JPH08145765A - Water level measuring method and device by image processing - Google Patents
Water level measuring method and device by image processingInfo
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- JPH08145765A JPH08145765A JP6281942A JP28194294A JPH08145765A JP H08145765 A JPH08145765 A JP H08145765A JP 6281942 A JP6281942 A JP 6281942A JP 28194294 A JP28194294 A JP 28194294A JP H08145765 A JPH08145765 A JP H08145765A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダムや河川などにおけ
る水位や潮位を計測する装置に係り、特に、画像処理に
より自動計測する水位計測方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for measuring water level and tide level in dams and rivers, and more particularly to a water level measuring system for automatically measuring by image processing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ダム、樋門、河川の川岸や河口等での水
位（潮位）の測定は、量水板を人間が目視で読み取る方
式が一般的である。機械的な方法で水面位置を計測する
方法としては、「機械工学便覧；第７．６節：液位の測
定（改定第６版；日本機械学会１９７７）」等にいくつ
か提案されているが、川からトンネル等で陸上の井戸に
水を引き、その水面に浮かべた浮子によって計測する方
法が実用されている。2. Description of the Related Art The water level (tide level) at dams, gutters, river banks and estuaries of rivers is generally measured by a human reading a water plate. Some methods of measuring the water surface position by a mechanical method are proposed in "Mechanical Engineering Handbook; Section 7.6: Liquid Level Measurement (Revised 6th Edition; Japan Society of Mechanical Engineers 1977)" and the like. A method in which water is drawn from a river to a well on land through a tunnel or the like, and a float floated on the water surface is used for measurement is practiced.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】目視による水位の測定
は、正確ではあるが観測者の負担が大きい。また、機械
的な方法は、計測装置のコストが大なうえに、浮子など
水との接触部等の故障が多く信頼性に欠け、目視計測と
併用されているのが現状である。Although the visual measurement of water level is accurate, it imposes a heavy burden on the observer. In addition, the mechanical method is currently used in combination with visual measurement because the cost of the measuring device is high and the contact portion with the water such as the float is often damaged and lacks reliability.
【０００４】本発明者等は、先に量水板の画像解析によ
って、非接触に水位を計測する方法を提案している（特
願平６−１３１５９４号、特願平６−１４７３５８
号）。図４は、その原理を説明する模式図である。The present inventors have previously proposed a method for measuring the water level in a non-contact manner by image analysis of a measuring plate (Japanese Patent Application Nos. 6-131594 and 6-147358).
issue). FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle.
【０００５】静止した水面の場合、量水板が水面に対し
て垂直に設置してあると、量水板の画像から水面境界を
認識できない。というのは、水が濁っている場合には、
水面が鏡面となり、量水板の実際の画像と水面に映った
反射像が水面をはさんで連続して見えるために、水面境
界を認識できなくなる。一方、水が透明な場合には、量
水板の水中部分が水面上に浮かび上がって見え（以下こ
れを屈折像と呼ぶ）、やはり水面境界を認識できない。
そこで、サブ量水板を利用する。In the case of a stationary water surface, if the water measuring plate is installed perpendicularly to the water surface, the water surface boundary cannot be recognized from the image of the water measuring plate. Because if the water is cloudy,
The water surface becomes a mirror surface, and the actual image of the water measuring plate and the reflection image reflected on the water surface can be seen continuously across the water surface, making it impossible to recognize the water surface boundary. On the other hand, when the water is transparent, the underwater portion of the water meter plate appears to float above the water surface (hereinafter referred to as the refraction image), and the water surface boundary cannot be recognized.
Therefore, the sub water plate is used.
【０００６】同図（ａ）は、静止した不透明な水面の水
位計測の例である。水面と垂直に量水板３と、その横に
斜めにサブ量水板８を設置する。量水板３はその反射像
７ａが水面に生じるため、実像と写像の境界を認識でき
ず、水位９の直接の計測が困難になる。一方、サブ量水
板８は、水面に対して傾斜しているので水面表面での反
射映４６ａは、水面境界９に線対称の位置に現れる。そ
こでサブ量水板８の実像と反射像４６ａの２つの画像の
交点を求めて水面位置９とし、これを量水板３の画像上
の目盛座標により換算して水位９を計測する。FIG. 1A shows an example of water level measurement on a stationary opaque water surface. The water measuring plate 3 is installed perpendicularly to the water surface, and the sub water measuring plate 8 is installed beside it. Since the reflected image 7a of the water measuring plate 3 is formed on the water surface, the boundary between the real image and the map cannot be recognized, and the direct measurement of the water level 9 becomes difficult. On the other hand, since the sub-water plate 8 is inclined with respect to the water surface, the reflection image 46a on the water surface appears at the position of line symmetry on the water surface boundary 9. Therefore, the intersection of the two images of the sub-water plate 8 and the reflected image 46a is determined to be the water surface position 9, which is converted by the scale coordinates on the image of the water plate 3 to measure the water level 9.
【０００７】同図（ｂ）は、静止した透明な水面の水位
計測の例である。透明な水では、水面下からの屈折像７
ｂが表面の反射像よりもより鮮明に現れるので、量水板
３と水面の境界は全く認識できなくなる。しかし、サブ
量水板８の屈折像４６ｂも鮮明に得られるので、（ａ）
の場合と同様にして水位９を計測できる。FIG. 1B shows an example of measuring the water level on a stationary transparent water surface. In clear water, refraction image 7
Since b appears more clearly than the reflection image on the surface, the boundary between the water measuring plate 3 and the water surface cannot be recognized at all. However, since the refraction image 46b of the sub water plate 8 is also clearly obtained, (a)
The water level 9 can be measured in the same manner as the case.
【０００８】このように、上記先願では量水板の画像に
おける写像の問題を、斜めに設置したサブ量水板を併用
することで解決している。なお、この方式を以下では斜
板方式と呼ぶことにする。As described above, in the above-mentioned prior application, the problem of mapping in the image of the water measuring plate is solved by using the sub water measuring plate which is obliquely installed together. Note that this system will be referred to as a swash plate system hereinafter.
【０００９】斜板方式は、水面が静止している場合に
は、高精度に水位が計測できる。しかし、水面に生じる
波浪や渦がある程度大きくなる流水面では、同図（ｃ）
に示すように写像７６ｃが揺らいで明確に認識できず、
実像と写像の交点を精度よく求めることができなくなっ
て、水位計測が困難になる。The swash plate method can measure the water level with high accuracy when the water surface is stationary. However, at the flowing water surface where waves and vortices generated on the water surface become large to some extent, the same figure (c)
As shown in, the map 76c fluctuates and cannot be clearly recognized,
It becomes difficult to accurately measure the intersection of the real image and the map, which makes it difficult to measure the water level.
【００１０】本発明の第１の目的は、水面が波浪などに
より揺らぐ場合に、画像処理により簡単且つ、高精度に
水位を計測する方法と装置を提供することにある。A first object of the present invention is to provide a method and apparatus for easily and highly accurately measuring the water level by image processing when the water surface fluctuates due to waves or the like.
【００１１】本発明の第２の目的は、水面が波浪などに
より揺らぎ昼間などの明るい場合に、画像処理により水
位を計測する方法と装置を提供することにある。A second object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the water level by image processing when the water surface fluctuates due to waves or the like and is bright in the daytime.
【００１２】本発明の第３の目的は、水面が波浪などに
より揺らぎ夜間などの暗い場合に、画像処理により高精
度に水位を計測する方法と装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a method and apparatus for highly accurately measuring the water level by image processing when the water surface fluctuates due to waves or the like and is dark at night.
【００１３】本発明の第４の目的は、水面が波浪などに
より揺らぐ場合に、最適な画像処理方式を選択して高精
度に水位を計測する方法と装置を提供することにある。A fourth object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the water level with high accuracy by selecting an optimum image processing method when the water surface fluctuates due to waves or the like.
【００１４】本発明の第５の目的は、水面状態が静止し
たり揺らいだりして変化する場合に最適な画像処理方式
を選択して、高精度に水位を計測する方法と装置を提供
することにある。A fifth object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the water level with high accuracy by selecting an optimum image processing method when the water surface state changes by being stationary or fluctuating. It is in.
【００１５】本発明の第６の目的は、水位の変動に追従
して初期設定を修正でき、使い勝手のよい画像処理によ
る水位計測装置を提供することにある。A sixth object of the present invention is to provide a water level measuring device by image processing which can correct the initial setting by following the fluctuation of the water level and is easy to use.
【００１６】本発明のその余の目的は、以下の記載を通
じて明らかになる。The other objects of the present invention will become apparent through the following description.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
水面に対し垂直状に設置している量水板の画像を入力
し、所定の画像処理をして水位を計測する方式におい
て、前記量水板の画像を時系列に入力し、各入力画像の
濃度をその水平または斜め方向に微分処理したもの（微
分画像）を積算して累積濃淡画像を作成し、この累積濃
淡画像の濃度差によって前記量水板と水面を分離して水
面位置を認識することにより達成される。SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to:
In the method of inputting the image of the water plate installed vertically to the water surface and measuring the water level by performing predetermined image processing, input the image of the water plate in time series, Accumulated density image is created by integrating the density (differential image) obtained by differentiating the density in the horizontal or diagonal direction, and the water surface position is recognized by separating the water plate and the water surface by the density difference of the cumulative density image. It is achieved by
【００１８】あるいは、前記量水板の画像を複数回、時
系列に入力するたびに、入力画像間で差分処理したもの
（差分画像）を積算して累積濃淡画像を作成し、この累
積濃淡画像の濃度差によって前記量水板と水面を分離し
て水面位置を認識することにより達成される。Alternatively, each time the images of the water plate are input in a time series, the difference processing between the input images (difference images) is added to create a cumulative gray image, and the cumulative gray image is created. This is achieved by separating the water measuring plate from the water surface and recognizing the water surface position by the difference in the concentration.
【００１９】本発明の第２の目的は、前記量水板の画像
を複数回、時系列に入力するたびに、最初は入力画像
間、次いで入力画像と累積濃淡画像間で最大値処理した
ものを積算して前記累積濃淡画像を作成し、該累積濃淡
画像の濃度差によって前記量水板と水面を分離して水面
位置を認識することにより達成される。A second object of the present invention is to perform maximum value processing between the input images first and then between the input image and the cumulative grayscale image every time the images of the water measuring plate are input a plurality of times in time series. Is accumulated to create the cumulative grayscale image, and the water level is recognized by separating the water measuring plate and the water surface according to the density difference of the cumulative grayscale image.
【００２０】本発明の第３の目的は、前記量水板の画像
を複数回、時系列に入力するたびに、最初は入力画像
間、次いで入力画像と累積濃淡画像間で最小値処理した
ものを積算して前記累積濃淡画像を作成し、該累積濃淡
画像の濃度差によって前記量水板と水面を分離して水面
位置を認識することにより達成される。A third object of the present invention is to perform the minimum value processing between the input images first, and then between the input image and the cumulative grayscale image every time the images of the water measuring plate are input a plurality of times in time series. Is accumulated to create the cumulative grayscale image, and the water level is recognized by separating the water measuring plate and the water surface according to the density difference of the cumulative grayscale image.
【００２１】本発明の第４の目的は、水面に対し垂直状
に設置している量水板の画像を時系列に入力し、所定の
画像処理をして水位を計測する方式において、前記量水
板の画像を入力するたびに、入力画像または入力画像間
または入力画像と累積濃淡画像間で所定の画像処理をし
て得たもの（以下、処理画像と呼ぶ）を累積して前記累
積濃淡画像を作成し、これら処理を所定回数繰り返して
作成した累積濃淡画像を２値化して前記量水板画像にお
ける水面位置を認識すること、及び、前記所定の画像処
理は、入力画像の所定方向の濃度変化を求める微分処理
または入力画像間の濃度の差分を求める差分処理のいず
れかと、入力画像と累積濃淡画像間の濃度の最大値を求
める最大値処理と、入力画像と累積濃淡画像間の濃度の
最小値を求める最小値処理を所定条件に応じて選択して
用いることにより達成される。A fourth object of the present invention is to provide a method for measuring the water level by inputting time series images of a water plate installed vertically to the water surface and performing predetermined image processing to measure the water level. Each time an image of the water plate is input, the image obtained by performing a predetermined image process between the input image or between the input images or between the input image and the cumulative grayscale image (hereinafter, referred to as a processed image) is accumulated, and the cumulative grayscale is calculated. An image is created, and the accumulated grayscale image created by repeating these processes a predetermined number of times is binarized to recognize the water surface position in the water plate image, and the predetermined image processing is performed in a predetermined direction of the input image. Either the differential process to find the density change or the difference process to find the difference in density between the input images, the maximum value process to find the maximum value of the density between the input image and the cumulative grayscale image, and the density between the input image and the cumulative grayscale image The minimum of It is achieved by using selected according to the value processing on a predetermined condition.
【００２２】本発明の第５の目的は、水面に対し垂直状
に設置している量水板の画像と、水面に対し斜めに設置
しているサブ量水板の画像を入力して水位を計測する場
合に、計測環境条件に応じて、（イ）前記量水板の画像
を時系列に入力するたびに、入力画像または入力画像間
または入力画像と累積濃淡画像間で所定の画像処理をし
て得たもの（処理画像）を累積して前記累積濃淡画像を
作成し、これら処理を所定回数繰り返して作成した累積
濃淡画像を所定の濃度しきい値によって２値化して前記
量水板画像における水面位置を認識する垂直板方式と、
（ロ）前記サブ量水板の画像を入力し、該サブ量水板の
実像と水面による写像との交点を求めて前記水面位置を
認識する斜板方式を選択して用いることにより達成され
る。A fifth object of the present invention is to input the image of a water measuring plate installed vertically to the water surface and the image of a sub water measuring plate installed obliquely to the water surface to determine the water level. When measuring, (b) every time the images of the water plate are input in time series, predetermined image processing is performed between the input images or between the input images or between the input image and the cumulative grayscale image. The accumulated grayscale image is created by accumulating the obtained (processed image), and the cumulative grayscale image created by repeating these processes a predetermined number of times is binarized by a predetermined density threshold value A vertical plate method that recognizes the water surface position in
(B) It is achieved by inputting the image of the sub-water plate, selecting the swash plate method for recognizing the water surface position by obtaining the intersection between the real image of the sub-water plate and the mapping by the water surface, and using this. .
【００２３】本発明の第６の目的は、水面に対し垂直状
に設置している量水板の画像を時系列に入力するカメラ
を有し、入力画像に所定の画像処理をして水位を計測す
る方法において、セットアップ時に量水板の画像上で指
示された所定目盛に対応する数字を読み取って基準位置
数字として記憶し、計測時に量水板の画像より全ての数
字を読み取り、その中に前記基準位置数字を認識できな
い場合には、前記全ての数字の中央値または中央値の近
傍値で記憶されている前記基準位置数字を更新すること
により達成される。A sixth object of the present invention is to have a camera for time-sequentially inputting images of a water plate installed vertically to the water surface and subjecting the input image to predetermined image processing to determine the water level. In the method of measuring, read the number corresponding to the predetermined scale specified on the image of the water plate during setup and store it as the reference position number, and read all the numbers from the image of the water plate during measurement, If the reference position number cannot be recognized, it is achieved by updating the reference position number stored with the median value of all the numbers or a value close to the median value.
【００２４】さらに、水位の変動に応じて前記カメラの
視角を制御することにより達成される。Further, it is achieved by controlling the viewing angle of the camera according to the fluctuation of the water level.
【００２５】[0025]
【作用】本発明の構成によれば、まず、水面に垂直に設
置した量水板の入力画像から量水板を切り出し、基準位
置となるメモリや数字を読み取る。次に、入力画像に所
定の画像処理をして水面境界を認識する。最後に、基準
位置に基づいて認識した水面境界の水位（標高）を算出
する。According to the structure of the present invention, first, the measuring plate is cut out from the input image of the measuring plate installed perpendicularly to the water surface, and the memory and the number serving as the reference position are read. Next, the input image is subjected to predetermined image processing to recognize the water surface boundary. Finally, the water level (elevation) of the water surface boundary recognized based on the reference position is calculated.
【００２６】上記の水面境界の画像処理による認識方法
は、静水の場合と移動水の場合では異なる。静水の場合
は、水面に垂直な量水板の画像上で量水板の実像と写像
（反射像または屈折像）が連接し、水面境界位置の認識
が困難になる。このため、上記した先願のように水面に
斜めなサブ量水板の画像を入力し、その実像と写像の交
点から水面境界位置を求める。一方、移動水の場合は写
像が揺らぐので、上記先願の斜板方式による水面境界の
認識は困難になる。The method of recognizing the water surface boundary by image processing is different between the case of still water and the case of moving water. In the case of still water, the real image and the map (reflected image or refracted image) of the water measuring plate are connected on the image of the water measuring plate perpendicular to the water surface, making it difficult to recognize the water surface boundary position. For this reason, as in the above-mentioned prior application, an image of a sub volume plate which is oblique to the water surface is input, and the water surface boundary position is obtained from the intersection of the real image and the image. On the other hand, in the case of moving water, since the map fluctuates, it is difficult to recognize the water surface boundary by the swash plate method of the above-mentioned prior application.
【００２７】本発明では、移動水の場合の水面の揺らぎ
による写像の時間的変位を利用し、複数回の入力画像を
処理して、この写像を消去して水面上部の量水板を抽出
して水面境界位置を認識する。In the present invention, the time displacement of the map due to the fluctuation of the water surface in the case of moving water is utilized, the input images are processed a plurality of times, and the mapping is deleted to extract the measuring plate above the water surface. Recognize the water surface boundary position.
【００２８】前記所定の画像処理の一つである前記微分
処理は、量水板と背景の水面の境界部分の明かるさ変化
が最も顕著となることを利用したものである。前記差分
処理は、水面上の一点の時間的な明るさの変化は量水板
の一点の明るさの変化に比べて大きいくなることを利用
したものである。これらの方式は、計測環境の明るさに
関係なく昼夜を通じて使用できる。The differentiating process, which is one of the predetermined image processes, makes use of the fact that the change in the brightness of the boundary between the measuring plate and the water surface of the background becomes most remarkable. The difference processing utilizes the fact that the temporal change in brightness at one point on the water surface is larger than the change in brightness at one point on the water measuring plate. These methods can be used day and night regardless of the brightness of the measurement environment.
【００２９】前記最大値処理は、水面が明るくなる昼間
時には写像のない水面部が写像のある水面より明るさが
大きく、且つ、写像の位置が揺らいでいることを利用し
たものである。前記最小値処理は、水面部が写像のある
水面よりが暗く、且つ、写像の位置が揺らいでいること
を利用したものである。The maximum value processing utilizes the fact that in the daytime when the water surface becomes brighter, the water surface portion without an image is brighter than the water surface with an image and the position of the image is fluctuating. The minimum value processing utilizes the fact that the water surface part is darker than the water surface on which the map is present and the position of the map is fluctuating.
【００３０】本発明によれば、時間帯や計測環境の明る
さなどに応じて、前記微分処理または前記差分処理の一
つと、前記最大値処理と前記最小値処理の中から最適な
ものを選択して使用する。これによって、移動水の場合
にもその水位を非接触に精度よく計測できる。According to the present invention, an optimum one is selected from one of the differential processing or the differential processing, the maximum value processing and the minimum value processing according to the time zone or the brightness of the measurement environment. To use. As a result, even in the case of moving water, the water level can be accurately measured in a non-contact manner.
【００３１】さらに本発明によれば、風雨などにより水
面状態が変化する場合にも、静水に適する斜板方式と、
移動水に適する垂直板方式の中から適宜選択して使用す
る。このとき、垂直板方式の処理方式は明るさに応じて
選択される。これによって、あらゆる計測環境に適応で
きる水位計測方式を提供することができる。Further, according to the present invention, a swash plate system suitable for still water even when the water surface state changes due to wind and rain, etc.,
The vertical plate method suitable for moving water is appropriately selected and used. At this time, the processing method of the vertical plate method is selected according to the brightness. This makes it possible to provide a water level measurement method that can be applied to any measurement environment.
【００３２】また、本発明によれば、水面が変動するの
に追従して量水板の入力画像中の基準位置を更新する。
前回の計測水面が一定値以上変化している場合には、カ
メラ姿勢制御を行う。この場合も、同様にして基準位置
が更新される。これによれば、でカメラ位置を水位測定
に最適のシ−ンが得られるように制御すると共に、設定
されている基準位置が画像上で認識できなくなった場合
に、それを自動的に更新できるので観測者の負担が軽減
できる。Further, according to the present invention, the reference position in the input image of the measuring plate is updated following the fluctuation of the water surface.
When the water surface measured last time has changed by a certain value or more, camera attitude control is performed. In this case as well, the reference position is similarly updated. According to this, the camera position is controlled so that the optimum scene for water level measurement can be obtained, and when the set reference position cannot be recognized on the image, it can be automatically updated. Therefore, the burden on the observer can be reduced.
【００３３】[0033]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００３４】図１に、一実施例による水位計測装置の全
体構成と、水位計測の原理を模式的に示す。水位計測を
しようとする水表面４の中に水位計測用量水板３とサブ
量水板８が設置されている。量水板３は、従来の目視の
ための量水板と同様の構造で水面に垂直に設置され、水
位の国内統一基準レベルとの高低差を、数字と目盛から
読み取ることができる。サブ量水板８は、正面からみる
と斜めの長方形の板状のものを量水板３の真横に並べて
水中に設置してある。サブ量水板８は上述のように、静
水の水面位置を画像処理により認識するために設置した
ものである。FIG. 1 schematically shows the overall structure of a water level measuring device according to one embodiment and the principle of water level measurement. A water level measurement dose water plate 3 and a sub water level plate 8 are installed in a water surface 4 on which water level measurement is to be performed. The water meter plate 3 has a structure similar to that of a conventional water meter plate for visual observation, and is installed vertically to the water surface, and the height difference between the water level and the domestic standard level can be read from the numbers and scales. When viewed from the front, the sub water measuring plates 8 are installed in the water by arranging oblique rectangular plate-like members right next to the water measuring plate 3. As described above, the sub water level plate 8 is installed in order to recognize the water surface position of still water by image processing.
【００３５】本実施例では、この量水板３または量水板
３とサブ量水板８の画像５をＩＴＶカメラ２にて取り込
み、水位自動計測装置本体１で以下に説明する画像解析
をして、水位を決定するように仕組んである。In this embodiment, the image 5 of the water measuring plate 3 or the water measuring plate 3 and the sub water measuring plate 8 is captured by the ITV camera 2, and the image analysis described below is performed by the water level automatic measuring device main body 1. It is designed to determine the water level.
【００３６】水位計測装置本体１は、基準位置決定手段
２４、水面位置認識手段２５及び水位決定手段２６より
なる量水板水位計測手段２３と、画像処理演算手段２
７、画像メモリ２８、ＣＰＵ及び主メモリ２９から構成
されている。本例での量水板水位計測手段２３は、ＣＰ
Ｕ及び主メモリ２９によって実現される機能である。The water level measuring device main body 1 comprises a reference water level measuring means 24, a water surface position recognizing means 25 and a water level determining means 26, and a water level measuring means 23 for the water level of the water plate, and an image processing operation means 2
7, an image memory 28, a CPU and a main memory 29. In this example, the measuring plate water level measuring means 23 is
This is a function realized by U and the main memory 29.
【００３７】水位計測装置本体１の計測結果は、上位計
算機１１に送信されデ−タベ−スに格納され必要に応じ
て表示装置５６に表示させたり、他の関連システムに送
信する。上位計算機１１は、計測管理３０、カメラ姿勢
制御手段３１、ＣＰＵ及び主メモリ３２から構成されて
いる。本例での手段３０、３１も、ＣＰＵ及び主メモリ
３２により実現される機能である。なお、水位計測装置
本体１と上位計算機１１は、一つの計算機によって実現
してもよい。The measurement result of the water level measuring device main body 1 is transmitted to the host computer 11, stored in the database and displayed on the display device 56 as required, or transmitted to other related systems. The host computer 11 is composed of a measurement management 30, a camera attitude control unit 31, a CPU and a main memory 32. The means 30 and 31 in this example are also functions realized by the CPU and the main memory 32. The water level measuring device body 1 and the host computer 11 may be realized by a single computer.
【００３８】次に、本実施例の水位計測装置の動作を説
明する。図２は、処理の概略を示すゼネラルフロー図で
ある。処理ボックスＡでは、図３に示す量水板３上の目
盛数字を画像処理で取り込み、後述するように水位の変
動に応じた基準位置（図示の例では数値５に対応目盛
線）を決定する。この基準位置に対し、共通基準レベル
３３からの標高値ｈが設定される。共通基準レベル３３
は通常、国内統一基準を使用するが、その他特定場所を
基準としてもよい。なお、前回基準位置の目盛を示す数
字が認識できるときは、基準位置は変更しない。Next, the operation of the water level measuring device of this embodiment will be described. FIG. 2 is a general flow diagram showing an outline of the processing. In the processing box A, the scale numbers on the water quantity plate 3 shown in FIG. 3 are captured by image processing, and a reference position (scale line corresponding to the numerical value 5 in the example shown) corresponding to the fluctuation of the water level is determined as described later. . The altitude value h from the common reference level 33 is set for this reference position. Common reference level 33
Usually uses nationally uniform standards, but other specific locations may be used as standards. If the number indicating the scale of the previous reference position can be recognized, the reference position is not changed.
【００３９】処理ボックスＢでは、量水板３の正面と水
面の境界位置を、後述する画像処理で認識する。静止水
面の位置は、量水板３の画像解析だけでは認識できない
ので、このような条件下においては、サブ量水板８の実
像と写像の画像を解析して境界位置を決定する。量水板
３とサブ量水板８は、相並んで設置されているので、同
じカメラ画面の中に取り込むのが処理上有利であるが、
別々のカメラ画面に取り込んでもよい。別々の画面の時
は、２つの画面間で物理的な垂直の位置関係が同じにな
るよう調整する。In the processing box B, the boundary position between the front surface of the water measuring plate 3 and the water surface is recognized by image processing described later. Since the position of the stationary water surface cannot be recognized only by analyzing the image of the water measuring plate 3, under such conditions, the boundary position is determined by analyzing the real image and the image of the sub water measuring plate 8. The water measuring plate 3 and the sub water measuring plate 8 are installed side by side, so it is advantageous in terms of processing to incorporate them into the same camera screen.
It may be captured on separate camera screens. When the screens are different, the physical vertical positional relationship between the two screens is adjusted to be the same.
【００４０】処理ボックスＣは、基準位置と境界位置か
ら水面位置を計算する。図３の量水板上における基準位
置と境界位置の画像目盛から、その目盛差に相当する実
距離Ｈを計算し、水位＝基準位置標高Ｈ0−Ｈを求め
る。The processing box C calculates the water surface position from the reference position and the boundary position. From the image scales of the reference position and the boundary position on the water quantity plate in FIG. 3, the actual distance H corresponding to the scale difference is calculated, and water level = reference position altitude H 0 −H is obtained.
【００４１】次に、水面に波浪や渦を生じている流水面
（ここでは、静水面に対称する意味であり、川のような
流れの有無は問わない）に対し、画像処理による水位計
測について説明する。流水面では、上述のように斜板方
式の適用が困難になる。もちろん、垂直な量水板の直接
の画像もその写像による妨害や、水位の変動によって水
面境界を認識できない。そこで、本発明では、１回の画
像からではなく、水面の特性を利用し、一定期間に取り
込んだ複数の画像を処理して、水面境界を認識するユニ
ークな方法を実現した。Next, regarding the water level measurement by image processing with respect to the flowing water surface where waves and vortices are generated on the water surface (in this case, the meaning is symmetrical to the still water surface, whether or not there is a flow like a river) explain. On the surface of running water, it becomes difficult to apply the swash plate method as described above. Of course, the direct image of the vertical water plate cannot recognize the water surface boundary due to the disturbance of the map or the fluctuation of the water level. Therefore, in the present invention, a unique method of recognizing a water surface boundary is realized by utilizing a characteristic of the water surface rather than a single image and processing a plurality of images captured in a certain period.
【００４２】本発明では、波浪のある水面の光学的特性
を利用し、垂直に設置した量水板の濃淡画像を周期的に
取り込み、その複数の画像を処理して水面境界を認識す
る方法を実現した。以下では、この方式を垂直板方式と
呼ぶことにする。In the present invention, a method of recognizing a water surface boundary by periodically taking in grayscale images of a vertically installed water plate and utilizing the optical characteristics of a waved water surface and processing the plurality of images. It was realized. Hereinafter, this method will be referred to as a vertical plate method.
【００４３】図５と図６は、垂直板方式の一実施例であ
る微分処理による水位計測を説明する模式図である。図
５（ａ）は、計測エリアの量水板３の入力画像５で、水
面に揺らぎがある場合のある時刻の濃淡画像である。実
像３と写像（反射像又は屈折像）７とが連接し、境界の
認識はほとんど困難である。図５（ｂ）は、（ａ）の入
力画像の濃度をＸ方向に１回微分処理したときの微分画
像（データ）である。FIG. 5 and FIG. 6 are schematic views for explaining water level measurement by differential processing which is one embodiment of the vertical plate system. FIG. 5A is an input image 5 of the measuring plate 3 in the measurement area, and is a grayscale image at a time when there is fluctuation on the water surface. The real image 3 and the map (reflection image or refraction image) 7 are connected to each other, and it is almost difficult to recognize the boundary. FIG. 5B is a differential image (data) obtained by once differentiating the density of the input image in FIG. 5A in the X direction.
【００４４】入力画像の濃度変化は、量水板３の輪郭線
部分が最も大となるので、実像３の輪郭線３ａと写像７
の輪郭線３８ａは（ａ）の場合より認識しやすく、両者
にある程度の角度があれば、その交点から水面境界を求
めることができる。しかし、水面の揺らぎがバランスし
たときの画像では、図５（ｃ）のように、微分した実像
３ａと写像３８ａは真っすぐあるいは角度が小さく、こ
のような場合には境界の認識は困難になるので、実用に
は供しえない。The density change of the input image is greatest at the contour line portion of the water measuring plate 3, so that the contour line 3a of the real image 3 and the map 7 are obtained.
The contour line 38a is easier to recognize than in the case of (a), and if there is a certain angle between them, the water surface boundary can be obtained from the intersection. However, in the image when the fluctuations of the water surface are balanced, as shown in FIG. 5C, the differentiated real image 3a and map 38a are straight or have a small angle, and in such a case, it becomes difficult to recognize the boundary. , Can not be put to practical use.
【００４５】そこで、図６に示すように、所定の周期ま
たは時刻で入力し、微分した複数の画像３３〜３６を累
積することで、実像の輪郭線３ａのみを識別する。画像
３３〜３６はそれぞれ、時間ｔ１〜ｔｎに入力した濃淡
画像をＸ方向に微分処理し、２値化した画像である。２
値化の濃度しきい値は、背景（水面）と像（量水板）の
輪郭が区別できるよう、適宜に設定している。Therefore, as shown in FIG. 6, by inputting at a predetermined cycle or time and accumulating a plurality of differentiated images 33 to 36, only the contour line 3a of the real image is identified. Images 33 to 36 are binarized images obtained by differentiating the grayscale image input at times t1 to tn in the X direction. Two
The density threshold for binarization is appropriately set so that the contours of the background (water surface) and the image (water plate) can be distinguished.
【００４６】画像３９は、画像３３〜３６の２値画像を
濃淡画像上に累積したものである。この画像で背景（水
面）の濃度値は、ノイズを無視するとゼロになる。実像
の輪郭線３ａを累積した部分４０が最大濃度値を示し、
ｎ個の画像を累積したとすれば、濃度値は最大ｎとなる
はずである。実際には映像の誤差があり、ｎよりやや小
さい値になる。写像の輪郭３８ａの大部分は、画像が重
複せず低濃度となる。輪郭線が交叉により重複する点で
濃度値が高くなるが、最大でもｎ／２程度で、しかも点
または短小線となる。The image 39 is obtained by accumulating the binary images of the images 33 to 36 on the grayscale image. In this image, the density value of the background (water surface) becomes zero when noise is ignored. The portion 40 in which the contour lines 3a of the real image are accumulated shows the maximum density value,
If n images are accumulated, the maximum density value should be n. Actually, there is a video error, and the value is slightly smaller than n. Most of the contour 38a of the map has low density without overlapping images. The density value becomes high at the point where the contour lines overlap due to the intersection, but the density value becomes n / 2 at the maximum, and becomes a point or a short small line.
【００４７】そこで、累積濃淡画像３９を所定のしきい
値ＴＨで２値化すると、写像の輪郭３８ａは消去され、
実像３の輪郭線４４が識別される。輪郭線４４は水面よ
り上方の量水板３の側辺の輪郭であり、線４４の下端が
水面境界９を与える。なお、しきい値ＴＨは０．５ｎ〜
０．９ｎ（ｎ：正の整数）程度で、画像がノイズなく安
定して得れるときはできるだけ高くする。しかし、しき
い値ＴＨが０．５ｎ付近でも、それにより残る写像の輪
郭３８ａの高濃度部はわずかで、輪郭線４４に極めて近
接した部分領域であり、水位の測定精度への影響は無視
できる程度のものとなる。Therefore, when the accumulated grayscale image 39 is binarized with a predetermined threshold value TH, the contour 38a of the map is erased,
The contour line 44 of the real image 3 is identified. The contour line 44 is the contour of the side of the measuring plate 3 above the water surface, and the lower end of the line 44 gives the water surface boundary 9. The threshold value TH is 0.5n-
It is about 0.9n (n: positive integer), and is set as high as possible when an image can be stably obtained without noise. However, even when the threshold value TH is around 0.5n, the high density portion of the contour 38a of the remaining map is small and it is a partial region extremely close to the contour line 44, and the influence of the water level on the measurement accuracy can be ignored. It will be of a degree.
【００４８】図７に、上記の水位計測方式（微分処理タ
イプの垂直板方式）のフローチャートを示す。FIG. 7 shows a flowchart of the above water level measuring method (differential processing type vertical plate method).
【００４９】まず、初期化処理を行いカウンタのクリア
（例えばｎのゼロクリアや濃淡画像メモリＧ２のゼロク
リア）を行う（Ｂ−５０１）。次に画像を取り込み濃淡
画像メモリＧ０に格納する（Ｂ−５０２）。濃淡画像メ
モリＧ０の内容をＸ方向微分を行い、結果を２値化し、
２値画像メモリＢ１に格納する（Ｂ−５０３）。次に、
２値画像メモリＢ１の内容を濃淡画像メモリＧ２（画像
３９に対応する）に加算する（Ｂ−５０４）。なお、微
分画像を２値化せずに、そのまま加算してもよい。な
お、２値化のしきい値は、量水板と水面間の境界と背景
（水面）を分離できる程度とする。First, initialization processing is performed to clear the counter (for example, zero clear of n and zero clear of the grayscale image memory G2) (B-501). Next, the image is captured and stored in the grayscale image memory G0 (B-502). The contents of the grayscale image memory G0 are differentiated in the X direction, the result is binarized,
It is stored in the binary image memory B1 (B-503). next,
The contents of the binary image memory B1 are added to the grayscale image memory G2 (corresponding to the image 39) (B-504). The differential image may be added as it is without being binarized. The threshold value for binarization is set so that the boundary between the measuring plate and the water surface and the background (water surface) can be separated.
【００５０】次に、カウンタｎを更新して、所定の値Ｎ
を越えるまで上記を繰返し実行する（Ｂ−５０５）。所
定の値Ｎを越えると濃淡画像Ｇ２を２値化し、２値画像
メモリＢ２（画像４３に対応する）に格納する（Ｂ−５
０６及び５０７）。このときの２値のしきい値ＴＨは前
述の通りで、使用環境に合わせて設定する。Next, the counter n is updated to a predetermined value N.
The above is repeatedly executed until the value exceeds (B-505). When the predetermined value N is exceeded, the grayscale image G2 is binarized and stored in the binary image memory B2 (corresponding to the image 43) (B-5).
06 and 507). The binary threshold value TH at this time is as described above, and is set according to the usage environment.
【００５１】画像メモリ４３には、垂直に設置した量水
板３の水面より上部の直線４４が現れるので、この垂直
な線状図形から１本を取りだし、その最下端座標を求め
る。あるいは２本の最下端座標の平均をとる（Ｂ−５０
８）。この下端座標を、実際の量水板における物理的な
空間座標系に変換して水面位置とする。最後に、画像ワ
ークのクリアなどの後処理を行う（Ｂ−５０９）。In the image memory 43, a straight line 44 above the water surface of the water measuring plate 3 installed vertically appears. Therefore, one line is taken out from this vertical linear figure and the coordinates of the lowermost end thereof are obtained. Alternatively, take the average of the two lowest coordinates (B-50
8). The lower end coordinates are converted into a physical space coordinate system on the actual water plate to obtain the water surface position. Finally, post-processing such as clearing the image work is performed (B-509).
【００５２】本実施例によれば、量水板と背景の水面と
間に濃度差があれば、昼夜を問わず適用可能である。な
お、夜間の場合は微光の照明が必要となることは言うま
でもない。According to this embodiment, if there is a difference in concentration between the measuring plate and the background water surface, it can be applied day or night. Needless to say, low light illumination is required at night.
【００５３】次に、垂直板方式による他の水位計測方法
（以下では、最大値処理タイプの垂直板方式と呼ぶ）
を、図８のフローチャートによって説明する。本方式
は、水面が量水板より明るい場合に適する。Next, another water level measuring method using the vertical plate method (hereinafter referred to as a maximum value processing type vertical plate method)
Will be described with reference to the flowchart of FIG. This method is suitable when the water surface is brighter than the water plate.
【００５４】まずイニシャル処理（Ｂ−６０１）ではカ
ウンターや画像メモリの初期化を行う。次に、画像を取
り込み画像メモリＧ０に格納する（Ｂ−６０２）。次
に、再び画像を取り込み、その入力画像と画像メモリＧ
０間で最大値処理を行い結果を再びＧ０に格納する（Ｂ
−６０３）。これにより、同じ画像位置が水面になった
り写像になったり揺らぐとき、明るい水面の濃度が採用
されてＧ０に格納される。この処理を一定回数繰り返す
（Ｂ−６０４）と、水面の写像濃度は、水面の濃度に置
き換えられる。上記処理により得られた濃淡画像を２値
化処理を行う（Ｂ−６０５）と、濃度の低い量水板の映
像は白ぬきされる。First, in the initial processing (B-601), the counter and the image memory are initialized. Next, the image is captured and stored in the image memory G0 (B-602). Next, the image is captured again, and the input image and the image memory G
Maximum value processing is performed between 0 and the result is stored again in G0 (B
-603). Thus, when the same image position fluctuates on the water surface or in the map, the bright water surface density is adopted and stored in G0. When this process is repeated a certain number of times (B-604), the water surface image density is replaced with the water surface density. When the grayscale image obtained by the above process is binarized (B-605), the image of the water plate having a low density is blanked.
【００５５】図９は、このようにして得られた２値画像
の一例で、低濃度の量水板の部分１７と高濃度の水面の
部分１８に完全に分離される。これは、水面より上部の
量水板の白抜き画像である。この量水板の部分１７の幅
に注目して、その幅が急変する垂直座標を検出し、それ
を水面との境界位置とする（Ｂ−６０６）。距離Ｈは境
界位置と基準位置との差を示す。FIG. 9 shows an example of the binary image thus obtained, which is completely separated into a low-concentration volume plate portion 17 and a high-concentration water surface portion 18. This is an outline image of the measuring plate above the water surface. Paying attention to the width of the portion 17 of the volume plate, the vertical coordinates at which the width changes abruptly are detected and used as the boundary position with the water surface (B-606). The distance H indicates the difference between the boundary position and the reference position.
【００５６】本実施例によれば、水面が太陽光を反射し
て量水板より明るくなる昼間に、水位を高精度に計測で
きる。According to this embodiment, the water level can be measured with high accuracy during the daytime when the water surface reflects sunlight and becomes brighter than the water measuring plate.
【００５７】次に、垂直板方式による更に他の水位計測
方法（以下では、最小値処理タイプの垂直板方式と呼
ぶ）を、図１０のフローチャートによって説明する。本
方式は、水面が量水板より暗い場合に適する。Next, still another water level measuring method using the vertical plate method (hereinafter referred to as a minimum value processing type vertical plate method) will be described with reference to the flowchart of FIG. This method is suitable when the water surface is darker than the water plate.
【００５８】まず、イニシャル処理（Ｂ−７０１）で、
カウンターや画像メモリの初期化を行う。次に画像を取
り込み画像メモリＧ０に格納する（Ｂ−７０２）。次
に、再び画像を取り込み、その入力画像と画像メモリＧ
０間で最小値処理を行い結果を再びＧ０に格納する（Ｂ
−７０３）。これにより、同じ画像位置が水面になった
り写像になったり揺らぐとき、暗い水面の濃度が採用さ
れてＧ０に格納される。この処理を一定回数繰り返す
（Ｂ−７０４）と、水面の明るい写像濃度は、水面の暗
い濃度に置き換えられる。上記処理により得られた濃淡
画像に、２値化処理を行う（Ｂ−７０５）。First, in the initial processing (B-701),
Initializes the counter and image memory. Next, the image is captured and stored in the image memory G0 (B-702). Next, the image is captured again, and the input image and the image memory G
The minimum value processing is performed between 0 and the result is stored again in G0 (B
-703). Thus, when the same image position fluctuates on the water surface or on the map, the dark water surface density is adopted and stored in G0. When this processing is repeated a certain number of times (B-704), the bright image density on the water surface is replaced with the dark image density on the water surface. Binarization processing is performed on the grayscale image obtained by the above processing (B-705).
【００５９】図１１は、このようにして得られた２値画
像の一例で、高濃度の量水板１９と低濃度の水面２０に
分離される。この量水板１９の幅が急変する垂直座標を
検出し、それを水面との境界位置とする（Ｂ−７０
６）。FIG. 11 shows an example of the binary image thus obtained, which is separated into a high-concentration volume plate 19 and a low-concentration water surface 20. A vertical coordinate at which the width of the water plate 19 suddenly changes is detected, and is set as a boundary position with the water surface (B-70.
6).
【００６０】本実施例によれば、水面が量水板より暗く
なる夜間に、水位を高精度に計測できる。According to this embodiment, the water level can be measured with high accuracy at night when the water surface becomes darker than the water measuring plate.
【００６１】次に、垂直板方式による更に他の水位計測
方法（以下では、差分処理タイプの垂直板方式と呼ぶ）
を、図１２のフローチャートによって説明する。本方式
は、水面の時間的な明るさの変化が量水板のそれより大
であるという特徴に注目して画像処理を行う例である。Next, still another water level measuring method by the vertical plate method (hereinafter referred to as a difference processing type vertical plate method).
Will be described with reference to the flowchart of FIG. This method is an example of performing image processing by paying attention to the feature that the temporal change in brightness of the water surface is larger than that of the water plate.
【００６２】まず、イニシャル処理でカウンターや画像
メモリの初期化を行う（Ｂ−８０１）。次に、画像を取
り込み画像メモリＧ０に格納する（Ｂ−８０２）。次
に、再び画像を取り込み、その入力画像を画像メモリＧ
１に格納し、Ｇ０とＧ１間で画像間演算を行い時間差分
画像を作成して画像メモリＧ３に格納する（Ｂ−８０
３）。First, the counter and the image memory are initialized in the initial processing (B-801). Next, the image is captured and stored in the image memory G0 (B-802). Next, the image is captured again and the input image is stored in the image memory G.
1 and the inter-image calculation between G0 and G1 is performed to create a time difference image and the time difference image is stored in the image memory G3 (B-80).
3).
【００６３】この時間差分により、時間的に濃度変化の
少ない量水板より、濃度変化の大きい水面が強調され
る。画像メモリＧ３またはその２値化したものを濃淡画
像Ｇ４に累積する（Ｂ−８０４、Ｂ−８０５）。画像メ
モリＧ１のデータを画像メモリＧ０に転送する（Ｂ−８
０６）。これらの処理を一定回数繰返し実行する（Ｂ−
８０７）。このようにして得られた画像を２値化する
（Ｂ−８０８）。なお、Ｇ０とＧ１に取り込む入力画像
の時間差は、ステップＢ−８０７の繰返し周期より十分
短くすると、水面の短時間における明るさの変化を有効
に検出できる。Due to this time difference, the water surface having a large change in concentration is emphasized more than the water plate having a small change in concentration with time. The image memory G3 or its binarized image is accumulated in the grayscale image G4 (B-804, B-805). The data in the image memory G1 is transferred to the image memory G0 (B-8
06). These processes are repeatedly executed a certain number of times (B-
807). The image thus obtained is binarized (B-808). If the time difference between the input images captured in G0 and G1 is sufficiently shorter than the repetition cycle of step B-807, a change in brightness of the water surface in a short time can be effectively detected.
【００６４】図１３は、上述により得られた２値画像
で、低濃度の量水板の部分２１、高濃度の水面部分２２
に分離される。水面境界は、抽出された量水板２１の幅
が急変する垂直座標を検出し、それを水面との境界位置
とする（Ｂ−８０９）。FIG. 13 is a binary image obtained as described above, showing a low-concentration water plate portion 21 and a high-concentration water surface portion 22.
Is separated into For the water surface boundary, the vertical coordinate at which the width of the extracted quantity plate 21 suddenly changes is detected, and it is set as the boundary position with the water surface (B-809).
【００６５】本実施例によれば、水面に波浪や渦のある
流水面では、水面の各位置の濃度は短時間において変化
する。しかし、量水板には殆ど変化がない。したがっ
て、水面の移動する環境下で、水面の明るさには関係な
く、画像処理による水位計測が可能になる。According to the present embodiment, the concentration at each position on the water surface changes in a short time on the flowing water surface having waves and vortices on the water surface. However, there is almost no change in the measuring plate. Therefore, in an environment where the water surface moves, it is possible to measure the water level by image processing regardless of the brightness of the water surface.
【００６６】以上に説明した垂直板方式による４つの水
位計測方式について、昼夜を問わず計測可能な微分また
は差分処理タイプの一つ、あるいは複数のタイプを組合
せて周囲の環境条件に応じて最適のものを選んで使用す
ることで、画像処理による水位計測の精度を向上でき
る。さらに、適用場所によっては、垂直板方式と斜板方
式を組あわせることで、どのような環境条件にも対応可
能な水位計測方式を実現できる。以下に、計測管理手段
３０によって行われる計測方式の選択処理の一例を説明
する。With respect to the four water level measurement methods by the vertical plate method described above, one of differential or difference processing types that can be measured day or night, or a combination of a plurality of types, can be used in accordance with the surrounding environmental conditions. By selecting and using one, the accuracy of water level measurement by image processing can be improved. Furthermore, depending on the application site, by combining the vertical plate method and the swash plate method, it is possible to realize a water level measurement method that can cope with any environmental conditions. Hereinafter, an example of the measurement method selection processing performed by the measurement management unit 30 will be described.
【００６７】図１４は、スケジューラの初期設定を示す
説明図である。観測者は測定の開始前に、スケジューラ
３０ｃに測定時期指定と計測方式指定を行う。測定時期
指定の項目５１は、測定時刻または１時間あたりの測定
分を設定する。もちろん、時間や分による測定周期の指
定によってもよい。計測方式指定の項目５２は、計測時
間帯と計測方式を一組にして設定する。同図の４つの時
間帯は、上から昼間、夕方、早朝及び夜間で、方式１は
最大値処理タイプ、方式２は微分または差分処理タイ
プ、方式３は最小値処理タイプを設定している。FIG. 14 is an explanatory diagram showing the initial setting of the scheduler. The observer designates the measurement time and the measurement method in the scheduler 30c before starting the measurement. The measurement time designation item 51 sets a measurement time or a measurement amount per hour. Of course, the measurement cycle may be designated by hours or minutes. The measurement method designation item 52 is set as a set of the measurement time zone and the measurement method. The four time zones in the figure are daytime, evening, early morning, and night from the top, and the method 1 sets the maximum value processing type, the method 2 sets the differential or difference processing type, and the method 3 sets the minimum value processing type.
【００６８】初期設定されたスケジューラは３０ｃは、
指定された測定時期になると、水位自動計測装置本体１
に対し、その時間帯における計測方式による測定開始を
指示する。これにより、水位自動計測装置本体１は、そ
の時間帯における水面の光学的特性に最も適した計測方
式を採用して、精度の高い水位計測を実行する。The default scheduler 30c is
When the designated measurement time comes, the water level automatic measurement device body 1
Instruct the start of measurement by the measurement method in that time zone. Thereby, the automatic water level measuring device main body 1 adopts the measuring method most suitable for the optical characteristics of the water surface in the time zone, and executes highly accurate water level measurement.
【００６９】なお、上記における計測方式の選択は時間
帯の指定によって行っているが、量水板や水面の明るさ
（照度）を測定し、その絶対値と水面と量水板の明るさ
を比較し、絶対値が大きく且つ水面の方が大のときは方
式１、絶対値が低く且つ水面の方が小のときは方式３、
両者の差が小さいときは方式２を採用するようにしても
よい。The selection of the measuring method in the above is carried out by designating the time zone, but the brightness (illuminance) of the water plate and the water surface is measured, and the absolute value and the brightness of the water surface and the water plate are measured. By comparison, method 1 is used when the absolute value is large and the water surface is larger, and method 3 is used when the absolute value is low and the water surface is smaller.
When the difference between the two is small, the method 2 may be adopted.
【００７０】ところで、水位計測は天候によっても影響
を受ける。ダムや樋門などの計測環境は通常、水面は静
水で透明または不透明となっていることが多い。しか
し、強風時や激しい雨の時は波浪のある流水となる。一
般の河川では、その両岸付近では静水が多いが、急流の
付近では波浪や渦を生じる流水となる。さらに、潮位計
測のための下降では、海の波により流水となることが多
いが、凪などの条件下では静水に近くなる。The water level measurement is also affected by the weather. In the measurement environment such as dams and gutters, the water surface is usually static and transparent or opaque. However, in strong winds or heavy rain, the water will flow with waves. In general rivers, there is a lot of static water near both banks, but in the vicinity of a rapid stream, it becomes a flowing water that causes waves and eddies. Furthermore, when descending for tide level measurement, water often flows due to ocean waves, but under conditions such as calm it approaches static water.
【００７１】このような計測環境下で、静水にも流水に
も対応可能にするためには、上記した斜板方式と垂直板
方式を組みあわせ、風雨などの気象条件に応じて最適な
方式を選択する。すなわち、計測環境に応じて、風速ま
たは雨量あるいはその組合せが一定値以上のときは垂直
板方式を、そうでないときは斜板方式を採用する。これ
によって、画像処理による水位計測を種々の計測環境と
自然条件に適応させることができる。Under such a measurement environment, in order to support both static water and running water, the swash plate method and the vertical plate method described above are combined, and an optimum method is selected according to weather conditions such as wind and rain. select. That is, depending on the measurement environment, the vertical plate method is used when the wind speed, the rainfall amount, or a combination thereof is a certain value or more, and the swash plate method is used otherwise. This makes it possible to adapt the water level measurement by image processing to various measurement environments and natural conditions.
【００７２】次に、量水板の画像処理による水位計測方
式に共通する、カメラ姿勢制御とセットアップ処理を説
明する。量水板は、２ｍ程度の高さであり、河川では洪
水時、１０ｍ以上も水位が上がるため、同一計測地点に
対し、複数の量水板を標高を変えて設置してある。水位
は、１ｃｍ程度の精度で計測する必要があり、カメラの
視野はある程度以下に押さえる必要がある。このため、
カメラアングルや水位の基準位置を、状況に応じて変更
する必要がある。Next, camera attitude control and setup processing common to the water level measuring method by image processing of the water measuring plate will be described. The water meter plate has a height of about 2 m, and since the water level rises by 10 m or more at the time of flood in a river, a plurality of water meter plates are installed at different elevations at the same measurement point. The water level needs to be measured with an accuracy of about 1 cm, and the field of view of the camera needs to be kept below a certain level. For this reason,
It is necessary to change the camera angle and the reference position of the water level according to the situation.
【００７３】図１５に、カメラアングル制御の処理手順
を示す。カメラ２の向きは、量水板と水面の境界部分が
画面の中心になるように、水位の高低に合わせて制御し
てやる必要がある。FIG. 15 shows a processing procedure of camera angle control. It is necessary to control the orientation of the camera 2 in accordance with the height of the water level so that the boundary between the water level plate and the water surface becomes the center of the screen.
【００７４】このため、カメラ姿勢制御手段３１はま
ず、前回の水位計測結果ｈｘを格納してあるデータベー
スから読出す（Ｄ−１０１）。そして、今回のカメラセ
ッテイング角度θ（カメラアングル）を、以下のように
算出し（Ｄ−１０２）、雲母台１２に装備してあるカメ
ラ姿勢制御機構に角度θを送信する（Ｄ−１０３）。For this reason, the camera posture control means 31 first reads the previous water level measurement result hx from the stored database (D-101). Then, the current camera setting angle θ (camera angle) is calculated as follows (D-102), and the angle θ is transmitted to the camera attitude control mechanism mounted on the mica stand 12 (D-103).
【００７５】カメラの取付け位置の標高Ｈ0と、カメラ
２と量水板３の距離Ｌ0は、図１に示したように既知で
あるから、カメラセッテイング角度θは（数１）より計
算できる。[0075] the altitude H 0 of the attachment position of the camera, the distance L 0 of the camera 2 and the weight aqueous plate 3, because it is known, as shown in FIG. 1, camera Setteingu angle θ can be calculated from equation (1) .
【００７６】[0076]
【数１】θ＝ｔａｎ~1（（Ｈ0−ｈｘ）／Ｌ0） このカメラ姿勢制御は、水位計測直前に実行するように
仕組んでおくものとする。水位計測は、水位があまり変
化しない程度の周期で行われるので、カメラセッティン
グ角を前回の水位より決定しても何ら問題はない。これ
により、水位が変化しても量水板の水面境界部分は、常
に画面中央付近となるように制御されるので、カメラの
計測視野を狭くして検出精度を向上することができる。[Number 1] θ = tan ~ 1 ((H 0 -hx) / L 0) This camera posture control shall Prefer contrived to perform the water level measurement just before. Since the water level is measured in a cycle in which the water level does not change so much, there is no problem in determining the camera setting angle from the previous water level. As a result, even if the water level changes, the water surface boundary portion of the water measuring plate is controlled so as to be always near the center of the screen, so that the measurement field of view of the camera can be narrowed and the detection accuracy can be improved.
【００７７】次に、水位計測の基準位置を容易に変更で
きるセットアップ処理を、図１６と図１７により説明す
る。Next, a setup process for easily changing the reference position for water level measurement will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
【００７８】図１６は、セットアップの処理手順を示す
説明図である。この処理は、計測対象の量水板を変更し
て立ち上げするときに行われる。同図（ａ）で、（１）
〜（６）は観測者の手順、Ｅ−１０１〜１０６はセット
アップ手段３０ｄの処理を示している。FIG. 16 is an explanatory diagram showing the procedure of the setup process. This process is performed when the measurement target water plate is changed and started up. In the figure (a), (1)
(6) indicates the procedure of the observer, and E-101 to E-106 indicate the processing of the setup means 30d.
【００７９】計測対象の量水板の画像５が取り込まれ同
図（ｂ）のように表示されると、観測者はこの画面中央
付近に水面境界９のある正常なシーンか確認し、正常で
ない場合にはカメラの姿勢を操作調整する（１）。When the image 5 of the water plate to be measured is captured and displayed as shown in FIG. 7B, the observer confirms that the water surface boundary 9 is near the center of the screen, and it is not normal. In this case, the posture of the camera is operated and adjusted (1).
【００８０】次に、座標変換係数を得るための入力処理
が行われる。まず、カーソルでスケール基準上方点４
６、次いで下方点４７を指示すると（２）〜（３）、そ
の座標Ｐ２とＰ１が取り込まれて記憶される（Ｅ−１０
１，１０２）。この２点間４９の実際の距離ＬＬをキー
ボードから入力し（４）、記憶される（Ｅ−１０３）。
これより、座標変換係数Ｋが（数２）により算出される
（Ｅ−１０４）。Next, an input process for obtaining the coordinate conversion coefficient is performed. First, use the cursor to move the scale reference upper point 4
6, and then the lower point 47 is designated (2) to (3), the coordinates P2 and P1 are fetched and stored (E-10).
1, 102). The actual distance LL between the two points 49 is input from the keyboard (4) and stored (E-103).
From this, the coordinate conversion coefficient K is calculated by (Equation 2) (E-104).
【００８１】[0081]
【数２】Ｋ＝ＬＬ／（Ｐ１−Ｐ２） 次に、水位計測の基準位置を設定するための処理が行わ
れる。カーソルによって、画像５上で最大値またはそれ
に準ずる数字が付記されている目盛、例えば上方点４６
を基準位置４８に指示すると（５）、基準位置がＰ２と
して取り込まれ（Ｅ−１０５）、その数字ＮＭＢ（図で
は８）を文字認識により読み取る（Ｅ−１０６）。ＮＭ
Ｂは、観測者がキーボードから入力してもよい。最後
に、基準位置の実際の標高値５０を、キーボードから入
力すると（６）、基準位置の標高ｈが取り込まれ記憶さ
れる（Ｅ−１０７）。## EQU00002 ## K = LL / (P1-P2) Next, processing for setting the reference position for water level measurement is performed. Depending on the cursor, the scale on which the maximum value or a number corresponding thereto is added on the image 5, for example, the upper point 46
Is designated to the reference position 48 (5), the reference position is captured as P2 (E-105), and the numeral NMB (8 in the figure) is read by character recognition (E-106). NM
B may be input by the observer from the keyboard. Finally, when the actual altitude value 50 at the reference position is input from the keyboard (6), the altitude h at the reference position is captured and stored (E-107).
【００８２】図１７は、水位の変動に対応して基準位置
を更新しながら、水位を計測する処理フローを示したも
のである。同図（ａ）に示すＡのステップ及びＣステッ
プは、図２の処理Ａと処理Ｃを詳細にしたものである。
ステップＦは、基準位置の更新処理を示し、基準位置認
識手段２４による処理Ａの一部、または、セットアップ
手段３０ｄの付加機能として実行される。FIG. 17 shows a processing flow for measuring the water level while updating the reference position corresponding to the fluctuation of the water level. Steps A and C shown in FIG. 2A are details of the processing A and processing C in FIG.
Step F shows a reference position updating process, and is executed as a part of the process A by the reference position recognizing means 24 or as an additional function of the setup means 30d.
【００８３】まず、量水板の画像５を取り込み（Ａ−１
０１）、画像５から全ての数字を切り出して、数字を文
字認識の手法、たとえばパターンマッチングにより読み
取り、大きさの順に並べる（Ａ−１０２）。次に、読み
取った数字の中に、設定されているＮＭＢに一致する数
字が有るかチエックする（Ａ−１０３）。ＮＭＢに一致
する数字が有れば、前回計測時の基準値を用いて処理Ｃ
の水位計算が行われる。First, the image 5 of the measuring plate is captured (A-1
01), all the numbers are cut out from the image 5, the numbers are read by a method of character recognition, for example, pattern matching, and arranged in order of size (A-102). Next, it is checked whether or not there is a number that matches the set NMB among the read numbers (A-103). If there is a number that matches NMB, process C using the reference value from the previous measurement.
The water level is calculated.
【００８４】一方、前回水位に応じてカメラ姿勢が制御
され（あるいは、前回以後の水位の変動によって）前回
のＮＭＢが認識できなくなった場合には、格納している
ＮＭＢに一致する数字が無いので、基準位置の更新処理
が行われる。まず、読み取り数字の最大値とＮＭＢを比
較する（Ｆ−１０１）。ＮＭＢの方が大きいときは、水
位が低下し前回よりカメラが下向きに修正されているよ
うな場合で、読み取った数字の中央値をＮＭＢ１とし、
ＮＭＢとの偏差△ｈを求める（Ｆ−１０２）。そして、
ＮＭＢ＝ＮＭＢ１、基準位置の標高ｈ＝ｈ−△ｈに更新
する（Ｆ−１０３）。On the other hand, if the camera attitude is controlled according to the previous water level (or the previous NMB cannot be recognized due to the change in the water level after the previous time), there is no number that matches the stored NMB. The reference position update process is performed. First, the maximum read number is compared with NMB (F-101). When NMB is larger, it means that the water level has dropped and the camera has been corrected downward from the previous time, and the median of the read numbers is NMB1,
The deviation Δh from NMB is calculated (F-102). And
NMB = NMB1, and the altitude of the reference position is updated to h = h-Δh (F-103).
【００８５】一方、ＮＭＢの方が小さい場合は、読み取
り数字の最小値がＮＭＢより大きい判定し（Ｆ−１０
４）、大きいときは前回よりカメラが上向きに修正され
ているような場合で、読み取った数字の中央値をＮＭＢ
１とし、ＮＭＢとの偏差△ｈを求め（Ｆ−１０５）、Ｎ
ＭＢ＝ＮＭＢ１、基準位置の標高ｈ＝ｈ＋△ｈに更新す
る（Ｆ−１０６）。なお、中央値でなくその前後の値で
もよい。On the other hand, when NMB is smaller, it is judged that the minimum value of the read number is larger than NMB (F-10
4) When it is larger, the camera has been corrected upward from the previous time, and the median value of the read number is NMB.
1, the deviation Δh from NMB is calculated (F-105), N
MB = NMB1, and the altitude of the reference position is updated to h = h + Δh (F-106). The values before and after the median value may be used.
【００８６】ところで、実際の量水板の目盛近くの読み
取り数字は一桁で、０〜９を繰り返し付記している。こ
の場合、ステップＦ１０１の上記の判定は、ＮＭＢ≠０
のときにのみ有効である。従って、ＮＭＢ＝０のときに
は、読み取り数字の最大値が８〜９の場合にカメラは下
向き修正であり、判定成立（ＹＥＳ）とする。図１７
（ｂ）は、かかる場合の基準位置更新を示している。By the way, the number read near the scale of the actual amount plate is a single digit, and 0 to 9 are added repeatedly. In this case, the above determination in step F101 is NMB ≠ 0.
Is only valid when. Therefore, when NMB = 0, the camera is corrected downward when the maximum value of the read number is 8 to 9, and the determination is successful (YES). FIG. 17
(B) shows the reference position update in such a case.
【００８７】同様に、ステップＦ１０４の上記の判定
は、ＮＭＢ≠９のときに有効である。もし、ＮＭＢ＝９
のときには、読み取り数字の最小値が０〜１の場合にカ
メラは上向き修正であり、判定成立（ＹＥＳ）とする。
ただし、測定周期内に画像５のエリアが、２個の数字間
隔（２００ミリ）を超えるようなことがないという条件
である。この条件を超えたときは、基準値の更新処理が
異常処理（Ｆ−２０７）となり、再度のセットアップを
要求して終了する。Similarly, the above determination of step F104 is valid when NMB ≠ 9. If NMB = 9
In the case of, when the minimum value of the read number is 0 to 1, the camera is corrected upward, and the determination is successful (YES).
However, the condition is that the area of the image 5 does not exceed the interval of two numbers (200 mm) within the measurement cycle. When this condition is exceeded, the reference value update process becomes an abnormal process (F-207), and another setup is requested and the process ends.
【００８８】なお、ステップＦ１０１やＦ１０４による
変動方向の判定に代えて、カメラ姿勢制御信号を利用し
て直接、上向き／下向きを決定するようにしてもよい。Instead of the determination of the changing direction in steps F101 and F104, the camera attitude control signal may be used to directly determine the upward / downward direction.
【００８９】次に、水位決定手段による処理を説明す
る。まず、ＮＭＢと同じ数字に対応（直下）する目盛の
垂直方向座標ｙ０を読み取る（Ｃ−１０１）。次に、水
面位置認識手段２５から、上述した画像処理（垂直板方
式あるいは斜板方式）によって検出した水面境界９の座
標ｈ１を受け取る（Ｃ−１０２）。両座標から、国内統
一基準の標高による水面の位置ｈxを、（数３）にした
がって算出する（Ｃ−１０３）。Next, the processing by the water level determining means will be described. First, the vertical coordinate y0 of the scale corresponding to (immediately below) the same number as NMB is read (C-101). Next, the coordinate h1 of the water surface boundary 9 detected by the above-described image processing (vertical plate method or swash plate method) is received from the water surface position recognizing means 25 (C-102). From both coordinates, the position hx of the water surface based on the elevation of the national standard is calculated according to (Equation 3) (C-103).
【００９０】[0090]
【数３】ｈx ＝ Ｋ・（ｈ１−ｙ０）＋ｈ このように、本実施例の基準位置更新処理とそれによる
水位計測によれば、水位が急変し、カメラ姿勢が制御さ
れるような場合にも、リアルタイムに追随して精度の高
い水位計測を可能にしている。[Mathematical formula-see original document] hx = K.multidot. (H1-y0) + h As described above, according to the reference position updating process of this embodiment and the water level measurement by it, when the water level suddenly changes and the camera attitude is controlled, Also enables real-time water level measurement with high accuracy.
【００９１】以上に説明した水位計測装置、リアルタイ
ムな水位計測であるが、光ディスクやＶＴＲの画像記録
装置を備え、画像データを検索可能に蓄積して、後刻に
ヒストリカルな水位計測を行って、事故解析やシミュレ
ーションに役立てることもできる。Although the water level measuring device and the real-time water level measuring device described above are equipped with an optical disk and an image recording device of a VTR, the image data is stored in a searchable manner, and the historical water level is measured at a later time, resulting in an accident. It can also be useful for analysis and simulation.
【００９２】[0092]
【発明の効果】本発明によれば、従来困難であった波浪
のある流水面の水位を、画像処理による新規な計測方式
を実現できたので、観測者の負担を大幅に軽減できる効
果がある。According to the present invention, it is possible to realize a new measuring method by image processing for the water level of a flowing water surface with waves, which has been difficult in the past. Therefore, it is possible to significantly reduce the burden on the observer. .
【００９３】本発明によれば、水面の明るさに適応した
計測方式を選択でき、昼夜を問わず水位計測の精度を向
上する効果がある。According to the present invention, it is possible to select a measuring method adapted to the brightness of the water surface, and it is possible to improve the accuracy of water level measurement regardless of day or night.
【００９４】本発明によれば、水面の状態が静水から流
水あるいはその反対に変動す広範な環境に適応でき、水
位計測装置の信頼性と適用範囲を大幅に向上できる効果
がある。According to the present invention, it is possible to adapt to a wide range of environments in which the state of the water surface changes from still water to running water or vice versa, and there is an effect that the reliability and range of application of the water level measuring device can be greatly improved.
【００９５】本発明によれば、画像処理による水位の計
測で、水位変動に応じたカメラ姿勢制御と基準位置の更
新ができるので、水位の急変などにリアルタイムに追随
して精度よく測定でき、観測者の負担も低減できる効果
がある。According to the present invention, since the camera position can be controlled and the reference position can be updated according to the fluctuation of the water level by measuring the water level by the image processing, it is possible to follow the sudden change of the water level in real time and perform the measurement with high accuracy. There is an effect that the burden on the person can be reduced.
【図１】本発明の一実施例による水位自動計測装置の全
体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an automatic water level measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】水位計測処理手順の概略フロー図。FIG. 2 is a schematic flow chart of a water level measurement processing procedure.
【図３】カメラによる量水板と水面境界の映像を示す画
像図。FIG. 3 is an image diagram showing an image of a water plate and a water surface boundary by a camera.
【図４】サブ量水板を併用する斜板方式の検出原理と問
題点示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the detection principle and problems of the swash plate method that also uses a sub water plate.
【図５】本発明の垂直板方式の一実施例（微分処理パタ
ーン）の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment (differential processing pattern) of the vertical plate system of the present invention.
【図６】微分処理方式の処理仮定を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a processing assumption of a differential processing method.
【図７】微分処理パターンによる水位計測の処理手順を
示すフロー図。FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of water level measurement using a differential processing pattern.
【図８】本発明の垂直板方式の他の実施例（最大値処理
パターン）による水位計測の処理手順を示すフロー図。FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of water level measurement according to another embodiment (maximum value processing pattern) of the vertical plate system of the present invention.
【図９】最大値処理による処理結果の画像図。FIG. 9 is an image diagram of a processing result of the maximum value processing.
【図１０】本発明の垂直板方式の他の実施例（最小値処
理パターン）による水位計測の処理手順を示すフロー
図。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of water level measurement according to another embodiment (minimum value processing pattern) of the vertical plate system of the present invention.
【図１１】最小値処理による処理結果の画像図。FIG. 11 is an image diagram of a processing result by the minimum value processing.
【図１２】本発明の垂直板方式の他の実施例（差分処理
パターン）による水位計測の処理手順を示すフロー図。FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of water level measurement according to another embodiment (difference processing pattern) of the vertical plate system of the present invention.
【図１３】差分処理による処理結果の画像図。FIG. 13 is an image diagram of a processing result of difference processing.
【図１４】本発明の一実施例で、水位計測の画像取り込
みカメラの姿勢制御方法を説明するフロー図。FIG. 14 is a flowchart illustrating an attitude control method of an image capturing camera for water level measurement according to an embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の一実施例で、スケジューラーの設定
項目を示す説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram showing setting items of a scheduler in one embodiment of the present invention.
【図１６】本発明の一実施例で、セットアップの処理手
順を説明するフロー図。FIG. 16 is a flowchart illustrating a setup processing procedure according to the embodiment of the present invention.
【図１７】本発明の一実施例で、基準位置の更新処理
と、水位決定の処理を説明するフロー図。FIG. 17 is a flowchart illustrating a reference position update process and a water level determination process according to the embodiment of this invention.
１…水位計測装置本体、２…ＩＴＶカメラ、３…量水
板、４…水面、５…入力画像、６…基準位置を示す数字
及び目盛、７…量水板の写像（反射影又は屈折像）、８
…サブ量水板、９…量水板と水面の境界位置、１１…上
位計算機、１２…カメラ雲台、２３…量水板水位計測手
段、２４…基準位置認識手段、２５…水面位置認識手
段、２６…水位決定手段、２７…画像処理演算手段、２
８…画像メモリ、２９…ＣＰＵ及び主メモリ、３０…計
測管理手段、３０ａ…データベース登録手段、３０ｃ…
スケジューラ手段、３０ｄ…セットアップ手段、３１…
カメラ姿勢制御手段、３２…ＣＰＵ及び主メモリ、３３
……水位等の共通基準位置(国内統一基準)、４６…スケ
ール基準上方点、４７……スケール基準下方点、４８…
基準位置、４９…スケール基準間距離、５０…基準位置
標高値。1 ... Water level measuring device main body, 2 ... ITV camera, 3 ... Water plate, 4 ... Water surface, 5 ... Input image, 6 ... Number and scale indicating reference position, 7 ... Image of water plate (reflection shadow or refraction image) ), 8
... Sub water plate, 9 ... Boundary position between water plate and water surface, 11 ... Host computer, 12 ... Camera platform, 23 ... Water plate water level measuring means, 24 ... Reference position recognition means, 25 ... Water surface position recognition means , 26 ... Water level determining means, 27 ... Image processing calculating means, 2
8 ... Image memory, 29 ... CPU and main memory, 30 ... Measurement management means, 30a ... Database registration means, 30c ...
Scheduler means, 30d ... Setup means, 31 ...
Camera attitude control means, 32 ... CPU and main memory, 33
...... Common reference position such as water level (national standard), 46 ... scale reference upper point, 47 ... scale reference lower point, 48 ...
Reference position, 49 ... Scale reference distance, 50 ... Reference position elevation value.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9061−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３３５ Ｚ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location 9061-5H G06F 15/70 335 Z
Claims (22)
の画像を入力し、所定の画像処理をして水位を計測する
方法において、 前記量水板の画像を時系列に入力し、各入力画像の濃度
をその水平または斜め方向に微分処理したもの（微分画
像）を積算して累積濃淡画像を作成し、この累積濃淡画
像の濃度差によって前記量水板と水面を分離して水面位
置を認識することを特徴とする画像処理による水位計測
方法。1. A method for measuring the water level by inputting an image of a water plate installed vertically to the water surface and performing predetermined image processing, wherein the image of the water plate is input in time series. , The density of each input image is differentiated horizontally or diagonally (differential image) to create a cumulative gray image, and the water level plate and the water surface are separated by the density difference of the cumulative gray image. A water level measuring method by image processing characterized by recognizing the water surface position.
の画像を入力し、所定の画像処理をして水位を計測する
方法において、 前記量水板の画像を複数回、時系列に入力するたびに、
最初は入力画像間、次いで入力画像と累積濃淡画像間で
最大値処理したものを積算して前記累積濃淡画像を作成
し、該累積濃淡画像の濃度差によって前記量水板と水面
を分離して水面位置を認識することを特徴とする画像処
理による水位計測方法。2. A method for measuring a water level by inputting an image of a water plate installed vertically to the water surface and performing a predetermined image processing, comprising: Every time you type in
First, between the input images, the maximum value processing between the input image and the cumulative grayscale image is integrated to create the cumulative grayscale image, and the water level plate and the water surface are separated by the density difference of the cumulative grayscale image. A water level measuring method by image processing characterized by recognizing the water surface position.
の画像を入力し、所定の画像処理をして水位を計測する
方法において、 前記量水板の画像を複数回、時系列に入力するたびに、
最初は入力画像間、次いで入力画像と累積濃淡画像間で
最小値処理したものを積算して前記累積濃淡画像を作成
し、該累積濃淡画像の濃度差によって前記量水板と水面
を分離して水面位置を認識することを特徴とする画像処
理による水位計測方法。3. A method for measuring a water level by inputting an image of a water plate installed vertically to the water surface and performing predetermined image processing, comprising: Every time you type in
First, between the input images, and then the minimum value processing between the input image and the cumulative grayscale image is integrated to create the cumulative grayscale image, and the water level plate and the water surface are separated by the density difference of the cumulative grayscale image. A water level measuring method by image processing characterized by recognizing the water surface position.
の画像を入力し、所定の画像処理をして水位を計測する
方法において、 前記量水板の画像を複数回、時系列に入力するたびに、
入力画像間で差分処理したもの（差分画像）を積算して
累積濃淡画像を作成し、この累積濃淡画像の濃度差によ
って前記量水板と水面を分離して水面位置を認識するこ
とを特徴とする画像処理による水位計測方法。4. A method for measuring a water level by inputting an image of a water plate installed vertically to the water surface and performing predetermined image processing, comprising: Every time you type in
The difference between the input images (difference image) is integrated to create a cumulative gray image, and the water level is recognized by separating the water plate and the water surface by the density difference of the cumulative gray image. Water level measurement method by image processing.
力画像間で行い、前記累積濃淡画像の作成は、前記第一
の時間間隔より長い第二の時間間隔で行われることを特
徴とする画像処理による水位計測方法。5. The difference processing according to claim 4, wherein the difference processing is performed between two input images captured at a first time interval, and the cumulative grayscale image is created by a second input image longer than the first time interval. A water level measuring method by image processing, which is performed at time intervals.
て、 前記量水板と水面の分離は、所定のしきい値による２値
化処理によって行うことを特徴とする画像処理による水
位計測方法。6. The water level measurement by image processing according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the water level plate and the water surface are separated by a binarization process using a predetermined threshold value. Method.
の画像を時系列に入力し、所定の画像処理をして水位を
計測する方法において、 前記量水板の画像を入力するたびに、入力画像または入
力画像間または入力画像と累積濃淡画像間で所定の画像
処理をして得たもの（以下、処理画像と呼ぶ）を累積し
て前記累積濃淡画像を作成し、これら処理を所定回数繰
り返して作成した累積濃淡画像を所定の濃度しきい値に
よって２値化して前記量水板画像における水面位置を認
識することを特徴とする画像処理による水位計測方法。7. A method for measuring the water level by time-sequentially inputting images of a water plate installed vertically to the water surface, and inputting the image of the water plate. Each time, the cumulative grayscale image is created by accumulating the input image or between the input images or between the input image and the cumulative grayscale image, which is obtained by performing a predetermined image processing (hereinafter, referred to as a processed image). A water level measuring method by image processing, which comprises binarizing a cumulative grayscale image created by repeating a predetermined number of times with a predetermined density threshold value and recognizing a water surface position in the water plate image.
の画像を識別するのに必要な値とされることを特徴とす
る画像処理による水位計測方法。8. The water level measuring method by image processing according to claim 7, wherein the predetermined number of times is a value necessary for distinguishing the image of the water plate and the image of the water surface by the binarization. .
を求める微分処理または入力画像間の濃度の差分を求め
る差分処理によることを特徴とする画像処理による水位
計測方法。9. The image according to claim 7, wherein the predetermined image processing is differential processing for obtaining a density change in a predetermined direction of an input image or difference processing for obtaining a difference in density between input images. Water level measurement method by treatment.
累積されることを特徴とする画像処理による水位計測方
法。10. The water level measuring method according to claim 7, wherein the accumulated grayscale image is accumulated after binarizing the processed image.
間の濃度の最大値を求める最大値処理と、入力画像と累
積濃淡画像間の濃度の最小値を求める最小値処理を付加
され、これらの画像処理の一つを所定条件に応じて選択
することを特徴とする画像処理による水位計測方法。11. The predetermined image processing according to claim 9, further comprising maximum value processing for obtaining a maximum value of density between the input image and the cumulative grayscale image, and minimum density processing between the input image and the cumulative grayscale image. A water level measuring method by image processing, wherein a minimum value processing for obtaining a value is added, and one of these image processing is selected according to a predetermined condition.
ことを特徴とする画像処理による水位計測方法。12. The water level measuring method by image processing according to claim 11, wherein the predetermined condition sets a specific time zone of one day.
いを設定することを特徴とする画像処理による水位計測
方法。13. The water level measuring method by image processing according to claim 11, wherein the predetermined condition sets a degree of brightness in a water level measuring environment.
板の画像と、水面に対し斜めに設置しているサブ量水板
の画像を入力して水位を計測する場合に、計測環境条件
に応じて下記（イ）または（ロ）を選択することを特徴
とする画像処理による水位計測方法。 （イ）前記量水板の画像を時系列に入力するたびに、入
力画像または入力画像間または入力画像と累積濃淡画像
間で所定の画像処理をして得たもの（処理画像）を累積
して前記累積濃淡画像を作成し、これら処理を所定回数
繰り返して作成した累積濃淡画像を所定の濃度しきい値
によって２値化して前記量水板画像における水面位置を
認識する垂直板方式。 （ロ）前記サブ量水板の画像を入力し、該サブ量水板の
実像と水面による写像との交点を求めて前記水面位置を
認識する斜板方式。14. A measurement environment when the water level is measured by inputting an image of a measuring plate installed vertically to the water surface and an image of a sub measuring plate installed obliquely to the water surface. A water level measuring method by image processing, characterized in that the following (ii) or (ii) is selected according to the conditions. (B) Every time an image of the water plate is input in time series, the image (processed image) obtained by performing predetermined image processing on the input image or between the input images or between the input image and the cumulative grayscale image is accumulated. A vertical plate method in which the cumulative grayscale image is created by repeating the above process a predetermined number of times and the cumulative grayscale image created is binarized by a predetermined density threshold to recognize the water surface position in the water quantity plate image. (B) A swash plate method in which an image of the sub water plate is input, and the water surface position is recognized by obtaining an intersection between a real image of the sub water plate and a map of the water surface.
板と、その画像を時系列に入力するカメラと、入力画像
に所定処理をして水位を計測する計算機装置からなる画
像処理による水位計測装置において、 前記入力画像中の量水板の数字と目盛から基準位置を決
定する基準位置認識手段と、前記入力画像を入力する度
にその入力画像または入力画像間または入力画像と累積
濃淡画像間で所定の画像処理をして得たもの（処理画
像）を累積して前記累積濃淡画像を作成し、これら処理
を所定回数繰り返して作成した累積濃淡画像を所定の濃
度しきい値によって２値化して前記量水板画像における
水面位置を認識する水面位置認識手段と、前記基準位置
に基づいて認識された水面位置から水位を算出する水位
決定手段を、前記計算機装置に具備することを特徴とす
る画像処理による水位計測装置。15. An image processing system comprising a water plate installed vertically to the water surface, a camera for inputting the images in time series, and a computer device for performing a predetermined process on the input image to measure the water level. In the water level measuring device, reference position recognition means for determining a reference position from the number and scale of the water plate in the input image, and each time the input image is input, the input image or between the input images or between the input image and the accumulated gray The cumulative grayscale image is created by accumulating images (processed images) obtained by performing predetermined image processing between the images, and the cumulative grayscale image created by repeating these processes a predetermined number of times is set to 2 by a predetermined density threshold value. The computer device is provided with water surface position recognizing means for quantifying the water surface position in the water plate image and water level determining means for calculating the water level from the water surface position recognized based on the reference position. Water level measuring device by image processing, characterized in that.
の差分処理、入力画像と前記累積濃淡画像間の最大値処
理及び入力画像と前記累積濃淡画像間の最小値処理の少
なくとも一つの前記所定の画像処理と、前記累積濃淡画
像の作成及び前記２値化とを行う画像処理演算手段と画
像メモリを具備することを特徴とする画像処理による水
位計測装置。16. The differential processing of the input image, the difference processing between the input images that are adjacent in time series, the maximum value processing between the input image and the cumulative grayscale image, and the between the input image and the cumulative grayscale image according to claim 15. Water level measuring device by image processing, comprising at least one of the predetermined image processing of the minimum value processing, image processing calculation means for creating the cumulative grayscale image and binarization. .
るさに応じて用いる最適処理選択手段を具備することを
特徴とする画像処理による水位計測装置。17. The water level measuring device by image processing according to claim 15, further comprising an optimum process selecting unit that uses the predetermined image processing according to time and / or brightness of a measurement environment.
板と、その量水板に並べて水面に対し斜めに設置してい
るサブ量水板と、量水板または量水板とサブ量水板の画
像を時系列に入力するカメラと、入力画像に所定処理を
して水位を計測する計算機装置からなる画像処理による
水位計測装置において、 前記入力画像中の量水板の数字と目盛から基準位置を決
定する基準位置認識手段と、前記量水板の画像を入力す
る度にその入力画像または入力画像間または入力画像と
累積濃淡画像間で所定の画像処理をして得たもの（処理
画像）を累積して前記累積濃淡画像を作成し、これら処
理を所定回数繰り返して作成した累積濃淡画像を所定の
濃度しきい値によって２値化して前記量水板画像におけ
る水面位置を認識する第１の水面位置認識手段と、前記
サブ量水板の入力画像における実像と水面による写像の
交点を求めて前記水面位置を認識する第２の水面位置認
識手段と、認識された前記水面位置と前記基準位置から
水位を算出する水位決定手段と、計測環境条件に応じて
前記第１の水面位置認識手段と前記第２の水面位置認識
手段の使用を選択する最適処理選択手段を具備すること
を特徴とする画像処理による水位計測装置。18. A measuring plate installed vertically to the water surface, a sub measuring plate arranged side by side with the measuring plate obliquely to the water surface, a measuring plate or a measuring plate and a sub plate. In a water level measuring device by image processing consisting of a camera for inputting images of a water plate in time series and a computer device for performing predetermined processing on the input image to measure the water level, the numbers and scales of the water plate in the input image A reference position recognizing means for determining a reference position from, and each time an image of the water plate is input, it is obtained by performing predetermined image processing between the input images or between the input images or between the input image and the cumulative grayscale image ( (Processed image) is accumulated to create the cumulative grayscale image, and the cumulative grayscale image created by repeating these processes a predetermined number of times is binarized by a predetermined density threshold to recognize the water surface position in the water plate image. With the first water surface position recognition means Second water surface position recognizing means for recognizing the water surface position by obtaining an intersection of a real image in the input image of the sub water plate and a mapping by the water surface, and a water level for calculating a water level from the recognized water surface position and the reference position. A water level measuring device by image processing, comprising: determining means; and optimum processing selecting means for selecting whether to use the first water surface position recognizing means and the second water surface position recognizing means in accordance with measurement environment conditions. .
板の画像を時系列に入力するカメラを有し、入力画像に
所定の画像処理をして水位を計測する方法において、 セットアップ時に量水板の画像上で指示された所定目盛
に対応する数字を読み取って基準位置数字として記憶
し、 計測時に量水板の画像より全ての数字を読み取り、その
中に前記基準位置数字を認識できない場合には、前記全
ての数字の中央値または中央値の近傍値で記憶されてい
る前記基準位置数字を更新することを特徴とする画像処
理による水位計測方法。19. A method for measuring the water level, comprising a camera for time-sequentially inputting images of a water plate installed vertically to the water surface and measuring the water level by performing predetermined image processing on the input image. The number corresponding to the specified scale on the image of the water plate is read and stored as the reference position number, and all the numbers are read from the image of the water plate during measurement, and the reference position number cannot be recognized in it. In this case, the water level measuring method by image processing is characterized in that the reference position number stored is updated with the median value of all the numbers or a value near the median value.
係数と前記基準位置数字の標高を設定されていて、 前記基準位置数字を認識できない場合には、更新前の基
準位置数字と更新後の基準位置数字の差分に応じて前記
標高を補正することを特徴とする画像処理による水位計
測方法。20. The update according to claim 19, wherein the distance conversion coefficient between the scales of the water quantity plate and the altitude of the reference position number are set at the time of the setup, and the reference position number cannot be recognized. A water level measuring method by image processing, characterized in that the altitude is corrected according to a difference between a previous reference position number and an updated reference position number.
特徴とする画像処理による水位計測方法。21. The water level measuring method by image processing according to claim 19 or 20, wherein the viewing angle of the camera is controlled according to the fluctuation of the water level.
画像中の水面境界が識別可能になるように制御すること
を特徴とする画像処理による水位計測方法。22. The water level measuring method by image processing according to claim 21, wherein the viewing angle of the camera is controlled so that the water surface boundary in the input image can be identified based on the water level measured last time.
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| US09/098,463 US6098029A (en) | 1994-06-14 | 1998-06-17 | Liquid-level position measuring method and system |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220339B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000329608A (en) * | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Sumitomo Chem Co Ltd | Method and apparatus for measuring interface |
| KR101873124B1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-06-29 | 부산대학교 산학협력단 | Method and system for measuring watar level of liquid storage tanks |
| US10408617B2 (en) | 2015-12-22 | 2019-09-10 | Prodrone Co., Ltd. | Water level measurement system and water level control system, and water level measurement method and water level control method using such systems |
| CN110428416A (en) * | 2019-08-06 | 2019-11-08 | 广东工业大学 | A kind of liquid level visible detection method and device |
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|---|---|---|---|---|
| WO2018092238A1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | 三菱電機株式会社 | Water level measurement device and water level measurement method |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP28194294A patent/JP3220339B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3220339B2 (en) | 2001-10-22 |
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