JPH07333039A - Method for measuring liquid level position using image processing - Google Patents

Method for measuring liquid level position using image processing

Info

Publication number
JPH07333039A
JPH07333039A JP13159494A JP13159494A JPH07333039A JP H07333039 A JPH07333039 A JP H07333039A JP 13159494 A JP13159494 A JP 13159494A JP 13159494 A JP13159494 A JP 13159494A JP H07333039 A JPH07333039 A JP H07333039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
liquid
side wall
liquid surface
straight line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP13159494A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2964872B2 (en
Inventor
Yoichi Takagi
陽市 高木
Takatoshi Kodaira
高敏 小平
Yoshiki Kobayashi
小林  芳樹
Masao Takato
政雄 高藤
Hirotomo Hotsuta
裕友 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP13159494A priority Critical patent/JP2964872B2/en
Publication of JPH07333039A publication Critical patent/JPH07333039A/en
Priority to US09/098,463 priority patent/US6098029A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2964872B2 publication Critical patent/JP2964872B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • G01F23/292Light, e.g. infrared or ultraviolet

Abstract

PURPOSE:To automatically measure a height of a liquid level in a container by obtaining a border position between a side wall and the liquid level based on a relational position on an image between an image of a slant line drawn in advance on an inner side wall face of the container above the liquid level and a reflected shadow on the liquid level or a refracted image under the liquid level. CONSTITUTION:A slant line 24 and a standard length mark 27 for converting a size of an image on an image coordinate into a size of an actual spatial coordinate system are drawn in advance on an inner side wall face 15 of a container, and an upper end or a lower end of the mark 27 is aligned with a specific scale of a reference scale 28 for measuring a liquid level. With an image of a side wall 15 which has been picked by a monitor camera 1 processed, an intersection between an image of the line 24 above a liquid level 23 and a reflected shadow 25 of the line 24 on the level 23 or a refracted image 26 of the line 24 in transparent liquid is estimated to be a border (a position of the liquid level) 13 between the side wall 15 and the liquid level 23, and a coordinate on the image of the estimated border 13 is converted into an actual spatial coordinate by a conversion coefficient obtained by the mark 27. Thus the position of the actual liquid level 23 in the container can be immediately sensed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、タンク等容器の中の液
面の高さを画像処理により自動的に計測する装置に係
り、特に液面の画像による位置認識に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for automatically measuring the height of a liquid surface in a container such as a tank by image processing, and more particularly to position recognition by an image of the liquid surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】液面の高さ(液位)は、基準の水平面か
ら液体の表面までの距離を測定するもので、従来、この
液位を測定する方法としては、機械工学便覧(改定第6
版;日本機械学会1977;第6編 計測法 第7章
7.6 液位の測定)に記述があるように、変位長さの測
定によるものとして、フックゲージやポイントゲージと
よばれるもので直接に液位を測定するもの、また、液面
にフロートを浮かべて、フロートの変位を機械的に測定
するものがあった。
2. Description of the Related Art The height of a liquid surface (liquid level) measures the distance from a reference horizontal surface to the surface of a liquid. Conventionally, as a method for measuring this liquid level, the Mechanical Engineering Handbook (revised 6
Edition; Japan Society of Mechanical Engineers 1977; 6th edition Measuring method Chapter 7
As described in (7.6 Measurement of liquid level), as the measurement of displacement length, what is called a hook gauge or a point gauge is used to directly measure the liquid level, and a float is placed on the liquid surface. There was one that floated and mechanically measured the displacement of the float.

【0003】また、更に、圧力の測定によるものとして
は、タンクの底面,側面に取り付けたダイアフラムの圧
力による変形を、機械的,電気的に検出するものや、液
体内に細管を挿入して先端から圧縮空気を噴出させ、細
管の背圧を測定するものがあった。
Further, as the measurement of pressure, the deformation of the diaphragm attached to the bottom surface and the side surface of the tank due to pressure is mechanically and electrically detected, or a thin tube is inserted into the liquid to make a tip. There was a method in which compressed air was ejected from the tube to measure the back pressure of the thin tube.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の機械的な液
面の検知装置は機械的な故障を避けることができないの
で定期的に人が巡回を行い、計測器が正常であることを
確認する必要があった。そのため、液面を確認する場所
が危険な所や遠い場所ではこのような巡回をなるべく無
くしたいという要求が強く、従来の機械的な検知に代わ
って監視用のカメラからの画像を使って画像処理による
液面の自動計測の要求が強くなってきた。しかし、液面
の位置の計測を画像により行うには、液体の性質により
種々の困難を伴う。即ち、粘度の高い液体では、毛細管
現象により液面付近の壁面に液体が液面より高いところ
まで付着しており、液面の位置をカメラ画像で決定する
ことが困難である。また、透明度の高い液体では、壁面
での液面の境界が不明瞭であり、液面を画像で検知する
ことは困難である。
Since the above-mentioned conventional mechanical liquid level detecting device cannot avoid mechanical failure, a person periodically makes a patrol to confirm that the measuring instrument is normal. There was a need. Therefore, there is a strong demand to eliminate such patrols in places where the liquid surface is to be checked in dangerous places or in distant places, and image processing is performed using images from surveillance cameras instead of conventional mechanical detection. The demand for automatic measurement of the liquid surface has increased. However, in order to measure the position of the liquid surface with an image, various difficulties are involved due to the nature of the liquid. That is, in the case of a highly viscous liquid, the liquid adheres to the wall surface near the liquid surface to a position higher than the liquid surface due to the capillary phenomenon, and it is difficult to determine the position of the liquid surface from the camera image. Further, in the case of a highly transparent liquid, the boundary of the liquid surface on the wall surface is unclear, and it is difficult to detect the liquid surface with an image.

【0005】本発明の目的は、このような画像による液
面の計測の問題点を解決し、モニタカメラからの画像を
処理することにより液面位置を計測し得る方法を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to solve the problem of measuring the liquid surface by such an image and to provide a method capable of measuring the liquid surface position by processing the image from the monitor camera.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、カメラ
より取り込まれた液体表面付近の画像中の側壁上の状況
と液体表面の状況を画像解析し、前記側壁と前記液体上
面の境界位置を推定することにより画像上での液体の上
表面の位置を求め、この求めた画像上での液体表面位置
を画像座標系から実際の空間座標系に変換し液体表面の
実際の位置を求めるようにしたことにある。
The feature of the present invention is to analyze the condition on the side wall and the condition of the liquid surface in the image near the liquid surface captured by the camera, and determine the boundary position between the side wall and the upper surface of the liquid. By estimating the position of the upper surface of the liquid on the image, the calculated liquid surface position on the image is converted from the image coordinate system to the actual spatial coordinate system to determine the actual position of the liquid surface. There is something I did.

【0007】具体的には、予め壁面に斜めの直線を描画
しておき、カメラにより取り込まれた液体の上方での直
線の像と、直線の液体表面における反射像との画像上の
位置関係に基づいて側壁と液体上面の境界位置を求める
ようにしたものである。
Specifically, an oblique straight line is drawn in advance on the wall surface, and the positional relationship on the image between the straight line image of the liquid taken in by the camera and the reflected image on the liquid surface is shown. Based on this, the boundary position between the side wall and the upper surface of the liquid is determined.

【0008】また、予め壁面に斜めの直線を描画してお
き、カメラにより取り込まれた液体の上方での直線の像
と、液体中、即ち、液面下での直線の屈折像との画像上
の位置関係に基づいて側壁と液体上面の境界位置を求め
るようにしたことにある。
Further, an oblique straight line is drawn in advance on the wall surface, and an image of the straight line image of the liquid taken in by the camera and the straight line refraction image in the liquid, that is, below the liquid surface, is formed on the image. The boundary position between the side wall and the upper surface of the liquid is determined based on the positional relationship of.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、予め壁面に描画された斜めの
直線を用い、その直線の反射影と液面上方の直線の交点
の座標が画像上で求められ、この交点に基づいて液面の
位置が求められるので、仮りに、液体の透明度が低くと
も表面の反射率がある程度ある場合には、画像処理によ
り液面の位置を求めることが可能となる。
According to the present invention, an oblique straight line previously drawn on the wall surface is used, and the coordinates of the intersection of the reflected shadow of the straight line and the straight line above the liquid surface are obtained on the image, and the liquid surface is based on this intersection. Therefore, if the liquid has a low transparency and the surface has some reflectance, it is possible to obtain the position of the liquid surface by image processing.

