JPS62239278A - Image recognizing device for agglomerate - Google Patents

Image recognizing device for agglomerate

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Publication number
JPS62239278A
JPS62239278A JP8295286A JP8295286A JPS62239278A JP S62239278 A JPS62239278 A JP S62239278A JP 8295286 A JP8295286 A JP 8295286A JP 8295286 A JP8295286 A JP 8295286A JP S62239278 A JPS62239278 A JP S62239278A
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JP
Japan
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brightness
floc
image
luminance
flock
Prior art date
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Application number
JP8295286A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Baba
研二 馬場
Shoji Watanabe
昭二 渡辺
Naoki Hara
直樹 原
Mikio Yoda
幹雄 依田
Shunji Mori
俊二 森
Shunsuke Nokita
舜介 野北
Yuji Yamazawa
山沢 雄二
Tomomitsu Akiyama
秋山 智光
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To classify and recognize a floc and a background and to detect the floc with good accuracy by executing the binarization after the luminance of the floc is emphasized by a space filtering. CONSTITUTION:After the luminance slope of the floc part of a photographed floc image is emphasized by a luminance slope emphasizing means 60, it is compared with the threshold and binary-coded by a binarization means 70. Since the change of the brightness of a background is very small, the brightness of a background part is close to a '0' level, at the place having the change of the brightness, the luminance slope of the part is emphasized and the border of the shadow can be clarified. Thus, the brightness of a small dark floc is made brighter, made it easier to recognize and the border of the large floc and the background can be clarified.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浄水場、下水処理場、及びその他の産業排水
処理における凝集物(フロック)、並びに免疫反応に用
いる凝集反応における凝集物やその他粒子状物体を画像
処理して認識する凝集物の画像認識装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to flocs in water purification plants, sewage treatment plants, and other industrial wastewater treatment, as well as flocs in flocculation reactions used in immune reactions. The present invention relates to an image recognition device for aggregates that recognizes particulate objects through image processing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

浄水場おいては取水した原水に凝集剤を添加して懸濁物
質を凝集させ凝集物(以下フロックという)を形成し、
このフロックを沈降除去している。
At a water treatment plant, a flocculant is added to the raw water taken in to flocculate suspended matter to form flocs (hereinafter referred to as flocs).
This floc is settled and removed.

具体的には急速混和池において′m集剤を注入した後に
フロック形成池に導き、緩やかに攪拌しながらフロック
を形成する。フロック形成池から流出した原水は沈殿池
に導かれ、フロックを沈降させて懸濁物質を除去する。
Specifically, after injecting a collector into a rapid mixing pond, the mixture is introduced into a flocculation pond and flocs are formed while being gently stirred. The raw water flowing out of the floc formation pond is led to the settling basin, where the flocs are settled and suspended solids are removed.

沈殿池で沈降しなかった微粒子は濾過池で除去される。Fine particles that do not settle in the sedimentation basin are removed in the filtration basin.

このようにして水処理を行う際に、フロック形成池でマ
イクロフロックが凝集しないとフロックが形成されない
ので濾過池の目詰まりを早めることになる。そのため、
フロックが形成されたか否かを監視することは必要不可
欠のことである。
When performing water treatment in this manner, if the microflocs do not coagulate in the floc formation pond, flocs will not be formed, which will accelerate clogging of the filter basin. Therefore,
It is essential to monitor whether flocs are formed.

従来、フロックの形成状況監視は1日数回の目視観察に
よって行っている。このため、連続的かつ定量的な監視
が不可能となり、フロックが形成されないという異常事
態の発見が遅れたり、対策が後手になることは免れない
。このようなことを解決するために、例えば特開昭54
−143296号公報に記載されているよう、画像処理
によってフロックの形状や大きさを監視する方法が提案
されている。
Conventionally, the state of floc formation has been monitored by visual observation several times a day. For this reason, continuous and quantitative monitoring becomes impossible, and it is inevitable that the detection of abnormal situations such as failure of flocs to occur will be delayed and countermeasures will be delayed. In order to solve this problem, for example,
As described in Japanese Patent No. 143296, a method of monitoring the shape and size of flocs by image processing has been proposed.

具体的には、工業用カメラなどによって撮影したフロッ
ク画像から、所定の明るさく閾値)よりも明るい部分(
画素)を1117ルベルとしてこれをフロックであると
認識し、逆に所定値よりも暗い部分(画素)を“0″ル
ベルとしてフロック以外と認識する。このように、フロ
ック画像を2値化して画像処理を行い、フロック形成状
況を監視する。
Specifically, from a flock image taken with an industrial camera, etc., parts brighter than a predetermined brightness threshold (
A pixel) is set to 1117 levels and is recognized as a flock, and conversely, a portion (pixel) darker than a predetermined value is set to a "0" level and recognized as other than a flock. In this way, the floc images are binarized and image processed, and the floc formation status is monitored.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来技術はフロック画像の明るさが閾値よりも明るい部
分をフロックとみなし、逆に、閾値よりも暗い部分を背
景とみなして2値化している。この場合、明るいフロッ
クは閾値を高く設定しても2値化することができるが、
暗いフロックは閾値以下となり、背景とみなされること
になる。逆に、閾値を低く設定すると暗いフロックも2
値化できるが、背景に存在するノイズをフロックとして
2値化することになる。また、閾値を低く設定した場合
には明るいフロックの周囲の背景部分もフロックの一部
とみなされてしまうためにフロックが実物以上に大きく
2値化されてしまったり、近くにある別々のフロックが
一つのフロックとして2値化されてしまうこともある。
In the conventional technology, a part of a flock image whose brightness is brighter than a threshold value is regarded as a flock, and conversely, a part darker than the threshold value is regarded as a background and is binarized. In this case, bright flocks can be binarized even if the threshold is set high, but
Dark flocks will be below the threshold and will be considered as background. On the other hand, if you set the threshold low, dark flocks will also be reduced by 2.
Although it can be converted into a value, the noise existing in the background will be converted into a binary value as a flock. In addition, if the threshold is set low, the background area around bright flocks will also be considered part of the flock, resulting in the flocks being binarized larger than they actually are, or separate flocks nearby. It may also be binarized as one flock.

このように、従来技術ではフロックを精度よく2値化出
来ないという問題点を有する。
As described above, the conventional technology has a problem in that it is not possible to binarize flocs with high accuracy.

本発明の目的はフロックと背景とを明確に区別して認識
でき、フロックを精度良く検出できる凝集物の画像認識
装置を提供する。
An object of the present invention is to provide an image recognition device for aggregates that can clearly distinguish and recognize flocs from the background and can detect flocs with high accuracy.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

撮影したフロック画像のフロック部分の輝度勾配を輝度
勾配強調手段で強調した後に閾値と比較して2値化する
。これによりフロックと背景の境界を明確化できる。こ
れは本発明者がフロックの輝度レベルが異なることを実
験の結果見い出したことに基因している。
After the luminance gradient of the flock portion of the photographed flock image is emphasized by a luminance gradient emphasizing means, it is compared with a threshold value and binarized. This makes it possible to clearly distinguish between the flock and the background. This is because the inventor of the present invention found through experiments that the luminance levels of the flocs are different.

〔作用〕[Effect]

背景は明るさの変化が極めて小さいので、背景部分の明
るさを゛′O″レベル近くにすると共に、明るさの変化
があるところではこの部分の輝度勾配を強調して明暗の
境界を明確化できる。これにより、小さくて暗いフロッ
クの明るさをより明るくして認識し易くすると共に、大
きなフロックと背景との境界を明確にすることができる
Since the background has extremely small changes in brightness, the brightness of the background part is set close to the ``O'' level, and where there is a change in brightness, the brightness gradient of this part is emphasized to clarify the boundary between light and dark. As a result, the brightness of small, dark flocks can be made brighter to make them easier to recognize, and the boundary between large flocks and the background can be made clear.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の一実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

第1図は本発明を浄水場に適用した場合の例を示す。FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a water purification plant.

