JPH1123350A - Method and apparatus for measuring liquid level - Google Patents

Method and apparatus for measuring liquid level

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JPH1123350A
JPH1123350A JP17454697A JP17454697A JPH1123350A JP H1123350 A JPH1123350 A JP H1123350A JP 17454697 A JP17454697 A JP 17454697A JP 17454697 A JP17454697 A JP 17454697A JP H1123350 A JPH1123350 A JP H1123350A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly grasp a liquid level and a state of the liquid level simultaneously by dividing periodically obtained liquid level data to groups by a standard deviation value, analyzing the data of each group and obtaining the liquid level as well as a cycle and an amplitude of waves. SOLUTION: Images picked up by a camera are collected and precisely measured at an image-processing means, thereby obtaining liquid level data. The liquid level data are analyzed to obtain characteristics of waves (an amplitude and a cycle). Specifically, a two-dimensional space constituted of a time (t) and a water level height (y) of time series data are divided to Ai-Hi groups (i=1, 2... n) on the basis of an average value (m) and a variance σ calculated from the time series data of a suitable range. The wave amplitude is obtained, e.g. from a maximum value of the C1 group and a minimum value of the G1 group. The wave cycle is calculated by evaluating a presence probability of necessary and sufficient data, giving a priority order, calculating, e.g. the A1 group and E1 group first and A1 , A2 groups next if the A1 , A2 groups have better data. The analysis result is transmitted to a data-processing computer together with a measurement result of a liquid level.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は河川,湖などの水位
や海などの潮位,油などの液位(以下、これらを総称し
て「液位」という。)を計測すると共に液位の変化すな
わち波の周期や振幅を検出する液位計測方法およびその
装置に係り、特に、河川などに立設した量水標を離れた
場所からカメラ等で撮像し画像処理により液位を計測し
て高精度に波の周期,振幅を自動計測するのに好適な液
位計測方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures the level of water in rivers and lakes, the level of tide in the sea and the like, and the level of liquid such as oil (hereinafter collectively referred to as "liquid level") and changes in the level of liquid. In other words, the present invention relates to a liquid level measuring method and apparatus for detecting a wave cycle and an amplitude, and in particular, measures a liquid level standing on a river or the like from a remote place using a camera or the like, measures the liquid level by image processing, and measures the liquid level. The present invention relates to a liquid level measuring method and apparatus suitable for automatically measuring the period and amplitude of a wave with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】河川等に設置される従来の液位計測技術
について、図11を参照して説明する。図11は、フロ
ート式水位計測装置の説明図である。水位計測装置は、
通常、河川の流れに沿って例えば1km置きに設置され
る。この図11の水位計測装置では、陸上に観測井戸3
2を掘り、観測井戸32と河川水39との間を横導水管
34で連通し、観測井戸32中にフロート33を浮か
べ、ウエイト35と滑車36とロープ38等を用いてフ
ロート33の位置を計測し、このフロート計測位置を河
川39の水位としている。このフロート式水位計測装置
では、洪水等で横導水管34の先端部40が砂利等で詰
まると河川39の水位を計測できなくなるため、計測値
が正しいか否かを確認するために、観測井戸32の他に
河岸に通常の垂直式量水標37を設置しておき、その目
盛りで確認した水位と観測井戸32での計測値とを定期
的に比較して導水管34の連通状態を確認する必要があ
ると共に、砂利等が横導水管先端部40に詰まらないよ
うにする管理が大変である。
2. Description of the Related Art A conventional liquid level measuring technique installed in a river or the like will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of a float type water level measurement device. The water level measurement device
Usually, it is installed, for example, every 1 km along the flow of the river. In the water level measuring device shown in FIG.
2, the observation well 32 and the river water 39 are communicated with each other by the horizontal water pipe 34, the float 33 is floated in the observation well 32, and the position of the float 33 is adjusted using the weight 35, the pulley 36, the rope 38, and the like. The float measurement position is set as the water level of the river 39. In this float type water level measuring device, if the tip end 40 of the horizontal water pipe 34 is clogged with gravel or the like due to flooding or the like, the water level of the river 39 cannot be measured. In addition to 32, a normal vertical water mark 37 is installed on the river bank, and the communication level of the water pipe 34 is checked by periodically comparing the water level checked on the scale with the measured value at the observation well 32. In addition, it is very difficult to control the gravel or the like from clogging the horizontal water pipe tip 40.

【0003】この他の従来技術として、非接触式で水位
を検出する超音波水位計測装置がある。この超音波式で
は、気温により超音波の伝達特性が変化するので、温度
補正が必須であり、送受波器から水面に出射された超音
波は水面で反射され、この反射波を送受波器で受波して
反射波データから水面位置5を求めるときに、温度計の
測定温度で水面の計測位置を補正するようになってい
る。
As another conventional technique, there is an ultrasonic water level measuring device for detecting a water level in a non-contact manner. In this ultrasonic type, since the transmission characteristics of the ultrasonic wave change depending on the temperature, temperature correction is essential, and the ultrasonic wave emitted from the transmitter / receiver to the water surface is reflected on the water surface, and the reflected wave is transmitted / received by the transmitter / receiver. When receiving the wave and obtaining the water surface position 5 from the reflected wave data, the water surface measurement position is corrected based on the temperature measured by the thermometer.

【0004】尚、従来の液位計測方法については、例え
ば、機械工学便覧(改訂第6版;日本機械学会197
7;第6編 計測法第7章7・6「液位の測定」)に記
述がある。
The conventional liquid level measuring method is described in, for example, Mechanical Engineering Handbook (Revised 6th edition; Japan Society of Mechanical Engineers 197).
7; Part 6 Measurement method Chapter 7, 7.6 “Measurement of liquid level”).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】液位を高精度に計測し
ようとすると、どうしても液位の細かな変化まで検出す
ることになる。つまり、1つの1つの波の上下までも検
出できなければ高精度に液位を計測したことにはならな
い。このため、高精度な液位計測装置は、検出した波の
周期や振幅も計測できなければならない。しかし、図1
1に示すように、従来の液位測定装置は、河川などから
水を観測井戸に引き込み、この観測井戸内の液位を計測
する方法をとるため、波を消去した状態の液位の観察し
かできないという問題がある。また、フロートを浮かべ
てその上下動から液位を観測するため、フロートの慣性
質量のため波の変化を高精度に検出できないという問題
もある。超音波式の液位計測装置は、それ自体の精度が
高くなく、波の変化まで高精度に検出することはできな
い。
In order to measure the liquid level with high accuracy, it is inevitable to detect even a small change in the liquid level. In other words, if it is not possible to detect even one wave up and down, the liquid level is not measured with high accuracy. For this reason, a high-precision liquid level measuring device must also be able to measure the period and amplitude of the detected wave. However, FIG.
As shown in Fig. 1, a conventional liquid level measuring device draws water from a river or the like into an observation well and measures the liquid level in the observation well. There is a problem that can not be. Further, since the float is floated and the liquid level is observed from the vertical movement of the float, there is also a problem that a change in wave cannot be detected with high accuracy due to the inertial mass of the float. The ultrasonic type liquid level measuring device does not have high accuracy per se, and cannot detect changes in waves with high accuracy.

【0006】本願発明者などは、河川などに立設した量
水標に接する液面箇所をカメラで撮像し、撮像画像を画
像処理技術を用いて解析し、高精度に液位を計測する技
術を提案した(特開平7−333039号,特開平8−
14992号,特開平8−145765号,特願平7−
323220号)。この画像処理による液位計測技術
は、計測周期すなわち静止画像の取込周期を短くし各静
止画像における液位を求めることで、波により上下する
液位を細かく計測することが可能である。しかし、河川
や海などにおける波は、電気的な波と異なって規則正し
くなく、容易に風などで波が崩れてしまうため、計測し
た液位データに従来の波形解析の技術を適用しても、波
の周期や振幅を高精度に決定することが困難であるとい
う問題がある。
[0006] The inventor of the present application has taken a technique of imaging a liquid level portion in contact with a water mark standing on a river or the like with a camera, analyzing the captured image using image processing technology, and measuring the liquid level with high accuracy. (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-333039 and 8-
No. 14992, JP-A-8-145765, Japanese Patent Application No. 7-1995.
323220). The liquid level measurement technique based on this image processing makes it possible to finely measure the liquid level that rises and falls by a wave by shortening the measurement cycle, that is, the capture cycle of a still image, and obtaining the liquid level in each still image. However, waves in rivers and seas are not regular, unlike electric waves, and easily break due to wind, so even if conventional waveform analysis technology is applied to measured liquid level data, There is a problem that it is difficult to determine the wave period and amplitude with high accuracy.

【0007】本発明の目的は、液位の細かな変化すなわ
ち波の変化までも高精度に計測でき波の周期・振幅も高
精度に計測できる液位計測方法およびその装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid level measuring method and a liquid level measuring apparatus capable of measuring a fine change of a liquid level, that is, a change of a wave with high accuracy and also measuring a cycle and amplitude of a wave with high accuracy. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、液面が接す
る量水標を周期的に撮像し撮像画像中の液位を画像処理
により求める液位計測において、各周期毎に得られる液
位データの平均値と標準偏差を求め、該標準偏差の値に
より前記液位データをグループ分けし、各グループ毎の
データを解析して前記液面の波の周期と振幅を求めるこ
とで、達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid level measurement method in which a liquid level in contact with a liquid surface is periodically imaged and a liquid level in a captured image is determined by image processing. This is achieved by obtaining an average value and a standard deviation of the data, dividing the liquid level data into groups according to the value of the standard deviation, analyzing the data of each group and obtaining the period and amplitude of the wave on the liquid surface. You.

【0009】固定点における液面高さの時系列データ
(液位データ)をその平均値,標準偏差によりグループ
化することで、波形の崩れた波についても周期を容易に
決定することが可能になる。
[0009] By grouping the time series data (liquid level data) of the liquid level at the fixed point according to the average value and the standard deviation, it is possible to easily determine the period even for the wave whose waveform is broken. Become.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係
る液位計測装置の全体構成図である。この液位計測装置
は、量水標1と、カメラ等の撮像手段4と、画像処理な
どのデータ処理を行う処理装置13とから成る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a liquid level measuring device according to an embodiment of the present invention. This liquid level measuring device includes a water mark 1, an imaging means 4 such as a camera, and a processing device 13 for performing data processing such as image processing.

【0011】量水標1は、河川などの液位計測場所に設
置されるものであり、設置場所にほぼ垂直に立設される
2本の支柱1a,1bと、これら支柱1a,1b間に平
行かつ多段に固設される複数の傾斜板1cで構成され
る。この梯子状に形成された量水標1の支柱1a,1b
間の幅は例えば約1mになっており、梯子の横木に相当
する各傾斜板(量水板)1cには目盛りが付けられてい
る。尚、この目盛りはなくてもかまわない。傾斜板1c
は、河川などの泥水に浸されたり直射日光に長時間晒さ
れたりして汚損するため、交換可能に支柱1a,1bに
取り付けられる構造にしておくのが好ましい。
The water mark 1 is installed at a liquid level measuring place such as a river, and has two columns 1a and 1b which are set up almost vertically at the installation location, and between the columns 1a and 1b. It is composed of a plurality of inclined plates 1c that are fixed in parallel and in multiple stages. Prop 1a, 1b of water mark 1 formed in this ladder shape
The width between them is, for example, about 1 m, and a scale is provided on each inclined plate (water-distribution plate) 1c corresponding to the rung of the ladder. Note that this scale may be omitted. Inclined plate 1c
It is preferable to have a structure that can be exchangeably attached to the pillars 1a and 1b, since the soil is dirty by being immersed in muddy water such as a river or exposed to direct sunlight for a long time.

【0012】液位計測場所に設置された量水標1の液面
に接する部分を撮像するカメラ4はプリセット雲台12
上に設置され、液位によってカメラ4の向きが調整でき
るようになっている。尚、カメラ4を屋外に設置する場
合には、カメラハウジング11内にカメラ4を収納す
る。この実施形態では、屋外設置のカメラポール15上
にカメラ4(雲台12)を設ける。そして、カメラ姿勢
制御装置16を設け、このカメラ姿勢制御装置16が処
理装置13からの指令を受けてカメラ4(雲台12)の
姿勢を制御する構成となっている。このカメラ4は、現
在他の目的で用いられている監視カメラと兼用してもよ
く、また、専用カメラを新たに設置してよい。カメラ設
置場所は、カメラポール15に限られるものではなく、
建物等の構造物上に設置してもよい。
A camera 4 for picking up an image of a portion of the water mark 1 in contact with the liquid level, which is installed at the liquid level measuring location, is provided with a preset head 12.
It is installed on the upper part, and the direction of the camera 4 can be adjusted according to the liquid level. When the camera 4 is installed outdoors, the camera 4 is stored in the camera housing 11. In this embodiment, a camera 4 (head 12) is provided on a camera pole 15 installed outdoors. Then, a camera attitude control device 16 is provided, and the camera attitude control device 16 receives an instruction from the processing device 13 and controls the attitude of the camera 4 (head 12). The camera 4 may be used also as a surveillance camera currently used for another purpose, or a dedicated camera may be newly installed. The camera installation location is not limited to the camera pole 15,
It may be installed on a structure such as a building.

【0013】処理装置13は、計測器本体部17と、デ
ータ処理部18から構成される。計測器本体部17は、
カメラ4の撮像画像を取り込んで処理する画像処理手段
2と処理画像を保存する画像記録手段10とを備え、画
像処理手段2はカメラ姿勢制御装置16にカメラ4の姿
勢を指令する信号も出力する機能を備える。データ処理
部18は、画像処理手段5の出力データを処理するデー
タ処理コンピュータ3と、プリンタ5と、プロッタ6
と、表示手段7から構成される。
The processing device 13 is composed of a measuring device main unit 17 and a data processing unit 18. The measuring instrument body 17 is
An image processing unit 2 for capturing and processing the captured image of the camera 4 and an image recording unit 10 for storing the processed image are provided. The image processing unit 2 also outputs a signal for instructing the camera attitude control device 16 to instruct the attitude of the camera 4. Provide functions. The data processing unit 18 includes a data processing computer 3 that processes output data of the image processing unit 5, a printer 5, and a plotter 6.
And display means 7.

【0014】画像記録手段10は、カメラ4の撮像画像
をそのままエヴィデンスデータ14としてテープ9に記
録する。例えば、家庭用のVTRテープを用い、数分単
位で撮像されたカメラ画像(静止画)の1年間分を1本
のテープに記録し永久保存用とし、欠落データの追跡や
誤データの修正用として利用することができる。データ
処理部3からは、水位計測値のレポート8や、波の特性
値19が出力される。図2は、傾斜板1cを使った液位
測定原理を説明する図である。同図(イ)で、傾斜板1
cの実像部20(液面上にでている部分)が液面23に
反射してできた反射像が21である。実像部20が傾斜
しているため、像20,21の撮像画像からその屈曲部
すなわち液面位置が容易に検出できる。図2(イ)は液
面で鏡面反射する場合を示しているが、反射がなく液体
が透明な状態では、図2(ロ)に示されるように、傾斜
板の液中部分が屈折像22として観察される。この場合
にも、実像20と屈折像22の撮像画像からその屈曲部
すなわち液面板が容易に検出できる。図2(ハ)は、反
射像や屈折像が観察されない状態を示し、実像部20し
か撮像されない場合を示す。この場合は最も液面位置が
認識できる状態である。実際には、図2の3つの状態が
混在した状態で撮像されるが、量水板が斜めに設けられ
ているため、液位は容易に認識される。
The image recording means 10 records the image picked up by the camera 4 as evidence data 14 on the tape 9 as it is. For example, using a VTR tape for home use, one year of camera images (still images) captured in units of several minutes are recorded on one tape for permanent storage, for tracking missing data and correcting erroneous data. Can be used as The data processing unit 3 outputs a report 8 of the measured water level and a characteristic value 19 of the wave. FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of measuring the liquid level using the inclined plate 1c. In FIG.
Reference numeral 21 denotes a reflection image formed by reflecting the real image portion 20 c (the portion on the liquid surface) on the liquid surface 23. Since the real image portion 20 is inclined, the bent portion, that is, the liquid level position can be easily detected from the captured images of the images 20 and 21. FIG. 2A shows a case where the liquid surface is specularly reflected. However, in a state where there is no reflection and the liquid is transparent, as shown in FIG. Is observed as Also in this case, the bent portion, that is, the liquid level plate can be easily detected from the captured images of the real image 20 and the refraction image 22. FIG. 2C shows a state in which no reflected image or refracted image is observed, and shows a case in which only the real image section 20 is imaged. In this case, the liquid level position can be recognized most. Actually, an image is captured in a state where the three states in FIG. 2 are mixed, but the liquid level is easily recognized because the water level plate is provided diagonally.

【0015】認識された液位の値が如何なる値であるか
は、傾斜板1c(実像20)に設けられたスケール目盛
りで読んでもよいが、スケール目盛りは泥などで汚損さ
れたり直射日光に晒されて消えてしまうため、スケール
目盛りに頼った計測しかできないと、計測不可になる事
態が生じる。そこで、画像認識により図2(イ)の実像
20の特徴部分たとえば先端部分を認識し、この先端部
分と液位との位置関係から液位の値を求めるようにす
る。図1に示す量水標1には5枚の傾斜板1cが見えて
いるが、いずれの傾斜板を撮像しているかは、カメラ4
の姿勢から求めることができる。
The value of the recognized liquid level may be read by a scale mark provided on the inclined plate 1c (real image 20), but the scale mark is contaminated with mud or the like or exposed to direct sunlight. When the measurement can be performed only by relying on the scale, the measurement cannot be performed. Therefore, the characteristic portion of the real image 20 of FIG. 2A, for example, the tip portion is recognized by image recognition, and the value of the liquid level is obtained from the positional relationship between the tip portion and the liquid level. The water mark 1 shown in FIG. 1 shows five inclined plates 1c, and the camera 4
Can be obtained from the posture of

【0016】図3は、図1に示す画像処理手段2におけ
る処理機能を示す図である。液面の高さを計測する処理
24においては、ステップA100で画像を取り込み、
ステップA200で液面の計測位置を求め、ステップA
300で計測結果を記憶装置25に格納し、ステップA
400で処理の終了か否かを判断し、終了していない場
合にはステップA100に戻り、再び画像取り込みを行
う。例えば、1時間毎に0.1秒周期で精密計測を行う
場合には、この時系列の液位計測データが記憶装置25
に格納される。画像処理手段2は、機能26で液位の計
測結果をデータ処理用コンピュータ3に送信処理すると
共に、精密計測した液位データを詳細は後述するように
機能27で解析して波の特性を求めこの解析結果をデー
タ処理用コンピュータ3に送信する。
FIG. 3 is a diagram showing processing functions in the image processing means 2 shown in FIG. In the process 24 for measuring the liquid level, an image is captured in step A100,
In step A200, the measurement position of the liquid surface is obtained, and
In step 300, the measurement result is stored in the storage device 25, and step A
At 400, it is determined whether or not the processing has been completed. If the processing has not been completed, the process returns to step A100, and image capture is performed again. For example, when precise measurement is performed at an interval of 0.1 second every hour, this time-series liquid level measurement data is stored in the storage device 25.
Is stored in The image processing means 2 transmits the measurement result of the liquid level to the data processing computer 3 by the function 26, and analyzes the liquid level data measured precisely by the function 27 to obtain the characteristic of the wave as described later in detail. This analysis result is transmitted to the data processing computer 3.

【0017】図4は、波の特性を求める処理手順を示す
フローチャートである。まず、ステップC100で、時
系列データの内から適当な範囲のデータを取り出し平均
値mと分散σを計算する。次に、平均値mと分散σか
ら、時系列データの存在する二次元空間(時間tと水面
高さyで構成される空間)を、例えば図10に示す様に
グループに分割し、各データの夫々がいずれかのグルー
プに属するようにする(ステップC200)。そして、
このようにグルーピングされたデータを使用して、波の
周期を詳細は後述するように計算する(ステップC30
0)。そして、次のステップC400では波の振幅を計
算する。この波の振幅は、Ciグループの最大値と、G
iグループの最小値から求めることができる。このよう
にして求めた波の周期と振幅の値を、データ処理用コン
ピュータ3に送信する(ステップC500)。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure for obtaining the wave characteristics. First, in step C100, data in an appropriate range is extracted from the time-series data, and the average value m and the variance σ are calculated. Next, based on the mean value m and the variance σ, the two-dimensional space in which the time-series data exists (the space formed by the time t and the water surface height y) is divided into groups as shown in FIG. Are made to belong to one of the groups (step C200). And
Using the data grouped in this way, the cycle of the wave is calculated as described later in detail (step C30).
0). Then, in the next step C400, the amplitude of the wave is calculated. The amplitude of this wave is the maximum of the Ci group and G
It can be obtained from the minimum value of the i group. The value of the cycle and the amplitude of the wave thus obtained is transmitted to the data processing computer 3 (step C500).

【0018】図5〜図9は、図4のステップC300の
詳細手順すなわち波の周期の計測手順を示すフローチャ
ートである。まず、グルーピングされたデータを評価し
(ステップC300ー10)、その特徴に適する計算手
順を選択する(ステップC300ー20)。Aiグルー
プとEiグループに適当なデータが存在する場合には、
ステップC300ー30で波の周期を計算する。Aiグ
ループとAi+1グループに,よりよいデータが存在す
る場合には、ステップC300ー40で波の周期を計算
する。CiグループとGiグループに適当なデータが存
在する場合には、ステップC300ー50で波の周期を
計算する。さらに、CiグループとCi+1グループに
適当なデータが存在する場合には、ステップC300ー
600で波の周期を計算する。これらのステップのいず
れを選択するかは、各ステップに優先順位を付けてお
き、該当のステップを実行するために使用するグループ
に必要十分なデータが存在するかどうかを評価して十分
であればそのステップを選択する。データが十分でない
ときは、次の優先度の高いステップに対して同様の評価
をしデータが十分ならばそのステップを選択し、十分で
なければ次のステップに移行する。これを繰り返して最
適のステップを選択する。
FIGS. 5 to 9 are flowcharts showing the detailed procedure of step C300 in FIG. 4, that is, the procedure for measuring the wave period. First, the grouped data is evaluated (Step C300-10), and a calculation procedure suitable for the feature is selected (Step C300-20). If appropriate data exists in the Ai group and the Ei group,
In step C300-30, the cycle of the wave is calculated. If better data exists in the Ai group and the Ai + 1 group, the cycle of the wave is calculated in step C300-40. If appropriate data exists in the Ci group and the Gi group, the cycle of the wave is calculated in steps C300-50. Further, when appropriate data exists in the Ci group and the Ci + 1 group, the cycle of the wave is calculated in steps C300-600. Before choosing which of these steps to choose, prioritize each step and evaluate if there is enough data in the group used to perform that step. Select that step. If the data is not sufficient, the same evaluation is performed for the next higher priority step. If the data is sufficient, the step is selected. If the data is not sufficient, the process proceeds to the next step. This is repeated to select an optimal step.

【0019】図6は、ステップC300ー30の詳細手
順を示すフローチャートである。Aiグループは、y=
mの近傍のデータ群であり、この近似直線を作成すれ
ば、この近似直線とy=mとの交点が、波の原点とな
る。ステップC300ー30ー20における近似直線の
作成手順は、以下の通りである。
FIG. 6 is a flowchart showing a detailed procedure of steps C300-30. The Ai group has y =
This is a data group in the vicinity of m. If this approximate straight line is created, the intersection of this approximate straight line and y = m becomes the origin of the wave. The procedure for creating an approximate straight line in step C300-30-20 is as follows.

【0020】Aiグループに属するデータ群を(t
(1),y(1))、(t(2),y(2))、…、(t
(k),y(k))とすると、近似直線は、次の数1で与
えられる。
A data group belonging to the Ai group is represented by (t
(1), y (1)), (t (2), y (2)), ..., (t
(K), y (k)), the approximate straight line is given by the following equation 1.

【0021】[0021]

【数1】 (Equation 1)

【0022】y=at+bと、y=mとの交点Tiは、
次の数2
The intersection Ti between y = at + b and y = m is
Next number 2

【0023】[0023]

【数2】Ti=(m−b)/a 式で得られる(ステップC300ー30ー30)。## EQU2 ## Ti = (mb) / a is obtained by the formula (Step C300-30-30).

【0024】Eiグループ内データについても上記と同
様に近似直線を得(ステップC300ー30ー40およ
びステップC300ー30ー50)、交点座標T’を求
める。そして、次の数3により、波の周期を
For the data in the Ei group, an approximate straight line is obtained in the same manner as described above (steps C300-30-40 and steps C300-30-50), and the intersection coordinates T 'are obtained. Then, according to the following equation 3, the period of the wave is

【0025】[0025]

【数3】周期ΔT=(Ti’ーTi)×2計算する。Calculate the period ΔT = (Ti′−Ti) × 2.

【0026】図7は、図5のステップC300−40の
詳細手順を示すフローチャートであり、Aiグループの
データ群とAi+1グループのデータ群を使用して波の
周期を計測する場合を示すが、その基本的な処理は図6
の場合と同様の考え方で理解できるため、説明は省略す
る。
FIG. 7 is a flowchart showing the detailed procedure of step C300-40 in FIG. 5, and shows a case where the wave cycle is measured using the data group of the Ai group and the data group of the Ai + 1 group. The basic processing is shown in FIG.
Since it can be understood in the same way as in the case of, the description is omitted.

【0027】図8は、図5のステップC300−50の
詳細手順を示すフローチャートであり、Ciグループの
データ群とGiグループのデータ群を使用して波の周期
を計測する場合を示す。このステップC300−50で
は、Ciグループのデータ群中央値を計測してThiと
する(ステップC300ー50ー20)。中央位置は適
当な方法を使用して求めればよい。例えば、データを小
さい順に並べて中央の値をとったり、最左端のものと最
右端のものを平均して求めてもよい。一方、Giグルー
プのデータ群中央値を計測してThi’とする(ステッ
プC300ー50ー30)。そして、次の数4
FIG. 8 is a flowchart showing the detailed procedure of step C300-50 in FIG. 5, and shows a case where the wave cycle is measured using the data group of the Ci group and the data group of the Gi group. In this step C300-50, the data group median value of the Ci group is measured and set as Thi (step C300-50-20). The center position may be determined using an appropriate method. For example, the data may be arranged in ascending order to take a central value, or an average may be obtained from the leftmost data and the rightmost data. On the other hand, the data group median value of the Gi group is measured and set as Thi '(step C300-50-30). And the following equation 4

【0028】[0028]

【数4】周期ΔT=(Ti’ーTi)×2 から周期を求めることができる(ステップC300ー5
0ー40)。
## EQU4 ## The period can be obtained from the period ΔT = (Ti′−Ti) × 2 (step C300-5)
0-40).

【0029】図9は、図5のステップC300−50の
詳細手順を示すフローチャートであり、Ciグループの
データ群とCi+1グループのデータ群を使用して波の
周期を計測する場合を示す。この処理の基本的な考え方
は、図8と同様であるため、その説明は省略する。
FIG. 9 is a flowchart showing the detailed procedure of step C300-50 in FIG. 5, and shows a case where the wave cycle is measured using the data group of the Ci group and the data group of the Ci + 1 group. The basic concept of this processing is the same as that of FIG. 8, and a description thereof will be omitted.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。 1)波の発生する液体の液位は、液体の表面の波の特徴
を同時に計測しないと液面の状態を正確には把握できな
いが、本発明では、液位とともに波の周期や振幅を同時
に得られるので液面の状況を正確に把握できる。 2)波形の崩れたものでも波の周期を確実に計測でき
る。
According to the present invention, the following effects can be obtained. 1) The liquid level of the liquid where the wave is generated cannot be accurately grasped without simultaneously measuring the characteristics of the wave on the surface of the liquid, but in the present invention, the period and amplitude of the wave together with the liquid level are simultaneously measured. As a result, the state of the liquid level can be accurately grasped. 2) Even if the waveform is broken, the wave period can be measured reliably.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る液位計測装置の全体
構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a liquid level measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】傾斜板を使用して画像処理で液面計測する基本
原理を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a basic principle of measuring a liquid level by image processing using an inclined plate.

【図3】図1に示す計測期本体部の処理概念の説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a processing concept of a measurement period main unit shown in FIG. 1;

【図4】図3に示す波の特性計測の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the characteristic measurement of the wave shown in FIG. 3;

【図5】図4に示すステップC300の詳細手順を示す
フローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300 shown in FIG. 4;

【図6】図5に示すステップC300−30の詳細手順
を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-30 shown in FIG. 5;

【図7】図5に示すステップC300−40の詳細手順
を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-40 shown in FIG. 5;

【図8】図5に示すステップC300−50の詳細手順
を示すフローチャートである。
8 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-50 shown in FIG.

【図9】図5に示すステップC300−60の詳細手順
を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-60 shown in FIG. 5;

【図10】データの存在する2次元空間(時間tと水面
高さy)を平均値mと標準偏差σでグルーピングする方
法を図で示す。
FIG. 10 is a diagram showing a method of grouping a two-dimensional space where data exists (time t and water surface height y) by an average value m and a standard deviation σ.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…量水標、2…計測器本体部、3…データ管理部、4
…カメラ、23…液面、19…波特性出力レポート。
1 ... water mark, 2 ... measuring instrument main unit, 3 ... data management unit, 4
... Camera, 23 ... Liquid level, 19 ... Wave characteristic output report.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年9月2日[Submission date] September 2, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

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

【図1】本発明の一実施形態に係る液位計測装置の全体
構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a liquid level measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】傾斜板を使用して画像処理で液面計測する基本
原理を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a basic principle of measuring a liquid level by image processing using an inclined plate.

【図3】図1に示す計測期本体部の処理概念の説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a processing concept of a measurement period main unit shown in FIG. 1;

【図4】図3に示す波の特性計測の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the characteristic measurement of the wave shown in FIG. 3;

【図5】図4に示すステップC300の詳細手順を示す
フローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300 shown in FIG. 4;

【図6】図5に示すステップC300−30の詳細手順
を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-30 shown in FIG. 5;

【図7】図5に示すステップC300−40の詳細手順
を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-40 shown in FIG. 5;

【図8】図5に示すステップC300−50の詳細手順
を示すフローチャートである。
8 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-50 shown in FIG.

【図9】図5に示すステップC300−60の詳細手順
を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a detailed procedure of Step C300-60 shown in FIG. 5;

【図10】データの存在する2次元空間(時間tと水面
高さy)を平均値mと標準偏差σでグルーピングする方
法を図で示す。
FIG. 10 is a diagram showing a method of grouping a two-dimensional space where data exists (time t and water surface height y) by an average value m and a standard deviation σ.

【図11】従来のフロート式水位計測装置の説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional float type water level measuring device.

【符号の説明】 1…量水標、2…計測器本体部、3…データ管理部、4
…カメラ、23…液面、19…波特性出力レポート。
[Description of Signs] 1 ... Water mark, 2 ... Measuring instrument main unit, 3 ... Data management unit, 4
... Camera, 23 ... Liquid level, 19 ... Wave characteristic output report.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 典男 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 鈴木 弘 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 依田 幹雄 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Norio Murayama, Inventor 5-2-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Process Computer Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Suzuki 5-chome, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Inside Hitachi Process Computer Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Mikio Yoda 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Omika Plant, Hitachi, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液面が接する量水標を周期的に撮像し撮
像画像中の液位を画像処理により求める液位計測方法に
おいて、各周期毎に得られる液位データの平均値と標準
偏差を求め、該標準偏差の値により前記液位データをグ
ループ分けし、各グループ毎のデータを解析して前記液
面の波の周期と振幅を求めることを特徴とする液位計測
方法。
In a liquid level measuring method for periodically capturing a water mark in contact with a liquid surface and determining a liquid level in a captured image by image processing, an average value and a standard deviation of liquid level data obtained in each cycle. The liquid level data is divided into groups by the value of the standard deviation, and the data of each group is analyzed to determine the period and amplitude of the wave on the liquid level.
【請求項2】 液面が接する量水標を周期的に撮像し撮
像画像中の液位を画像処理により求める液位計測装置に
おいて、各周期毎に得られる液位データの平均値と標準
偏差を求める手段と、該標準偏差の値により前記液位デ
ータをグループ分けする手段と、各グループ毎のデータ
を解析して前記液面の波の周期と振幅を求める手段とを
備えることを特徴とする液位計測装置。
2. A liquid level measuring apparatus which periodically captures a water mark in contact with a liquid surface and obtains a liquid level in a captured image by image processing, wherein an average value and a standard deviation of liquid level data obtained in each cycle are provided. , A means for grouping the liquid level data according to the value of the standard deviation, and a means for analyzing the data of each group to determine the period and amplitude of the wave on the liquid surface. Liquid level measuring device.
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JP2017111536A (en) * 2015-12-15 2017-06-22 積水化学工業株式会社 Irrigation water management device

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