【0010】更にまた、本発明によれば、予め壁面に描
画された斜めの直線を用い、その直線の液面下の像と液
面上方の直線の交点の座標が画像上で求められ、この交
点に基づいて液面の位置が求められるので、透明度の高
い液体の場合においても、画像処理により液面の位置を
求めることが可能となる。
Furthermore, according to the present invention, an oblique straight line previously drawn on the wall surface is used, and the coordinates of the intersection of the straight line below the liquid surface and the straight line above the liquid surface are obtained on the image. Since the position of the liquid surface is obtained based on the intersection, the position of the liquid surface can be obtained by image processing even in the case of a highly transparent liquid.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1に、一実施例による液面位置計測装置
の全体構成と、計測の原理を模式的に示す。ここでは一
例としてタンク11中の液面23を監視する装置につい
て記載してあるが、液面を監視する目的であれば人工的
な液容器内,自然界に存在する液体の液面等その他のも
のについても同様にして適用されるものとする。カメラ
1は、監視しようとするタンク11の側壁15部分の画
像を取り込み、カメラ画像は、光ケーブル7を経由して
タンク内液面中央監視所12に送信される。タンク内液
面中央監視所12では、光電変換器6で画像を受信し電
気信号に変換して映像切替器8に転送される。映像切替
器8では、監視用モニタ3と画像処理装置2に該画像信
号を分配するようにしてある。監視用モニタ3は、従来
の人によるモニタのための表示装置であり、本発明の特
徴は、画像処理装置を追加したところにある。画像処理
装置2では、本発明特有の画像処理方法にて液面の位置
を自動的に計測を行い結果をデータ出力管理装置4に転
送する。このような構成であるので現地のタンク内の液
面の状況は、機械的計測器をなんら使用することなく、
画像処理装置2により自動的に計測してデータ出力管理
装置4にてデータベース9に記憶したり、プリンタ10
によりハードコピーを出力したり、必要な部署に送信ま
たは提供できる。本発明の最も特徴とするころは画像に
よる液面位置の検知方法であり以下その詳細について説
明する。
FIG. 1 schematically shows the overall structure of the liquid surface position measuring apparatus according to one embodiment and the principle of measurement. Here, as an example, a device for monitoring the liquid level 23 in the tank 11 is described, but for the purpose of monitoring the liquid level, in an artificial liquid container, the liquid level of a liquid existing in nature, etc. Shall apply in the same manner. The camera 1 captures an image of the side wall 15 portion of the tank 11 to be monitored, and the camera image is transmitted to the tank central liquid level monitoring station 12 via the optical cable 7. At the central liquid level monitoring station 12 in the tank, an image is received by the photoelectric converter 6, converted into an electric signal, and transferred to the video switch 8. The video switching device 8 distributes the image signal to the monitoring monitor 3 and the image processing device 2. The monitoring monitor 3 is a conventional display device for a human monitor, and the feature of the present invention resides in that an image processing device is added. The image processing device 2 automatically measures the position of the liquid surface by the image processing method peculiar to the present invention, and transfers the result to the data output management device 4. With such a configuration, the liquid level in the tank at the site can be measured without using any mechanical measuring instrument.
The image is automatically measured by the image processing device 2 and stored in the database 9 by the data output management device 4, or the printer 10
Can output a hard copy or send or provide it to the required department. The most characteristic feature of the present invention is a method of detecting the liquid surface position by an image, and the details thereof will be described below.

【0013】図2は、液面の表面の反射率が良好な場合
の画像処理対象付近の壁面撮像部15の対象物18と液
面上の反射影19が、カメラ1のレンズ16を介して撮
像板17上にどのように取り込まれるかを示す。カメラ
側から見て、対象物18の液面表面での反射影19はカ
メラのレンズ16との幾何学的な関係で、図2のように
作成される。反射影19は、カメラ側からみると対象物
18のちょうど反対側にできた像20と等価に見える。
対象物18と像20は、大きさ形状が同じであり本発明
ではこの特徴を利用する。対象物18の撮像板上の像は
21、像20の撮像板上の像は22であり、像21と像
22は大きさの等しい像であることに注目するべきであ
る。液面監視の際、カメラ画像で液面と側壁の境界13
を直接認識できればよいのであるが一般に困難である。
理由は、種々あるが最も大きな理由は、毛細管現象によ
るものと、液体の透明という特徴によるものである。毛
細管現象により、境界13付近の側壁に沿って液体が上
昇し、液体が上った部分は光を吸収しやすく、黒色に変
色する。このため境界部全体が黒色になり液面の境界が
全く画像上認識できない。また、このような現象が発生
しにくい場合でも液体の透明性が強い場合には、側壁1
5と液面23の境界13は当然であるが、ほとんど画像
上認識できない。図3は、このような液体の表面の高さ
を画像処理で認識可能なように直線(線分)24を壁面
に描画した例である。本例では、液体は透明性が高い場
合で、液面下の直線部分は屈折像26としてカメラ画像
上にとらえることができ透明度が高いので画像処理でき
る良好な画像が得られる。液面上方に見える線分24の
液面表面での反射影25は画像上でとらえられる場合が
あるが、この場合には反射率が悪く画像処理で認識でき
るような良好な像は得られない例を示す。
FIG. 2 shows an object 18 of the wall surface image pickup unit 15 and a reflection shadow 19 on the liquid surface near the image processing target when the reflectance of the surface of the liquid surface is good, through the lens 16 of the camera 1. It shows how it is captured on the imaging plate 17. When viewed from the camera side, the reflection shadow 19 on the liquid surface of the object 18 is created as shown in FIG. 2 due to the geometrical relationship with the lens 16 of the camera. The reflection shadow 19 looks equivalent to the image 20 formed on the opposite side of the object 18 when viewed from the camera side.
The object 18 and the image 20 have the same size and shape, and the present invention utilizes this feature. It should be noted that the image of the object 18 on the imaging plate is 21, the image of the image 20 on the imaging plate is 22, and the images 21 and 22 are images of the same size. When monitoring the liquid surface, the boundary between the liquid surface and the side wall 13
It is only necessary to be able to directly recognize, but it is generally difficult.
There are various reasons, but the biggest reason is that it is due to the capillary phenomenon and that the liquid is transparent. Due to the capillarity, the liquid rises along the side wall near the boundary 13, and the portion where the liquid has risen easily absorbs light and changes its color to black. For this reason, the entire boundary portion becomes black, and the boundary of the liquid surface cannot be recognized on the image at all. Even if such a phenomenon is unlikely to occur, if the liquid has strong transparency, the sidewall 1
The boundary 13 between the liquid surface 5 and the liquid surface 23 is, of course, almost unrecognizable on the image. FIG. 3 is an example in which a straight line (line segment) 24 is drawn on the wall surface so that the height of the surface of such a liquid can be recognized by image processing. In this example, when the liquid has high transparency, the straight line portion below the liquid surface can be captured as a refraction image 26 on the camera image, and since the transparency is high, a good image that can be image-processed can be obtained. The reflection shadow 25 of the line segment 24 seen above the liquid surface on the liquid surface may be caught on the image, but in this case the reflectance is poor and a good image that can be recognized by image processing cannot be obtained. Here is an example:

