JP3583659B2 - 液面検出方式 - Google Patents
液面検出方式 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3583659B2 JP3583659B2 JP22087899A JP22087899A JP3583659B2 JP 3583659 B2 JP3583659 B2 JP 3583659B2 JP 22087899 A JP22087899 A JP 22087899A JP 22087899 A JP22087899 A JP 22087899A JP 3583659 B2 JP3583659 B2 JP 3583659B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- edge
- liquid level
- image
- detecting
- detected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水の導入・導出路やダムの水位検出、容器内の液体の境界面の如き液面を検出する液面検出方式に係り、特に計量板や圧力センサ、フロート等を使用することなく、液体の境界面すなわち液面を画像処理により検知する液面検出方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液面を検出する手法には、圧力式、フロート式、画像処理によるものなどがある。圧力式は液体中に圧力センサを配置し、センサにかかる圧力から液面を検出するものである。
【０００３】
フロート式は、液面に物体を浮かせ、その物体の位置を電気的あるいは機械的に計測することにより液面を計測するものである。
【０００４】
また画像処理による手法は、容器や水路、ダム等の側面を撮影した画像から、容器等の側面と液面の接点を検出することで液面を検出するものである。従来の画像処理によるものでは、側面に計量板を貼り付け、液面と計量板の接点を検出することで液面を検出している（特開平８−１４５７６５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、前記従来の手法では、容器や水路、ダム等に何らかの物体を設置する必要があるため、設置条件がそろわなければ液面の観測ができないという問題がある。
【０００６】
また容器内側や水路、ダム等の側面を撮影し、取得した画像から容器中の液体と容器との境界線を検出することで容器内の液面位置を検出することができる。しかしカメラで撮影した映像には、液体だけでなく容器の模様やノイズも映っているため、容器や、水路、ダム側壁等の模様やノイズを液面として誤検出してしまうことがある。ところで液面が揺らいでいなければ、画像中の液面を一本の線分として検出できるが、河川等の液面が揺らいでいる場合、その検出が困難になることがある。
【０００７】
このように映像から液面を自動的に決定するには、容器等の模様やノイズ等の外乱に影響されにくく、さらに計量板、計量柱等の設置されていない画像から、検出できる検出方式が必要である。従って本発明の目的はこのような課題を解決した液面検出方式を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理を図１にもとづき説明する。図１（Ａ）は時刻ｔ１ で容器内側や水路等の側面を撮影した画像から後述する手法で画像中の明るさの変化が急激な点（以下エッジという）を検出したエッジ画像であり、同（Ｂ）は時刻ｔ１ よりｔだけ先の時刻ｔ１ −ｔのエッジ画像であり、同（Ｃ）は同（Ａ）と（Ｂ）との同一部分を削除した差分のエッジ画像である。
【０００９】
例えばモノクロのビデオカメラにより撮影された画像から液面の境界線を正確に検出するため、画像中の明るさの変化が急な点すなわちエッジを検出し、それらエッジを基に液面を検出する。しかしエッジは液面境界線部分のみから発生するだけではなく、例えば容器や壁等の背景の模様などからも発生する。背景から発生したエッジは、液面の抽出に悪影響を及ぼす可能性があるので、背景から発生した不必要なエッジを除去する必要がある。
【００１０】
カメラが固定されている場合、背景のエッジは静止している。一方、液面は絶えず動いているので、液面から発生したエッジは常に動いている。そこで図１（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、時刻ｔ１ 及びｔ１ −ｔにおける時間の異なる２枚の画像から移動していないエッジを除去する。このような処理により図１（Ｃ）に示す如く、背景から発生された不必要なエッジが除去された、液面から発生したエッジのみを検出することができる。
【００１１】
次にエッジ分布から液面を検出する。画像中に撮影されている液面は揺らいでいるため、液面から発生しているエッジを一本の直線に当てはめることはできない。しかし揺らいでいる水面も短い区間で区切った場合、その区間内では直線近似することができる。
【００１２】
そこで画像を横方向に、短い区間で分割し、各区間毎に液面を検出する。このとき前記背景差分処理により、液体に浸かっていない部位から発生したエッジが消去されている。したがって各区間内で上から水平な直線を探索し、初めに検出された線分の位置をその区間の液面とすることができる。このように区分した各区間毎に液面検出を行い、それら各区間で検出された液面を基に時刻ｔでの液面を決定する。
【００１３】
本発明の前記目的は下記構成により達成することができる。
【００１４】
（１）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により、この区間毎の液面の頻度ヒストグラムを作成し、その頻度数のピークの液面の値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする。
【００１５】
（２）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により一定時間内の前記各移動エッジ画像に対して各頻度ヒストグラムのピークの液面の値を求め、一定時間内のこれらの液面に対し頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み付平均値を求め、この平均値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする。
【００１６】
（３）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により一定時間内のすべての移動エッジ画像中で求められた各区間毎の液面にもとづき頻度ヒストグラムを作成し、そのピークの液面の値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする。
【００１７】
（４）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、第１のエッジ画像を得る背景画像を更新する背景更新手段と、画像のブレを補正するブレ補正手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記液面検出手段において前記移動エッジ画像に対してエッジ分布を液面方向に対して複数の区間に分割して液面のヒストグラムを求め、これにもとづき液面を算出したことを特徴とする。
【００１８】
これにより下記の作用効果を奏することができる。
【００１９】
（１）移動エッジ部分のみを抽出してこれを複数区間に分割し、各区間において線分検出により液面検出し、検出した液面の頻度ヒストグラムにより液面を検出したので、計量板や計量柱を使用することなく、しかも正確に液面測定することができる。
【００２０】
