JPH0614006B2 - Flock image recognition device - Google Patents

Flock image recognition device

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JPH0614006B2
JPH0614006B2 JP60216156A JP21615685A JPH0614006B2 JP H0614006 B2 JPH0614006 B2 JP H0614006B2 JP 60216156 A JP60216156 A JP 60216156A JP 21615685 A JP21615685 A JP 21615685A JP H0614006 B2 JPH0614006 B2 JP H0614006B2
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flock
image
threshold value
threshold
flocs
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裕隆 佐藤
章 宮本
幹雄 依田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication of JPH0614006B2 publication Critical patent/JPH0614006B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、浄水場のフロック画像認識装置、特にフロッ
ク画像の2値化用閾値の自動決定を行うフロック画像認
識装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flock image recognition device for a water purification plant, and more particularly to a flock image recognition device for automatically determining a threshold for binarizing a flock image.

〔発明の利用分野〕 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(フロック)とし、このフロックを沈降
させるプロセスになっている。このため、フロック形成
池(混和池)におけるフロックの監視が必要不可欠であ
る。
[Field of Application of the Invention] In a water purification plant, since the particle size of suspended solids in raw water is small, these are aggregated to form aggregates (flocs), and the process of settling the flocs is performed. Therefore, it is essential to monitor flocs in the floc formation pond (mixing pond).

従来、フロックの監視は浄水場の維持管理者が1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る。さらに、監視頻度が不連
続的なため、凝集不良時の対策が後手になり、トラブル
が大きくなるという欠点もある。
Conventionally, the maintenance of the water purification plant has been visually monitored several times a day to monitor the flocs. Since it depends on visual observation, there is a drawback that the judgment criteria are subjective and qualitative, and the monitoring result is difficult to be reflected in the driving operation. Further, since the monitoring frequency is discontinuous, there is a drawback that countermeasures against agglomeration failure are postponed and the trouble becomes serious.

これに対して、最近は、工業用テレビカメラ(ITV)
を用いて、フロック形成池内のフロック群を監視する方
法が採用されている。しかし、この場合でも、監視は人
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
うことに変りない。
On the other hand, recently, industrial TV cameras (ITV)
Is used to monitor the flocs in the floc formation pond. However, even in this case, monitoring is still subjective and discontinuous because it depends on human vision.

このような欠点を改善するため、特開昭54-143296号に
記載されているように、光電変換装置を用いてフロック
の形状に応じた電気信号を取りだす方法も提案されてい
る。しかし、水質(濁度)の変化、周囲光の変化などが
ある場合、フロックの大きさを安定した取りだすことは
困難であり、これらの問題を解決しなければ、監視装置
だけによる無人監視の実用に供し得ない。
In order to improve such a defect, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-143296, there has been proposed a method of using a photoelectric conversion device to extract an electric signal according to the shape of a floc. However, if there is a change in water quality (turbidity) or a change in ambient light, it is difficult to obtain a stable flock size. If these problems are not solved, unattended monitoring using only a monitoring device is practical. Cannot be used for.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、フロック形成池(混和池)のフロック
群の認識に際し、2値化用の閾値を適切に設定してフロ
ック画像の認識の精度を高めてなるフロック画像認識装
置を提供するものである。
It is an object of the present invention to provide a flock image recognition device which enhances the accuracy of flock image recognition by appropriately setting a threshold value for binarization when recognizing a flock group in a flock formation pond (mixing pond). Is.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、2値化用の閾値を、2値化画像でのフロック
の数及びフロックの平均面積に応じて自動決定せしめる
こととした。
According to the present invention, the threshold for binarization is automatically determined according to the number of flocs in the binarized image and the average area of the flocs.

以下、詳述する。The details will be described below.

一般的に画像処理装置を用いて、画像処理を行う場合、
2値化を行う為の閾値の設定方法が問題となってくる。
水中カメラにより認識された濃淡画像と2値化して2値
画像をくらべながら閾値を設定する固定2値化が考えら
れるが、固定2値化の場合、閾値を設定した後で水中カ
メラの周囲光の変動や、濁度動の変動があった場合、2
値画像は、濃淡画像と比較するとうまく2値化されてい
ないことがあり、閾値の設定を変更してやらなければ正
しい画像処理演算を行なったことにならない。本発明
は、2値化を行なう為の閾値の設定を2値画像における
物体の数及び物体の平均面積を求めることによって自動
的に決定し、常に正しい画像処理演算を行なえるように
したものである。
Generally, when performing image processing using an image processing device,
A problem is how to set a threshold value for binarization.
Fixed binarization can be considered in which the threshold value is set while binarizing the grayscale image recognized by the underwater camera and comparing the binary image, but in the case of fixed binarization, the ambient light of the underwater camera is set after the threshold value is set. If there is a change in turbidity or fluctuation in turbidity, 2
The value image may not be binarized well as compared with the grayscale image, and unless the threshold setting is changed, the correct image processing calculation is not performed. According to the present invention, the setting of the threshold value for binarization is automatically determined by obtaining the number of objects and the average area of the objects in the binary image so that the correct image processing operation can always be performed. is there.

