JPS6279330A - Apparatus for recognizing floc image in water purifying plant - Google Patents

Apparatus for recognizing floc image in water purifying plant

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JPS6279330A
JPS6279330A JP60216156A JP21615685A JPS6279330A JP S6279330 A JPS6279330 A JP S6279330A JP 60216156 A JP60216156 A JP 60216156A JP 21615685 A JP21615685 A JP 21615685A JP S6279330 A JPS6279330 A JP S6279330A
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flocs
particle size
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging

Abstract

PURPOSE:To enhance the recognition accuracy of a floc image, by a method wherein an irradiation apparatus to a floc group is provided in the floc forming basin of a water purifying plant and the number of flocs and the average area thereof are calculated when the obtained image information is binarized and a values, when a max. average area is obtained for the max. number of flocs, is set as a threshold value. CONSTITUTION:A hermetically closed container 20 having a TV camera 30 mounted therein and an illumination apparatus 40 for a floc group are sunk is a floc forming basin 10 and the image information obtained by the camera 30 is sent to an image recognition control apparatus 60 through the image recognition processing part 50 provided outside the floc forming basin 10. In this constitution, an automatic threshold value determining apparatus 90 is provided in the processing part 50 and the output therefrom is binarized by a binarizing circuit 103 through a threshold value input circuit 102 and processing is subsequently performed by a particle size measuring circuit 106 and a particle size comparing circuit 107 while the processed value is sent to a particle size distribution operational display part 100. Thereafter, a particle size is calculated by the display part 100 and the threshold values of the max. average area with the max. number of flocs are obtained to form a highly accurate floc image.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、浄水場のフロック画像認識装置、特にフロッ
ク画像の2値化用閾値の自動決定を行うフロック画像認
識装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a flock image recognition device for a water purification plant, and particularly to a flock image recognition device that automatically determines a threshold value for binarizing a flock image.

〔発明の利用分野〕[Field of application of the invention]

浄水場では、原水の濁質粒径が小さいので、これらを凝
集させて凝集塊(フロック)とし、このフロックを沈降
させるプロセスになっている。このため、フロック形成
池(混和池)におけるフロックの監視が必要不可欠であ
る。
At water treatment plants, since the suspended particles in raw water are small in size, the process is to agglomerate them into flocs, and then let the flocs settle. For this reason, it is essential to monitor flocs in the floc formation pond (mixing pond).

従来、フロックの監視は浄水場の維持管理者が1日数回
、目視により監視していた。目視に依存するため、判断
基準が主観的かつ定性的であり、監視結果が運転操作に
反映されにくい欠点がある。
Conventionally, flocs have been visually monitored several times a day by water treatment plant maintenance managers. Since it relies on visual inspection, the judgment criteria are subjective and qualitative, and the monitoring results have the disadvantage of being difficult to reflect in driving operations.

さらに、監視頻度が不連続的なため、凝集不良時の対策
が後手になり、トラブルが大きくなるという欠点もある
Furthermore, since the monitoring frequency is discontinuous, countermeasures against agglomeration failures are delayed, which increases troubles.

これに対して、最近は、工業用テレビカメラ(ITV)
を用いて、フロック形成池内のフロック群を監視する方
法が採用されている。しかし、この場合でも、監視は人
間の視覚に依存するため主観的かつ不連続的であるとい
うことに変りない。
In contrast, recently industrial television cameras (ITV)
A method has been adopted in which the flocs in the floc formation pond are monitored using However, even in this case, monitoring remains subjective and discontinuous because it relies on human vision.

このような欠点を改善するため、特開昭54−1432
96号に記載されているように、光電変換装置を用いて
フロックの形状に応じた電気信号を取りだす方法も提案
されている。しかし、水質(濁度)の変化1周囲光の変
化などがある場合、フロックの大きさを安定して取りだ
すことは困難であり、これらの問題を解決しなければ、
監視装置だけによる無人監視の実用に供し得ない。
In order to improve these drawbacks, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-1432
As described in No. 96, a method has also been proposed in which a photoelectric conversion device is used to extract an electrical signal according to the shape of the floc. However, if there are changes in water quality (turbidity), changes in ambient light, etc., it is difficult to stably extract the size of flocs, and unless these problems are solved,
Unmanned monitoring using only monitoring equipment cannot be put to practical use.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、フロック形成池(混和池)のフロック
群の認識に際し、2値化用の閾値を適切に設定してフロ
ック画像の認識の精度を高めてなるフロック画像認識装
置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a floc image recognition device that increases the accuracy of floc image recognition by appropriately setting a binarization threshold when recognizing floc groups in a floc formation pond (mixing pond). It is.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、2値化用の閾値を、2値化画像でのフロック
の数及びフロックの平均面積に応じて自動決定せしめる
こととした。
In the present invention, the threshold value for binarization is automatically determined according to the number of flocs and the average area of the flocs in the binarized image.

以下、詳述する。The details will be explained below.

一般的に画像処理装置を用いて、画像処理を行う場合、
2値化を行う為の閾値の設定方法が問題となってくる。
Generally, when performing image processing using an image processing device,
The problem is how to set the threshold for binarization.

