JPH0363546A - 画像処理による物の判別方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像処理技術を利用した物の判別方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、画像処理技術を利用した物の判別法としては、 （ａ）パターン認識による方法 わ）２値化による方法 等が典型的な方法として知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

パターン認識による方法は、例えば排水の汚染状況を監
視したいような場合、排水の液面をテレビカメラ等で撮
像して液面の電磁波に対する反射または透過濃度パター
ンを求め、汚染の状況を判別するものであるが、例えば
排水中に油が混入して油膜が形勢されているような場合
や、空中に浮遊する煙のような場合には拡散が生じるた
めパターン形状の把握が困難であり、そのため正確な判
別を行うことは難しいという問題がある。

２値化による方法は、電磁波に対する反射または透過濃
度を、例えば２５６段階で表現し、第５図（ａ）に示す
ような濃度分布が得られたとすると、２つの山に分かれ
る濃度値Ｃをしきい値とし、これよりも大きい濃度値の
ところは「１」、小さい濃度値のところは「０」として
２値化し、２値ノ（ターンより汚染の状況を判別するも
のであるが、排水の汚染のような場合は、実際に得られ
るデータの濃度分布は第５図わ）に示すようにほぼフラ
ットな特性となり、しきい値の設定が困難で、判別の精
度が低いという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためのもので、電磁波に対
する反射または透過濃度パターンが変化してしまうよう
な場合や、電磁波に対する反射または透過濃度分布の２
値化が因難な場合でも容易かつ正確に判別を行うことが
可能な画像処理による物の判別方法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の画像処理による物の判別方法は、基
準試料と被測定試料を走査して各部の電磁波に対する反
射または透過濃度値を検出する段階、両試料に対する電
磁波の反射または透過濃度値の分散を求める段階、両試
料の分散を比較する段階、両試料の分散が等しいか否か
に応じてそれぞれ所定の有意水準で平均値の差の検定を
行う段階とからなることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、基準試料と被測定試料を走査して得られた電
磁波に対する反射または透過濃度値の分散を求め、分散
が等しいか否かに応じて算出した自由度によりｔ検定を
行い、母集団の平均値に有意な差があるか否か検定し、
所定の確度で物の判別をすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の画像処理による物の判別を実施するた
めの装置構成を示す図、第２図は基準試料と測定試料の
取り出し方を説明するための図、第３図はデータサンプ
リングを説明するための図である。図中、１はテレビカ
メラ、２は増幅器、３はサンプリング手段、４はＡ／Ｄ
変換器、５はデータ処理装置、６はモニタ、７はプリン
タ、１１は流路、１２はバイパス流路、１３．１４はデ
ータ採取領域である。

例えば、排水中の表面に汚染物質が混入した試刈の場合
は、第２図（８）、ら）に示すように流路１１に対して
所定の深さにバイパス１２を設け、それぞれにデータ採
取領域１３．１４を設定してテレビカメラｌで撮像する
。このとき領域１３は被測定試料、領域１４は基準試料
を与えることになる。

撮影した画像信号はＡＭＰ２で増幅しモニタ６により表
示する。次に、サンプリング手段３により第３図に示す
ように所定の間隔でサンプリングし、Ａ／Ｄ変換してＲ
，Ｇ、　　Ｂデータを取り込む。なお、データサンプリ
ングは、例えばモニタにより像を観察しながら適宜間隔
を指定してサンプリングするようにしてもよい。データ
処理装置５においては、Ｒ，Ｇ、　Ｂｔ分ごとに、後述
するように被測定試料と基準試料の分散の比を求め、分
散が等しいか否かに応じてそれぞれ統計処理において公
知のｔ検定、即ち母集団の平均の差があるかないかの検
定を行って汚染物質が混入しているか否かの判別を行い
、結果をプリンタで出力し、或いはモニタで表示する。

なお、基準試料と被測定試料は、第２図においては液表
面から被測定試料を、液面下から基準試料を求め、言わ
ば異なる場所から試料採取するようにしたが、同一場所
で時間をずらして採取して基準試料と被測定試料を求め
てもよく、また、標準物品に対する個別物品の判別のよ
うに、もともと基準試料と被測定試料とが分離されてい
る場合でもよく、このような場合には基準試料について
のデータはあらかじめ求めて記憶させておき、検定毎に
これを読みだして被測定試料のデータと比較すればよい
。

次にデータ処理装置における処理について説明する。

例えば、排水に油膜が形成されているか否かの判別を行
う場合、油膜のない排水（基準試料）、及び油膜のある
排水（被測定試料）のカラーモデル値、例えばＲ，Ｇ、
　Ｂサンプル値を同一条件下で採取し、その対応するモ
デル値に差があるかどうかで油膜の検知を行う。なお、
カラーモデル値は第４図に示すように独立した正規分布
Ｎ、（μ、σｌ”）、Ｎ＊（μ２．σ２′）に従うと仮
定する。ここに、μｍ、σ１２は油膜のない排水の母平
均および分散、μ２．σ２２は油膜のある排水の母平均
および分散である。

まず採取したデータ（Ｒ，Ｇ、　　Ｂ毎の光学濃度値）
を用いて を求める。ただし、ｎｌ、ｎ２は油膜のない排水、油膜
のある排水の各サンプル数、Ｘｌｌ＋　　ｘ２１は油膜
のない排水、油膜のある排水の個々のサンプル・データ
である。