〔発明の実施例〕Example of Invention

第2図は浄水場のフロック形成池の構成図を示す。フロ
ック形成池10は3個のフロック形成池10A,10
B,10Cより成り、矢印の急速混和池から流入した微
小フロック群を含む流入水10aは、各フロック形成池
10A→10B→10Cを順次通り、流出水10bとし
て流出する。
Figure 2 shows the block diagram of the floc formation pond of the water purification plant. The flock formation pond 10 has three flock formation ponds 10A and 10A.
The inflow water 10a, which is composed of B and 10C and includes the minute floc group that has flowed in from the rapid mixing tank indicated by the arrow, sequentially flows through the floc formation ponds 10A → 10B → 10C and flows out as the outflow water 10b.

各フロック形成池10A〜10Cでは、攪拌用パドル1
1A〜11Cを有し、流入するフロック群を攪拌し、フ
ロック相互の衝突によりフロックの凝集を行う。フロッ
ク形成池10Aと10Bとの間には整流壁13A、フロ
ック形成池10Bと10Cとの間には整流壁13Bを設
け、整流を行わせる。フロック12は、各フロック形成
池10A→10B→10Cと通過する毎に、次第に粒径
が増加する。
In each of the floc formation ponds 10A to 10C, a stirring paddle 1
1A to 11C, the inflowing floc groups are stirred, and the flocs are agglomerated by colliding with each other. A rectification wall 13A is provided between the flock formation basins 10A and 10B, and a rectification wall 13B is provided between the flock formation basins 10B and 10C to perform rectification. The particle size of the flocs 12 gradually increases each time the flocs forming ponds 10A → 10B → 10C pass.

フロックの監視には、フロック形成池10のいずれかの
形成池10A〜10Cの中にTVカメラを含むフロック
撮像装置を設置する。フロック形成池10A〜10Cの
中のいずれに設置するかは、フロック認識の目的によっ
て決まる。フロック形成の最終的な度合いを監視する目
的であれば、最終フロック形成池10C内(即ち沈殿池
前段)に設置、フロック形成の過程の監視の目的であれ
ばフロック形成池10A又は10Bに設置する。
To monitor the flock, a flock imaging device including a TV camera is installed in any of the formation ponds 10A to 10C of the flock formation pond 10. Which of the flock formation ponds 10A to 10C is to be installed depends on the purpose of floc recognition. For the purpose of monitoring the final degree of floc formation, it is installed in the final floc formation pond 10C (that is, before the sedimentation pond), and for the purpose of monitoring the process of floc formation, it is installed in the floc formation pond 10A or 10B. .

第3図にフロック撮像装置を含むフロック画像認識装置
の実施例図を示す。第3図で、フロック形成池10に
は、気密容器20及び該容器20内部に設けたTVカメ
ラ30、及び照明装置40を設置する。
FIG. 3 shows an embodiment of a flock image recognition device including a flock imaging device. In FIG. 3, an airtight container 20, a TV camera 30 provided inside the container 20 and a lighting device 40 are installed in the flock formation pond 10.

気密容器20の前面部には、観察用窓21を設け、且つ
その窓21の前方には、フロックの窓21への附着を防
止するワイパ22を設ける。このワイパ22の駆動はモ
ータによってなすが、図ではその機構を省略した。バッ
クスクリーン24は、気密容器20に支持された支持部
材24A,24Bに固定しており、このスクリーン24
は黒色をなし、観察窓21とスクリーン24との間の空
間に存在するフロックを視界良くTVカメラ30で撮像
するためのコントラスト向上の役割をなす。特に、フロ
ック12の色は白色系であり、バックスクリーン24を
黒色とすることによって、フロック12のTVカメラ3
0からみたコントラストは非常に高いものとなる。
An observation window 21 is provided on the front surface of the airtight container 20, and a wiper 22 for preventing flock from attaching to the window 21 is provided in front of the window 21. The wiper 22 is driven by a motor, but its mechanism is omitted in the figure. The back screen 24 is fixed to support members 24A and 24B supported by the airtight container 20.
Has a black color and plays a role of improving the contrast so that the TV camera 30 can image the flock existing in the space between the observation window 21 and the screen 24 with a good visibility. In particular, the color of the flock 12 is white, and the TV screen 3 of the flock 12 is selected by making the back screen 24 black.
The contrast viewed from 0 is extremely high.