水中カメラにより認識された濃淡画像と2値化して2値
画像をくらべながら閾値を設定する固定2値化が考えら
れるが、固定2値化の場合、閾値を設定した後で水中カ
メラの周囲光の変動や、濁度動の変動があった場合、2
値画像は、濃淡画像と比較するとうまく2値化されてい
ないことがあり、閾値の設定を変更してやらなければ正
しい画像処理演算を行なったことにならない。本発明は
、2値化を行なう為の閾値の設定を2値画像における物
体の数及び物体の平均面積を求めることによって自動的
に決定し、常に正しい画像処理演算を行なえるようにし
たものである。
Fixed binarization can be considered, in which a threshold value is set by comparing the grayscale image recognized by the underwater camera and the binary image, but in the case of fixed binarization, after setting the threshold value, the ambient light of the underwater camera is If there is a change in turbidity or a change in turbidity, 2.
Value images may not be binarized well when compared to grayscale images, and unless the threshold settings are changed, correct image processing calculations will not be performed. The present invention automatically determines the threshold value for binarization by determining the number of objects and the average area of the objects in the binary image, so that correct image processing operations can always be performed. be.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第2図は浄水場のフロック形成池の構成図を示す。フロ
ック形成池10は3個のフロック形成池10A、IOB
、IOCより成り、矢印の急速混和池から流入した微小
フロック群を含む流入水10aは、各フロック形成池1
0A−+10−+10Cを順次通り、流出水10bとし
て流出する。
Figure 2 shows a diagram of the floc formation pond at the water treatment plant. The floc formation pond 10 has three floc formation ponds 10A and IOB.
, IOC, and the inflow water 10a containing minute flocs flowing from the rapid mixing ponds indicated by arrows flows into each floc formation pond 1.
It sequentially passes through 0A-+10-+10C and flows out as outflow water 10b.

各フロック形成池10A〜10Cでは、攪拌用パドルI
IA〜11Cを有し、流入するフロック群を攪拌し、フ
ロック相互の衝突によりフロックの凝集を行う。フロッ
ク形成池10AとIOBとの間には整流壁13A、フロ
ック形成池10Bと10Cとの間には整流壁13B&設
け、整流を行わせる。フロック12は、各フロック形成
池10A→IOB→10Cと通過する毎に、次第に粒径
が増加する。
In each of the floc formation ponds 10A to 10C, a stirring paddle I
It has IA to 11C, stirs the inflowing flock group, and coagulates the flocs by colliding with each other. A rectifying wall 13A is provided between the flocculation ponds 10A and IOB, and a rectification wall 13B& is provided between the flocculation ponds 10B and 10C to effect rectification. Each time the flocs 12 pass through each floc formation pond 10A→IOB→10C, the particle size gradually increases.

フロックの監視には、フロック形成池10のいずれかの
形成池10A〜10.Cの中にTVカメラを含むフロッ
ク撮像装置を設置する。フロック形成池10A〜IOC
の中のいずれに設置するかは。
To monitor the flocs, use one of the floc formation ponds 10A to 10. A flock imaging device including a TV camera is installed in C. Flock formation pond 10A ~ IOC
Where should I install it?

フロック認識の目的によって決まる。フロック形成の最
終的な度合いを監視する目的であれば、最終フロック形
成池10C内(即ち沈殿池前段)に設置、フロック形成
の過程の監視の目的であればフロック形成池10A又は
IOHに設置する。
Depends on the purpose of floc recognition. If the purpose is to monitor the final degree of floc formation, it is installed in the final floc formation tank 10C (i.e., before the settling tank), and if the purpose is to monitor the process of floc formation, it is installed in the floc formation tank 10A or IOH. .

第3図にフロック撮像装置を含むフロック画像認識装置
の実施例図を示す。第3図で、フロック形成池10には
、気密容器20及び該容器20内部に設けたTVカメラ
30、及び照明装置1ff40を設置する。
FIG. 3 shows an embodiment of a flock image recognition device including a flock imaging device. In FIG. 3, an airtight container 20, a TV camera 30 provided inside the container 20, and a lighting device 1ff40 are installed in the floc formation pond 10.

気密容器20の前面部には、a祭司窓21を設け、且つ
その窓21の前方には、フロックの窓21への耐着を防
止するワイパ22を設ける。このワイパ22の駆動はモ
ータによってなすが、図ではその機構を省略した。バッ
クスクリーン24は、気密容器20に支持された支持部
材24A。
A priest window 21 is provided in the front part of the airtight container 20, and a wiper 22 for preventing the flock from adhering to the window 21 is provided in front of the window 21. The wiper 22 is driven by a motor, but the mechanism is omitted in the figure. The back screen 24 is a support member 24A supported by the airtight container 20.

