づいて異常検知を行なうものであり、前述した多くの教師データDTによって機械学習を行なえば行なうほど、異常検知の精度を高めることができる。 The anomaly detection model 22 detects anomalies based on the image information of the target part of the building captured by the robot-side imaging unit 20. The accuracy of abnormality detection can be improved.

移動部24は、ロボット18を移動させるものであり、例えば、モータで回転駆動される駆動輪、モータで旋回される旋回輪などを含むものであり、床面上に沿ってロボット18を走行させるものである。
移動部24は、駆動輪および旋回輪を含む構成に限定されず、四足歩行ロボット18で用いられる構成など、従来公知の様々なロボット18の移動部24の構成を用いることができる。
The moving unit 24 moves the robot 18, and includes, for example, a drive wheel rotated by a motor, a turning wheel rotated by a motor, etc., and moves the robot 18 along the floor surface. It is something.
The moving unit 24 is not limited to a configuration including a drive wheel and a turning wheel, and may be configured as the moving unit 24 of various conventionally known robots 18, such as a configuration used in a quadruped walking robot 18.

地図データベース26は、建築物の内部、外部の地図情報と地図情報上に予め定められた巡回経路とを記録している。 The map database 26 records map information on the inside and outside of buildings and predetermined tour routes on the map information.

測位部28は、ロボット18の自らの現在位置を測位するものである。
本実施の形態では、巡回経路に沿って予め測位用のビーコン(不図示)が設置されている。
地図データベース26にはビーコンが設置された位置とビーコンの識別情報とが紐付けられて記録されている。
測位部28は、ビーコンから受信した識別情報に紐付けられた位置を地図データベース26から特定することで現在位置の測位を行なう。
なお、測位部28は、GPSなどの測位衛星から受信した測位信号に基づいて現在位置の測位を行なうものなど、従来公知の様々な測位方法を用いるものであってもよい。
ただし、ビーコンを用いると、測位衛星からの測位信号が建築物によって遮られるような場合でも現在位置を正確に測位する上で有利となる。
The positioning unit 28 measures the current position of the robot 18.
In this embodiment, positioning beacons (not shown) are installed in advance along the patrol route.
In the map database 26, the location where the beacon is installed and the identification information of the beacon are recorded in association with each other.
The positioning unit 28 performs positioning of the current position by specifying from the map database 26 the position linked to the identification information received from the beacon.
Note that the positioning unit 28 may use various conventionally known positioning methods, such as one that positions the current position based on a positioning signal received from a positioning satellite such as GPS.
However, using a beacon is advantageous in accurately determining the current position even in cases where the positioning signal from the positioning satellite is blocked by buildings.

移動制御部30は、測位部28で測位された現在位置と地図データベース26の地図情報とに基づいて巡回経路に沿って自律移動するように移動部24を制御する。 The movement control unit 30 controls the movement unit 24 to autonomously move along the tour route based on the current position determined by the positioning unit 28 and map information in the map database 26 .

報知情報生成部32は、異常検知モデル22で異常箇所が検知された場合に、ロボット側撮像部20で撮像された画像情報に異常箇所を示す異常箇所表示マークを付加した異常検知画像情報と、異常箇所が検知された時点でのロボット18の現在位置を示す位置情報とを関連付けた報知情報を生成して記録部34に記録するものである。
なお、報知情報は地図データベース26の地図情報のうち巡回経路を含む範囲の地図情報を含んでいていてもよい。
記録部34は報知情報を記録保持するものである。
通信部36は、記録部34に記録された報知情報を、タブレット型端末やパーソナルコンピュータなどの端末に送信するものであり、これにより、端末によって報知情報を適宜処理することで、異常箇所の確認を行なうことができる。
When the abnormality detection model 22 detects an abnormality, the notification information generation unit 32 generates abnormality detection image information obtained by adding an abnormality display mark indicating the abnormality to the image information captured by the robot-side imaging unit 20; This is to generate notification information that is associated with position information indicating the current position of the robot 18 at the time when the abnormality is detected, and to record it in the recording unit 34.
Note that the notification information may include map information in a range including the tour route among the map information in the map database 26.
The recording unit 34 records and holds broadcast information.
The communication unit 36 transmits the notification information recorded in the recording unit 34 to a terminal such as a tablet terminal or a personal computer, and thereby allows the terminal to process the notification information as appropriate to confirm abnormalities. can be done.

