JP5672097B2 - Filtration membrane plate inspection device by image processing - Google Patents
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Description
本発明は、水をろ過するろ過膜板を画像処理により検査する装置に関し、詳細には、外乱因子によりカメラぶれが発生した状況においても、正しくろ過膜板上のき裂や膜形成不具合などを画像処理により検査するろ過膜板検査装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting a filtration membrane plate for filtering water by image processing. Specifically, even in a situation where camera shake has occurred due to a disturbance factor, a crack or a film formation failure on the filtration membrane plate is correctly detected. The present invention relates to a filtration membrane plate inspection apparatus inspected by image processing.
浄水場などでは、ろ過膜板を使用して、水をろ過することにより、当該水中の不純物を取り除く処理が行われている。このろ過膜板に亀裂などの破損が存在する場合、不純物を十分に取り除くことができなくなる可能性がある。そこで、ろ過膜板に破損が存在するかどうかを試験する必要がある。 In water purification plants and the like, a process of removing impurities in the water is performed by filtering water using a filtration membrane plate. If the filtration membrane plate is damaged such as a crack, there is a possibility that impurities cannot be sufficiently removed. Therefore, it is necessary to test whether the filter membrane plate is damaged.
そのため、ろ過膜板に破損が存在するかどうかを判断する(検査する)装置が種々提案されている。 For this reason, various devices for judging (inspecting) whether or not there is any damage in the filtration membrane plate have been proposed.
例えば、特許文献1には、ろ過水側にフィルタを挟んで上流側に発光素子、下流側に受光素子を設置し、ろ過膜の破損により原水がろ過水側へ流入して原水中の不純物をフィルタで捕捉し、受光素子で検出する光量が減少することを利用して、ろ過膜の破損を検出する技術が開示されている。
For example, in
特許文献2には、空気を圧送し、被検査物を液体中に浸して、気泡が出るかでないかを検知する方法が開示されている。
ところで、ろ過膜板を用いたろ過装置は、例えば、筐体(ユニット)内に格納されたモジュールに複数枚のろ過膜板が組み付けられた構成となっている。モジュールおよび筐体は内外を液体が流通可能に形成されている。これらろ過膜板は矩形をなし両面部には多数の膜孔が形成され、内部には上端から下端に延在する穴が形成されている。ろ過膜板は、下端部には下端部を密閉する密閉具が取り付けられ、上端部には集水ヘッダが取り付けられている。この集水ヘッダに配管などが接続され、吸引することによりろ過膜板による液体のろ過が行われている。このため、ろ過膜板を用いたろ過装置では、装置に搭載される複数のろ過膜板にて亀裂や膜形成不具合などの欠陥が無いことが重要となる。また、ろ過膜板を製造する工程において欠陥検査を行うため、ろ過膜板に不純物が付着することを避ける必要がある。 By the way, the filtration apparatus using a filtration membrane plate becomes a structure by which the several filtration membrane plate was assembled | attached to the module stored in the housing | casing (unit), for example. The module and the housing are formed so that liquid can flow inside and outside. These filtration membrane plates have a rectangular shape, and a large number of membrane holes are formed on both sides, and holes extending from the upper end to the lower end are formed inside. The filtration membrane plate has a lower end portion attached with a sealing tool for sealing the lower end portion, and an upper end portion with a water collecting header. A pipe or the like is connected to the water collection header, and the liquid is filtered by a filtration membrane plate by suction. For this reason, in the filtration apparatus using a filtration membrane plate, it is important that there are no defects such as cracks and film formation defects in a plurality of filtration membrane plates mounted on the device. Moreover, since a defect inspection is performed in the process of manufacturing the filtration membrane plate, it is necessary to avoid impurities from adhering to the filtration membrane plate.
