JPH08201298A - Microorganism monitor - Google Patents

Microorganism monitor

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JPH08201298A
JPH08201298A JP7013483A JP1348395A JPH08201298A JP H08201298 A JPH08201298 A JP H08201298A JP 7013483 A JP7013483 A JP 7013483A JP 1348395 A JP1348395 A JP 1348395A JP H08201298 A JPH08201298 A JP H08201298A
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microorganisms
microorganism
image
dyeing
sample chamber
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Fumitomo Go
文智 呉
Naoki Hara
直樹 原
Mikio Yoda
幹雄 依田
Nobuyoshi Yamakoshi
信義 山越
Toshio Yahagi
捷夫 矢萩
Shoji Watanabe
昭二 渡辺
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

PURPOSE: To realize control by fixing the microorganisms in liquid in a sample chamber, dyeing the microorganisms, determining the image of the microorganisms emphasized by dyeing, by the binarization threshold value, thereby extracting and recognizing the microorganism, quantitatively measuring the amount of the microorganisms, and reflecting the microorganism information on the operation control of a monitor. CONSTITUTION: A sample is replaced by water stream, and microorganisms are fixed. A microorganism dyeing device is started, and dyeing liquid is injected into the sample chamber. Then, the dyeing of the microorganism is performed. The image of the dyed microorganisms are picked up with the camera of an image pickup device 200. The image signal is processed by an image processor 400, and the microorganisms are quantitatively measured. The measured value is displayed for guidance on a central monitor 320. In the image processing of the microorganism emphasized by dyeing, the width of the luminance distribution of the microorganisms is narrow and the entire image becomes dark in comparison with the minute change in luminance distribution of the background of sewage. When the low-frequency part between two luminance distributions is determined as the binarization threshold value, the more accurate microorganism information is obtained. The microorganism information is reflected on the operation, and the operation control can be realized.

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、例えば、下水処理プロ
セスにおける微生物を監視する微生物監視装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microorganism monitoring device for monitoring microorganisms in a sewage treatment process, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】下水処理プロセスでは、エアレーション
タンクで流入下水の有機物を微生物に摂取させ、沈殿池
で微生物を沈降させて上澄液を放流している。下水処理
場から放流する水質を良くするには、微生物の形状(大
きさ)を良好なものにし沈降性を良くすることが必要で
ある。下水の微生物は凝集性微生物と糸状性微生物に大
別されるが、糸状性微生物が繁殖しすぎると沈降性が悪
くなる。沈降性が悪くなることをバルキング現象と称し
ている。沈降性が悪化すると、沈殿池から微生物が流出
し放流水質の悪化を招くことになる。従って、糸状性微
生物を過剰に繁殖させないことが重要である。糸状性微
生物として、例えば、スファエロテルス(Sphaerotilu
s)などがある。糸状性微生物が繁殖しずきるのを防止
するためには、微生物の種類やその出現量あるいは濃度
などを連続的かつ定量的に計測し運転管理に反映させる
必要がある。この場合、微生物の凝集状態やその棲息状
態を乱さず、正確な微生物の状態を得ることが重要であ
る。
2. Description of the Related Art In a sewage treatment process, microorganisms are allowed to ingest organic matter in inflowing sewage in an aeration tank, the microorganisms are allowed to settle in a sedimentation tank, and a supernatant is discharged. In order to improve the quality of water discharged from a sewage treatment plant, it is necessary to improve the shape (size) of microorganisms and improve the sedimentation property. The sewage microorganisms are roughly classified into flocculating microorganisms and filamentous microorganisms, but if filamentous microorganisms proliferate too much, the sedimentation property deteriorates. The deterioration of the sedimentation property is called the bulking phenomenon. When the sedimentation property deteriorates, microorganisms flow out from the sedimentation basin and the quality of the discharged water deteriorates. Therefore, it is important to prevent the filamentous microorganisms from multiplying excessively. Examples of filamentous microorganisms include Sphaerotilus sp.
s) etc. In order to prevent the filamentous microorganisms from breeding all over, it is necessary to continuously and quantitatively measure the types of microorganisms and their appearance amounts or concentrations and reflect them in operation management. In this case, it is important to obtain an accurate microbial state without disturbing the agglutination state of the microorganisms and the living state thereof.

【0003】従来、微生物の状態を監視するには撮像手
段により微生物を撮像し画像処理技術を利用した微生物
画像計測装置が提案されている。具体的には撮像手段で
撮像した映像信号(濃淡画像)をしきい値によって2値
化した後に微生物を抽出認識し、定量的に計測するよう
にしている。微生物の撮像手段としては例えば、特開平
5−249381 号公報に記載されている連続的に微生物をサ
ンプリングして撮像できる水中顕微鏡などがある。この
ような水中顕微鏡はプロセスに配置でき、連続的に微生
物を撮像することができる。また、画像処理技術を利用
した微生物認識計測装置としては例えば、特開昭5−146
791 号公報に記載されている。この先行技術文献では、
濃淡画像のヒストグラム(輝度分布)を基にしきい値を
一義的に決定し、さらに、この一義的に決定したしきい
値の計測結果に基づいて2値化画像信号を得るための最
適なしきい値を決定している。
Conventionally, in order to monitor the state of microorganisms, there has been proposed a microorganism image measuring apparatus which images the microorganisms by an image pickup means and uses an image processing technique. Specifically, the image signal (grayscale image) picked up by the image pickup means is binarized by a threshold value, and then the microorganisms are extracted and recognized to be quantitatively measured. As a means for imaging microorganisms, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
There is an underwater microscope and the like described in Japanese Patent Publication No. 5-249381, which can continuously sample and image microorganisms. Such an underwater microscope can be placed in the process and continuously image microorganisms. Further, as a microorganism recognition measuring device utilizing image processing technology, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-146
It is described in Japanese Patent No. 791. In this prior art document,
The threshold value is uniquely determined based on the histogram (luminance distribution) of the grayscale image, and the optimum threshold value for obtaining the binarized image signal based on the measurement result of the uniquely determined threshold value. Has been decided.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】微生物、特に糸状性微
生物は、糸と背景(下水)の輝度が接近しており、その
上糸が細いという理由により鮮明かつ正確な映像信号を
得られない。一方、画像処理技術を利用した微生物認識
計測装置では、濃淡画像のヒストグラムを基に2値化の
しきい値を一義的に決定している。微生物と下水(背
景)の輝度は2つの領域に分散している。この領域の境
界の輝度をしきい値としている。しかし、その領域の境
界は重なっているため、一義的に決定したしきい値では
良好な2値化画像が得られなくなる。微生物と下水の輝
度分布は重なっている理由としては、細い糸状性微生
物、又は色の薄い微生物の輝度は下水の輝度と接近して
いるからである。細い糸状性微生物、又は色の薄い微生
物は、微生物監視の面において無視できないものがあ
る。
With respect to microorganisms, especially filamentous microorganisms, the brightness of the thread and the background (sewage) are close to each other, and a clear and accurate video signal cannot be obtained because the upper thread is thin. On the other hand, in the microorganism recognition and measurement device using the image processing technique, the threshold value for binarization is uniquely determined based on the histogram of the grayscale image. The brightness of microorganisms and sewage (background) are distributed in two areas. The brightness at the boundary of this region is used as a threshold. However, since the boundaries of the regions overlap, a good binarized image cannot be obtained with a uniquely determined threshold value. The reason why the brightness distribution of the microorganisms and the brightness distribution of the sewage overlap is that the brightness of the fine filamentous microorganisms or the light-colored microorganisms is close to the brightness of the sewage. Some thin filamentous microorganisms or lightly colored microorganisms cannot be ignored in terms of monitoring microorganisms.

【0005】本発明の目的は、上記の事情に鑑み、微生
物を正確に撮像し、微生物量を定量的に計測し、それら
の微生物情報を運転管理に反映できる微生物監視装置を
提供することにある。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a microorganism monitoring apparatus capable of accurately imaging microorganisms, quantitatively measuring the amount of microorganisms, and reflecting such microorganism information in operation management. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は2枚の観察用透
明板を密接させて形成されるサンプル室に液体中の微生
物を固定して、サンプル室に染色剤を注入し微生物を染
色してから撮像して映像信号を得るようにしたものであ
る。
According to the present invention, microorganisms in a liquid are fixed in a sample chamber formed by closely adhering two transparent transparent plates for observation, and a stain is injected into the sample chamber to stain the microorganisms. After that, the image signal is obtained by capturing an image.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、微生物を染色すると、微生物
全体の輝度は暗くなり、微生物の輝度分布の幅が狭くな
る。従って、染色処理を行った微生物の輝度は背景の輝
度と大きく離れ、かつ、微生物の輝度分布の幅が狭くな
るため、微生物と下水の輝度の区分けが容易となる。ま
た、細い糸や、色の薄い微生物を強調する効果もある。
染色強調された微生物画像を容易にかつ正確に2値化の
しきい値を決定し、微生物を正確に抽出認識することが
できる。
According to the present invention, when the microorganism is dyed, the luminance of the entire microorganism becomes dark and the width of the luminance distribution of the microorganism becomes narrow. Therefore, the brightness of the dyed microorganisms is significantly different from the brightness of the background, and the width of the brightness distribution of the microorganisms is narrowed, so that the brightness of the microorganisms and the brightness of the sewage can be easily distinguished. It also has the effect of emphasizing thin threads and lightly colored microorganisms.
It is possible to easily and accurately determine the threshold value for binarization of the dye-emphasized microorganism image, and to accurately extract and recognize the microorganism.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0009】図1に本発明の一実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

【0010】図1において、流入下水は最初沈殿池10
0において大きい塵埃などを沈降除去された後に、エア
レーションタンク110に流入する。エアレーションタ
ンク110には最終沈殿池150から汚泥返送管160
を介して返送汚泥(微生物)が供給される。エアレーショ
ンタンク110には、ブロワ140から空気管130を
介して送気された空気が散気装置120によって散気さ
れる。これにより、エアレーションタンク110内に供
給された返送汚泥と汚水は攪拌混合される。活性汚泥
は、微生物の凝集した粒径0.1〜1.0mm前後の塊(フ
ロック)で、数十種の微生物を含むが、大別すると凝集
性微生物と糸状性微生物とからなる。活性汚泥は、供給
された空気中の酸素を吸収して汚水中の有機物を分解し
て炭酸ガスと水にする。有機物の一部は活性汚泥の菌体
増殖に当てられる。活性汚泥と汚水の混合液は最終沈殿
池150に導かれ、ここで活性汚泥が重力沈殿により固
液分離する。上澄液は通常塩素殺菌処理した後に放流さ
れる。一方、最終沈殿池150の沈降汚泥の一部は汚泥
返送管160を介して返送汚泥としてエアレーションタ
ンク110に返送され、その他の沈降汚泥は汚泥排出管
170から余剰汚泥としてプロセスから排出される。汚
泥の返送,余剰汚泥の排出はそれぞれ汚泥返送ポンプ1
65と余剰汚泥排出ポンプ175により行われる。
In FIG. 1, inflow sewage is first settling tank 10
At 0, large dust or the like is settled and removed, and then flows into the aeration tank 110. The aeration tank 110 has a sludge return pipe 160 from the final settling tank 150.
Return sludge (microorganisms) is supplied via the. The air sent from the blower 140 via the air pipe 130 is diffused into the aeration tank 110 by the diffuser 120. As a result, the returned sludge and waste water supplied into the aeration tank 110 are mixed by stirring. Activated sludge is a lump (a floc) having a particle size of about 0.1 to 1.0 mm, which is an aggregate of microorganisms, and contains several tens of microorganisms. When roughly classified, it consists of an aggregating microorganism and a filamentous microorganism. Activated sludge absorbs oxygen in the supplied air and decomposes organic matter in the wastewater into carbon dioxide and water. A part of the organic matter is applied to the bacterial growth of the activated sludge. The mixed liquid of activated sludge and wastewater is guided to the final settling tank 150, where the activated sludge is subjected to solid-liquid separation by gravity precipitation. The supernatant is usually discharged after chlorine sterilization. On the other hand, a part of the settled sludge in the final settling tank 150 is returned to the aeration tank 110 as the returned sludge via the sludge return pipe 160, and the other settled sludge is discharged from the process as excess sludge from the sludge discharge pipe 170. Sludge return pump 1 and sludge discharge pump 1
65 and a surplus sludge discharge pump 175.

【0011】撮像装置200は、エアレーションタンク
110の液中に浸漬配置され、エアレーションタンク1
10内の微生物の拡大画像を得る。撮像装置200で撮
像された映像信号(濃淡画像)は現場操作盤330を介
して現場用モニタ340に入力されるとともに、現場操
作盤330および中央操作盤300を介して画像処理装
置400に入力される。現場操作盤330は、撮像装置
200に電源を供給するとともに、撮像装置200に設
置しているテレビカメラ,照明,微生物染色,洗浄およ
びサンプリングなどの操作信号を与える。遠隔操作を行
うため、中央操作盤300からも同様な操作信号を現場
操作盤330を介して撮像装置200に与える。
The image pickup device 200 is arranged so as to be immersed in the liquid in the aeration tank 110.
Obtain a magnified image of the microorganisms within 10. The video signal (grayscale image) imaged by the imaging device 200 is input to the on-site monitor 340 via the on-site operation panel 330, and is also input to the image processing device 400 via the on-site operation panel 330 and the central operation panel 300. It The on-site operation panel 330 supplies power to the image pickup apparatus 200, and also gives operation signals such as a television camera installed in the image pickup apparatus 200, lighting, microbial staining, cleaning and sampling. In order to perform remote control, a similar operation signal is also given from the central operation panel 300 to the imaging device 200 via the on-site operation panel 330.

【0012】現場用モニタ340には撮像装置200か
らの微生物拡大画像が表示される。オペレータは現場操
作盤330を操作する場合に現場用モニタ340を参照
する。この操作としては、例えば、観察窓の清掃などが
ある。中央操作盤300は、現場操作盤330から送信
されてくる映像信号を受信し、画像処理装置400に送
信する装置と、撮像装置200を遠隔操作する制御信号
を現場操作盤330に送信する装置とを備えている。こ
こで、制御信号とは、例えば、撮像装置200に内蔵さ
れているテレビカメラ,照明装置などの電源の入切指
令,洗浄,染色,サンプリングの開始指令,カメラの絞
り,焦点操作指令およびモータ制御指令などの信号であ
る。
On-site monitor 340 displays an enlarged image of microorganisms from image pickup device 200. The operator refers to the on-site monitor 340 when operating the on-site operation panel 330. Examples of this operation include cleaning of the observation window. The central operation panel 300 receives a video signal transmitted from the site operation panel 330 and transmits it to the image processing device 400, and a device which transmits a control signal for remotely operating the imaging device 200 to the site operation panel 330. Is equipped with. Here, the control signal is, for example, a command to turn on / off a power supply of a television camera, a lighting device, etc. built in the imaging device 200, a command to start cleaning, staining, sampling, a camera diaphragm, a focus operation command, and a motor control. It is a signal such as a command.

【0013】画像処理装置400は撮像装置200から
の微生物拡大画像の映像信号を画像処理し、微生物の種
類の同定,微生物の大きさ,個数,出現頻度などを計算
し、これらの計算値を基に微生物状態を判定する。微生
物の状態は、例えば、正常,糸の過剰増殖(バルキン
グ),バルキングの前兆,汚泥解体などがある。
The image processing apparatus 400 image-processes the image signal of the enlarged microorganism image from the image pickup apparatus 200 to calculate the identification of the type of microorganism, the size, number and appearance frequency of microorganisms, and based on these calculated values. Determine the microbial status. The state of the microorganisms includes, for example, normal, thread overgrowth (bulking), precursor of bulking, sludge dismantling, and the like.

【0014】図2に画像処理装置400の一例構成を示
す。
FIG. 2 shows an example configuration of the image processing apparatus 400.

【0015】画像処理装置400は、撮像装置200の
映像信号を画像処理し、微生物を抽出認識する画像処理
部410と,外部信号を入力する入力装置450と,画
像処理410から送信されたデータを演算する中央処理
装置(CPU)520と,記憶装置主メモリ600と,
補充メモリ601と、ディスク602から構成される。
まず、画像処理装置400における微生物認識計測の動
作を説明する。
The image processing device 400 performs image processing on the video signal of the image pickup device 200 to extract and recognize microorganisms, an input device 450 for inputting an external signal, and data transmitted from the image processing 410. A central processing unit (CPU) 520 for calculation, a storage device main memory 600,
It is composed of a supplementary memory 601 and a disk 602.
First, the operation of microorganism recognition measurement in the image processing apparatus 400 will be described.

【0016】撮像装置200からの映像信号を画像処理
部410の画像処理プロセッサ420で画像の2値化処理
を行い、特徴量を抽出し、微生物大きさ,個数および出
現頻度などの微生物量を計算し、これらの計算値をシス
テムバス507を経由し、中央処理装置(CPU)52
0へ送信する。中央モニタ320には撮像装置200か
らの映像信号と、画像処理部410からの処理画像およ
び計算値などを表示する。画像処理メモリ440は、撮
像装置200からの原画像(濃淡画像)を格納し、ま
た、画像処理プロセッサ420での各処理過程から得た
処理画像を格納する。
The image signal from the image pickup device 200 is binarized by the image processing processor 420 of the image processing unit 410, the feature amount is extracted, and the microbial amount such as the microbial size, number and appearance frequency is calculated. Then, these calculated values are sent to the central processing unit (CPU) 52 via the system bus 507.
Send to 0. The central monitor 320 displays the video signal from the image pickup apparatus 200, the processed image from the image processing unit 410, the calculated value, and the like. The image processing memory 440 stores the original image (grayscale image) from the imaging device 200, and also stores the processed image obtained from each processing step in the image processing processor 420.

【0017】中央処理装置520は、画像処理プロセッ
サ420から出される計算値に基づいて、プロセスの状
態診断を行う。これらの処理に必要な情報と、プログラ
ムやデータなどを主メモリ600、または補助メモリ6
01やディスク602に記憶される。中央処理装置52
0の診断結果を制御回路500に送信するとともに、中
央モニタ320に表示する。通常、オペレータはモニタ
に表示される監視画面によってプロセスの状態を監視
し、プロセスの制御を行う。
The central processing unit 520 diagnoses the state of the process based on the calculated value output from the image processor 420. Information necessary for these processes and programs and data are stored in the main memory 600 or the auxiliary memory 6
01 and the disk 602. Central processing unit 52
The diagnostic result of 0 is transmitted to the control circuit 500 and displayed on the central monitor 320. Normally, an operator monitors the state of the process on the monitor screen displayed on the monitor and controls the process.

【0018】図3に染色装置250を設けた本発明の特
徴とする撮像装置200の詳細構成を示す。
FIG. 3 shows a detailed structure of an image pickup device 200 provided with a dyeing device 250, which is a feature of the present invention.

【0019】図3において、テレビカメラ212は液面
と垂直に配置されている。撮像装置200は、本体ケー
ス210とプランジャー211の2つの部分からなり、
この2つの筐体は防水構造となっている。プランジャー
211はアーム221を介して本体ケース210と接続
されている。本体ケース210に設置されているプラン
ジャー駆動用モータ214は、動力変換器215を経由
してアーム221を上下に動かすことにより、プランジ
ャー211を本体ケース210から離したり(下げ
る)、密着させる(上げる)機能を有する。アーム222
に設けた圧縮コイルバネ223はプランジャー211と
本体ケース210の密着時には圧縮力を受けず、離した
状態で圧縮力を受けるために設置されている。アーム2
21が上がるとコイルバネ223の弾力によってプラン
ジャー211が上昇し、本体ケース210と密着する。
プランジャー211が本体ケース210に密着した場
合、活性汚泥の混合液は、2つの観察窓透明板(ガラ
ス)217,218の間に固定され、スリット幅,約1
00μm程度のサンプル室230を形成する。サンプル
室230のスリット幅はテレビカメラ212の倍率や特
性によって設定される。プランジャー駆動用モータ21
4は現場操作盤330または中央操作盤300からの指
令に基づき操作される。
In FIG. 3, the television camera 212 is arranged perpendicular to the liquid surface. The imaging device 200 includes two parts, a main body case 210 and a plunger 211,
These two housings have a waterproof structure. The plunger 211 is connected to the main body case 210 via the arm 221. The plunger drive motor 214 installed in the main body case 210 moves the arm 221 up and down via the power converter 215 to move the plunger 211 away from (lower) the main body case 210 or bring them into close contact ( Function). Arm 222
The compression coil spring 223 provided in the above does not receive the compression force when the plunger 211 and the main body case 210 are in close contact with each other, and is installed so as to receive the compression force in the separated state. Arm 2
When 21 is lifted, the plunger 211 is lifted by the elasticity of the coil spring 223 and is brought into close contact with the main body case 210.
When the plunger 211 is in close contact with the main body case 210, the mixed liquid of activated sludge is fixed between the two observation window transparent plates (glass) 217 and 218, and the slit width is about 1 mm.
A sample chamber 230 of about 00 μm is formed. The slit width of the sample chamber 230 is set according to the magnification and characteristics of the television camera 212. Plunger drive motor 21
4 is operated based on a command from the field operation panel 330 or the central operation panel 300.

【0020】なお、図4にはプランジャー211が本体
ケース210から離れた状態を示している。この離れて
いる状態でプランジャー駆動用モータ214に上がる指
令を送信すると、本体ケース210にプランジャー21
1が密着する。この場合、2つの観察窓ガラス217,
218の間に微生物が固定できるサンプル室230が形
成される。このように、プランジャー211の開閉によ
りサンプル室230内の混合液が自動的に入れ替え、サ
ンプリングする。
FIG. 4 shows the state where the plunger 211 is separated from the main body case 210. When a command to move up the plunger driving motor 214 is transmitted in this separated state, the plunger 21 is attached to the main body case 210.
1 comes into close contact. In this case, two observation window glasses 217,
A sample chamber 230 in which microorganisms can be fixed is formed between 218. In this way, by opening and closing the plunger 211, the mixed liquid in the sample chamber 230 is automatically replaced and sampling is performed.

【0021】プランジャー211に設けられている照明
装置219の光がサンプル固定用観察窓ガラス218を
介して照射され、その光は、観察窓ガラス217,拡大
光学装置216を経てテレビカメラ212に導かれる。
ここで、混合液の輝度信号は電気信号に変換され現場操
作盤330へ送られる。
The light from the illumination device 219 provided on the plunger 211 is emitted through the sample fixing observation window glass 218, and the light is guided to the television camera 212 via the observation window glass 217 and the magnifying optical device 216. Get burned.
Here, the brightness signal of the mixed liquid is converted into an electric signal and sent to the site operation panel 330.

【0022】ワイパー駆動モータ213は、現場操作盤
330からの指令により、ワイパー220を駆動し、観
察窓ガラス217,218の表面を洗浄する。ワイパー
駆動時、プランジャー211は本体ケース210から離
れた状態となる。
The wiper drive motor 213 drives the wiper 220 in response to a command from the site operation panel 330 to wash the surfaces of the observation window glasses 217 and 218. When the wiper is driven, the plunger 211 is separated from the main body case 210.

【0023】微生物染色装置250は、染色液を染色液
輸送パイプ251を介してサンプル室230に注入す
る。微生物染色装置250の詳細を図5を用いて説明す
る。染色液は外部から染色液補充パイプ252を介して
染色液保存タンク255に注入補充される。染色液とし
ては例えばメチレブルーが用いられる。バルブ256の
開閉操作により、染色液保存タンク255から一定量の
染色液が染色液輸送パイプ251を介してサンプル室2
30に導かれる。通常、サンプル室230には被検水
(微生物を含む下水)が充満しているのでバルブ256
を開にし、圧力ポンプ257で圧力を加えて、所定量の
染色液はパイプ251を経由してサンプル室230に注
入する。
The microorganism staining device 250 injects the staining solution into the sample chamber 230 via the staining solution transport pipe 251. Details of the microorganism staining device 250 will be described with reference to FIG. The dyeing solution is externally injected and replenished into the dyeing solution storage tank 255 through the dyeing solution replenishing pipe 252. As the dyeing solution, for example, methyl blue is used. When the valve 256 is opened / closed, a fixed amount of the dyeing solution from the dyeing solution storage tank 255 is transferred through the dyeing solution transport pipe 251 to the sample chamber 2.
Guided to 30. Normally, the sample chamber 230 is filled with test water (sewage containing microorganisms), so the valve 256
Is opened, pressure is applied by the pressure pump 257, and a predetermined amount of dyeing solution is injected into the sample chamber 230 via the pipe 251.

【0024】一方、染色液の注入に圧力を加えたため、
サンプル室230内の微生物が端に流される可能性があ
る。観察窓217に染色液注入孔を設けた構造の断面図
を図6に示す。観察窓217にいくつかの染色液注入孔
259を平均的に設け、染色液注入孔から同時に染色液
を注入すると、圧力が平均的に加わるため、微生物の移
動がなく、静止な映像を得ることができる。また、染色
液注入孔259はテレビカメラ212の撮像視野内25
8に存在しないように設置する。染色装置250は、現場
操作盤330、または中央操作盤300からの指令に基
づき、染色液の補充,バルブの開閉,ポンプの起動など
を操作する。図3に示した微生物染色装置250,染色
液輸送パイプ251は、観察窓217と垂直配置してい
るため、汚泥混合液が、染色液輸送パイプ251に流入
する心配もない。
On the other hand, since pressure was applied to the injection of the dyeing solution,
Microorganisms in the sample chamber 230 may be washed away at the edges. FIG. 6 shows a cross-sectional view of the structure in which the dyeing solution injection hole is provided in the observation window 217. When several staining solution injection holes 259 are provided on the observation window 217 on average and the staining solution is injected simultaneously from the staining solution injection holes, pressure is applied evenly, so that there is no migration of microorganisms and a still image can be obtained. You can Further, the stain injection hole 259 is located within the imaging field of view of the television camera 212.
Install so that it does not exist in 8. The dyeing device 250 operates replenishment of dyeing solution, opening and closing of valves, starting of pumps, and the like based on commands from the site operation panel 330 or the central operation panel 300. Since the microbial dyeing device 250 and the dyeing liquid transport pipe 251 shown in FIG. 3 are arranged vertically to the observation window 217, there is no concern that the sludge mixed liquid will flow into the dyeing liquid transport pipe 251.

【0025】次に、撮像装置200と画像処理装置40
0による計測手順を図7を参照して説明する。
Next, the image pickup device 200 and the image processing device 40.
A measurement procedure based on 0 will be described with reference to FIG.

【0026】1サンプルの計測はステップ701〜70
7から構成される。ステップ701ではプランジャー2
11を下げて、ここで、水流によってサンプルの入れ替
えを行う。ステップ702では、ワイパー220を駆動
し、観察窓ガラス217,218の清掃を行う。ステッ
プ703ではプランジャー211を上げて、微生物を固
定する。ステップ704では、微生物染色装置250を
起動して染色液をサンプル室230に注入し、ステップ
703で固定した微生物の染色処理を行う。ステップ7
05ではテレビカメラ212より微生物映像を取り込
む。ステップ706では取り込んだ映像信号を画像処理
し、微生物を定量的に計測する。ステップ707では、
画像処理装置400からの計算値をモニタ320にガイ
ダンス表示する。以上のステップ701〜707は、外
部信号の入力装置により随時起動、またはそれらの起動
信号を画像処理装置400のプログラムに組み込み連続
的に起動される。
Measurement of one sample is performed in steps 701 to 70.
It consists of 7. Plunger 2 in step 701
11 is lowered, where the sample is replaced by a water stream. In step 702, the wiper 220 is driven to clean the observation window glasses 217 and 218. In step 703, the plunger 211 is raised to fix the microorganism. In step 704, the microorganism staining device 250 is activated to inject the staining liquid into the sample chamber 230, and the microorganisms fixed in step 703 are stained. Step 7
In 05, a microbe image is captured from the television camera 212. In step 706, the captured video signal is subjected to image processing to quantitatively measure the microorganisms. In step 707,
The calculated value from the image processing apparatus 400 is displayed on the monitor 320 as guidance. The above steps 701 to 707 are activated at any time by the external signal input device, or these activation signals are incorporated into the program of the image processing device 400 and are activated continuously.

【0027】このように微生物を染色して染色強調した
微生物について画像処理を行うようにしている。染色し
た微生物のヒストグラムは図9のようになる。図8に染
色しない場合のヒストグラムを示すが、図8と図9を比
較すると理解できるように下水すなわち、背景の輝度分
布はほとんど変化がないに対し、微生物の輝度分布は大
きく異なっている。その特徴として、(1)染色した微
生物の輝度は、下水の輝度と大きく離れている、(2)
染色した微生物の輝度分布の幅は、染色前と比べると狭
くなっている。これは、染色手段によって、微生物は全
体暗く、かつほぼ同一暗さに染められたからである。図
9のヒストグラムから、微生物と下水の輝度の区別は図
8よりはるか正確にかつ容易に行える。この2つの輝度
分布の間、一番頻度の低いところを2値化のしきい値に
すれば、容易にしきい値を決定できる。
Image processing is performed on the microorganism thus stained and emphasized. The histogram of the stained microorganisms is as shown in FIG. FIG. 8 shows a histogram in the case of no staining. As can be understood by comparing FIGS. 8 and 9, the luminance distribution of sewage, that is, the background is almost unchanged, but the luminance distribution of microorganisms is greatly different. As its characteristics, (1) the brightness of the stained microorganisms is far from the brightness of the sewage, (2)
The width of the luminance distribution of the dyed microorganism is narrower than that before dyeing. This is because the dyeing means dyed the microorganisms in a dark and almost the same darkness. From the histogram of FIG. 9, the distinction between the brightness of microorganisms and the sewage can be made much more accurately and easily than in FIG. The threshold value can be easily determined by setting the least frequent portion between these two luminance distributions as the binarization threshold value.

【0028】図10に染色装置と撮像装置を別々に設
け、エアレーションタンク110の被検水をパイプにて
撮像装置のサンプル室に導入する例を示す。この場合、
撮像装置200は、エアレーションタンク110に直接
に配置しなくてもよい。エアレーションタンク110の
被検水はパイプ351を経由して撮像装置200に導入
される。被検水の導入はバルブ350の開閉によって操
作される。染色装置250は染色液保存タンク255,バ
ルブ256,染色液輸送パイプ251からなる。染色装
置250は被検水輸送パイプ351の上に設けられる。
バルブ256の開閉により、所定量の染色液が被検水と
混合する。この場合、混合液が撮像装置に到達する時間
を利用して、染色液と被検水は均一に混合される。
FIG. 10 shows an example in which a dyeing device and an imaging device are separately provided, and the test water in the aeration tank 110 is introduced into the sample chamber of the imaging device by a pipe. in this case,
The imaging device 200 does not have to be directly arranged in the aeration tank 110. The test water in the aeration tank 110 is introduced into the imaging device 200 via the pipe 351. The introduction of the test water is operated by opening and closing the valve 350. The dyeing device 250 includes a dyeing solution storage tank 255, a valve 256, and a dyeing solution transport pipe 251. The dyeing device 250 is provided on the test water transport pipe 351.
By opening and closing the valve 256, a predetermined amount of dyeing solution is mixed with the test water. In this case, the dyeing liquid and the test water are uniformly mixed by utilizing the time taken for the mixed liquid to reach the imaging device.

【0029】図11に計測用水槽を設けた例を示す。こ
の場合、計測用水槽362を設け、エアレーションタン
ク110の被検水はパイプ361を経由して計測用水槽
362に導入される。染色装置はこの計測用水槽362に
導入された被検水について染色を行う。バルブ256の
開閉により、所定量の染色液が計測用水槽362に注入
される。この場合、被検水の量は図5,図9に比べると
多いため、攪拌装置363を設け、染色液を均一にす
る。攪拌装置363は例えば、攪拌器、またはエアレー
ションタンク110の散気装置などがある。撮像装置2
00はこの計測用水槽362に配置される。
FIG. 11 shows an example in which a measuring water tank is provided. In this case, the measurement water tank 362 is provided, and the test water in the aeration tank 110 passes through the pipe 361 to be the measurement water tank.
Introduced in 362. The dyeing device dyes the test water introduced into the measurement water tank 362. By opening and closing the valve 256, a predetermined amount of dyeing solution is injected into the measurement water tank 362. In this case, since the amount of test water is larger than that in FIGS. 5 and 9, the stirring device 363 is provided to make the dyeing solution uniform. The stirrer 363 is, for example, a stirrer or an air diffuser of the aeration tank 110. Imaging device 2
00 is placed in this measurement water tank 362.

【0030】以上の実施例で説明したように、撮像装置
に微生物染色装置を設け、いままで問題となった糸の不
連続性、また細い糸の撮像不可などの問題に対応して、
正確に微生物情報を把握可能な微生物監視装置を実現で
きる。また、この染色された微生物を容易にかつ、正確
にしきい値を決定し、より正しい微生物の情報を得るこ
とができる。この微生物情報を運転に反映し、早期に汚
泥の異常(バルキング,汚泥解体など)を検出するとと
もに、その抑制方法および対策も早期に検討することが
可能になる。
As described in the above embodiments, the image pickup device is provided with the microbial dyeing device, and in response to the problems such as the discontinuity of the yarn and the inability to take an image of the thin yarn, which have been problems so far,
It is possible to realize a microorganism monitoring device capable of accurately grasping microorganism information. Further, the threshold value of the stained microorganism can be easily and accurately determined, and more accurate information on the microorganism can be obtained. This microbial information can be reflected in operation to detect sludge abnormalities (bulking, sludge dismantling, etc.) at an early stage, and the suppression method and countermeasures can be examined at an early stage.

【0031】[0031]

【発明の効果】染色処理を行った微生物の輝度は背景の
輝度と大きく異なり、かつ染色強調された微生物は、撮
像手段の性能上の特性の影響を受けにくいため、撮像手
段は、正確な微生物映像を撮像することができる。微生
物画像計測装置は、染色強調された微生物画像を正確に
2値化のしきい値を決定し、微生物を正確に抽出認識す
ることができる。また、微生物画像計測装置は、撮像手
段からの映像信号をモニタ表示するとともに微生物の認
識計測を行い、微生物情報をオペレータにガイダンス
し、微生物情報を運転に反映し、より正確な運転管理の
実現が可能となる。
EFFECT OF THE INVENTION The brightness of the dyed microorganisms is significantly different from the brightness of the background, and the dyed and emphasized microorganisms are less susceptible to the performance characteristics of the imaging means. An image can be captured. The microorganism image measuring apparatus can accurately determine the threshold value for binarization of the stained and emphasized microorganism image, and accurately extract and recognize the microorganism. In addition, the microbe image measuring device displays the video signal from the image pickup means on the monitor, recognizes and measures the microbes, guides the microbe information to the operator, reflects the microbe information on the operation, and realizes more accurate operation management. It will be possible.

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

【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明における画像処理装置の一例を示す詳細
構成図である。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram showing an example of an image processing apparatus according to the present invention.

【図3】本発明における撮像装置の一例を示す詳細構成
図である。
FIG. 3 is a detailed configuration diagram showing an example of an image pickup apparatus according to the present invention.

【図4】本発明における撮像装置のサンプル室の拡大構
成図である。
FIG. 4 is an enlarged configuration diagram of a sample chamber of the image pickup apparatus according to the present invention.

【図5】本発明における染色装置の詳細構成図である。FIG. 5 is a detailed configuration diagram of a dyeing device according to the present invention.

【図6】本発明における観察窓の詳細構成図である。FIG. 6 is a detailed configuration diagram of an observation window in the present invention.

【図7】本発明の動作を説明するためのフローチャート
である。
FIG. 7 is a flow chart for explaining the operation of the present invention.

【図8】輝度分布の一例を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of a luminance distribution.

【図9】本発明による輝度分布を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a luminance distribution according to the present invention.

【図10】本発明の他の実施例の要部を示す構成図であ
る。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a main part of another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例の要部を示す構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a main part of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

200…撮像装置、212…テレビカメラ、217,2
18…観察窓ガラス、219…照明装置、250…染色
装置、320…モニタ、400…画像処理装置。
200 ... Imaging device, 212 ... Television camera, 217, 2
18 ... Observation window glass, 219 ... Illumination device, 250 ... Dyeing device, 320 ... Monitor, 400 ... Image processing device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山越 信義 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 矢萩 捷夫 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 渡辺 昭二 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Nobuyoshi Yamakoshi 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Co., Ltd. Omika Factory (72) Inventor Yasuo Yahagi 7-chome, Omika Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Shoji Watanabe 7-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2枚の観察用透明板を密接させて形成され
るサンプル室に液体中の微生物を固定する微生物固定手
段と,微生物を固定したサンプル室に染色剤を注入し前
記微生物を染色する微生物染色手段と,前記サンプル室
に固定され染色された微生物を撮像する工業用テレビカ
メラを有する撮像装置と,前記撮像装置から得られる映
像信号を2値化処理して2値化画像信号を求める画像処
理装置と,前記2値化画像信号による微生物画像を表示
するモニタとを具備することを特徴とする微生物監視装
置。
1. A microorganism fixing means for fixing microorganisms in a liquid to a sample chamber formed by closely adhering two transparent transparent plates for observation, and a dyeing agent is injected into the sample chamber fixed with the microorganisms to stain the microorganisms. And an image pickup device having an industrial television camera for picking up the dyed microorganisms fixed in the sample chamber, and a video signal obtained from the image pickup device is binarized to obtain a binarized image signal. A microorganism monitoring device comprising: an image processing device to be obtained; and a monitor for displaying a microorganism image based on the binarized image signal.
【請求項2】2枚の観察用ガラス板を密接させて形成さ
れるサンプル室に液体中の微生物を固定する微生物固定
手段と,微生物を固定したサンプル室に染色剤を注入し
て前記微生物を染色し前記微生物と背景の輝度差を大き
くする微生物染色手段と,前記サンプル室に光を照射す
る照明手段と,前記サンプル室に固定され染色された微
生物を撮像する工業用テレビカメラを有する撮像装置
と,前記撮像装置から得られる映像信号を2値化処理し
て2値化画像信号を求める画像処理装置と,前記2値化
画像信号による微生物画像を表示するモニタとを具備す
ることを特徴とする微生物監視装置。
2. Microorganism immobilizing means for immobilizing microorganisms in a liquid in a sample chamber formed by closely contacting two observation glass plates, and a dyeing agent is injected into the sample chamber immobilizing the microorganisms to remove the microorganisms. Imaging device having a microbial dyeing means for dyeing to increase the brightness difference between the microorganisms and the background, an illuminating means for irradiating the sample chamber with light, and an industrial television camera for imaging the dyed microorganisms fixed in the sample chamber And an image processing device for binarizing a video signal obtained from the image pickup device to obtain a binarized image signal, and a monitor for displaying a microorganism image based on the binarized image signal. Microbial monitoring device.
【請求項3】請求項1に記載の微生物監視装置におい
て、請求項1または2において、前記画像処理装置は染
色された微生物の映像信号のヒストグラムから2値化の
しきい値を決定し、このしきい値を基に2値化処理を行
うことを特徴とする微生物監視装置。
3. The microorganism monitoring device according to claim 1, wherein in the image processing device according to claim 1 or 2, the image processing device determines a binarization threshold value from a histogram of the image signal of the stained microorganisms. A microorganism monitoring device characterized by performing binarization processing based on a threshold value.
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