JPH0675711B2 - Microorganism measuring device - Google Patents

Microorganism measuring device

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JPH0675711B2
JPH0675711B2 JP1092862A JP9286289A JPH0675711B2 JP H0675711 B2 JPH0675711 B2 JP H0675711B2 JP 1092862 A JP1092862 A JP 1092862A JP 9286289 A JP9286289 A JP 9286289A JP H0675711 B2 JPH0675711 B2 JP H0675711B2
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JP
Japan
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image
microorganism
microorganisms
image processing
filamentous
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JP1092862A
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Japanese (ja)
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直樹 原
幹雄 依田
昭二 渡辺
研二 馬場
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微生物を連続的に画像処理計測する微生物計
測装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microorganism measuring device for continuously image-processing and measuring microorganisms.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

下水処理場ではエアーレーシヨンタンクにおいて流入水
に空気を吹き込み(曝気)、流入水中の有機物を微生物
に摂取させることによりこの有機物を除去し、続いて微
生物を沈殿池で沈降させて上澄液を放流している。この
ため、有機物を摂取し、かつ沈降性の良い微生物を維持
することが必要である。これら微生物は凝集性微生物と
糸状微生物とに大別される。この中で糸状微生物が繁殖
(バルキング現象と称されている)しすぎると沈降性が
悪くなる。
At the sewage treatment plant, air is blown into the inflow water (aeration) in the air ration tank to remove the organic matter by allowing the microorganisms to ingest the organic matter in the inflow water, and then the microorganisms are allowed to settle in the sedimentation tank to obtain the supernatant. It has been released. Therefore, it is necessary to ingest organic matter and maintain microorganisms with good sedimentation. These microorganisms are roughly classified into aggregating microorganisms and filamentous microorganisms. Of these, if the filamentous microorganisms reproduce too much (called the bulking phenomenon), the sedimentation property will deteriorate.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

特開昭62-50607号,62-50608号に記載されている方法で
は、エアー噴射にてサンプル交換と洗浄を行なつている
が、下水処理場エアーシヨンタンクの汚泥内に長時間浸
漬する場合、撮像面(観察窓)の汚れはエアー噴射だけ
では除去しきれない。この汚れは、画像処理計測値に影
響を与える為、計測値の信頼性が下がるという問題点が
ある。
In the method described in JP-A-62-50607 and 62-50608, sample exchange and cleaning are performed by air injection, but when immersed in sludge for a long time in the sewage treatment plant air tank tank. The dirt on the imaging surface (observation window) cannot be removed completely by air injection. Since this stain affects the image processing measurement value, there is a problem that the reliability of the measurement value decreases.

本発明の目的は、長時間安定した微生物画像を得ること
で、高精度,高信頼性にて微生物を画像処理計測する微
生物計測装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a microorganism measuring device that image-processes and measures a microorganism with high accuracy and reliability by obtaining a stable microorganism image for a long time.

この欠点を解決するため、特開昭62-50607号,62-50608
号において、微生物の計測方法を提案している。これら
の方法は、浸漬型撮像装置にて微生物群を撮映し画像処
理技術を応用して糸状性微生物,運動性微生物を計測し
ている。
In order to solve this drawback, JP-A-62-50607, 62-50608
In this issue, a method for measuring microorganisms is proposed. In these methods, a submerged imaging device is used to image a group of microorganisms and an image processing technique is applied to measure filamentous microorganisms and motile microorganisms.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的は、撮像面の洗浄,サンプル入換の後画像処理
を実行というシーケンスにて画像処理を実行することに
より達成される。すなわち、本発明は、微生物を含む液
体中に配置され微生物画像の輝度情報を電気信号に変換
する撮像装置と、該撮像装置から出力された画像信号に
基づき微生物を認識する画像処理装置と、前記撮像装置
から出力された画像信号を該画像処理装置に伝送すると
ともに該画像処理装置から指令を受けて前記撮像装置に
制御指令を出力する撮像制御装置とを備え、前記撮像装
置に撮像すべき微生物を取り込むサンプル室を備え、そ
のサンプル室に照明装置からの光を投光する投光窓と微
生物画像を取り込む観察窓を設け、該サンプル室への空
気吹き込み手段を備えた微生物計測装置において、 前記投光窓及び等前記観察窓を超音波洗浄する手段を備
え、前記サンプル室の一部をプランジャで構成し該プラ
ンジャの駆動装置を備え、前記撮像制御装置に前記超音
波洗浄を行なってから前記プランジャを駆動してサンプ
ル室のスリット幅を拡大して前記空気の吹き込みを行な
いその後微生物の撮像を行なうようにタイミングを制御
するタイミング回路を設けたことを特徴とする微生物計
測装置にある。
The above object can be achieved by executing image processing in a sequence of cleaning the imaging surface and executing image processing after replacing the sample. That is, the present invention is an image pickup apparatus which is arranged in a liquid containing microorganisms and which converts luminance information of a microorganism image into an electric signal, an image processing apparatus which recognizes microorganisms based on an image signal output from the image pickup apparatus, and A microbe to be imaged by the imaging device, comprising: an imaging control device that transmits an image signal output from the imaging device to the image processing device and outputs a control command to the imaging device in response to a command from the image processing device. In the sample measuring chamber provided with a sample chamber, the sample chamber is provided with a light projecting window for projecting light from an illuminating device and an observation window for capturing a microbe image, and an air blowing means for the sample chamber, The imaging control is provided with a means for ultrasonically cleaning the observation window such as a light projecting window, a part of the sample chamber is configured with a plunger, and a driving device for the plunger. The apparatus is provided with a timing circuit for controlling the timing so that the ultrasonic cleaning is performed and then the plunger is driven to increase the slit width of the sample chamber to blow the air and then to image the microorganisms. It is a characteristic microbe measuring device.