24Bに固定しており、このスクリーン24は黒色をな
し、am窓21とスクリーン24との間の空間に存在す
るフロックを視界良<TVカメラ30で撮像するための
コントラスト向上の役割をなす。特に、フロック12の
色は白色系であり、バックスクリーン24を黒色とする
ことによって、フロック12のTVカメラ30からみた
コントラストは非常に高いものとなる。
24B, this screen 24 is black and serves to improve the contrast for imaging the flocs present in the space between the AM window 21 and the screen 24 with the TV camera 30 with good visibility. In particular, the color of the flock 12 is white, and by making the back screen 24 black, the contrast of the flock 12 when viewed from the TV camera 30 becomes extremely high.

コントラストを高める補助的手段として照明装置4o、
及び遮光カバー42を設けた。この理由は以下となる。
Illumination device 4o as an auxiliary means to increase contrast,
and a light shielding cover 42. The reason for this is as follows.

フロック形成池10はフロックを常時監視する目的で大
気解放されている。このため、フロック形成池10に入
射する光の量は時間の経過と共に変化し、また天候の影
響を強く受ける。フロックを常時監視するために通常照
明装置40が設置される。維持管理者の視覚に依存した
単なる監視を目的とする場合には、照明装置40の設置
だけで充分であり、また照明装置40の設置はフロック
形成池10の上でよいことは言うまでもない。
The floc formation pond 10 is opened to the atmosphere for the purpose of constantly monitoring flocs. Therefore, the amount of light incident on the floc formation pond 10 changes over time and is strongly influenced by the weather. A lighting device 40 is usually installed to constantly monitor the flock. If the purpose is simply monitoring that relies on the eyes of a maintenance manager, it is sufficient to install the lighting device 40, and it goes without saying that the lighting device 40 may be installed above the floc formation pond 10.

しかし、たとえ照明装置R40を設置したとしても、周
囲の照度変化は、フロック群の画像認識精度に強く影響
する。たとえば、照度が低ければフロックを小さく認識
してしまい、逆に、照度が高ければフロックを大きく認
識してしまう。この影響を取り除くためには、自然現象
としての照度変化に左右されないようにすることが必要
である。
However, even if the illumination device R40 is installed, changes in ambient illuminance strongly affect the accuracy of image recognition of the flock group. For example, if the illuminance is low, the flocs will be perceived as small, and conversely, if the illuminance is high, the flocs will be perceived as large. In order to eliminate this influence, it is necessary to avoid being influenced by changes in illuminance as a natural phenomenon.

本実施例では、遮光カバー42を設け、周囲を暗くして
、照明装置40のみによる一定条件の照度とする。
In this embodiment, a light-shielding cover 42 is provided to darken the surroundings, and the illuminance is provided under a certain condition only by the illumination device 40.

気密容器20内に固定されたITV30は接写レンズ3
1により、ガラスなどの透明材料で作られた観察窓21
を通してフロック形成池10内にあるフロック12の画
像を拡大認識する。ワイパー22は観察窓21表面の汚
れを取るために定期的に動作する。
The ITV 30 fixed in the airtight container 20 is a close-up lens 3
1, an observation window 21 made of transparent material such as glass
The image of the flocs 12 in the floc formation pond 10 is enlarged and recognized through the lens. The wiper 22 operates periodically to remove dirt from the surface of the observation window 21.

尚、じゃま板25A、25B、25Cはそれぞれ光の散
乱防止用に設置した。更に、パックスクリーン24のT
V左カメラ0よりのwtI!3面上には。
Note that baffle plates 25A, 25B, and 25C were installed to prevent light scattering. Furthermore, T of the pack screen 24
wtI from V left camera 0! On the third side.

照明装置点検用の基準白色部を設けておく、 TVカメ
ラによってこの基準白色部を観察している間は照明装置
4oは正常と判断し、wt察不能であれば、異常と判定
する。
A reference white area for checking the lighting device is provided. While this reference white area is observed with a TV camera, the lighting device 4o is judged to be normal, and if wt cannot be detected, it is judged to be abnormal.

第3図で、以上の撮像装置の外部に設けているのは、画
像取込み回路32、照明制御回路41、画像認識処理部
5o、画像認識処理部[i!!60である。照明制御装
置40の照明を行う指示を制御回路41が行い、TV左
カメラ0による撮像画像の取込みはTV制御回路32が
行う。この回路32の出力はビデオ信号となる。
In FIG. 3, the image capture circuit 32, the illumination control circuit 41, the image recognition processing section 5o, and the image recognition processing section [i! ! It is 60. The control circuit 41 instructs the lighting control device 40 to perform lighting, and the TV control circuit 32 takes in the captured image by the TV left camera 0. The output of this circuit 32 becomes a video signal.

第1図は画像認識処理部50と画像認識制御装置60と
の本発明により実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of an image recognition processing section 50 and an image recognition control device 60 according to the present invention.

画像認識処理部50は、TV左カメラ0で得た画像情報
から浄水場の水質管理に役立つ情報を抽出するために、
フロック群の粒径や分布などの種種の処理を行う、制御
装置60は、それらのタイミング制御を行う。
The image recognition processing unit 50 extracts information useful for water quality management at the water purification plant from the image information obtained by the TV left camera 0.
A control device 60 that performs various processes such as particle size and distribution of the floc group performs timing control thereof.