【0014】図4は、図3とは逆に透明度が悪くその代
りに表面の反射率が良好な場合の例である。この場合に
は液面下の屈折像26は、画像として良好な像が得られ
ないが、液面上方の線分24の液面表面での反射影25
は、良好な像が得られる例である。図3,図4ともに、
液面23と側壁15の境界部13は、毛細管現象等で直
接画像で認識できない例である。図3の場合には像26
を、図4の場合には像25をうまく使用して境界部の位
置を推定できる。図5は、壁面15に傾斜直線24を描
画しておき、屈折像26及び液面23での反射影25を
使って液面の高さ位置を推定する一実施例を示す。27
は、画像座標上の像の大きさを実際の空間座標系におけ
る大きさに変換するためのマーク(スケール上に付して
も良い)を壁面にあらかじめ描画したものである。ここ
では高さY1mmのマーク(上下に長い長方形)を取付け
ておくものとする。このマークの下端または上端の位置
をこの液面を計測する基準スケール28上の特定のメモ
リと一致させておくものとする(本図では下端を8cmの
位置と一致させた)。このように仕組んでおくことによ
り、画像処理により基準との比較が容易にできるので境
界位置13を検知するとすぐ、液面の位置を実際の空間
座標系で算出することができる。図6により画像座標系
と実際の空間座標系との変換係数を求める方法について
説明する。まず、標準長(Y1mm)のマークを含む画像
を取り込む(ブロックA)。次に、標準長のマーク部分
の画像を処理して画像座標中でのその長さy2を計測す
る(ブロックB)。最後に変換係数Kを次式で計算する
(ブロックC)。
FIG. 4 shows an example in which, contrary to FIG. 3, the transparency is poor and the surface reflectance is good instead. In this case, the refraction image 26 below the liquid surface is not a good image, but the reflection shadow 25 on the liquid surface of the line segment 24 above the liquid surface.
Is an example in which a good image is obtained. 3 and 4 together,
The boundary portion 13 between the liquid surface 23 and the side wall 15 is an example that cannot be directly recognized in an image due to a capillary phenomenon or the like. In the case of FIG. 3, the image 26
In the case of FIG. 4, the image 25 can be successfully used to estimate the position of the boundary. FIG. 5 shows an embodiment in which an inclined straight line 24 is drawn on the wall surface 15 and the height position of the liquid surface is estimated using the refraction image 26 and the reflection shadow 25 on the liquid surface 23. 27
Is a mark (which may be attached on the scale) for converting the size of the image in the image coordinates into the size in the actual spatial coordinate system, which is drawn in advance on the wall surface. Here, it is assumed that a mark with a height of Y1 mm (long rectangular shape) is attached. The position of the lower end or the upper end of this mark is made to coincide with a specific memory on the reference scale 28 for measuring this liquid level (the lower end is made to coincide with the position of 8 cm in this figure). By arranging in this way, the comparison with the reference can be easily performed by image processing, so that the position of the liquid surface can be calculated in the actual spatial coordinate system as soon as the boundary position 13 is detected. A method of obtaining the conversion coefficient between the image coordinate system and the actual spatial coordinate system will be described with reference to FIG. First, an image including a standard length (Y1 mm) mark is captured (block A). Next, the image of the standard length mark portion is processed to measure its length y2 in the image coordinates (block B). Finally, the conversion coefficient K is calculated by the following formula (block C).

【0015】K=Y1/y2 変換係数Kは常時計算する必要はなく、一度計算して記
憶しておけばよく、条件が変わったり、記憶したものが
無くなったときに再計算するものとする。従って、一時
的にマークが部分的または全部が水没するようなことが
あっても問題ないのである。
K = Y1 / y2 The conversion coefficient K does not have to be calculated all the time, but may be calculated and stored once, and it is recalculated when the conditions change or the stored one disappears. Therefore, there is no problem even if the mark is temporarily partially or entirely submerged in water.

【0016】次に図3,図7及び図9から透明度が良好
な液体の場合の実施例について説明する。この場合に
は、図3に示すように液面下の直線の屈折像26は、明
瞭であるが、液表面の反射影25は、明瞭でない特徴が
ある。そのため直線24と屈折像26を画像処理して液
表面高さを推定する。液上方の直線24と液下の屈折像
26は、図3のように液の屈折率により曲がった状態を
示す。この特徴を使う。液面位置13を、図7により液
面上の直線24と液面下の屈折直線26の交点として求
める方式について説明する。まず、画像を取り込み(ブ
ロックA)、液面上方の直線(線分)24を求める。求
めた直線を次式にて定義する(ブロックB)。
Next, an embodiment in the case of a liquid having a good transparency will be described with reference to FIGS. 3, 7 and 9. In this case, as shown in FIG. 3, the refraction image 26 of the straight line below the liquid surface is clear, but the reflection shadow 25 on the liquid surface is not clear. Therefore, the straight line 24 and the refraction image 26 are image-processed to estimate the liquid surface height. The straight line 24 above the liquid and the refraction image 26 below the liquid show a state of being bent by the refractive index of the liquid as shown in FIG. Use this feature. A method of obtaining the liquid surface position 13 as an intersection of a straight line 24 on the liquid surface and a refraction straight line 26 below the liquid surface will be described with reference to FIG. First, an image is captured (block A), and a straight line (line segment) 24 above the liquid surface is obtained. The calculated straight line is defined by the following equation (block B).

【0017】y=A1*x+B1 液面下方の屈折直線26を求める。得た直線を次式にて
定義する(ブロックC)。
Y = A1 * x + B1 The refraction line 26 below the liquid surface is determined. The obtained straight line is defined by the following equation (block C).

【0018】y=A2*x+B2 2直線の交点(xp,yp)は、次式から得られる(ブ
ロックD)。
Y = A2 * x + B2 The intersection (xp, yp) of the two straight lines is obtained from the following equation (block D).

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】更に、標準長のマークの位置(xr,y
r)を画像上で求める(ブロックE)。標準長のマークの
位置(xr,yr)と交点(xp,yp)とのY方向の
差を計算する(ブロックF)。
Further, the position (xr, y) of the standard length mark
r) is obtained on the image (block E). The difference in the Y direction between the position (xr, yr) of the standard length mark and the intersection (xp, yp) is calculated (block F).

【0021】H′=yr−yp 距離変換係数Kにより標準長のマークと交点間の実距離
Hを求める(ブロックG)。
H '= yr-yp The actual distance H between the mark having the standard length and the intersection is obtained by the distance conversion coefficient K (block G).