〔作用〕[Action]

本微生物計測装置は、洗浄,サンブリング,画像取込み
の同期をとるタイミング回路を有する。このタイミング
回路は、洗浄指令,サンプリング指令,画像取込及び計
測指令の3つ信号を制御する。画像処理計測の前に必ず
洗浄,サンプル入換を行うことで常に安定な画像が得ら
れる。
This microorganism measuring device has a timing circuit for synchronizing cleaning, stumbling, and image acquisition. This timing circuit controls three signals of a cleaning command, a sampling command, an image acquisition and a measurement command. A stable image can always be obtained by always cleaning and replacing the sample before image processing measurement.

〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に本発明を下水処理プロセスに適用した実施例を
示す。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a sewage treatment process.

第1図において、エアレーシヨンタンク100には沈殿池1
10の上澄液(汚水)と汚泥返送管160から返送汚泥(微
生物)が流入する。一方、ブロワー120は空気管130を介
して送気し、散気装置140からエアレーシヨンタンク100
に空気を供給する。エアレーシヨンタンク100内に供給
された返送汚泥と汚水は攪拌混合される。返送汚泥すな
わち活性汚泥は微生物の凝集した、粒径0.1mmないし1.0
mm前後の塊(フロツク)で数十種の微生物を含むが、大
別すると凝集性微生物と糸状微生物とから成る。活性汚
泥は、供給された空気中の酸素を吸収して、汚水中の有
機物を分解して炭酸ガスと水にする。有機物の一部は活
性汚泥の菌体増殖に当てられる。活性汚泥と汚水との混
合液は沈殿池150に導かれ、ここで活性汚泥が重力沈降
する。上澄液は通常塩素殺菌処理した後に放流される。
一方、沈降汚泥は、汚泥返送管160から返送汚泥として
エアレーシヨンタンク100に返送される。
In Fig. 1, an aeration tank 100 has a settling tank 1
Returned sludge (microorganisms) flows in from the supernatant liquid (sewage) 10 and the sludge return pipe 160. On the other hand, the blower 120 sends air through the air pipe 130, and the air diffuser 140 sends the air to the air tank 100.
Supply air to. The returned sludge and wastewater supplied into the aeration tank 100 are agitated and mixed. The returned sludge, that is, activated sludge, is an aggregate of microorganisms and has a particle size of 0.1 mm to 1.0
A mass (flock) of around mm contains dozens of microorganisms, but when roughly classified, it consists of aggregating microorganisms and filamentous microorganisms. Activated sludge absorbs oxygen in the supplied air and decomposes organic matter in wastewater into carbon dioxide gas and water. A part of the organic matter is applied to the bacterial growth of the activated sludge. The mixed liquid of activated sludge and sewage is guided to the settling tank 150, where the activated sludge settles by gravity. The supernatant is usually discharged after chlorine sterilization.
On the other hand, the settled sludge is returned from the sludge return pipe 160 to the aeration tank 100 as return sludge.