第1図で画像認識処理部50は以下の構成よす成る。In FIG. 1, the image recognition processing section 50 has the following configuration.

自動閾値決定装置90・・・閾値の自動的な決定を行う
装置であり、そのための情報は、メモリ108より受け
とる。
Automatic threshold value determination device 90 is a device that automatically determines a threshold value, and receives information for this purpose from the memory 108.

異常検出装置91・・・照明装置40の異常(消灯)の
判定のデータを得る。
Abnormality detection device 91: Obtains data for determining abnormality (lights out) of the lighting device 40.

y報出力判定部92・・・異常検出装置91で得たデー
タより警報出力の有無の判定を行う。
y-report output determination unit 92: Determines the presence or absence of an alarm output based on the data obtained by the abnormality detection device 91.

異常警報部93・・・異常判定時に警報を行う。Abnormality alarm unit 93: issues an alarm when an abnormality is determined.

ワイパ駆動部94・・・ワイパ駆動を行う。異常検出時
には、ワイパの駆動回数を増やし、異常か否かの再R1
g、raを行う。
Wiper drive section 94...Performs wiper drive. When an abnormality is detected, the number of times the wiper is driven is increased and the R1 test is performed again to determine whether there is an abnormality or not.
g, do ra.

認識タイミング制御部100・・・制御回路32からの
ビデオ信号の取込みを行う。
Recognition timing control unit 100...takes in the video signal from the control circuit 32.

AD変換器101・・・ビデオ信号のAD変換を行う。AD converter 101: Performs AD conversion of a video signal.

閾値入力回路102・・・自動閾値決定回路90で決定
した閾値を取込み出力する。
Threshold value input circuit 102: Takes in and outputs the threshold value determined by the automatic threshold value determination circuit 90.

2値化回路103・・・AD変換器101の多値出力を
閾値入力回路102の出力閾値を基準にして2値化する
Binarization circuit 103: Binarizes the multi-value output of the AD converter 101 based on the output threshold of the threshold input circuit 102.

ラベリング回路104・・・1両面内のフロックのラベ
リング(番号付け)を行う。
Labeling circuit 104 performs labeling (numbering) of flocks within one side.

粒径計測回路106・・・各フロック毎に粒径計測を行
う。
Particle size measurement circuit 106...Performs particle size measurement for each floc.

粒径演算モード指定回路105・・・粒径演算モードの
指定を行う。
Particle size calculation mode designation circuit 105: Designates the particle size calculation mode.

粒径比較回路107・・・各フロック毎に粒径の大きさ
毎に分類する。
Particle size comparison circuit 107...Classifies each floc by particle size.

メモリ108・・・メモリ要素108A〜108Zを持
ち1粒径の大きさ対応に、各大きさ対応のメモリ要素1
08A〜108Zに分配し、記憶される。記憶データは
個数である。
Memory 108: has memory elements 108A to 108Z, and one memory element 1 corresponding to each size corresponds to one grain size.
08A to 108Z and stored. The stored data is a number.

認識回数記憶部109・・・画像認識を複数回にわたり
行うものである。その際、各回毎に認識対象となるフロ
ック画像は、一定の時間帯の中でそれぞれ時分割で撮像
したフロック画像である。
Recognition number storage unit 109: performs image recognition multiple times. At this time, the flock images to be recognized each time are flock images captured in a time-division manner within a certain time period.

粒径分布演算表示部100・・・フロックの粒径分布を
演算し、表示する。
Particle size distribution calculation/display section 100...Calculates and displays the particle size distribution of flocs.

第1図において認識タイミング制御回路100は、第3
図に示すITV30とITVコントローラー32を介し
て得られたフロック画像の画像情報を取り込む時間間隔
(周波数)を制御する。次に、A/D変換回路101は
、得られた輝度情報のアナログ信号、例えば第4図の画
像信号を受けて、該信号を逐一デジタル信号に変換する
In FIG. 1, the recognition timing control circuit 100
The time interval (frequency) at which image information of the flock image obtained through the ITV 30 and ITV controller 32 shown in the figure is captured is controlled. Next, the A/D conversion circuit 101 receives the obtained analog signal of luminance information, for example, the image signal of FIG. 4, and converts the signal into a digital signal one by one.

第4図はITV30により認識されたフロック群の画像
面を示す、フロック群は濃淡画像であるので、実際には
フロック12の水との境界は明確ではないが、簡単のた
め、フロック群の輪部のみ図示した。フロック群の輝度
レベルは高く白色で、一方、背景にバックスクリーン2
4が配置されているので、水の輝度レベルは低く黒色で
ある。
Figure 4 shows the image plane of the floc group recognized by the ITV30.Since the floc group is a grayscale image, the boundary between the floc 12 and the water is not clear in reality, but for the sake of simplicity, the circle of the floc group is Only parts are shown. The brightness level of the flock group is high and white, while the back screen 2 is in the background.
4, the brightness level of the water is low and black.

変換されたデジタル信号は、閾値入力回路102で指定
される閾値に基づいて、2値化回路103において2値
化される。
The converted digital signal is binarized in a binarization circuit 103 based on a threshold specified by a threshold input circuit 102.

