JP3361726B2 - 液位計測方法及びその装置 - Google Patents
液位計測方法及びその装置Info
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- JP3361726B2 JP3361726B2 JP17454697A JP17454697A JP3361726B2 JP 3361726 B2 JP3361726 B2 JP 3361726B2 JP 17454697 A JP17454697 A JP 17454697A JP 17454697 A JP17454697 A JP 17454697A JP 3361726 B2 JP3361726 B2 JP 3361726B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は河川，湖などの水位
や海などの潮位，油などの液位（以下、これらを総称し
て「液位」という。）を計測すると共に液位の変化すな
わち波の周期や振幅を検出する液位計測方法およびその
装置に係り、特に、河川などに立設した量水標を離れた
場所からカメラ等で撮像し画像処理により液位を計測し
て高精度に波の周期，振幅を自動計測するのに好適な液
位計測方法及びその装置に関する。
や海などの潮位，油などの液位（以下、これらを総称し
て「液位」という。）を計測すると共に液位の変化すな
わち波の周期や振幅を検出する液位計測方法およびその
装置に係り、特に、河川などに立設した量水標を離れた
場所からカメラ等で撮像し画像処理により液位を計測し
て高精度に波の周期，振幅を自動計測するのに好適な液
位計測方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】河川等に設置される従来の液位計測技術
について、図１１を参照して説明する。図１１は、フロ
ート式水位計測装置の説明図である。水位計測装置は、
通常、河川の流れに沿って例えば１ｋｍ置きに設置され
る。この図１１の水位計測装置では、陸上に観測井戸３
２を掘り、観測井戸３２と河川水３９との間を横導水管
３４で連通し、観測井戸３２中にフロート３３を浮か
べ、ウエイト３５と滑車３６とロープ３８等を用いてフ
ロート３３の位置を計測し、このフロート計測位置を河
川３９の水位としている。このフロート式水位計測装置
では、洪水等で横導水管３４の先端部４０が砂利等で詰
まると河川３９の水位を計測できなくなるため、計測値
が正しいか否かを確認するために、観測井戸３２の他に
河岸に通常の垂直式量水標３７を設置しておき、その目
盛りで確認した水位と観測井戸３２での計測値とを定期
的に比較して導水管３４の連通状態を確認する必要があ
ると共に、砂利等が横導水管先端部４０に詰まらないよ
うにする管理が大変である。
について、図１１を参照して説明する。図１１は、フロ
ート式水位計測装置の説明図である。水位計測装置は、
通常、河川の流れに沿って例えば１ｋｍ置きに設置され
る。この図１１の水位計測装置では、陸上に観測井戸３
２を掘り、観測井戸３２と河川水３９との間を横導水管
３４で連通し、観測井戸３２中にフロート３３を浮か
べ、ウエイト３５と滑車３６とロープ３８等を用いてフ
ロート３３の位置を計測し、このフロート計測位置を河
川３９の水位としている。このフロート式水位計測装置
では、洪水等で横導水管３４の先端部４０が砂利等で詰
まると河川３９の水位を計測できなくなるため、計測値
が正しいか否かを確認するために、観測井戸３２の他に
河岸に通常の垂直式量水標３７を設置しておき、その目
盛りで確認した水位と観測井戸３２での計測値とを定期
的に比較して導水管３４の連通状態を確認する必要があ
ると共に、砂利等が横導水管先端部４０に詰まらないよ
うにする管理が大変である。
【０００３】この他の従来技術として、非接触式で水位
を検出する超音波水位計測装置がある。この超音波式で
は、気温により超音波の伝達特性が変化するので、温度
補正が必須であり、送受波器から水面に出射された超音
波は水面で反射され、この反射波を送受波器で受波して
反射波データから水面位置５を求めるときに、温度計の
測定温度で水面の計測位置を補正するようになってい
る。
を検出する超音波水位計測装置がある。この超音波式で
は、気温により超音波の伝達特性が変化するので、温度
補正が必須であり、送受波器から水面に出射された超音
波は水面で反射され、この反射波を送受波器で受波して
反射波データから水面位置５を求めるときに、温度計の
