JP2012146154A - 指示値計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】指示針が示す指示値を精度高く計測すること。
【解決手段】指示値計測システム１は、メーターの画像を撮像する撮像装置２と、撮像装置２によって撮像されたメーターの画像から指示針が示す指示値を計測する画像解析処理装置３と、を備える。画像解析処理装置３は、指示針の中心位置及び動作開始位置の情報に基づいて撮像装置２によって撮像されたメーターの画像から指示針の画像を抽出し、抽出された指示針の画像に基づいて指示針の回転角度を検出し、指示針が示す指示値のベーススケール及びフルスケールの情報に基づいて指示針の回転角度を指示値に変換出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、メーターの中心点を回転軸として回転する指示針が示す指示値を計測する指示値計測システムに関するものである。

水処理設備の運転制御作業では、作業員が、制御機器の状態を計測する電力計等のメーターの指示針が示す指示値を読み取り、読み取った指示値に基づいて機器を調整することが行われている。ところが、このような運転管理作業では、作業員の作業負荷が大きく、また作業員が指示値を誤認識する可能性がある。このような背景から、近年、画像処理技術を利用してメーターの指示値を計測する技術が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、特許文献１記載の技術は、メーターの画像を撮像し、撮像された画像から指示針を含む画像を抽出し、抽出された画像に基づいて指示針の指示値を読み取るものである。

特開２００５−２５８９９２号公報

しかしながら、画像処理技術を利用した従来の計測技術によれば、メーターの種別や指示針の動作範囲に関する情報が設定されていないために、指示針の画像を正確に抽出できないことがあった。このため、メーターの画像から指示針の画像を正確に抽出し、指示針が示す指示値を精度高く計測可能な技術の提供が期待されていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、指示針が示す指示値を精度高く計測可能な指示値計測システムを提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る指示値計測システムは、メーターの中心点を回転軸として回転する指示針が示す指示値を計測する指示値計測システムであって、前記メーターの画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像されたメーターの画像から前記指示針が示す指示値を計測する画像解析処理装置と、を備え、前記画像解析処理装置は、少なくとも前記指示針の中心位置及び動作開始位置と前記指示針が示す指示値のベーススケール及びフルスケールとを設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された前記指示針の中心位置及び動作開始位置の情報に基づいて、前記撮像装置によって撮像されたメーターの画像から指示針の画像を抽出する指示針画像抽出手段と、前記指示針画像抽出手段によって抽出された指示針の画像に基づいて、指示針の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記設定手段によって設定された前記指示針が示す指示値のベーススケール及びフルスケールの情報に基づいて、前記回転角度検出手段によって検出された前記指示針の回転角度を指示値に変換出力する出力手段と、を備える。

本発明に係る指示値計測システムによれば、指示針が示す指示値を精度高く計測することができる。

図１は、本発明の一実施形態である指示値計測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態である画像解析処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、指示針設定画面の一例を示す図である。 図４は、メーターの構成を示す模式図である。 図５は、輝度分布のヒストグラムの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である指示値計測システムの構成及び動作について説明する。

〔指示値計測システムの構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である指示値計測システムの構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である指示値計測システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である指示値計測システム１は、撮像装置２，画像解析処理装置３，入力装置４，及び出力装置５を備える。撮像装置２は、機器パネル１０に設けられた複数のメーター１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＲＧＢ画像を撮像し、ＬＡＮ（Local Area Network）等の電気通信回線を介してＲＧＢ画像のデータを画像解析処理装置３に入力するものである。画像解析処理装置３は、パーソナルコンピュータ等の汎用の情報処理装置によって構成され、ＲＡＭ３１，ＲＯＭ３２，及びＣＰＵ３３を備える。

ＲＡＭ３１は、ＣＰＵ３３が実行する処理に関するコンピュータプログラムや制御データを一時記憶し、ＣＰＵ３３のワーキングエリアとして機能する。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３３が実行する処理に関するコンピュータプログラムや制御データを記憶する。本実施形態では、ＲＯＭ３２は、後述する画像解析処理の各処理ステップをコンピュータ言語によって記述した画像解析処理プログラム３２ａを記憶する。ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３２内に記憶されているコンピュータプログラムを実行することによって画像解析処理装置３全体の動作を制御する。本実施形態では、ＣＰＵ３３は、画像解析処理プログラム３２ａを実行することによって、本発明に係る設定手段，指示針画像抽出手段，回転角度検出手段，及び指示値変換手段として機能する。

入力装置４は、キーボード，マウスポインタ，テンキー等の入力装置によって構成され、オペレータの操作入力情報を画像解析処理装置３に入力する。出力装置５は、表示装置や印刷装置等の出力装置によって構成され、画像解析処理装置３の各種処理情報を出力する。

〔画像解析処理〕
このような構成を有する指示値計測システム１では、画像解析処理装置３が以下に示す画像解析処理を実行することによって、メーターの画像から黒色の指示針の画像を抽出し、黒色の指示針が示す指示値（工業値）を計測する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、この画像解析処理を実行する際の画像解析処理装置３の動作について説明する。

図２は、本発明の一実施形態である画像解析処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、オペレータが入力装置４を操作することによって、画像解析処理の実行を指示したタイミングで開始となり、画像解析処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、ＣＰＵ３３が、撮像装置２によって撮像されたメーター１１ａ〜１１ｃのＲＧＢ画像に対し輝度調整やコントラスト調整等の画像加工調整を行うことによって、メーター１１ａ〜１１ｃの画像が鮮明になるようにＲＧＢ画像を加工する。なお、撮像段階でメーター１１ａ〜１１ｃの画像が鮮明である場合には、このステップＳ１の処理は省略してもよい。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、ＣＰＵ３３が、画像解析処理の対象となるメーターの種別を設定する。具体的には、ＣＰＵ３３は、図３に示すような指示針設定画面１００を出力装置５に表示する。指示針設定画面１００は、撮像装置２によって撮像されたＲＧＢ画像を表示する画像表示部１１０、メーターの種別を設定する種別設定部１１１、メーターのベーススケール（ＢＳ）を設定するベーススケール設定部１１２、メーターのフルスケール（ＦＳ）を設定するフルスケール設定部１１３、メーターが示す指示値の単位を設定する単位設定部１１４、メーターの中心点の位置座標を設定する中心点座標設定部１１５ａ，１１５ｂ、指示針の動作開始点の位置座標を設定する開始点設定部１１６ａ，１１６ｂを含む。

オペレータは、出力装置５に指示針設定画面１００が表示されると、種別設定部１１１をプルダウン操作することによってメーターの種別のリストを表示させ、表示されたリストの中から処理対象となるメーターの種別を選択する。図３に示す例は、メーターの種別として広角度指示計が選択された例を示す。また、オペレータは、画像表示部１１０に表示されているＲＧＢ画像上におけるメーターの中心点及び動作開始点をクリック操作することにより、図４に示すメーター１１の中心点２０３及び指示針２０４の動作開始点Ｐ１（動作範囲Ｒの最小値Ｐ１）の位置座標を設定する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、ＣＰＵ３３が、画像解析処理の対象となるメーターのベーススケール及びフルスケールを設定する。具体的には、オペレータは、図３に示す指示針設定画面１００中のベーススケール設定部１１２及びフルスケール設定部１１３にベーススケール及びフルスケールの値を入力することによって、画像解析処理の対象となるメーターのベーススケール及びフルスケールを設定する。なお、ベーススケール及びフルスケールとは、図４に示すように、指示針２０４が動作範囲Ｒの最小値Ｐ１及び最大値Ｐ２にある時に示す指示値のことを意味する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ４の処理に進める。

ステップＳ４の処理では、ＣＰＵ３３が、撮像装置２によって撮像されたＲＧＢ画像の中からステップＳ２の処理によって中心点の位置座標が設定されたメーターのＲＧＢ画像を抽出する。そして、ＣＰＵ３３は、指示針の回転軸の画像を除去するために、ステップＳ２の処理により設定されたメーターの中心点の位置座標に基づいてメーターの中心点から所定範囲内にある画像を抽出したＲＧＢ画像から除去する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、ＣＰＵ３３が、ステップＳ４の処理後のＲＧＢ画像を構成する各画素についてＲ，Ｇ，Ｂの輝度値が以下に示す（条件式１）を満たすか否かを判別することによって、ＲＧＢ画像中に赤色の指示針の画像が含まれるか否かを判別する。判別の結果、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度値が以下に示す（条件式１）を満たす画素が存在しない場合、ＣＰＵ３３は、赤色の指示針の画像は含まれていないと判断し、画像解析処理をステップＳ７の処理に進める。一方、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度値が以下に示す（条件式１）を満たす画素が存在する場合には、ＣＰＵ３３は、赤色の指示針の画像が含まれていると判断し、画像解析処理をステップＳ６の処理に進める。
（条件式１）Ｒの輝度値−Ｇの輝度値＞規定値 ＆ Ｒの輝度値−Ｂの輝度値＞規定値