【0022】H=K・H′ 標準長のマークの高さ(Ho)は、既知であるから液面
高さは、 液面高さ=Ho−H として計算される(ブロックH)。ここで、図9により
直線24と直線26の交点の画像処理による求め方につ
いて詳細に説明する。図3で、直線24の上端をP3と
し、線分26の下端をP1とする。2直線の交点をP2
とする。交点P2は、2つの直線が得られると容易に求
められる。線分24は、画像処理で求める際は、2つの
ウインドウW3,W4を線分上に設けて、このウインド
ウの中でY軸投影累積ヒストグラムを計算し、ウインド
ウと直線の交点の位置を得る。2つのウインドウの中で
のヒストグラム計算で得た2点を直線で結ぶことにより
精度の良い直線24を得ることができる。直線26につ
いても同様で、直線上に2つのウインドウW1,W2を
作成しウインドウの中でY軸投影累積ヒストグラムを計
算し、ウインドウと直線との2つの交点を得、この2つ
の交点を直線で結ぶことにより直線26を得る。直線2
6と交点P2が、液体の液面の変化により変化するため
4つのウインドウを作成するには、2本の線分の概略を
前もって知る必要がある。以下その処理手順について図
9にて説明する。まず、入力画像の全体に対してY軸投
影累積ヒストグラム34を作成する(ボックスA)。上
記ヒストグラム34は、直線24及び直線26の影響で
P1点とP3のY軸投影部分の変化が大きいのでP1,
P3点の概略のy座標P1y,P3yが容易に得られる
(ボックスB)。次に、入力画像の全体に対してX軸投
影累積ヒストグラム35を作成する(ボックスC)。上
記ヒストグラム35は、直線24及び直線26の影響で
P1点とP3のX軸投影部の変化が大きいのでP1,P
3点の概略のx座標P1x,P3xが得られる(ボック
スD)。点P1,点P3の概略値から点P2の概略値を
以下により得る。直線24は、点P3(P3X,P3
y)を通過し、Y軸に対する角度がi1である。勾配K
24で表示すると K24=tan(90−i1) である。i1は、既知である。
H = K · H 'Since the height (Ho) of the standard length mark is known, the liquid level height is calculated as liquid level height = Ho-H (block H). Here, a method of obtaining the intersection of the straight line 24 and the straight line 26 by image processing will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 3, the upper end of the straight line 24 is P3, and the lower end of the line segment 26 is P1. The intersection of two straight lines is P2
And The intersection P2 is easily obtained when two straight lines are obtained. When obtaining the line segment 24 by image processing, two windows W3 and W4 are provided on the line segment, the Y-axis projection cumulative histogram is calculated in this window, and the position of the intersection of the window and the straight line is obtained. An accurate straight line 24 can be obtained by connecting two points obtained by the histogram calculation in the two windows with a straight line. The same applies to the straight line 26. Two windows W1 and W2 are created on the straight line, the Y-axis projection cumulative histogram is calculated in the window, two intersections of the window and the straight line are obtained, and these two intersections are formed by the straight line. A straight line 26 is obtained by tying. Straight line 2
Since 6 and the intersection point P2 change due to the change in the liquid level of the liquid, it is necessary to know the outlines of the two line segments in advance in order to create four windows. The processing procedure will be described below with reference to FIG. First, the Y-axis projection cumulative histogram 34 is created for the entire input image (box A). In the above-mentioned histogram 34, since the change of the point P1 and the Y-axis projected portion of P3 is large due to the influence of the straight lines 24 and 26, P1,
The approximate y-coordinates P1y and P3y of the point P3 can be easily obtained (box B). Next, the X-axis projection cumulative histogram 35 is created for the entire input image (box C). In the histogram 35, the changes in the X-axis projection portion between the point P1 and P3 are large due to the influence of the straight line 24 and the straight line 26.
Three approximate x-coordinates P1x, P3x are obtained (box D). From the approximate values of the points P1 and P3, the approximate value of the point P2 is obtained as follows. The straight line 24 is the point P3 (P3X, P3
y) and the angle with respect to the Y axis is i1. Slope K
When expressed by 24, K24 = tan (90-i1). i1 is known.

【0023】一方、直線26は点P1(P1X,P1
y)を通過し、Y軸に対して角度i2である。勾配K2
6で表示すると K26=tan(90−i2) である。i2は、液体の屈折率nとi1から決定され
る。
On the other hand, the straight line 26 is a point P1 (P1X, P1
y) and is at an angle i2 with respect to the Y axis. Slope K2
When expressed by 6, K26 = tan (90-i2). i2 is determined from the refractive index n of the liquid and i1.

【0024】スネルの法則から液体の屈折率をnとする
と次の関係がある。
From Snell's law, the following relationship is established, where n is the refractive index of the liquid.

【0025】n=sin(i2)/sin(i1) 従って、i1とnは既知であるから、i2も既知であ
る。従って、2つの直線24,26の勾配は既知であ
る。
N = sin (i2) / sin (i1) Therefore, since i1 and n are known, i2 is also known. Therefore, the slopes of the two straight lines 24, 26 are known.

【0026】従って、直線24は次式で表示できる。Therefore, the straight line 24 can be expressed by the following equation.

【0027】y−P3y=K24(x−P3x) または、 y−K24*x=P3y−K24*P3x 直線26は、次式で表示できる。Y-P3y = K24 (x-P3x) or y-K24 * x = P3y-K24 * P3x The straight line 26 can be expressed by the following equation.

【0028】y−P1y=K26(x−P1x) または、 y−K26*x=P1y−K26*P1x 2直線の交点は、P2点であり次式で示される。Y-P1y = K26 (x-P1x) or y-K26 * x = P1y-K26 * P1x The intersection of the two straight lines is the P2 point and is represented by the following equation.

【0029】[0029]

【数2】 [Equation 2]

【0030】上述のP2点の座標(P2x,P2y)は
あくまで概略値であり液面の正確な位置を与えるもので
はない。液面の正確な位置を計測するには、上記、P
1,P2,P3点の概略位置を使って、ウインドウW
1,W2,W3,W4を直線上に作成して、各2組のウ
インドウの中でヒストグラム処理を行いウインドウと直
線の交点を求め2個の交点を直線で結ぶことにより各直
線の表示式を得る。直線24上にウインドウW3とW4
を作成する手順について説明する。線分24の両端P
2,P3点の概略座標が判っているのでその線分の適当
な内分点を計算し、その点に2個のウインドウを作成す
れば良い。例えば、線分P2,P3を4等分して、内分
点を左から順にPn1,Pn2,Pn3と名付けると、
Pn1点にウインドウW3を置き、Pn3点にウインド
ウW4を置くと良い。
The coordinates (P2x, P2y) of the point P2 described above are merely approximate values and do not give an accurate position of the liquid surface. To measure the exact position of the liquid surface,
Using the approximate positions of 1, P2 and P3, the window W
1, W2, W3, W4 are created on a straight line, histogram processing is performed in each of the two sets of windows, the intersection of the window and the straight line is obtained, and the two straight lines are connected to form a display formula for each straight line. obtain. Windows W3 and W4 on line 24
The procedure for creating the will be described. Both ends P of line segment 24
Since the approximate coordinates of the points P2 and P3 are known, an appropriate internal division point of the line segment may be calculated and two windows may be created at the points. For example, if the line segments P2 and P3 are divided into four equal parts and the interior division points are named Pn1, Pn2 and Pn3 in order from the left,
It is preferable to place the window W3 at the Pn1 point and the window W4 at the Pn3 point.

【0031】この場合のウインドウの座標は、次のよう
になる。
The coordinates of the window in this case are as follows.

【0032】ウインドウW3の座標(W3x,W3y) W3x=(3*P2x+P3x)/4 W3y=(3*P2y+P3y)/4 ウインドウW4の座標(W4x,W4y) W4x=(P2x+3*P3x)/4 W4y=(P2y+3*P3y)/4 同様に、直線26上にもウインドウW1,W2を作成す
る必要がある。作成手順は、上述と同様である。この場
合のウインドウの座標は、次のようになる。
Coordinates of window W3 (W3x, W3y) W3x = (3 * P2x + P3x) / 4 W3y = (3 * P2y + P3y) / 4 Coordinates of window W4 (W4x, W4y) W4x = (P2x + 3 * P3x) / 4 W4y = (P2y + 3 * P3y) / 4 Similarly, it is necessary to create the windows W1 and W2 on the straight line 26 as well. The creation procedure is similar to that described above. The coordinates of the window in this case are as follows.

【0033】ウインドウW1の座標(W1x,W1y) W1x=(3*P1x+P2x)/4 W1y=(3*P1y+P2y)/4 ウインドウW2の座標(W2x,W2y) W2x=(P1x+3*P2x)/4 W2y=(P1y+3*P2y)/4 このように、2本の直線上に各2個ずつのウインドウを
作成した。この各ウインドウの中でY軸投影累積ヒスト
グラムを作成すると、直線との交点ではヒストグラムの
変化が大きいのでウインドウと直線との交点の位置が得
られる。直線は、この場合太さがあるので、直線の上縁
部と下縁部の両方の位置が得られる。この場合には上縁
部の情報のみを使用し下縁部の情報は捨てる。ウインド
ウW1,W2,W3,W4と直線との交点のY座標をW
1y,W2y,W3y,W4yとする。
Coordinates of window W1 (W1x, W1y) W1x = (3 * P1x + P2x) / 4 W1y = (3 * P1y + P2y) / 4 Coordinates of window W2 (W2x, W2y) W2x = (P1x + 3 * P2x) / 4 W2y = (P1y + 3 * P2y) / 4 In this way, two windows each were created on the two straight lines. When a Y-axis projection cumulative histogram is created in each window, the position of the intersection between the window and the straight line can be obtained because the histogram changes greatly at the intersection with the straight line. Since the straight line is thick in this case, the positions of both the upper edge and the lower edge of the straight line can be obtained. In this case, only the upper edge information is used and the lower edge information is discarded. Set the Y coordinate of the intersection of the windows W1, W2, W3, W4 and the straight line to W
1y, W2y, W3y, W4y.