測定温度で水面の計測位置を補正するようになってい
る。
【０００４】尚、従来の液位計測方法については、例え
ば、機械工学便覧（改訂第６版；日本機械学会１９７
７；第６編 計測法第７章７・６「液位の測定」）に記
述がある。
ば、機械工学便覧（改訂第６版；日本機械学会１９７
７；第６編 計測法第７章７・６「液位の測定」）に記
述がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】液位を高精度に計測し
ようとすると、どうしても液位の細かな変化まで検出す
ることになる。つまり、１つの１つの波の上下までも検
出できなければ高精度に液位を計測したことにはならな
い。このため、高精度な液位計測装置は、検出した波の
周期や振幅も計測できなければならない。しかし、図１
１に示すように、従来の液位測定装置は、河川などから
水を観測井戸に引き込み、この観測井戸内の液位を計測
する方法をとるため、波を消去した状態の液位の観察し
かできないという問題がある。また、フロートを浮かべ
てその上下動から液位を観測するため、フロートの慣性
質量のため波の変化を高精度に検出できないという問題
もある。超音波式の液位計測装置は、それ自体の精度が
高くなく、波の変化まで高精度に検出することはできな
い。
ようとすると、どうしても液位の細かな変化まで検出す
ることになる。つまり、１つの１つの波の上下までも検
出できなければ高精度に液位を計測したことにはならな
い。このため、高精度な液位計測装置は、検出した波の
周期や振幅も計測できなければならない。しかし、図１
１に示すように、従来の液位測定装置は、河川などから
水を観測井戸に引き込み、この観測井戸内の液位を計測
する方法をとるため、波を消去した状態の液位の観察し
かできないという問題がある。また、フロートを浮かべ
てその上下動から液位を観測するため、フロートの慣性
質量のため波の変化を高精度に検出できないという問題
もある。超音波式の液位計測装置は、それ自体の精度が
高くなく、波の変化まで高精度に検出することはできな
い。
【０００６】本願発明者などは、河川などに立設した量
水標に接する液面箇所をカメラで撮像し、撮像画像を画
像処理技術を用いて解析し、高精度に液位を計測する技
術を提案した（特開平７−３３３０３９号，特開平８−
１４９９２号，特開平８−１４５７６５号，特願平７−
３２３２２０号）。この画像処理による液位計測技術
は、計測周期すなわち静止画像の取込周期を短くし各静
止画像における液位を求めることで、波により上下する
液位を細かく計測することが可能である。しかし、河川
や海などにおける波は、電気的な波と異なって規則正し
くなく、容易に風などで波が崩れてしまうため、計測し
た液位データに従来の波形解析の技術を適用しても、波
の周期や振幅を高精度に決定することが困難であるとい
う問題がある。
水標に接する液面箇所をカメラで撮像し、撮像画像を画
像処理技術を用いて解析し、高精度に液位を計測する技
術を提案した（特開平７−３３３０３９号，特開平８−
１４９９２号，特開平８−１４５７６５号，特願平７−
３２３２２０号）。この画像処理による液位計測技術
は、計測周期すなわち静止画像の取込周期を短くし各静
止画像における液位を求めることで、波により上下する
液位を細かく計測することが可能である。しかし、河川
や海などにおける波は、電気的な波と異なって規則正し
くなく、容易に風などで波が崩れてしまうため、計測し
た液位データに従来の波形解析の技術を適用しても、波
の周期や振幅を高精度に決定することが困難であるとい
う問題がある。
【０００７】本発明の目的は、液位の細かな変化すなわ
ち波の変化までも高精度に計測でき波の周期・振幅も高
精度に計測できる液位計測方法およびその装置を提供す
ることにある。
ち波の変化までも高精度に計測でき波の周期・振幅も高
精度に計測できる液位計測方法およびその装置を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、液面が接す
る量水標を周期的に撮像し撮像画像中の液位を画像処理
により求める液位計測において、各周期毎に得られる液
位データの平均値と標準偏差を求め、該標準偏差の値に
より前記液位データをグループ分けし、各グループ毎の
データを解析して前記液面の波の周期と振幅を求めるこ
とで、達成される。
る量水標を周期的に撮像し撮像画像中の液位を画像処理
により求める液位計測において、各周期毎に得られる液
位データの平均値と標準偏差を求め、該標準偏差の値に