コントラストを高める補助的手段として照明装置40、
及び遮光カバー42を設けた。この理由は以下となる。
フロック形成池10はフロックを常時監視する目的で大
気解放されている。このため、フロック形成池10に入
射する光の量は時間の経過と共に変化し、また天候の撮
影を強く受ける。フロックを常時監視するために通常照
明装置40が設置される。維持管理者の視覚に依存した
単なる監視を目的とする場合には、照明装置40の設置
だけで充分であり、また照明装置40の設置はフロック
形成池10の上でよいことは言うまでもない。
A lighting device 40 as an auxiliary means for increasing the contrast,
Further, the light shielding cover 42 is provided. The reason for this is as follows.
The flock formation pond 10 is open to the atmosphere for the purpose of constantly monitoring the flock. Therefore, the amount of light incident on the flock formation pond 10 changes with the passage of time, and the weather is strongly photographed. A lighting device 40 is usually installed to constantly monitor the flocs. Needless to say, the installation of the lighting device 40 is sufficient and the installation of the lighting device 40 may be performed on the flock formation pond 10 for the purpose of mere monitoring relying on the eyes of the maintenance manager.

しかし、たとえ照明装置40を設置したとしても、周囲
の照度変化は、フロック群の画像認識精度に強く影響す
る。たとえば、照度が低ければフロックを小さく認識し
てしまい、逆に、照度が高ければフロックを大きく認識
してしまう。この影響を取り除くためには、自然現象と
しての照度変化に左右されないようにすることが必要で
ある。本実施例では、遮光カバー42を設け、周囲を暗
くして、照明装置40のみによる一定条件の照度とす
る。
However, even if the lighting device 40 is installed, the change in ambient illuminance strongly affects the image recognition accuracy of the floc group. For example, if the illuminance is low, the flock is recognized as small, and conversely, if the illuminance is high, the flock is recognized as large. In order to remove this effect, it is necessary not to be influenced by changes in illuminance as a natural phenomenon. In this embodiment, a light-shielding cover 42 is provided to darken the surroundings so that the illuminance of only the illumination device 40 is constant.

気密容器20内に固定されたITV30は接写レンズ3
1により、ガラスなどの透明材料で作られた観察窓21
を通してフロック形成池10内にあるフロック12の画
像を拡大認識する。ワイパー22は観察窓21表面の汚
れを取るために定期的に動作する。
The ITV 30 fixed in the airtight container 20 is a close-up lens 3
1. Observation window 21 made of transparent material such as glass
The image of the flock 12 in the flock formation pond 10 is enlarged and recognized through. The wiper 22 operates periodically to remove stains on the surface of the observation window 21.

尚、じゃま板25A,25B,25Cはそれぞれ光の散
乱防止用に設置した。更に、バックスクリーン24のT
Vカメラ30よりの観察面上には、照明装置点検用の基
準白色部を設けておく。TVカメラによってこの基準白
色部を観察している間は照明装置40は正常と判断し、
観察不能であれば、異常と判定する。
The baffles 25A, 25B and 25C were installed to prevent light scattering. Furthermore, the T of the back screen 24
A reference white portion for checking the illumination device is provided on the observation surface from the V camera 30. While observing the reference white part with the TV camera, the illumination device 40 is judged to be normal,
If it cannot be observed, it is determined to be abnormal.

第3図で、以上の撮像装置の外部に設けているのは、画
像取込み回路32、照明制御回路41、画像認識処理部
50、画像認識制御装置60である。照明制御装置40
の照明を行う指示を制御回路41が行い、TVカメラ3
0による撮像画像の取込みはTV制御回路32が行う。
この回路32の出力はビデオ信号となる。
In FIG. 3, the image capturing circuit 32, the illumination control circuit 41, the image recognition processing unit 50, and the image recognition control device 60 are provided outside the above-described imaging device. Lighting control device 40
The control circuit 41 instructs the TV camera 3 to illuminate
The TV control circuit 32 takes in the captured image by 0.
The output of this circuit 32 becomes a video signal.

第1図は画像認識処理部50と画像認識制御装置60と
の本発明により実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the image recognition processing unit 50 and the image recognition control device 60 according to the present invention.

画像認識処理部50は、TVカメラ30で得た画像情報
から浄水場の水質管理に役立つ情報を抽出するために、
フロック群の粒径や分布などの種種の処理を行う。制御
装置60は、それらのタイミング制御を行う。
The image recognition processing unit 50 extracts information useful for water quality management of the water purification plant from the image information obtained by the TV camera 30,
Various treatments such as particle size and distribution of flocs are performed. The controller 60 controls those timings.

第1図で画像認識処理部50は以下の構成より成る。In FIG. 1, the image recognition processing unit 50 has the following configuration.

自動閾値決定装置90…閾値の自動的な決定を行う装置
であり、そのための情報は、メモリ108より受けと
る。
Automatic threshold value determining device 90 ... A device for automatically determining a threshold value, and information for that is received from the memory 108.

異常検出装置91…照明装置40の異常(消灯)の判定
のデータを得る。
Abnormality detection device 91 ... Obtains data for determining whether the illumination device 40 is abnormal (turned off).

