JPH01111124A - 画像処理による焼却炉の燃え切り点検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は通常の燃料以外の、例えば、木屑、ダスト等の
廃棄物、都市ごみ等（以下単にごみ等という）を焼却炉
内で焼却するとき、そのごみ等の燃え切り点をテレビカ
メラで撮像した画像から検出する方法の改良に関する。

ｂ、　従来の技術 ごみ等を焼却処理する際に発生する熱を回収し、これを
有効利用するために、ボイラと共に設置される焼却炉と
して最近注目されるものに、都市ごみを燃焼させるごみ
焼却炉がある。都市ごみは回収する場所や季節によりそ
の性状が大きく変わるが、その燃焼ガス温度は、ダスト
の溶融やＮＯｘの発生を考慮した最高温度と、臭気防止
の点からの最低温度を維持するように、制御されること
が要求されている。しかし、通常、この種のごみの燃焼
状態は変動が激しいため、ボイラからの蒸気量を計測し
ながら、蒸気発生量に応じてごみを自動供給、または停
止して、燃焼量を制御することは難しかった。

このため従来から、ごみ等の焼却炉内の燃焼状況をテレ
ビカメラで撮像し、得られた画像から燃え切り点を監視
しながら、燃焼量を制御する方法が試みられている。す
なわち、ごみ等は火炎を上げて燃焼した後、一定時間火
炎が上らない燃焼状態、所謂おき燃焼する必要があり、
これによって焼却後の灰のなかには未燃分を残留させな
いようにしている。

そこで、このごみ等の火炎の発生が終了した境界線を、
燃え切り点として常時監視し、これを基にして前記焼却
炉内の燃焼量を制御していた。

しかし、前記従来のごみ等の焼却炉の燃焼量制御方法に
あっては、 （１）　　手動に顛る面が多いため、操作に人手を要す
る。

（２）　　操作員の判断に顧るため、高度の経験と技術
を要し個人差が生ずる。

（３）　　画像処理するにあたっても、炉内の燃焼状態
、カメラメンズのよごれ、撮像管の劣化等により、その
都度、燃え切り点検出用の輝度レベル（闇値）を最適に
調整しなおす必要がある。

（４）　　燃焼が局部に限定されている場合は、誤って
灰部と識別されてしまい、燃え切り点の確実な検出が期
待できない。

等のいろいろな問題点があった。

このため、本発明者等は、焼却炉内の燃焼状況をテレビ
カメラで撮像し、得られた画像を処理することにより、
燃焼物の燃え切り点位置を検出するひとつの方法を既に
提案した（特願昭６２−２２５１０３号）。

すなわち、前記テレビカメラから得られた画像の縦横を
区分して複数の画素に分割する。分割された各画素の画
像信号を、前記炉内の輝度（明るさ）に対応した多値化
信号に変換し、画像上に設けた任意の複数の縦線（監視
線）上に沿って相隣る画素の輝度の変化量を調べる。こ
の変化量の最も大きい箇所（位置）をその線上の燃え切
り点とし、この燃え切り点の前記複数線についての平均
位置を画像の燃え切り点として検出するものである。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 前記従来の燃え切り点を検出する方法によれば、火炎が
発生する主燃焼域から灰部を含むおき燃焼域に移行する
燃え切り点では、通常はそれらの輝度変化量が大きいの
で、燃え切り点を検出することは比較的容易である。

しかしながら、時として、監視線上における輝度変化と
輝度変化量が第５図に示されるように、輝度変化量が最
も大きい位置Ｎｏ　　（従来の燃え切り点）付近の輝度
変化が比較的緩やかな場合がある。このような場合にお
いては、検出される燃え切り点は常にその付近を変動し
、安定した燃え切り点の検出が期待できないという問題
点があった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前
記問題点を解消し、前記焼却炉内の燃焼状況をテレビカ
メラで撮像し、得られた画像を処理することにより、同
焼却炉内の燃え切り点を容易に、しかも安定して検出す
る方法を提案することにある。

ｄ、　問題点を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、焼却炉内の
燃焼状況をテレビカメラで撮像し、得られた画像を処理
することにより、燃焼物の燃え切り点位置を検出する方
法において、前記テレビカメラから得られた画像の縦横
を区分して複数の画素に分割すると共に、前記画像の縦
方向に任意の複数の監視線を設定し、その各々の監視線
上における前記画素の輝度を監視し、その変化量の最も
大きい位置を求め、 その位置付近から算定される第１の輝度回帰直線と、灰
部を含むおき燃焼域から算定される第２の輝度回帰直線
との交点に相当する位置を求めて該線上の燃え切り点と
し、 核燃え切り点を前記複数の監視線について求めると共に
それらの燃え切り点の平均位置を前記画像上の燃え切り
点位置として検出することを特徴とする。