第1図において、急速混和池10には原水が流入すると
共に、凝集剤タンク11の中に貯留された液体状の高分
子凝集剤(ポリ塩化アルミニウム)または硫酸アルミニ
ウムなどの無機凝集剤が凝集剤注入ポンプ12によって
注入される6なお、フロック形成を促進するために水酸
化カルシウムまたは炭酸ナトリウムなどのアルカリ剤も
注入される。急速混和池10内の原水は攪拌翼14によ
って攪拌される。攪拌翼14は攪拌機13により駆動さ
れる。凝集剤が注入されて攪拌された水は凝集槽(以下
゛フロック形成池″という)15に導かれる。フロック
形成池15は壁面に複数の穴を有する整流壁16A及び
16Bで仕切られ3つの池15A、15B及び15Gを
形成している。フロック形成池15の各港には各々に攪
拌パドル17Δ、17B及び17Cが設置されている。
In FIG. 1, raw water flows into a rapid mixing tank 10, and a liquid polymer flocculant (polyaluminum chloride) or an inorganic flocculant such as aluminum sulfate stored in a flocculant tank 11 is used as a flocculant. Injected by the injection pump 12, an alkaline agent such as calcium hydroxide or sodium carbonate is also injected to promote floc formation. The raw water in the rapid mixing pond 10 is stirred by stirring blades 14. The stirring blades 14 are driven by the stirrer 13. The water into which the flocculant has been injected and stirred is led to a flocculation tank (hereinafter referred to as "floc formation pond") 15.The floc formation pond 15 is partitioned by rectifying walls 16A and 16B having a plurality of holes on the wall surface, and is divided into three ponds. 15A, 15B, and 15G.At each port of the floc formation pond 15, stirring paddles 17Δ, 17B, and 17C are installed, respectively.

攪拌パドル17A、17B、17Gは1ないし10rp
m (パドル周辺速度=0.15〜0.8m/s)前後
で緩やかに回転する。
Stirring paddles 17A, 17B, 17G are 1 to 10 rpm
It rotates gently around m (paddle peripheral speed = 0.15 to 0.8 m/s).

フロック形成池15の最下流側の池15Cには水中カメ
ラなどの凝集物撮像手段18が設置される。凝集物撮像
手段18で撮影した凝集物の濃淡画像信号(アナログ信
号)は画像認識手段3oに入力される。画像認識手段3
0は濃淡画像記憶手段40、輝度強調手段60並びに2
値化手段70で構成される。凝集物撮像手段18の詳細
については後述する。濃淡画像記憶手段はタイマ35か
ら所定時間単位で記憶指令を与えられる。2値化手段7
0で2値化された画像信号は粒径分布演算手段80に入
力される。粒径分布演算手段80は2値化画像信号に基
づきフロックの粒径分布を計算し、計算結果を体積濃度
分布メモリ92に格納する。認識終了判定手段90はフ
ロック画像の認識画面数が所定数終了したか否かを判定
する。認識終了判定手段90は認識画面数が所定数以下
のとき濃淡画像記憶手段40に凝集物撮像手段18で撮
影している濃淡画像を記憶するように指令する。認識終
了判定手段90が所定画面数(例えば10画面)の画像
認識を終了したと判定すると体積濃度分布メモリ92に
記憶されている体積濃度分布を凝集状態判定回路94に
入力する。凝集状態判定回路94は体積濃度分布からフ
ロックの体数平均径を求め注入制御装置1oOに加える
。注入制御装置100は対数qll径径基づき凝集剤注
入域を求め注入ポンプ12を制御する。
Aggregate imaging means 18 such as an underwater camera is installed in the pond 15C on the most downstream side of the floc formation pond 15. The grayscale image signal (analog signal) of the aggregate photographed by the aggregate imaging means 18 is input to the image recognition means 3o. Image recognition means 3
0 is the grayscale image storage means 40, the brightness emphasis means 60 and 2
It is composed of a value converting means 70. Details of the aggregate imaging means 18 will be described later. The grayscale image storage means is given a storage command from the timer 35 in units of a predetermined time. Binarization means 7
The image signal binarized with 0 is input to the particle size distribution calculation means 80. The particle size distribution calculating means 80 calculates the particle size distribution of the floc based on the binarized image signal, and stores the calculation result in the volume concentration distribution memory 92. The recognition completion determination means 90 determines whether or not a predetermined number of recognition screens of flock images have been completed. When the number of recognition screens is less than or equal to a predetermined number, the recognition completion determining means 90 instructs the grayscale image storage means 40 to store the grayscale image photographed by the aggregate imaging means 18. When the recognition completion determining means 90 determines that image recognition of a predetermined number of screens (for example, 10 screens) has been completed, the volume concentration distribution stored in the volume concentration distribution memory 92 is input to the aggregation state determination circuit 94. The aggregation state determination circuit 94 determines the number average diameter of the flocs from the volume concentration distribution and applies it to the injection control device 1oO. The injection control device 100 determines the flocculant injection area based on the logarithm qll diameter and controls the injection pump 12.

第2図に画像認識手段の一例構成を示す。FIG. 2 shows an example configuration of the image recognition means.

第2図において、濃淡画像記憶手段40はA/D変換回
路41と濃淡原画像メモリ42で構成される。A/D変
換回路41は凝集物撮像手段18で得られたアナログの
濃淡画像情報をデジタル値に変換して濃淡原画像メモリ
42に加える。濃淡原画像メモリ42はタイマ35と認
識終了判定手段90から記憶指令を与えられたときに原
画像信号を記憶する。′a淡淡側画像メモリ42格納さ
れた凝集物の濃淡画像情報を空間フィルタリング回路6
1に入力する。輝度強調手段60は空間フィルタリング
回路61及びフィルタリング濃淡画像メモリ62で構成
される。空間フィルタリング回路61は濃淡原画像メモ
リ42の画像信号を受けて空間フィルタリングの演算を
実行して結果をフィルタリング濃淡画像メモリ62に格
納する。格納されたフィルタリング、濃淡画像は2値化
回路71に入力される。2値化手段7oは2値化回路7
1及び2値化メモリ72で構成される。2値化回路71
は、フィルタリング濃淡画像メモリ62からフィルタリ
ング濃淡画像を受けてこれを2値化し、2値化結果を2
値化メモリ72に格納する。
In FIG. 2, the grayscale image storage means 40 is composed of an A/D conversion circuit 41 and a grayscale original image memory 42. The A/D conversion circuit 41 converts the analog grayscale image information obtained by the aggregate imaging means 18 into digital values and adds the digital values to the grayscale original image memory 42 . The grayscale original image memory 42 stores the original image signal when a storage command is given from the timer 35 and the recognition completion determination means 90. 'a The gray image information of the aggregates stored in the gray side image memory 42 is sent to the spatial filtering circuit 6.
Enter 1. The brightness enhancement means 60 is composed of a spatial filtering circuit 61 and a filtering gradation image memory 62. The spatial filtering circuit 61 receives the image signal from the grayscale original image memory 42, performs a spatial filtering operation, and stores the result in the filtering grayscale image memory 62. The stored filtered and shaded images are input to the binarization circuit 71. The binarization means 7o is a binarization circuit 7
1 and a binarization memory 72. Binarization circuit 71
receives the filtering gradation image from the filtering gradation image memory 62, binarizes it, and converts the binarization result into 2 bits.
The data is stored in the value memory 72.