警報出力判定部92…異常検出装置91で得たデータよ
り警報出力の有無の判定を行う。
Alarm output determination unit 92 ... Determines whether or not an alarm is output based on the data obtained by the abnormality detection device 91.

異常警報部93…異常判定時に警報を行う。Abnormality alarm unit 93 ... Provides an alarm when an abnormality is determined.

ワイパ駆動部94…ワイパ駆動を行う。異常検出時に
は、ワイパの駆動回数を増やし、異常か否かの再認識を
行う。
Wiper drive unit 94: Performs wiper drive. When an abnormality is detected, the wiper driving frequency is increased to re-recognize whether or not there is an abnormality.

認識タイミング制御部100…制御回路32からのビデ
オ信号の取込みを行う。
Recognition timing control unit 100: Captures a video signal from the control circuit 32.

AD変換器101…ビデオ信号のAD変換を行う。AD converter 101 ... AD-converts a video signal.

閾値入力回路102…自動閾値決定回路90で決定した
閾値を取込み出力する。
Threshold input circuit 102 ... Takes in and outputs the threshold determined by the automatic threshold determination circuit 90.

2値化回路103…AD変換器101の多値出力を閾値
入力回路102の出力閾値を基準にして2値化する。
Binarization circuit 103 ... The multi-valued output of the AD converter 101 is binarized based on the output threshold of the threshold input circuit 102.

ラベリング回路104…1画面内のフロックのラベリン
グ(番号付け)を行う。
Labeling circuit 104 ... Labels (numbers) the flock within one screen.

粒径計測回路106…各フロック毎に粒径計測を行う。Particle size measuring circuit 106 ... Particle size is measured for each floc.

粒径演算モード指定回路105…粒径演算モードの指定
を行う。
Particle size calculation mode designating circuit 105 ... Designates a particle size calculation mode.

粒径比較回路107…各フロック毎に粒径の大きさ毎に
分類する。
Particle size comparison circuit 107 ... Classify according to particle size for each floc.

メモリ108…メモリ要素108A〜108Zを持ち、
粒径の大きさ対応に、各大きさ対応のメモリ要素108
A〜108Zに分配し、記憶される。記憶データは個数
である。
Memory 108 ... Having memory elements 108A to 108Z,
The memory element 108 corresponding to each size corresponds to the size of the particle size.
It is distributed to A to 108Z and stored. The stored data is the number.

認識回数記憶部109…画像認識を複数回にわたり行う
ものである。その際、各回毎に認識対象となるフロック
画像は、一定の時間帯の中でそれぞれ時分割で撮像した
フロック画像である。
Recognition number storage unit 109 ... Performs image recognition a plurality of times. At that time, the flock image to be recognized each time is a flock image captured in a time-division manner within a fixed time period.

粒径分布演算表示部100…フロックの粒径分布を演算
し、表示する。
Particle size distribution calculation display unit 100: Calculates and displays the particle size distribution of flocs.

第1図において認識タイミング制御回路100は、第3
図に示すITV30とITVコントローラ32を介して
得られたフロック画像の画像情報を取り込む時間間隔
(周波数)を制御する。次に、A/D変換回路101
は、得られた輝度情報のアナログ信号、例えば第4図の
画像信号を受けて、該信号を遂一デジタル信号に変換す
る。
The recognition timing control circuit 100 shown in FIG.
The time interval (frequency) for capturing the image information of the flock image obtained via the ITV 30 and the ITV controller 32 shown in the figure is controlled. Next, the A / D conversion circuit 101
Receives the analog signal of the obtained luminance information, for example, the image signal of FIG. 4, and finally converts the signal into a digital signal.

第4図はITV30により認識されたフロック群の画像
面を示す。フロック群は濃淡画像であるので、実際には
フロック12の水との境界は明確ではないが、簡単のた
め、フロック群の輪部のみ図示した。フロック群の輝度
レベルは高く白色で、一方、背景にバックスクリーン2
4が配置されているので、水の輝度レベルは低く黒色で
ある。
FIG. 4 shows an image surface of the flock group recognized by the ITV 30. Since the flock group is a grayscale image, the boundary of the flock 12 with water is not clear, but for simplicity, only the ring part of the flock group is shown. The brightness level of the flocs is high and white, while the background is the back screen 2
Since 4 is arranged, the brightness level of water is low and black.

変換されたデジタル信号は、閾値入力回路102で指定さ
れる閾値に基づいて、2値化回路103において2値化
される。
The converted digital signal is binarized in the binarization circuit 103 based on the threshold value specified by the threshold value input circuit 102.