次に学習装置10の動作について図2の情報の流れを示す模式図と、図3のフローチャートを参照して説明する。
まず、第1画像情報生成部16Aにより、形状情報と属性情報とを含む建築物の3次元情報であるBIM情報から建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報D1を生成する(ステップS10)。
次に、第2画像情報生成部16Bにより、建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報D2を得る(ステップS12)。本実施の形態では、予め撮像部12によって撮像された建築物の画像情報を第2画像情報D2として第2画像情報生成部16Bに供給しておく。
次に、第3画像情報生成部16Cにより、第1画像情報生成部16Aで生成された第1画像情報D1および第2画像情報生成部16Bで生成された第2画像情報D2の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報D3を生成する(ステップS14)。
次に、第4画像情報生成部16Dにより、GANを利用した生成モデルで第3画像情報D3を学習する(ステップS16)。
次に、第3画像情報D3を学習した生成モデル(第4画像情報生成部16D)によって、第1画像情報D1から水増し用の画像情報としての第4画像情報D4を生成する(ステップS18)。
次に、異常検知モデル学習部16Eにより、第2画像情報D2および第4画像情報D4を教師データDTとして用いて、ロボット18の異常検知モデル22の学習を行ない(ステップS20)、一連の処理を終了する。
このような処理を繰り返して行なうことにより異常検知モデル22の学習の効果が向上する。
Next, the operation of the learning device 10 will be explained with reference to the schematic diagram showing the flow of information in FIG. 2 and the flowchart in FIG. 3.
First, the first image information generation unit 16A generates first image information D1, which is normal image information of a part of the building to be detected, from BIM information, which is three-dimensional information of the building including shape information and attribute information. is generated (step S10).
Next, the second image information generation unit 16B obtains second image information D2 obtained by actually capturing an image of the detection target location of the building (step S12). In this embodiment, the image information of the building imaged by the imaging section 12 is supplied in advance to the second image information generation section 16B as the second image information D2.
Next, the third image information generation section 16C generates at least one of the first image information D1 generated by the first image information generation section 16A and the second image information D2 generated by the second image information generation section 16B. By performing image processing, third image information D3 to which abnormal locations are newly added is generated (step S14).
Next, the fourth image information generation unit 16D learns the third image information D3 using a generation model using GAN (step S16).
Next, the generation model (fourth image information generation unit 16D) that has learned the third image information D3 generates fourth image information D4 as image information for padding from the first image information D1 (step S18).
Next, the anomaly detection model learning unit 16E uses the second image information D2 and the fourth image information D4 as teacher data DT to learn the anomaly detection model 22 of the robot 18 (step S20), and performs a series of processes. finish.
By repeatedly performing such processing, the learning effect of the abnormality detection model 22 is improved.

なお、ロボット18の異常検知モデル22の学習がなされたならば、ロボット18を用いて建築物の外部あるいは内部において巡回を行ない、ロボット側撮像部20で撮像した撮像情報に基づいて異常検知モデル22を用いて建築物異常箇所の検知を行ない、報知情報を生成する。作業者は報知情報に基づいて建築物の異常箇所の点検、修理や補修を行なう。
なお、異常検知モデル22は初めからロボット18に設けておく必要はなく、ロボット18から切り離された異常検知モデル22を学習装置10で学習させたのち、異常検知モデル22をロボット18に搭載するなど任意である。
Note that once the anomaly detection model 22 of the robot 18 has been trained, the robot 18 is used to patrol the outside or inside of the building, and the anomaly detection model 22 is trained based on the image information captured by the robot side imaging unit 20. Detects abnormalities in buildings and generates notification information. Workers inspect, repair, and repair abnormalities in buildings based on the notification information.
It should be noted that the anomaly detection model 22 does not need to be provided in the robot 18 from the beginning; instead, the anomaly detection model 22 separated from the robot 18 may be trained by the learning device 10, and then the anomaly detection model 22 may be mounted on the robot 18. Optional.

