WO2018123298A1 - 自動点検システムおよび自動点検方法 - Google Patents

自動点検システムおよび自動点検方法 Download PDF

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image data
wireless
processing unit
needle
automatic inspection
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麗双 佐々木
西村　卓真
広茂 柏原
丈嗣 大畠
眞一郎 木戸
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株式会社日立製作所
株式会社日立産業制御ソリューションズ
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00—Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom

Definitions

  • the present invention relates to an automatic inspection system and an automatic inspection method.
  • measuring instruments for example, needle meters
  • These measuring instruments have been used for equipment inspection by human eyes at intervals of several times a day or more.
  • maintenance and inspection work aging of inspection workers and securing of personnel are becoming issues.
  • an automatic inspection system has been developed in which a display unit of a measuring instrument is imaged by a camera and the image data is transmitted via a wireless network, and the inspection work is automated (for example, patent documents). 1 and 2).
  • Patent Document 1 states that “a histogram indicating each pixel value is generated for a pixel constituting a captured image, and a range below a predetermined value and a range above a predetermined value are cut out based on the histogram. A discriminant analysis method is applied to the corrected histogram to identify a binarization threshold value, and the pixel value is binarized by the binarization threshold value to binarize the captured image. To generate a binarized image. "a histogram indicating each pixel value is generated for a pixel constituting a captured image, and a range below a predetermined value and a range above a predetermined value are cut out based on the histogram. A discriminant analysis method is applied to the corrected histogram to identify a binarization threshold value, and the pixel value is binarized by the binarization threshold value to binarize the captured image. To generate a binarized image. "
  • Patent Document 2 “the first image and the second image after the first image are compared, and it is determined whether the difference is greater than or equal to a predetermined value. The image data of the second image is output. "
  • a wireless network particularly in a wireless network using an independent power source such as a battery as a power source of a wireless terminal, it is desired to reduce the power consumption of the network.
  • an independent power source such as a battery as a power source of a wireless terminal
  • one of the effective methods is to reduce the weight of image data to be transmitted.
  • Patent Document 1 describes a technique for binarizing an image captured by a camera and generating a binarized image by image analysis
  • consideration is given to reducing the power consumption of the network. It has not been.
  • image data (second image image data) captured by the camera is transmitted as it is, so that a large amount of data is transmitted.
  • the power consumption of the network is large.
  • An object of the present invention is to provide an automatic inspection system and an automatic inspection method capable of reducing the power consumption of a network by reducing the weight of the transmitted image data when transmitting the image data using a wireless network.
  • the automatic inspection system of the present invention provides: Radio including a wireless slave station having an imaging unit that images a measuring instrument that measures a physical quantity to be inspected, and a wireless master station that receives image data obtained by imaging by the imaging unit from the wireless slave station by wireless communication It is an automatic inspection system using a network.
  • the wireless slave station A binarization processing unit that binarizes image data to generate binarized image data; Of the binarized image data, a weight reduction processing unit that cuts out image data of the measurement value portion of the measuring instrument, A wireless transmission unit that transmits image data of a measurement value portion cut out by the weight reduction processing unit to the wireless master station; It is characterized by providing.
  • the automatic inspection method of the present invention is Radio including a wireless slave station having an imaging unit that images a measuring instrument that measures a physical quantity to be inspected, and a wireless master station that receives image data obtained by imaging by the imaging unit from the wireless slave station by wireless communication
  • This is an automatic inspection method using a network.
  • the wireless slave station Generate binarized image data by binarizing the image data, Cut out the image data of the measurement value part of the measuring instrument from the binarized image data, The extracted image data of the measured value part is transmitted to the wireless master station.
  • the power consumption of the network can be reduced by reducing the weight of the image data to be transmitted.
  • a multi-hop wireless network (a multi-hop sensor wireless network) as a wireless network including a wireless slave station and a wireless master station, and to automate the inspection of a measuring instrument that measures the physical quantity to be inspected.
  • a multi-hop wireless network is a wireless network in which a plurality of wireless terminals transmit data using a so-called bucket relay system via other wireless terminals adjacent to each other.
  • Examples of the measuring instrument that measures the physical quantity to be inspected include meters such as a flow meter, a wattmeter, an ammeter, a pressure gauge, and a thermometer (for example, a needle meter).
  • FIG. 1 is an example of a system configuration diagram showing an outline of a basic configuration of a multi-hop wireless network.
  • the multi-hop wireless network 1 includes k wireless master stations 11_1 to 11_k (hereinafter sometimes referred to as “wireless master station 11” as representative) as base stations. These wireless master stations 11_1 to 11_k are connected to the aggregation server 3 via the network 2.
  • the connection form of the wireless master stations 11_1 to 11_k to the network 2 is not particularly limited, and may be wired connection or wireless connection.
  • the wireless master stations 11_1 to 11_k are provided with m wireless slave stations 12_1 to 12_m (hereinafter, may be described as “wireless slave stations 12” representatively) as relay stations. Further, n wireless slave stations 13_1 to 13_n (hereinafter sometimes referred to as “wireless slave stations 13” as representative) are provided as terminal stations (child stations in the terminal hierarchy). That is, when the radio master stations 11_1 to 11_k communicate with the radio slave stations 13_1 to 13_n at the end hierarchy, the radio slave stations 12_1 to 12_m located in the middle function as relay stations.
  • a wireless slave station located in the middle of the multi-hop wireless network 1 (in this example, the wireless slave station 12_1) relays. Communication is performed as a station.
  • each of the terminal wireless slave stations 13_1 to 13_n measures the measuring devices 4_1 to 4_n (hereinafter, representatively “measurement” Imaging units 14_1 to 14_n (hereinafter may be described as “imaging unit 14” as a representative).
  • the measuring instruments 4_1 to 4_n include meters such as a flow meter that measures the flow rate of water or liquid and a wattmeter that measures the amount of electric power.
  • the imaging units 14_1 to 14_n a camera using a solid-state imaging device such as a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor as an imaging device can be used.
  • the terminal wireless slave stations 13_1 to 13_n receive the measurement results of the measuring instruments 4_1 to 4_n obtained by photographing with the imaging units 14_1 to 14_n, and the wireless slave stations 12_1 that are relay stations located in the middle of the multi-hop wireless network 1 It transmits to the wireless master stations 11_1 to 11_k via ⁇ 12_m.
  • a two-layer hierarchical structure of a relay station and a terminal station is illustrated as a wireless slave station.
  • the hierarchical structure is not limited to two layers, and may be a three-layer or higher layer structure.
  • the multihop wireless network 1 described above has the advantage that the communication range that can be covered by one data collection station (wireless master station 11 or aggregation server 3) can be expanded by moving data one after another between wireless terminals. is there.
  • wireless master station 11 or aggregation server 3 wireless master station 11 or aggregation server 3
  • the dead zone of the radio wave can be eliminated, and there is an advantage that it can contribute to high reliability of data transmission.
  • the wireless slave station 13 and the imaging unit 14 may be installed in a place where it is difficult to supply power from the outside.
  • an independent power source such as a battery is used as a power source for the wireless slave station 13 and the imaging unit 14. This is because, when a commercial power source is used as the power source of the wireless slave station 13 installed in a place where power feeding is difficult, the cost of the electrical equipment such as wiring the power feeding line over a long distance or installing an outlet is increased. This is because the cost of the multi-hop wireless network 1 increases.
  • the wireless slave station 13 and the imaging unit 14 are connected over a long period of time with an independent power source such as a battery.
  • an independent power source such as a battery.
  • the reduction in power consumption of the multi-hop wireless network 1 is not a technical problem limited to the case where the wireless terminal is operated by an independent power source.
  • Embodiment of the present invention As described above, in the multi-hop wireless network 1 that is an example of the wireless network, particularly in the multi-hop wireless network 1 that uses an independent power source such as a battery as the power source of the wireless slave station, low power consumption is desired. Therefore, in the embodiment of the present invention, by reducing the weight of image data to be transmitted, the power consumption (energy consumption) when transmitting in the multi-hop wireless network 1 is suppressed, that is, the power consumption is reduced.
  • the multi-hop wireless network 1 In the following, in the automatic inspection system that automatically inspects the measuring instruments 4_1 to 4_n using the multi-hop wireless network 1, by reducing the weight of image data transmitted by wireless communication, the multi-hop wireless network 1 An embodiment of the present invention that realizes low power consumption will be specifically described.
  • FIG. 2 is an example of a block diagram showing a configuration of a main part of the automatic inspection system according to the embodiment of the present invention.
  • a needle meter that measures a physical quantity using a needle and a dial (scale board) is used as the measuring instrument 4 (4_1 to 4_n) will be described as an example.
  • FIG. 2 shows a system configuration in which communication is performed between a wireless master station 11 (11_1 to 11_k) that is a certain base station and a wireless slave station 13 (13_1 to 13_n) that is a certain terminal station. Is schematically illustrated. In order to facilitate understanding, the relay stations (wireless slave stations 12_1 to 12_m in FIG. 1) interposed between the wireless master station 11 and the wireless slave station 13 are not shown.
  • the wireless master station 11 includes a data collection device 15 in addition to the wireless slave station 13 including the imaging unit 14.
  • the connection form of the data collection device 15 with respect to the wireless master station 11 is not particularly limited, and may be wired connection or wireless connection.
  • the connection form of the imaging unit 14 to the wireless slave station 13 is not particularly limited, and may be wired connection or wireless connection.
  • the data collection device 15 is arranged at the position of the wireless master station 11
  • this is not restrictive.
  • the data collection device 15 may be arranged at the position of the wireless master station 11, and the user may use the aggregation server 3 shown in FIG.
  • the data collecting device 15 may be arranged at the position of the aggregation server 3.
  • the wireless slave station 13 includes a control processing unit 20, a parameter storage unit 30, and a wireless transmission unit 40.
  • the control processing unit 20 is a computer or a dedicated electronic circuit device having hardware resources such as a microprocessor, a memory, an input / output unit, and a battery (all not shown) and software resources such as an operating system and a computer program. It is configured as. Then, by using these hardware resources and software resources, the function units of the image acquisition unit 21, the processing area setting unit 22, the binarization processing unit 23, the weight reduction processing unit 24, and the measurement value reading processing unit 25 are changed. For example, the image data output from the imaging unit 14 that images the measuring instrument 4 that is a needle meter is processed.
  • the parameter storage unit 30 stores parameters for setting the image processing area in the processing area setting unit 22 that are preset by the user at the time of initial setting.
  • the wireless transmission unit 40 transmits the image data processed by the control processing unit 20 to the wireless master station 11 by wireless communication. Actually, the wireless transmission unit 40 transmits transmission data such as image data to the wireless master station 11 via a relay station (not shown).
  • the wireless master station 11 includes a wireless receiving unit 50.
  • the wireless reception unit 50 receives transmission data such as image data transmitted from the wireless transmission unit 40 of the wireless slave station 13 and supplies the received transmission data to the data collection device 15.
  • the data collection device 15 is, for example, a computer or dedicated electronic circuit device having hardware resources such as a microprocessor, a memory, an input / output unit, and a battery (all not shown) and software resources such as an operating system and a computer program. It is configured as.
  • the data collection device 15 includes an inspection recording unit 60, for example.
  • the inspection recording unit 60 records transmission data supplied from the wireless master station 11 and provides recording data to a user who checks the measurement result of the measuring instrument 4.
  • the image acquisition unit 21 acquires image data from the imaging unit 14.
  • the processing area setting unit 22 reads out the parameter value stored in the parameter storage unit 30, combines the read parameter value and the image data acquired by the image acquisition unit 21, and sets an image processing area.
  • the binarization processing unit 23 obtains a threshold value from the luminance value distribution of the captured image in order to reduce the weight of the image data and to read the measurement value of the measuring device 4 from the image data, and based on the threshold value, the image is obtained. Binarize the data.
  • the lightening processing unit 24 further performs processing for reducing the weight of the image data for the image data binarized by the binarizing processing unit 23. Details of the weight reduction processing in the weight reduction processing unit 24 will be described later.
  • the measurement value reading processing unit 25 digitizes the measurement value of the measuring instrument 4 based on the image data reduced in weight by the weight reduction processing unit 24.
  • the wireless transmission unit 40 uses the multihop wireless network 1 to transmit the image data reduced in weight by the weight reduction processing unit 24 and the measurement value converted into a numerical value in the measurement value reading processing unit 25 via a relay station. Transmit to the wireless master station 11.
  • Weight reduction processing in the weight reduction processing section the weight reduction processing in the weight reduction processing unit 24 will be specifically described with reference to FIGS. 3 to 6 by taking the case where the measuring instrument 4 is a needle meter as an example.
  • FIG. 3 is an example of a diagram schematically showing binarized image data obtained by binarizing the image data acquired from the imaging unit 14.
  • FIG. 4 is an example of a diagram schematically illustrating image data in which a region other than the processing region of the image set by the user is blackened.
  • FIG. 5 is an example of a diagram schematically showing image data obtained by cutting out a processing area of an image set by the user.
  • FIG. 6 is an example of a diagram schematically showing the value pointed to by the needle and image data obtained by cutting out only the portion of the needle.
  • the user sets parameters for setting the image processing area in advance and stores them in the parameter storage unit 30 of the wireless slave station 13.
  • the coordinates 110 of the needle rotation center, the minimum scale value and coordinates 120, and the maximum The scale value and the coordinates 130 are stored in the parameter storage unit 30.
  • These parameter values are preferably set for each of the measuring instruments 4_1 to 4_n.
  • the processing area setting unit 22 sets an image processing area based on the parameter values stored in the parameter storage unit 30. More specifically, with respect to the captured image data 100 shown in FIG. 3, based on the coordinates 110 of the needle rotation center, the minimum scale value and coordinate 120, and the maximum scale value and coordinate 130, A process for setting an area surrounding a circular portion including the dial (scale board) as an image processing area is performed.
  • the weight reduction processing unit 24 can perform processing for generating image data 200 in which a portion other than the processing region of the image is blacked on the captured image data 100 of the needle meter. . There are few electrical signal changes in the black areas. Therefore, by performing the process of blackening the areas other than the image processing area, the data amount of the image data after blacking can be made smaller than the data amount of the image data before blacking, that is, the image data Weight reduction can be achieved.
  • the weight reduction processing unit 24 can perform processing for generating image data 300 obtained by cutting out the processing region of the image set by the processing region setting unit 22.
  • the image data can be reduced in weight by performing processing for discarding unnecessary portions when reading the measurement values of the measuring instrument 4.
  • the amount of image data to be transmitted can be further reduced as compared with the image data 200 in which the area other than the image processing area shown in FIG.
  • the weight reduction processing unit 24 detects the position of the needle using the needle recognition technique described later on the captured image data 100 shown in FIG. A process of generating image data 400 in which only the needle portion is cut out can be performed. Even from the image data 400, the measurement value of the measuring instrument 4 can be read. In this way, the minimum necessary image data from which the user can read the measurement value of the measuring instrument 4, that is, the image data 400 obtained by cutting out only the value indicated by the needle and the needle portion is used as the transmission data. Data can be lightened to the limit.
  • FIG. 7 is an example of a flowchart showing a flow of processing for cutting out only the value indicated by the needle of the needle type meter and the needle portion.
  • the processing in FIG. 7 is processing in the weight reduction processing unit 24 after the processing processing for setting the image processing region in the processing region setting unit 22 and the binarization processing in the binarization processing unit 23 are completed. Then, the weight reduction processing unit 24 first performs a process of cutting out only the processing region of the image set by the processing region setting unit 22 (step S11). Next, the weight reduction processing unit 24 recognizes the needle using the needle recognition technology (step S12), then detects the position of the needle (step S13), and then only the value indicated by the needle and the portion of the needle are detected. A process of cutting out the image data is performed (step S14).
  • the needle recognition technique will be described.
  • the angle at which the area of the black part increases on the straight line passing through the rotation center of the needle is determined as the angle at which the needle is pointing.
  • the center of rotation of the needle can be obtained from the coordinates 110 of the center of rotation of the needle previously stored in the parameter storage unit 30 as a parameter for setting the processing region of the image.
  • the thickness of the needle portions on both sides across the rotation center of the needle is measured, and the scale value pointed to by the thin needle portion is taken as the measurement value.
  • step S14 only the scale value pointed to by the fine needle portion and the needle portion are cut out.
  • FIG. 8 is an example of a flowchart showing a processing procedure of the automatic inspection method according to the embodiment of the present invention.
  • each functional unit of the control processing unit 20 is realized by a computer executed by software by interpreting and executing a program in which the microprocessor realizes each function will be described as an example.
  • the processing described below is executed under the control of the microprocessor.
  • the microprocessor controls the imaging unit 14 to execute imaging of the measuring instrument 4 (step S21), and then acquires image data acquired by the imaging unit 14 from the imaging unit 14 (step S22).
  • the processor reads the parameter value stored in the parameter storage unit 30 (step S23), and then combines the read parameter value and the image data acquired in step S22 to set an image processing area. (Step S24).
  • the microprocessor obtains a binarization threshold value from, for example, the luminance value distribution of the captured image, binarizes the image data using the binarization threshold value (step S25), and then reduces the weight of the image data. Is performed (step S26).
  • the weight reduction of the image data can be performed by the weight reduction processing (see FIGS. 3 to 6) in the weight reduction processing unit 24 described above.
  • the microprocessor digitizes the measurement value of the measuring instrument 4 based on the image data reduced in step S26 (step S27), and then digitizes the image data reduced in step S26 and in step S27.
  • the measurement value of the measuring instrument 4 is input to the wireless transmission unit 40 (step S28).
  • the processor controls the wireless transmission unit 40 to transmit the transmission data including the reduced image data and the digitized measurement value to the wireless master station 11 via the relay station using the multihop wireless network 1. Send.
  • the image data obtained by photographing with the imaging unit 14 is binarized, and the measuring device 4 out of the binarized image data.
  • the transmission data can be reduced in weight.
  • the power consumption (energy consumption) at the time of transmitting with the multihop wireless network 1 can be suppressed, and the power consumption can be reduced.
  • the wireless slave station can be operated for a long time with the independent power source such as a battery.
  • the independent power source such as a battery.
  • the user collects the physical quantity to be inspected from the image data of the measurement value portion transmitted from the wireless slave station 13, more specifically from the measured value obtained by quantification, in the data collection device 15 on the wireless master station 11 side. Can be acquired.
  • the digitized measurement value does not necessarily accurately reflect the measurement value of the measuring instrument 4.
  • the measurement value of the measuring instrument 4 is not necessarily digitized into an incorrect value.
  • the needle meter is exemplified as a measuring instrument for measuring the physical quantity to be inspected.
  • the present invention is not limited to the needle meter, and a segment type, a scale type, a bar graph type, a digital type, etc. It may be a meter. Then, the image data obtained by photographing these meters are binarized, and the image data of the measurement value portion is cut out and transmitted from the binarized image data, thereby reducing the transmission data weight. it can.
  • SYMBOLS 1 Multihop wireless network, 2 ... Network, 3 ... Aggregation server, 4 (4_1-4_n) ... Measuring instrument, 10 ... Automatic inspection system, 11 (11_1-11_k) ... Radio

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Abstract

点検対象の物理量を計測する計測器を撮影する撮像部を有する無線子局と、撮像部で撮影して得た画像データを、無線子局から受信する無線親局とを含む無線ネットワークを用いた自動点検システムであり、無線子局は、画像データを二値化して二値化画像データを生成する二値化処理部と、二値化画像データのうち、計測器の計測値部分の画像データを切り出す軽量化処理部と、その切り出した計測値部分の画像データを無線親局に送信する送信部と、を備える。

Description

自動点検システムおよび自動点検方法
　本発明は、自動点検システムおよび自動点検方法に関する。
　発電所やプラント等の現場設備には、例えば配管を流れる水量などの物理量を計測する計測器（例えば、針式メータ）が多数設けられている。これらの計測器は、一日に数回程度あるいはそれ以上の周期で人間の目視による設備点検に用いられてきた。しかし、保守・点検業務では、点検作業員の高齢化や人員確保などが課題となってきている。
　このような観点から、計測器の表示部をカメラで撮像し、その画像データを無線ネットワークを経由して伝送する自動点検システムが開発され、点検業務の自動化が図られている（例えば、特許文献１，２参照）。
　特許文献１には、「撮像画像を構成する画素について、各画素値を示すヒストグラムを生成し、このヒストグラムに基づいて、画素値の範囲のうち所定値以下の範囲と所定値以上の範囲をカットした補正ヒストグラムを生成する。この補正ヒストグラムに対して、判別分析法を適用して二値化閾値を特定し、当該二値化閾値により画素値を二値化して、撮像画像の二値化を行い、二値化画像を生成する。」と記載されている。
　また、特許文献２には、「第１画像と第１画像よりも後の第２画像とを比較し、その差分が所定以上であるかを判定する。そして、差分が所定以上である場合、第２画像の画像データを出力させる。」と記載されている。
特開２００６－３０９４０５号公報 特開２０１０－１７６２０２号公報
　ところで、無線ネットワーク、特に無線端末の電源として電池等の自立電源を用いる無線ネットワークでは、ネットワークの低消費電力化が望まれている。ネットワークの低消費電力化を図る上で、伝送する画像データを軽量化することが有効な手法の一つと考えられる。
　しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、カメラによって撮影した画像を、画像解析によって二値化し、二値化画像を生成する技術について記述されているものの、ネットワークの低消費電力化については考慮されていない。また、特許文献２に記載の従来技術では、差分が所定以上である場合、カメラで撮影した画像データ（第２画像の画像データ）をそのまま伝送するようにしているため、伝送するデータ量が多く、ネットワークの消費電力が大きい。
　本発明は、無線ネットワークを用いて画像データを伝送するにあたって、伝送する画像データの軽量化を図ることで、ネットワークの低消費電力化を実現できる自動点検システムおよび自動点検方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の自動点検システムは、
　点検対象の物理量を計測する計測器を撮影する撮像部を有する無線子局と、撮像部で撮影して得た画像データを、無線子局から無線通信にて受信する無線親局とを含む無線ネットワークを用いた自動点検システムである。
　そして、無線子局は、
　画像データを二値化して二値化画像データを生成する二値化処理部と、
　二値化画像データのうち、計測器の計測値部分の画像データを切り出す軽量化処理部と、
　軽量化処理部で切り出した計測値部分の画像データを無線親局に送信する無線送信部と、
　を備えることを特徴とする。
　また、本発明の自動点検方法は、
　点検対象の物理量を計測する計測器を撮影する撮像部を有する無線子局と、撮像部で撮影して得た画像データを、無線子局から無線通信にて受信する無線親局とを含む無線ネットワークを用いた自動点検方法である。