例えば第4図の画面において、AA′線で走査して輝度
レベルの分布を表示した場合を第5図に示す。ここで輝
度レベルは8ビット(256段階)で表示されており、
縦軸の上方向が輝度が低く一方、下方向が輝度が高い。
フロック一2は白系なので、輝度は高くなる。すなわ
ち、下方に谷となる部分がフロックを表す。
For example, FIG. 5 shows a case where the luminance level distribution is displayed by scanning along the line AA 'on the screen of FIG. Here, the brightness level is displayed in 8 bits (256 levels),
Brightness is low in the upper direction of the vertical axis, while high in the lower direction.
Since the flock 12 is white, the brightness is high. That is, the part which becomes a valley below represents a floc.

この輝度分布において、閾値入力回路102で指定され
る閾値、例えば、BB′線で指定される輝度に基づい
て、各画素が2値化回路103で2値化処理される。閾
値入力回路102で指定する閾値は、一定照度下では一
定に維持するが、オペレータも操作可能である。
In this luminance distribution, each pixel is binarized by the binarizing circuit 103 based on the threshold value designated by the threshold value input circuit 102, for example, the luminance designated by the BB ′ line. The threshold value specified by the threshold value input circuit 102 is kept constant under constant illuminance, but can be operated by the operator.

2値化回路103では、閾値よりも高い輝度レベルにあ
る画素を“1”とし、一方、所定値以上の輝度レベルに
ある画素を“0”とする。すると第6図に示すように、
フロツクに対応する部分が“1”となり、水に対応する
部分が“0”となる。
In the binarization circuit 103, pixels having a brightness level higher than the threshold value are set to “1”, while pixels having a brightness level higher than a predetermined value are set to “0”. Then, as shown in FIG.
The part corresponding to the flock becomes "1", and the part corresponding to water becomes "0".

このようにして、フロックの認識を実施した結果の例を
第7図に示す。
FIG. 7 shows an example of the result of recognizing the flocs in this way.

フロックが認識されたら、次にフロックの代表粒径を演
算するが、その前に各フロックにナンバーを付ける。す
なわち、ラベリング回路104ではフロックを一つずつ
独立に認識し、各フロックにナンバーを付ける。そし
て、そのナンバー順に各フロックを粒径計測回路106
において代表粒径を計算する。
When the flocs are recognized, the representative particle size of the flocs is calculated next, but each floc is numbered before that. That is, the labeling circuit 104 independently recognizes each flock and assigns a number to each flock. Then, the particle size measuring circuit 106 sets the flocs in order of the numbers.
Calculate the representative particle size in.

代表粒径としては、定方向径D、最大Dmax、最小径
min、面積円等価径Dcir及び等価周辺長径Dc1などが
ある。粒径演算モード指定回路105では、これらの代
表粒径の中から採用する代表粒径を指定する。このよう
にして指定された代表粒径の基準に沿って、各々のフロ
ック毎にその粒径を演算する。
As the representative particle diameter, there are a unidirectional diameter D c , a maximum D max , a minimum diameter D min , an area circle equivalent diameter D cir, an equivalent peripheral major axis D c1, and the like. The grain size calculation mode designating circuit 105 designates a representative grain size to be adopted from these representative grain sizes. In accordance with the standard of the representative particle size designated in this way, the particle size is calculated for each floc.

粒径比較回路107では、各々のフロックの粒径を比較
して、各粒径を持つフロックの個数を該当する記憶場
所、すなわち、個数記憶回路108A,108B,108
C,…108Zにそれらの個数を記憶する。フロックの
画像は2値化されているので、粒径を計測する最小単位
はCRTで事前に決まっている1画素である。したがっ
て、各粒径に対応するフロックの個数をNとすると、
例えば、個数記憶回路108Aは粒径が画素1個に相当
するフロックの個数Nが記憶され、個数記憶回路10
8Bは粒径が画素2個に相当するフロックの個数N
記憶される。粒径の最小単位を1画素としたが、最小単
位を2画素とするとかはあくまでフロック監視の目的や
フロック形成池の状態やTVカメラの撮像内容によって
決まる。
In the particle size comparison circuit 107, the particle sizes of the flocs are compared, and the number of flocs having each particle size is stored in a corresponding storage location, that is, the number storage circuits 108A, 108B, 108.
The numbers are stored in C, ... 108Z. Since the flock image is binarized, the minimum unit for measuring the particle size is one pixel which is predetermined by the CRT. Therefore, if the number of flocs corresponding to each particle size is N i ,
For example, the number storage circuit 108A stores the number N 1 of flocs whose particle size corresponds to one pixel, and the number storage circuit 10A
In 8B, the number N 2 of flocs whose grain size corresponds to two pixels is stored. Although the minimum unit of particle size is 1 pixel, the minimum unit of 2 pixels is determined only by the purpose of the flock monitoring, the condition of the flock formation pond, and the image captured by the TV camera.

ところで、フロックの粒径分布を精度良く求めるには、
複数回画面を取り込んで、多くの情報から粒径分布を求
めた方が良い。認識回数制御回路109には、フロック
画像を認識する回数が指定されており、この回数未満の
場合には、認識タイミング制御回路100に戻る。認識
タイミング制御回路では、指定されたタイミングで画像
を取り込みこれまで説明した動作を繰返して、フロック
の粒径を計算し、各々のフロックの個数を個数記憶回路
108A,108B,108C,…108Zに記憶す
る。
By the way, in order to obtain the particle size distribution of flocs with high accuracy,
It is better to capture the screen multiple times and obtain the particle size distribution from a lot of information. The number of times of recognition of the flock image is designated in the recognition number control circuit 109. If the number is less than this number, the process returns to the recognition timing control circuit 100. The recognition timing control circuit captures an image at a specified timing and repeats the operation described above to calculate the particle size of flocs, and stores the number of each floc in the number storage circuits 108A, 108B, 108C, ... 108Z. To do.

一方、認識回数制御回路109で、指定された回数にな
ったら、粒径分布演算表示回路110では個数記憶回路
108A,108B,108C,…108Zの値に基づ
いて、各々の粒径に対する個数濃度分布を演算し結果を
出力する。
On the other hand, when the number of times of recognition is reached by the recognition number control circuit 109, the particle size distribution calculation display circuit 110, based on the values of the number storage circuits 108A, 108B, 108C, ... Is calculated and the result is output.

次に本発明の特徴となる自動閾値決定について説明す
る。
Next, the automatic threshold value determination, which is a feature of the present invention, will be described.

自動閾値決定は、上記した画像認識処理部50を自動閾
値決定モードで動作させることによって行う。自動閾値
の決定のためには、TVカメラ30で撮像した基準画像
に対して、次々に閾値を変更させ、各閾値毎のフロック
粒径と個数との関係を求める。次いで、この関係を閾値
毎にサーチし、閾値決定処理を行い最適閾値を決定す
る。
The automatic threshold determination is performed by operating the image recognition processing unit 50 described above in the automatic threshold determination mode. In order to determine the automatic threshold value, the threshold value is successively changed with respect to the reference image captured by the TV camera 30, and the relationship between the floc particle size and the number is calculated for each threshold value. Next, this relationship is searched for each threshold value, and threshold value determination processing is performed to determine the optimum threshold value.

この自動決定動作の中で、閾値の変更は、自動閾値決定
回路90が行い、これを入力回路102を介して2値,
回路103に送る。各閾値毎のフロック粒径と個数との
関係はメモリ108に格納する。メモリ108の内容の
サーチ、及び最適閾値決定処理は、自動閾値決定回路9
0が行う。
In this automatic determination operation, the threshold value is changed by the automatic threshold value determination circuit 90, and the binary value is changed through the input circuit 102.
Send to circuit 103. The relationship between the floc particle size and the number for each threshold value is stored in the memory 108. The search of the contents of the memory 108 and the optimum threshold value determining process are performed by the automatic threshold value determining circuit 9
0 does.

更に具体的に閾値決定法を説明する。The threshold value determination method will be described more specifically.

説明を簡単にする為に、第8図に示す濃淡画像を2値化
した場合を考える。フロックは、ほぼ球形をしており、
その為フロックの中心が一番輝度レベルが高くなり、輝
度分布は、等高線の様に、中心から広がり外部ほど輝度
レベルは低くなる。説明を簡単にする為に、8つの等レ
ベル線201〜208を考え、等レベル線201をレベ
ル4、等レベル線202をレベル5、等レベル線203
をレベル6、等レベル線204をレベル7、等レベル線
205をレベル8、等レベル線206をレベル9、等レ
ベル線207をレベル10、等レベル線208をレベル
2とする。C及びDはフロックで重なっている。次に2
値化の閾値を1とし、輝度レベルが1以上のものをフロ
ックと考えた場合は、第8図の濃淡画像200は、第9
図の2値画像210の様に2値化される。斜線の部分が
2値化した時白と判断される部分である。次に2値化の
閾値を2に選んだ場合も第8図の濃淡画像200は、第
9図の2値画像210の様に2値化される。2値化の閾
値を3に選んだ場合は、第8図の濃淡画像200は、第
10図の2値画像211の様に2値化され、バックボード
(水)とフロックの区別があらわれる。次に2値化の閾
値を4に選んだ場合も第8図の濃淡画像200は、第1
0図の2値画像211の様に2値化される。次に2値化
の閾値を5に選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、
第11図の2値画像212の様に2値化される。次に2
値化の閾値を6に選んだ場合、第8図の濃淡画像200
は、第12図の2値画像213の様に2値化される。次
に2値化の閾値を7に選んだ場合、第8図の濃淡画像2
00は、第13図の2値画像214の様に2値化され、
物体の個数は、2個となる。次に2値化の閾値を8に選
んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第14図の2値
画像215の様に2値化される。次に2値化の閾値を9
に選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第15図の
2値画像216の様に2値化される。次に2値化の閾値
を10に選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第1
6図の2値画像217の様に2値化され、フロックの個
数は、1個に減少する。次に2値化の閾値を11以上に
選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第17図の2
値画像218の様に2値化され、フロックの個数は0と
なる。以上説明した様に2値化の閾値を変化させると、
物体(フロック)の個数及び物体の平均面積は変化す
る。まず物体の個数に注目してみると、物体の個数は、
閾値を高くすると増加するが、ある閾値を超えると減少
し、物体の個数が最大となる閾値の範囲が存在する。ま
た物体の平均面積に注目してみると、平均面積は、閾値
を高くしていくと減少していく。また第9図〜第17図
の2値画像210〜218において、一番フロックが存
在する情報として正確である2値画像を考えた場合は、
フロックの数が2個であり、フロックの数が2個となる
2値画面の中で平均面積が最大となる第13図の2値画
像214が正確であると考える。
To simplify the explanation, consider the case where the grayscale image shown in FIG. 8 is binarized. The flock is almost spherical,
Therefore, the center of the flock has the highest brightness level, and the brightness distribution spreads from the center like a contour line, and the brightness level becomes lower toward the outside. To simplify the description, consider eight equal-level lines 201 to 208, the equal-level line 201 as level 4, the equal-level line 202 as level 5, and the equal-level line 203.
Let level 6 be the level 6, the level line 204 be level 7, the level line 205 be level 8, the level line 206 be level 9, the level line 207 be level 10, and the level line 208 be level 2. C and D are overlapped by flock. Then 2
When the threshold for binarization is set to 1 and the one having a brightness level of 1 or more is considered to be a floc, the grayscale image 200 of FIG.
It is binarized like a binary image 210 in the figure. The shaded portion is the portion that is determined to be white when binarized. Next, when the threshold for binarization is selected as 2, the grayscale image 200 in FIG. 8 is binarized like the binary image 210 in FIG. When the threshold value for binarization is selected as 3, the grayscale image 200 in FIG. 8 is binarized like the binary image 211 in FIG. 10, and the distinction between backboard (water) and floc appears. Next, even when the binarization threshold value is selected as 4, the grayscale image 200 in FIG.
It is binarized like a binary image 211 in FIG. Next, when the binarization threshold is selected as 5, the grayscale image 200 of FIG.
It is binarized like the binary image 212 in FIG. Then 2
When the threshold for binarization is selected as 6, the grayscale image 200 of FIG.
Is binarized like a binary image 213 in FIG. Next, when the threshold for binarization is selected as 7, the grayscale image 2 of FIG.
00 is binarized like the binary image 214 of FIG. 13,
The number of objects is two. Next, when the threshold for binarization is selected as 8, the grayscale image 200 in FIG. 8 is binarized like the binary image 215 in FIG. Next, the threshold for binarization is set to 9
When selected as, the grayscale image 200 of FIG. 8 is binarized like the binary image 216 of FIG. Next, when the threshold for binarization is selected as 10, the grayscale image 200 in FIG.
It is binarized like the binary image 217 of FIG. 6, and the number of flocs is reduced to one. Next, when the threshold value for binarization is selected to be 11 or more, the grayscale image 200 in FIG.
The value image 218 is binarized, and the number of flocs becomes zero. As described above, when the threshold for binarization is changed,
The number of objects (flocks) and the average area of the objects change. First, paying attention to the number of objects, the number of objects is
There is a threshold range in which the number increases when the threshold is increased, but decreases when the threshold is exceeded and the number of objects is maximum. Looking at the average area of the object, the average area decreases as the threshold value is increased. Further, in the binary images 210 to 218 in FIGS. 9 to 17, when the binary image which is accurate as the information having the most flock is considered,
It is considered that the binary image 214 in FIG. 13 in which the average area is maximum in the binary screen in which the number of flock is 2 and the number of flock is 2 is accurate.

従って、2値化の閾値を入力回路102を介して次々に
変更し、各閾値毎にフロックの個数を求め、且つ各フロ
ックの面積を求め、それらの結果をメモリ108に格納
させ、自動閾値決定回路90がそのメモリ108の内容
をサーチし、フロックの数が最大で且つフロック平均面
積最大となる場合での閾値を選び出し、これを正式な閾
値として決定する。
Therefore, the threshold for binarization is sequentially changed through the input circuit 102, the number of flocs is calculated for each threshold, the area of each floc is calculated, and the results are stored in the memory 108 to determine the automatic threshold. The circuit 90 searches the contents of the memory 108, selects a threshold value when the number of flocs is the maximum and the floc average area is maximum, and determines this as the official threshold value.