（２）一定時間内の複数の移動エッジ画像に対して頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み平均により平均液面を求めたので、頻度ヒストグラムの値の大きい液面を全体の平均値に寄与する率を高くすることができるので、信頼性の高い液面測定することができる。
【００２１】
（３）一定時間内の複数のすべての移動エッジ画像に対するヒストグラムを作成し、そのピーク値を持つ位置をその一定時間内の平均液面とすることができるので、何等かの原因により瞬間的な液面変動があってもそれによる悪影響を受けることのない、正しい液面検出ができる。
【００２２】
（４）背景画像を一定の条件下で更新し、背景画像を基にブレ補正を行うので、環境変化や時間的変化で画像全体の様子が変わったり、カメラ設置位置がブレることによる影響を除去した、正確な液面測定を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図４にもとづき説明する。図１は本発明の原理図、図２は本発明における液面検出状態説明図、図３は本発明の一実施の形態、図４は本発明の動作説明図である。
【００２４】
図３において、１はビデオカメラ、２はパーソナル・コンピュータの如き上位装置、３はＡ／Ｄ変換部、４はＣＰＵ、５はメモリ、６はエッジ検出手段、７は移動エッジ検出手段、８は線分検出手段、９は水位検出手段である。
【００２５】
ビデオカメラ１は例えば水路の水面及び壁面を撮影するものであり２５６階調のアナログのモノクロ画像で出力するものである。
【００２６】
上位装置２は、例えばパーソナル・コンピュータ（以下パソコンという）で構成され、ビデオカメラ１から伝達されたモノクロ画像にもとづき水面の水位を判定するものであり、前記の如き、例えば２５６階調のアナログのモノクロ画像の明度をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３、前記モノクロ画像を処理して水面の水位を判定処理するＣＰＵ４、画像データや動作プログラム等を格納するメモリ５等を具備している。またＣＰＵ４は、エッジ検出手段６、移動エッジ検出手段７、線分検出手段８、水位検出手段９等を具備している。
【００２７】
メモリ５は、Ａ／Ｄ変換部３でディジタル変換されたモノクロ画像や、ＣＰＵ４で処理されたエッジ画像等が格納されるものであり、特にエッジ画像は、そのエッジ位置が壁の高さのどこに相当するのか、水底からの位置がわかるように位置づけされて格納されている。
【００２８】
エッジ検出手段６は、ビデオカメラ１から伝送されたモノクロ画像を走査して、この画像中の明るさの変化があらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上の点を検出するものである。モノクロ画像を例えば３×３画素のマスクで走査して、その中心の注目画素の明度値が、その周辺の８つの画素の明度値のうちの少なくとも１つよりも、あらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上の差があれば、これをエッジと判定する。エッジは壁面の模様や、水面等に存在する。なお水面の明度値は光の反射がなければ小さく、光の反射部分は大きく、コンクリート壁は光が拡散発射するため明度値が水面よりも大きいという性質を有する。
【００２９】
移動エッジ検出手段７は、異なる時刻で撮影したモノクロ画像を比較して、壁面の模様の如き、同じ位置にあるエッジを除去し、水面の表面波の如く、時刻により変化するエッジを検出するものである。例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、壁面の模様等にもとづくエッジＥが存在する場合、図１（Ａ）に示す時刻ｔ１ で撮影したモノクロ画像にもとづくエッジ画像と、図１（Ｂ）に示す時刻ｔ１ −ｔで撮影したモノクロ画像にもとづくエッジ画像では、これらの模様等にもとづくエッジ画像の同一の位置にエッジ画像Ｅが存在する。しかし水面境界つまり表面波Ｗ１ 、Ｗ２ の位置は同一でないので、図１（Ａ）に示す時刻ｔ１ のエッジ画像から、そのｔ前の時刻ｔ１ −ｔにおける図１（Ｂ）に示すエッジ画像を差し引いたとき、図１（Ｃ）に示す如く、壁面の模様等の不動のものにもとづくエッジＥは除去され、表面波の如き水面境界の移動したエッジＷ１ や、水面反射部分のエッジを抽出することができる。
【００３０】
線分検出手段８は、図１（Ｃ）に示す如き、移動エッジ分布画像から水面を検出するものである。すなわち、図２（Ａ）に示す如き、移動エッジ分布画像を、同（Ｂ）に示す如く、幅がＬピクセルのｎ個の区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎに分割する。そして各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎ毎に、上から横がＬピクセル、縦が１ピクセルのＬ×１のマスクで探索する。そしてこのＬピクセルのうちあらかじめ定められた数のマスク領域がエッジ分布部分を検出したとき、例えばこのマスクの半分がエッジを検出したとき、水面を検出したものと判断し、そのときのマスクの位置から、この区間内の水位を認識する。このようにして各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎ毎に水位が検出される。
【００３１】
水位検出手段９は、線分検出手段８から送出された各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎにおける水位にもとづき水位を検出するものであって、各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎで求められた水位をＳｉ〔ｔ〕（ｉ＝１、２・・・ｎ）としてＳｉ〔ｔ〕の頻度ヒストグラムを作成する。このヒストグラムの値は、ある時刻ｔにおける各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎでの水面の分布を表している。そこでこのヒストグラムでの最も高い値を持つ水面の位置をこの時刻ｔの水面として決定する。
【００３２】
ＣＰＵ４は、この水位検出手段９による水面の検出結果を、モニタ装置やビデオなどにＤ／Ａ変換して出力して、表示したり、記録したり、堰における水量の流入、流出量のコントロールなどに使用する。
【００３３】
図３に示す本発明の一実施の形態の動作を図４にもとづき説明する。
【００３４】
Ｓ１．先ず前処理として図１（Ｂ）に示す如き、背景画像のエッジ画像を作成するため、ビデオカメラ１により背景画像を取得する。ビデオカメラ１により撮影されたモノクロのアナログ信号の背景画像は上位装置２に送出され、Ａ／Ｄ変換部３によりディジタル信号に変換され、メモリ５に格納される。
【００３５】
Ｓ２．メモリ５に背景画像が格納された後で、ＣＰＵ４のエッジ検出手段６は、このモノクロの背景画像を、前記の如く、例えば３×３画素のマスクで走査して、その中心の注目画素の明度値が、その周囲の８つの画素の明度値の少なくとも１つよりも、あらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上の差があれば、これをエッジと判定し、図１（Ｂ）に示す如き、背景画像のエッジ分布を示すエッジ画像を作成し、メモリ５に保持する。このＳ１、Ｓ２により前処理を終了する。
【００３６】
Ｓ３．次に時刻ｔ１ にてビデオカメラ１により撮影されたモノクロ画像を上位装置２が取得する。
【００３７】
Ｓ４．この時刻ｔ１ のモノクロ画像もエッジ検出手段６により、前記と同様にしてエッジ分布を示す、例えば図１（Ａ）に示す如きエッジ画像が作成され、メモリ５に保持される。
【００３８】
Ｓ５．次にＣＰＵ４は移動エッジ検出手段７を動作させ、前記時刻ｔ１ のエッジ画像から前記背景画像のエッジ画像を引き、図１（Ｃ）に示す如く、非移動エッジが削除された、差分のエッジ画像、つまり移動エッジ分布画像を得て、これをメモリ５に格納する。このメモリ５に格納された差分のエッジ画像は、水底からの位置に応じてエッジ位置が格納されており、エッジ位置により水底までの距離が認識できるように格納されている。
【００３９】
Ｓ６．ＣＰＵ４は、線分検出手段８を動作させ、図２（Ａ）に示す如き、移動エッジ分布画像を、同（Ｂ）に示す如く、幅がＬ画素の区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎに分割する。
【００４０】
Ｓ７．それから線分検出手段８は、各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎ毎にＬ×１画素のマスクで上から検索し、前記の如く、エッジ分布部分を検出し、これを水位検出用の線分として、つまり水平線を抽出する。
【００４１】
Ｓ８．このように水平線の抽出ができたとき、ＣＰＵ４は水位検出手段９を次のＳ９の如く動作させる。
【００４２】
Ｓ９．水平線の抽出ができたとき、水位検出手段９は、前記の如く、各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎで求められた水平線の位置、つまり水位の頻度ヒストグラムを作成し、その頻度ヒストグラムの最大の値の水平線の位置をその時刻の水位として測定する。そして次の時刻の水位測定に移る。
【００４３】
Ｓ１０．しかし何等かの原因により、例えば急に無風状態となって、前記Ｓ５にもとづく非移動エッジの削除において２つのエッジ分布の画像が一致し、Ｓ８において水平線の抽出ができなかったとき、ＣＰＵ４は、メモリ５に保持している前の時刻に検出できた水位を出力することになる。
【００４４】
なお、水面反射部分は、図１（Ｃ）に示す如く、水面境界面Ｗ１ よりも下方に位置するので、前記線分検出手段８の動作に影響を与えることはない。
【００４５】
また前記説明ではビデオカメラ１はモノクロ画像用のものを使用した例について説明したが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、カラー用のビデオカメラ、ディジタルカメラを使用しても、明度値の画像を得ることができるので、使用可能である。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態では、図３の水位検出手段９が時刻ｔの瞬時のエッジ画像にもとづき区間毎に求めた水位のヒストグラムを作成してそれにもとづき水位を決定したが、第２の実施の形態では、図３の水位検出手段９は、図５に示す如く、一定時間Ｔ内の時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｍ（これらは一定時間間隔である）において、前記と同様にエッジ画像を作成し、各エッジ画像をｎケの区間に区分して、それぞれ水位検出を行う。
【００４７】
このとき、図５に示す如く、時刻ｔ１ のエッジ画像については、最高の頻度ヒステリシスは水位Ｓ１ であってピーク値はｈ１ であり、時刻ｔ２ のエッジ画像については、最高の頻度ヒステリシスは水位Ｓ２ であってピーク値がｈ２ であり、時刻ｔｍのエッジ画像については、最高の頻度ヒステリシスは水位Ｓｍであってピーク値がｈｍであるとき、この一定時間Ｔの平均水位を求めるに際して、図３の水位検出手段９は下記の如く、水位のヒストグラムのピーク値を重みとした重み付け平均ＤＷを求め、一定時間Ｔにおける平均水位とする。
【００４８】
【数１】
【００４９】
すなわち、ヒストグラムの値の大きい方が検出水位としての信頼度が高いといえるので、一定時間の平均液面を求めるとき、前記の如く、第１の実施の形態でもとめた水位のヒストグラムのピーク値を重みとした重み付け平均により平均水位を検出するものである。
【００５０】
本発明の第３の実施の形態を図６にもとづき説明する。第３の実施の形態では、図３の水位検出手段９は、一定時間内の全てのエッジ画像中で求められている各区間の液面Ｓｉ〔ｔ〕に対するヒストグラムを作成する。
【００５１】
すなわち、図６に示す如く、一定時間Ｔ内の時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｍ（これらは一定時間間隔である）において、前記と同様にエッジ画像を作成し、各エッジ画像をｎケの区間に区分して、それぞれ水位検出を行う。
【００５２】
これにより時刻ｔ１ においては区間Ｂ１−１ 、Ｂ２−１ 、Ｂｎ−１ においてそれぞれ水位が得られ、時刻ｔ２ においては区間Ｂ１−２ 、Ｂ２−２ 、Ｂｎ−２ においてそれぞれ水位が得られ、時刻ｔｍにおいては区間Ｂ１−ｍ 、Ｂ２−ｍ 、Ｂｎ−ｍ においてそれぞれ水位が得られる。
【００５３】
このようにして得られたｍ×ｎの水位によりヒストグラムを作成し、そのピーク値の水位を一定時間Ｔ内の平均水位とする。
【００５４】
このようにして時間的、空間的な情報を基に水位を検出することができる。この場合は、何等かの原因で瞬間的な水位変動があってもそれを吸収した正しい水位検出を行うことができる。
【００５５】
本発明の第４の実施の形態を図７にもとづき説明する。前記実施の形態で説明した背景画像は、環境変化や時間的変化で画像全体の様子が変わってしまうことがある。またビデオカメラを屋外に設置した場合、風雨などの影響によりカメラ映像がブレてしまう恐れがある。
【００５６】
そこで本発明の第４の実施の形態では、図７に示す如く、背景更新手段１１、ブレ補正手段１２を設ける。なお、図７において他図と同記号は同一部分を示す。
【００５７】
背景更新手段１１は、一定の条件下で新しい背景画像を設定する。背景を更新するための条件としては、例えば▲１▼一定時間で更新、▲２▼画像の明るさ等が急に変化したとき等がある。
【００５８】
ブレ補正手段１２は、時刻ｔ−Δｔにおいて検出された、水位よりも高い位置にある。例えば矩形領域の映像を用いて、時刻ｔの映像と時刻ｔ−Δｔの映像をブロックマッチングによりブレ補正を行う。
【００５９】
これにより撮影環境の変化や画像のブレに影響されることなく、水位を正確に検出することができる。
【００６０】
図７において他は前記と同様に動作するものであるので、説明の簡略のため他の手段等の説明は省略する。
【００６１】
また前記実施の形態における説明は、いずれも、水位の検出について行ったが、本発明は勿論水位検出のみに限定されるものではなく、容器内の油類の液面検出等、他の液体の液面検出にも適用することができるものである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明により下記の効果を奏することができる。
【００６３】
（１）移動エッジ部分のみを抽出してこれを複数区間に分割し、各区間において線分検出により液面検出し、検出した液面の頻度ヒストグラムにより液面を検出したので、計量板や計量柱を使用することなく、しかも正確に液面測定することができる。
【００６４】
（２）一定時間内の複数の移動エッジ画像に対して頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み平均により平均液面を求めたので、頻度ヒストグラムの値の大きい液面を全体の平均値に寄与する率を高くすることができるので、信頼性の高い液面測定することができる。
【００６５】
（３）一定時間内の複数のすべての移動エッジ画像に対するヒストグラムを作成し、そのピーク値を持つ位置をその一定時間内の平均液面とすることができるので、何等かの原因により瞬間的な液面変動があってもそれによる悪影響を受けることのない、正しい液面検出ができる。
【００６６】
（４）背景画像を一定の条件下で更新し、背景画像を基にブレ補正を行うので、環境変化や時間的変化で画像全体の様子が変わったり、カメラ設置位置がブレることによる影響を除去した、正確な液面測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明における液面検出状態説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態である。