第3図に粒径分布計算手段80の一例構成を示す。FIG. 3 shows an example configuration of the particle size distribution calculation means 80.

第3図において、粒径分布演算手段80の構成を第3図
に示す。
In FIG. 3, the configuration of the particle size distribution calculation means 80 is shown in FIG.

ラベリング回路81は2値化メモリ72の画像信号Bを
受けて、フロックの各々に番号を付ける。
The labeling circuit 81 receives the image signal B from the binarized memory 72 and assigns a number to each of the flocks.

面積演算回路82は各々のフロックについてナンバー毎
にその面積を計算し、計算結果を面積メモリ82Mに格
納する。直径計算回路84はフロックの面積から直径を
計算し、計算結果を直径メモリ84Mに格納する。体積
計算回路86はフロックの体積を計算し、計算結果を対
積メモリ86Mに格納する。粒径分布計算回路88は体
積メモリ86Mからフロック直径を取込みフロックの粒
径分布を計算し、粒径分布メモリ88Mに格納する。
The area calculation circuit 82 calculates the area of each flock for each number, and stores the calculation results in the area memory 82M. The diameter calculation circuit 84 calculates the diameter from the area of the floc and stores the calculation result in the diameter memory 84M. The volume calculation circuit 86 calculates the volume of the floc and stores the calculation result in the counter-product memory 86M. The particle size distribution calculation circuit 88 takes in the floc diameter from the volume memory 86M, calculates the particle size distribution of the floc, and stores it in the particle size distribution memory 88M.

体積、1度分布計算回路89は粒径分布メモリ88Mの
メモリ値から体積濃度分布を計算し、計算が終了すると
終了信号を認識終了判定手段90に与えると共に計算で
求めた体積濃度分布を体積濃度分布メモリ92に加え入
力する。
The volume and degree distribution calculation circuit 89 calculates the volume concentration distribution from the memory value of the particle size distribution memory 88M, and when the calculation is completed, it gives a completion signal to the recognition completion determination means 90 and calculates the volume concentration distribution obtained by the calculation as the volume concentration. In addition to the distribution memory 92, input.

第4図は注入制御装置100の一例構成を示すもので、
比較回路101、目標値設定器102 、t?よび注入
制御回路103とで構成される。
FIG. 4 shows an example configuration of the injection control device 100,
Comparison circuit 101, target value setter 102, t? and an injection control circuit 103.

次に、動作を説明する。Next, the operation will be explained.

急速混和池10には河川や湖沼(図示せず)から導かれ
た原水が沈砂池(図示せず)で砂や粗大粒子が沈殿除去
された後に流入する。急速混和池10に流入する原水に
は1ないし10μm前後の微粒子が2ないし200■/
Qの濃度で含んでいる。急速混和池10には凝集剤タン
ク11の中に貯留された高分子凝集剤(ポリ塩化アルミ
ニウム)や硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤が注入ポ
ンプ12で供給される。急速混和池10内は攪拌翼14
により攪拌される。この攪拌によって凝集剤が原水中に
拡散する。懸濁微粒子は粒子表面が負に帯電している負
コロイドであり、正の電荷を持つ凝集剤が無数の懸濁微
粒子を相互に結合(凝集)させる。急速混和池10の滞
留時間は工ないし5分であり、この間に懸濁微粒子が凝
集して、粒径10ないし100μmのマイクロフロック
(フロックの核)が形成される6マイクロフロツクを含
む混合液は凝集槽15に導かれる。フロック形成池15
では3つの形成池15A、15B及び15Gを順次流下
する。整流壁16A及び16Bは混合液がフロック形成
池15内で充分混合されずに水面近くを短絡して出口か
ら流出するのを防止する。形成池15A、15B及び1
5Cの滞留時間は各々が5ないし15分(3池で計15
分ないし45分)である。各々の池内は攪拌パドル17
A、17B及び17Cにより緩やかに攪拌される。凝集
剤は急速混和池10において充分に供給され、マイクロ
フロック表面には凝集剤が付着している。このため、フ
ロック形成池15内のマイクロフロックは攪拌により衝
突また接触して凝集する。フロック形成池15内におい
て15ないし4.5分滞留して攪拌されるうちに、フロ
ックの粒径は100ないし5000μmのフロックに成
長する。形成池15C内におけるフロックの状態を凝集
物撮像手段18で撮影する。凝集物撮像手段180から
得られる凝集物の濃淡画像信号は画像認識手段30のD
/A変換器41に入力される。
Raw water led from a river or lake (not shown) flows into the rapid mixing tank 10 after sand and coarse particles are settled and removed in a settling tank (not shown). The raw water flowing into the rapid mixing tank 10 contains 2 to 200 microparticles with a diameter of around 1 to 10 μm.
Contains at a concentration of Q. An inorganic flocculant such as a polymer flocculant (polyaluminum chloride) or aluminum sulfate stored in a flocculant tank 11 is supplied to the rapid mixing pond 10 by an injection pump 12 . A stirring blade 14 is provided in the rapid mixing pond 10.
Stirred by This stirring causes the flocculant to diffuse into the raw water. Suspended particles are negative colloids whose particle surfaces are negatively charged, and a positively charged flocculant binds (agglomerates) the numerous suspended particles to each other. The residence time in the rapid mixing tank 10 is 10 to 5 minutes, and during this time suspended fine particles aggregate to form microflocs (floc cores) with a particle size of 10 to 100 μm.The mixed solution containing 6 microflocs is It is guided to the flocculation tank 15. Flock formation pond 15
Then, the water flows down three formation ponds 15A, 15B, and 15G in sequence. The flow regulating walls 16A and 16B prevent the mixed liquid from being sufficiently mixed in the floc formation pond 15, short-circuiting near the water surface, and flowing out from the outlet. Formation ponds 15A, 15B and 1
The residence time of 5C is 5 to 15 minutes each (15 minutes in total in 3 ponds).
minutes to 45 minutes). Each pond has a stirring paddle 17
It is gently stirred by A, 17B and 17C. The flocculant is sufficiently supplied in the rapid mixing pond 10, and the flocculant is attached to the surface of the microflocs. For this reason, the microflocs in the flocculation pond 15 collide or come into contact with each other due to stirring and coagulate. While the flocs remain in the floc formation pond 15 for 15 to 4.5 minutes and are stirred, the flocs grow into flocs with a particle size of 100 to 5000 μm. The condition of the flocs in the formation pond 15C is photographed by the aggregate imaging means 18. The density image signal of the aggregate obtained from the aggregate imaging means 180 is outputted from the image recognition means 30 by D.
/A converter 41.

D/A変換器41は常時濃淡画像信号をディジタル化t
i″;′iに変換して濃淡原画像メモリ42へ入力する
。D/A変換器41が7ビツトのディジタル信号に変換
するものであれば、各画素の輝度は128レベルにディ
ジタル化される。以後、本実施例では画面が横方向と縦
方向とも8ビツトの256画素の画面を例に挙げ説明す
る。濃淡画像メモリ42は256X258の画素に対応
した第5図に示す如き格納エリアを有する。第5図の水
平方向の配列をi行、垂直方向の配列をj列とすると、
濃淡画像メモリ42におけるi行j列の各格納エリアに
は画面の明るさく111度)の値go(i、j):i=
1〜256.j=1〜256が記憶される。
The D/A converter 41 constantly digitizes the grayscale image signal.
i'';'i and input it to the grayscale original image memory 42. If the D/A converter 41 converts it into a 7-bit digital signal, the brightness of each pixel is digitized into 128 levels. Hereinafter, this embodiment will be explained using an example of a 256-pixel screen with 8 bits in both the horizontal and vertical directions.The grayscale image memory 42 has a storage area as shown in FIG. 5 corresponding to 256 x 258 pixels. .If the horizontal arrangement in Fig. 5 is i row and the vertical arrangement is j column, then
In each storage area in row i and column j in the grayscale image memory 42, the value go(i, j): i=
1-256. j=1 to 256 are stored.

