JPH0517495B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、水中懸濁物質の監視装置に係り、特
に浄水場のフロツク形成池（混和池）におけるフ
ロツク監視システムに適用するのに好適な監視装
置に関する。

〔発明の背景〕

浄水場では、原水の濁質粒径が小さいので、こ
れらを凝集させて、凝集塊（フロツク）とし、こ
のフロツクを沈降させるプロセスになつている。
このため、フロツク形成池（混和池）におけるフ
ロツクの監視が必要不可欠である。

従来、フロツクの監視は、浄水場の維持管理者
が、一日数回、目視により監視していた。目視に
依存するため、判断基準が主観的、かつ、定性的
であり、監視結果が運転操作に反映されにくい欠
点があつた。さらに、監視頻度が不連続なため、
凝集不良時の対策が後手になり、トラブルが大き
くなる欠点があつた。

これに対して、最近は、第８図に示すように、
工業用テレビカメラを用いて、フロツク形成池内
のフロツク群を監視する方法がある。その動作は
工業用テレビカメラ４をフロツク形成池中に設置
し、これにより入力した画像情報を監視室などに
設置されたモニタテレビ６でモニタするものであ
る。しかし、この場合でも、監視法は人間の視覚
に依存するため、主観的、かつ、不連続的である
という欠点は同じである。５は工業用テレビカメ
ラコントローラ、７は投光器、８は投光器コント
ローラである。

そこで、浄水処理場水質管理の信頼性を向上さ
せるため、フロツク形成状況の24時間連続定量的
把握手段として、工業用テレビカメラ４で取り込
んだ画像情報を画像認識装置９により画像処理し
てフロツク形成状況を判断することを検討した。
これに関連する公知例として特開昭54−143296号
公報に記載のものがある。

このフロツク監視装置は、工業用テレビカメラ
４により取り込んだフロツク形成池１中のフロツ
ク３の画像情報を画像認識装置９で、例えば二値
化処理後、フロツク部の面積計算などを行ない、
その計算結果によりフロツク形成状況を判別する
ものである。

画像認識装置９により、精度良く、安定に画像
認識する場合、工業用テレビカメラで画像情報を
いかに一定の光条件下で取り込むかということが
重要なポイントとなる。具体的には被認識物に常
に同一の光量を投射するかがポイントとなる。た
とえば、光量が少なければ、フロツクを小さく認
識してしまい、逆に光量が多ければ同一形状であ
つても大きく認識してしまう。

また、一般に、浄水場の処理設備は、屋外に建
設されることが多く、また、フロツクを常時監視
する目的で大気解放されている。このため、フロ
ツク形成池に入射する光量は、時間の経過と共に
変化し、天候の変化などの影響も受け、千差万別
となる。

よつて、第８図に示したシステムでは、自然現
象としての照度変化の影響を排除することが困難
であり、何らかの方策が必要である。

これに対処するため、たとえば、工業用テレビ
カメラ４の近傍に照度計などを設置し、外光の照
度情報を得、その情報に基づいて投光器７の投光
量を制御し、所定の光量と外光の量との差分を補
正することにより、所定の光条件を作り出し、認
識精度の高い画像情報を得ることが考えられる。
しかし、一般に、これら計測装置をフロツク監視
システムに組み入れるには、照度計出力を計算機
で演算可能とする信号に変換するインターフエー
ス装置を必要とする。又、照度計をフロツク形成
池内に設置するため、機密対策も必要となり、フ
ロツク監視システムとしての構成部品の増加につ
ながり、信頼性低下、メンテナンス等の増加など
をもたらす。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、フロツクの如き水中懸濁物質
の形成状況を、一定の光条件のもとで、画像情報
として安定して取り込むことを可能とする水中懸
濁物質の監視装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、水面下に設置され、水中に懸
濁する物質の状態を撮像しその画像情報を電気信
号に変換する撮像手段と、 該電気信号を画像処理し２値化情報に変換する
手段を有するものにおいて、 該撮像手段の前方に該物質に対してコントラス
トの高い背景面を有することを特徴とする水中懸
濁物質監視装置によつて達成される。

本発明において、撮像装置は水中に設置可能な
ように、観察窓を有する容器内に置かれ、該観察
窓の前方に近接して該懸濁物質に対してコントラ
ストの高い背景面を設置することが望ましい。
又、コントラストの高い背景面と該観察窓の少な
くとも一方を清掃する清掃手段を設置することが
望ましい。