撮像装置200はエアレーシヨンタンク100の液中に浸漬配
置され、エアレーシヨンタンク100内の微生物の拡大画
像を得る機能を有する。撮像制御装置300は撮像装置200
内の工業用テレビカメラ(ITV),照明,洗浄.サンプ
リングの各機能を制御する。撮像制御装置300は撮像装
置200で得た混合液(水と微生物を含む)の拡大画像
(濃淡画像)を画像処理装置400に伝送する。又、画像
処理装置400から、洗浄指令を受信した場合撮像装置200
に対し、超音波洗浄指令を出力し、サンプル指令を受信
した場合、プランジヤ駆動指令並びにコンプレツサ310
により送気を行なう。
The imaging device 200 is arranged so as to be immersed in the liquid in the air tank 100, and has a function of obtaining an enlarged image of the microorganisms in the air tank 100. The imaging control device 300 is the imaging device 200
Industrial TV camera (ITV), lighting, cleaning inside. Controls each sampling function. The imaging control device 300 transmits an enlarged image (grayscale image) of the mixed liquid (including water and microorganisms) obtained by the imaging device 200 to the image processing device 400. In addition, when a cleaning command is received from the image processing device 400, the imaging device 200
In contrast, when the ultrasonic cleaning command is output and the sample command is received, the plunger drive command and the compressor 310
To deliver air.

画像処理装置400は、撮像制御装置300に撮像装置200の
コントロール信号を出力すると供に、受信した濃淡画像
を画像処理して、糸状微生物の長さ、凝集性微生物の大
きさ等を計測する。
The image processing device 400 outputs a control signal of the image pickup device 200 to the image pickup control device 300, and also performs image processing on the received grayscale image to measure the length of filamentous microorganisms, the size of aggregating microorganisms, and the like.

キーボード900は画像処理装置400で用いる画像処理のパ
ラメータなどの数値を入力する。
The keyboard 900 inputs numerical values such as image processing parameters used in the image processing apparatus 400.

コンソールデイスプレイ910は、キーボード900で入力し
た数値や画像処理計測値を数値で表示する。
The console display 910 displays numerical values input by the keyboard 900 and image processing measurement values.

モニターテレビ920は撮像装置200の画像を表示したり、
画像処理過程並びに画像処理結果を表示する。
The monitor TV 920 displays the image of the imaging device 200,
The image processing process and the image processing result are displayed.

第2図に微生物画像の概略図を示す。活性汚泥中の微生
物は、凝集性微生物cと糸状性微生物fとから成る。
FIG. 2 shows a schematic diagram of the microorganism image. The microorganisms in the activated sludge consist of a flocculating microorganism c and a filamentous microorganism f.

第3図に撮像装置200の詳細構成を示す。FIG. 3 shows a detailed configuration of the image pickup apparatus 200.

第3図においてサンプル室220内に満たされている活性
汚泥と汚水を含む混合液に、照明装置207の光が投光窓2
04を介して照射される。照射光は、防水ケース201に設
けられた観察窓203、光学的拡大装置209を経て工業用テ
レビカメラ(ITV)210に導かれ、ここで混合液の濃淡画
像を認識し電気信号に変換する。ITV210内の撮像素子
は、受光した明るさ(輝度)の程度に応じて出力電圧の
異なる信号(映像信号)を発生する。このようにしてIT
V210からは映像信号が出力される。
In FIG. 3, the light of the illumination device 207 is projected onto the mixed liquid containing the activated sludge and the sewage filled in the sample chamber 220.
Irradiated through 04. The irradiation light is guided to an industrial television camera (ITV) 210 through an observation window 203 provided in a waterproof case 201 and an optical magnifying device 209, where a grayscale image of the mixed liquid is recognized and converted into an electric signal. The image sensor in the ITV210 generates a signal (video signal) having a different output voltage according to the degree of brightness (luminance) received. IT in this way
Video signals are output from V210.

照明装置207は、撮像制御装置300によりその照度を必要
に応じ操作される。
The illumination device 207 is operated by the imaging control device 300 to adjust its illuminance as needed.

超音波洗浄用圧電素子206は、撮像制御装置300からの洗
浄指令信号にて超音波を発生し、投光窓202及び観察窓2
03の表面を超音波洗浄する。
The ultrasonic cleaning piezoelectric element 206 generates ultrasonic waves in response to a cleaning command signal from the imaging control device 300, and the projection window 202 and the observation window 2
The surface of 03 is ultrasonically cleaned.

撮像制御装置は、次の手順にてサンプル室220の混合液
を入れ換える。まずプランジヤ駆動装置208にプランジ
ャ駆動信号を送信しプランジャ202を移動してサンプル
室のスリツト幅を広げる。次に、コンプレツサ310を制
御し空気管205を介してサンプル室220内に空気を送気し
混合液を入れ換える。
The imaging controller exchanges the mixed liquid in the sample chamber 220 in the following procedure. First, a plunger drive signal is transmitted to the plunger drive device 208 to move the plunger 202 to widen the slit width of the sample chamber. Next, the compressor 310 is controlled to supply air into the sample chamber 220 through the air tube 205 to replace the mixed solution.

第4図に画像処理装置400の詳細構成を示す。FIG. 4 shows a detailed configuration of the image processing device 400.