ステップＳ６の処理では、ＣＰＵ３３が、赤色の指示針の画像を構成する画素の輝度値を２５５に置き換えることによって、ステップＳ４の処理後のＲＧＢ画像から赤色の指示針の画像を除去する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、ＣＰＵ３３が、ＲＧＢ画像をグレースケール画像に変換する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、ＣＰＵ３３が、ステップＳ７の処理によって得られたグレースケール画像について、図５に示すような輝度値と画素数との関係を示す輝度分布のヒストグラムを作成する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ９の処理では、ＣＰＵ３３が、ステップＳ８の処理によって作成されたヒストグラムに基づいて、分布ピークの輝度値の最小値側が文字板であり、分布ピークの輝度値の最大値側が指示針であることから、分布ピークのそれぞれを最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸとし、その平均値（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）／２を二値化閾値として算出する。そして、ＣＰＵ３３は、算出された二値化閾値以下の輝度値を有する画素の輝度値を全て０に置き換える。この処理によれば、黒色の画像が強調表示され、黒色の指示針をより正確に抽出することが可能になる。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ１０の処理に進む。

ステップＳ１０の処理では、ＣＰＵ３３が、ステップＳ９の処理によって得られた画像に基づいて黒色の指示針の画像を抽出し、抽出された黒色の指示針の画像に基づいて黒色の指示針の回転角度を検出する。これにより、ステップＳ１０の処理は完了し、画像解析処理はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、ＣＰＵ３３が、ステップＳ１０の処理によって検出された黒色の指示針の回転角度及びステップＳ３の処理によって設定されたベーススケール及びフルスケールの値に基づいて、黒色の指示針が示す指示値を出力する。なおこの際、ＣＰＵ３３は、指示値がベーススケール及びフルスケールの範囲内にない場合、エラー情報を出力することが望ましい。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、一連の画像解析処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である画像解析処理によれば、ＣＰＵ３３が、指示針の中心点及び動作開始点の情報に基づいて撮像装置２によって撮像されたメーターの画像から指示針の画像を抽出し、抽出された指示針の画像に基づいて、指示針の回転角度を検出し、指示針が示す指示値のベーススケール及びフルスケールの情報に基づいて、指示針の回転角度を指示値に変換出力するので、指示針が示す指示値を精度高く計測することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１ 指示値計測システム
２ 撮像装置
３ 画像解析処理装置
４ 入力装置
５ 出力装置
１０ 機器パネル
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ メーター
３１ ＲＡＭ
３２ ＲＯＭ
３２ａ 画像解析処理プログラム
３３ ＣＰＵ

Claims (6)

1. メーターの中心点を回転軸として回転する指示針が示す指示値を計測する指示値計測システムであって、
   前記メーターの画像を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮像されたメーターの画像から前記指示針が示す指示値を計測する画像解析処理装置と、を備え、
   前記画像解析処理装置は、
   少なくとも前記指示針の中心位置及び動作開始位置と前記指示針が示す指示値のベーススケール及びフルスケールとを設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された前記指示針の中心位置及び動作開始位置の情報に基づいて前記撮像装置によって撮像されたメーターの画像から指示針の画像を抽出する指示針画像抽出手段と、
   前記指示針画像抽出手段によって抽出された指示針の画像に基づいて、指示針の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
   前記設定手段によって設定された前記指示針が示す指示値のベーススケール及びフルスケールの情報に基づいて、前記回転角度検出手段によって検出された前記指示針の回転角度を指示値に変換出力する指示値変換手段と、
   を備えることを特徴とする指示値計測システム。
2. 前記出力手段は、変換出力する指示値が前記設定手段によって設定されたベーススケール及びフルスケールの範囲内にない場合、エラー情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の指示値計測システム。
3. 前記指示針画像抽出手段は、前記設定手段によって設定された指示針の中心位置の情報に基づいて、前記撮像装置によって撮像されたメーターの画像から指示針の回転軸の画像を除去するメーター中心除去手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の指示値計測システム。
4. 前記指示針画像抽出手段は、前記撮像装置によって撮像されたカラー画像をグレースケール画像に変換し、グレースケール画像を構成する画素のうち、輝度値が所定の閾値以下である画素の輝度値を０に置き換える黒針強調補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の指示値計測システム。
5. 前記黒針強調補正手段は、前記グレースケール画像を構成する画素の輝度分布に基づいて前記所定の閾値を決定することを特徴とする請求項４に記載の指示値計測システム。
6. 前記指示針画像抽出手段は、前記撮像装置によって撮像されたメーターの画像の中に赤色の指示針の画像が含まれているか否かを判別し、赤色の指示針の画像が含まれている場合、赤色の指示針の画像を除去する赤色弱調補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか１項に記載の指示値計測システム。

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