そこで、液槽内の液体に浸漬するように上述のろ過膜板を用いたろ過装置を配置し、前記ろ過膜板に気体を圧送する前(気体の圧送前)および前記ろ過膜板に気体を圧送した状態(気体の圧送時)にて前記ろ過装置をカメラにより撮影して気体の圧送前および気体の圧送時の撮影画像を得、例えば、これら撮影画像を差分し、これにより得られた差分画像に基づき、亀裂や膜形成不具合などのある過膜板の有無を判定することが考えられる。この場合、前記カメラは、例えば、ろ過装置の品質を検査する試験装置が設置される建物の天井に吊り下げられた形態となる。ところで、前記建物付近を車などが通過した場合や風雨などが激しい場合には、前記建物自体が振動し、この振動に伴い前記カメラも振動して前記撮影画像にカメラぶれが生じる可能性がある。気体の圧送時の撮影画像にカメラぶれがあると、気体の圧送時に前記ろ過膜板から気泡が生じていても、前記気泡が気体の圧送前の撮影画像におけるろ過膜板と一致する可能性があった。そのため、気体圧送前の撮影画像と気体圧送時の撮影画像を差分すると、前記気泡が無い差分画像となり、ろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などがあってもろ過膜板に欠陥が無いと判定する可能性があった。また、気泡が発生していないのに、気泡が発生していると誤認識する可能性もあった。 Therefore, a filtration device using the above-described filtration membrane plate is disposed so as to be immersed in the liquid in the liquid tank, and before the gas is pumped to the filtration membrane plate (before the gas is pumped) and the gas is fed to the filtration membrane plate. The filtration device is photographed with a camera in a pumped state (at the time of gas pumping) to obtain a photographed image before gas pumping and at the time of gas pumping, for example, the difference between these photographed images and the difference obtained thereby Based on the image, it is conceivable to determine the presence or absence of a perforated plate having cracks or film formation defects. In this case, for example, the camera is suspended from the ceiling of a building in which a test device for inspecting the quality of the filtration device is installed. By the way, when a car or the like passes through the vicinity of the building, or when the weather is severe, the building itself vibrates, and the camera may also vibrate due to the vibration, and camera shake may occur in the captured image. . If there is a camera shake in the photographed image at the time of gas pumping, there is a possibility that the bubbles coincide with the filter membrane plate in the photographed image before the gas pumping even if bubbles are generated from the filter membrane plate at the time of gas pumping. there were. Therefore, if the difference between the captured image before gas pumping and the captured image during gas pumping is the difference image without the bubbles, it is determined that there is no defect in the filtration membrane plate even if there are cracks or film formation defects in the filtration membrane plate. There was a possibility. In addition, there is a possibility of erroneous recognition that bubbles are generated even though bubbles are not generated.
これを解決するために、カメラぶれを補正する必要がある。カメラぶれを補正する方法としては、種々開発されている(例えば、特許文献3,4など参照)。特許文献3に記載の方法では、まず、オプティカルフローを用いて、カメラぶれの移動量と移動方向を計算する。オプティカルフローの結果をカメラぶれ分とみなし、画像を再構成することで、カメラぶれの補正を行っている。特許文献4に記載の方法では、まず、背景部分に基準となるものを設置する。その基準部分をテンプレートとして登録を行う。その後、パターンマッチングを行い、基準部分の検出を行い、前回の検出位置と比べることでカメラぶれを計算する。最終的に、カメラぶれ分を計算し、画像の再構成を行うことで、カメラぶれの補正を行っている。
In order to solve this, it is necessary to correct camera shake. Various methods for correcting camera shake have been developed (see, for example, Patent Documents 3 and 4). In the method described in Patent Document 3, first, the amount and direction of camera shake movement are calculated using an optical flow. The result of the optical flow is regarded as camera shake, and the camera shake is corrected by reconstructing the image. In the method described in
これら特許文献3,4に記載の技術では、「(1)カメラぶれ分を画像処理で計算」して、「(2)画像の再構成」を行い、その後、「(3)背景差分などの画像処理」により、「(4)気泡の有無を判断する」という、4段階のステップを踏む必要があり、処理に時間がかかってしまう。
In the techniques described in these
上述した特許文献1では、ろ過膜が不純物を含む原水に接触しているため、対象とする、ろ過膜板製造工程での欠陥検査に用いることができなかった。
In
以上のことから、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる画像処理によるろ過膜板検査装置を提供することを目的とする。 From the above, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and even when camera shake occurs, the presence or absence of a filtration membrane plate having cracks or film formation defects can be detected in a short time. It aims at providing the filtration membrane plate test | inspection apparatus by the image processing which can be determined.
前述した課題を解決する第1の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、ろ過装置が具備する複数のろ過膜板を画像処理により検査するろ過膜板検査装置であって、液槽の上方の天井に取り付けられ、当該液槽内の液体に浸漬して配置された前記複数のろ過膜板を撮影する撮影手段と、前記複数のろ過膜板へ気体を圧送しつつ前記撮影手段により前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成手段と、前記入力画像作成手段により作成された2つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理手段と、前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理手段とを備え、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像全体のオプティカルフローと比較して所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、前記複数のろ過膜板に破損があると判定することを特徴とする。 The filtration membrane plate inspection apparatus by image processing according to the first invention that solves the above-described problem is a filtration membrane plate inspection device that inspects a plurality of filtration membrane plates provided in the filtration device by image processing, An imaging unit that is attached to the upper ceiling and is immersed in the liquid in the liquid tank and shoots the plurality of filtration membrane plates, and the imaging unit while pumping gas to the plurality of filtration membrane plates An input image creating means for creating an input image from image signals obtained by photographing a plurality of filtration membrane plates, and an optical flow by calculating an optical flow based on the two input images created by the input image creating means The optical flow calculation processing means for outputting the calculation result of the above, and the presence or absence of a damaged filtration membrane plate based on the calculation result of the optical flow is determined, and the damaged filtration membrane plate for outputting the result data And a non-determination processing unit, presence determination processing means of the broken filter membrane plate, in the calculation result of the optical flow, the optical flow in the small area within a predetermined range compared to the input image the entire optical flow When it is “radial” or “irregular”, it is determined that the plurality of filtration membrane plates are damaged .
前述した課題を解決する第2の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第1の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内におけるオプティカルフローが全て同一方向である場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。 The filtration membrane plate inspection device by image processing according to the second invention that solves the above-mentioned problem is a filtration membrane plate inspection device by image processing according to the first invention, and the presence / absence judgment processing means of the damaged filtration membrane plate However, in the optical flow calculation result, when all the optical flows within a predetermined range of the input image are in the same direction, it is determined that the plurality of filtration membrane plates are not damaged.
前述した課題を解決する第3の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第1または第2の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、「撮影画像全体のオプティカルフローの方向とは異なり」、かつ、「一定方向」となる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。 A filtration membrane plate inspection apparatus by image processing according to a third invention that solves the above-mentioned problem is a filtration membrane plate inspection device by image processing according to the first or second invention, and the presence or absence of the damaged filtration membrane plate The determination processing means, in the optical flow calculation result, the optical flow in a small area within the predetermined range of the input image is “different from the direction of the optical flow of the entire captured image” and “constant direction” In this case, it is determined that the plurality of filtration membrane plates are not damaged.
前述した課題を解決する第4の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第1乃至第3の何れか1つの発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、撮影画像全体のオプティカルフローと比較して、一部のみ方向が異なる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。 A filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to a fourth invention that solves the above-described problem is a filtration membrane plate inspection device using image processing according to any one of the first to third inventions, wherein the damaged filtration is performed. The film plate presence / absence determination processing means is such that, in the optical flow calculation result, the optical flow in a small region within a predetermined range of the input image is partially different in direction compared to the optical flow of the entire captured image. In this case, it is determined that the plurality of filtration membrane plates are not damaged.
第1の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる。また、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。 According to the filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to the first invention, even if camera shake occurs, the presence or absence of a filtration membrane plate having a crack or a film formation defect is determined in a short time. be able to. Moreover, the presence or absence of the filtration membrane plate with a crack, a film formation defect, etc. can be determined efficiently.
第2乃至第4の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、第1の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置と同様な作用効果を奏する上に、亀裂や膜形成不具合などが無いろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。 According to the filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to the second to fourth invention, on the produce operational effects similar to the filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to the first invention, cracks and film defects It is possible to efficiently determine the presence or absence of a filtration membrane plate without any such.
本発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置の実施形態について、各実施例にて説明する。 Embodiments of a filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to the present invention will be described in each of the examples.
本発明の第1の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置について、図1〜図8を参照して具体的に説明する。 A filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to a first embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、複数のろ過膜板が搭載されるろ過装置において、亀裂や膜形成不具合などの欠陥が有るろ過膜板を画像処理により特定する装置である。 The filtration membrane plate inspection device by image processing according to the present embodiment is a device for identifying a filtration membrane plate having defects such as cracks and film formation defects by image processing in a filtration device equipped with a plurality of filtration membrane plates. .