尚、本実施例は糸状性微生物の画像処理計測例である。This example is an example of image processing measurement of filamentous microorganisms.

第4図において、画像処理装置400は、タイミング回路4
01,A/D変換器500,画像メモリ600,画像処理プロセツサ70
0及び、演算装置800から構成されている。
In FIG. 4, the image processing device 400 includes a timing circuit 4
01, A / D converter 500, image memory 600, image processing processor 70
0 and an arithmetic unit 800.

タイミング回路401は、撮像装置200の洗浄,サンプル交
換及び画像処理開始のタイミングを制御する。タイミン
グの詳細は後述する。
The timing circuit 401 controls the timing of cleaning the image capturing apparatus 200, exchanging samples, and starting image processing. Details of the timing will be described later.

画像メモリ600は濃淡画像メモリ610と2個の2値メモ62
0,630からなる。画像処理プロセツサ700は濃淡画像から
糸状性微生物を認識するためのもので、ヒストグラム処
理回路710,2値化回路720及び細線化回路730からなる。
演算装置800は、画像処理プロセツサ700で認識された糸
状性微生物からその長さを演算するためのもので、糸状
性微生物積算回路810,糸状性微生物長演算回路820,平均
長演算回路830並びに濃度演算回路840からなる。
The image memory 600 includes a grayscale image memory 610 and two binary memos 62.
It consists of 0,630. The image processing processor 700 is for recognizing filamentous microorganisms from a grayscale image, and includes a histogram processing circuit 710, a binarization circuit 720, and a thinning circuit 730.
The computing device 800 is for computing the length from the filamentous microorganisms recognized by the image processing processor 700, and includes a filamentous microorganism integrating circuit 810, a filamentous microorganism length computing circuit 820, an average length computing circuit 830 and a concentration. It comprises an arithmetic circuit 840.

この構成においてA/D変換器510のアナログの映像信号V
をA/D変換してデイジタル信号に変換する。A/D変換器51
0によつて画面の各画素の明るさガデイジタルの値に変
換される。デイジタル値は、例えば128レベルである。
濃淡画像メモリ610は各画素に対応した明るさのデイジ
タル信号(混合液の濃淡画像情報)を全て記憶する。映
像信号VをA/D変換してこの濃淡画像情報を濃淡画像メ
モリ610に記憶する頻度は、サンプル室220への送気頻度
と同じである。すなわち、混合液が入れ替わつて新しい
混合液がサンプル室220へはいり静止してからこの濃淡
画像が濃淡画像メモリ610に格納される。このようにし
て、メモリ610に格納された濃淡画像情報を基にして糸
状性微生物の長さが画像処理により計算される。
In this configuration, the analog video signal V of the A / D converter 510
Is A / D converted to a digital signal. A / D converter 51
A value of 0 is converted into a brightness digital value of each pixel on the screen. The digital value is 128 levels, for example.
The grayscale image memory 610 stores all digital signals (grayscale image information of the mixed liquid) having the brightness corresponding to each pixel. The frequency of storing the grayscale image information in the grayscale image memory 610 by A / D converting the video signal V is the same as the frequency of air supply to the sample chamber 220. That is, after the mixed liquid is replaced and a new mixed liquid enters the sample chamber 220 and stands still, this grayscale image is stored in the grayscale image memory 610. In this way, the length of the filamentous microorganism is calculated by image processing based on the grayscale image information stored in the memory 610.

次に、画像処理プロセツサ700における画像処理動作を
説明する。
Next, the image processing operation in the image processing processor 700 will be described.

ヒストグラム処理回路710は濃淡画像メモリ610に格納さ
れた濃淡画像情報のヒストグラム、すなわち濃度頻度分
布を計算する。ヒストグラムとは、所定の濃度(輝度)
の画素がいくつかあつたかを示す特性図であつて、第6
図に示すように、横軸に濃度(輝度)、縦軸にその頻度
(画素数)をとる。濃淡画像メモリ610の濃淡画像は、
第2図に示すように明るい背景(水)bと、これより暗
い凝集性微生物c,糸状性微生物f、並びにノイズnを含
んでいる。濃淡画像のヒストグラムは第6図に示すよう
に、明るい背景に相当する部分bと、凝集性微生物、糸
状性微生物並びにノイズに相当する部分(c+f+n)
に分けられる。
The histogram processing circuit 710 calculates a histogram of the grayscale image information stored in the grayscale image memory 610, that is, a density frequency distribution. Histogram is a predetermined density (luminance)
6 is a characteristic diagram showing that some pixels of
As shown in the figure, the horizontal axis represents density (luminance) and the vertical axis represents frequency (number of pixels). The grayscale image in the grayscale image memory 610 is
As shown in FIG. 2, a light background (water) b, a darker aggregating microorganism c, a filamentous microorganism f, and a noise n are included. As shown in FIG. 6, the histogram of the grayscale image shows a portion b corresponding to a bright background and a portion (c + f + n) corresponding to agglutinating microorganisms, filamentous microorganisms and noise.
It is divided into