統計理論によれば、２つの母集団の分散が等しいとする
と、Ｆｏは自由度ｎｌ　　　Ｌｎｚ　　　ｌの８分布に
従うので、これを利用して５％の有意水準で分数が等し
いか否かを検定する。

先ず、分散に有意差がない場合には Ｓ１＝Σｘ２□ Ｓ２＝ΣＸ　”２＋ ｎｌ　　　　１ ２−１ を計算して各色毎に分散を求め、 Ｖ＋ Ｆｏ” ・・・・・・（３） ■２ を計算する。ここに、マ１、マ、は油膜のない排水、油
膜のある排水の各サンプルデータの平均である。統計理
論によれば、母集団の平均が等しければ、ｔｏは自由度
ｎｌ＋ｒ＋２２の４分布に従うので、前述と同様にして
５％の有意水準で平均値の差の検定を行い、２つの排水
に違いがあるかどうかにより油膜を検知する。

また、分散に有意差がある場合には を計算する。もし、母集団の平均が等しければ、統計理
論によれば１ａは次式で示す自由度Ｑの４分布に従うの
で、前述と同様にして５％の有意水準で検定を行って油
膜の検知を行う。

点のカラーデータについて求めたところＲ，Ｇ。

已について以下のような結果が得られた。検定に先立っ
て、油膜なしの排水、油膜ありの排水それぞれについて
２回データを採取し、同じ試料について同じものと判別
するか否かの検定を行い、同一の試料は同じものである
と判別することが確認された。

Ｑｎｔｌ　　　　ｎａｌ 以上の検定をＲ，Ｇ、　Ｂのうち少なくともｌっのデー
タについて行うことにより油膜の存在の有無の判別を行
うことができる。

次に、水に油を混ぜた試料と混ぜない試料とについてテ
レビカメラにより撮影して得られた４０〔Ｇ〕 〔Ｂ〕 均値が等しいという仮説は棄却され、母集団（よ平均値
が異なり、異なる試料であって被測定試料１こは油膜が
あると結論される。

また、Ｇについては母集団の平均値が等しし）という仮
説は正しいことになり、両試料（よ同じであって被測定
試料には油膜がないと結論される。

Ｒ，Ｇ、Ｂについて異なる結果がでるのは油の分光特性
のためであり、Ｒ，Ｇ、　Ｂのうち少なくとも１つ油膜
ありと判別できれば油膜存在の有無の判別は可能である
。したがって、判別対象に応じてとのカラー成分を使用
するかを適宜法めればよい。なお、データ点数を２０と
した場合にはＢのみ油膜ありを検出することができ、Ｒ
，Ｇではできなかった。このように、Ｒ，Ｇ、　　Ｂデ
ータ数を加減することにより、判別感度やＳ／Ｎ比等を
自由に調整することが可能である。

なお、上記説明ではＲ，Ｇ、　Ｂデータによる判別法を
述べたが、Ｃ，Ｍ、Ｙデータ等地のカラー表示データを
用いてもよく、また可視波長帯域に限らず赤外領域、紫
外領域、Ｘ１ｓ領域、Ｔ線領域等、凡そ物の存在によっ
て反射または透過強度が変化すれば電磁波のどの波長帯
域のものでもよい。

そして、異なる波長に対する反射または透過の濃度デー
タを用いることにより、液体中に含有される物の判別、
気体中に浮遊する物の判別、固体における異物の混入等
、電磁波の反射または透過濃度データが物の存在によっ
て変化するような場合にはその検出を行うことが可能で
あり、さらに、測定対象が個別物体、例えばみかんとり
んごを区別したり、果物等を色によってその成熟度合を
判別して選別するなど、濃度分布が正規分布と考えられ
る限り、あらゆる物の判別に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、固体、液体、気体自体、
或いはそれらの中に存在する物の判別を、画像処理技術
と統計処理を使用して、容易にかつ精度よく行うことが
可能となるので、従来の手法では困難であった判別を正
確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための装置構成を
示す図、第２図は基準試料と測定試料の取り出し方を説
明するための図、第３図はデータサンプリングを説明す
るための図、第４図は濃度データの分布を示す図、第５
図は従来の２値化処理を説明するための図である。 １・・・テレビカメラ、２・・・増幅器、３・・・サン
プリング手段、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・・・データ
処理装置、６・・・モニタ、７・・・プリンタ、１１・
・・流路、１２・・・バイパス流路、１３．１４−・・
データ採取領域出　　願　　人　　東燃株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基準試料と被測定試料を走査して各部の電磁波に
   対する反射または透過濃度値を検出する段階、両試料に
   対する電磁波の反射または透過濃度値の分散を求める段
   階、両試料の分散を比較する段階、両試料の分散が等し
   いか否かに応じてそれぞれ所定の有意水準で平均値の差
   の検定を行う段階とからなることを特徴とする画像処理
   による物の判別方法。（２）電磁波に対する反射または
   透過濃度値は異なる波長成分毎に求めることを特徴とす
   る請求項１記載の画像処理による物の判別方法。 （３）平均値の差の検定は特定波長成分または複数の波
   長成分の組合せにより行うことを特徴とする請求項１記
   載の画像処理による物の判別方法。 （４）基準試料の電磁波に対する反射または透過濃度値
   、及び該濃度値の分散を記憶させておき、被測定試料に
   対するデータと比較するようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の画像処理による物の判別方法。