水中に懸濁する物質に照明を当てる照明装置、
照明装置の照度を制御する手段、更には照明装置
の照度計測手段を設けることは非常に望ましく、
より一層高精度で画像認識することができるよう
になる。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の実施例、第２図は第１図中
矢視部の拡大図である。１はフロツク形成池、
２はパドル、３はフロツク、４は工業用テレビカ
メラ、５は工業用テレビカメラ４を制御するコン
トローラ、６はモニタテレビ、７は投光器、８は
投光器７の投光量を制御可能な投光器コントロー
ラ、９は画像認識装置、１０は照度計測用板、１
１は観測用窓ガラス、１２は水密容器、１３はバ
ツクスクリーン（背景面）、１４は照度特性格納
メモリ、１５は制御用計算機、１６は画像情報取
込領域、１７は照度設定値メモリ、１８は外光、
１９は投光器投射光である。

以下にフロツク監視システムの動作を述べる。

第２図に示す長方形の照度計測用板１０には、
長手方向の一端から他端に向かつて、明度が黒か
ら白へと無段階に変化するように塗色が施されて
いる。そして水密容器１２内の、破線で示した画
像情報取込領域１６の近傍に工業用テレビカメラ
４の視野に入るように設置してある。この照度計
測用板１０には、外光１８（自然現象つまり昼夜
差、時間差により変化する光）の変化に応じた
光、および、投光器投射光１９が当たる。そこ
で、制御用計算機１５より指令を出し、画像認識
装置９に次の(1)〜(6)の動作を行なわせる。

(1) 制御用計算機１５より画像情報取込指令を画
像認識装置９へ送り、工業用テレビカメラ４で
画像情報を取り込み、工業用テレビカメラコン
トローラ５を介して、画像認識装置９に伝送す
る。

この映像情報を取り込むと、第３図ａに示す
ような映像が得られる。つまり、外光１８、投
光器投射光１９の強さに応じた明るさの照度計
測用板１０の映像情報を得られる。そこで、 (2) 取り込んだ映像情報第３図ａの内、照度計測
用板１０の映像情報のみを抽出する。第３図ｂ (3) 上記(2)で抽出した映像情報に二値化処理（所
定のしきい値より高い輝度レベルにある映像情
報部を“１”とし、低い輝度レベルにある映像
情報部を“０”とする）を行なう。第３図ｃ (4) 二値化処理された映像情報の内“１”（又は
“０”）部分の面積を演算する（具体的には画素
数を演算する。）第３図ｄ (5) 上記(4)で演算した結果をもとに、照度特性格
納メモリ１４にあらかじめ格納されている
“１”（又は“０”）部分面積−照度対応表を参
照することにより、照度を算出する。第３図ｅ こうして、画像認識装置９の得意とする画像
処理演算を行なうことにより、照度計など特別
な計測装置を用いることなく容易に計測でき
る。

(6) 算出された照度情報は、制御用計算機１５へ
伝送され、照度設定値メモリ１７にあらかじめ
格納されている照度設定値に合致するかどうか
が判断され、照度不足なら投光量増加指令を、
照度過大なら投光量減少指令を、それぞれ、投
光器コントローラ８へ伝送する。投光器コント
ローラ８は、制御用計算機１５の指令に従つ
て、投光器７の投光量を制御する。

こうして、前述の(1)〜(6)のステツプを何度かく
り返すことにより、照度情報が照度設定値メモリ
１７内の照度設定値に合致したら、制御用計算機
１５はフロツク形成状況把握演算指令を画像認識
装置９へ送り、第３図ａ中にＡで示した部分の画
像情報を基に、フロツク形成状況を判断（例え
ば、二値化処理後、フロツク部分の面積演算をす
る）する。

このように、外光がいかなる条件のもとでも、
特別な照度計測手段（照度計など）を用いず、画
像認識装置に照度計測機能をも合わせ持たせて有
効活用することにより、照度情報を適確に信頼性
高く計測でき、その情報をもとに投光量を制御す
ることにより、常に一定の光条件を画像情報取込
領域１６に現出させ、安定したフロツク画像情報
を取り込め、その画像情報に種々の演算、例え
ば、二値化処理後フロツクの面積演算などを行な
い、フロツクの形成状況を定量的に連続して把握
することができる。

なお、照度計測用板１０として本実施例では長
方形のものを用いたが、その形状は特に限定され
るものではない。

第４図は他の実施例である。画像情報を得よう
とするフロツクだけを際立たせるために設けたバ
ツクスクリーン１３上の一部に、第２図で説明し
た照度計測用塗色２２を施こしたものである。２
０はバツクスクリーン１３と観測窓ガラス１１を
同時に清掃するワイパーであり、２１はワイパー
２０を駆動するモータである。ワイパーでバツク
スクリーン及び観測窓を清掃することにより撮像
の信頼性を著しく高くできる。