2値化回路720はヒストグラム処理回路710で得た濃淡画
像のヒストグラムを基に2値化の閾値Tを決定して、種
々の明るさ(例えば、128階調)を持つ濃淡画像を白と
黒とに2値化する。閾値Tより明るい画素を白(“1"レ
ベル)に、逆に暗い画素を黒(“0"レベル)にする。閾
値Tは背景部分bのピークpから所定値だけ低い値に設
定したり、あるいは第5図の変曲点qに設定する。
The binarization circuit 720 determines a binarization threshold T based on the histogram of the grayscale image obtained by the histogram processing circuit 710, and produces grayscale images having various brightnesses (for example, 128 gradations) in black and white. Binarize to and. Pixels brighter than the threshold T are made white (“1” level), and dark pixels are made black (“0” level). The threshold value T is set to a value lower than the peak p of the background portion b by a predetermined value, or set to the inflection point q in FIG.

このようにして、閾値Tを選んで2値化した画像の例を
第6図に示す。第6図において、背景bは白(“1"レベ
ル)で、凝集性微生物c、糸状性微生物f並びにノイズ
nは黒(“0"レベル)である。“0"レベルはハツチング
で示している。得られた2値化画像は2値メモリ620に
格納される。
An example of an image binarized by selecting the threshold T in this way is shown in FIG. In FIG. 6, the background b is white (“1” level), and the aggregating microorganism c, the filamentous microorganism f and the noise n are black (“0” level). The "0" level is indicated by hatching. The obtained binary image is stored in the binary memory 620.

2値メモリ620内の2値化画像信号は、細線化回路730に
加えられる。細線化回路730は、2値メモリ620内の2値
化画像を複数回細線化して糸滋養性微生物を抽出する。
第2図に示すように、糸状性微生物fは凝集性微生物c
の骨格に相当し、凝集性微生物cの内部に含まれてい
る。凝集性微生物cの内部に含まれる糸状性微生物fは
凝集性微生物cと重なつているので第6図の2値化画像
では、糸状性微生物fと凝集性微生物を含んだものとな
る。第6図の2値化画像から糸状性微生物fみを抽出す
るために複数回の細線化処理を実行する。細線化処理は
2値化メモリ620の2値化画像データが更新されたとき
に行われる。
The binary image signal in the binary memory 620 is applied to the thinning circuit 730. The thinning circuit 730 thins the binarized image in the binary memory 620 a plurality of times to extract thread-feeding microorganisms.
As shown in FIG. 2, the filamentous microorganism f is a flocculating microorganism c.
It is contained in the inside of the aggregating microorganism c. Since the filamentous microorganisms f contained in the aggregating microorganisms c overlap with the aggregating microorganisms c, the binarized image of FIG. 6 includes the filamentous microorganisms f and the aggregating microorganisms. The thinning process is executed a plurality of times in order to extract only filamentous microorganisms f from the binarized image of FIG. The thinning process is performed when the binarized image data in the binarized memory 620 is updated.

第6図の2値化画像を1回でけ細線化すると第7図のよ
うになる。細線化回路730は公知の細線化手法によつて
細線化処理を行う。細線化処理によつて糸状性微生物f
と凝集性微生物cとの画像(第6図のハツシング部分)
の輪郭から1画素ずつ削りとる。この際、画素が1画素
のみ存在する所では削除しない。例えば、太さが3画素
のものは両側から1画素がつ削られて太さが1画素とな
り、また2画素のものは一方側の1画素が削られて1画
素になる。
When the binarized image of FIG. 6 is thinned by one stroke, it becomes as shown in FIG. The thinning circuit 730 performs thinning processing by a known thinning method. Filamentous microorganisms f
And the agglutinating microorganism c (hatching part in Fig. 6)
Pixel by pixel from the contour of. At this time, the pixel is not deleted in the place where there is only one pixel. For example, if the thickness is 3 pixels, one pixel is trimmed from both sides to become 1 pixel, and if the thickness is 2 pixels, one pixel on one side is trimmed to become 1 pixel.