【0034】直線24は、(W3x,W3y)と(W4
x,W4y)を結ぶ直線として次式から得られる。
The straight line 24 is (W3x, W3y) and (W4
x, W4y) is obtained from the following equation as a straight line.

【0035】y=(W4y−W3y)(x−W3x)/
(W4x−W3x)+W3y 直線26は、(W1x,W1y)と(W2x,W2y)
を結ぶ直線として次式から得られる。
Y = (W4y-W3y) (x-W3x) /
(W4x−W3x) + W3y The straight line 26 has (W1x, W1y) and (W2x, W2y).
It is obtained as the straight line connecting

【0036】y=(W1y−W2y)(x−W2x)/
(W1x−W2x)+W2y 次に図4,図8及び図10から透明度が悪く表面の反射
率の比較的良い液体の場合について、液面上の直線24
の反射影25を使った実施例について説明する。この場
合には、図4に示すように液面下の直線の屈折像26
は、明瞭でないが、液表面の反射影25は、明瞭である
特徴がある。そのため反射像25を画像処理して液表面
高さを推定する。液上方の直線24と反射像25は、図
4のように液面位置13に対して対称図形である。この
特徴を使う。液面位置13を、液面上の直線24と液面
上の反射像の直線25の交点として求める方法、また
は、X座標の等しい位置での両直線上でのY座標を計算
してその中央値をもって液面位置とする方法がある。い
ずれかの方法を処理の容易さ、精度の良さ等から選択す
れば良い。ここでは、2つの直線の交点を求める方式に
ついて図8にて詳細に記述する。まず、画像を取り込み
(ボックスA)、上側の直線24を求める(ボックス
B)。次に下側の反射像の直線25を求める(ボックス
C)。2直線の交点(xp,yp)を求める(ボックス
D)。更に標準長のマークの位置(xr,yr)を画像上
で求める(ボックスE)。交点(xp,yp)と標準長
のマークの位置(xr,yr)との高さの差を計算(ボ
ックスF)し、距離変換係数Kにて実距離Hを求める
(ボックスG)。標準長のマークの高さ(Ho)は、既
知であるから液面高さは、Ho−Hとして計算される
(ボックスH)。
Y = (W1y-W2y) (x-W2x) /
(W1x−W2x) + W2y Next, from FIG. 4, FIG. 8 and FIG. 10, in the case of a liquid having poor transparency and relatively good surface reflectance, a straight line 24 on the liquid surface
An embodiment using the reflection shadow 25 of will be described. In this case, as shown in FIG. 4, a refraction image 26 of a straight line below the liquid surface is obtained.
Is not clear, but the reflection shadow 25 on the liquid surface has a feature of being clear. Therefore, the reflected image 25 is image-processed to estimate the liquid surface height. The straight line 24 and the reflected image 25 above the liquid are symmetrical figures with respect to the liquid surface position 13 as shown in FIG. Use this feature. A method of obtaining the liquid surface position 13 as an intersection of a straight line 24 on the liquid surface and a straight line 25 of the reflection image on the liquid surface, or calculating the Y coordinate on both straight lines at the position where the X coordinate is the same and the center thereof There is a method that uses the value as the liquid surface position. Either method may be selected in view of ease of processing, good accuracy, and the like. Here, the method of obtaining the intersection of two straight lines will be described in detail with reference to FIG. First, an image is captured (box A), and the upper straight line 24 is obtained (box B). Next, the straight line 25 of the reflection image on the lower side is obtained (box C). Find the intersection (xp, yp) of the two straight lines (box D). Further, the position (xr, yr) of the standard length mark is obtained on the image (box E). The difference in height between the intersection (xp, yp) and the standard length mark position (xr, yr) is calculated (box F), and the actual distance H is obtained by the distance conversion coefficient K (box G). Since the height (Ho) of the standard length mark is known, the liquid level height is calculated as Ho-H (box H).

【0037】ここで、図10により線分24と線分25
の交点の求め方について詳細に説明する。図4で、線分
24の上端をP3′とし、線分25の下端をP4′とす
る。2線分の交点をP2′とする。交点P2′は、2つ
の直線が得られると容易に求められる。線分24を、画
像処理で求める際は、2つのウインドウW3′,W4′を
線分上に設けて、このウインドウの中でY軸投影累積ヒ
ストグラムを計算して得られる。2つのウインドウの中
でのヒストグラム計算で得た2つの点を結ぶことにより
精度の良い直線24を得ることができる。線分25につ
いても同様で、線分25上に2つのウインドウW1′と
W2′を作成し同様にして得られる。交点P2′が、液
体の液面の変化により変化するため4つのウインドウを
作成するには、2本の直線の概略を前もって知る必要が
ある。以下その処理手順について図10にて説明する。
まず、入力画像の全体に対してY軸投影累積ヒストグラ
ム36を作成する(ボックスA)。上記ヒストグラム3
6は、線分24及び線分25の影響でP3′点とP4′
のY軸投影部の変化が大きいのでP3′,P4′点の概
略のy座標P3y′,P4y′が得られる(ボックス
B)。次に、入力画像の全体に対してX軸投影累積ヒス
トグラム37を作成する(ボックスC)。上記ヒストグ
ラム37は、線分24及び線分25の影響でP2′とP
3′のX軸投影部の変化が大きいのでP2′,P3′点
の概略のx座標P2x′,P3x′が得られる(ボック
スD)。P4x′はP3x′に等しい。点P2′のY座
標は、P3′,P4′点のY座標の中間値として得られ
る。
Here, according to FIG. 10, line segment 24 and line segment 25
The method of finding the intersection point will be described in detail. In FIG. 4, the upper end of the line segment 24 is P3 'and the lower end of the line segment 25 is P4'. The intersection of the two line segments is P2 '. The intersection P2 'can be easily obtained when two straight lines are obtained. When the line segment 24 is obtained by image processing, two windows W3 'and W4' are provided on the line segment and the Y-axis projection cumulative histogram is calculated in this window. An accurate straight line 24 can be obtained by connecting the two points obtained by the histogram calculation in the two windows. The same applies to the line segment 25, and two windows W1 'and W2' are created on the line segment 25 and obtained in the same manner. Since the intersection point P2 'changes due to the change in the liquid level of the liquid, it is necessary to know the outline of the two straight lines in advance in order to create four windows. The processing procedure will be described below with reference to FIG.
First, the Y-axis projection cumulative histogram 36 is created for the entire input image (box A). Histogram 3 above
6 is the influence of the line segment 24 and the line segment 25, and the points P3 'and P4'
Since there is a large change in the Y-axis projection portion of, the approximate y-coordinates P3y 'and P4y' of the points P3 'and P4' are obtained (box B). Next, the X-axis projection cumulative histogram 37 is created for the entire input image (box C). The histogram 37 has P2 'and P due to the influence of the line segment 24 and the line segment 25.
Since the change of the X-axis projection portion of 3'is large, approximate x-coordinates P2x 'and P3x' of the points P2 'and P3' are obtained (box D). P4x 'is equal to P3x'. The Y coordinate of the point P2 'is obtained as an intermediate value of the Y coordinates of the points P3' and P4 '.

