JPH02129765A - Filamentous microorganism measuring instrument - Google Patents

Filamentous microorganism measuring instrument

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JPH02129765A
JPH02129765A JP63284786A JP28478688A JPH02129765A JP H02129765 A JPH02129765 A JP H02129765A JP 63284786 A JP63284786 A JP 63284786A JP 28478688 A JP28478688 A JP 28478688A JP H02129765 A JPH02129765 A JP H02129765A
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filamentous
spatial filter
floc
filter
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Katsuyuki Shimokawa
下川 勝于
Masuo Suzuki
鈴木 万寿夫
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Toshiba FA Systems Engineering Corp
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Toshiba Corp
Toshiba FA Systems Engineering Corp
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately measure the amount of filamentous funguses by applying a spatial filter for emphasizing various directional lines to image data and extracting filamentous funguses from a difference between the density level of the center part of a spatial filter output and that of both the side parts. CONSTITUTION:The spatial filter 21 for emphasizing various directional lines is applied to image data obtained by photographing liquid Sa containing filamentous microorganisms and filamentous microorganisms are extracted from the difference between the density level of the center part of an output from the filter 21 and that of both the side parts by a linear shape extracting means 22. Thus, the spatial filter for emphasizing various directional lines can be applied to image data obtained by photographing mud and filamentous microorganisms can be extracted from the difference between the density level of the center part of the spatial filter output and that of both the side parts.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、下水処理における活性汚泥に含まれる糸状性
微生物(以下、糸状菌と指称する)の(従来の技術) 下水処理の活性汚泥法のプロセスには汚泥の処理状況を
示す指標の1つとして活性汚泥の微生物相がある。下水
処理を良好に運転するためには汚泥の沈降性が良い状態
に保たれる必要がある。
[Detailed description of the invention] [Object of the invention] (Industrial application field) The present invention is directed to the treatment of filamentous microorganisms (hereinafter referred to as filamentous fungi) contained in activated sludge in sewage treatment (prior art). In the activated sludge treatment process, the microbial flora of activated sludge is one of the indicators of the sludge treatment status. In order to operate sewage treatment effectively, it is necessary to maintain good settling properties of sludge.

沈降性の良い汚泥となるには糸状菌が適度に繁殖してい
ることが条件となる。ところで、糸状菌は通常第16図
に示すように集合してフロック1を形成している。従っ
て、フロックは、糸状菌の量が少なくなると大きく成長
することができなくなり、この状態をピンポイントフロ
ックと称している。
In order for sludge to settle well, it is necessary for filamentous bacteria to propagate appropriately. By the way, filamentous fungi usually gather together to form a floc 1 as shown in FIG. Therefore, when the amount of filamentous fungi decreases, flocs cannot grow large, and this condition is called pinpoint floc.

そして、この状態では汚泥の沈降性が悪くなる。In this state, the settling properties of the sludge deteriorate.

又、逆に糸状菌の量が増えすぎると、フロックの外部に
糸状菌が大量に出現するというバルキング状態となる。
On the other hand, if the amount of filamentous fungi increases too much, a bulking state occurs in which a large amount of filamentous fungi appears outside the floc.

そして、この状態でも汚泥の沈降性は悪くなる。しかし
て、沈降性の悪い汚泥は沈澱槽で沈澱しないで流出する
ため処理水質が悪化する。従って、下水処理を良好な状
態に保つためには、活性汚泥の状態を監視して糸状菌の
量を定期的に計測する必要がある。
Even in this state, the settling properties of the sludge deteriorate. However, since sludge with poor settling properties flows out without settling in the settling tank, the quality of treated water deteriorates. Therefore, in order to maintain sewage treatment in good condition, it is necessary to monitor the condition of activated sludge and periodically measure the amount of filamentous bacteria.

ところで、活性汚泥の監視は汚泥のサンプルをプレパラ
ートに採取して顕微鏡に取り付け、オペレータの目視に
よって行なっている。このため、微生物に関する知識を
持つとともに多くの経験を持った熟練のオペレータでな
ければ、正確な監視ができなかった。又、このような熟
練者でも長時間の検鏡が必要となる。
Incidentally, activated sludge is monitored by taking a sample of the sludge on a slide, attaching it to a microscope, and visualizing it by an operator. For this reason, accurate monitoring could only be performed by a skilled operator with knowledge of microorganisms and extensive experience. Further, even for such an experienced person, a long time of microscopy is required.

そこで、例えば特開昭62−53792号公報に示すよ
うに汚泥を撮像して糸状菌とフロックとを画像処理によ
って分離抽出して計測する方法が提案されている。この
分離抽出は、汚泥を撮像して得た画像データに対して第
17図に示す3×3の各フィルタF1〜F12をかけて
線形状の部分つまり糸状菌を強調し、この後に2値化処
理して糸状菌とフロックとを含む画像データを得、次に
この画像データを縮小・拡大処理することによって糸状
菌とフロックとを分離して行なっている。なお、各フィ
ルタF1〜F12においてrWJはそれぞれ重みを示し
ており、例えばフィルタFlは縦方向の線を強調するも
のであり、フィルタF2は横方向の線を強調するものと
なる。
Therefore, a method has been proposed, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 62-53792, in which sludge is imaged and filamentous bacteria and flocs are separated and extracted by image processing and then measured. In this separation and extraction, the image data obtained by imaging the sludge is applied with each of the 3x3 filters F1 to F12 shown in Figure 17 to emphasize the linear parts, that is, filamentous bacteria, and then binarized. The process is performed to obtain image data containing filamentous fungi and flocs, and then this image data is reduced and enlarged to separate the filamentous fungi and flocs. Note that in each of the filters F1 to F12, rWJ indicates a weight. For example, the filter Fl emphasizes vertical lines, and the filter F2 emphasizes horizontal lines.

しかしながら、上記方法では画像データの画質によって
計測の精度が大きく左右される。この理由を説明すると
、糸状菌を検出したときの濃淡レベルは第18図(a)
に示すようにパルス的な変化となり、又フロックのエツ
ジを検出したときの濃淡レベルは同図(b)に示すよう
にエツジ変化となる。そして、フロックの周辺部には濃
淡レベル変化の大きいエツジが多く存在する。ところが
、上記各フィルタFl−F12をかけると、これら糸状
菌とフロックとを区別無く強調するために、糸状菌と上
記エツジとを同じように検出してしまう。
However, in the above method, the measurement accuracy is greatly influenced by the image quality of the image data. To explain the reason for this, the density level when filamentous fungi are detected is as shown in Figure 18 (a).
There is a pulse-like change as shown in (b) of the same figure, and the density level when the edge of the floc is detected becomes an edge change as shown in (b) of the same figure. There are many edges with large changes in density level in the peripheral area of the flock. However, when the filters Fl-F12 are applied, the filamentous fungi and the flocs are emphasized without distinction, so that the filamentous fungi and the edges are detected in the same way.

このため、糸状菌とフロックとの分離が困難となったり
、照明ムラのある画像データに対して正確に糸状菌を計
測することができなくなる。
For this reason, it becomes difficult to separate filamentous fungi and flocs, and it becomes impossible to accurately measure filamentous fungi on image data with uneven illumination.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように各フィルタFl −F12を使用すると糸
状菌とフロックのエツジとを区別無く検出して正確に糸
状菌を計測することができなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when each of the filters Fl-F12 was used, filamentous bacteria and floc edges could not be detected without distinction, and filamentous bacteria could not be accurately measured.

そこで本発明は、糸状菌を正確に計測できる糸状性微生
物計測装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a filamentous microorganism measuring device that can accurately measure filamentous bacteria.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、糸状性微生物を含んだ液体を撮像して得られ
た第1画像データから糸状性微生物を抽出した第2画像
データを求めさらにこの第2画像データから糸状性微生
物で形成されるフロックを除去して糸状性微生物を計測
する糸状性微生物計測装置において、第1画像データに
対して各方向の線を強調する各空間フィルタをかけ、こ
れら空間フィルタ出力における中央部の濃淡レベルと両
側部の濃淡レベルとの差から糸状性微生物を抽出する線
形状抽出手段を備えて上記目的を達成しようとする糸状
性微生物計測装置である。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) The present invention obtains second image data in which filamentous microorganisms are extracted from first image data obtained by imaging a liquid containing filamentous microorganisms; In a filamentous microorganism measuring device that measures filamentous microorganisms by removing flocs formed by filamentous microorganisms from this second image data, each spatial filter that emphasizes lines in each direction is applied to the first image data. This is a filamentous microorganism measuring device which attempts to achieve the above object by providing a linear extraction means for extracting filamentous microorganisms from the difference between the density level of the central part and the density level of both sides in these spatial filter outputs.

(作用) このような手段を備えたことにより、汚泥を撮像して得
た画像データに対して各方向の線を強調する空間フィル
タがかけられ、この空間フィルタ出力における中央部の
濃淡レベルと両側部の濃淡レベルとの差から糸状性微生
物が抽出される。
(Function) By having such a means, a spatial filter is applied to the image data obtained by imaging the sludge, emphasizing lines in each direction, and the gray level in the center and both sides in the output of this spatial filter are Filamentous microorganisms are extracted from the difference in the density level of the part.

(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は糸状性微生物計測装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a filamentous microorganism measuring device.

同図において10はITV(工業用テレビジョン)カメ
ラであって、このITVカメラ10から出力される画像
信号はA/D (アナログ/ディジタル)変換器11で
ディジタル画像信号に変換されて画像メモリ12に画像
データとして記憶されるようになっている。ところで、
この画像メモリ12には線形状抽出手段20、フロック
中心抽出手段30及びフロック周辺抽出手段40が接続
されている。線形状抽出手段20は、画像メモリ12に
記憶された画像データに対して各方向の線を強調する各
空間フィルタをかけ、これら空間フィルタ出力における
中央部の濃淡レベルと両側部の濃淡レベルとの差から糸
状性微生物を抽出する機能を有するもので、各方向の線
強調空間フィルタ21及び差分フィルタ22の機能を有
している。線強調空間フィルタ21は、例えば第2図に
示すようなフィルタ定数を持ったものが使用される。な
お、同図に示す空間フィルタは縦方向の線を強調するも
ので、他の方向の空間フィルタの説明は省略する。又、
差分フィルタ22は、第2図に示す空間フィルタについ
て説明すると画素位置(x−3)でフィルタ定数「1」
が存在する各点の濃淡レベルと画素位置(x+3)で対
応する点の濃淡レベルの差を求め、これら差の値の和を
求めるものである。そして、差分フィルタ22の算出結
果から線形状の糸状菌が判定される。つまり、糸状菌の
判定方法を説明すると、糸状菌及びフロックのエツジは
第3図に示すような濃淡レベルの変化となる。ここで、
alとa3との各位置に注目してその差を求めた場合、 1al−a31−0 であれば糸状菌と判定し、 at−a31>0 であればエツジと判定する。又、この線形状抽出手段2
0には谷幅の糸状菌を抽出するために谷幅に応じた空間
フィルタが用意されている。
In the figure, reference numeral 10 denotes an ITV (industrial television) camera, and an image signal output from the ITV camera 10 is converted into a digital image signal by an A/D (analog/digital) converter 11 and stored in an image memory 12. is stored as image data. by the way,
Connected to this image memory 12 are a line shape extraction means 20, a flock center extraction means 30, and a flock periphery extraction means 40. The line shape extracting means 20 applies each spatial filter to emphasize the lines in each direction to the image data stored in the image memory 12, and calculates the gray level of the central part and the gray level of both sides in the output of these spatial filters. It has a function of extracting filamentous microorganisms from the difference, and has the functions of a line emphasis spatial filter 21 and a difference filter 22 in each direction. As the line emphasis spatial filter 21, for example, one having a filter constant as shown in FIG. 2 is used. Note that the spatial filter shown in the figure emphasizes lines in the vertical direction, and explanations of spatial filters in other directions will be omitted. or,
To explain the spatial filter shown in FIG. 2, the differential filter 22 has a filter constant of "1" at the pixel position (x-3).
The difference between the shading level of each point where 1 exists and the shading level of the corresponding point at pixel position (x+3) is determined, and the sum of the values of these differences is determined. Then, linear filamentous fungi are determined from the calculation results of the differential filter 22. In other words, to explain the method for determining filamentous fungi, the edges of filamentous fungi and flocs change in density level as shown in FIG. here,
When paying attention to each position of al and a3 and calculating the difference, if 1al-a31-0, it is determined to be a filamentous fungus, and if at-a31>0, it is determined to be an edge. Moreover, this linear shape extraction means 2
0 is provided with a spatial filter according to the valley width in order to extract filamentous fungi of the valley width.

フロック中心抽出手段30はフロックの中心部分を抽出
する機能を有するもので、スライス部31及び線形状除
去部32の機能を有している。
The floc center extraction means 30 has a function of extracting the center portion of the floc, and has the functions of a slicing section 31 and a line shape removing section 32.

スライス部31は画像データの所定の閾値で2値化処理
してこの閾値以上の画像データを得るものであり、線形
状除去部32はスライス部31で得られたスライス画像
データから線形状抽出手段20で得られた画像データを
引いてフロックの中心部分のみ残ったフロック中心画像
データを得る機能を有するものである。
The slicing unit 31 performs binarization processing on image data using a predetermined threshold value to obtain image data that is greater than or equal to this threshold value, and the linear shape removing unit 32 is a linear shape extracting unit from the sliced image data obtained by the slicing unit 31. It has a function of subtracting the image data obtained in step 20 to obtain flock center image data in which only the center portion of the flock remains.

フロック周辺抽出手段40はフロックの周辺部分を抽出
する機能を有するもので、線形状平滑化フィルタ41、
広域空間フィルタ42及びスライス部43の各機能を有
している。線形状平滑化フィルタ41は画像データにお
ける糸状菌の部分を平滑化する機能を有するものであり
、広域空間フィルタ42は第4図乃至第6図に示すよう
な9×9.7X7及び3×3の各空間フィルタを使用し
、これら各空間フィルタの各フィルタ出力を合成する機
能を有している。又、スライス部43は広域空間フィル
タ42のフィルタ出力画像データに対して所定閾値で2
値化処理する機能を有するものである。
The floc peripheral extraction means 40 has a function of extracting the peripheral part of the floc, and includes a linear smoothing filter 41,
It has the functions of a wide-area spatial filter 42 and a slice section 43. The linear smoothing filter 41 has a function of smoothing the filamentous fungus portion in the image data, and the wide area spatial filter 42 has a 9×9.7×7 and 3×3 filter as shown in FIGS. 4 to 6. It has a function of using each spatial filter and synthesizing each filter output of each of these spatial filters. Further, the slicing unit 43 divides the filter output image data of the wide-area spatial filter 42 into two parts using a predetermined threshold value.
It has a value processing function.

フロック除去部50はフロック中心抽出手段30で求め
られたフロック中心画像データとフロック周辺抽出手段
40で求められたフロック周辺画像データとを合成して
フロックのみを示すフロック画像データを得、線形状抽
出手段20で求められた糸状菌画像データからフロック
画像データを引いて糸状菌のみの最終画像データを求め
る機能を有するものである。そして、糸状菌カウンタ5
1はフロック除去部51で求められた最終画像データか
ら糸状菌をカウントしてその量を求めるものである。
The floc removing unit 50 synthesizes the floc center image data obtained by the floc center extracting means 30 and the floc surrounding image data obtained by the floc surrounding extracting means 40 to obtain floc image data showing only flocs, and performs linear shape extraction. It has a function of subtracting the floc image data from the filamentous fungus image data obtained by the means 20 to obtain final image data of only the filamentous fungi. And filamentous fungus counter 5
1 is for counting filamentous fungi from the final image data obtained by the floc removal section 51 to obtain the amount thereof.

次に上記の如く構成された装置の作用について第7図乃
至第9図に示す糸状計測流れ図を参照して説明する。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained with reference to the thread measurement flowcharts shown in FIGS. 7 to 9.

ITVカメラ10は汚泥Saを撮像してその画像信号を
出力する。この画像信号はA/D変換器11でディジタ
ル画像信号に変換されて画像メモリ12に画像データと
して記憶される。なお、この画像データの画像は第10
図に示す如くである。
The ITV camera 10 images the sludge Sa and outputs the image signal. This image signal is converted into a digital image signal by an A/D converter 11 and stored in an image memory 12 as image data. Note that the image of this image data is the 10th image.
As shown in the figure.

このように画像データが記憶されると、ステップs1に
おいて線形状抽出手段20は糸状菌を抽出する。この糸
状菌の抽出は各方向の線を強調する各空間フィルタによ
って行なわれるが、ここでは説明を簡単とするために第
2図に示す縦方向の空間フィルタを使用した場合につい
て第8図及び第9図の流れ図を参照して説明する。すな
わち、線強調空間フィルタ21はステップelにおいて
線形状を判定するが、第2図に示す空間フィルタを用い
た場合は第9図に示す流れ図を実行する。すなわち、ス
テップf1において線強調空間フィルタ21は画像メモ
リ12に記憶されている画像データに対して第2図に示
すフィルタ定数を持った空間フィルタを掛けて下記のA
1−A3を演算し求める。
When the image data is stored in this manner, the linear shape extraction means 20 extracts filamentous fungi in step s1. Extraction of filamentous fungi is performed using each spatial filter that emphasizes lines in each direction, but for the sake of simplicity, we will explain the case in which the vertical spatial filter shown in FIG. 2 is used and the results shown in FIGS. This will be explained with reference to the flowchart in FIG. That is, the line emphasis spatial filter 21 determines the line shape in step el, but when the spatial filter shown in FIG. 2 is used, the flowchart shown in FIG. 9 is executed. That is, in step f1, the line emphasis spatial filter 21 multiplies the image data stored in the image memory 12 by a spatial filter having a filter constant shown in FIG.
Calculate and find 1-A3.

−2P (x、y+i)+P (x+3.y+i)1≧
C1 一2P (x、y+i) 十P (x+3.y+i)1
≧02 一2P (x、y+ i)+P (x+3.y+i)!
≧03 ここで、例えば、P (x−3,y+i)は画素位置(
x−3,y+i)の濃淡レベルを示す。そして、A1は
空間フィルタにおける上半分の濃淡レベルの和であり、
A2は空間フィルタにおける下半分の濃淡レベルの和で
あり、A3はA1とA2との和となっている。このよう
にA1−A3が求められると、ステップr2においてこ
れらAl−A3が各定数C1〜c3よりも大きいがを比
較する。この比較により各A1〜A3が各定数C1〜C
3よりも大きく条件を満足すれば、空間フィルタを掛け
た画素位置(x、y+i)の濃淡レベルは両側の画素位
置(x−3,y+i)及び(x+3、y+i)の濃淡レ
ベルよりも低くなっていると判定する。次にステップr
4に移って差分フィルタ22は下記のB1〜B3を演算
して求め、次のステップr5においてこれらB1−83
と各定数01〜C3とを比較する。
-2P (x, y+i)+P (x+3.y+i)1≧
C1 -2P (x, y+i) 10P (x+3.y+i)1
≧02-2P (x, y+ i)+P (x+3.y+i)!
≧03 Here, for example, P (x-3, y+i) is the pixel position (
x-3, y+i). And A1 is the sum of the upper half gray levels in the spatial filter,
A2 is the sum of the lower half gradation levels in the spatial filter, and A3 is the sum of A1 and A2. When A1-A3 is obtained in this way, in step r2, a comparison is made to determine whether Al-A3 is larger than each of the constants C1 to c3. By this comparison, each of A1 to A3 becomes each constant C1 to C
If it is larger than 3 and satisfies the condition, the gray level of the pixel position (x, y+i) applied with the spatial filter will be lower than the gray level of the pixel positions (x-3, y+i) and (x+3, y+i) on both sides. It is determined that the Then step r
4, the difference filter 22 calculates and calculates the following B1 to B3, and in the next step r5, the difference filter 22 calculates the following B1 to B3.
and each constant 01 to C3 are compared.

−P  (x+3.y+i)  l//z≦C4 −P  (x+3.y+i)  l/A2≦ 05 −P  (x+3.y+i)  l/A3≦C6 そして、各81〜B3が各定数04〜C6よりも小さく
条件を満足していると判定すると、空間フィルタにおけ
る両側の画素位置(x−3,y+i)及び(x+3.y
十i)の各濃淡レベルに差が無くかつ画素位置(x、y
+i、)と両側の画素位置(x−3,y+i)及び(x
+3.y+i)との各濃淡レベルの差が大きいと判断し
て線形状があると判定する。なお、AI + A2及び
Bl、B2のように半分に分けて判定を行なったのは、
A3゜B3のみでは点状の濃淡レベルの高いノイズによ
ってA 3 +  83の条件が共に満足して線と誤判
定するからである。このように線形状と判定されると、
ステップe3において糸状菌と判定される。
-P (x+3.y+i) l//z≦C4 -P (x+3.y+i) l/A2≦ 05 -P (x+3.y+i) l/A3≦C6 And each 81 to B3 is calculated from each constant 04 to C6 If it is determined that the condition is satisfied by the small value, the pixel positions (x-3, y+i) and (x+3.y
(i) There is no difference in each gray level and the pixel position (x, y
+i, ) and the pixel positions on both sides (x-3, y+i) and (x
+3. It is determined that the difference in each density level from y+i) is large, and it is determined that there is a linear shape. In addition, the judgment was made in half, such as AI + A2, Bl, and B2.
This is because if only A3°B3 is used, the conditions of A 3 + 83 are both satisfied due to point-like noise with a high density level, and the line is incorrectly determined. When it is determined that the shape is linear in this way,
In step e3, it is determined that it is a filamentous fungus.

以上で縦方向に存在する糸状菌の抽出が終了する。次に
線形状抽出手段20は上記縦方向に対して22.5°、
 45”・・・157.5 ’の各方向の線を強調する
各空間フィルタを使用して各方向に存在する糸状菌を抽
出する。この結果、第11図に示すような糸状菌を抽出
した糸状菌画像データが得られる。
This completes the extraction of the filamentous fungi existing in the vertical direction. Next, the linear shape extraction means 20 is set at 22.5° with respect to the vertical direction.
Filamentous fungi existing in each direction are extracted using spatial filters that emphasize lines in each direction of 45"...157.5'. As a result, filamentous fungi as shown in Figure 11 were extracted. Filamentous fungi image data is obtained.

ところが、以上の線形状抽出手段20で得られた糸状菌
画像データは第11図に示すようにフロック1の周辺部
に若干のノイズが現われる。これはフロック周辺部の濃
淡レベルが大きい部分に線形状の部分が多く存在するか
らである。
However, in the filamentous fungus image data obtained by the above linear shape extraction means 20, some noise appears in the periphery of the floc 1, as shown in FIG. This is because there are many linear portions in areas where the density level is high around the flock.

そこで、このフロック1を除去するためにフロック中心
抽出手段30及びフロック周辺抽出手段40でフロック
が抽出される。先ず、フロック中心抽出部30はステッ
プs2において画像メモリ12に記憶されている画像デ
ータを読み出して背景補正を行なう。そこで、背景の傾
斜は平面であると見なし、画像データを縦横2×2に4
分割して濃淡レベルの最高レベル点を求める。この最高
レベル点の求め方は、4つの各分割画像データをノイズ
の影響を無くすためにそれぞれ18XlGの小領域に分
割して各小領域別に濃淡レベルの平均値とその中心座標
を求めて代表値とする。そして、これら代表値から4つ
の各分割画像データにおける濃淡レベルの最高点を求め
る。このように4点の濃淡レベルが求められると、これ
ら4点の濃淡レベルが最小二乗法によって背景の傾斜及
びその平面が求められる。しかるに、画像データから背
景の平面データが引かれて背景補正が行なわれる。
Therefore, in order to remove this floc 1, the floc is extracted by the floc center extraction means 30 and the floc periphery extraction means 40. First, in step s2, the flock center extraction section 30 reads out the image data stored in the image memory 12 and performs background correction. Therefore, the slope of the background is considered to be a plane, and the image data is divided into four
Divide and find the highest level point of the gray level. The method of finding this highest level point is to divide each of the four divided image data into small regions of 18X1G to eliminate the influence of noise, and calculate the average value of the gray level and its center coordinate for each small region, and then obtain the representative value. shall be. Then, from these representative values, the highest point of the gray level in each of the four divided image data is determined. When the shading levels of the four points are determined in this manner, the slope of the background and its plane are determined using the least squares method using the shading levels of the four points. However, background plane data is subtracted from the image data to perform background correction.

次にステップS3においてスライス部31は2値化処理
を行なう。ところで、この2値化処理における閾値の決
定方法は、ヒストグラムをある値で2つに分けたとき、
これら2つに分けられたグローブ間の分散が最大になる
ような値を閾値とする方法である。具体的に閾値の求め
方を説明する。
Next, in step S3, the slicing unit 31 performs binarization processing. By the way, the method of determining the threshold value in this binarization process is that when the histogram is divided into two at a certain value,
In this method, a value that maximizes the variance between these two divided globes is set as a threshold value. The method of determining the threshold value will be specifically explained.

濃淡レベルを1〜mとし、濃淡レベルの頻度をniとす
ると、全画素N及び各濃淡レベルでの確立PIは Pi−n1/N となる。そして、濃淡レベルをレベルにで2分割して Co  −fl〜kl  、  C1−(k+1〜ml
とすると、coの生起確率ω。、C1の生起確率ω1 
Coの平均値μO%CIの平均値μ、はに ω] 請 1−C0 μ。−μ (k)/ω (k) μ。−(ルーμ (k)) ÷ (1−ω (k)) となる。ここで、 ■ で全サンプルの平均値である。そして、2つに分けた濃
淡レベルの各クラス間の分散σ2 (k)は、C2(k
)−C0(μ0−μ)2 +ω1 (μm−μ)2 一ω0ω1 (μm−μ0)2 − (μω (k)  −μ (k)  l  2÷ω
 (k)   fl−ω (k))となる。従って、こ
の分散σ2 (k)の最大値が求められ、この最大値を
与えるKが閾値として設定される。
When the gray level is 1 to m and the frequency of the gray level is ni, the probability PI for all pixels N and each gray level is Pi-n1/N. Then, the gray level is divided into two levels, Co -fl~kl, C1-(k+1~ml
Then, the probability of occurrence of co is ω. , the probability of occurrence of C1 ω1
Average value of Co μO% CI average value μ, ω] Note 1-C0 μ. −μ (k)/ω (k) μ. −(Rhu μ (k)) ÷ (1−ω (k)). Here, ■ is the average value of all samples. Then, the variance σ2 (k) between each class of gray levels divided into two is C2 (k
)−C0(μ0−μ)2 +ω1 (μm−μ)2 −ω0ω1 (μm−μ0)2 − (μω (k) −μ (k) l 2÷ω
(k) fl−ω (k)). Therefore, the maximum value of this variance σ2 (k) is determined, and K giving this maximum value is set as a threshold value.

しかるに、スラ、イス部31はこの閾値により画像デー
タを2値化処理してフロックの中心を抽出したフロック
中心画像データを求める。なお、このフロック中心画像
データにはフロックの中心に僅かに糸状菌が含んだもの
となっている。そこでステップs4において線形状除去
部32は、スライス部31で求められたフロック中心画
像データを受けるとともに線形状抽出手段20で求めら
れた糸状菌画像データを受け、フロック中心画像データ
から糸状菌画像データを引く。この結果、第12図に示
すようなフロック中心部のみのフロック中心画像データ
が求められる。
However, the processing unit 31 binarizes the image data using this threshold value to obtain flock center image data in which the center of the flock is extracted. Note that this flock center image data contains a small amount of filamentous fungi at the center of the flock. Therefore, in step s4, the line shape removing section 32 receives the floc center image data obtained by the slicing section 31 and the filamentous fungus image data obtained by the line shape extracting means 20, and generates filamentous fungus image data from the floc center image data. pull. As a result, flock center image data of only the center of the flock as shown in FIG. 12 is obtained.

又、フロック中心部の抽出と同時にフロック周辺部が求
められる。すなわち、フロック周辺抽出手段40の線形
状平滑化フィルタ41はステップs5において糸状菌部
分の平滑化を行なう。これはフロック周辺部を抽出する
のに空間フィルタを用いるが、この空間フィルタを掛け
た場合、糸状菌部分の濃淡レベル変化が大きいために糸
状菌部分もフロック周辺部として検出する恐れがあるか
らである。そこで、線形状抽出手段では濃度変化の立ち
下がりは検出されないので、糸状菌の画像部分を1画素
分拡大して平滑する。平滑化の方法は次式によって行な
われ、座標(x、y)の濃淡レベルP (x、 y)は P (x、y) となる。ここで、Pt  (Ps〜P4)は第13図に
示すように4方向で糸状菌Fに接する部分の濃淡レベル
であり、di、diはこれら4点と注目点(x、y)と
の距離である。しかるに、上記式は各濃淡レベルP1を
距離の逆比で重み付けして加えることを示している。以
上のようにして糸状菌の平滑化が行なわれると、ステッ
プs6に移って広域空間フィルタ42は平滑化された画
像データに対して第4図乃至第6図に示す各空間フィル
タを掛け、この後これらフィルタ出力を合成する。次に
ステップs7においてスライス部43は広域空間フィル
タ42からの画像データを受け、この画像データを前記
スライス部31で使用した閾値を用いて2値化処理する
。これにより、第14図に示すようなフロック周辺画像
データが求められる。ところが、このフロック周辺画像
データには僅かに糸状菌が残っている。従って次のステ
ップs8においてフロック周辺抽出手段40はフロック
周辺画像データから線形状抽出手段20で求められた糸
状菌画像データを引く。
Furthermore, the peripheral part of the floc is obtained at the same time as the central part of the floc is extracted. That is, the linear smoothing filter 41 of the floc periphery extraction means 40 smoothes the filamentous fungus portion in step s5. This is because a spatial filter is used to extract the peripheral part of the floc, but when this spatial filter is applied, there is a risk that the filamentous fungal part will also be detected as the peripheral part of the floc because the density level changes in the filamentous fungal part are large. be. Therefore, since the linear shape extraction means does not detect the fall of the density change, the image portion of the filamentous fungus is enlarged by one pixel and smoothed. The smoothing method is performed using the following equation, and the gray level P (x, y) of the coordinates (x, y) becomes P (x, y). Here, Pt (Ps to P4) is the density level of the part in contact with the filamentous fungus F in four directions as shown in Fig. 13, and di and di are the distances between these four points and the point of interest (x, y). It is. However, the above formula indicates that each gray level P1 is weighted and added by the inverse ratio of the distance. Once the filamentous fungi have been smoothed as described above, the process moves to step s6, where the wide-area spatial filter 42 applies each of the spatial filters shown in FIGS. 4 to 6 to the smoothed image data. Afterwards, these filter outputs are combined. Next, in step s7, the slicing section 43 receives the image data from the wide-area spatial filter 42, and binarizes this image data using the threshold used in the slicing section 31. As a result, flock surrounding image data as shown in FIG. 14 is obtained. However, a small amount of filamentous fungi remains in this image data around the floc. Therefore, in the next step s8, the floc periphery extraction means 40 subtracts the filamentous fungus image data obtained by the linear shape extraction means 20 from the floc periphery image data.

しかる後、ステップs9においてフロック除去部50は
フロック中心抽出手段30及びフロック周辺手段40か
らの各画像データを受けて合成してフロックのみのフロ
ック画像データを作成する。
Thereafter, in step s9, the floc removal section 50 receives each image data from the floc center extraction means 30 and the floc periphery means 40, and synthesizes it to create floc image data containing only flocs.

ここで、このフロック画像データはノイズの影響を受け
かつフロックの内部に大小の穴がおいている。従って、
ステップsloにおいてフロック画像データに対して微
小領域除去及び濃淡「0」の閉領域除去が行なわれてノ
イズが除去されるとともに穴が除去される。この後、フ
ロック除去部50は線形状抽出手段20で求められた糸
状菌画像データからフロック画像データを引いて糸状菌
のみの最終画像データを求める。なお、このとき最終画
像データに対して微小領域の除去が行なわれる。
Here, this flock image data is affected by noise and has holes of various sizes inside the flock. Therefore,
In step slo, the flock image data is subjected to minute area removal and closed area removal with a density of "0" to remove noise and holes. Thereafter, the floc removal section 50 subtracts the floc image data from the filamentous fungus image data obtained by the linear shape extraction means 20 to obtain final image data of only the filamentous fungi. Note that at this time, minute areas are removed from the final image data.

この結果、第15図に示すような糸状菌のみの画像デー
タが求められる。そうして、糸状菌カウンタ51は最終
画像データにおいて糸状菌部分を細線化し、濃淡レベル
r255 J以上の画素をカウントする。この結果、糸
状菌の量が求められる。
As a result, image data of only filamentous fungi as shown in FIG. 15 is obtained. Then, the filamentous fungus counter 51 thins out the filamentous fungus portion in the final image data, and counts pixels having a gray level r255J or higher. As a result, the amount of filamentous fungi can be determined.

このように上記一実施例においては、汚泥を撮像して得
た画像データに対して各方向の線を強調する空間フィル
タをかけ、この空間フィルタ出力における中央部の濃淡
レベルと両側部の濃淡レベルとの差から糸状性微生物を
抽出するようにしたので、照明ムラがあったりノイズの
影響を受けた画質の悪い画像データであっても正確に糸
状菌とフロックのエツジとを明確に区別することができ
て糸状菌を高精度に計測することができる。
In this way, in the above embodiment, a spatial filter is applied to the image data obtained by imaging the sludge to emphasize lines in each direction, and the shading level in the center and the shading level on both sides in the output of this spatial filter are determined. Since the filamentous microorganisms are extracted based on the difference between This makes it possible to measure filamentous fungi with high precision.

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、上
記一実施例では糸状菌画像データからフロック部分を除
去するのにフロック中心油。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and may be modified without departing from the spirit thereof. For example, in the above embodiment, floc center oil is used to remove floc parts from filamentous fungus image data.

山手段及びフロック周辺抽出手段を用いたが、これに限
らず他の手段を用いてフロックを除去してもよい。
Although the pile means and the floc periphery extraction means are used, the flocs may be removed using other means.

【発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、糸状菌を正確に計
測できる糸状性微生物計測装置を提供できる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, it is possible to provide a filamentous microorganism measuring device that can accurately measure filamentous bacteria.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第15図は本発明に係わる糸状性微生物計測
装置の一実施例を説明するための図であって、第1図は
構成図、第2図は線強調空間フィルタの模式図、第3図
は線形状の検出作用を説明するための模式図、第4図乃
至第6図は広域空間フィルタの模式図、第7図乃至第9
図は糸状計測流れ図、第1θ図乃至第15図は糸状菌の
計測過程を示す図、第18図乃至第18図は従来技術を
説明するための図である。 10・・・ITVカメラ、12・・・画像メモリ、20
・・・線形状抽出手段、21・・・線強調空間フィルタ
、22・・・差分フィルタ、30・・・フロック中心抽
出手段、31・・・スラスイ部、32・・・線形状除去
部、40・・・フロック周辺抽出手段、41・・・線形
状平滑化フィルタ、42・・・広域空間フィルタ、43
・・・スライス部、50・・・フロック除去部、51・
・・糸状菌カウンタ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 第4図 第5図 x+3画系位置 a+   a2   a3 第3図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
1 to 15 are diagrams for explaining one embodiment of the filamentous microorganism measuring device according to the present invention, in which FIG. 1 is a configuration diagram, FIG. 2 is a schematic diagram of a line emphasis spatial filter, Fig. 3 is a schematic diagram for explaining the linear detection function, Figs. 4 to 6 are schematic diagrams of wide-area spatial filters, and Figs. 7 to 9
The figure is a filamentous measurement flowchart, Figures 1θ to 15 are diagrams showing the process of measuring filamentous fungi, and Figures 18 to 18 are diagrams for explaining the prior art. 10... ITV camera, 12... Image memory, 20
. . . Line shape extraction means, 21 . . . Line emphasis spatial filter, 22 . . . Difference filter, 30 . . . . Flock periphery extraction means, 41 . . Linear smoothing filter, 42 . . . Wide area spatial filter, 43
... slicing section, 50... floc removal section, 51.
・Filamentous fungus counter. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 4 Figure 5 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 糸状性微生物を含んだ液体を撮像して得られた第1画像
データから前記糸状性微生物を抽出した第2画像データ
を求めさらにこの第2画像データから前記糸状性微生物
で形成されるフロックを除去して前記糸状性微生物を計
測する糸状性微生物計測装置において、前記第1画像デ
ータに対して各方向の線を強調する各空間フィルタをか
け、これら空間フィルタ出力における中央部の濃淡レベ
ルと両側部の濃淡レベルとの差から前記糸状性微生物を
抽出する線形状抽出手段を備えたことを特徴とする糸状
性微生物計測装置。
Obtain second image data in which the filamentous microorganisms are extracted from first image data obtained by imaging a liquid containing filamentous microorganisms, and further remove flocs formed by the filamentous microorganisms from this second image data. In the filamentous microorganism measuring device that measures the filamentous microorganisms, each spatial filter that emphasizes lines in each direction is applied to the first image data, and the density level of the central part and the side parts in the output of these spatial filters are calculated. A filamentous microorganism measuring device comprising a linear extraction means for extracting the filamentous microorganism based on the difference between the density level of the filamentous microorganism.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015181374A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 東レ株式会社 Filamentous bacteria detection device and filamentous bacteria detection method
JP2020185551A (en) * 2019-05-16 2020-11-19 国立大学法人北海道大学 Information processor, information processing method, and program

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