このような細線化処理によつて糸状性微生物は太さが1
ないし3画素のものは1画素になり、また、太さが4画
素以上の所は2画素以上になる。このように1回目の細
線化した2値化画像を2値化画像メモリ630に格納す
る。1回目の細線化処理で2画素以上あるところを1画
素とするため2値化画像メモリ630に格納された2値化
画像をさらに複数回細線化処理する。この繰返しによつ
て、糸状性微生物fは太さが全て1画素の画像になる。
その際、凝集性微生物cと重なつている糸状性微生物f
は細線化処理で1画素以上には削られないので、結局第
8図に示すような画像となる。このようにして、太さが
2ないし3画素の糸状性微生物でも、太さを全て1画素
とし抽出することができる。細線化処理の繰返し回数は
凝集性微生物の径の画素数によつて決めることができ
る。例えば、直径が50画素の凝集体微生物に対しては25
回細線化すれば1画素にまでできる。しかし、細線化処
理では対象物を1画素以下には細くしないので、2回以
上でも問題はない。ただし、必要以上に繰り返さないた
めには、細線化処理前後の2値化画像を比較(差分)し
て同じか否かを判定し、同じ(これ以上細線化できない
画像)になつたときに細線化をやめるようにすることも
できる。
By such a thinning process, the filamentous microorganism has a thickness of 1
Or, a pixel having 3 pixels has 1 pixel, and a pixel having a thickness of 4 pixels or more has 2 pixels or more. The binary image thus thinned for the first time is stored in the binary image memory 630. The binarized image stored in the binarized image memory 630 is further thinned several times in order to make one pixel a portion having two or more pixels in the first thinning process. By repeating this, the filamentous microorganism f becomes an image in which the thickness is all 1 pixel.
At that time, the filamentous microorganism f overlapping the aggregating microorganism c
Cannot be trimmed to more than one pixel by the thinning process, so that the image will end up as shown in FIG. In this way, even filamentous microorganisms having a thickness of 2 to 3 pixels can be extracted with all pixels having a thickness of 1 pixel. The number of repetitions of the thinning process can be determined by the number of pixels of the diameter of the aggregating microorganism. For example, 25 for aggregated microorganisms with a diameter of 50 pixels.
If the line is thinned, it can be made up to 1 pixel. However, in the thinning process, the object is not thinned to one pixel or less, so there is no problem even if it is performed twice or more. However, in order not to repeat more than necessary, the binarized images before and after the thinning process are compared (difference) to determine whether or not they are the same, and when they are the same (images that cannot be further thinned), It is also possible to stop the conversion.

このような細線化処理で抽出した2値化画像に第8図に
nで示すように、糸状微生物を含まない小さな凝集性微
生物(量的には少ない)も含むことになる。そこで、認
識された糸状微生物から長さを計算する時には微生物n
を除去するのが望ましい。
As indicated by n in FIG. 8, the binarized image extracted by such a thinning process also includes small aggregating microorganisms that do not contain filamentous microorganisms (small in quantity). Therefore, when calculating the length from the recognized filamentous microorganism, the microorganism n
Is desirable to be removed.

第4図に戻り、糸状微生物の画素数から長さを計算する
演算装置800の動作を説明する。
Returning to FIG. 4, the operation of the arithmetic unit 800 for calculating the length from the number of pixels of the filamentous microorganism will be described.

糸状微生物積算回路810は時刻tにおける濃淡画像につ
いて、太さ1画素として抽出された糸状微生物の画素数
を積算する。具体的には第8図で得られた2値化画像に
おいてハツチング部分(“0"レベルの値をとる画素)の
みの画素数を積算する。この積算された画素数をF
(t)とする。糸状微生物長演算回路820は積算された
糸状性長微生物の画素数F(t)から糸状性微生物の長
さL(t)を次式で計算する。
The filamentous microorganism integrating circuit 810 integrates the number of pixels of the filamentous microorganism extracted as one pixel in thickness in the grayscale image at time t. Specifically, in the binarized image obtained in FIG. 8, the number of pixels only in the hatched portion (pixels having a value of “0” level) is integrated. The total number of pixels is F
(T). The filamentous microorganism length calculation circuit 820 calculates the length L (t) of the filamentous microorganism by the following formula from the integrated pixel number F (t) of the filamentous microorganism.

L(t)=A・F(t)−B …(1) ここで、A,Bは係数であり、Bが誤差として差し引く第
8図の微生物画像n分に相当する。また、係数Aは1画
素の一辺の長さが例えば10μm(0.01mm)に相当する場
合には0.01になる。ところで、糸状性微生物が第9図
(a),(b)のように水平または垂直に並んでいると
きの係数Aは0.01となるが、第10図(a),(b)に示
すように、右上がり,左上がり斜め45度の方向に並んで
いるときは、係数Aの値は になる。糸状性微生物が水平垂直、及び右上がり,左上
がりに斜め45度に一様に分布している場合には、水平垂
直の画素数と、右上がり,左上がり斜め45度の画素数と
が同じと考えられる。この場合にはAの値は、0.01と の平均値の0.012になる。
L (t) = A · F (t) −B (1) Here, A and B are coefficients, and B corresponds to the microorganism image n portion of FIG. 8 to be subtracted as an error. Further, the coefficient A becomes 0.01 when the length of one side of one pixel corresponds to, for example, 10 μm (0.01 mm). By the way, the coefficient A when the filamentous microorganisms are arranged horizontally or vertically as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) is 0.01, but as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). , When going up to the right and going up to the left at an angle of 45 degrees, the value of coefficient A is become. If the filamentous microorganisms are evenly distributed horizontally and vertically and to the right and to the left at an angle of 45 degrees, the number of horizontal and vertical pixels is the same as the number of pixels to the right and left it is conceivable that. In this case, the value of A is 0.01 It becomes 0.012 of the average value of.

このようにして、1画面の濃淡画像に対しての計測が終
了した後2回目のサンプリングタイミングを、タイミン
グ回路401を受信した場合、前述した同じ操作により濃
淡画像をA/D変換して、時刻t+h(ただし、hはサン
プル周期)において濃淡画像メモリ610に格納して、画
像処理プロセツサ700において同様な処理を繰り返す。
この2回目の処理で得られた糸状微生物長をL(t+
h)とする。このようにして、糸状性微生物長演算回路
820では逐次、時間t,t+h,t+2h,……t+Khにおける各
々の画像の糸状性微生物の長さL(t+h),L(t+2
h),……L(t+Kh)を時間h毎に次々に計算する。
In this way, when the timing circuit 401 receives the second sampling timing after the measurement for the grayscale image of one screen is completed, the grayscale image is A / D converted by the same operation as described above, and the time The image is stored in the grayscale image memory 610 at t + h (where h is a sampling period), and the same processing is repeated in the image processing processor 700.
The filamentous microorganism length obtained by this second treatment is L (t +
h). In this way, the filamentous microorganism length calculation circuit
At 820, the lengths L (t + h), L (t + 2) of the filamentous microorganisms in the respective images at time t, t + h, t + 2h, ...
h), ... L (t + Kh) is calculated one after another at each time h.

なお、撮像制御装置300による撮像装置200のタイミング
制御は、画像処理装置400と連動して行われる。
The timing control of the imaging device 200 by the imaging control device 300 is performed in conjunction with the image processing device 400.

糸状性微生物長演算回路820の信号を受けて、平均演算
回路830では糸状性微生物の1画面当りの平均長を演算
する。平均長演算回路830では、糸状性微生物長演算回
路820で出力される信号である。L(t+h),L(t+2
h),……L(t+Kh)から1画面当りの糸情勢微生物
の平均長さLmを次式で演算する。
In response to the signal from the filamentous microorganism length computing circuit 820, the average computing circuit 830 computes the average length of the filamentous microorganisms per screen. The average length calculation circuit 830 is a signal output from the filamentous microorganism length calculation circuit 820. L (t + h), L (t + 2
From h), ... L (t + Kh), calculate the average length Lm of the filamentous microorganisms per screen by the following formula.

ここで、(K+1)は平均回数であり、10ないし1000回
程度である。
Here, (K + 1) is the average number of times, which is about 10 to 1000 times.

平均長演算色830の信号Lmを受けて、濃度演算回路840は
単位容積当りの糸状性微生物長さ(つまり糸状性微生物
濃度)Lvを次式で演算する。
In response to the signal Lm of the average length calculation color 830, the concentration calculation circuit 840 calculates the filamentous microorganism length per unit volume (that is, filamentous microorganism concentration) Lv by the following equation.

Lv=Lm/(K+1)/v …(3) ここで、vは撮像した混合液の容積である。Lv = Lm / (K + 1) / v (3) Here, v is the volume of the imaged mixed liquid.

以上の処理によつて、単位容積当りの糸状性微生物長さ
(濃度)を求めることができる。
Through the above processing, the filamentous microorganism length (concentration) per unit volume can be obtained.

以上のようにして、糸状性微生物の濃度(量)を求める
のであるが、本発明は、濃度画像のヒストグラムに基づ
いて2値化し、この2値化画像を細線化した上で糸状性
微生物の長さを演算するので、凝集性微生物に含まれる
糸状性微生物も長さを正確に測定することができる。
As described above, the concentration (amount) of filamentous microorganisms is obtained. In the present invention, binarization is performed based on the histogram of the concentration image, and the binarized image is thinned and then the filamentous microorganisms Since the length is calculated, the length of the filamentous microorganism contained in the aggregating microorganism can also be accurately measured.