ろ過膜板を用いたろ過装置10は、例えば、図1に示すように、複数枚(図示例では5枚)のろ過膜板11〜15がモジュール(図示せず)を介して筐体(図示せず)内に設置された構成になっている。モジュールは、複数枚のろ過膜板を所定の間隔にて組み付ける枠組みであって、内外を液体が流通可能に形成されている。筐体は、モジュールを格納する容器であって、内外を液体が流通可能に形成されている。複数枚のろ過膜板11〜15は、筐体内にて立設して配置されている。また、複数枚のろ過膜板11〜15がこれらの面同士を十数ミリメータ間隔で横方向(図中左右方向)に隣接して配置されている。複数枚のろ過膜板11〜15はそれぞれ矩形をなし、両面部には多数の膜孔が形成され、内部には上端から下端に延在する穴が形成されている。ろ過膜板の下端部には下端密閉具(図示せず)が取り付けられており、この下端密閉具によりろ過膜板の下端部側が密閉されている。ろ過膜板の上端部には集水ヘッダ(図示せず)が取り付けられている。集水ヘッダには配管などが接続されている。運転時には水の吸引が行われ、検査時にあっては、前記配管から前記集水ヘッダを介して前記ろ過膜板へ空気などの気体が圧送される。
As shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 1, a
本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、図2に示すように、撮影手段としての1台のカメラ(上部カメラ)2、入力画像作成部21a、オプティカルフロー計算処理部21b、破損ろ過膜板の有無判断処理部21c、検査結果出力部21d、メモリ(第1の記憶部)M1、メモリ(第2の記憶部)M2を備える。なお、入力画像作成部21a、オプティカルフロー計算処理部21b、破損ろ過膜板の有無判断処理部21c、検査結果出力部21d、メモリ(第1の記憶部)M1、メモリ(第2の記憶部)M2は、処理用コンピュータ(図示せず)の演算処理手段として構成される。処理用コンピュータは、モニタ(図示せず)を備える。
As shown in FIG. 2, the filtration membrane plate inspection apparatus according to the present embodiment includes one camera (upper camera) 2 as an imaging unit, an input image creation unit 21 a, an optical flow
カメラ2は、図1に示すように、ろ過装置を検査する装置が設置される建物の天井1における、検査対象であるろ過装置10が配置される水槽(液槽)5の直上に取り付けられ、鉛直直下の領域を撮影するように構成されている。すなわち、カメラ2は、水槽5に収容した水(液体)に浸漬して配置されたろ過装置10が具備する複数のろ過膜板11〜15を撮影するように構成されている。カメラ2は、撮影して得られた画像信号を入力画像作成部21aへ出力可能に入力画像作成部21aと接続される。これにより、装置を簡素に構成することができる。
As shown in FIG. 1, the
入力画像作成部(入力画像作成手段)21aは、上部カメラ2から入力される画像信号から入力画像を作成する。上記のろ過装置10を上部カメラ2により撮影した場合には、例えば、図4に示すように、前記入力画像として5枚のろ過膜板31〜35が隣接して配置された状態の撮影画像30を作成する。入力画像作成部21aは、入力画像をメモリM1へ出力可能にメモリM1と接続される。なお、この入力画像は、メモリM1,M2を経て、必要に応じてオプティカルフロー計算処理部21bへ送られる。
The input image creation unit (input image creation means) 21 a creates an input image from an image signal input from the
オプティカルフロー計算処理部(オプティカルフロー計算処理手段)21bは、2つの入力画像、例えば、1番目の入力画像と2番目の入力画像、2番目の入力画像と3番目の入力画像、・・・、すなわち、(N−1)番目の入力画像とN番目の入力画像に基づき、オプティカルフローを計算する。ただし、入力画像の番号Nは時系列的に付した番号であり、2より大きい正数である。オプティカルフローは、2つの入力画像に基づき、動きベクトルを算出する方法であって、例えば、上記の非特許文献1などに記載の方法が挙げられる。オプティカルフローの計算結果であるオプティカルフロー結果は、メモリM2を経て、必要に応じて破損ろ過膜板の有無判断処理部21bへ送られる。例えば、図4や図5(a)に示すような前フレームの撮影画像(入力画像)30が得られ、現フレームの撮影画像にて所定の方向、例えば、図5(b)や図6〜図8に示すようにA1の方向にカメラぶれが生じた場合には、前記カメラのぶれ方向A1と逆向きの方向へ移動した位置に配置された現フレームの撮影画像(入力画像)が得られる(例えば、図5(b)や図6〜図8など参照)。
The optical flow calculation processing unit (optical flow calculation processing means) 21b has two input images, for example, a first input image and a second input image, a second input image and a third input image,. That is, the optical flow is calculated based on the (N−1) th input image and the Nth input image. However, the number N of the input image is a number assigned in time series and is a positive number larger than 2. The optical flow is a method for calculating a motion vector based on two input images. For example, the method described in
破損ろ過膜板の有無判断処理部(破損ろ過膜板の有無判断処理手段)21cは、前記オプティカルフロー結果に基づき、「A.気泡無し」、「B.気泡有り」、「C.異物混入」、「D.ノイズ」の4種類のうちどの状態であるかを判別し、ろ過膜板に破損があるかまたはないのか(破損ろ過膜板の有無)を判定する(判断する)。前記判断結果は、メモリM2を経て、必要に応じて検査結果出力処理部21dへ送られる。
Based on the optical flow result, “A. No bubbles”, “B. Bubbles”, “C. Foreign matter mixed” 21c is determined based on the optical flow result. , “D. Noise”, which state is determined, and whether or not the filtration membrane plate is damaged (presence / absence of a damaged filtration membrane plate) is determined (determined). The determination result is sent to the inspection result
<A.気泡無し>
気泡無しの場合、基本的にカメラぶれのみが発生していることになる。そのため、カメラぶれのみが発生している状況では、例えば、図5(b)に示すように、カメラで撮影される物体であるろ過膜板41〜45が同じ方向に移動したように見える。図5(b)中にて矢印で示されるように、全て同一方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、全て同一方向のオプティカルフローが検出される場合には、例えば、図5(b)の隣接するろ過膜板を囲む領域(所定の範囲)48内において、同一方向のオプティカルフローが検出されれば、「A.気泡無し」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断(判定)できる。なお、前記領域48の設定箇所は任意であり、気泡の発生する可能性のある複数箇所に設定することも可能である。
<A. No air bubbles>
When there are no bubbles, basically only camera shake occurs. Therefore, in a situation where only camera shake occurs, for example, as shown in FIG. 5B, it seems that the
<B.気泡有り>
気泡有りの場合、例えば、単一の気泡が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラおよび単一の気泡が動くため、図6に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、単一の気泡56にあっては、時間経過に伴って、放射状に広がるオプティカルフローが検出されることなる。また、連続的に気泡(連続気泡)が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラおよび連続気泡が動くため、図6に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、連続気泡57にあっては、所定の範囲内の小領域にて不規則なオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図6に示す所定の範囲内の小領域58や小領域59におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、「B.気泡有り」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが有ると判断(判定)できる。なお、前記小領域58,59の設定箇所は任意であり、気泡の発生する可能性のある複数箇所に設定することも可能である。
<B. With bubbles>
When there is a bubble, for example, when a single bubble is generated, the filtration membrane plate itself does not move, and the camera and the single bubble move. Therefore, as shown in FIG. While all show the same direction, in the
<C.異物混入>
虫やゴミなどの異物が混入した場合、例えば、異物が水面を漂うような状況が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラが動くと共に、前記異物が水面を移動することになるので、図7に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、異物66にあっては、小領域にて一定方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図7に示す所定の範囲内の小領域68におけるオプティカルフローが、「入力画像全体のオプティカルフローの方向と異なり」、且つ、「一定方向」となる場合には、「C.異物混入」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断(判定)できる。なお、前記小領域68の設定箇所は任意であり、複数箇所に設定することも可能である。
<C. Foreign matter contamination>
When foreign matter such as insects or dust is mixed, for example, when a situation occurs where the foreign matter drifts on the water surface, the filter membrane plate itself does not move and the camera moves and the foreign matter moves on the water surface. Therefore, as shown in FIG. 7, while the optical flows of the filtration membrane plates all indicate the same direction, in the
<D.ノイズ>
オプティカルフローの計算結果にノイズが含まれた場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラのみが動くので、図8に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、ノイズ76にあっては、小領域にて一定方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図8に示す所定の範囲内の小領域78におけるオプティカルフローが、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、「一部分のみ方向が異なる」場合には、「D.ノイズ」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断(判定)できる。なお、前記小領域78の設定箇所は任意であり、複数箇所に設定することも可能である。
<D. Noise>
When noise is included in the calculation result of the optical flow, the filtration membrane plate itself does not move, and only the camera moves. Therefore, as shown in FIG. 8, while the optical flows of each filtration membrane plate all indicate the same direction, In the case of the
検査結果出力処理部(検査結果出力処理手段)21dは、前記判断結果から出力結果(検査結果)を作成し、前記出力結果を前記モニタに出力する。具体的には、破損ろ過膜板の有無判断処理部21cが「B.気泡有り」と判断した場合には、検査結果出力処理部21dは、破損ろ過膜板が「有」と前記モニタに出力する。「B.気泡有り」以外の場合、すなわち、破損ろ過膜板の有無判断処理部21cが「A.気泡無し」、「C.異物混入」、「D.ノイズ」と判断した場合には、検査結果出力処理部21dは、破損ろ過膜板が「無」と前記モニタに出力する。これにより、作業者が出力結果を確認することができる。
The inspection result output processing unit (inspection result output processing means) 21d creates an output result (inspection result) from the determination result, and outputs the output result to the monitor. Specifically, when the damaged filtration membrane plate presence / absence
なお、メモリM1は、各種データ、例えば、入力画像などを保存する。メモリM2は、各種データ、例えば、入力画像、オプティカルフロー結果、判断結果などを保存する。 The memory M1 stores various data, for example, input images. The memory M2 stores various data such as an input image, an optical flow result, and a determination result.
ここで、図3に基づいて、上述した、画像処理によるろ過膜板検査装置を用いて、複数のろ過膜板が搭載されるろ過装置を検査する手順について簡単に説明する。 Here, based on FIG. 3, a procedure for inspecting a filtration device on which a plurality of filtration membrane plates are mounted using the above-described filtration membrane plate inspection device by image processing will be briefly described.
まず、検査前にろ過装置を所定の位置に配置すると共に、カメラおよび照明装置を所定の位置に配置する。具体的には、図1に示すように、不純物の無い純水などの液体が溜められた水槽5にて水に浸漬するようにろ過装置10の複数のろ過膜板11〜15を配置し、ろ過装置10(水槽)の上方の天井1に、ろ過装置10を上方から撮影するカメラ2を配置すると共に、カメラ2に隣接して、ろ過装置10を上方から照らす照明装置3,4を配置する。ろ過膜板11〜15とカメラ11の画像軸が平行になるようにカメラ11の光軸まわりの回転が調整される。ただし、これらの検査は、ろ過膜板11〜15の全体を水に浸けた状態にて行われる。なお、詳細については後述するが、ある規定圧の空気を圧送し、カメラによる画像信号から入力画像を作成し2つの入力画像からオプティカルフローを計算しこの計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定している。
First, before the inspection, the filtering device is arranged at a predetermined position, and the camera and the lighting device are arranged at a predetermined position. Specifically, as shown in FIG. 1, a plurality of
続いて、図3に示すように、上記の処理用コンピュータでは、入力画像作成部21aは、ろ過膜板11〜15に規定圧力で空気を圧送した状態にて、カメラ2により撮影して得られた画像信号に基づき、初回入力画像(第1番目の入力画像)を作成する(ステップP1)。引き続いて、入力画像作成部21aは、ろ過膜板11〜15に規定圧力にて空気を圧送した状態にて、カメラ2により撮影して得られた画像信号に基づき、入力画像(第2番目以降の入力画像)を作成する(ステップP2)。すなわち、ステップP1およびステップP2により、時系列にて2つ以上の入力画像が得られる。なお、カメラ2で撮影する際、照明装置3,4によりろ過装置10を適宜照らすようにしても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 3, in the above processing computer, the input image creation unit 21 a is obtained by photographing with the
続いて、オプティカルフロー計算処理部21bはステップP1,2にて得られた入力画像のうちの最新の2つの入力画像に基づきオプティカルフローを計算する(ステップP3)。続いて、破損ろ過膜板の有無判断処理部21cは、前記オプティカルフロー計算処理部21bにおいて得られたオプティカル計算結果に基づき、「A.気泡無し」、「B.気泡有り」、「C.異物混入」、「D.ノイズ」の4種類のうちどの状態であるかを判別し、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判断する(ステップP4)。
Subsequently, the optical flow
続いて、上記の処理用コンピュータの演算処理手段は、上記のろ過装置の検査が終了したか否かの判定を行う(ステップP5)。判定の結果、上記のろ過装置の検査が終了していない場合には、ステップP2に戻る。一方、上記のろ過装置の検査が終了した場合には、ステップP6に移行する。 Subsequently, the arithmetic processing means of the processing computer determines whether or not the inspection of the filtering device has been completed (step P5). As a result of the determination, if the inspection of the filtration device is not completed, the process returns to Step P2. On the other hand, when the inspection of the filtration device is completed, the process proceeds to Step P6.
最後に、検査結果出力処理部21dは、ステップP4にて得られた判断結果(亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無)を出力結果として上記のモニタなどに出力する(ステップP6)。
Finally, the inspection result
したがって、本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、時系列にて2つの入力画像からオプティカルフローを計算し、このオプティカルフロー結果に基づき、「A.気泡無し」、「B.気泡有り」、「C.異物混入」、「D.ノイズ」の4種類のうちどの状態であるかを判別し、これら状態から、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる。すなわち、カメラぶれが生じた場合でも、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の検査を精度よく行うことができる。 Therefore, according to the filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to the present embodiment, even when camera shake occurs, the optical flow is calculated from two input images in time series, and the optical flow result is calculated. Based on these states, it is determined which of the four states of “A. No bubbles”, “B. Bubbles”, “C. Foreign matter mixed in”, and “D. Noise”. It is possible to determine the presence or absence of a filtration membrane plate with defects. That is, even when camera shake occurs, it is possible to accurately inspect a filtration membrane plate having cracks and film formation defects.
さらに、カメラぶれが生じた場合であっても、カメラぶれの補正や画像の再構成を行わずに、オプティカルフロー結果のみで、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。 In addition, even if camera shake occurs, it is possible to efficiently determine the presence or absence of a filtration membrane plate with cracks or film formation defects using only the optical flow results without correcting camera shake or reconstructing images. can do.
なお、上記では、最後のステップP6にて検査結果を出力する場合について説明したが、ステップP4とステップP5の間にて検査結果をリアルタイムに出力することも可能である。 In the above description, the case in which the inspection result is output in the last step P6 has been described. However, the inspection result can be output in real time between step P4 and step P5.
上述した第1の実施例では、5枚のろ過膜板を検査する画像処理によるろ過膜板検査装置を用いて説明したが、ろ過膜板の数量は5枚に限らず4枚以下や6枚以上のろ過膜板を検査する画像処理によるろ過膜板検査装置とすることも可能である。 In the first embodiment described above, the description has been made using the filtration membrane plate inspection apparatus based on the image processing for inspecting the five filtration membrane plates. It is also possible to provide a filtration membrane plate inspection apparatus by image processing for inspecting the above filtration membrane plate.
上述した第1の実施例では、ろ過装置を水槽内に配置し、これをカメラで撮影して得られた画像信号から入力画像を作成し、2つの入力画像からオプティカルフローを計算し、この計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定する画像処理によるろ過膜板検査装置について説明したが、複数枚のろ過膜板が組み付けられたモジュールを水槽内に配置し、これをカメラで撮影して得られた画像信号から入力画像を作成し、2つの入力画像からオプティカルフローを計算し、この計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定する画像処理によるろ過膜板検査装置とすることも可能である。 In the first embodiment described above, the filtering device is arranged in the water tank, an input image is created from an image signal obtained by photographing this with a camera, an optical flow is calculated from the two input images, and this calculation is performed. Based on the results, we explained the filtration membrane plate inspection device based on image processing that determines the presence or absence of filtration membrane plates with cracks or membrane formation defects.However, a module with a plurality of filtration membrane plates assembled is placed in the water tank. Create an input image from the image signal obtained by photographing this with the camera, calculate the optical flow from the two input images, and based on this calculation result, whether there is a filtration membrane plate with cracks and film formation defects It is also possible to use a filtration membrane plate inspection apparatus based on image processing for determining the above.
本発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができるため、ろ過膜板を製造する水処理産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。 According to the filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to the present invention, even if camera shake occurs, it is possible to determine the presence or absence of a filtration membrane plate having cracks or film formation defects in a short time. Therefore, it can be used extremely beneficially in the water treatment industry for producing filtration membrane plates.
1 天井
2 カメラ(上部カメラ)
3,4 照明
5 水槽
10 ろ過装置
11〜15 ろ過膜板
21a 入力画像作成部
21b オプティカルフロー計算処理部
21c 破損ろ過膜板の有無判断処理部
21d 検査結果出力処理部
30 前フレームの撮影画像(入力画像)
31〜35 前フレーム撮影画像(入力画像)におけるろ過膜板
40 現フレームの撮影画像(入力画像)
41〜45 現フレーム撮影画像(入力画像)におけるろ過膜板
48 領域
50 現フレームの撮影画像(入力画像)
51〜55 現フレームの撮影画像(入力画像)におけるろ過膜板
56 単一の気泡
57 連続気泡
58,59 小領域
60 現フレームの撮影画像(入力画像)
61〜65 現フレームの撮影画像(入力画像)におけるろ過膜板
66 異物
68 小領域
70 現フレームの撮影画像(入力画像)
71〜75 現フレームの撮影画像(入力画像)におけるろ過膜板
76 ノイズ
78 小領域
A1 カメラのぶれ方向
M1,M2 メモリ
1
3, 4
31-35 Filtration membrane plate 40 in previous frame captured image (input image) Captured image (input image) of current frame
41-45
51-55
61 to 65
71-75
Claims (4)
液槽の上方の天井に取り付けられ、当該液槽内の液体に浸漬して配置された前記複数のろ過膜板を撮影する撮影手段と、
前記複数のろ過膜板へ気体を圧送しつつ前記撮影手段により前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成手段と、
前記入力画像作成手段により作成された2つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理手段と、
前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理手段と
を備え、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像全体のオプティカルフローと比較して所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、前記複数のろ過膜板に破損があると判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。 A filtration membrane plate inspection device that inspects a plurality of filtration membrane plates provided in the filtration device by image processing,
An imaging unit that is attached to the ceiling above the liquid tank and shoots the plurality of filtration membrane plates disposed by being immersed in the liquid in the liquid tank;
An input image creating means for creating an input image from an image signal obtained by photographing the plurality of filtration membrane plates by the photographing means while pumping gas to the plurality of filtration membrane plates;
Optical flow calculation processing means for calculating an optical flow based on the two input images created by the input image creating means and outputting a calculation result of the optical flow;
Determining the presence or absence of a damaged filtration membrane plate based on the calculation result of the optical flow, comprising the presence or absence judgment processing means of a damaged filtration membrane plate for outputting the result data ;
In the calculation result of the optical flow, the optical flow in a small region within a predetermined range is “radial” or “irregular” in the calculation result of the optical flow. If it is, it is determined that the plurality of filtration membrane plates are damaged . A filtration membrane plate inspection apparatus based on image processing, wherein:
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内におけるオプティカルフローが全て同一方向である場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。 A filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to claim 1 ,
The damaged filtration membrane plate presence / absence determination processing means has no damage to the plurality of filtration membrane plates when all the optical flows within a predetermined range of the input image are in the same direction in the calculation result of the optical flow. A filtration membrane plate inspection apparatus using image processing, characterized in that
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、「撮影画像全体のオプティカルフローの方向とは異なり」、かつ、「一定方向」となる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。 A filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to claim 1 or 2 ,
In the calculation result of the optical flow, the optical flow in the small area within the predetermined range of the input image is “different from the direction of the optical flow of the entire captured image” in the calculation result of the optical flow. And when it becomes "a fixed direction", it determines with there being no damage in these filtration membrane plates, The filtration membrane plate test | inspection apparatus by the image processing characterized by the above-mentioned.
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、撮影画像全体のオプティカルフローと比較して、一部のみ方向が異なる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。 A filtration membrane plate inspection apparatus using image processing according to any one of claims 1 to 3 ,
In the optical flow calculation result, the optical filter in the small area within the predetermined range of the input image is only partially compared with the optical flow of the entire captured image. When the directions are different, it is determined that there is no breakage in the plurality of filtration membrane plates.
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