【0038】P2y′=(P3y′+P4y′)/2 上記により、P2′(P2x′,P2y′),P3′(P
3x′,P3y′),P4′(P4x′,P4y′)の
座標概略値の全てを得た。
P2y '= (P3y' + P4y ') / 2 As described above, P2' (P2x ', P2y'), P3 '(P
3x ', P3y'), P4 '(P4x', P4y ') were all obtained.

【0039】線分24,25をより正確に求めるため
に、線分24には、2個のウインドウW3′,W4′作
成する。線分24の両端P2′,P3′が既知であるの
でこれを使って線分24上にウインドウは容易に作成で
きる。線分24を4等分して等分点の一つに、上記ウイ
ンドウを作成するものとすると、この場合のウインドウ
の座標は、次のようになる。
In order to obtain the line segments 24 and 25 more accurately, two windows W3 'and W4' are created in the line segment 24. Since both ends P2 'and P3' of the line segment 24 are known, a window can be easily created on the line segment 24 using this. If the above-mentioned window is created by dividing the line segment 24 into four equal parts, the coordinates of the window in this case are as follows.

【0040】ウインドウW3′の座標(W3x′,W3
y′) W3x′=(3*P2x′+P3x′)/4 W3y′=(3*P2y′+P3y′)/4 ウインドウW4′の座標(W4x′,W4y′) W4x′=(P2x′+3*P3x′)/4 W4y′=(P2y′+3*P3y′)/4 同様に、線分25上にもウインドウW1′,W2′を作
成する必要がある。作成手順は、上述と同様である。こ
の場合のウインドウの座標は、次のようになる。
The coordinates of the window W3 '(W3x', W3
y ′) W3x ′ = (3 * P2x ′ + P3x ′) / 4 W3y ′ = (3 * P2y ′ + P3y ′) / 4 Coordinates (W4x ′, W4y ′) of the window W4 ′ W4x ′ = (P2x ′ + 3 * P3x) ′) / 4 W4y ′ = (P2y ′ + 3 * P3y ′) / 4 Similarly, it is necessary to create windows W1 ′ and W2 ′ on the line segment 25 as well. The creation procedure is similar to that described above. The coordinates of the window in this case are as follows.

【0041】ウインドウW1′の座標(W1x′,W1
y′) W1x′=(3*P2x′+P4x′)/4 W1y′=(3*P2y′+P4y′)/4 ウインドウW2′の座標(W2x′,W2y′) W2x′=(P2x′+3*P4x′)/4 W2y′=(P2y′+3*P4y′)/4 このように、2本の線分上に各2個ずつのウインドウを
作成した。この各ウインドウの中でY軸投影累積ヒスト
グラムを作成すると、線分と交差する部分はヒストグラ
ムの変化が大きいので線分上の位置が得られる。線分
は、この場合太さがあるので、線分の上縁部と下縁部の
位置が得られる。ウインドウW3′,W4′の場合には上
縁部の情報のみを使用し、ウインドウW1′,W2′の
場合には下縁部の情報のみを使用するとよい。ウインド
ウW1′,W2′,W3′,W4′と線分との交点のY
座標をW1y′,W2y′,W3y′,W4y′とす
る。
The coordinates of the window W1 '(W1x', W1
y ′) W1x ′ = (3 * P2x ′ + P4x ′) / 4 W1y ′ = (3 * P2y ′ + P4y ′) / 4 Coordinates (W2x ′, W2y ′) of the window W2 ′ W2x ′ = (P2x ′ + 3 * P4x) ′) / 4 W2y ′ = (P2y ′ + 3 * P4y ′) / 4 In this way, two windows each were created on the two line segments. When a Y-axis projection cumulative histogram is created in each window, the position on the line segment can be obtained because the change in the histogram is large at the portion intersecting the line segment. Since the line segment has a thickness in this case, the positions of the upper edge and the lower edge of the line segment can be obtained. In the case of the windows W3 'and W4', it is preferable to use only the information of the upper edge portion, and in the case of the windows W1 'and W2', it is preferable to use only the information of the lower edge portion. Y at the intersection of the window W1 ', W2', W3 ', W4' and the line segment
The coordinates are W1y ', W2y', W3y ', W4y'.

【0042】線分24は、(W2x′,W2y′)と
(W3x′,W3y′)を結ぶ直線として次式から得ら
れる。
The line segment 24 is obtained from the following equation as a straight line connecting (W2x ', W2y') and (W3x ', W3y').

【0043】y=(W3y′−W2y′)(x−W2x′)
/(W3x′−W2x′)+W2y′ 線分26は、(W1x′,W1y′)と(W2x′,W
2y′)を結ぶ直線として次式から得られる。
Y = (W3y'-W2y ') (x-W2x')
/ (W3x'-W2x ') + W2y' The line segment 26 has (W1x ', W1y') and (W2x ', W
It is obtained from the following equation as a straight line connecting 2y ').

【0044】y=(W1y′−W2y′)(x−W2x′)
/(W1x′−W2x′)+W2y′ 上記、2直線の交点として液面高さが得られることは、
先に記述した。
Y = (W1y'-W2y ') (x-W2x')
/ (W1x'-W2x ') + W2y' The liquid level height can be obtained as the intersection of the above two straight lines.
Described earlier.

【0045】このようにして本発明では、液体特有の性
質である毛細管現象や透明性等による液面の不明確な点
を克服するため側壁に傾斜した直線を付加することによ
りカメラ画像の解析により液体の表面高さを自動的に計
測することを可能とした。
As described above, according to the present invention, a straight line inclined to the side wall is added in order to overcome the unclear point of the liquid surface due to the capillary phenomenon and the transparency which are the peculiar properties of the liquid. It became possible to automatically measure the surface height of the liquid.

【0046】図11は、液の透明度が良くない場合の液
面を計測する一例を示す。壁面にスケール(メモリと数
字)を置いてあるが、このスケールを画像処理で読める
ところまで読んでその点を液面とする方式である。
FIG. 11 shows an example of measuring the liquid level when the transparency of the liquid is not good. There is a scale (memory and numbers) on the wall, but this is the method to read the scale to the point where it can be read by image processing and use that point as the liquid level.

【0047】図12は、側壁が毛細管現象で変色し、液
面の境界部分が画像として認識できない場合の発明の一
実施例である。A点が、液面23と側壁15の境界13
にあり、A点からA′点まで毛細管現象で変色している
場合、AA′部分が液表面で反射され反射像AA″を有
するような場合の液面計測である。図13にてこの場合
の画像処理の一例を説明する。まず、画像を取り込み、
点A′,点A″の位置を画像の中で計測する。点A′と
点A″の中点を計算して、A点であり液面である位置を
求める。
FIG. 12 shows an embodiment of the invention in the case where the side wall is discolored by the capillary phenomenon and the boundary portion of the liquid surface cannot be recognized as an image. Point A is the boundary 13 between the liquid surface 23 and the side wall 15.
In FIG. 13, the liquid level measurement is performed in the case where the color changes from point A to point A ′ due to the capillary phenomenon and the AA ′ portion is reflected on the liquid surface and has a reflected image AA ″. An example of the image processing of will be described below.
The positions of the points A ′ and A ″ are measured in the image. The midpoint between the points A ′ and A ″ is calculated to obtain the position of the point A and the liquid surface.

【0048】図14は、液中に突起物33が、存在する
場合の一実施例を示す。液は、透明度が良くなく表面の
反射率が良いことが条件である。突起物の液上部33a
部は、液の表面で反射され33bのような像を画像中に
あり、液中の33cの部分の像は、透明度が良くないの
でよく見えない。このような場合の画像処理例を図15
に示す。まず、画像を取り込み33aと33bの部分の
高さyを画像中で計測する。yを実寸法に変換して Y=K*y 突起物の頂上の位置H0が既知とすると液面の位置は、
次式により得られる。
FIG. 14 shows an embodiment in which the projection 33 is present in the liquid. The liquid is required to have a low transparency and a high surface reflectance. Liquid upper part 33a of protrusion
The part has an image such as 33b reflected in the surface of the liquid in the image, and the image of the part 33c in the liquid cannot be seen well because the transparency is not good. An example of image processing in such a case is shown in FIG.
Shown in. First, the image is captured and the height y of the portions 33a and 33b is measured in the image. If y is converted to an actual dimension and Y = K * y and the position H0 of the top of the protrusion is known, the position of the liquid surface is
It is obtained by the following formula.

【0049】H=H0−Y/2H = H0-Y / 2

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、壁面と液面の境界が毛
細管現象や液体の透明な性質等により不明瞭な場合にで
も、画像処理により液面の高さの決定ができ、取扱の容
易な画像処理による液面の自動計測が可能となる。これ
により現場には監視カメラを設置するだけで自動計測が
可能となり定期的な人の巡視も不要となる。
According to the present invention, even when the boundary between the wall surface and the liquid surface is unclear due to the capillary phenomenon or the transparent nature of the liquid, the height of the liquid surface can be determined by the image processing, and the handling is easy. It becomes possible to automatically measure the liquid level by easy image processing. As a result, automatic measurement can be performed simply by installing a surveillance camera on the site, and periodic patrol of people is not required.

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

【図1】本発明の一実施例であるシステムの全体構成図
である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a system that is an embodiment of the present invention.

【図2】液面上面の反射による液面下方に現れる画像出
現の原理説明図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of an image appearing below the liquid surface due to the reflection of the upper surface of the liquid surface.

【図3】傾斜直線を利用する方式(液体の透明度が良好
な場合)の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method using an inclined straight line (when the transparency of the liquid is good).

【図4】傾斜直線を利用する方式(液体の透明度が悪く
表面の反射率が良好な場合)の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a system using an inclined straight line (when the liquid has poor transparency and good surface reflectance).

【図5】傾斜直線の表面の反射影を利用する方式の説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method that uses a reflection shadow of a surface of an inclined straight line.

【図6】実物の長さと画像中の長さとの変換係数を求め
るフロー図である。
FIG. 6 is a flow chart for obtaining a conversion coefficient between the actual length and the length in the image.

【図7】液面下の直線の屈折像を利用した液面高さを計
測するフロー図である。
FIG. 7 is a flow chart for measuring a liquid level height using a linear refraction image below the liquid level.

【図8】液面上の直線の反射影を利用した液面の高さを
計測するフロー図である。
FIG. 8 is a flow chart for measuring the height of a liquid surface using a reflection shadow of a straight line on the liquid surface.

【図9】直線及びその交点を求める処理フロー図であ
る。
FIG. 9 is a processing flow chart for obtaining a straight line and its intersection.

【図10】直線及びその交点を求める処理フロー図であ
る。
FIG. 10 is a processing flow chart for obtaining a straight line and an intersection thereof.

【図11】目盛と文字を読み取り液面の高さを計測する
フロー図である。
FIG. 11 is a flow chart for reading the scale and characters and measuring the height of the liquid surface.

【図12】液面と側壁境界部の毛細管現象で濡れて変色
した部分の反射影を利用した液面高さを計測するフロー
図である。
FIG. 12 is a flow chart for measuring a liquid surface height using a reflection shadow of a portion that is wet and discolored by a capillary phenomenon between a liquid surface and a side wall boundary portion.

【図13】液濡れ変色面を利用した液面高さの計測フロ
ー図である。
FIG. 13 is a flow chart for measuring a liquid level height using a liquid wetting discolored surface.

【図14】液表面が鏡面で液中に突起物が存在する場合
の他の実施例の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of another example in which the liquid surface is a mirror surface and projections are present in the liquid.

【図15】液表面が鏡面で液中に突起物が存在する場合
の画像処理のフロー図である。
FIG. 15 is a flow chart of image processing when the liquid surface is a mirror surface and projections are present in the liquid.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…カメラ、2…画像処理装置、3…監視用モニタT
V、4…データ出力管理装置、5…電光変換器、6…光
電変換器、7…光ケーブル、8…映像切替器、9…デー
タベース、10…プリンタ、11…タンク、12…タン
ク内液面中央監視所、13…壁面と液面の境界、15…
側壁。
1 ... Camera, 2 ... Image processing device, 3 ... Monitoring monitor T
V, 4 ... Data output management device, 5 ... Electro-optical converter, 6 ... Photoelectric converter, 7 ... Optical cable, 8 ... Image switching device, 9 ... Database, 10 ... Printer, 11 ... Tank, 12 ... Tank liquid level center Monitoring station, 13 ... Boundary between wall surface and liquid surface, 15 ...
Side wall.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高藤 政雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 堀田 裕友 東京都千代田区三崎町二丁目9番18号 株 式会社日立システムテクノロジー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masao Takafuji 7-1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Hirotomo Hotta 2-chome, Misaki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo 9-18 No. 18 within Hitachi System Technology Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】計測したい液体表面付近の画像を取り込む
ITVカメラと、前記カメラからの映像を取り込み画像
解析を行う画像処理装置から構成されるものにおいて、
前記カメラより取り込まれた画像中の側壁上の状況と液
体表面の状況を画像解析し、前記側壁と前記液体上面の
境界位置を推定することにより画像上での液体の上表面
の位置を求め、当該求めた画像上での液体表面位置を画
像座標系から実際の空間座標系に変換し液体表面の実際
の位置を求めることを特徴とする画像処理を用いた液面
位置計測方法。
1. An ITV camera for capturing an image of a surface of a liquid to be measured, and an image processing device for capturing an image from the camera and performing image analysis,
Image analysis of the situation on the side wall and the state of the liquid surface in the image captured from the camera, to determine the position of the upper surface of the liquid on the image by estimating the boundary position of the side wall and the liquid upper surface, A liquid surface position measuring method using image processing, characterized in that the liquid surface position on the obtained image is converted from an image coordinate system to an actual spatial coordinate system to obtain an actual position of the liquid surface.
【請求項2】請求項1において、予め前記側壁に斜めの
直線を描画し、または物体を貼り付け画像の中で斜めの
直線を得るようにし、液体の上方での直線の像と液体中
の像との画像上の位置関係に基づいて前記側壁と液体上
面の境界位置を推定することを特徴とする画像処理を用
いた液面位置計測方法。
2. The method according to claim 1, wherein an oblique straight line is drawn on the side wall in advance, or an object is attached to obtain an oblique straight line in the image, and the image of the straight line above the liquid and the A liquid surface position measuring method using image processing, characterized in that a boundary position between the side wall and the liquid upper surface is estimated based on a positional relationship between the image and the image.
【請求項3】請求項1において、予め前記側壁に斜めの
直線を描画し、または物体を貼り付け画像の中で斜めの
直線を得るようにし、前記液体の上方での直線の像と、
前記液体の上方での直線の液体表面における反射像との
画像上の位置関係に基づいて前記側壁と液体上面の境界
位置を推定することを特徴とする画像処理を用いた液面
位置計測方法。
3. An image of a straight line above the liquid according to claim 1, wherein a diagonal straight line is drawn in advance on the side wall or an object is attached to obtain a diagonal straight line,
A liquid surface position measuring method using image processing, characterized in that a boundary position between the side wall and the liquid upper surface is estimated based on a positional relationship on the image with a straight reflection image on the liquid surface above the liquid.
【請求項4】請求項1において、予め前記側壁上に標準
長のマークを取り付け、当該マークの画像上での長さを
画像座標系から実際の空間座標系に変換することによ
り、液体表面の実際の位置を求めることを特徴とする画
像処理を用いた液面位置計測方法。
4. The liquid surface of claim 1, wherein a mark having a standard length is attached to the side wall in advance, and the length of the mark on the image is converted from an image coordinate system to an actual spatial coordinate system. A liquid level position measuring method using image processing, which is characterized by obtaining an actual position.
【請求項5】請求項1において、予め前記側壁にスケー
ル目盛および数字を付しておき、前記カメラより取り込
んだ画像より前記スケール目盛の値を画像解析すること
により読み取り、前記スケール目盛の値を読み取れなく
なった場合に、当該目盛部分が液面下になったと判断
し、最終のスケール目盛の読み取り位置を液体表面の実
際の位置とする画像処理を用いた液面位置計測方法。
5. The scale scale according to claim 1, wherein the side wall is provided with a scale scale and numbers in advance, and the scale scale value is read by image analysis from an image captured by the camera to obtain the scale scale value. A liquid level position measuring method using image processing in which when the reading cannot be performed, it is determined that the scale portion is below the liquid level, and the final scale scale reading position is the actual position of the liquid surface.
【請求項6】請求項1において、前記側壁と液体上面の
境界位置を画像処理により求める際、当該境界部の毛細
管現象による変色部とこの変色部の液面上での反射像を
画像解析し、その変色部の上界線と下限界線を求め、当
該求めた上界線と下限界線との中間位置を液面位置とす
る画像処理を用いた液面位置計測方法。
6. The method according to claim 1, wherein when the boundary position between the side wall and the liquid upper surface is obtained by image processing, the discolored portion of the boundary portion due to the capillary phenomenon and the reflection image of the discolored portion on the liquid surface are image-analyzed. A liquid level position measuring method using image processing in which an upper boundary line and a lower boundary line of the discolored portion are obtained and a liquid surface position is an intermediate position between the upper boundary line and the lower boundary line thus obtained.
【請求項7】請求項1において、液体中に突起物が存在
する場合、前記カメラより取り込まれた画像中の前記突
起物の液体上方の像と突起物の液体上方の液体表面にお
ける反射像との画像上の位置関係に基づいて前記側壁と
液体上面の境界位置を推定することを特徴とする画像処
理を用いた液面位置計測方法。
7. The image according to claim 1, wherein when a projection is present in the liquid, an image of the projection above the liquid and a reflection image of the projection above the liquid surface in the image captured by the camera are provided. A liquid surface position measuring method using image processing, wherein the boundary position between the side wall and the liquid upper surface is estimated based on the positional relationship on the image.
JP13159494A 1994-06-14 1994-06-14 Liquid surface position measurement method using image processing Expired - Fee Related JP2964872B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13159494A JP2964872B2 (en) 1994-06-14 1994-06-14 Liquid surface position measurement method using image processing
US09/098,463 US6098029A (en) 1994-06-14 1998-06-17 Liquid-level position measuring method and system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13159494A JP2964872B2 (en) 1994-06-14 1994-06-14 Liquid surface position measurement method using image processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07333039A true JPH07333039A (en) 1995-12-22
JP2964872B2 JP2964872B2 (en) 1999-10-18

Family

ID=15061713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13159494A Expired - Fee Related JP2964872B2 (en) 1994-06-14 1994-06-14 Liquid surface position measurement method using image processing

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2964872B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064739A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Sysmex Corp Liquid quantity measuring instrument and container for storing liquid
DE102008007970A1 (en) 2008-02-07 2009-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Method for dosing liquid in liquid tank, involves aligning camera to vertical calibration level, and picture recording of positioned and transparent liquid tank is activated in area of calibration level by aligned camera
CN103302253A (en) * 2013-07-05 2013-09-18 田志恒 Liquid level detection method and system
KR20140136876A (en) * 2013-05-21 2014-12-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Coating apparatus and liquid surface detecting method
KR20140139300A (en) * 2013-05-27 2014-12-05 삼성디스플레이 주식회사 Monitoring apparatus and printing apparatus
JP2016042835A (en) * 2014-08-25 2016-04-04 株式会社J−オイルミルズ Device for management of feed tank
CN107449485A (en) * 2016-05-26 2017-12-08 财团法人成大水利海洋研究发展文教基金会 Liquid level image identification method
JP2018119709A (en) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社ハーマン Heating cooking system
WO2022202410A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 株式会社J-オイルミルズ Determination device, learning device, determination system, determination method, learning method, and program
KR20230060555A (en) * 2021-10-27 2023-05-08 대우조선해양 주식회사 Monitoring system for lng cargo tank and vessel including the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5321615B2 (en) * 2011-03-07 2013-10-23 三菱電機株式会社 Water level detection device, water level detection system, and water level detection method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064739A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Sysmex Corp Liquid quantity measuring instrument and container for storing liquid
DE102008007970A1 (en) 2008-02-07 2009-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Method for dosing liquid in liquid tank, involves aligning camera to vertical calibration level, and picture recording of positioned and transparent liquid tank is activated in area of calibration level by aligned camera
KR20140136876A (en) * 2013-05-21 2014-12-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Coating apparatus and liquid surface detecting method
KR20140139300A (en) * 2013-05-27 2014-12-05 삼성디스플레이 주식회사 Monitoring apparatus and printing apparatus
CN103302253A (en) * 2013-07-05 2013-09-18 田志恒 Liquid level detection method and system
JP2016042835A (en) * 2014-08-25 2016-04-04 株式会社J−オイルミルズ Device for management of feed tank
CN107449485A (en) * 2016-05-26 2017-12-08 财团法人成大水利海洋研究发展文教基金会 Liquid level image identification method
JP2018119709A (en) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社ハーマン Heating cooking system
WO2022202410A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 株式会社J-オイルミルズ Determination device, learning device, determination system, determination method, learning method, and program
JP7171970B1 (en) * 2021-03-25 2022-11-15 株式会社J-オイルミルズ Determination device, learning device, determination system, determination method, learning method, and program
KR20230060555A (en) * 2021-10-27 2023-05-08 대우조선해양 주식회사 Monitoring system for lng cargo tank and vessel including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2964872B2 (en) 1999-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6098029A (en) Liquid-level position measuring method and system
US7684613B2 (en) Method and system for aligning three-dimensional shape data from photogrammetry data and three-dimensional measurement data using target locations and surface vectors
US7454054B2 (en) Three-dimensional shape input device
EP0335035B1 (en) Method and apparatus for measuring a three-dimensional curved surface shape
US20220207765A1 (en) Positioning method and system combining mark point positioning and intelligent reverse positioning
JP2964872B2 (en) Liquid surface position measurement method using image processing
CN111191625A (en) Object identification and positioning method based on laser-monocular vision fusion
CN109215063A (en) A kind of method for registering of event triggering camera and three-dimensional laser radar
TW201520577A (en) Length measuring method and length measuring apparatus
CN109522804A (en) A kind of road edge recognition methods and system
CN110412603A (en) A kind of calibrating parameters adaptive updates method calculated for deviation
CN110533649B (en) Unmanned aerial vehicle general structure crack identification and detection device and method
CN109341668A (en) Polyphaser measurement method based on refraction projection model and beam ray tracing method
WO2021175281A1 (en) Infrared temperature measurement method, apparatus, and device, and storage medium
CN112595236A (en) Measuring device for underwater laser three-dimensional scanning and real-time distance measurement
CN208012553U (en) A kind of cylinder inner wall detecting system
JPH0814992A (en) Method and instrument for measuring height of liquid level using picture processor
CN108534704A (en) Cylinder inner wall detecting system based on structure light
CN107862713A (en) Video camera deflection for poll meeting-place detects method for early warning and module in real time
CN113749646A (en) Monocular vision-based human body height measuring method and device and electronic equipment
CN113624158A (en) Visual dimension detection system and method
TWI590196B (en) Method for detecting of liquid
US20220196386A1 (en) Three-dimensional scanner with event camera
CN114459423A (en) Method for monocular measurement and calculation of distance of sailing ship
TWI738098B (en) Optical volume-measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070813

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 12

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 13

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813

Year of fee payment: 14

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees