JP7382612B1 - 三次元ごみ情報管理装置および三次元ごみ情報管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ごみの移動・拡散を追跡することで三次元メッシュの各セルに対しごみ情報を含む三次元ごみ情報を管理する装置を提供する。【解決手段】三次元ごみ情報管理装置１００は、ごみピット内にあるごみの三次元メッシュ情報を保存する記憶部１１０と、ごみがごみピット内に投入されるタイミングおよびごみピット内のごみが撹拌されるタイミングのそれぞれにおいて、三次元メッシュ情報を作成する三次元メッシュ情報作成処理部１２０と、三次元メッシュ情報を出力する出力部１３０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、三次元ごみ情報管理装置および三次元ごみ情報管理方法に関する。

ごみピット内のごみ情報（以下、単に「ごみ質情報」という場合がある。）を、その表面を撮像した画像から２次元的に判定したり、クレーンで持ち上げたときの重量から水分値などのごみ情報を判定したりすることが行われている。

特許文献１は、ごみピット内の各ブロックについてのごみ特性の計算結果を視覚的に表示する構成を開示している。ごみの特性は、ごみの比重・ごみ質・経過時間・移動回数・温度・高さをパラメータとして算出されたごみ質の安定度を示している。ごみ質は、ごみの発熱量を示すパラメータを開示している。
特許文献２は、ごみピット内のごみを水平方向および垂直方向に三次元的に区分（ごみ貯留部の各位置におけるごみの高さ）することを開示している。ごみ質の情報を三次元的に区分した情報として持たせているものではない。
特許文献３は、ごみの掴み動作が行われる前のごみ層表面を撮像した画像と、ごみの掴み動作が行われた後のごみ層表面を撮像した画像から高さ分布の差を算出し、ごみの掴み動作の前後におけるごみの高さ分布を三次元座標空間で示すことを開示している。ごみの掴み動作前におけるごみの高さ分布と、ごみの掴み動作後におけるごみの高さ分布との差分から、掴まれたごみの体積を算出する。三次元座標空間で示されるものは、ごみの高さ分布と掴まれたごみの体積情報のみである。
特許文献４は、ごみ貯留部を上面視で複数のマスに区分（Ｘ，Ｙ）し、各マス（ごみの最上層に対応するマス）におけるごみの高さ、および攪拌回数を併せて示すことを開示している。また、ごみ高さを加えた（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標値で特定することができる。上記のピット状態の情報は、ごみ貯留部における各マスそれぞれについて（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標値とごみ高さと攪拌回数が紐づけられた情報を示している。

特開２０１９－１１９１５号公報 特許第６６５９４７４号 特許第７０１８３２９号 特開２０２０－３８０１２号公報

しかしながら、従来の三次元モデルにおけるごみ情報では、より精度の高いごみ情報管理を構築できていなかった。
近年、焼却炉へ投入するごみ質をコントロールして（燃焼をコントロールして）、燃焼安定性を確保し、発電量最大、排ガス処理コストの最小化を目指すべく、より高精度の三次元ごみ管理の方法が要望されている。
さらに、ごみピット内のごみ情報を収集、攪拌、投入までを追跡して管理することができる三次元ごみ情報管理方法が要望されている。

本開示では、ごみの移動・拡散を追跡することで三次元メッシュの各セルに対しごみ情報（例えば、収集地域、収集車両、圧密、水分等）を含む三次元ごみ情報管理装置、およびその三次元ごみ情報管理方法を提供する。

本開示の三次元ごみ情報管理装置は、
ごみピット内にある（静的あるいは動的に堆積されている）ごみの三次元メッシュ情報を保存する記憶部と、
ごみがごみピット内に投入されるタイミングおよびごみピット内のごみが撹拌される（掴み別の場所へ移動する）タイミング（あるいは、ごみを燃焼炉へ投入するためにごみを掴むタイミング）のそれぞれにおいて、前記三次元メッシュ情報を作成（更新）する三次元メッシュ情報作成処理部と、
前記三次元メッシュ情報を出力する出力部と、
を備える。

ごみピット内を、所定サイズの直方体あるいは立方体で区画し、それをセル（あるいはブロック）と呼ぶ。セルのサイズは、ごみピットの形状・サイズ、ごみ掴みバケットサイズ、ごみ受け入れ口のサイズなどによって予め設定されており、例えば、平面視で縦１，０００～２，０００ｍｍ×横１，０００～２，０００ｍｍ×高さＨ１００～２００ｍｍであってもよい。また、セルのサイズは、初期サイズから変更可能に構成されていてもよい。この場合、初期のセルサイズを２つ、４つなどの偶数倍又は奇数倍に分割したサイズにしてもよい。

「三次元メッシュ情報」は、例えば、各セル単位において、セル三次元座標、セル識別情報、ごみ情報（圧密データ、水分データ（経時の蒸発データ）、ごみ質エントロピー、温度、収集地区、搬入車両、搬入日時、投入ゲート番号など）、クレーン撹拌動作情報（ごみ掴み位置情報（日時を含む）、掴んだごみを移動し解放・投下した位置情報（日時を含む）など）、燃焼炉へごみを投入するごみ投入情報（ごみ掴み位置情報（日時を含む）、掴んだごみをホッパに投入した情報（日時を含む）など）が含まれていてもよい。

（圧密）
前記三次元ごみ情報管理装置は、
前記セルの圧密を算出する圧密算出部と、
前記圧密算出部で算出された圧密から、ごみの位置を補正する位置補正処理部と、
を備えていてもよい。
圧密データから、経時的な水分量の減少、高さ方向の減少（沈下）が分かり、上から下のセルへごみの位置を変更する。

（水分）
前記三次元ごみ情報管理装置は、
前記セルの経時的蒸発量を演算して水分を算出する水分算出部と、
を備えていてもよい。

（ごみ質エントロピー）
前記三次元ごみ情報管理装置は、
撮像部で撮像されたごみピット内のごみの画像（例えば、静止画）の画素を、所定数（例えば、８色から３２色）からなる代表色のいずれかの色に抽出処理（割り当て）する代表色処理部と、
前記代表色抽出部でいずれかの代表色が割り当てられた画素に対し、隣接する同色同士の画素集合体（同色領域、同色クラスタ）を形成処理する同色クラスタ処理部と、
前記同色クラスタ処理部で形成された画素集合体（同色クラスタ）の数と前記画像の画素数との相対エントロピーを算出する相対エントロピー算出部と、
を備えていてもよい。
前記代表色処理部は、例えば、ｋ平均法あるいは他のクラスタリング分類手法を用いて所定数の代表色を抽出処理してもよい。
前記代表色は、ごみピット内の画像でよく現れる色から選定される。例えば、指定袋制度を採用している自治体であれば特定の色の袋が多数存在する。袋が破れ散乱した紙の白色や、花木剪定枝（葉を含む）の緑色、ごみピットに投入されて時間経過したごみの茶色系・グレー系の色などがある。
代表色は、予め設定された８色、１６色、３２色、６４色などから設定され、ごみ処理施設の状況、曜日、収集ごみの状況などに対応して設定してもよい。
前記代表色処理部は、例えば、画像をデータ量の少ない１６色ビットマップ画像に減色処理してもよい。
この代表色処理部により、ごみピット内に存在する全ての色に焦点を当て画像処理を行うより、代表色に焦点を当てて画像処理を行うことで、効率的に実行できる。
前記同色クラスタ処理部は、第一代表色（第ｊ代表色）の画素と、第一代表色以外の代表色(第k代表色，k≠j)）の画素とを分けて、それぞれの同色クラスタを形成してもよい。
前記同色クラスタ処理部は、第ｊ代表色の画素に対し二値画像を生成し、同色クラスタを形成してもよい。
同色クラスタは、画素数が２以上で構成されるが、相対エントロピー算出の際には、画素１つの場合も同色クラスタとして加算される。
前記相対エントロピー算出部は、前記ごみピット内のごみの画像を複数領域（セル）に分割し、分割した領域（セル）単位で、セル内の同色クラスタ数とセル内の全画素数から相対エントロピーを算出してもよい。
混合の「均一な状態」の画像処理上の定義として「画像中にごみの特定の色が小さなクラスタとなって均一に表れる状態」とする。
例えば、ある画像につき、代表色を発色する画素（以下、単に画素という。）から構成されるクラスタがＭ個あると仮定する。
ｊ番目（ｊ＝１，２、、・・・、Ｍ）のクラスタｊが画素をＮ_ｊ個有するとき、クラスタｊに含まれる画素ｉの出現確率をＱ_ｉ＝１／ＭＮ_ｊと定義する。「均一な状態」を「すべてのクラスタが１画素しかもたない状態」とすると、画素ｉの出現確率はＰ_ｉ＝１／Ｎとなる。ここでＮ（＝Σ^Ｍ _ｊ＝１Ｎ_ｊ）はすべてのクラスタの画素数である。究極の「均一な状態」における出現確率Ｐ_ｉの分布に対する、今の出現確率Ｑ_ｉの分布の相対エントロピーは次式で表され、これをクラスタ相対エントロピー（ＣＲＥ）と定義する。このＣＲＥは，現在の攪拌の状態が「均一な状態」からどれだけ乖離しているかを表す指標となる。
クラスタ相対エントロピー（ＣＲＥ）は、以下の式で算出する。
前記三次元ごみ情報管理装置は、
ごみピット内のごみの画像を撮像する撮像部（３１）を備えていてもよい。

本開示の三次元ごみ情報管理方法は、
ごみがごみピット内に投入されるタイミング、ごみピット内のごみが撹拌される（掴み別の場所へ移動する）タイミング、ごみを燃焼炉へ投入するためにごみを掴むタイミングのそれぞれにおいて、前記三次元メッシュ情報を作成（更新）する三次元メッシュ情報作成処理ステップと、
前記三次元メッシュ情報を出力する出力ステップと、
を含む。
前記三次元ごみ情報管理方法は、
ごみピット内にある（静的あるいは動的に堆積されている）ごみの三次元メッシュ情報を保存する記憶ステップを含んでいてもよい。
前記三次元ごみ情報管理方法は、
前記セルの圧密を算出する圧密算出ステップと、
前記圧密算出ステップで算出された圧密から、ごみの位置を補正する位置補正処理ステップと、を含んでいてもよい。
前記三次元ごみ情報管理方法は、
前記セルの経時的蒸発量を演算して水分を算出する水分算出ステップを含んでいてもよい。

前記三次元ごみ情報管理方法は、
ごみピット内のごみの画像（補正画像を含む）の画素を、所定数からなる代表色のいずれかの色に抽出処理（割り当て）する代表色処理ステップと、
前記代表色抽出ステップでいずれかの代表色が割り当てられた画素に対し、隣接する同色同士の画素集合体（同色領域、同色クラスタ）を形成処理する同色クラスタ処理ステップと、
前記同色クラスタ処理ステップで形成された画素集合体（同色クラスタ）の数と前記画像の画素数との相対エントロピーを算出する相対エントロピー算出ステップと、
を含む。
前記三次元ごみ情報管理方法は、
前記相対エントロピー算出ステップで算出された相対エントロピー（セル単位のＣＲＥでもよい）が所定の混合閾値の場合に、ごみ混合を指示する（セル単位で混合を指示する）情報を出力する出力ステップと、をさらに含んでいてもよい。

他の本開示の三次元ごみ情報管理プログラムは、少なくとも１つのプロセッサーあるいは情報処理装置により、上記三次元ごみ情報管理方法を実現するプログラムである。
他の本開示のコンピュータ命令が記憶されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記コンピュータ命令がプロセッサーにより実行されることで、上記三次元ごみ情報管理方法プログラムのステップを実現するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

他の開示のクレーン運転制御システムは、
上記三次元ごみ情報管理装置を備えていてもよい。
運転員は、セル単位のＣＲＥを見て、手動で混合操作を実行してもよい。

他の開示のクレーン運転制御システムは、
上記三次元ごみ情報管理装置の前記出力部から出力された混合を指示する旨の情報に応じて、クレーンおよびバケットを制御して、混合させたいセルのごみを、その場で若しくはその混合番地内の別の位置へ移動したり、別の混合番地へ移動したりして、ごみを落下させ、混合するように制御するごみ混合制御部を備えていてもよい。

前記「三次元ごみ情報管理装置」の各要素は、メモリ、プロセッサー、ソフトウエアプログラムを有する情報処理装置（例えば、コンピュータ、サーバ）や、専用回路、ファームウエアなどで構成してもよい。情報処理装置は、オンプレミスまたはクラウドのいずか一方、あるいは両方の組み合わせであってもよい。
「情報処理装置」は、例えば、汎用コンピュータ、オンプレミスサーバ、クラウドサーバなど１つあるいは２つ以上で構成されてもよい。

（作用効果）
（１）投入ごみの攪拌状態が改善されるため、燃焼安定性を確保できる。
（２）同様に排ガスの性状も改善されるため、排ガス処理コストを削減できる。
（３）ピット内のごみ質情報を管理することができるため、発電量の最大化ができる。
（４）燃焼状態が悪化する頻度が少なくなるため、運転維持管理コストの削減ができる。
（５）クレーンの自動運転でできる範囲が従来のものよりも広がるため、従業員が別の業務に注力できる。
（６）ピット内のごみ質情報をもとに、ピット内の攪拌が不十分な部分を重点的に攪拌するようにクレーンを手動又は自動制御することができる。
（７）投入ごみの攪拌状態が改善されるため、助燃燃料の節約ができる。
（８）三次元メッシュモデルを構成するセル（ブロック）1つ1つにごみ情報（ごみ質エントロピー・温度・水分・収集地区・搬入車両等）を含ませることにより時間経過によるごみの移動を追うことができる。
（９）ごみ情報をクレーン動作履歴とともに保存することで、燃焼不良時や不適物検出時に、原因となるごみをピット内に投入した車両の特定が可能となる。
（１０）クレーンを手動又は自動操作するいずれの場合でも、クレーン操作員が可視化された三次元メッシュモデルを確認しながら操作できるため、効率的かつクレーン操作員の熟練度や技術に左右されにくい、または依存しない操作が可能となる。

実施形態１のクレーン運転制御システムについて説明する図である。 実施形態１の三次元ごみ情報管理について説明する図である。 三次元メッシュに区画したセルの一例を示す図である。 三次元メッシュ情報の一例を示す図である。 ごみの撹拌（掴み）の一例を示す図である。 ごみの撹拌（移動）の一例を示す図である。 ごみの撹拌（変形）の一例を示す図である。 ごみの撹拌（解放・投下）の一例を示す図である。 ごみの撹拌（堆積）の一例を示す図である。 エントロピー算出の動作を示すフローチャートである。

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。

図１に、三次元ごみ情報管理装置１００、クレーン運転制御システム６００およびごみピット１の側面視の一例を示す。図２に、三次元ごみ情報管理装置１００の各要素の機能を示す。

図１は、ごみピット１の内部を側面視で示している。図１の右側にごみ収集車９が入場し、投入扉１２からごみを投入エリア１１に送り込む。投入エリアのごみＤは、クレーン２２およびバケット２３により、ごみピット１の攪拌エリア１５に搬送される。攪拌エリア１５は床平面で所定サイズに分画された混合番地が設定されており、本実施形態１では混合番地と後述するＣＲＥ算出に係るセルが一致している。

（クレーン運転制御部）
クレーン運転制御システム６００は、任意の混合番地の範囲内あるいは番地をまたがって、クレーン２２を移動させ、バケット２３でごみを掴んで持ち上げ、その場で若しくはその混合番地内の別の位置へ移動したり、別の混合番地へ移動することにより、ごみを落下させるように制御する。
また、クレーン運転制御システム６００は、複数の混合番地において、ごみを移動させるようにクレーン２２とバケット２３を制御する。クレーン運転制御システム６００は、自動運転制御部６０１を有する。また、自動運転にかわり、操作員は、手動運転に切りかえることができる。また、クレーン運転制御システム６００は、クレーン２２とバケット２３を制御して、任意の混合番地のごみを掴んで移動させ、焼却炉４０の投入ホッパ４１にごみを送り込む制御をする。
クレーン運転制御システム６００は、三次元ごみ情報管理装置１００の出力部１３０から出力された混合を指示する旨の情報に応じて、クレーンおよびバケットを制御して、混合させたいセルのごみを、その場で若しくはその混合番地内の別の位置へ移動したり、別の混合番地へ移動することにより、ごみを落下させ、混合するように制御するごみ混合制御部６０２を備えていてもよい。

撮像部３１は、ごみピット１内（例えば、攪拌エリア１５）のごみをその上方から撮像する。撮像部３１は、例えば、ごみピット１内の柱、壁、天井などに固定設置可能であり、本実施形態ではクレーンガータ２１よりも下方の壁に設置する。撮像部３１は、例えば、動画または静止画を撮像するＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、赤外線カメラであってもよい。動画撮像の場合には静止画が切り出されてもよい。画像は、その撮像時刻も紐付けられてメモリ（例えば、撮像部内部あるいは装置１００、システム６００のメモリ）に保存される。撮像部３１は、定期的にまたは所定のタイミング、例えばＣＲＥを算出するタイミングでごみを撮像してもよい。
また、撮像部３１は一つであるが、これに制限されず、撮像部が複数設置されていてもよい。複数の撮像部で攪拌エリア１５を分けて撮像してもよく（一部重複して撮像してもよく）、攪拌エリア全体を複数の撮像部のそれぞれが別の角度から撮像してもよい。複数の撮像部で撮像した画像は、例えば、攪拌エリア全体が１枚の画像になるように合成処理部（不図示）で処理されてもよい。撮像部３１で撮像した画像はＲＧＢ画像であってもよい。

レーザ距離計３２は、ごみピット１内で堆積ごみＤ１までの距離を検出する。レーザ距離計３２は、ごみピット１内の上方部に固定または移動可能に設置され、例えば、クレーンガータ２１にクレーン進行方向に移動可能に設置され、クレーン２２と共に移動してもよく、別々に移動してもよく、クレーン２２近傍に設置されていてもよい。垂直下方に固定設置される場合に、レーザ距離計３２がその検出角度を変えて検出できるように角度調整可能に構成されていてもよい。
本実施例１では、クレーンガータ２１に固定され、図１において左右に検出角度を変えて下方のごみ（測定点Ｐ）までの距離を検出できる。図１の紙面垂直方向にクレーンガータ２１が移動することで、攪拌エリア１５全体のごみまでの距離を検出できる。
測定点Ｐの座標（Ｘ－Ｙ平面座標）は、レーザ距離計３２の位置および検出角度（測定点角度θ）に基づいて算出できる。レーザ距離計３２の位置はクレーンガータ２１の位置座標と、クレーンガータ２１とレーザ距離計３２との相対位置から導ける。
測定点Ｐの座標と検出された距離Ａ、測定点角度θ、検出時刻は紐づけられてメモリ（例えば、レーザ距離計内部あるいは装置１００、システム６００の記憶部）に保存される。

撮像部３１の撮像時刻とレーザ距離計３２の距離検出時刻とは、完全に一致していなくともよい。レーザ距離計３２の検出時刻とほぼ対応した画像を撮像する構成でもよい。少なくともいずれか一方あるいは両方が処理（距離検出、撮像）している際に、クレーンによる攪拌が行われていないことが好ましい。
攪拌のためにクレーンを自動運転している所定のタイミングあるいは焼却炉４０にごみを投入しているタイミングで、画像の撮像および距離の検出をしてもよい。

図２に三次元ごみ情報管理装置１００の機能を示す。
三次元メッシュ情報作成処理部１２０は、ごみがごみピット内に投入されるタイミング、ごみピット内のごみが撹拌される（掴み別の場所へ移動する）タイミング、ごみを燃焼炉へ投入するためにごみを掴むタイミングのそれぞれにおいて、三次元メッシュ情報を作成（更新）する。
記憶部１１０は、ごみピット内にある（静的あるいは動的に堆積されている）ごみの三次元メッシュ情報を保存する。
出力部１３０は、三次元メッシュ情報を出力する。出力部１３０は、例えば、三次元メッシュ情報をモニターへ表示、印刷、記憶媒体へ保存、外部装置へ送信するなどする。

図３Ａにおいて、ごみピット内のごみをセルに区画した三次元メッシュとして示す。本実施形態として、セルのサイズは、例えば、平面視で縦１，０００ｍｍ×横１，０００ｍｍ×高さＨ１００ｍｍである。
三次元メッシュ情報作成処理部１２０は、ごみ搬入車両がどこの投入扉１２からごみを投入したかについて、車両ＩＤ、投入扉番号、ごみ種別とともに三次元メッシュ情報を作成する。
図３Ｂに三次元メッシュ情報の一例を示す。「三次元メッシュ情報」は、例えば、各セル単位において、セル三次元座標、セル識別情報、ごみ情報（圧密データ、水分データ（経時の蒸発データ）、ごみ質エントロピー、温度、収集地区、搬入車両、搬入日時、投入ゲート番号など）、クレーン撹拌動作情報（ごみ掴み位置情報（日時を含む）、掴んだごみを移動し解放・投下した位置情報（日時を含む）など）、燃焼炉へごみを投入するごみ投入情報（ごみ掴み位置情報（日時を含む）、掴んだごみをホッパに投入した情報（日時を含む）など）が含まれる。

図４Ａから４Ｅにクレーンによる撹拌動作の一例を示す。図４Ａでは、クレーンによる撹拌動作によって、所定の位置の数のセルのごみを掴む。バケット２３の形状から、下方凸状となる複数のセルを掴む。図４Ｂでは、掴んだごみを移動する。図４Ｃでは、投下する位置で掴んだ複数のセルの形状を変更する。図４Ｄでは、ごみを解放し投下する。図４Ｅでは、移動元のごみがなくなり、移動先にごみが堆積している状態を示す。三次元メッシュ情報作成処理部１２０は、移動元のセルの三次元メッシュ情報を更新し（ごみ情報、車両情報などを削除）、移動先のセルの三次元メッシュ情報を新しく作成する（移動元のセルのごみ情報および車両情報、撹拌情報などを含む）。

（圧密の算出）
ごみピット内のごみは、経時的に水分が蒸発し、また圧密によってごみが下方に移動するため、この圧密現象によるごみの移動に応じて、三次元メッシュ情報を更新する必要がある。
圧密算出部１２１は、各セルの圧密を算出する。圧密を算出するタイミングは、所定の時刻あるいはごみが投入されてから所定の時間が経過した後、撹拌動作でごみを解放・投下するタイミングであってもよい。
位置補正処理部１２２は、圧密算出部で算出された圧密から、ごみの位置を補正する。主に、上のごみが下へ移動することから下方の座標のセルにその上のセルのごみが移動する。

圧密算出部１２１は、以下の条件で圧密（Ｖ（ｋ））を算出してもよい。
セル段（高さ方向）１≦ｋ≦Ｋ
断面積ΔＡ、高さΔＨ
第ｋ段のごみ成分
ごみ重量Ｍ（ｋ）
自由水重量Ｗ（ｋ）
生物分解性有機物量Ｏ（ｋ）
非生物分解性固形物量Ｓ（ｋ）
空隙率ε（σ）
圧力σ
密度ρ_ｗ，ρ_o，ρ_ｓ，

自由水重量Ｗ（ｋ）、生物分解性有機物量Ｏ（ｋ）、非生物分解性固形物量Ｓ（ｋ）、空隙率ε（σ）は、搬入されるごみの収集日、収集種類、収集地域などの過去データなどから設定されてもよい。

Ｍ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）＋Ｏ（ｋ）＋Ｓ（ｋ）
Ｖ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）／ρ_ｗ＋Ｏ（ｋ）／ρ_o＋Ｓ（ｋ）／ρ_ｓ＋Ｖε（０）
最上部（Ｋ）加重＝０

最上部の圧力σ（Ｋ）＝ＭＵ（ｋ）/Ａ＝１／ＡΣ^Ｋ _{ｌ＝ｋ＋１}（Ｍ（ｌ））

σ（ｋ）＜σ１：空間圧縮のとき
Ｖ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）／ρ_ｗ＋Ｏ（ｋ）／ρ_o＋Ｓ（ｋ）／ρ_ｓ＋Ｖε（σ（ｋ））

σ（ｋ）＜σ２：水分排出のとき
Ｖ（ｋ）＝（σ_２－σ（ｋ））／（σ_２－σ_１）Ｗ（ｋ）／ρ_ｗ＋Ｏ（ｋ）／ρ_o＋Ｓ（ｋ）／ρ_ｓ

σ_２＞σ_１、ε_１＞ε_２

σ２≦σ（ｋ）：非圧縮のとき
Ｖ（ｋ）＝Ｏ（ｋ）／ρ_o＋Ｓ（ｋ）／ρ_ｓ

（水分の算出）
水分算出部１２３は、各セルの経時的蒸発量を演算して水分を算出する。
水分算出部１２３は、非接触式水分計で測定された水分値から上方のセルの水分を算出してもよい。水分算出部１２３は、バケットで掴んだセルのごみの、ごみ質（生物分解性、非生物分解性）、体積値とごみ重量から水分値を算出してもよい。

（相対エントロピーの算出）
測定点ごみ高さ算出部１０１は、距離Ａ、測定点角度θ、およびレーザ距離計３２からごみピット１の底面までの基準距離Ｂに基づいて、測定点ごみ堆積高さＺを算出する。基準距離Ｂはレーザ距離計３２から垂直下方向の床（ここでは攪拌エリア１５の床）までの距離である。
Ｚ＝Ｂ－Ａ×ｃｏｓθ （１）

三次元ごみ高さ算出部１０２は、ごみピット１内の平面座標（Ｘ－Ｙ）と測定点ごみ堆積高さＺの情報とに基づいて、ごみの三次元高さ情報Ｗを算出する。
三次元高さ情報Ｗは、撮像時刻と検出時刻の情報を含んでいてもよい。
三次元ごみ高さ算出部１０２は、所定のタイミングで、三次元高さ情報Ｗを算出する。
本実施形態において、「所定のタイミング」は、一定間隔でもよく、決まった時刻でもよく、作業員の命令操作に基づいたタイミングでもよい。

画像変換部１０３は、撮像部３１の設置情報（例えば、ごみピット内の設置された位置座標、撮像角度、レンズの画角など）に基づいて、撮像部３１で撮像された画像を上空視点画像に変換する。本実施例１では撮像部３１は、攪拌エリア１５のごみを斜め上方からの所定角度で撮像しているため、その撮像画像を上空視点画像に変換している。

画像補正部１０４は、ごみの三次元高さ情報Ｗに基づいて、前記上空視点画像の全ての区域が同一高さ平面上になるように補正する。ここで得られた画像を補正画像とする。
これにより、同一高さの平面画像が得られる。補正画像は、記憶部１１０に保存される。

代表色処理部１１１は、撮像部３１で撮像されたごみピット内のごみの画像（例えば、静止画あるいは上記補正画像）の画素を、例えば、１６色からなる代表色のいずれかの色に抽出処理（割り当て）し、１６色以外の色はクラスタ形成から除外する。
代表色処理部１１１は、補正画像から、ｋ平均法を用いて所定数の代表色での抽出処理をする。代表色処理部１１１は、例えば、画像をデータ量の少ない１６色ビットマップ画像に減色処理する。

同色クラスタ処理部１１２は、第ｊ代表色の画素と、第ｉ代表色以外の代表色の画素とを分けて、それぞれの同色クラスタを形成する。ここで、画素が１つ以上の代表色のいずれかに合致する場合を「１」、それ以外の場合を「０」とした二値画像に変換してもよい。
同色クラスタ処理部１１２は、第ｊ代表色の画素に対し二値画像を生成し、同色クラスタを形成する。同色クラスタは、画素数が２以上で構成されるが、相対エントロピー算出の際には、画素１つの場合も同色クラスタとして加算される。

相対エントロピー算出部１１３は、同色クラスタ処理部１１２で形成された同色クラスタの数と画像の画素数との相対エントロピーを算出する。
相対エントロピー算出部１１３は、ごみピット内のごみの画像あるいは補正画像を複数領域（セル）に分割し、分割した領域（セル）単位で、相対エントロピーを算出する。

クラスタ相対エントロピー（ＣＲＥ）は、以下の式で算出する。

出力部１３０は、相対エントロピー算出部１１３で算出された相対エントロピー（セル単位のＣＲＥ）が所定の混合閾値である場合に、セル単位で混合を指示する情報を出力する。
出力部１３０は、例えば、混合を指示する旨の情報をモニターへ表示、印刷、記憶媒体へ保存、外部装置へ送信するなどする。

図５に動作フローを示す。
（Ｓ１）撮像部３１で撮像された画像を処理し補正画像を生成する。
（Ｓ２）補正画像からｋ平均法で代表色を抽出処理し、すべての色からごみを示す１６色に絞り、他の色はクラスタ形成から除外する。
（Ｓ３）補正画像を２５６色から１６色に減色処理する。
（Ｓ４）１６色に減色処理した補正画像から、二値画像の生成をする。
（Ｓ５）同色クラスタを形成する。
（Ｓ６）代表色ｊは１６色として、同色クラスタ数Ｍ_ｊ（ｊ＝１から１６）、全ピクセル数Ｎ、同色クラスタごとのピクセル数Ｎ_ｊを演算する。
（Ｓ７）画像を所定の矩形状に分割したセルごとに、クラスタ相対エントロピー（ＣＲＥ）を算出する。
（Ｓ８）セルごとのＣＲＥ値が混合閾値より大きいセルを定め、相対エントロピー算出部１１３で実行される。
（Ｓ９）ＣＲＥ値が混合閾値より大きいセルについて混合する指示を含む情報を出力し、その情報は、クレーン運転制御システム６００へ送られる。
（Ｓ１０）ごみ混合制御部６０２は、そのセルを優先的に混合し、その混合は自動操作で実行されてもよく、運転員の手動操作で実行されてもよい。
所定の混合が実行された後で、ステップＳ１へ戻り、ピット内の画像を撮像して処理を繰り返す。
すべてのセルで、ＣＲＥ値が混合閾値より小さくなるまで、この処理を繰り返してもよい。

（別実施形態）
（１）図３Ｂの三次元メッシュ情報は、これに限定されない。
（２）圧密の算出方法は、上記式に限定されず、他の算出方法であってもよい。
（３）相対エントロピーの算出方法は、上記式に限定されず、他の算出方法であってもよい。

１００ 三次元ごみ情報管理装置
１０１ 測定点ごみ高さ算出部
１０２ 三次元ごみ高さ算出部
１０３ 画像変換部
１０４ 画像補正部
１１０ 記憶部
１１１ 代表色処理部
１１２ 同色クラスタ処理部
１１３ 相対エントロピー算出部
１２０ 三次元メッシュ情報作成処理部
１２１ 圧密算出部
１２２ 位置補正処理部
１２３ 水分算出部
１３０ 出力部
６００ クレーン運転制御システム
６０１ 自動運転制御部
６０２ ごみ混合制御部

Claims (5)

1. ごみピット内にあるごみの三次元メッシュ情報を保存する記憶部と、
   ごみがごみピット内に投入されるタイミングおよびごみピット内のごみが撹拌されるタイミングのそれぞれにおいて、前記三次元メッシュ情報を作成する三次元メッシュ情報作成処理部と、
   前記ごみピット内を所定サイズの直方体あるいは立方体で区画した各セルについて、垂直方向のセル段およびごみ成分に基づいて各セルの圧密を算出する圧密算出部と、
   前記圧密算出部で算出された圧密から、ごみの位置を補正する位置補正処理部と、
   前記三次元メッシュ情報を出力する出力部と、
   を備える、三次元ごみ情報管理装置。
2. 前記三次元メッシュ情報は、少なくとも、セル三次元座標あるいはセル識別情報と、ごみ情報と、クレーン撹拌動作情報とを含む、
   請求項１に記載の三次元ごみ情報管理装置。
3. ごみがごみピット内に投入されるタイミングおよびごみピット内のごみが撹拌されるタイミングのそれぞれにおいて、三次元メッシュ情報を作成する三次元メッシュ情報作成処理ステップと、
   前記ごみピット内を所定サイズの直方体あるいは立方体で区画した各セルについて、垂直方向のセル段およびごみ成分に基づいて各セルの圧密を算出する圧密算出ステップと、
   前記圧密算出ステップで算出された圧密から、ごみの位置を補正する位置補正処理ステップと、
   前記三次元メッシュ情報を出力する出力ステップと、
   を含む、三次元ごみ情報管理方法。
4. 三次元ごみ情報管理プログラムであって、
   少なくとも１つのプロセッサーあるいは情報処理装置により、請求項３に記載のごみ質算出方法を実現するプログラム。
5. 請求項１または２に記載の三次元ごみ情報管理装置を備える、
   クレーン運転制御システム。