ｅ、　作用 本発明はごみ等の焼却炉などにおいて、火格子上でごみ
等が火炎を上げて燃焼する主燃焼域から火炎を発生しな
いおき燃焼域に移行する箇所−画像上では、火炎の発生
が終了する炉長平方向上の境界線、すなわち燃え切り点
−をテレビカメラで撮像し、得られた画像から安定して
検出する。

本発明の要点は、まず、テレビカメラから得られる各画
素の画像信号を、前記炉内の輝度（明るさ）に対応した
多値化信号に変換し、画像上に設けた任意の複数の縦線
（監視線）上に沿って相隣る画像の輝度の変化量を調べ
る。そして各監視線について、この変化量の最も大きい
箇所（位置）を求め、その付近の輝度変化曲線から算定
される第１の輝度回帰直線と、灰部を含むおき燃焼域に
おける輝度変化曲線から算定される第２の輝度回帰直線
を求める。しかる後、両輝度回帰直線の交点に相当する
位置を求めてその線上の燃え切り点とする。次に、この
燃え切り点の前記複数線についての平均位置を画像の燃
え切り点として検出するものである。

また、本発明では、従来のように画像信号をそのまま一
定の闇値で比較する、いわゆる二値化処理をしないで、
該画像信号を炉内の輝度（明るさ）に対応した多値化信
号に変換し、画像処理後の平均位置を検出しているため
、撮像管の劣化、レンズの汚れなどによる相対的量変化
にともなう主燃焼域とおき燃焼域との誤認がない。

ｆ、　実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すごみ焼却炉の燃え切り
点を検出するための全体構成図である。

同図において、焼却炉１のごみ投入口２より、図示しな
いクレーン等によって投入されたごみ３は、徐々に下降
し炉室４に入る。炉室４には後述する各種火格子５，６
．７が配設されており、これらの火格子５，６．７はキ
ャタピラ式または往復運動式のもので、炉室４に入った
ごみ３は、燃焼しながら同図右方に移動していく。すな
わち、ごみ３は乾燥火格子５において、下方から送風さ
れる熱風８−１により乾燥された後、燃焼火格子６に送
られ、ごみ３は下方から吹き上げる空気８．によって火
炎９を上げて燃焼する。該燃焼火格子６で燃え残ったご
みは、前記同様、空気８−２を供給されながらおき燃焼
火格子７上で、炎が上らないおき燃焼状態となり、その
後天１０となる。灰１０は前記核火格子５，６．７の送
り速度に応じ、定期的に灰送りコンベア１１の上に落下
し炉外に排出される。

一方、テレビカメラ１３は、前記燃焼火格子６とおき燃
焼火格子７とを撮像する視野内におさめるべく、炉室４
内の後方（排出口側）ののぞき窓１２に接して配置され
る。このテレビカメラ１３によって炉室４の燃焼部分を
撮像し、その画像信号ＡＳをホストコンピューター６と
画像信号処理装置１４によって処理し、燃え切り点を検
出すると共に、モニタテレビ受像機１５に表示、監視す
る。

次に本実施例における燃え切り点検出のための画像信号
処理の方法について、第２図を参照しながら説明する。

第２図に示す画像信号処理装置１４はＡ／Ｄ変換器１４
−、、　　画像信号おらび処理信号の画像メモリ回路１
４−ｚ、　　Ｄ　／　Ａ変換器１４−３およびＣＰｔ１
（中央処理装置）Ｉｔ４から構成される。テレビカメラ
１３から得られる画像信号ＡＳのうち、火炎部は周囲（
背景）に対して著しく高いコントラストを有している。

画像信号処理装置１４はＡ／Ｄ変換器１４−１により、
該画像信号Ａｓを炉室４内の明るさに対応した多値化信
号、例えば暗から明の間を２５６段階のディジタル信号
に順次Ａ／Ｄ変換し、画像メモリ回路１４−２にディジ
タル量として記憶させる。

これらのディジタル量は必要に応じて、再びＤ／Ａ変換
器１４−３を通じてアナログ画像信号とし、モニタテレ
ビ受像機１５に表示することができる。前記画像メモリ
回路１４−２に記憶されるディジタル信号は、一画面の
画像について縦横を、例えは縦４８０等分、横５１２等
分に区分された複数の画素に分割されて記憶される。

前記画像メモリ回路１４−２に記憶された画像について
、前記ＣＰＵ　１４−ａとホストコンピュータ１６によ
り、モニタテレビ１５上に表示される第３図の画像のよ
うに、火炎９の画像を含む前記画像の縦方向に任意の複
数、例えば５本の監視線ｎｌ＋　ｎ２＋　−’−’ｎ５
を設定し、該各々の監視線ｎｌ＋　ｎ！＋−・・−ｎ５
に沿って各画素の輝度を順次監視する。輝度の監視は画
像上の下端から上端に向って、すなわち、炉室４の後方
（排出口側）から前方（投入口側）に向って各監視線上
の画素の輝度を監視する。

第４図は一本の監視線、例えばｎ３上の輝度変化曲線２
１と輝度変化量２２の一例を示す図であり、図の右から
左に沿って求めたもので、輝度変化量は横軸に対して上
側が正、下側が負の変化量を示す。

この相隣る画素の輝度を比較していき、暗から明への変
化量、すなわち正の変化量のうち最も大きい箇所Ｎｉ１
点を求める。該Ｎｌｆｆ点に相当する監視線ｎ３上の位
置がＡ点となる。次に、該Ｎｌ１点を含むその付近の輝
度変化曲線２１ａから第１の輝度回帰直線２３を算定す
ると共に、灰部を含むおき燃焼域における輝度変化曲線
２１ｂから第２の輝度回帰直線２４を算定する。しかる
後、両輝度回帰直線２３゜２４の交点Ｎ、に相当する監
視線ｎ、ｌ上の位置Ｂ点を求めて、該線ｎ、上の燃え切
り点として、以上を前記ＣＰＵ　１４−ａおよびホスト
コンピュータ１６で算出、処理する。他の監視線ｎｌ＋
ｎ２．ｎｔ＋ｎｓについても同様の処理を行ない、第３
図に示すように５個の最大輝度変化量を表す点ＮＩＩ＋
　ＮＩ２＋−Ｌｓ　と燃え切り点ＮＩ、Ｎ２．−Ｎｓを
求める。次にこれら複数の燃え切り点の画素位置の平均
値を前記ホストコンピュータ１６で演算し、この平均位
置Ｎ（２点鎖線で示す）を該画像の燃え切り点として検
出すると共に表示し、かつホストコンピュータ１６に記
憶させる。

また、検出された燃え切り点平均位置の出力は、焼却炉
の燃料量の制御のために使用される。

なお、燃え切り点の検出方法として、第４図に示すよう
に、各監視線上における輝度変化量の最も大きい位置を
基にした従来の方法による燃え切り点位置Ａ点に比べて
、本実施例の方法による燃え切り点位置Ｂ点の間に明ら
かに差があるが、Ｂ点を燃え切り点位置とする方が実際
の燃え切り点に近いことが確認されている。

また、前記監視線の数は、前記画像信号処理装置２ 置１４の分解能や処理速度（本実施例では一画面当り約
１０秒で処理）に応じて制限されるが、実用上問題のな
い範囲で監視線を設定することが可能である。ただし、
燃え切り点制御から考えて、設定位置に許容域が存在す
るため、その許容値から逆に線数も制限されることにな
る。

次に本発明の他の実施例について説明する。

前述のように焼却炉の後方（排出口側）から前方に向っ
てテレビカメラで撮像したとき、得られた画像から異常
状態−主として燃焼物の質、例えばごみ質の変動に基く
ものであって、発熱量の低いごみが供給された場合や燃
焼速度の遅いごみの場合、燃え切り点の位置が後方に移
動するとか、あるいは、ごみの中に大型の不燃物がある
場合、これは、火格子上の後方に移動してきた場合に火
炎を隠し、燃え切り点があたかも前方に移動したかのよ
うに観察される異常状態−をすみやかに検出することを
可能にしたのものである。

また、灰の舞上り等のため、燃え切り点検出に異常が生
じたときは、これを異常値として速やかに除去すること
を可能にしたものである。

すなわち、第１図の焼却炉１の炉室４内では灰１０が定
期的に灰送りコンベア１１上に落とされたり、排煙部か
らの灰が突然落ちてきたりするため、この衝撃により炉
室４内に灰が舞い上り、ある一定時間テレビカメラ１３
の視野がふさがれてましまう。

この場合は、得られた画像から検出した燃え切り点平均
位置が、あらかじめ設定された燃え切り点位置に比べて
、上または下に大きく変位してしまい、その差が設定値
を超えたときは、前記ホストコンピュータ１６に対して
、灰の舞上り現象が発生してテレビカメラ１３の視野が
遮断されたものと判断させ、その時の検出された燃え切
り点平均位置は異常値としてこれを除去するようにさせ
る。そして、該ホストコンピュータ１６に記憶している
その時の直前に検出した平均位置を、その時の燃え切り
点平均位置として再び出力、および表示させるようにす
るのである。

なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果す他の態様の手段に
よってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内に
おいて種々の変更、付加が可能である。

ｇ、　発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の方法によれば、
ごみ等の焼却炉内の燃焼状況をテレビカメラで撮像し、
得られた画像を複数の画素に分割すると共に、その画像
信号を炉内の明るさに対応した多値化信号に変換し、か
つ前記画像の縦方向に任意の複数の監視線を設定する。

この各監視線に沿って、まず前記画素の各々の輝度を監
視し、その輝度が最も急激に変化する位置を求める。し
かる後、その位置付近から算定される第１の輝度回帰直
線と灰部を含むおき燃焼域から算定される第２の輝度回
帰直線との交点に相当する位置を求めて、これを該線上
の燃え切り点とする。次に、それぞれの監視線上におけ
る燃え切り点から、それらの燃え切り点の平均位置を前
記画像上における燃え切り点位置として検出する。

本発明は上述のように画像を処理して、燃え切り点を検
出する方法であるので、前記ごみ等の焼却炉の燃え切り
点を極めて容易に、しかも安定して検出することができ
る。また、テレビカメラの撮像管の劣化やレンズの汚れ
などによる相対的量変化に伴う影響はない。更に、この
方法により、前記焼却炉の燃料量の制御を極めて安定に
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像処理による燃え切り点検出方法の
一実施例を示すごみ焼却炉の燃え切り点検出のための全
体構成図、第２図は画像信号処理装置の構成図、第３図
はモニタテレビ受像機に表示される複数の監視線を含ん
だ一例を示す画像図、第４図は監視線上の輝度変化と輝
度変化量の一例を示すと共に、本実施例により燃え切り
点を求める図、第５図は第４図と同様、監視線上の輝度
変化と輝度変化量の一例を示すと共に、従来方法により
燃え切り点を求める図である。 １・・・焼却炉、　　　　　　　２・・・ごみ投入口、
３・・・ごみ、　　　　　　　４・・・炉室、５．６．
７・・・火格子、　　８−１・・・熱風、８−２・・・
空気、　　　　　　　９・・・火炎、１０・・・灰、　
　　　　　　　１１・・・灰送りコンベア、１２・・・
のぞき窓、　　　　　　１３・・・テレビカメラ、１４
・・・画像信号処理装置、 １５・・・モニタテレビ受像機、 １６・・・ホストコンピュータ、 ２１・・・輝度変化曲線、 ２１ａ、２１ｂ・・・部分的輝度変化曲線、２２・・・
輝度変化量、 ２３、２４・・・輝度回帰直線、 ｎｌ＋　１２＋　ｎｌ＋　ｎｌ＋　ｎ５・・・任意の監
視線、Ｎ＋＋　Ｎ２＋　Ｎ３．Ｎａ＝　Ｎｓ・・・燃え
切り点、Ｎ・・・燃え切り点平均位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 焼却炉内の燃焼状況をテレビカメラで撮像し、得られた
   画像を処理することにより、燃焼物の燃え切り点位置を
   検出する方法において、 前記テレビカメラから得られた画像の縦横を区分して複
   数の画素に分割すると共に、前記画像の縦方向に任意の
   複数の監視線を設定し、その各々の監視線上における前
   記画素の輝度を監視し、その変化量の最も大きい位置を
   求め、 その位置付近から算定される第１の輝度回帰直線と、灰
   部を含むおき燃焼域から算定される第２の輝度回帰直線
   との交点に相当する位置を求めて該線上の燃え切り点と
   し、 該燃え切り点を前記複数の監視線について求めると共に
   それらの燃え切り点の平均位置を前記画像上の燃え切り
   点位置として検出することを特徴とする画像処理による
   焼却炉の燃え切り点検出方法。