第５図に本発明を濁度計へ応用した他の実施例
を示す。

本実施例は、被検体の濁度に応じて変化する透
過光量を照度計測用板と画像認識装置によりとら
えることにより、被検体の濁度を計測しようとす
るものである。

図中、２３は被検体を導く導管、２４Ａ，Ｂは
透明板、７は一定量の光を投射する投光器、２５
は平行光線反射鏡、２６は被検体を一定流量で導
管２３に送るポンプである。第６図は、第５図中
の矢視図の拡大断面図である。

このような特徴をもつ画像処理装置を応用した
濁度計の動作を説明する。

被検体２７はポンプ２６により一定流量で導管
２３に送られる。導管２３には透明板２４Ａ，Ｂ
が設けてあり、透明板２４Ａには投光器７により
投光され、平行光線反射鏡２５で反射し、平行光
線となつた光が投射されている。この平行光線２
８は、透明板２４Ａを通り抜け、導管２３内を流
れる被検体中の粒子２９などにより散乱される
が、一部の散乱されず被検体を通過した光３０
は、透明板２４Ｂを通過して照度計測用板１０に
当たる。つまり、被検体中の光を散乱する要因と
なる粒子数が多ければ散乱される光量が多くな
り、投光器７より投光された平行光線２８の内、
被検体中を通過して、照度計測用板１０に当たる
導管２３の通過光３０は減少し、逆に、粒子数が
少なければ散乱される光量が少なくなり、照度計
測用板１０に当たる導管２３の通過光３０は増加
する。

こうして、被検体の温度に応じた光が照度計測
用板１０に投光されることになる。よつて、この
照度計測用板１０の画像情報を工業用テレビカメ
ラ４で取り込み、第３図で説明したのと同様な処
理、つまり、取り込んだ照度計測用板１０の画像
情報を画像認識装置９で二値化処理後、“１”（又
は“０”）部分の面積演算を行ない、濁度特性格
納メモリ３１に格納されている“１”（又は
“０”）部分面積−照度対応表を参照することによ
り被検体の濁度を算出する。

また、照度計測用板１０を第７図の符号３２に
示すように、光透過スクリーン上に第３図で説明
した塗色を施すことにより、第７図に示すような
光透過方式照度計測システムも可能である。

本実施例では、画像情報取込装置として工業用
テレビカメラを用いたが、その他、例えば、ライ
ンセンサ等画像情報を取り込めるものなら何を用
いても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、撮像手段の前方に水中懸濁物
質に対してコントラストの高い背景面を設けてい
るので、懸濁物質の撮像精度を高め、常に、安定
して水中懸濁物質の画像情報を取り込むことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
第１図の矢視図、第３図は本発明の動作説明
図、第４図及び第５図は本発明の他の実施例の説
明図、第６図は第５図の矢視断面図、第７図は
本発明の他の実施例の説明図、第８図は従来例の
説明図である。 ７……投光器、８……投光器コントローラ、９
……画像認識装置、１０……照度計測用板、１４
……照度特性格納メモリ、１５……制御用計測
機、１６……画像情報取込領域、１７……照度設
定値メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水面下に設置され、水中に懸濁する物質の状
   態を撮像しその画像情報を電気信号に変換する撮
   像手段と、 該電気信号を画像処理し２値化情報に変換する
   手段を有するものにおいて、 該撮像手段の前方に配置され該物質に対しコン
   トラストの高い背景面を有することを特徴とする
   水中懸濁物質監視装置。 ２ 水面下に配置され、観測窓を有し、水中に懸
   濁する物質の状態を撮像しその画面情報を電気信
   号に変換する撮像手段と、 該電気信号を画像処理し２値化情報に変換する
   手段を有するものにおいて、 該撮像手段の前方に配置され該物質に対しコン
   トラストの高い背景面を有し、 該背景面と前記観測窓の少なくとも一方を清掃
   する手段を有することを特徴とする水中懸濁物質
   監視装置。 ３ 水面下に設置され、水中に懸濁する物質の状
   態を撮像しその画像情報を電気信号に変換する撮
   像手段と、 該電気信号を画像処理し２値化情報に変換する
   手段を有するものにおいて、 該撮像手段の前方に設置され、該物質に対して
   コントラストの高い背景面と、 水中に懸濁する物質に照明を当てる照明装置
   と、を有することを特徴とする水中懸濁物質監視
   装置。 ４ 水面下に設置され、水中に懸濁する物質の状
   態を撮像しその画像情報を電気信号に変換する画
   像認識手段と、 該電気信号を画像処理し２値化情報に変換する
   手段を有するものにおいて、 該画像認識手段の撮像面の前方に設置され、該
   物質に対しコントラストの高い背景面と、 水中に懸濁する物質に照明を当てる照明装置
   と、 該照明装置の照度を制御する手段と、 を有することを特徴とする水中懸濁物質監視装
   置。