より前記液位データをグループ分けし、各グループ毎の
データを解析して前記液面の波の周期と振幅を求めるこ
とで、達成される。
【０００９】固定点における液面高さの時系列データ
（液位データ）をその平均値，標準偏差によりグループ
化することで、波形の崩れた波についても周期を容易に
決定することが可能になる。
（液位データ）をその平均値，標準偏差によりグループ
化することで、波形の崩れた波についても周期を容易に
決定することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
る液位計測装置の全体構成図である。この液位計測装置
は、量水標１と、カメラ等の撮像手段４と、画像処理な
どのデータ処理を行う処理装置１３とから成る。
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
る液位計測装置の全体構成図である。この液位計測装置
は、量水標１と、カメラ等の撮像手段４と、画像処理な
どのデータ処理を行う処理装置１３とから成る。
【００１１】量水標１は、河川などの液位計測場所に設
置されるものであり、設置場所にほぼ垂直に立設される
２本の支柱１ａ，１ｂと、これら支柱１ａ，１ｂ間に平
行かつ多段に固設される複数の傾斜板１ｃで構成され
る。この梯子状に形成された量水標１の支柱１ａ，１ｂ
間の幅は例えば約１ｍになっており、梯子の横木に相当
する各傾斜板（量水板）１ｃには目盛りが付けられてい
る。尚、この目盛りはなくてもかまわない。傾斜板１ｃ
は、河川などの泥水に浸されたり直射日光に長時間晒さ
れたりして汚損するため、交換可能に支柱１ａ，１ｂに
取り付けられる構造にしておくのが好ましい。
置されるものであり、設置場所にほぼ垂直に立設される
２本の支柱１ａ，１ｂと、これら支柱１ａ，１ｂ間に平
行かつ多段に固設される複数の傾斜板１ｃで構成され
る。この梯子状に形成された量水標１の支柱１ａ，１ｂ
間の幅は例えば約１ｍになっており、梯子の横木に相当
する各傾斜板（量水板）１ｃには目盛りが付けられてい
る。尚、この目盛りはなくてもかまわない。傾斜板１ｃ
は、河川などの泥水に浸されたり直射日光に長時間晒さ
れたりして汚損するため、交換可能に支柱１ａ，１ｂに
取り付けられる構造にしておくのが好ましい。
【００１２】液位計測場所に設置された量水標１の液面
に接する部分を撮像するカメラ４はプリセット雲台１２
上に設置され、液位によってカメラ４の向きが調整でき
るようになっている。尚、カメラ４を屋外に設置する場
合には、カメラハウジング１１内にカメラ４を収納す
る。この実施形態では、屋外設置のカメラポール１５上
にカメラ４（雲台１２)を設ける。そして、カメラ姿勢
制御装置１６を設け、このカメラ姿勢制御装置１６が処
理装置１３からの指令を受けてカメラ４（雲台１２）の
姿勢を制御する構成となっている。このカメラ４は、現
在他の目的で用いられている監視カメラと兼用してもよ
く、また、専用カメラを新たに設置してよい。カメラ設
置場所は、カメラポール１５に限られるものではなく、
建物等の構造物上に設置してもよい。
に接する部分を撮像するカメラ４はプリセット雲台１２
上に設置され、液位によってカメラ４の向きが調整でき
るようになっている。尚、カメラ４を屋外に設置する場
合には、カメラハウジング１１内にカメラ４を収納す
る。この実施形態では、屋外設置のカメラポール１５上
にカメラ４（雲台１２)を設ける。そして、カメラ姿勢
制御装置１６を設け、このカメラ姿勢制御装置１６が処
理装置１３からの指令を受けてカメラ４（雲台１２）の
姿勢を制御する構成となっている。このカメラ４は、現
在他の目的で用いられている監視カメラと兼用してもよ
く、また、専用カメラを新たに設置してよい。カメラ設
置場所は、カメラポール１５に限られるものではなく、
建物等の構造物上に設置してもよい。
【００１３】処理装置１３は、計測器本体部１７と、デ
ータ処理部１８から構成される。計測器本体部１７は、
カメラ４の撮像画像を取り込んで処理する画像処理手段
２と処理画像を保存する画像記録手段１０とを備え、画
像処理手段２はカメラ姿勢制御装置１６にカメラ４の姿
勢を指令する信号も出力する機能を備える。データ処理
部１８は、画像処理手段５の出力データを処理するデー
タ処理コンピュータ３と、プリンタ５と、プロッタ６
と、表示手段７から構成される。
ータ処理部１８から構成される。計測器本体部１７は、
カメラ４の撮像画像を取り込んで処理する画像処理手段