【図４】本発明の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の動作説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の動作説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態である。
【符号の説明】
１ ビデオカメラ
２ 上位装置
３ Ａ／Ｄ変換部
４ ＣＰＵ
５ メモリ
６ エッジ検出手段
７ 移動エッジ検出手段
８ 線分検出手段
９ 水位検出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水の導入・導出路やダムの水位検出、容器内の液体の境界面の如き液面を検出する液面検出方式に係り、特に計量板や圧力センサ、フロート等を使用することなく、液体の境界面すなわち液面を画像処理により検知する液面検出方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液面を検出する手法には、圧力式、フロート式、画像処理によるものなどがある。圧力式は液体中に圧力センサを配置し、センサにかかる圧力から液面を検出するものである。
【０００３】
フロート式は、液面に物体を浮かせ、その物体の位置を電気的あるいは機械的に計測することにより液面を計測するものである。
【０００４】
また画像処理による手法は、容器や水路、ダム等の側面を撮影した画像から、容器等の側面と液面の接点を検出することで液面を検出するものである。従来の画像処理によるものでは、側面に計量板を貼り付け、液面と計量板の接点を検出することで液面を検出している（特開平８−１４５７６５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、前記従来の手法では、容器や水路、ダム等に何らかの物体を設置する必要があるため、設置条件がそろわなければ液面の観測ができないという問題がある。
【０００６】
また容器内側や水路、ダム等の側面を撮影し、取得した画像から容器中の液体と容器との境界線を検出することで容器内の液面位置を検出することができる。しかしカメラで撮影した映像には、液体だけでなく容器の模様やノイズも映っているため、容器や、水路、ダム側壁等の模様やノイズを液面として誤検出してしまうことがある。ところで液面が揺らいでいなければ、画像中の液面を一本の線分として検出できるが、河川等の液面が揺らいでいる場合、その検出が困難になることがある。
【０００７】
このように映像から液面を自動的に決定するには、容器等の模様やノイズ等の外乱に影響されにくく、さらに計量板、計量柱等の設置されていない画像から、検出できる検出方式が必要である。従って本発明の目的はこのような課題を解決した液面検出方式を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理を図１にもとづき説明する。図１（Ａ）は時刻ｔ１ で容器内側や水路等の側面を撮影した画像から後述する手法で画像中の明るさの変化が急激な点（以下エッジという）を検出したエッジ画像であり、同（Ｂ）は時刻ｔ１ よりｔだけ先の時刻ｔ１ −ｔのエッジ画像であり、同（Ｃ）は同（Ａ）と（Ｂ）との同一部分を削除した差分のエッジ画像である。
【０００９】
例えばモノクロのビデオカメラにより撮影された画像から液面の境界線を正確に検出するため、画像中の明るさの変化が急な点すなわちエッジを検出し、それらエッジを基に液面を検出する。しかしエッジは液面境界線部分のみから発生するだけではなく、例えば容器や壁等の背景の模様などからも発生する。背景から発生したエッジは、液面の抽出に悪影響を及ぼす可能性があるので、背景から発生した不必要なエッジを除去する必要がある。
【００１０】
カメラが固定されている場合、背景のエッジは静止している。一方、液面は絶えず動いているので、液面から発生したエッジは常に動いている。そこで図１（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、時刻ｔ１ 及びｔ１ −ｔにおける時間の異なる２枚の画像から移動していないエッジを除去する。このような処理により図１（Ｃ）に示す如く、背景から発生された不必要なエッジが除去された、液面から発生したエッジのみを検出することができる。
【００１１】
次にエッジ分布から液面を検出する。画像中に撮影されている液面は揺らいでいるため、液面から発生しているエッジを一本の直線に当てはめることはできない。しかし揺らいでいる水面も短い区間で区切った場合、その区間内では直線近似することができる。
【００１２】
そこで画像を横方向に、短い区間で分割し、各区間毎に液面を検出する。このとき前記背景差分処理により、液体に浸かっていない部位から発生したエッジが消去されている。したがって各区間内で上から水平な直線を探索し、初めに検出された線分の位置をその区間の液面とすることができる。このように区分した各区間毎に液面検出を行い、それら各区間で検出された液面を基に時刻ｔでの液面を決定する。
【００１３】
本発明の前記目的は下記構成により達成することができる。
【００１４】
（１）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により、この区間毎の液面の頻度ヒストグラムを作成し、その頻度数のピークの液面の値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする。
【００１５】
（２）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により一定時間内の前記各移動エッジ画像に対して各頻度ヒストグラムのピークの液面の値を求め、一定時間内のこれらの液面に対し頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み付平均値を求め、この平均値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする。
【００１６】
（３）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により一定時間内のすべての移動エッジ画像中で求められた各区間毎の液面にもとづき頻度ヒストグラムを作成し、そのピークの液面の値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする。
【００１７】
（４）検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、第１のエッジ画像を得る背景画像を更新する背景更新手段と、画像のブレを補正するブレ補正手段と、前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、液面を検出する液面検出手段を具備し、前記液面検出手段において前記移動エッジ画像に対してエッジ分布を液面方向に対して複数の区間に分割して液面のヒストグラムを求め、これにもとづき液面を算出したことを特徴とする。
【００１８】
これにより下記の作用効果を奏することができる。
【００１９】
（１）移動エッジ部分のみを抽出してこれを複数区間に分割し、各区間において線分検出により液面検出し、検出した液面の頻度ヒストグラムにより液面を検出したので、計量板や計量柱を使用することなく、しかも正確に液面測定することができる。
【００２０】
（２）一定時間内の複数の移動エッジ画像に対して頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み平均により平均液面を求めたので、頻度ヒストグラムの値の大きい液面を全体の平均値に寄与する率を高くすることができるので、信頼性の高い液面測定することができる。
【００２１】
（３）一定時間内の複数のすべての移動エッジ画像に対するヒストグラムを作成し、そのピーク値を持つ位置をその一定時間内の平均液面とすることができるので、何等かの原因により瞬間的な液面変動があってもそれによる悪影響を受けることのない、正しい液面検出ができる。
【００２２】
（４）背景画像を一定の条件下で更新し、背景画像を基にブレ補正を行うので、環境変化や時間的変化で画像全体の様子が変わったり、カメラ設置位置がブレることによる影響を除去した、正確な液面測定を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図４にもとづき説明する。図１は本発明の原理図、図２は本発明における液面検出状態説明図、図３は本発明の一実施の形態、図４は本発明の動作説明図である。
【００２４】
図３において、１はビデオカメラ、２はパーソナル・コンピュータの如き上位装置、３はＡ／Ｄ変換部、４はＣＰＵ、５はメモリ、６はエッジ検出手段、７は移動エッジ検出手段、８は線分検出手段、９は水位検出手段である。
【００２５】
ビデオカメラ１は例えば水路の水面及び壁面を撮影するものであり２５６階調のアナログのモノクロ画像で出力するものである。
【００２６】
上位装置２は、例えばパーソナル・コンピュータ（以下パソコンという）で構成され、ビデオカメラ１から伝達されたモノクロ画像にもとづき水面の水位を判定するものであり、前記の如き、例えば２５６階調のアナログのモノクロ画像の明度をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３、前記モノクロ画像を処理して水面の水位を判定処理するＣＰＵ４、画像データや動作プログラム等を格納するメモリ５等を具備している。またＣＰＵ４は、エッジ検出手段６、移動エッジ検出手段７、線分検出手段８、水位検出手段９等を具備している。
【００２７】
メモリ５は、Ａ／Ｄ変換部３でディジタル変換されたモノクロ画像や、ＣＰＵ４で処理されたエッジ画像等が格納されるものであり、特にエッジ画像は、そのエッジ位置が壁の高さのどこに相当するのか、水底からの位置がわかるように位置づけされて格納されている。
【００２８】
エッジ検出手段６は、ビデオカメラ１から伝送されたモノクロ画像を走査して、この画像中の明るさの変化があらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上の点を検出するものである。モノクロ画像を例えば３×３画素のマスクで走査して、その中心の注目画素の明度値が、その周辺の８つの画素の明度値のうちの少なくとも１つよりも、あらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上の差があれば、これをエッジと判定する。エッジは壁面の模様や、水面等に存在する。なお水面の明度値は光の反射がなければ小さく、光の反射部分は大きく、コンクリート壁は光が拡散発射するため明度値が水面よりも大きいという性質を有する。
【００２９】
移動エッジ検出手段７は、異なる時刻で撮影したモノクロ画像を比較して、壁面の模様の如き、同じ位置にあるエッジを除去し、水面の表面波の如く、時刻により変化するエッジを検出するものである。例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、壁面の模様等にもとづくエッジＥが存在する場合、図１（Ａ）に示す時刻ｔ１ で撮影したモノクロ画像にもとづくエッジ画像と、図１（Ｂ）に示す時刻ｔ１ −ｔで撮影したモノクロ画像にもとづくエッジ画像では、これらの模様等にもとづくエッジ画像の同一の位置にエッジ画像Ｅが存在する。しかし水面境界つまり表面波Ｗ１ 、Ｗ２ の位置は同一でないので、図１（Ａ）に示す時刻ｔ１ のエッジ画像から、そのｔ前の時刻ｔ１ −ｔにおける図１（Ｂ）に示すエッジ画像を差し引いたとき、図１（Ｃ）に示す如く、壁面の模様等の不動のものにもとづくエッジＥは除去され、表面波の如き水面境界の移動したエッジＷ１ や、水面反射部分のエッジを抽出することができる。
【００３０】
線分検出手段８は、図１（Ｃ）に示す如き、移動エッジ分布画像から水面を検出するものである。すなわち、図２（Ａ）に示す如き、移動エッジ分布画像を、同（Ｂ）に示す如く、幅がＬピクセルのｎ個の区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎに分割する。そして各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎ毎に、上から横がＬピクセル、縦が１ピクセルのＬ×１のマスクで探索する。そしてこのＬピクセルのうちあらかじめ定められた数のマスク領域がエッジ分布部分を検出したとき、例えばこのマスクの半分がエッジを検出したとき、水面を検出したものと判断し、そのときのマスクの位置から、この区間内の水位を認識する。このようにして各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎ毎に水位が検出される。
【００３１】
水位検出手段９は、線分検出手段８から送出された各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎにおける水位にもとづき水位を検出するものであって、各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎで求められた水位をＳｉ〔ｔ〕（ｉ＝１、２・・・ｎ）としてＳｉ〔ｔ〕の頻度ヒストグラムを作成する。このヒストグラムの値は、ある時刻ｔにおける各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎでの水面の分布を表している。そこでこのヒストグラムでの最も高い値を持つ水面の位置をこの時刻ｔの水面として決定する。
【００３２】
ＣＰＵ４は、この水位検出手段９による水面の検出結果を、モニタ装置やビデオなどにＤ／Ａ変換して出力して、表示したり、記録したり、堰における水量の流入、流出量のコントロールなどに使用する。
【００３３】
図３に示す本発明の一実施の形態の動作を図４にもとづき説明する。
【００３４】
Ｓ１．先ず前処理として図１（Ｂ）に示す如き、背景画像のエッジ画像を作成するため、ビデオカメラ１により背景画像を取得する。ビデオカメラ１により撮影されたモノクロのアナログ信号の背景画像は上位装置２に送出され、Ａ／Ｄ変換部３によりディジタル信号に変換され、メモリ５に格納される。
【００３５】
Ｓ２．メモリ５に背景画像が格納された後で、ＣＰＵ４のエッジ検出手段６は、このモノクロの背景画像を、前記の如く、例えば３×３画素のマスクで走査して、その中心の注目画素の明度値が、その周囲の８つの画素の明度値の少なくとも１つよりも、あらかじめ定められた閾値Ｔｈ以上の差があれば、これをエッジと判定し、図１（Ｂ）に示す如き、背景画像のエッジ分布を示すエッジ画像を作成し、メモリ５に保持する。このＳ１、Ｓ２により前処理を終了する。
【００３６】
Ｓ３．次に時刻ｔ１ にてビデオカメラ１により撮影されたモノクロ画像を上位装置２が取得する。
【００３７】
Ｓ４．この時刻ｔ１ のモノクロ画像もエッジ検出手段６により、前記と同様にしてエッジ分布を示す、例えば図１（Ａ）に示す如きエッジ画像が作成され、メモリ５に保持される。
【００３８】
Ｓ５．次にＣＰＵ４は移動エッジ検出手段７を動作させ、前記時刻ｔ１ のエッジ画像から前記背景画像のエッジ画像を引き、図１（Ｃ）に示す如く、非移動エッジが削除された、差分のエッジ画像、つまり移動エッジ分布画像を得て、これをメモリ５に格納する。このメモリ５に格納された差分のエッジ画像は、水底からの位置に応じてエッジ位置が格納されており、エッジ位置により水底までの距離が認識できるように格納されている。
【００３９】
Ｓ６．ＣＰＵ４は、線分検出手段８を動作させ、図２（Ａ）に示す如き、移動エッジ分布画像を、同（Ｂ）に示す如く、幅がＬ画素の区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎに分割する。
【００４０】
Ｓ７．それから線分検出手段８は、各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎ毎にＬ×１画素のマスクで上から検索し、前記の如く、エッジ分布部分を検出し、これを水位検出用の線分として、つまり水平線を抽出する。
【００４１】
Ｓ８．このように水平線の抽出ができたとき、ＣＰＵ４は水位検出手段９を次のＳ９の如く動作させる。
【００４２】
Ｓ９．水平線の抽出ができたとき、水位検出手段９は、前記の如く、各区間Ｂ１ 、Ｂ２ ・・・Ｂｎで求められた水平線の位置、つまり水位の頻度ヒストグラムを作成し、その頻度ヒストグラムの最大の値の水平線の位置をその時刻の水位として測定する。そして次の時刻の水位測定に移る。
【００４３】
Ｓ１０．しかし何等かの原因により、例えば急に無風状態となって、前記Ｓ５にもとづく非移動エッジの削除において２つのエッジ分布の画像が一致し、Ｓ８において水平線の抽出ができなかったとき、ＣＰＵ４は、メモリ５に保持している前の時刻に検出できた水位を出力することになる。
【００４４】
なお、水面反射部分は、図１（Ｃ）に示す如く、水面境界面Ｗ１ よりも下方に位置するので、前記線分検出手段８の動作に影響を与えることはない。
【００４５】
また前記説明ではビデオカメラ１はモノクロ画像用のものを使用した例について説明したが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、カラー用のビデオカメラ、ディジタルカメラを使用しても、明度値の画像を得ることができるので、使用可能である。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態では、図３の水位検出手段９が時刻ｔの瞬時のエッジ画像にもとづき区間毎に求めた水位のヒストグラムを作成してそれにもとづき水位を決定したが、第２の実施の形態では、図３の水位検出手段９は、図５に示す如く、一定時間Ｔ内の時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｍ（これらは一定時間間隔である）において、前記と同様にエッジ画像を作成し、各エッジ画像をｎケの区間に区分して、それぞれ水位検出を行う。
【００４７】
このとき、図５に示す如く、時刻ｔ１ のエッジ画像については、最高の頻度ヒステリシスは水位Ｓ１ であってピーク値はｈ１ であり、時刻ｔ２ のエッジ画像については、最高の頻度ヒステリシスは水位Ｓ２ であってピーク値がｈ２ であり、時刻ｔｍのエッジ画像については、最高の頻度ヒステリシスは水位Ｓｍであってピーク値がｈｍであるとき、この一定時間Ｔの平均水位を求めるに際して、図３の水位検出手段９は下記の如く、水位のヒストグラムのピーク値を重みとした重み付け平均ＤＷを求め、一定時間Ｔにおける平均水位とする。
【００４８】
【数１】
すなわち、ヒストグラムの値の大きい方が検出水位としての信頼度が高いといえるので、一定時間の平均液面を求めるとき、前記の如く、第１の実施の形態でもとめた水位のヒストグラムのピーク値を重みとした重み付け平均により平均水位を検出するものである。
【００５０】
本発明の第３の実施の形態を図６にもとづき説明する。第３の実施の形態では、図３の水位検出手段９は、一定時間内の全てのエッジ画像中で求められている各区間の液面Ｓｉ〔ｔ〕に対するヒストグラムを作成する。
【００５１】
すなわち、図６に示す如く、一定時間Ｔ内の時刻ｔ１ 、ｔ２ ・・・ｔｍ（これらは一定時間間隔である）において、前記と同様にエッジ画像を作成し、各エッジ画像をｎケの区間に区分して、それぞれ水位検出を行う。
【００５２】
これにより時刻ｔ１ においては区間Ｂ１−１ 、Ｂ２−１ 、Ｂｎ−１ においてそれぞれ水位が得られ、時刻ｔ２ においては区間Ｂ１−２ 、Ｂ２−２ 、Ｂｎ−２ においてそれぞれ水位が得られ、時刻ｔｍにおいては区間Ｂ１−ｍ 、Ｂ２−ｍ 、Ｂｎ−ｍ においてそれぞれ水位が得られる。
【００５３】
このようにして得られたｍ×ｎの水位によりヒストグラムを作成し、そのピーク値の水位を一定時間Ｔ内の平均水位とする。
【００５４】
このようにして時間的、空間的な情報を基に水位を検出することができる。この場合は、何等かの原因で瞬間的な水位変動があってもそれを吸収した正しい水位検出を行うことができる。
【００５５】
本発明の第４の実施の形態を図７にもとづき説明する。前記実施の形態で説明した背景画像は、環境変化や時間的変化で画像全体の様子が変わってしまうことがある。またビデオカメラを屋外に設置した場合、風雨などの影響によりカメラ映像がブレてしまう恐れがある。
【００５６】
そこで本発明の第４の実施の形態では、図７に示す如く、背景更新手段１１、ブレ補正手段１２を設ける。なお、図７において他図と同記号は同一部分を示す。
【００５７】
背景更新手段１１は、一定の条件下で新しい背景画像を設定する。背景を更新するための条件としては、例えば▲１▼一定時間で更新、▲２▼画像の明るさ等が急に変化したとき等がある。
【００５８】
ブレ補正手段１２は、時刻ｔ−Δｔにおいて検出された、水位よりも高い位置にある。例えば矩形領域の映像を用いて、時刻ｔの映像と時刻ｔ−Δｔの映像をブロックマッチングによりブレ補正を行う。
【００５９】
これにより撮影環境の変化や画像のブレに影響されることなく、水位を正確に検出することができる。
【００６０】
図７において他は前記と同様に動作するものであるので、説明の簡略のため他の手段等の説明は省略する。
【００６１】
また前記実施の形態における説明は、いずれも、水位の検出について行ったが、本発明は勿論水位検出のみに限定されるものではなく、容器内の油類の液面検出等、他の液体の液面検出にも適用することができるものである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明により下記の効果を奏することができる。
【００６３】
（１）移動エッジ部分のみを抽出してこれを複数区間に分割し、各区間において線分検出により液面検出し、検出した液面の頻度ヒストグラムにより液面を検出したので、計量板や計量柱を使用することなく、しかも正確に液面測定することができる。
【００６４】
（２）一定時間内の複数の移動エッジ画像に対して頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み平均により平均液面を求めたので、頻度ヒストグラムの値の大きい液面を全体の平均値に寄与する率を高くすることができるので、信頼性の高い液面測定することができる。
【００６５】
（３）一定時間内の複数のすべての移動エッジ画像に対するヒストグラムを作成し、そのピーク値を持つ位置をその一定時間内の平均液面とすることができるので、何等かの原因により瞬間的な液面変動があってもそれによる悪影響を受けることのない、正しい液面検出ができる。
【００６６】
（４）背景画像を一定の条件下で更新し、背景画像を基にブレ補正を行うので、環境変化や時間的変化で画像全体の様子が変わったり、カメラ設置位置がブレることによる影響を除去した、正確な液面測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明における液面検出状態説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態である。
【図４】本発明の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の動作説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の動作説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態である。
【符号の説明】
１ ビデオカメラ
２ 上位装置
３ Ａ／Ｄ変換部
４ ＣＰＵ
５ メモリ
６ エッジ検出手段
７ 移動エッジ検出手段
８ 線分検出手段
９ 水位検出手段
Claims (4)
- 検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、
前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、
第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、
前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、
液面を検出する液面検出手段を具備し、
前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により、この区間毎の液面の頻度ヒストグラムを作成し、その頻度数のピークの液面の値を測定すべき液面の値とした
ことを特徴とする液面検出方式。 - 検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、
前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、
第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、
前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、
液面を検出する液面検出手段を具備し、
前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により一定時間内の前記各移動エッジ画像に対して各頻度ヒストグラムのピークの液面の値を求め、一定時間内のこれらの液面に対し頻度ヒストグラムのピーク値を重みとした重み付平均値を求め、この平均値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする液面検出方式。 - 検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、
前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、
第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、
前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、
液面を検出する液面検出手段を具備し、
前記移動エッジ画像に対して分割した各区間において前記線分検出手段により検出した水平の直線の位置により区間毎の液面を検出し、前記液面検出手段により一定時間内のすべての移動エッジ画像中で求められた各区間毎の液面にもとづき頻度ヒストグラムを作成し、そのピークの液面の値を測定すべき液面の値としたことを特徴とする液面検出方式。 - 検出すべき液面とその背景が撮影された、明度を有する撮影画像を出力する画像出力手段と、
前記撮影画像を明度に応じたディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
第１のエッジ画像を得る背景画像を更新する背景更新手段と、
画像のブレを補正するブレ補正手段と、
前記明度に応じたディジタル値から明度変化が急な部分であるエッジを検出してこれを示すエッジ画像を出力するエッジ検出手段と、
第１のエッジ画像と第２のエッジ画像を比較して移動したエッジを示す移動エッジ画像を出力する移動エッジ検出手段と、
前記移動エッジ画像を複数の区間に分割し、各区間において上から一定長の水平の直線を探索する線分検出手段と、
液面を検出する液面検出手段を具備し、
前記液面検出手段において前記移動エッジ画像に対してエッジ分布を液面方向に対して複数の区間に分割して液面のヒストグラムを求め、これにもとづき液面を算出したことを特徴とする液面検出方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087899A JP3583659B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 液面検出方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087899A JP3583659B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 液面検出方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001041803A JP2001041803A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3583659B2 true JP3583659B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=16757963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22087899A Expired - Lifetime JP3583659B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 液面検出方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3583659B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012185061A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 水位検出装置、水位検出システム、及び水位検出方法 |
| CN110836705A (zh) * | 2018-08-15 | 2020-02-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种液位视频分析方法及装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002015128A1 (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-21 | Amcor Limited | System for creating an artwork |
| JP4910139B2 (ja) * | 2006-02-24 | 2012-04-04 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | 流水領域検出システム、流水領域検出方法、及びプログラム |
| JP4783682B2 (ja) * | 2006-06-26 | 2011-09-28 | 日本電信電話株式会社 | 環境情報出力制御システム及び環境情報出力制御方法 |
| JP4839442B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2011-12-21 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | 画像処理システム、画像処理方法、及びプログラム |
| JP5644097B2 (ja) * | 2009-12-08 | 2014-12-24 | ソニー株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム |
| JP5601255B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2014-10-08 | 富士通株式会社 | 水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラム |
| JP2013238540A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Meteorological Engineering Center | 観測方法及び観測システム |
| JP6045348B2 (ja) * | 2013-01-04 | 2016-12-14 | オリンパス株式会社 | 撮像装置及び撮像装置の制御方法 |
| JP6319785B2 (ja) | 2013-09-26 | 2018-05-09 | 日本電気株式会社 | 異常潮位変動検知装置、異常潮位変動検知方法、及び異常潮位変動検知プログラム |
| DK3018483T3 (en) | 2014-11-07 | 2018-11-12 | Photrack Ag | METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING THE SPEED AND LEVEL OF A MOVING FLUID SURFACE |
| GB2538539A (en) * | 2015-05-20 | 2016-11-23 | Airbus Operations Ltd | Measuring surface of a liquid |
| US10326980B2 (en) | 2016-02-04 | 2019-06-18 | Simmonds Precision Products, Inc. | Imaging system for fuel tank analysis |
| US10424076B2 (en) * | 2016-02-04 | 2019-09-24 | Simmonds Precision Products, Inc. | Imaging system for fuel tank analysis |
| JP6759785B2 (ja) * | 2016-07-12 | 2020-09-23 | 日本製鉄株式会社 | 液面形状の抽出方法、装置及びプログラム |
| JP7393612B2 (ja) * | 2019-02-27 | 2023-12-07 | ダイキン工業株式会社 | 水位判定装置及びこの水位判定装置を備える空気調和機 |
| KR20230065686A (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-12 | 주식회사 엑소퍼트 | 컬럼 크로마토그래피를 위한 자동 액체 분획 장치 |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP22087899A patent/JP3583659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012185061A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 水位検出装置、水位検出システム、及び水位検出方法 |
| CN110836705A (zh) * | 2018-08-15 | 2020-02-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种液位视频分析方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001041803A (ja) | 2001-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3583659B2 (ja) | 液面検出方式 | |
| JP3083918B2 (ja) | 画像処理装置 | |
| KR100377067B1 (ko) | 이미지 시퀀스내의 객체의 움직임을 검출하기 위한 방법 및장치 | |
| US8538075B2 (en) | Classifying pixels for target tracking, apparatus and method | |
| KR940012384A (ko) | 비디오 카메라 시스템 | |
| KR960040799A (ko) | 화상장치의 시야내에 위치되는 물체를 감지하는 방법 및 장치 | |
| JP6776070B2 (ja) | 水面境界検出装置、水面境界検出方法及びコンピュータプログラム | |
| KR102522928B1 (ko) | 차량의 이동 속도 추정 방법 및 장치 | |
| JP2010003177A (ja) | 画像処理装置 | |
| EP2827579B1 (en) | Flicker detection method and flicker detection apparatus | |
| KR20090043416A (ko) | 카메라 이동 영향을 검출하고 억제하는 감시 카메라 장치및 그 제어 방법 | |
| KR100255648B1 (ko) | 그래디언트 패턴 정합에 의한 영상 움직임 검출장치 및 그 방법 | |
| JP3662059B2 (ja) | エッジ位置決定のための方法 | |
| JP2006245677A (ja) | 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム | |
| KR101355466B1 (ko) | 상관 계수 분석을 적용한 수위 계측 장치 및 방법 | |
| US7502515B2 (en) | Method for detecting sub-pixel motion for optical navigation device | |
| KR100661487B1 (ko) | 영상정보를 이용한 수위 계측 장치 및 방법 | |
| KR101834512B1 (ko) | 연속영상 기반의 초해상도 영상복원 장치 및 방법 | |
| JP2010160743A (ja) | 物体検知装置及び物体検知方法 | |
| JP2006318064A (ja) | 画像センサ | |
| JP4740755B2 (ja) | 画像を用いた監視装置 | |
| KR101232185B1 (ko) | 수위 감시 장치 및 방법 | |
| CN116030113A (zh) | 一种水位识别方法及监测方法、水位识别系统及监测系统 | |
| JP5164658B2 (ja) | 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム | |
| KR100615672B1 (ko) | Ｘｙ축 투영그래프를 이용한 화재 감시시스템 및 이를이용한 화재 감시방법과 화재 감시방법이 구현된 컴퓨터판독가능 기록매체 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040715 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040727 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040729 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3583659 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090806 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100806 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110806 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120806 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |