JP2006285303A - メータの指示値読取システム - Google Patents

Abstract

【課題】各種メータの指示値を画像処理して読み取る際に、読取装置側の負担を少なくしてコストを低減する。
【解決手段】ＲＦＩＤタグ１３は、読取装置１００との間のデータ送受信手段、送受信データを記憶するメモリ、自己のメータを同定する固有番号を表示したバーコード１４、及び基線１５，１６ａ，１６ｂを有する。読取装置１００は、メータ１０及びタグ１３を撮像する撮像部１０１、メータ画像位置を前記基線に基づき補正して画像の原点を基準として指示値読取用の画像パラメータを算出する機能と、このパラメータを用いて固有番号により同定されるメータ画像から指示値を読取る機能とを備えた画像処理プロセッサ１０３と、画像パラメータ、指示値等をタグ１３に送信し、タグ１３から送信された固有情報及び初期設定情報を受信する無線通信制御部１０５及び送受信部１０２、タグ１３との間の送受信データを記憶する補助記憶部１０７を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency - IDentification）タグを備えた各種メータの撮像画像を指示値読取装置側で画像処理してメータの指示値を読み取ると共に、読み取った指示値その他の情報をＲＦＩＤタグとの間で送受信するメータの指示値読取システムに関するものである。

ＲＦＩＤシステムは、商品識別・管理等の流通分野を始めとして、プリペイドカード、電子マネー等にも広く応用されてきている。
最近では、例えば特許文献１に記載されているように、情報処理装置の入力ペンにＲＦＩＤ装置を内蔵し、情報処理装置が入力ペンと通信して入力ペンの使用者及びその使用者の筆跡パターン情報を記憶すると共に、この使用者が入力ペンによりタッチパネルを介して手書き入力した文字を、前記パターン情報に基づいて高精度に認識するようにした情報処理システムも提供されている。

一方、監視カメラにより撮像した指針回転型指示計から指針部分を抽出して指示値を読み取るようにした指示計の読み取り装置が、特許文献２に記載されている。
更に、河川等の水位を自動的に計測するために、計測サイトの水位中に設置した量水板をＩＴＶカメラ（工業用テレビカメラ）により撮像し、画像処理によって水位を求めるようにした水位計測装置が、特許文献３に記載されている。

特開２００３−９９１８４号公報（請求項１〜６、段落［００４４］〜［００６４］、図１，図９，図１０等） 特許第３４６８２５５号公報（請求項７〜１０、段落［００３０］，［００３１］、図１等） 特開平９−１６１０７６号公報（請求項１〜４、段落［００３３］〜［００４３］、図１，図５〜図７等）

ここで、各種のプラントや工場では、計測値や機器の運転状態を表示するためのアナログ表示式メータやディジタル表示式メータ等、各種のメータが多数使用されている。
これら多数のメータの指示値を操作員が人為的に読み取るには多くの労力を必要とし、また、読み取りミスが重大な事故に繋がるおそれもあることから、最近では、前述した特許文献２に記載されているように画像処理技術を応用して指示値を読み取ることも提案されている。

しかしながら、メータの指示部や指針の位置、形状等は多種多様であり、これら全てのメータの指示値を正確に読み取るためには、カメラを含む画像処理装置側で指示値読み取り用の画像パラメータ（画面内におけるメータの指示部の位置、指針の移動範囲、目盛の上下限値、目盛間隔等を示すパラメータ）を全て記憶しておかなくてはならず、メモリの記憶容量が増大して画像処理装置の大形化やコスト上昇を招くという問題があった。
上記の点に鑑み、発明者は、前述の特許文献１に記載されているようなＲＦＩＤシステムをメータの指示値読み取りの分野に応用すれば、画像処理装置側でのデータ記憶容量を削減し、低コストにて画像処理による指示値の読み取りが可能になるという知見を得たものである。

すなわち、本発明の解決課題は、各種メータの指示値を画像処理によって読み取る際に、画像処理装置側の負担を少なくしてコストの低減を可能にしたメータの指示値読取システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、指示値読み取りの対象となるメータに取り付けられたＲＦＩＤタグと、前記メータを撮像して画像処理により指示値を読み取る指示値読取装置と、を備え、
前記ＲＦＩＤタグは、
前記指示値読取装置との間でデータを送受信する手段と、
送受信データを記憶する記憶手段と、
自己が取り付けられたメータを同定するために表示された固有情報と、を有し、
前記指示値読取装置は、
メータ及びＲＦＩＤタグを同時に撮像可能な撮像手段と、
この撮像手段により撮像されたメータ画像から指示値読み取りのための画像パラメータを算出する機能と、この画像パラメータを用いて、前記固有情報により同定されるメータ画像から指示値を読み取る機能とを備えた画像処理手段と、
前記画像パラメータを含む初期設定情報を前記ＲＦＩＤタグに送信し、かつ、メータ画像から読み取った指示値を前記ＲＦＩＤタグに送信すると共に、前記ＲＦＩＤタグから送信された前記固有情報及び初期設定情報を受信する送受信手段と、
前記ＲＦＩＤタグとの間の送受信データを記憶する記憶手段と、を有するものである。

請求項２に記載した発明は、請求項１において、
前記画像パラメータが、メータの指示部における目盛の上下限値を始めとした目盛の位置情報を含むことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２において、
前記ＲＦＩＤタグは、メータ画像の位置を補正するために表示された基線を有し、
前記画像処理手段は、前記撮像手段により撮像されたメータ画像を前記基線に基づいて補正し、補正後のメータ画像の原点を基準として前記画像パラメータを算出する機能を有することを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３の何れか１項において、
前記初期設定情報が、指示値の運用上の上下限値を含むことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項４において、
前記指示値読取装置は、メータ画像から読み取った指示値が運用上の上下限値を逸脱した時に警報を発する手段を備えたものである。

本発明によれば、初期設定時に、メータの指示値を読み取るための画像処理に必要な画像パラメータを指示値読取装置が算出してＲＦＩＤタグに記憶させ、実際に指示値を読み取る際には、指示値読取装置がＲＦＩＤタグから画像パラメータ及び運用上の上下限値等を読み出すと共にこれらを使用してメータ画像から指示値を読み出すため、画像処理装置（指示値読取装置）側で複数のメータにそれぞれ固有の画像パラメータを常に記憶しておく必要がなく、メモリの記憶容量を低減して装置構成の簡略化、コストの低減を図ることができる。
また、ＲＦＩＤタグを撮像して得た固有情報と無線通信により得た固有情報とを同定することで、撮像しているメータとそのメータの画像パラメータ等の初期設定情報とを対応付けることができるので、指示値読取装置が多数のメータとの間で無線通信を行うような場合にも各メータの初期設定情報を確実に取得することができる。
ＲＦＩＤタグに設けた基線を利用してメータ画像を補正すれば、取り込んだ画像の大きさ、位置等を常に一定にすることができ、指示値の正確な読取りが可能になる。更に、初期設定情報として指示値の運用上の上下限値を考慮することにより、この上下限値を逸脱する指示値の発生を通報することができる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１はこの実施形態の全体構成図である。図１において、１０は指示値を読み取るべきアナログ表示式のメータであり、指針１２及び目盛を目視可能な指示部１１を備えている。また、指示部１１の下方には、後に詳述するようにＲＦＩＤタグ１３が貼り付けられている。このＲＦＩＤタグ１３は、周知のように無線送受信機能やアンテナ、メモリを備えたＩＣタグにより構成されており、電池を内蔵したものを使用すれば、使用電波の周波数帯にもよるが、外部の送受信部（後述する送受信部１０２）との間の通信距離を例えば数１０ｃｍ〜２ｍ程度まで確保することが可能である。

また、１００は、メータ１０の指示値を画像処理によって読み取る指示値読取機能と、前記ＲＦＩＤタグ１３との間でデータを無線送受信するデータ送受信機能とを備えた指示値読取装置である。
この指示値読取装置１００は、簡易型のＣＣＤカメラや監視用のＩＴＶカメラ等によってメータ１０の指示部１１及びＲＦＩＤタグ１３を同時に撮像する撮像部１０１と、所定周波数帯の電波を用いてＲＦＩＤタグ１３との間で無線送受信する送受信部１０２とを備えている。

撮像部１０１には画像処理プロセッサ１０３が接続されており、この画像処理プロセッサ１０３は、撮像部１０１による撮像画像から指針１２の指示値を読み取るために必要な種々の画像処理（後述する画像補正処理、メータ情報初期設定処理、指示値読取処理等）を実行する。
また、送受信部１０２には無線通信制御部１０５が接続されている。この無線通信制御部１０５は、送受信部１０２とＲＦＩＤタグ１３との間の送受信動作を制御するものであり、重要な計測値等の漏洩を防止したい場合には無線通信制御部１０５を介して暗号化通信を行わせても良い。

１０４は画像処理プロセッサ１０３及び無線通信制御部１０５に接続されたＣＰＵやＤＳＰ等の中央処理部であり、画像処理動作及び無線通信動作を制御すると共に、指示値読取装置１００の全体的な制御を行う。
この中央処理部１０４には、画像処理プログラムや通信制御プログラム、各種データが記憶されたＤＲＡＭ等の主記憶部１０６と、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の補助記憶部１０７が接続されている。なお、この補助記憶部１０７には、後に説明する画像パラメータや読み取った指示値及びそのトレンドデータ、計測時刻（指示値を読み取った時刻）等のデータが記憶されるものである。

１０８は一連の指示値読取動作に必要な入力操作を行うための操作部１０８であり、キーボード、タッチパネル、機械的スイッチ等、各種の入力操作手段を用いることができる。
また、１０９はメータ１０の撮像画像や目盛の上下限値、指示値等を表示するための液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示部、１１０はメータ１０の指示値が上下限値を逸脱した場合等に音声にて警報を発する通報部である。なお、この警報は表示部１０９により表示させても良く、前記操作部１０８は表示部１０９と一体化させても良い。

上記構成において、撮像部１０１及び送受信部１０２を一体化させることにより、カメラ付きのＲＦＩＤ送受信用端末を構成することもできる。以下では、このように撮像部１０１及び送受信部１０２を一体化した端末を用いてメータ１０の指示値を読み取るものと仮定して説明する。

図２は、図１におけるメータ１０の正面図である。
ＲＦＩＤタグ１３の表面には、タグ識別部としてのバーコード１４が設けられている。このバーコード１４が表す情報は、ＲＦＩＤタグ１３自身ひいては当該タグ１３が取り付けられたメータ１０を同定する固有番号（ＩＤ番号）としてタグ１３の内部メモリに予め記憶されており、ＲＦＩＤタグ１３から送信される固有番号と、指示値読取装置１００がメータ１０の撮像画像から読み取った固有番号とを照合して撮像対象であるメータ１０を同定するものである。
なお、タグ識別部としては二次元コードを用いることもできる。

タグ１３の表面の、バーコード１４の下方には、撮像画像を所定の位置、大きさに補正する際に使用する基準線としての水平基線１５とその両端の端部基線１６ａ，１６ｂとが配置されている。ここで、前記撮像部１０１によりカラー画像を撮像可能として、水平基線１５と端部基線１６ａ，１６ｂとを色分けすれば、画像の補正処理が一層容易となる。
なお、図２において、１７は指示部１１に設けられた目盛である。

以下、本実施形態における指示値読取動作について説明する。
まず、撮像部１０１によるメータ１０の撮像画像から、指示値を画像処理によって読み取るための画像パラメータを取得する前処理として、撮像部１０１が取り込んだ画像の位置や大きさを画像処理プロセッサ１０３により補正する画像補正処理について述べる。

いま、オペレータが撮像部１０１及び送受信部１０２を一体化した端末を使用してメータ１０を撮像した場合、通常はメータ１０までの距離やメータ１０と撮像部１０１との相対的な角度等がまちまちであるため、撮像した画面内のメータ１０の位置や角度、大きさ等が一様にはならない。すなわち、図３（ａ）に示すような画像が得られる。
このようにメータ１０の位置や大きさが一定でない画像では、指示部１１や指針１２の位置に相当するアドレス（座標）が決まらず、画像処理によって指針１２の指示値を読み取ることができないため、メータ１０の様々な画像の位置等を補正して前記アドレスやその原点を一義的に固定する必要がある。以下に述べる画像補正処理は、上記の目的でメータ画像を補正するものである。

図４は、画像補正処理のフローチャートである。
まず、画像処理プロセッサ１０３が図３（ａ）のような画像データを取り込む（ステップＳ１）。次に、取り込んだ画像に対し、図３（ｂ）に示す如く上端から順次横方向に走査を行い、バーコード１４を検出する（Ｓ２）。前述したように、バーコード１４の内容はＲＦＩＤタグ１３、言い換えればタグ１３が付されたメータ１０の固有番号を示しており、中央処理部１０４はこの固有番号を補助記憶部１０７に記憶する（Ｓ３）。