２と処理画像を保存する画像記録手段１０とを備え、画
像処理手段２はカメラ姿勢制御装置１６にカメラ４の姿
勢を指令する信号も出力する機能を備える。データ処理
部１８は、画像処理手段５の出力データを処理するデー
タ処理コンピュータ３と、プリンタ５と、プロッタ６
と、表示手段７から構成される。
【００１４】画像記録手段１０は、カメラ４の撮像画像
をそのままエヴィデンスデータ１４としてテープ９に記
録する。例えば、家庭用のＶＴＲテープを用い、数分単
位で撮像されたカメラ画像（静止画）の１年間分を１本
のテープに記録し永久保存用とし、欠落データの追跡や
誤データの修正用として利用することができる。データ
処理部３からは、水位計測値のレポート８や、波の特性
値１９が出力される。図２は、傾斜板１ｃを使った液位
測定原理を説明する図である。同図（イ）で、傾斜板１
ｃの実像部２０（液面上にでている部分）が液面２３に
反射してできた反射像が２１である。実像部２０が傾斜
しているため、像２０，２１の撮像画像からその屈曲部
すなわち液面位置が容易に検出できる。図２（イ）は液
面で鏡面反射する場合を示しているが、反射がなく液体
が透明な状態では、図２（ロ）に示されるように、傾斜
板の液中部分が屈折像２２として観察される。この場合
にも、実像２０と屈折像２２の撮像画像からその屈曲部
すなわち液面板が容易に検出できる。図２（ハ）は、反
射像や屈折像が観察されない状態を示し、実像部２０し
か撮像されない場合を示す。この場合は最も液面位置が
認識できる状態である。実際には、図２の３つの状態が
混在した状態で撮像されるが、量水板が斜めに設けられ
ているため、液位は容易に認識される。
をそのままエヴィデンスデータ１４としてテープ９に記
録する。例えば、家庭用のＶＴＲテープを用い、数分単
位で撮像されたカメラ画像（静止画）の１年間分を１本
のテープに記録し永久保存用とし、欠落データの追跡や
誤データの修正用として利用することができる。データ
処理部３からは、水位計測値のレポート８や、波の特性
値１９が出力される。図２は、傾斜板１ｃを使った液位
測定原理を説明する図である。同図（イ）で、傾斜板１
ｃの実像部２０（液面上にでている部分）が液面２３に
反射してできた反射像が２１である。実像部２０が傾斜
しているため、像２０，２１の撮像画像からその屈曲部
すなわち液面位置が容易に検出できる。図２（イ）は液
面で鏡面反射する場合を示しているが、反射がなく液体
が透明な状態では、図２（ロ）に示されるように、傾斜
板の液中部分が屈折像２２として観察される。この場合
にも、実像２０と屈折像２２の撮像画像からその屈曲部
すなわち液面板が容易に検出できる。図２（ハ）は、反
射像や屈折像が観察されない状態を示し、実像部２０し
か撮像されない場合を示す。この場合は最も液面位置が
認識できる状態である。実際には、図２の３つの状態が
混在した状態で撮像されるが、量水板が斜めに設けられ
ているため、液位は容易に認識される。
【００１５】認識された液位の値が如何なる値であるか
は、傾斜板１ｃ（実像２０）に設けられたスケール目盛
りで読んでもよいが、スケール目盛りは泥などで汚損さ
れたり直射日光に晒されて消えてしまうため、スケール
目盛りに頼った計測しかできないと、計測不可になる事
態が生じる。そこで、画像認識により図２（イ）の実像
２０の特徴部分たとえば先端部分を認識し、この先端部
分と液位との位置関係から液位の値を求めるようにす
る。図１に示す量水標１には５枚の傾斜板１ｃが見えて
いるが、いずれの傾斜板を撮像しているかは、カメラ４
の姿勢から求めることができる。
は、傾斜板１ｃ（実像２０）に設けられたスケール目盛
りで読んでもよいが、スケール目盛りは泥などで汚損さ
れたり直射日光に晒されて消えてしまうため、スケール
目盛りに頼った計測しかできないと、計測不可になる事
態が生じる。そこで、画像認識により図２（イ）の実像
２０の特徴部分たとえば先端部分を認識し、この先端部
分と液位との位置関係から液位の値を求めるようにす
る。図１に示す量水標１には５枚の傾斜板１ｃが見えて
いるが、いずれの傾斜板を撮像しているかは、カメラ４
の姿勢から求めることができる。
【００１６】図３は、図１に示す画像処理手段２におけ
る処理機能を示す図である。液面の高さを計測する処理
２４においては、ステップＡ１００で画像を取り込み、
ステップＡ２００で液面の計測位置を求め、ステップＡ
３００で計測結果を記憶装置２５に格納し、ステップＡ
４００で処理の終了か否かを判断し、終了していない場