例えば第4図の画面において、AA’線で走査して輝度
レベルの分布を表示した場合を第5図に示す。ここで輝
度レベルは8ビツト(256段階)で表示されており、
縦軸の上方向が輝度が低く一方、下方向が輝度が高い。
For example, FIG. 5 shows a case where the screen of FIG. 4 is scanned along the AA' line to display the luminance level distribution. Here, the brightness level is displayed in 8 bits (256 levels).
The brightness is low toward the top of the vertical axis, while the brightness is high toward the bottom.

フロック12は白系なので、輝度は高くなる。すなわち
、下方に谷となる部分がフロックを表す。
Since the flock 12 is white, the luminance is high. In other words, the downwardly valleyed portion represents the floc.

この輝度分布において、閾値入力回路102で指定され
る閾値、例えば、BB’線で指定される輝度に基づいて
、各画素が2値化回路103で2値化処理される。閾値
入力回路102で指定する閾値は、一定照度下では一定
に維持するが、オペレータも操作可能である。
In this brightness distribution, each pixel is binarized by a binarization circuit 103 based on a threshold specified by a threshold input circuit 102, for example, the brightness specified by the BB' line. The threshold value specified by the threshold value input circuit 102 is maintained constant under constant illuminance, but can also be operated by an operator.

2値化回路103では、閾値よりも高い輝度レベルにあ
る画素を1′1”とし、一方、所定値以上の輝度レベル
にある画素を′O″とする。すると第6図に示すように
、フロックに対応する部分が“1″となり、水に対応す
る部分が110 IIとなる。
In the binarization circuit 103, a pixel at a brightness level higher than a threshold value is set to 1'1'', while a pixel at a brightness level higher than a predetermined value is set to 'O''. Then, as shown in FIG. 6, the portion corresponding to floc becomes "1" and the portion corresponding to water becomes 110 II.

このようにして、フロックの認識を実施した結果の例を
第7図に示す。
FIG. 7 shows an example of the results of floc recognition performed in this manner.

フロックが認識されたら、次にフロックの代表粒径を演
算するが、その前に各フロックにナンバーを付ける。す
なわち、ラベリング回路104ではフロックを−っずっ
独立に認識し、各フロックにナンバーを付ける。そして
、そのナンバー順に各フロックを粒径計測回路106に
おいて代表粒径を計算する。
Once the flocs are recognized, the representative grain size of the flocs is calculated, but before that a number is assigned to each floc. That is, the labeling circuit 104 recognizes each flock independently and assigns a number to each flock. Then, the particle size measuring circuit 106 calculates the representative particle size of each floc in the order of its number.

代表粒径としては、定方向径Dc、最、大径Dm&K。Typical particle sizes include directional diameter Dc, maximum diameter, and large diameter Dm&K.

最小径Dmin、面積円等価径D c t r及び等価
周辺長径D C1などがある1粒径演算モード指定回路
105では、これらの代表粒径の中から採用する代表粒
径を指定する。このようにして指定された代表粒径の基
準に沿って、各々のフロック毎にその粒径を演算する。
The single grain size calculation mode designation circuit 105, which has a minimum diameter Dmin, an area circle equivalent diameter Dctr, an equivalent peripheral length DC1, etc., designates a representative grain size to be adopted from among these representative grain sizes. The particle size of each floc is calculated in accordance with the standard of the representative particle size specified in this way.

粒径比較回路107では、各々のフロックの粒径を比較
して、各粒径を持つフロックの個数を該当する記憶場所
、すなわち、個数記憶回路108A。
The particle size comparison circuit 107 compares the particle sizes of each floc and stores the number of flocs having each particle size in a corresponding storage location, that is, a number storage circuit 108A.

108B、108C,・ 108zにそれラノ個数を記
憶する。フロックの画像は2値化されているので1粒径
を計測する最小単位はCRTで事前に決まっている1画
素である。したがって、各粒径に対応するフロックの個
数をN1 とすると、例えば1個数記憶回路108Aは
粒径が画素1個に相当するフロックの個数Nlが記憶さ
れ、個数記憶回路108Bは粒径が画素2個に相当する
フロックの個数N2が記憶される。粒径の最小単位を1
画素としたが、最小単位を2画素とするとかはあくまで
フロック監視の目的やフロック形成池の状態やTVカメ
ラの撮像内容によって決まる。
The numbers are stored in 108B, 108C, and 108z. Since the image of the flocs is binarized, the minimum unit for measuring the size of one particle is one pixel, which is predetermined on the CRT. Therefore, if the number of flocs corresponding to each grain size is N1, then, for example, the number storage circuit 108A stores the number Nl of floes whose grain size corresponds to one pixel, and the number storage circuit 108B stores the number Nl of floes whose grain size corresponds to one pixel. The number N2 of flocks corresponding to the number N2 is stored. The minimum unit of particle size is 1
However, whether the minimum unit is two pixels or not depends on the purpose of floc monitoring, the condition of the floc formation pond, and the content of the image captured by the TV camera.