次いで、図３（ｃ）に示すバーコード１４の検出位置より下側の水平基線１５を走査により検出し、この水平基線１５に沿って両側に辿ることにより端部基線１６ａ，１６ｂとの交点をそれぞれ求めて水平基線１５の長さを検出すると共に、水平基線１５の中点を求める（Ｓ４，Ｓ５）。
更に、上記中点を中心として、図３（ｄ）に示す如く水平基線１５が画面の枠内で水平になるように、演算上で画像を回転処理する（Ｓ６）。

次に、図３（ｅ）に示す如く水平基線１５の中点が画面枠の底辺部の中央に位置するように、演算上で画像を移動する（Ｓ７）。その後、水平基線１５の長さが予め設定した長さになるように、水平基線１５の中点を中心として演算上で画像を拡大・縮小処理して（Ｓ８）画像補正を完了する。その結果、補正後の画像は図３（ｆ）のようになる。
上述した画像補正処理により、画面内の位置や角度、大きさ等が異なるメータ１０の画像を一様に規格化し、指針１２の指示値を読み取る際のアドレスの原点の位置を演算上、固定することができる。
例えば、原点の位置には、次に述べるように水平基線１５の中点が選ばれ、この中点のアドレスが補助記憶部１０７に記憶される。
上記の各処理において、水平基線１５、端部基線１６ａ，１６ｂが着色されている場合には、画像処理プロセッサ１０３がこれらの色を検出することで水平基線１５、端部基線１６ａ，１６ｂを認識する。

続いて、指示値読み取りの前処理であるメータ情報初期設定処理について、図５，図６を参照しつつ説明する。
図５は、前記補正処理後の画像を示しており、１２ａは指針１２の回転中心、１５ａは水平基線１５の中点である。
画像処理プロセッサ１０３は、水平基線１５の中点１５ａを原点として、指針１２の回転中心１２ａの位置をアドレスとして検出し、また、回転中心１２ａを中心とした指針１２の移動範囲である角度等に基づいて目盛１７の下限値１７ａ、上限値１７ｂの位置、指針１２の長さ等を検出する。また、必要に応じて指針１２の色を検出すると共に、これらの検出データ（すなわち画像パラメータ）と、運用上の上下限値（上述した下限値１７ａ及び上限値１７ｂよりも狭い範囲）とを初期設定情報として、中央処理部１０４を介し補助記憶部１０７に設定する（図６のステップＳ１１）。

その後、中央処理部１０４は図４のステップＳ３にて読み込んだＲＦＩＤタグ１３の固有番号を指定し、上記初期設定情報（画像パラメータ及び運用上の上下限値等の情報）を無線通信制御部１０５及び送受信部１０２を介してＲＦＩＤタグ１３に無線送信する。
上記固有番号を自己の固有番号として認識したＲＦＩＤタグ１３は、初期設定情報を受信して内部のメモリに書き込む（図６のステップＳ１２）。
以上の処理によって初期設定が完了し、ＲＦＩＤタグ１３には、そのタグ１３が貼り付けられているメータ１０の画像パラメータや運用上の上下限値が記憶されることになる。
なお、図４に示した画像補正処理、図６に示したメータ情報初期設定処理は、メータが複数ある場合にすべてのメータに対し実行されるものである。

次に、実際にメータ１０の指示値を読み取る場合の指示値読取処理について、図７を参照しつつ説明する。
まず、撮像部１０１によりメータ１０を撮像し、図６の場合と同様に図４の画像補正処理を実行する（Ｓ１〜Ｓ８）。また、送受信部１０２とＲＦＩＤタグ１３との無線通信により、メータ情報初期設定処理においてステップＳ１２により書き込んだ初期設定情報をタグ１３の固有番号と共に送受信部１０２が読み出す。中央処理部１０４は、画像補正処理の際にステップＳ３で記憶した固有番号が無線通信により読み出した固有番号と一致することを確認して、ＲＦＩＤタグ１３から送信された初期設定情報を読み込む（Ｓ２１）。

中央処理部１０４が読み込んだ初期設定情報には、画像パラメータとして図５に示した画像における目盛の位置情報（下限値１７ａ、上限値１７ｂ、その他の目盛１７の位置情報）等を含んでいるため、画像処理プロセッサ１０３は、指針１２の画像内の位置と前記画像パラメータとを用いて指針１２の相対的な位置（アドレス）を検出することができるから、指針１２による指示値を求めることが可能である。
また、初期設定情報には運用上の上下限値も含まれているので、中央処理部１０４では読み取った指示値が運用上の上下限値の範囲内か否かを判断することができ（Ｓ２２）、この範囲を逸脱している場合には通報部１１０を動作させて警報音を鳴動させたり、表示部１０９を介して警告表示を行えばよい（Ｓ２３）。

その後、中央処理部１０４は、上記のようにして読み取った指針１２の指示値及び現在時刻等のデータを、ＲＦＩＤタグ１３の固有番号を再び指定して無線通信制御部１０５及び送受信部１０２を介しＲＦＩＤタグ１３に送信し、そのタグ１３の内部メモリに書き込む（Ｓ２４）。なお、内部メモリへのデータの書き込みに当たっては、メモリの容量に応じて、過去に計測した複数回分のデータを書き込むようにし、次回の指示値読み取り時にこれらの過去値を参照するようしても良い。

また、読み取った指示値及び現在時刻は、補助記憶部１０７にも記憶されると共に、図８に示すように表示部１０９にも画面表示される。なお、図８の表示例は、目盛１７の間隔、上下限値、単位、現在時刻、読み取った指示値、運用上の上下限値をメータ１０の撮像画像と共に表示した例であるが、表示内容はこれらの情報に限定されるものではなく、例えば、ＲＦＩＤタグ１３の固有番号に対応するメータの種別や設置場所、指示値のトレンドデータ等を同時に表示しても良い。

なお、本発明の原理は、実施形態のようなアナログ表示式メータのみならずディジタル表示式メータにも適用可能である。

本発明の実施形態を示す全体構成図である。 図１におけるメータの正面図である。 撮像画像の説明図である。 画像補正処理のフローチャートである。 メータ情報初期設定処理における初期設定情報を説明するための撮像画像の説明図である。 メータ情報初期設定処理のフローチャートである。 指示値読取処理のフローチャートである。 表示部による表示例を示す図である。

符号の説明

１０：メータ
１１：指示部
１２：指針
１２ａ：回転中心
１３：ＲＦＩＤタグ
１４：バーコード
１５：水平基線
１５ａ：中点
１６ａ，１６ｂ：端部基線
１７：目盛
１７ａ：下限値
１７ｂ：上限値
１００：指示値読取装置
１０１：撮像部
１０２：送受信部
１０３：画像処理プロセッサ
１０４：中央処理部
１０５：無線通信制御部
１０６：主記憶部
１０７：補助記憶部
１０８：操作部
１０９：表示部
１１０：通報部

Claims (5)

1. 指示値読み取りの対象となるメータに取り付けられたＲＦＩＤタグと、前記メータを撮像して画像処理により指示値を読み取る指示値読取装置と、を備え、
   前記ＲＦＩＤタグは、
   前記指示値読取装置との間でデータを送受信する手段と、
   送受信データを記憶する記憶手段と、
   自己が取り付けられたメータを同定するために表示された固有情報と、を有し、
   前記指示値読取装置は、
   メータ及びＲＦＩＤタグを同時に撮像可能な撮像手段と、
   この撮像手段により撮像されたメータ画像から指示値読み取りのための画像パラメータを算出する機能と、この画像パラメータを用いて、前記固有情報により同定されるメータ画像から指示値を読み取る機能とを備えた画像処理手段と、
   前記画像パラメータを含む初期設定情報を前記ＲＦＩＤタグに送信し、かつ、メータ画像から読み取った指示値を前記ＲＦＩＤタグに送信すると共に、前記ＲＦＩＤタグから送信された前記固有情報及び初期設定情報を受信する送受信手段と、
   前記ＲＦＩＤタグとの間の送受信データを記憶する記憶手段と、
   を有することを特徴とするメータの指示値読取システム。
2. 請求項１に記載したメータの指示値読取システムにおいて、
   前記画像パラメータは、
   メータの指示部における目盛の位置情報を含むことを特徴とするメータの指示値読取システム。
3. 請求項１または２に記載したメータの指示値読取システムにおいて、
   前記ＲＦＩＤタグは、メータ画像の位置を補正するために表示された基線を有し、
   前記画像処理手段は、前記撮像手段により撮像されたメータ画像を前記基線に基づいて補正し、補正後のメータ画像の原点を基準として前記画像パラメータを算出する機能を有することを特徴とするメータの指示値読取システム。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載したメータの指示値読取システムにおいて、
   前記初期設定情報は、
   指示値の運用上の上下限値を含むことを特徴とするメータの指示値読取システム。
5. 請求項４に記載したメータの指示値読取システムにおいて、
   前記指示値読取装置は、メータ画像から読み取った指示値が運用上の上下限値を逸脱した時に警報を発する手段を備えたことを特徴とするメータの指示値読取システム。

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