第11図にタイミング回路401による、洗浄タイミング、
サンプル交換タイミング、濃淡画像のA/D変換及び画像
処理タイミングノタイムチヤートを示す。第11図はこれ
らの1サイクルを時間hで行なう例である。計測1サイ
クルは、洗浄.プランジヤ駆動と送気によるサンプリン
グ、及びA/D変換と画像処理の順に実行される。このサ
イクルが繰返し行なわれる。尚、洗浄サンプル交換、及
び画像処理開始タイミングの設定は、キーボード900に
より容易に変更できる。
FIG. 11 shows the timing circuit 401 for cleaning timing,
The sample exchange timing, the A / D conversion of the grayscale image, and the image processing timing are shown. FIG. 11 shows an example in which one cycle of these is performed at time h. One cycle of measurement is cleaning. Plunger drive and air sampling are performed, and A / D conversion and image processing are performed in this order. This cycle is repeated. The replacement of the wash sample and the setting of the image processing start timing can be easily changed with the keyboard 900.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、画像処理実行前に撮像面の洗浄を行なつてい
るので連続して安定な画像が得られる。よつて、微生物
を高精度で計測できる。
According to the present invention, the image pickup surface is washed before the image processing is executed, so that stable images can be continuously obtained. Therefore, microorganisms can be measured with high accuracy.

なお、以上の実施例は下水処理プロセスに適用した例を
説明したが、本発明は微生物を培養する他のバイオプロ
セスにおける微生物計測にも応用できる。
In addition, although the above-mentioned example demonstrated the example applied to the sewage treatment process, this invention can be applied also to the microorganism measurement in other bioprocess which cultures a microorganism.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は濃淡
画像を表す図、第3図は撮像装置200の詳細説明図、第
4図は画像処理装置400の詳細説明図、第5図から第11
図は画像処理動作の説明図である。 100……エアレーシヨンタンク、200……撮像装置、300
……撮像制御装置、400……画像処理装置、401……タイ
ミング回路、206……超音波洗浄用圧電素子。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a grayscale image, FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of an imaging device 200, and FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of an image processing device 400. 5 to 11
The figure is an illustration of the image processing operation. 100 ... Air tank, 200 ... Imaging device, 300
...... Imaging control device, 400 ...... Image processing device, 401 ...... Timing circuit, 206 ...... Piezoelectric element for ultrasonic cleaning.

フロントページの続き (72)発明者 馬場 研二 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−50607(JP,A) 特開 昭61−126427(JP,A)Front Page Continuation (72) Inventor Kenji Baba 4026 Kujimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi Co., Ltd. (56) References JP 62-50607 (JP, A) JP 61-126427 (JP JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】微生物を含む液体中に配置され微生物画像
の輝度情報を電気信号に変換する撮像装置と、該撮像装
置から出力された画像信号に基づき微生物を認識する画
像処理装置と、前記撮像装置から出力された画像信号を
該画像処理装置に伝送するとともに該画像処理装置から
指令を受けて前記撮像装置に制御指令を出力する撮像制
御装置とを備え、前記撮像装置に撮像すべき微生物を取
り込むサンプル室を備え、そのサンプル室に照明装置か
らの光を投光する投光窓と微生物画像を取り込む観察窓
を設け、該サンプル室への空気吹き込み手段を備えた微
生物計測装置において、 前記投光窓及び前記観察窓を超音波洗浄する手段を備
え、前記サンプル室の一部をプランジャで構成し該プラ
ンジャの駆動装置を備え、前記撮像制御装置に前記超音
波洗浄を行なってから前記プランジャを駆動してサンプ
ル室のスリット幅を拡大して前記空気の吹き込みを行な
いその後微生物の撮像を行なうようにタイミングを制御
するタイミング回路を設けたことを特徴とする微生物計
測装置。
1. An imaging device arranged in a liquid containing microorganisms for converting luminance information of a microorganism image into an electric signal, an image processing device for recognizing microorganisms based on an image signal output from the imaging device, and the imaging. An image pickup control device that transmits an image signal output from the device to the image processing device and outputs a control command to the image pickup device in response to a command from the image processing device, A microorganism measuring device comprising a sample chamber for taking in a light, a light projecting window for projecting light from an illuminating device and an observation window for taking in a microorganism image provided in the sample chamber, and a device for blowing air into the sample chamber. A means for ultrasonically cleaning the light window and the observation window is provided, a part of the sample chamber is configured with a plunger, and a drive device for the plunger is provided, and the imaging control device is provided with After ultrasonic cleaning, the plunger is driven to enlarge the slit width of the sample chamber to blow the air, and then a timing circuit is provided to control the timing so as to image the microorganisms. Microorganism measuring device.
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