以上説明したように、本実施の形態によれば、建築物の3次元情報であるBIM情報から建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報D1を生成し、建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報D2を得て、第1画像情報D1および第2画像情報D2の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報D3を生成し、GANを利用した生成モデルによって第3画像情報D3を学習させ、学習した生成モデルによって、第1画像情報D1から水増し用の画像情報としての第4画像情報D4を生成し、第2画像情報D2および第4画像情報D4を教師データDTとして用いて異常検知モデル22の学習を行なうようにした。
したがって、異常検知モデル22の学習に際して、少数の第2画像情報D2しか用意できなくても、水増しデータとしての第4画像情報D4を容易に多数生成して、第2画像情報D2および第4画像情報D4を教師データDTとして異常検知モデル22の学習を行なうことができるため、手間暇をかけることなく、異常検知モデル22による学習(機械学習)の効果を向上させる上で有利となり、異常検知モデル22による異常箇所の検知の精度を高め、異常箇所の検知を確実に行なう上で有利となる。
また、本実施の形態では、異常箇所は建築物に発生したひび割れ、剥落、汚損の少なくとも1つを含むので、それらひび割れ、剥落、汚損の検知を確実に行なう上で有利となる。
As explained above, according to the present embodiment, the first image information D1, which is normal image information of the part of the building to be detected, is generated from the BIM information, which is the three-dimensional information of the building, and A new abnormal location is added by obtaining second image information D2 obtained by actually capturing an image of the detection target location of the object, and performing image processing on at least one of the first image information D1 and the second image information D2. The third image information D3 is generated, the third image information D3 is learned by a generative model using GAN, and the fourth image information D4 as image information for padding is generated from the first image information D1 by the learned generative model. The abnormality detection model 22 is trained using the second image information D2 and the fourth image information D4 as teacher data DT.
Therefore, when learning the anomaly detection model 22, even if only a small number of second image information D2 can be prepared, a large number of fourth image information D4 as padded data can be easily generated, and the second image information D2 and the fourth image Since the anomaly detection model 22 can be trained using the information D4 as the teacher data DT, it is advantageous to improve the learning (machine learning) effect of the anomaly detection model 22 without spending time and effort. This is advantageous in increasing the accuracy of detecting an abnormal location by the 22 and reliably detecting an abnormal location.
Furthermore, in this embodiment, the abnormal location includes at least one of cracks, peeling, and stains occurring in the building, which is advantageous in reliably detecting these cracks, peelings, and stains.

(第2の実施の形態)
次に、第2実施の形態に係る建築物の景観情報生成装置について景観情報生成方法およびコンピュータプログラムと共に説明する。
建築物の景観情報生成装置(以下景観情報生成装置という)は、建築物のBIM情報をGANを用いた生成モデルに入力することで利用価値の高い建築物景観情報を生成するものである。
図4に示すように、景観情報生成装置40は、コンピュータ42によって構成されている。
また、コンピュータ42には、入力装置44(キーボード、マウス)、出力装置46(ディスプレイ、プリンター)、記録装置48(ハードディスク、メモリカードなどの外部記録媒体)が接続されている。
すなわち、コンピュータ42は、CPU、制御プログラム等を格納・記憶するROM、制御プログラムの作動領域としてのRAM、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
コンピュータ42は、CPUが制御プログラムを実行することにより、BIM情報記録部42Aと、入力部42Bと、建築物景観情報生成部42Cとして機能する。
BIM情報記録部42Aは、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、要素の属性を示す属性情報とを含む建築物の3次元情報であるBIM情報を記録するものであり、設計工程によって生成されたBIM情報を記録している。
第1の実施の形態で説明したように、BIM情報は、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、要素の属性を示す属性情報とを含むものである。
第2の実施の形態では、建築物の各部を構成する要素として、建築物をその外部から見た外部画像を構成する屋根、外壁、窓、ドア、戸などが挙げられる。また、建物をその内部から見た内部画像を構成する天井、内壁、床、窓、ドア、戸などが挙げられる。
形状情報とは、上記要素の形状を示す情報である。
属性情報とは、上記要素の寸法、材質、色などを示す情報である。
(Second embodiment)
Next, a landscape information generation device for a building according to a second embodiment will be described together with a landscape information generation method and a computer program.
A building landscape information generation device (hereinafter referred to as a landscape information generation device) generates building landscape information with high utility value by inputting BIM information of a building into a generation model using GAN.
As shown in FIG. 4, the landscape information generation device 40 is configured by a computer 42. As shown in FIG.
Also connected to the computer 42 are an input device 44 (keyboard, mouse), an output device 46 (display, printer), and a recording device 48 (external recording medium such as a hard disk and a memory card).
That is, the computer 42 includes a CPU, a ROM that stores and stores control programs, a RAM that serves as an operating area for the control programs, an interface section that interfaces with peripheral circuits, and the like.
The computer 42 functions as a BIM information recording section 42A, an input section 42B, and a building landscape information generation section 42C when the CPU executes a control program.
The BIM information recording unit 42A records BIM information, which is three-dimensional information of the building, including shape information indicating the shape of the elements constituting each part of the building, and attribute information indicating the attributes of the elements. BIM information generated through the design process is recorded.
As described in the first embodiment, BIM information includes shape information indicating the shape of elements constituting each part of a building and attribute information indicating attributes of the elements.
In the second embodiment, the elements constituting each part of the building include a roof, an outer wall, a window, a door, and the like that constitute an external image of the building viewed from the outside. Also included are ceilings, inner walls, floors, windows, doors, doors, etc. that constitute an internal image of a building viewed from inside.
Shape information is information indicating the shape of the element.
Attribute information is information indicating the dimensions, material, color, etc. of the element.

入力部42Bは、建築物を取り巻く環境条件を受け付ける(入力する)ものである。
環境条件は、1日のうちの時間帯、1年のうちの季節、天候の少なくとも1つを含む。
環境条件として1日のうちの時間帯を指定するのであれば、入力部42Bは、例えば、早朝、午前、正午、午後、夕方、夜間といった区分のそれぞれに対応した日照の有無、日光の角度、色温度、分光分布などの具体的な条件に変換して受け付ける。
環境条件として1年のうちの季節を指定するのであれば、入力部42Bは、四季に応じた日光の角度、色温度、分光分布などの具体的な条件に変換して受け付ける。
環境条件として、天候を指定するのであれば、入力部42Bは、快晴、晴れ、薄曇り、曇、雨、雪といった天候に応じた光量、色温度、分光分布などの具体的な条件に変換して受け付ける。
また、環境条件は、上述した日照に関連する条件に限定されるものではなく、例えば、建築物の外部あるいは内部に設置された照明装置の光量、色温度、分光分布、光の照射方向などを含むものであってもよい。
The input unit 42B receives (inputs) environmental conditions surrounding the building.
The environmental conditions include at least one of the following: time of day, season of year, and weather.
If the time of the day is specified as the environmental condition, the input unit 42B inputs, for example, the presence or absence of sunlight, the angle of sunlight, It is converted into specific conditions such as color temperature and spectral distribution.
If a season of the year is specified as the environmental condition, the input unit 42B converts it into specific conditions such as the angle of sunlight, color temperature, and spectral distribution according to the four seasons.
If the weather is specified as the environmental condition, the input unit 42B converts it into specific conditions such as light intensity, color temperature, and spectral distribution according to the weather such as clear, sunny, slightly cloudy, cloudy, rainy, and snowy. accept.
Furthermore, environmental conditions are not limited to the conditions related to sunlight mentioned above, but include, for example, the amount of light, color temperature, spectral distribution, direction of light irradiation, etc. of lighting devices installed outside or inside the building. It may include.

建築物景観情報生成部42Cは、GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルによって上述した様々な環境条件を学習し、BIM情報から、建築物をその外部から見た外部画像または建築物をその内部から見た内部画像を示す建築物景観情報を生成するものである。外部画像と内部画像の何れの建築物景観情報を生成するかは建築物景観情報生成部42Cに予め設定しておけばよい。
なお、建築物景観情報を生成する際の環境条件は、建築物景観情報生成部42Cに対して別途指定する。
The building landscape information generation unit 42C learns the various environmental conditions described above using a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks), and generates an external image of the building as seen from the outside or an external image of the building from the BIM information. This is to generate building landscape information that shows an internal image as seen from the inside. Which building scenery information, an external image or an internal image, is to be generated may be set in advance in the building scenery information generation section 42C.
Note that the environmental conditions for generating the building landscape information are separately designated to the building landscape information generation section 42C.

次に、景観情報生成装置40の動作について図5に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、BIM情報記録部42AにBIM情報が記録される(ステップS50)。
BIM情報は外部のコンピュータから通信回線(ネットワーク)を介して供給されても、外部記録媒体を介して供給されてもよい。
次に、環境条件が入力装置44を介して入力部42Bに受け付けられる(ステップS52)。
Next, the operation of the landscape information generation device 40 will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.
First, BIM information is recorded in the BIM information recording section 42A (step S50).
BIM information may be supplied from an external computer via a communication line (network) or via an external recording medium.
Next, the environmental conditions are received by the input unit 42B via the input device 44 (step S52).

次に、建築物景観情報生成部42Cは、GANを利用した生成モデルによって環境条件を学習する(ステップS54)。
次に、環境条件を学習した生成モデルによって、BIM情報から建築物をその外部から見た外部画像または建築物をその内部から見た内部画像を示す建築物景観情報を生成する(ステップS56)。
この際、建築物景観情報を生成する際の環境条件は、例えば、入力装置44を介して建築物景観情報生成部42Cに対して指定される。
次いで、生成された建築物景観情報が出力される(ステップS58)。
具体的には、ディスプレイにより視認可能に表示され、あるいは、プリンタにより紙媒体に印刷出力され、あるいは、外部記録媒体に記録され、あるいは、通信回線を介して他の端末(コンピュータ42)に供給される。
Next, the building landscape information generation unit 42C learns environmental conditions using a generative model using GAN (step S54).
Next, using the generative model that has learned the environmental conditions, building landscape information indicating an external image of the building viewed from the outside or an internal image of the building viewed from the inside is generated from the BIM information (step S56).
At this time, the environmental conditions for generating the building scenery information are specified to the building scenery information generating section 42C via the input device 44, for example.
Next, the generated building landscape information is output (step S58).
Specifically, it is visually displayed on a display, printed out on a paper medium by a printer, recorded on an external recording medium, or supplied to another terminal (computer 42) via a communication line. Ru.

第2の実施の形態によれば、建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、要素の属性を示す属性情報とを含む建築物の3次元情報であるBIM情報を用意し、GANを利用した生成モデルによって建築物を取り巻く環境条件を学習させ、環境条件を学習した生成モデルによって、BIM情報から建築物をその外部から見た外部画像または建築物をその内部から見た内部画像を示す建築物景観情報を生成するようにした。
したがって、BIM情報の形状情報および属性情報に基づいて建築物景観情報を精度よく生成できることは無論のこと、環境条件を学習した生成モデルを用いるので、得られた建築物景観情報は環境条件を反映したものとなる。
例えば、朝、昼、夜といった時間帯、四季の変化、晴れ、曇、雨といった天気の変化に対応した建築物景観情報を簡単に得ることができる。
そのため、建築物景観情報を用いて建築物の広報資料(カタログ)を作成した場合、さまざまな環境条件を反映した建築物の画像を提示することができ、広報資料の内容を多彩なものとし顧客に対する宣伝効果の向上を図る上で有利となる。
According to the second embodiment, BIM information, which is three-dimensional information of a building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the building and attribute information indicating attributes of the elements, is prepared, A generative model using GAN learns the environmental conditions surrounding the building, and the generative model that has learned the environmental conditions creates an external image of the building as seen from the outside or an internal image of the building as seen from the inside from BIM information. The building landscape information that shows the information is now generated.
Therefore, it goes without saying that building landscape information can be generated accurately based on the shape information and attribute information of BIM information, and since a generation model that has learned environmental conditions is used, the obtained building landscape information reflects the environmental conditions. It becomes what it is.
For example, it is possible to easily obtain architectural landscape information that corresponds to time zones such as morning, noon, and night, seasonal changes, and weather changes such as sunny, cloudy, and rainy.
Therefore, when public relations materials (catalogs) for buildings are created using building landscape information, images of buildings that reflect various environmental conditions can be presented, making the content of public relations materials diverse and appealing to customers. This will be advantageous in improving the advertising effect for

10 学習装置
12 撮像部
14 BIM情報生成部
16 コンピュータ
16A 第1画像情報生成部
16B 第2画像情報生成部
16C 第3画像情報生成部
16D 第4画像情報生成部
16E 異常検知モデル学習部
18 ロボット
40 景観情報生成装置
42 コンピュータ
42A BIM情報記録部
42B 入力部
42C 建築物景観情報生成部
44 入力装置
46 出力装置
48 記録装置
10 Learning device 12 Imaging unit 14 BIM information generation unit 16 Computer 16A First image information generation unit 16B Second image information generation unit 16C Third image information generation unit 16D Fourth image information generation unit 16E Anomaly detection model learning unit 18 Robot 40 Landscape information generation device 42 Computer 42A BIM information recording section 42B Input section 42C Building landscape information generation section 44 Input device 46 Output device 48 Recording device

Claims (4)

建築物を撮像した画像情報に基づいて異常箇所を検知する異常検知モデルの学習方法であって、
前記建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、前記要素の属性を示す属性情報とを含む前記建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報から前記建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報を生成するステップと、
前記建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報を得るステップと、
前記第1画像情報および前記第2画像情報の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報を生成するステップと、
GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルによって前記第3画像情報を学習させるステップと、
前記第3画像情報で学習した前記生成モデルによって、前記第1画像情報から水増し用の画像情報としての第4画像情報を生成するステップと、
前記第2画像情報および前記第4画像情報を教師データとして用いて前記異常検知モデルの学習を行なうステップと、
を含むことを特徴とする建築物の異常検知モデルの学習方法。
A learning method for an anomaly detection model that detects anomalies based on image information of a building, the method comprising:
Detection of the building from BIM (Building Information Modeling) information, which is three-dimensional information of the building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the building, and attribute information indicating attributes of the elements. generating first image information that is normal image information of the target portion;
obtaining second image information that is an actual image of the detection target location of the building;
performing image processing on at least one of the first image information and the second image information to generate third image information to which an abnormal location is newly added;
learning the third image information by a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks);
generating fourth image information as image information for padding from the first image information using the generative model learned using the third image information;
learning the anomaly detection model using the second image information and the fourth image information as training data;
A learning method for a building anomaly detection model characterized by including the following.
前記異常箇所は前記建築物に発生したひび割れ、剥落、汚損の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項1記載の建築物の異常検知モデルの学習方法。
The abnormal location includes at least one of cracks, peeling, and staining occurring in the building.
2. A learning method for a building anomaly detection model according to claim 1.
請求項1または2記載の建築物の異常検知モデルの学習方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。 A computer program that causes a computer to execute the learning method for a building anomaly detection model according to claim 1 or 2. 建築物を撮像した画像情報に基づいて異常箇所を検知する異常検知モデルの学習装置であって、
前記建築物を撮像して前記画像情報を生成する撮像部と、
前記建築物の各部を構成する要素の形状を示す形状情報と、前記要素の属性を示す属性情報とを含む前記建築物の3次元情報であるBIM(Building Information Modeling)情報から前記建築物の検知対象となる部分の正常な画像情報である第1画像情報を生成する第1画像情報生成部と、
前記撮像部により前記建築物の検知対象箇所を実際に撮像した第2画像情報を得る第2画像情報生成部と、
前記第1画像情報および前記第2画像情報の少なくとも一方に対して画像処理を施すことによって異常箇所が新たに付加された第3画像情報を生成する第3画像情報生成部と、
GAN(Generative Adversarial Networks)を利用した生成モデルで構成され、前記第3画像情報を学習し、前記第1画像情報から水増し用の画像情報としての第4画像情報を生成する第4画像情報生成部と、
前記第2画像情報および前記第4画像情報を用いて前記異常検知モデルの学習を行なう異常検知モデル学習部と、
を備えることを特徴とする建築物の異常検知モデルの学習装置。
A learning device for an anomaly detection model that detects anomalies based on image information of a building,
an imaging unit that images the building and generates the image information;
Detection of the building from BIM (Building Information Modeling) information, which is three-dimensional information of the building, including shape information indicating the shape of elements constituting each part of the building, and attribute information indicating attributes of the elements. a first image information generation unit that generates first image information that is normal image information of the target portion;
a second image information generation unit that obtains second image information obtained by actually capturing an image of the detection target location of the building by the imaging unit;
a third image information generation unit that generates third image information to which an abnormal location is newly added by performing image processing on at least one of the first image information and the second image information;
a fourth image information generation unit configured with a generative model using GAN (Generative Adversarial Networks), which learns the third image information and generates fourth image information as image information for padding from the first image information; and,
an anomaly detection model learning unit that learns the anomaly detection model using the second image information and the fourth image information;
A learning device for a building anomaly detection model, comprising:
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