第18図(イ)〜(ハ)でその決定メカニズムを説明す
る。第18図(イ)は、横軸と縦軸の両者を閾値Vth
表示した図であり、第18図(ロ)は横軸に閾値Vth
軸にフロックの個数Mを示し、第18図(ハ)は横軸に
閾値Vth、縦軸にフロック平均面積Sを示す。閾値Vth
は0〜127の値をとる。第18図(ロ)で、区間Aが
フロックの個数が最大となる区間であり、この区間Aに
あっては、閾値V≦Vth≦Vをとり、且つ同一最大
数が連続して発生する区間である。一方、第18図
(ハ)にあっては、各閾値Vth別のフロックの平均面積
Sを産出して表示する。この面積曲線Sと、V,V
との交点をS,Sとすると、S>Sであり、S
が区間Aでの最大平均面積となる。
The determination mechanism will be described with reference to FIGS. 18 (a) to 18 (c). FIG. 18 (a) is a diagram in which both the horizontal axis and the vertical axis are displayed by the threshold value V th , and FIG. 18 (b) shows the threshold value V th on the horizontal axis and the number M of flock on the vertical axis. In FIG. 18C , the horizontal axis shows the threshold value V th and the vertical axis shows the average flock area S. Threshold V th
Takes a value of 0 to 127. In FIG. 18B, the section A is the section in which the number of flocs is the maximum, and in this section A, the threshold value V 1 ≦ V th ≦ V 2 is set, and the same maximum number continues. This is the section that occurs. On the other hand, in FIG. 18C, the average area S of flocs for each threshold value V th is produced and displayed. This area curve S and V 1 , V 2
Let S 1 and S 2 be the intersection points with S 1 > S 2 and S 1
1 is the maximum average area in the section A.

従って、求めるべき最適閾値VthはVth=V(=
)となる。最適閾値決定後は、自動閾値決定モード
からフロックの認識モードに切換え、前述した第1図の
処理に従って、フロック認識を行う。
Therefore, the optimum threshold value V th to be obtained is V th = V 1 (=
P 1 ). After the optimum threshold value is determined, the automatic threshold value determination mode is switched to the flock recognition mode, and the flock recognition is performed according to the process shown in FIG.

自動閾値決定モードは、事前に動作させてもよいが、フ
ロックの形成過程の途中で適宜に動作させてもよい。
The automatic threshold value determination mode may be operated in advance, or may be appropriately operated during the process of forming flocs.

尚、自動閾値決定回路90は、それ自体で回路100〜
108を持っていてもよい。その場合には、独自に閾値
の自動決定を実行できる。
The automatic threshold value determining circuit 90 itself includes circuits 100 to 100.
You may have 108. In that case, the threshold can be automatically determined independently.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、適切な閾値決定を行ったことにより水
中カメラの周囲光の変動や濁度の変動などによる2値化
の閾値設定のずれを防ぐことができ、信頼性の高い画像
処理が行なえ無人での連続的な処理を可能とする。
According to the present invention, by appropriately determining the threshold value, it is possible to prevent the deviation of the threshold value setting of the binarization due to the fluctuation of the ambient light of the underwater camera, the fluctuation of the turbidity, etc. Allows unattended continuous processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例図、第2図は本発明の対象とす
るフロック形成池の構成図、第3図はフロック形成池に
対する本発明の全体構成図、第4図はフロック画像を示
す図、第5図,第6図は2値化の説明図、第7図は2値
画像例図、第8図はフロックと等高線レベルとの関係
図、第9図〜第17図は閾値変更による2値画像例図、
第18図は最適閾値決定の説明図である。 50……画像認識処理部、60……画像認識制御装置、 90……自動閾値決定回路。
FIG. 1 is an embodiment diagram of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a flock formation pond which is an object of the present invention, FIG. 3 is an overall configuration diagram of the present invention for a flock formation pond, and FIG. 4 is a flock image. 5 and 6 are explanatory diagrams of binarization, FIG. 7 is an example of binary image, FIG. 8 is a relational diagram between flock and contour line level, and FIGS. 9 to 17 are threshold values. Binary image example by changing,
FIG. 18 is an explanatory diagram of determining the optimum threshold value. 50 ... Image recognition processing unit, 60 ... Image recognition control device, 90 ... Automatic threshold value determination circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フロック形成池内に設けられフロック群を
撮像する撮像手段と、撮像画像を最適閾値により2値化
し2値化画像からフロック認識を行う画像処理手段とを
備えるフロック画像認識装置において、2値化する閾値
を変化させ2値化画像中のフロックの個数が最大となり
且つフロックの平均面積が最大となる閾値を求め該閾値
を前記最適閾値とする閾値決定手段を設けたことを特徴
とするフロック画像認識装置。
1. A flock image recognition device comprising: an image pickup means provided in a flock formation pond for picking up a flock group; and an image processing means for binarizing a picked-up image by an optimum threshold value and performing flock recognition from the binarized image. A threshold determining means is provided for changing the threshold for binarization to obtain a threshold that maximizes the number of flocs in the binarized image and maximizes the average area of the flocs, and sets the threshold as the optimum threshold. Flock image recognition device.
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