合にはステップＡ１００に戻り、再び画像取り込みを行
う。例えば、１時間毎に０．１秒周期で精密計測を行う
場合には、この時系列の液位計測データが記憶装置２５
に格納される。画像処理手段２は、機能２６で液位の計
測結果をデータ処理用コンピュータ３に送信処理すると
共に、精密計測した液位データを詳細は後述するように
機能２７で解析して波の特性を求めこの解析結果をデー
タ処理用コンピュータ３に送信する。
る処理機能を示す図である。液面の高さを計測する処理
２４においては、ステップＡ１００で画像を取り込み、
ステップＡ２００で液面の計測位置を求め、ステップＡ
３００で計測結果を記憶装置２５に格納し、ステップＡ
４００で処理の終了か否かを判断し、終了していない場
合にはステップＡ１００に戻り、再び画像取り込みを行
う。例えば、１時間毎に０．１秒周期で精密計測を行う
場合には、この時系列の液位計測データが記憶装置２５
に格納される。画像処理手段２は、機能２６で液位の計
測結果をデータ処理用コンピュータ３に送信処理すると
共に、精密計測した液位データを詳細は後述するように
機能２７で解析して波の特性を求めこの解析結果をデー
タ処理用コンピュータ３に送信する。
【００１７】図４は、波の特性を求める処理手順を示す
フローチャートである。まず、ステップＣ１００で、時
系列データの内から適当な範囲のデータを取り出し平均
値ｍと分散σを計算する。次に、平均値ｍと分散σか
ら、時系列データの存在する二次元空間（時間ｔと水面
高さｙで構成される空間）を、例えば図１０に示す様に
グループに分割し、各データの夫々がいずれかのグルー
プに属するようにする（ステップＣ２００）。そして、
このようにグルーピングされたデータを使用して、波の
周期を詳細は後述するように計算する（ステップＣ３０
０）。そして、次のステップＣ４００では波の振幅を計
算する。この波の振幅は、Ｃｉグループの最大値と、Ｇ
ｉグループの最小値から求めることができる。このよう
にして求めた波の周期と振幅の値を、データ処理用コン
ピュータ３に送信する（ステップＣ５００）。
フローチャートである。まず、ステップＣ１００で、時
系列データの内から適当な範囲のデータを取り出し平均
値ｍと分散σを計算する。次に、平均値ｍと分散σか
ら、時系列データの存在する二次元空間（時間ｔと水面
高さｙで構成される空間）を、例えば図１０に示す様に
グループに分割し、各データの夫々がいずれかのグルー
プに属するようにする（ステップＣ２００）。そして、
このようにグルーピングされたデータを使用して、波の
周期を詳細は後述するように計算する（ステップＣ３０
０）。そして、次のステップＣ４００では波の振幅を計
算する。この波の振幅は、Ｃｉグループの最大値と、Ｇ
ｉグループの最小値から求めることができる。このよう
にして求めた波の周期と振幅の値を、データ処理用コン
ピュータ３に送信する（ステップＣ５００）。
【００１８】図５〜図９は、図４のステップＣ３００の
詳細手順すなわち波の周期の計測手順を示すフローチャ
ートである。まず、グルーピングされたデータを評価し
（ステップＣ３００ー１０）、その特徴に適する計算手
順を選択する（ステップＣ３００ー２０）。Ａｉグルー
プとＥｉグループに適当なデータが存在する場合には、
ステップＣ３００ー３０で波の周期を計算する。Ａｉグ
ループとＡｉ＋１グループに，よりよいデータが存在す
る場合には、ステップＣ３００ー４０で波の周期を計算
する。ＣｉグループとＧｉグループに適当なデータが存
在する場合には、ステップＣ３００ー５０で波の周期を
計算する。さらに、ＣｉグループとＣｉ＋１グループに
適当なデータが存在する場合には、ステップＣ３００ー
６００で波の周期を計算する。これらのステップのいず
れを選択するかは、各ステップに優先順位を付けてお
き、該当のステップを実行するために使用するグループ
に必要十分なデータが存在するかどうかを評価して十分
であればそのステップを選択する。データが十分でない
ときは、次の優先度の高いステップに対して同様の評価
をしデータが十分ならばそのステップを選択し、十分で
なければ次のステップに移行する。これを繰り返して最
適のステップを選択する。
詳細手順すなわち波の周期の計測手順を示すフローチャ
ートである。まず、グルーピングされたデータを評価し
（ステップＣ３００ー１０）、その特徴に適する計算手
順を選択する（ステップＣ３００ー２０）。Ａｉグルー
プとＥｉグループに適当なデータが存在する場合には、
ステップＣ３００ー３０で波の周期を計算する。Ａｉグ
ループとＡｉ＋１グループに，よりよいデータが存在す
る場合には、ステップＣ３００ー４０で波の周期を計算
する。ＣｉグループとＧｉグループに適当なデータが存
在する場合には、ステップＣ３００ー５０で波の周期を
計算する。さらに、ＣｉグループとＣｉ＋１グループに
適当なデータが存在する場合には、ステップＣ３００ー
６００で波の周期を計算する。これらのステップのいず
れを選択するかは、各ステップに優先順位を付けてお
き、該当のステップを実行するために使用するグループ
に必要十分なデータが存在するかどうかを評価して十分
であればそのステップを選択する。データが十分でない
ときは、次の優先度の高いステップに対して同様の評価
をしデータが十分ならばそのステップを選択し、十分で
なければ次のステップに移行する。これを繰り返して最
適のステップを選択する。
【００１９】図６は、ステップＣ３００ー３０の詳細手
順を示すフローチャートである。Ａｉグループは、ｙ＝
ｍの近傍のデータ群であり、この近似直線を作成すれ
ば、この近似直線とｙ＝ｍとの交点が、波の原点とな
る。ステップＣ３００ー３０ー２０における近似直線の
作成手順は、以下の通りである。
順を示すフローチャートである。Ａｉグループは、ｙ＝
ｍの近傍のデータ群であり、この近似直線を作成すれ
ば、この近似直線とｙ＝ｍとの交点が、波の原点とな
る。ステップＣ３００ー３０ー２０における近似直線の
作成手順は、以下の通りである。
【００２０】Ａｉグループに属するデータ群を（t
（１），y（１））、（t（２），y（２））、…、（t
（k），y（k））とすると、近似直線は、次の数１で与
えられる。
（１），y（１））、（t（２），y（２））、…、（t
（k），y（k））とすると、近似直線は、次の数１で与
えられる。
【００２１】
【数１】
【００２２】ｙ＝ａｔ＋ｂと、ｙ＝ｍとの交点Ｔｉは、
次の数２
次の数２
【００２３】
【数２】Ｔｉ＝（ｍ−ｂ）／ａ
式で得られる（ステップＣ３００ー３０ー３０）。
【００２４】Ｅｉグループ内データについても上記と同
様に近似直線を得（ステップＣ３００ー３０ー４０およ
びステップＣ３００ー３０ー５０）、交点座標Ｔ’を求
める。そして、次の数３により、波の周期を
様に近似直線を得（ステップＣ３００ー３０ー４０およ
びステップＣ３００ー３０ー５０）、交点座標Ｔ’を求
める。そして、次の数３により、波の周期を
【００２５】
【数３】周期ΔＴ＝（Ｔｉ’ーＴｉ）×２計算する。
【００２６】図７は、図５のステップＣ３００−４０の
詳細手順を示すフローチャートであり、Ａｉグループの
データ群とＡｉ＋１グループのデータ群を使用して波の
周期を計測する場合を示すが、その基本的な処理は図６
の場合と同様の考え方で理解できるため、説明は省略す
る。
詳細手順を示すフローチャートであり、Ａｉグループの
データ群とＡｉ＋１グループのデータ群を使用して波の
周期を計測する場合を示すが、その基本的な処理は図６
の場合と同様の考え方で理解できるため、説明は省略す
る。
【００２７】図８は、図５のステップＣ３００−５０の
詳細手順を示すフローチャートであり、Ｃｉグループの
データ群とＧｉグループのデータ群を使用して波の周期
を計測する場合を示す。このステップＣ３００−５０で
は、Ｃｉグループのデータ群中央値を計測してＴｈｉと
する（ステップＣ３００ー５０ー２０）。中央位置は適
当な方法を使用して求めればよい。例えば、データを小
さい順に並べて中央の値をとったり、最左端のものと最
右端のものを平均して求めてもよい。一方、Ｇｉグルー
プのデータ群中央値を計測してＴｈｉ’とする（ステッ
プＣ３００ー５０ー３０）。そして、次の数４
詳細手順を示すフローチャートであり、Ｃｉグループの
データ群とＧｉグループのデータ群を使用して波の周期
を計測する場合を示す。このステップＣ３００−５０で
は、Ｃｉグループのデータ群中央値を計測してＴｈｉと
する（ステップＣ３００ー５０ー２０）。中央位置は適
当な方法を使用して求めればよい。例えば、データを小
さい順に並べて中央の値をとったり、最左端のものと最
右端のものを平均して求めてもよい。一方、Ｇｉグルー
プのデータ群中央値を計測してＴｈｉ’とする（ステッ
プＣ３００ー５０ー３０）。そして、次の数４
【００２８】
【数４】周期ΔＴ＝（Ｔｉ’ーＴｉ）×２
から周期を求めることができる（ステップＣ３００ー５
０ー４０）。
０ー４０）。
【００２９】図９は、図５のステップＣ３００−５０の
詳細手順を示すフローチャートであり、Ｃｉグループの
データ群とＣｉ＋１グループのデータ群を使用して波の
周期を計測する場合を示す。この処理の基本的な考え方
は、図８と同様であるため、その説明は省略する。
詳細手順を示すフローチャートであり、Ｃｉグループの
データ群とＣｉ＋１グループのデータ群を使用して波の
周期を計測する場合を示す。この処理の基本的な考え方
は、図８と同様であるため、その説明は省略する。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。
１）波の発生する液体の液位は、液体の表面の波の特徴
を同時に計測しないと液面の状態を正確には把握できな
いが、本発明では、液位とともに波の周期や振幅を同時
に得られるので液面の状況を正確に把握できる。 ２）波形の崩れたものでも波の周期を確実に計測でき
る。
を同時に計測しないと液面の状態を正確には把握できな
いが、本発明では、液位とともに波の周期や振幅を同時
に得られるので液面の状況を正確に把握できる。 ２）波形の崩れたものでも波の周期を確実に計測でき
る。
【図１】本発明の一実施形態に係る液位計測装置の全体
構成図である。
構成図である。
【図２】傾斜板を使用して画像処理で液面計測する基本
原理を説明する図である。
原理を説明する図である。
【図３】図１に示す計測期本体部の処理概念の説明図で
ある。
ある。
【図４】図３に示す波の特性計測の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】図４に示すステップＣ３００の詳細手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図６】図５に示すステップＣ３００−３０の詳細手順
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図７】図５に示すステップＣ３００−４０の詳細手順
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図８】図５に示すステップＣ３００−５０の詳細手順
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図９】図５に示すステップＣ３００−６０の詳細手順
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１０】データの存在する２次元空間（時間ｔと水面
高さｙ）を平均値ｍと標準偏差σでグルーピングする方
法を図で示す。
高さｙ）を平均値ｍと標準偏差σでグルーピングする方
法を図で示す。
【図１１】従来のフロート式水位計測装置の説明図であ
る。
る。
１…量水標、２…計測器本体部、３…データ管理部、４
…カメラ、２３…液面、１９…波特性出力レポート。
…カメラ、２３…液面、１９…波特性出力レポート。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村山 典男
茨城県日立市大みか町五丁目２番１号
日立プロセスコンピュータエンジニアリ
ング株式会社内
(72)発明者 鈴木 弘
茨城県日立市大みか町五丁目２番１号
日立プロセスコンピュータエンジニアリ
ング株式会社内
(72)発明者 依田 幹雄
茨城県日立市大みか町五丁目２番１号
株式会社日立製作所 大みか工場内
(56)参考文献 特開 昭63−66410（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−120424（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−61165（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 23/00 - 25/00
Claims (2)
- 【請求項１】 液面が接する量水標を周期的に撮像し撮
像画像中の液位を画像処理により求める液位計測方法に
おいて、各周期毎に得られる液位データの平均値と標準
偏差を求め、該標準偏差の値により前記液位データをグ
ループ分けし、各グループ毎のデータを解析して前記液
面の波の周期と振幅を求めることを特徴とする液位計測
方法。 - 【請求項２】 液面が接する量水標を周期的に撮像し撮
像画像中の液位を画像処理により求める液位計測装置に
おいて、各周期毎に得られる液位データの平均値と標準
偏差を求める手段と、該標準偏差の値により前記液位デ
ータをグループ分けする手段と、各グループ毎のデータ