なお、各画素の輝度go(i、j)は128段階にディ
ジタル化する。濃淡原画像メモリ42に格納された濃淡
画像情報は空間フィルタリング回路61に取込まれる。
Note that the brightness go(i, j) of each pixel is digitized in 128 steps. The grayscale image information stored in the grayscale original image memory 42 is taken into the spatial filtering circuit 61.

空間フィルタリング回路61は濃淡原画像メモリ42の
画像信号を入力してフロックと背景の間の輝度勾配を強
調する。空間フィルタリング回路61の計算結果は濃淡
画像メモリ62に記憶される。濃淡画像メモリ62は2
56X256の画素に対応したメモリ格納エリアを有す
る。
The spatial filtering circuit 61 receives the image signal from the grayscale original image memory 42 and emphasizes the brightness gradient between the flock and the background. The calculation results of the spatial filtering circuit 61 are stored in a grayscale image memory 62. The grayscale image memory 62 has 2
It has a memory storage area corresponding to 56×256 pixels.

空間フィルタリング回路61の動作を詳細に説明する。The operation of the spatial filtering circuit 61 will be explained in detail.

空間フィルタリング法の対象となる局所画像領域を水平
方向がn画素、列置方向がn画素のnXnの領域とする
。n = 3であれば、水平方向3画素、垂直方向3画
素の局所画像領域となる。第6図に3×3の局所画像領
域を示す。一方、空間フィルタリングの荷重係数行列は
、同様にX方向がn画素、Y方向がn画素のnXnの領
域で定義される。n=3ならば、3×3の行列となる。
The local image area to be subjected to the spatial filtering method is an nXn area with n pixels in the horizontal direction and n pixels in the column direction. If n = 3, the local image area will be 3 pixels in the horizontal direction and 3 pixels in the vertical direction. FIG. 6 shows a 3×3 local image area. On the other hand, the weighting coefficient matrix for spatial filtering is similarly defined in an nXn area with n pixels in the X direction and n pixels in the Y direction. If n=3, it becomes a 3×3 matrix.

この空間フィルタリングの荷重積和行列(荷重係数行列
)をFとする。第7図は3X3の荷重積和行列Fを表す
。空間フィルタリングの計算は(1)式に示すように、
濃淡画像の各画素の輝度go(1+、j)と空間フィル
タリングの荷重積和行列f(i。
Let F be a weighted product sum matrix (weighted coefficient matrix) for this spatial filtering. FIG. 7 represents a 3×3 weighted product sum matrix F. The calculation of spatial filtering is as shown in equation (1),
The luminance go(1+,j) of each pixel of the grayscale image and the weighted product sum matrix f(i) of spatial filtering.

j)とを各々乗算し、さらに乗算結果を全て加算して計
算される。
j), and then add all the multiplication results.

空間フィルタリングの計算結果g傘c2.2)は第8図
に示すように、中央の画素に対応するメモリ62のエリ
アに格納される。
The spatial filtering calculation result g-umbrella c2.2) is stored in the area of the memory 62 corresponding to the central pixel, as shown in FIG.

g”(2+ 2)= (go(1,1)xf(1,1)
+go(1,2)xf(1,2) +go(1,3)Xf(1,3) +go(2,1)Xf(2,1) + go(2# 2)x f (2,2)+go(2,
3)Xf(2,3) +go(3,1)Xf(3,l) +go(3,2)Xf(3,2) + go(3、3)X f (3、3))/ S・・・
・・(1) ここで、Sはスケーリングの係数であり、計算結果が1
28以上にならないように127以内になるように選定
する。
g”(2+2)=(go(1,1)xf(1,1)
+go(1,2)xf(1,2) +go(1,3)Xf(1,3) +go(2,1)Xf(2,1) +go(2# 2)x f (2,2) +go(2,
3) Xf (2, 3) + go (3, 1) X f (3, l) + go (3, 2) X f (3, 2) + go (3, 3)・・・
...(1) Here, S is the scaling coefficient, and the calculation result is 1
The number is selected to be within 127 and not to exceed 28.

(1)式をまとめると次式のように表わすことができる
Equation (1) can be summarized as shown below.

k=−1Ωニー1 Xf(2+に、2+Q))/S ・・・・・・(2) ここで、kとQは配列の要素を変化させるための記号で
ある。
k=-1Ω knee 1 Xf(2+, 2+Q))/S (2) Here, k and Q are symbols for changing the elements of the array.

画素g傘(2,2)の計算が終了したら、第8図に示す
ように次に1画素だけ隣りの画素g ” (2*3)の
値を計算する。このときには、第9図に示すようにgo
(2,3)が中央になるような3×3の局所画像領域が
計算対象になり、(1)式と同様にしてg”(2+3)
を計算する。このように、1画素ずつシフトしながら列
方向(水平方向)に順次計算し、1列の計算が終了した
ら続いて2行目についても同様な計算を実行していく。
After the calculation of the pixel g (2, 2) is completed, as shown in Fig. 8, the value of the next pixel g'' (2*3) is calculated by one pixel.At this time, as shown in Fig. 9 go like that
A 3×3 local image area with (2, 3) in the center is the target of calculation, and in the same way as equation (1), g”(2+3)
Calculate. In this way, calculations are performed sequentially in the column direction (horizontal direction) while shifting one pixel at a time, and when the calculation for one column is completed, the same calculation is performed for the second row.

i行j列目の画素の計算式は次式のようになる。The calculation formula for the pixel in the i-th row and j-th column is as follows.

、°、に傘(it j)= 〔Ko(i−1,、j−1
)Xf(1,l)+go(i−1,j)Xf(1,2) +pco(i−1,j+1)Xf(1,3)十go(i
、 j−1)Xf(2,1)+go(i、j)Xf(2
,2) +go(i、j+1)Xf(2,3) +go(itl、j−1)Xf(3,1)+go(it
1..1)Xf(3,2)+go(it1.j+1)x
f(3,3))/S・・・・・・(3) Xf(2+に、2+Q))/S ・・・・・・(4) i=2〜255. j=2〜255まで計算して225
行225列の画素の輝度g$(255、255)までの
計算を総て終ると1画面の演算が終了する。
, °, umbrella (it j) = [Ko(i-1,, j-1
)Xf(1,l)+go(i-1,j)Xf(1,2)+pco(i-1,j+1)Xf(1,3)
, j-1)Xf(2,1)+go(i,j)Xf(2
,2) +go(i,j+1)Xf(2,3) +go(itl,j-1)Xf(3,1)+go(it
1. .. 1)Xf(3,2)+go(it1.j+1)x
f(3,3))/S...(3) Xf(2+, 2+Q))/S...(4) i=2~255. Calculate from j=2 to 255 and get 225
When all calculations up to the luminance g$(255, 255) of the pixel in row 225 are completed, the calculation for one screen is completed.

なお、空間フィルタリングの計算は、1行目と256行
目の総ての画素と1列目と256列目の総ての画素につ
いては実行しない。
Note that spatial filtering calculations are not performed for all pixels in the 1st and 256th rows and all pixels in the 1st and 256th columns.

以上のようにして空間フィルタリング回路61は(1)
式及び(3)式の計算を実行し、計算結果の輝度がフィ
ルタリング濃淡画像メモリ62に格納する。
As described above, the spatial filtering circuit 61 performs (1)
The calculations of Equations and Equations (3) are executed, and the calculated brightness is stored in the filtering grayscale image memory 62.

ここで、空間フィルタリングを行う際に重要な童である 生食1℃2−11そのための荷重係数f (it j)
について説明する。荷重係数f (ly J)は要素に
持つ空間フィルタリングの荷重積和行列Fにおいて、n
=3のときの荷重積和行列Fの一例を第10図に示す。
Here, the weighting factor f (it j) for raw food 1℃2-11, which is an important factor when performing spatial filtering, is
I will explain about it. The weighting coefficient f (ly J) is n
An example of the weighted product sum matrix F when =3 is shown in FIG.

この例の作用を説明するために、濃淡画像の輝度go(
te j)が第11図に示すような画像である場合を説
明する。第11図における四角形の升目は画素を表し、
中の数値は画素の輝度を表す。第11図は、輝度1の背
景に輝度3で、大きさが画素1個のフロックを表す。こ
の場合の背景とフロックの輝度差は2レベルである。
To explain the effect of this example, the luminance go(
The case where te j) is an image as shown in FIG. 11 will be explained. The rectangular cells in Figure 11 represent pixels,
The number inside represents the brightness of the pixel. FIG. 11 shows a flock with a luminance of 3 on a background of luminance 1 and a size of one pixel. In this case, the difference in brightness between the background and the flock is two levels.

第11図の画像に第10図に示す荷重積和行列Fを用い
て(3)式の計算を実行すると第12図のようになる。
When the calculation of equation (3) is executed using the weighted product sum matrix F shown in FIG. 10 on the image shown in FIG. 11, the result is shown in FIG. 12.

なお、計算ではS=1とし、また、第12図においてU
で示す一番外側の画素の輝度の値は計算出来ないのでU
の値は0とする。
In addition, in the calculation, S = 1, and in Fig. 12, U
The brightness value of the outermost pixel shown by cannot be calculated, so U
The value of is 0.

第12図から明らかなようにフロックの輝度が16に増
加することから、フロックの明るさが強調されるが、一
方で周囲の画素の輝度は0または−4である。したがっ
て、背景とフロックの輝度差は16以上である。このよ
うに、フロックの明るさが背景に比較してさらに明るく
なったことがわかる。
As is clear from FIG. 12, since the luminance of the flock increases to 16, the brightness of the flock is emphasized, while the luminance of the surrounding pixels is 0 or -4. Therefore, the luminance difference between the background and the flock is 16 or more. In this way, it can be seen that the brightness of the flock has become even brighter compared to the background.

以上のようにして、空間フィルタリング回路610の計
算が実行され、計算結果の輝度がフィルタリング濃淡画
像メモリ62に機納される。
As described above, the calculation of the spatial filtering circuit 610 is executed, and the brightness of the calculation result is stored in the filtering gradation image memory 62.

以上のようにして空間フィルタリング法によって輝度勾
配を強調された濃淡画像信号は2値化回路71に入力さ
れる。2値化回路71はフィルタリング濃淡画像メモリ
62に格納されたフィルタリング濃淡画像g”(it 
j)を受けてこの画像を2値化する。すなわち、2値化
の閾値をり、とすると、L、以下ならこの画素は、1”
レベルとし、逆に、57以上ならこの画素は、“0″レ
ベルとする。この110 I+レベル又は“1″レベル
の値をとる2値化された信号をb (1+ J)とする
The gray image signal whose brightness gradient has been emphasized by the spatial filtering method as described above is input to the binarization circuit 71. The binarization circuit 71 converts the filtered gray image g"(it) stored in the filtered gray image memory 62.
j) and binarizes this image. In other words, if the binarization threshold is L, then this pixel is 1"
Conversely, if it is 57 or more, this pixel is set to the "0" level. This binarized signal having a value of 110 I+ level or "1" level is defined as b (1+ J).

2値化回路710では、次式の演算を実行する。The binarization circuit 710 executes the following calculation.

g傘(i、j)≧Lt ならば、b i j = 1・
・・・・・(5)g傘(x、j)<Ltならば、bij
=Q・・・・・・(6)この結果、空間フィルタリング
された結果の濃淡輝度go(i、j)が閾値Ltより高
い輝度の画素がフロックに相当する画素と認識され“1
”レベルとなり、逆に閾値し、より低い輝度の部分がフ
ロック以外の画素と認識され“0”レベルとなる。結局
−II I 11レベルで表される画素の集合がフロッ
クとして認識される。第13図に第12図を閾値Lt=
2に設定して2値化した結果を示す。
If g umbrella (i, j)≧Lt, then b i j = 1・
...(5) If g umbrella (x, j) < Lt, then bij
=Q...(6) As a result, pixels whose gradation luminance go(i, j) as a result of spatial filtering is higher than the threshold Lt are recognized as pixels corresponding to flocks, and are designated as "1".
In contrast, the lower luminance part is recognized as a non-flock pixel and becomes the "0" level.In the end, the set of pixels represented by the -II I 11 level is recognized as a flock. Figure 13 shows Figure 12 with threshold value Lt=
2 and shows the result of binarization.

2値化の結果b (1+ j)で構成される画像全体を
Bとすると、この画像Bが2値化メモリ72に格納され
る。画像Bは、第1図に示すように粒径分布計算手段8
0に入力されて、ここでフロック粒径分布が計算される
Assuming that the entire image composed of the binarization result b (1+j) is B, this image B is stored in the binarization memory 72 . Image B is obtained by particle size distribution calculation means 8 as shown in FIG.
0 is entered and the floc particle size distribution is now calculated.

さて、粒径分布演算手段80は次のようにして粒径分布
を求める。
Now, the particle size distribution calculation means 80 calculates the particle size distribution in the following manner.

まず、ラベリング回路81は第14図に示すように画像
Bに存在するフロックの各々に1,2゜3、・・・・・
・mと番号を付ける。ここで、mはフロック総数である
。面積計算回路82はラベリングした番号毎にフロック
の面積を次式で計算する。
First, as shown in FIG.
・Add the number m. Here, m is the total number of flocks. The area calculation circuit 82 calculates the area of the flock for each labeled number using the following formula.

A=kl−AP            ・・・・・・
(7)ここで、Aはフロックの投影面積〔Tm2〕、A
Pは各々のフロックの画素数〔pixal) 、 k*
は変換定数(re”/ pixel)である。pixa
lとは画素を表す単位である。ラベリング回路81によ
って番号付けされた各々のフロックについて(7)式の
計算が実行されて結果が面積メモリ82Mに格納される
。直径計算回路84は各々のフロックの面積と同じ面積
になる円を仮定してその直径dを次式で計算する。
A=kl-AP...
(7) Here, A is the projected area of the floc [Tm2], A
P is the number of pixels of each flock, k*
is the conversion constant (re”/pixel). pixa
l is a unit representing a pixel. The calculation of equation (7) is executed for each numbered flock by the labeling circuit 81, and the result is stored in the area memory 82M. The diameter calculation circuit 84 assumes a circle having the same area as each floc and calculates its diameter d using the following formula.

d=J[]         ・・・・・・(8)各々
の面積についてこの直径を計算して結果を直径メモリ8
4Mに格納する。体積計算回路86は直径メモリ84M
から各フロックの直径を入力して各々のフロックの対a
Vを次式で計算する。
d=J[] ...(8) Calculate this diameter for each area and store the result in diameter memory 8
Store in 4M. The volume calculation circuit 86 has a diameter memory 84M.
Enter the diameter of each floc from
Calculate V using the following formula.

v=xd8/6              ・・・・
・・(9)粒径に対する体積の計算結果は体積メモリ8
6Mに格納される。粒径分布計算回路88は体積メモリ
86Mから各フロックの体積Vを取込み各々のフロック
の粒径がどの分級に凪するかを判定しながら、各々のフ
ロックの体積を粒径分布メモリ88Mの該当記憶エリア
に加算する。粒径の分級幅を0.1mとすると、分級は
例えば下記の51分割にする。粒径分布メモリ88Mも
51個の記憶エリアを有する。
v=xd8/6...
...(9) The calculation result of volume for particle size is stored in volume memory 8.
It is stored in 6M. The particle size distribution calculation circuit 88 takes in the volume V of each floc from the volume memory 86M, determines which classification the particle size of each floc falls into, and stores the volume of each floc in the corresponding memory of the particle size distribution memory 88M. Add to area. Assuming that the particle size classification width is 0.1 m, the classification is performed, for example, into 51 divisions as shown below. The particle size distribution memory 88M also has 51 storage areas.

Dt  :O〜0.1m+ Dz:0.1〜0.2ff111 D s  : 0 、2〜0 、3 tmD so :
 4 、9〜5 、0 mmD61:5.01!l11
− 一例としであるフロックの直径が0.25rrnでアル
ド、体精ハ(9) 式カラ0.008L8nm3トナル
Dt: O~0.1m+ Dz: 0.1~0.2ff111 Ds: 0, 2~0, 3 tmDso:
4,9~5,0 mmD61:5.01! l11
- As an example, if the diameter of the floc is 0.25rrn, the diameter of the floc is 0.008L8nm3.

粒径DI の体積をVt  とすると、粒径分布メモリ
88Mの粒径D3に相当する記憶エリアに体積0.00
818が格納される。このようにして、各々のフロック
の粒径がどの分級に属するかを判定しながら、粒径分布
メモリ88Mの各エリアに次々に加算することによりフ
ロックの粒径分布を求める。
If the volume of the particle size DI is Vt, a volume of 0.00 is stored in the storage area corresponding to the particle size D3 of the particle size distribution memory 88M.
818 is stored. In this way, while determining which classification the particle size of each floc belongs to, the particle size distribution of the flocs is obtained by sequentially adding to each area of the particle size distribution memory 88M.

体積濃度分布演算回路89は粒径分布メモリ88Mの体
積値viからフロックの体積濃度分布V、′ (単位容
積において各粒径D1のフロック体積■1がどのくらい
あるかを示す分布)を次式で計算する。
The volume concentration distribution calculation circuit 89 calculates the floc volume concentration distribution V,' (distribution indicating how much floc volume ■1 of each particle size D1 is in a unit volume) from the volume value vi of the particle size distribution memory 88M using the following formula. calculate.

Vl’ = Vt/ (N−V−)       ・・
=・(10)ここで、Nは認識回数(処理画面数)、V
、は1画面で撮像した容積である。
Vl' = Vt/ (N-V-)...
=・(10) Here, N is the number of recognition times (number of processed screens), V
, is the volume captured in one screen.

得られた体積濃度分布(縦軸二粒径DI +横軸:体積
濃度■1′)の例を第15図に示す。第15図の曲線a
は第15図の体積濃度分布のヒストグラムから求めた対
数正規分布の理論曲線である。
An example of the obtained volume concentration distribution (vertical axis: two particle diameters DI + horizontal axis: volume concentration ■1') is shown in FIG. Curve a in Figure 15
is a theoretical curve of a lognormal distribution obtained from the histogram of the volume concentration distribution shown in FIG.

認識終了判定手段90はこのようにして粒径分布演算手
段80が一画面毎に体積濃度分布の演算を終了する毎に
N画面数についてフロックの画像認識を終了したかを判
定する。認識回数がN回未満であれば、その時点で凝集
物撮像手段18が撮像している画像を濃淡画像記憶手段
40に記憶させ上述したフロックの画像処理を繰り返す
。認識回数がN回になれば、(10)式で計算した体積
濃度分布の値を体積濃度分布メモリ92に格納する。
In this way, the recognition completion determining means 90 determines whether image recognition of flocs has been completed for N number of screens each time the particle size distribution calculating means 80 finishes calculating the volume concentration distribution for each screen. If the number of recognitions is less than N times, the image captured by the aggregate imaging means 18 at that time is stored in the grayscale image storage means 40, and the above-described image processing of the flocs is repeated. When the number of recognitions reaches N, the value of the volume concentration distribution calculated using equation (10) is stored in the volume concentration distribution memory 92.

なお、上述の説明では体積濃度分布を認識画面毎に計算
する例を説明したが、所定の認識回数を終了した後で(
10)式の計算を実行するようにしてもよい。
In addition, in the above explanation, an example was explained in which the volume concentration distribution is calculated for each recognition screen, but after completing a predetermined number of recognitions (
10) Calculation of formula may be executed.

凝集状態判定回路94は1体積濃度分布メモリ92の値
からフロック粒径分布の対数平均径I)aを次式で計算
する。
The agglomeration state determination circuit 94 calculates the logarithmic average diameter I)a of the floc particle size distribution from the value in the 1-volume concentration distribution memory 92 using the following equation.

i=L        C1 凝集状態判定回路94で求めた対数平均径り。i=L C1 Logarithmic average diameter determined by the agglomeration state determination circuit 94.

は注入制御装置100に入力される。凝集状態判定回路
94から出力された対数平均径Daは比較回路101に
入力される。比較回路101は目標値設定器102から
与えられる対数平均径の目標値Decと演算値Daの偏
差ΔDa を次式で求める。
is input to the injection control device 100. The logarithmic mean diameter Da output from the aggregation state determination circuit 94 is input to the comparison circuit 101. The comparator circuit 101 calculates the deviation ΔDa between the target value Dec of the logarithmic average diameter given from the target value setter 102 and the calculated value Da using the following equation.

ΔD、=D・直−D、         ・・・・・・
(12)注入制御回路103は偏差ΔDtに基づき注入
ポンプ12を操作して凝集剤注入量を制御する。
ΔD, =D・Direct−D, ・・・・・・
(12) The injection control circuit 103 operates the injection pump 12 based on the deviation ΔDt to control the amount of coagulant injection.

具体的には偏差ΔDaが負であれば凝集剤注入量を増加
させ、逆に、偏差ΔDtが正であれば凝集剤注入量を減
少させる。対数平均径D1と凝集剤注入MPの関係は第
16図に示すような特性になるが、凝集剤注入量には最
大注入量Pmaxと最小注入ip、tnとを設定して異
常注入を防止する。
Specifically, if the deviation ΔDa is negative, the amount of coagulant injected is increased, and conversely, if the deviation ΔDt is positive, the amount of coagulant injected is decreased. The relationship between the logarithmic average diameter D1 and the flocculant injection MP is as shown in Fig. 16, but the maximum injection amount Pmax and the minimum injection ip, tn are set for the flocculant injection amount to prevent abnormal injection. .

以上のようにして凝集剤注入を制御するのであるが、フ
ロック画像を2値化する際に輝度強調手段60によりフ
ロックの輝度を強調して認識しているのでフロックを精
度良く画像認識できる。この結果、凝集剤の注入量など
を制御することにより、フロック形成を常に安定して行
える。
The flocculant injection is controlled as described above, and since the luminance of the flocs is emphasized and recognized by the luminance emphasizing means 60 when the floc image is binarized, the flocs can be image recognized with high accuracy. As a result, by controlling the injection amount of the flocculant, etc., floc formation can always be performed stably.

また、本実施例では、頁間フィルタリング回路61にお
いて荷重積和行列を用いてフロック画像の輝度勾配を強
調して、その後に2値化するので。
Further, in this embodiment, the inter-page filtering circuit 61 uses a weighted product-sum matrix to emphasize the luminance gradient of the flock image, and then binarizes the image.

フロックと背景とを明確に区別してフロックを認識する
ことができる。このことを第17図を用いて以下に具体
的に説明する。
The flock can be recognized by clearly distinguishing it from the background. This will be specifically explained below using FIG. 17.

第17図(a)は、濃淡画像の輝度go(i、j)にお
いて直径が3画素以上になる大きなフロックの1次元方
向の輝度分布を表す。このような明るいフロック画像を
空間フィルタリングするとフィルタリング後の輝度go
(iej)は、第17図(b)に示すようにフロックと
背景との輝度勾配が強調されるので、フロックの明るさ
がさらに明るくなる。第17図(c)に示す直径が1な
いし2画素の微小フロックの場合にも同様に、第17図
(d)のようにフロックの輝度が強調される。
FIG. 17(a) shows the one-dimensional brightness distribution of a large flock with a diameter of three pixels or more at the brightness go(i, j) of the grayscale image. When such a bright flock image is spatially filtered, the brightness after filtering go
In (iej), as shown in FIG. 17(b), the brightness gradient between the flock and the background is emphasized, so the brightness of the flock becomes even brighter. Similarly, in the case of a minute floc with a diameter of 1 to 2 pixels as shown in FIG. 17(c), the luminance of the floc is emphasized as shown in FIG. 17(d).

したがって、第17図(b)及び(d)に示すように閾
値Ltで2値化することにより、フロックの大きさにか
かわらずフロックを2値化することができる。
Therefore, by performing binarization using the threshold Lt as shown in FIGS. 17(b) and (d), the flocs can be binarized regardless of the size of the flocs.

ところで、上述の実施例では第10図に示す如き荷重積
和行列Fを用いてフロックの輝度を強調できることを説
明したが、この荷重積和行列は荷重積和係数の和が零に
なるように設定するので、輝度勾配のゆるやかな背景は
輝度を零にすることができる。背景の輝度は照明の強さ
によって変化するが、この輝度レベルは空間フィルタリ
ングにより輝度が常に零になるのでフロックと背景との
コン1へラストを効果的に強調することができ、しかも
照明の強さが変化してもこの作用は変らない。
By the way, in the above embodiment, it was explained that the luminance of the flock can be emphasized using the weighted product sum matrix F as shown in FIG. By setting this value, the brightness of a background with a gentle brightness gradient can be set to zero. The brightness of the background changes depending on the intensity of the lighting, but this brightness level is always zero due to spatial filtering, so it is possible to effectively emphasize the contrast between the flock and the background. This effect does not change even if the temperature changes.

したがって、長時間にわたる計測により照明の強さが次
第に弱くなってもこの影響を受けずに安定したフロック
の認識ができる。
Therefore, even if the intensity of illumination gradually weakens over a long period of measurement, stable floc recognition can be achieved without being affected by this.

次に、上述の実施例はフロックが1画素について説明し
たが、濃淡画像情報go(iej)が第18図に示すよ
うに複数画素がフロックである画像の例を説明する。第
18図は輝度が1の背景に輝度が3ないし4のフロック
が存在する場合を示す。第18図の画像に対して第10
図の荷重積和行列Fを用いて(2)式により空間フィル
タリングを実行した結果g”(x+ j)は第19図の
ようになる。第18図、第19図かられかるように、空
間フィルタリングによりフロックの輝度が強調される。
Next, although the above-mentioned embodiment has been described with respect to a flock of one pixel, an example of an image in which the grayscale image information go(iej) is a flock of a plurality of pixels as shown in FIG. 18 will be described. FIG. 18 shows a case where floes with a luminance of 3 or 4 exist on a background with a luminance of 1. 10 for the image in Figure 18.
The result of spatial filtering using equation (2) using the weighted product sum matrix F in the figure is as shown in Figure 19.As can be seen from Figures 18 and 19, the spatial Filtering emphasizes the brightness of the flock.

第19図のフィルタリング後の濃淡画像を閾値=2で2
値化すると第20図のようになる。
The grayscale image after filtering in Figure 19 is 2 with threshold = 2.
When converted into values, it becomes as shown in Figure 20.

次に1本発明において荷重積和行列の大きさnが3以上
の例を説明する。この例は、n==5としてn == 
3の場合よりもさらに精度よくフロックの輝度を強調で
きるようにした例である。
Next, an example in which the size n of the weighted product sum matrix is 3 or more in the present invention will be described. This example assumes n ==5 and n ==
This is an example in which the luminance of the flock can be emphasized more accurately than in case 3.

この例では、空間フィルタリング回路61の荷重積和行
列Fが第21図で与えられたとする。この荷重積和行列
Fを用いると、(1)ピーク部分が平らなフロックの輝
度強調、(2)ノイズの除去、(3)*小ブロックの輝
度強調を行える。
In this example, it is assumed that the weighted product sum matrix F of the spatial filtering circuit 61 is given as shown in FIG. Using this weighted product-sum matrix F, it is possible to (1) emphasize the brightness of flocs with flat peak portions, (2) remove noise, and (3) emphasize the brightness of *small blocks.

以下にこれら(1)〜(3)の作用について説明する。The effects of these (1) to (3) will be explained below.

第21図に示す荷重積和行列F (n=5)と第10図
に示す荷重積和行列(n=3)を適用したときの作用を
第22〜24図を用いて説明する。
The effect when applying the weighted product sum matrix F (n=5) shown in FIG. 21 and the weighted product sum matrix (n=3) shown in FIG. 10 will be explained using FIGS. 22 to 24.

第22図(a)はフロックの1次元方向の輝度分布で輝
度のピークが平らな例を表す。このようなピークでは輝
度変化が小さいので第10図に示す荷重積和行列Fを用
いて空間フィルタリングを行うと、第23図(b)に示
すようにピークの輝度が零になる。しかし、第21図に
示す荷重積和行列を用いて空間フィルタリングを行うと
、第24図(c)に示すようにピーク部分が零にならず
に強調される。したがって、この強調された部分をフロ
ックとして効果的に2値化することができる。
FIG. 22(a) shows an example of a one-dimensional luminance distribution of the flocs in which the peak of luminance is flat. Since the brightness change is small at such a peak, when spatial filtering is performed using the weighted product-sum matrix F shown in FIG. 10, the brightness at the peak becomes zero as shown in FIG. 23(b). However, when spatial filtering is performed using the weighted product-sum matrix shown in FIG. 21, the peak portion is emphasized instead of being reduced to zero, as shown in FIG. 24(c). Therefore, this emphasized portion can be effectively binarized as a flock.

次に、ノイズの除去作用を説明する。第23図(、)は
撮像カメラに生じる1画素単位のノイズの1次元方向の
輝度分布を表す。このようなノイズを第10図に示す荷
重積和行列Fで処理すると、第23図(b)に示すよう
にノイズの輝度を強調する。これは第10図に示す荷重
積和行列では。
Next, the noise removal effect will be explained. FIG. 23(,) represents the one-dimensional luminance distribution of noise generated in the imaging camera in units of one pixel. When such noise is processed using the weighted product-sum matrix F shown in FIG. 10, the brightness of the noise is emphasized as shown in FIG. 23(b). This is the weighted product sum matrix shown in Figure 10.

中央の値のみ正の値であるので1画素のノイズの輝度で
も強肩するからである。しかし、第21図に示す荷重積
和行列(n=5)を用いて空間フィルタリングの計算を
実行すると第23図(c)に示すように輝度を0にする
ことができる。すなわち、ノイズの影響を除去できる。
This is because only the central value is a positive value, so even the brightness of one pixel of noise is strong. However, if a spatial filtering calculation is performed using the weighted product-sum matrix (n=5) shown in FIG. 21, the brightness can be reduced to 0 as shown in FIG. 23(c). That is, the influence of noise can be removed.

第24図(a)は、ノイズの巾に微小なフロックがある
場合であり、第24図(b)は第10図に示す荷重積和
行列で処理した結果であり、第24図(c)は第21図
に示す荷重積和行列を用いて処理した結果である。
Figure 24(a) shows the case where there are minute flocs in the width of the noise, Figure 24(b) shows the result of processing using the weighted product sum matrix shown in Figure 10, and Figure 24(c) is the result of processing using the weighted product sum matrix shown in FIG.

このように、ノイズを除去すると同時に微小フロックの
輝度を強調することができる。
In this way, it is possible to remove noise and at the same time emphasize the brightness of minute flocs.

以上説明したように、n=5の荷重積和行列を用いて空
間フィルタリングを行うことによりフロックの輝度をn
=3の場合よりもさらに効果的に強調することができる
As explained above, by performing spatial filtering using a weighted product sum matrix of n=5, the luminance of the flocs is
It is possible to emphasize more effectively than in the case of =3.

荷重積和行列Fは第21図に示すように中央の値を高く
周囲の値を低く設定すればフロックの輝度(中央の輝度
が高く周囲の輝度が低い)を効果的に強調することがで
きる。なお、荷重積和行列の大きさはnが5以上でも同
様な効果が得られる。
As shown in Figure 21, the weighted product sum matrix F can effectively emphasize the luminance of the flock (high luminance at the center and low luminance at the surroundings) by setting the center value high and the surrounding values low. . Note that the same effect can be obtained even if the size of the weighted product sum matrix is 5 or more.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明では、空間フィルタリングによりフロックの輝度
を強調すると共に背景の輝度を一様化し、フロックと背
景の境界を明確にすると共にフロック以外のノイズの輝
度を相対的に抑えることができる。このため、照明のム
ラや経時変化など背景の輝度の緩やかな変化、さらに撮
像系のノイズの影響を受けずに、フロックの輝度のみを
選択的に強調できる。本発明では、このようにフロック
の輝度を強調した上で2値化によりフロックを認識する
。したがって、フロックを精度良く画像認識することが
できる。
According to the present invention, the brightness of the flock can be emphasized and the brightness of the background can be made uniform through spatial filtering, so that the boundary between the flock and the background can be made clear, and the brightness of noise other than the flock can be relatively suppressed. Therefore, it is possible to selectively emphasize only the luminance of the flock without being influenced by gradual changes in background luminance such as uneven illumination or changes over time, or by noise from the imaging system. In the present invention, the luminance of the flocs is emphasized in this manner, and then the flocs are recognized by binarization. Therefore, flocks can be image-recognized with high accuracy.

なお、本発明は、浄水場におけるフロック以外の凝集粒
子、並びに粒子状物体の画像認識に適用できる。例えば
、下水処理場における活性汚泥フロックの画像針111
11や、アルギン酸ナトリウムなどの固定化剤で微生物
を固定化して粒子状にした固定化粒子の粒径計測、さら
には抗原抗体反応における凝集反応物の計測などに適用
できる。その他機粉炭やメリケン粉などあらゆる粉状物
の計測に適用できる。
Note that the present invention can be applied to image recognition of aggregated particles other than flocs and particulate objects in water purification plants. For example, an image needle 111 of activated sludge flocs in a sewage treatment plant
It can be applied to measurement of the particle size of immobilized particles obtained by immobilizing microorganisms using immobilization agents such as 11 and sodium alginate, and measurement of agglutination reaction products in antigen-antibody reactions. It can also be applied to the measurement of all kinds of powdered materials such as pulverized coal and American flour.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は画像
認識手段の一例を示す詳細構成図、第3図は粒径分布計
算手段の一例を示す詳細構成図、第4図は制御装置の一
例を示す詳細倚成図、第5図は濃淡画像の輝度を表す図
、第6図から第13図は空間フィルタリングの演算を説
明する為の図、第14図及び第15図までは粒径分布の
演算方法及び演算結果を示す図、第16図は凝集剤の注
入制御を説明するための特性図、第17図から第24図
までは空間フィルタリングの演算及び作用を表す図であ
る。 15・・・フロック形成池、18・・・凝集物撮像手段
。 30・・・画像認識手段、40・・・濃淡画像情報記憶
手段、60・・・凝集物輝度強調手段、70・・・2値
化手段、80・・・粒径分布演算手段、90・・・認識
終了判定手段、100・・・注入制御装置。
1 is a block diagram showing an example of the present invention, FIG. 2 is a detailed block diagram showing an example of an image recognition means, FIG. 3 is a detailed block diagram showing an example of a particle size distribution calculation means, and FIG. 4 is a block diagram showing an example of a particle size distribution calculation means. is a detailed diagram showing an example of the control device, FIG. 5 is a diagram showing the brightness of a grayscale image, FIGS. 6 to 13 are diagrams for explaining spatial filtering calculations, and FIGS. 14 and 15. 16 is a characteristic diagram for explaining flocculant injection control, and FIGS. 17 to 24 are diagrams showing calculations and effects of spatial filtering. It is. 15... Floc formation pond, 18... Aggregate imaging means. 30... Image recognition means, 40... Grayscale image information storage means, 60... Aggregate brightness enhancement means, 70... Binarization means, 80... Particle size distribution calculation means, 90... - Recognition completion determination means, 100... injection control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、液中に含まれる懸濁物質の凝集物を形成させる凝集
槽と、該凝集槽における凝集物の状態を撮影し輝度情報
を電気信号に変換する凝集物撮像手段と、該凝集物撮像
手段から得られる電気信号に基づいて前記凝集物の濃淡
画像情報を記憶する濃淡画像記憶手段と、前記濃淡画像
信号の凝集物部分の輝度勾配を強調すする輝度強調手段
と、該輝度強調手段から得られる濃淡画像信号を各画素
毎に輝度レベルによつて2値化する2値化手段とを具備
し、該2値化手段から得られる2値化信号によつて凝集
物と非凝集物を識別するようにしたことを特徴とする凝
集物の画像認識装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記輝度強調手段
は空間フィルタリングによつて凝集物部分の輝度勾配を
強調するものであることを特徴とする凝集物の画像認識
装置。
[Scope of Claims] 1. A flocculating tank for forming aggregates of suspended substances contained in a liquid, and an aggregate imaging means for photographing the state of the aggregates in the flocculating tank and converting luminance information into an electrical signal. , a gradation image storage means for storing gradation image information of the agglomerate based on the electric signal obtained from the agglomerate imaging means; a brightness emphasizing means for emphasizing the luminance gradient of the agglomerate portion of the gradation image signal; binarizing means for binarizing the grayscale image signal obtained from the luminance emphasizing means according to the luminance level for each pixel; An image recognition device for aggregates, characterized in that it is configured to distinguish between non-aggregates and non-aggregates. 2. The apparatus for image recognition of aggregates according to claim 1, wherein the brightness emphasizing means emphasizes the brightness gradient of the aggregate portion by spatial filtering.
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US5845052A (en) * 1989-03-13 1998-12-01 Hitachi, Ltd. Supporting method and system for process operation

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