ところで、フロックの粒径分布を精度良く求めるには、
複数回画面を取り込んで、多くの情報がら粒径分布を求
めた方が良い。認識回数制御回路109には、フロック
画像を認識する回数が指定されており、この回数未満の
場合には、認識タイミング制御回路100に戻る。認識
タイミング制御回路では、指定されたタイミングで画像
を取り込みこれまで説明した動作を繰返して、フロック
の粒径を計算し、各々のフロックの個数を個数記憶回路
108A、108B、108C,−1087に記憶する
By the way, in order to accurately determine the particle size distribution of flocs,
It is better to capture the screen multiple times and obtain the particle size distribution from a large amount of information. The number of times the flock image is recognized is specified in the recognition number control circuit 109, and if the number is less than this number, the process returns to the recognition timing control circuit 100. The recognition timing control circuit captures the image at the specified timing, repeats the operations described above, calculates the particle size of the flocs, and stores the number of each floc in the number storage circuits 108A, 108B, 108C, -1087. do.

一方、認識回数制御回路109で、指定された回数にな
ったら、粒径分布演算表示回路110では個数記憶回路
108A、108B、108G。
On the other hand, when the number of recognition times control circuit 109 reaches a specified number of times, the particle size distribution calculation and display circuit 110 outputs number storage circuits 108A, 108B, and 108G.

・・・108Zの値に基づいて、各々の粒径に対する個
数濃度分布を演算し結果を出力する。
...Based on the value of 108Z, calculate the number concentration distribution for each particle size and output the result.

次に本発明の特徴となる自動閾値決定について説明する
Next, automatic threshold value determination, which is a feature of the present invention, will be explained.

自動閾値決定は、上記した画像認識処理部5゜を自動閾
値決定モードで動作させることによって行う。自動閾値
の決定のためには、TVカメラ30で撮像した基準画像
に対して、次々に閾値を変更させ、各閾値毎のフロック
粒径と個数との関係を求める。次いで、この関係を閾値
毎にサーチし、閾値決定処理を行い最適閾値を決定する
The automatic threshold value determination is performed by operating the above-described image recognition processing unit 5° in an automatic threshold value determination mode. In order to determine the automatic threshold value, the threshold value is changed one after another with respect to the reference image captured by the TV camera 30, and the relationship between the floc particle size and number is determined for each threshold value. Next, this relationship is searched for each threshold value, and a threshold value determination process is performed to determine the optimal threshold value.

この自動決定動作の中で、閾値の変更は、自動閾値決定
回路9oが行い、これを入力回路102を介して2値化
回路103に送る。各閾値毎のフロック粒径と個数との
関係はメモリ108に格納する。メモリ108の内容の
サーチ、及び最適閾値決定処理は、自動閾値決定回路9
0が行う。
In this automatic determination operation, the automatic threshold value determination circuit 9o changes the threshold value and sends this to the binarization circuit 103 via the input circuit 102. The relationship between the floc particle size and the number of flocs for each threshold value is stored in the memory 108. The search for the contents of the memory 108 and the optimum threshold value determination process are carried out by the automatic threshold value determination circuit 9.
0 does.

更に具体的に閾値決定法を説明する。The threshold value determination method will be explained more specifically.

説明を簡単にする為に、第8図に示す濃淡画像を2値化
した場合を考える。フロックは、はぼ球形をしており、
その為フロックの中心が一番輝度レベルが高くなり、輝
度分布は、等高線の様に。
To simplify the explanation, consider the case where the grayscale image shown in FIG. 8 is binarized. The flock has a spherical shape,
Therefore, the center of the flock has the highest brightness level, and the brightness distribution resembles contour lines.

中心から広がり外部はど輝度レベルは低くなる。The brightness level spreads out from the center and becomes lower outside.

説明を簡単にする為に、8つの等レベルl1A201〜
208を考え、等レベル、ff1201をレベル4、等
レベル線202をレベル5、等レベル、11203をレ
ベル6、等レベル線204をレベル7、等レベル線20
5をレベル81等レベル[206をレベル9、等レベル
4!207をレベル10、等レベル線208をレベル2
とする。C及びDはフロックで重なっている。次に2値
化の閾値を1とし、輝度レベルが1以上のものをフロッ
クと考えた場合は、第8図の濃淡画像200は、第9図
の2値画像210の様に2値化される。斜線の部分が2
値化した時白と判断される部分である。次に2値化の閾
値を2に選んだ場合も第8図の濃淡画像2oOは、第9
図の2値画像210の様に2値化される。2値化の閾値
を3に選んだ場合は、第8図の濃淡画像200は、第1
0図の2値画像211の様に2値化され、バックボード
(水)とフロックの区別があられれる。次に2値化の閾
値を4に選んだ場合も第8図の濃淡画像200は、第1
0図の2値画像211の様に2値化される。次に2値化
の閾値を5に選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、
第11図の2値画像212の様に2値化される。次に2
値化の閾値を6に選んだ場合、第8図の濃淡画像200
は、第12図の2値画像213の様に2値化される。次
に2値化の閾値を7に選んだ場合、第8図の濃淡画像2
00は、第13図の2値画像214の様に2値化され、
物体の個数は、2個となる。次に2値化の閾値を8に選
んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第14図の2値
画像215の様に2値化される。次に2値化の閾値を9
に選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第15図の
2値画像216の様に2値化される。次に2値化の閾値
を10に選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第1
6図の2値雨像217の様に2値化され、フロックの個
数は、1個に減少する。次に2値化の閾値を11以上に
選んだ場合、第8図の濃淡画像200は、第17図の2
値画像218の様に2値化され、フロックの個数は0と
なる。以上説明した様に2値化の閾値を変化させると、
物体(フロック)の個数及び物体の平均面積は変化する
。まず物体の個数に注目してみると、物体の個数は、閾
値を高くすると増加するが、ある閾値を超えると減少し
、物体の個数が最大となる閾値の範囲が存在する。また
物体の平均面積に注目してみると、平均面精は、閾値を
高くしていくと減少していく。また第9図〜第17図の
2値画像210〜218において、一番フロックが存在
する情報として正確である2値画像を考えた場合は、フ
ロックの数が2個であり、フロックの数が2個となる2
個画面の中で平均面積が最大となる第13図の2値画像
214が正確であると考える。
To simplify the explanation, eight equal levels l1A201~
Considering 208, equal level, ff1201 is level 4, equal level line 202 is level 5, equal level, 11203 is level 6, equal level line 204 is level 7, equal level line 20
5 to level 81 equal level [206 to level 9, equal level 4!207 to level 10, equal level line 208 to level 2
shall be. C and D overlap with flock. Next, if the threshold value for binarization is set to 1 and those with a brightness level of 1 or more are considered to be flocks, the grayscale image 200 in FIG. 8 will be binarized like the binary image 210 in FIG. 9. Ru. The shaded part is 2
This is the part that is judged to be white when converted into a value. Next, when the binarization threshold is selected as 2, the grayscale image 2oO in FIG.
The image is binarized like a binary image 210 in the figure. If the binarization threshold is set to 3, the grayscale image 200 in FIG.
It is binarized as shown in the binary image 211 in Figure 0, and the backboard (water) and flock can be distinguished. Next, even when the binarization threshold is selected as 4, the grayscale image 200 in FIG.
It is binarized like the binary image 211 in Figure 0. Next, when the binarization threshold is selected as 5, the grayscale image 200 in FIG.
The image is binarized like a binary image 212 in FIG. Next 2
When the value threshold is selected as 6, the grayscale image 200 in FIG.
is binarized like a binary image 213 in FIG. Next, when the binarization threshold is selected as 7, the grayscale image 2 in Figure 8
00 is binarized like the binary image 214 in FIG.
The number of objects is two. Next, when the binarization threshold value is selected to be 8, the grayscale image 200 in FIG. 8 is binarized like the binary image 215 in FIG. 14. Next, set the binarization threshold to 9
If selected, the grayscale image 200 in FIG. 8 is binarized like the binary image 216 in FIG. 15. Next, when the binarization threshold is selected as 10, the grayscale image 200 in FIG.
It is binarized as shown in the binary rain image 217 in FIG. 6, and the number of flocs is reduced to one. Next, when the binarization threshold is selected to be 11 or more, the grayscale image 200 in FIG.
It is binarized as shown in the value image 218, and the number of flocs becomes 0. As explained above, when the binarization threshold is changed,
The number of objects (flocks) and the average area of the objects vary. First, looking at the number of objects, the number of objects increases as the threshold value is raised, but decreases after a certain threshold value is exceeded, and there is a range of threshold values in which the number of objects is maximum. Also, if we pay attention to the average area of objects, the average surface area decreases as the threshold value is increased. Furthermore, among the binary images 210 to 218 in FIGS. 9 to 17, if we consider the binary image that is accurate as the information that the most flocs exist, the number of flocs is 2, and the number of flocs is 2. 2 becomes 2
It is considered that the binary image 214 in FIG. 13, which has the largest average area among the individual screens, is accurate.

従って、2値化の閾値を入力回路102を介して次々に
変更し、各閾値毎にフロックの個数を求め、且つ各フロ
ックの面積を求め、それらの結果をメモリ108に格納
させ、自動閾値決定回路90がそのメモリ108の内容
をサーチし、フロックの数が最大で且つフロック面積最
大となる場合での閾値を逍び出し、これを正式な閾値と
して決定する。
Therefore, the threshold value for binarization is changed one after another via the input circuit 102, the number of flocs is determined for each threshold value, and the area of each floc is determined, and the results are stored in the memory 108 to automatically determine the threshold value. The circuit 90 searches the contents of the memory 108, issues a threshold value when the number of flocks is maximum and the area of the flocks is maximum, and determines this as the official threshold value.

第18図(イ)〜(ハ)でその決定メカニズムを説明す
る。第18図(イ)は、横軸と縦軸の両者を閾値V t
 hで表示した図であり、第18図(ロ)は横軸に閾値
Vth、縦軸にフロックの個数Mを示し、第18図(ハ
)は横軸に閾値V t h、縦軸にフロック平均面積S
を示す。閾値Vihは0〜127の値をとる。第18図
(ロ)で、区間Aがフロックの個数が最大となる区間で
あり、この区間Aにあっては、閾値Vz≦Vth≦Vz
をとり、且つ同一最大数が連続して発生する区間である
。一方。
The determination mechanism will be explained with reference to FIGS. 18(a) to 18(c). In FIG. 18(a), both the horizontal and vertical axes are expressed as the threshold value V t
18(b) shows the threshold value Vth on the horizontal axis and the number M of flocs on the vertical axis, and FIG. 18(c) shows the threshold value Vth on the horizontal axis and the flocs on the vertical axis. Average area S
shows. The threshold value Vih takes a value from 0 to 127. In FIG. 18 (b), section A is the section where the number of flocs is maximum, and in this section A, threshold value Vz≦Vth≦Vz
This is an interval in which the same maximum number occurs consecutively. on the other hand.

第18図(ハ)にあっては、各閾値Vth別のフロック
の平均面積Sを算出して表示する。この面積曲線Sと、
Vt v Vz ト(1)交点を81. Sl とする
と、S、)Stであり、Slが区間Aでの最大平均面積
となる。
In FIG. 18(c), the average area S of flocs for each threshold value Vth is calculated and displayed. This area curve S,
Vt v Vz (1) intersection at 81. When Sl is S, )St, Sl is the maximum average area in section A.

従って、求めるべき最適閾値V t hはV t h 
” V 5(=Pz)となる。最適閾値決定後は、自動
閾値決定モードからフロックの認識モードに切換え、前
述した第]−図の処理に従って、フロック認識を行う。
Therefore, the optimal threshold value V th to be found is V th
" V 5 (=Pz). After determining the optimum threshold value, the automatic threshold value determination mode is switched to the floc recognition mode, and floc recognition is performed according to the process shown in FIG.

自動閾値決定モードは、事前に動作させてもよいが、フ
ロックの形成過程の途中で適宜に動作させてもよい。
The automatic threshold value determination mode may be activated in advance, or may be activated as appropriate during the floc formation process.

尚、自動閾値決定回路90は、それ自体で回路100〜
108を持っていてもよい。その場合には、独自に閾値
の自動決定を実行できる。
Incidentally, the automatic threshold value determination circuit 90 itself has the functions of the circuits 100 to 100.
You may have 108. In that case, it is possible to independently automatically determine the threshold value.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、適切な閾値決定を行ったことにより水
中カメラの周囲光の変動や濁度の変動などによる2値化
の閾値設定のずれを防ぐことができ、信頼性の高い画像
処理が行なえ無人での連続的な処理を可能とする。
According to the present invention, by appropriately determining the threshold value, it is possible to prevent deviations in the binarization threshold setting due to changes in the ambient light of the underwater camera, changes in turbidity, etc., and highly reliable image processing is possible. Enables continuous unattended processing.

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

第1図は本発明の実施例図、第2図は本発明の対象とす
るフロック形成池の構成図、第3図はフロック形成池に
対する本発明の全体構成図、第4図はフロック画像を示
す図、第5図、第6図は2値化の説明図、第7図は2値
画像例図、第8図はフロックと等直線レベルとの関係図
、第9図〜第17図は閾値変更による2値画像例図、第
18図は最適閾値決定の説明図である。 50・・・画像認識処理部、60・・・画像認識制御装
置、90・・・自動闇値決定回路。
Fig. 1 is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a floc formation pond to which the present invention is applied, Fig. 3 is an overall block diagram of the present invention for a floc formation pond, and Fig. 4 is a floc image. Figures 5 and 6 are explanatory diagrams of binarization, Figure 7 is an example of a binary image, Figure 8 is a diagram of the relationship between flocs and isoline levels, and Figures 9 to 17 are FIG. 18, an example of a binary image obtained by changing the threshold value, is an explanatory diagram of determining the optimum threshold value. 50... Image recognition processing unit, 60... Image recognition control device, 90... Automatic darkness value determination circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、浄水場フロック形成池内に設けたフロック群への照
明装置と、該照明装置より光を受けたフロック群の画像
情報を取込み閾値によつて2値化画像を得、該2値化画
像を処理してフロック認識を行う画像認識処理部とより
成ると共に、閾値決定に際しフロックの個数と平均面積
とを求め、最大個数で最大平均面積となる時の値をもつ
て上記閾値としてなる浄水フロック画像認識装置。
1. An illumination device installed in a water treatment plant floc formation pond for the floc group, and image information of the floc group that received light from the illumination device are taken in and a binarized image is obtained using a threshold value, and the binarized image is The purified water floc image consists of an image recognition processing unit that performs processing and floc recognition, and when determining a threshold value, the number and average area of flocs are determined, and the value when the maximum number of flocs results in the maximum average area is used as the threshold value. recognition device.
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JPH0394802A (en) * 1989-09-08 1991-04-19 Toshiba Corp Floc image photographic device in water purifying plant
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