を解析して前記液面の波の周期と振幅を求める手段とを
備えることを特徴とする液位計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17454697A JP3361726B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 液位計測方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17454697A JP3361726B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 液位計測方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123350A JPH1123350A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3361726B2 true JP3361726B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=15980451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17454697A Expired - Fee Related JP3361726B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 液位計測方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361726B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002008691A1 (de) * | 2000-07-21 | 2002-01-31 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung von ein seegangsfeld in einem wellentank beschreibenden hydrographischen parametern |
| JP5932746B2 (ja) * | 2013-09-25 | 2016-06-08 | ムサシノ機器株式会社 | 媒質境界の位置計測システム |
| US11076113B2 (en) | 2013-09-26 | 2021-07-27 | Rosemount Inc. | Industrial process diagnostics using infrared thermal sensing |
| US10823592B2 (en) * | 2013-09-26 | 2020-11-03 | Rosemount Inc. | Process device with process variable measurement using image capture device |
| US10638093B2 (en) | 2013-09-26 | 2020-04-28 | Rosemount Inc. | Wireless industrial process field device with imaging |
| US9857228B2 (en) | 2014-03-25 | 2018-01-02 | Rosemount Inc. | Process conduit anomaly detection using thermal imaging |
| US10914635B2 (en) | 2014-09-29 | 2021-02-09 | Rosemount Inc. | Wireless industrial process monitor |
| JP2017111536A (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 積水化学工業株式会社 | 用水管理装置 |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17454697A patent/JP3361726B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1123350A (ja) | 1999-01-29 |
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