　そして、無線子局において、
　画像データを二値化して二値化画像データを生成し、
　二値化画像データのうち、計測器の計測値部分の画像データを切り出し、
　その切り出した計測値部分の画像データを無線親局に送信する
　ことを特徴とする。
　本発明によれば、無線ネットワークを用いて画像データを伝送するにあたって、伝送する画像データの軽量化を図ることで、ネットワークの低消費電力化を実現できる。
マルチホップ無線ネットワークの基本的な構成の概要を示すシステム構成図の例である。 本発明の実施形態に係る自動点検システムの要部の構成を示すブロック図の例である。 撮像部から取得した画像データを二値化した二値化画像データを模式的に示す図の例である。 ユーザが設定した画像の処理領域以外を黒塗りした画像データを模式的に示す図の例である。 ユーザが設定した画像の処理領域を切り出した画像データを模式的に示す図の例である。 針が指している値と針の部分のみを切り出した画像データを模式的に示す図の例である。 針式メータの針が指している値と針の部分のみを切り出す処理の流れを示すフローチャートの例である。 本発明の実施形態に係る自動点検方法の処理手順を示すフローチャートの例である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本発明は実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明や各図において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
　本発明では、無線子局と無線親局とを含む無線ネットワークとして、好ましくは、マルチホップ無線ネットワーク（マルチホップによるセンサ無線ネットワーク）を用いて、点検対象の物理量を計測する計測器の点検の自動化を図る。マルチホップ無線ネットワークは、複数の無線端末がそれぞれ隣接する他の無線端末同士を経由して、いわゆるバケツリレー方式にてデータを伝送する無線ネットワークである。点検対象の物理量を計測する計測器としては、流量計、電力計、電流計、圧力計、温度計などのメータ（例えば、針式メータ）を例示することができる。
［マルチホップ無線ネットワーク］
　ここで、マルチホップ無線ネットワークの基本的な構成の概要について、図１を用いて説明する。図１は、マルチホップ無線ネットワークの基本的な構成の概要を示すシステム構成図の例である。
　本例に係るマルチホップ無線ネットワーク１は、基地局としてｋ個の無線親局１１_1～１１_k（以下、代表して「無線親局１１」と記述する場合がある）を備えている。これらの無線親局１１_1～１１_kは、ネットワーク２を経由して集約サーバ３に接続されている。ネットワーク２に対する無線親局１１_1～１１_kの接続形態については、特に限定されるものではなく、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。
　無線親局１１_1～１１_kに対して、中継局としてｍ個の無線子局１２_1～１２_m（以下、代表して「無線子局１２」と記述する場合がある）が設けられている。さらに、端末局（末端の階層の子局）としてｎ個の無線子局１３_1～１３_n（以下、代表して「無線子局１３」と記述する場合がある）が設けられている。すなわち、無線親局１１_1～１１_kが末端の階層の無線子局１３_1～１３_nと通信する場合は、その途中に位置する無線子局１２_1～１２_mが中継局として機能する。例えば、ある一つの無線親局１１_1が、ある一つの無線子局１３_2と通信する場合、マルチホップ無線ネットワーク１上の途中に位置する無線子局（本例の場合、無線子局１２_1）が中継局となって通信が行われる。
　そして、マルチホップ無線ネットワーク１を用いた自動点検システムにあっては、末端の無線子局１３_1～１３_nの各々が、点検対象の物理量を計測する計測器４_1～４_n（以下、代表して「計測器４」と記述する場合がある）を撮影する撮像部１４_1～１４_n（以下、代表して「撮像部１４」と記述する場合がある）を備えている。計測器４_1～４_nとしては、水や液体などの流量を計測する流量計や、電力量を計測する電力計などのメータを例示することができる。
　撮像部１４_1～１４_nとしては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラを用いることができる。末端の無線子局１３_1～１３_nは、撮像部１４_1～１４_nで撮影して得た計測器４_1～４_nの計測結果を、マルチホップ無線ネットワーク１上の途中に位置する中継局である無線子局１２_1～１２_mを経由して無線親局１１_1～１１_kに送信する。
　本例では、無線子局として、中継局と端末局の２層の階層構造を例示したが、２層に限られるものではなく、３層以上の階層構造とすることもできる。そして、無線親局が末端の階層の無線子局と通信するとき、上述したように、マルチホップ無線ネットワーク１上の途中に位置する複数の無線子局が中継局として機能する。このとき、通信相手の末端の階層の無線子局だけでなく、その途中の複数の無線子局も起動されて電力を消費することになる。
　上述したマルチホップ無線ネットワーク１は、無線端末の間を次々とデータを移動させることで、１つのデータ収集局（無線親局１１または集約サーバ３）でカバーできる通信範囲を広げることができる利点がある。また、電波環境の悪い領域を回避するようにマルチホップの中継経路を設定することで、電波の不感地帯を解消することができるため、データ伝送の高信頼性に貢献できる利点もある。
　マルチホップ無線ネットワーク１において、外部から給電が困難な場所に無線子局１３や撮像部１４を設置する場合がある。このような場合には、無線子局１３や撮像部１４の電源として、電池等の自立電源を用いることになる。何故なら、給電が困難な場所に設置した無線子局１３の電源として商用電源を用いるとした場合、給電線を長い距離に亘って配線したり、コンセントを設置したりするなど電気設備にコストがかかり、マルチホップ無線ネットワーク１としてコストが高くなるためである。
　このように、特に無線子局１３や撮像部１４の電源として自立電源を用いるマルチホップ無線ネットワーク１にあっては、電池等の自立電源で無線子局１３や撮像部１４を長時間に亘って動作させるためには、マルチホップ無線ネットワーク１の低消費電力化が望まれる。ただし、マルチホップ無線ネットワーク１の低消費電力化は、無線端末を自立電源で動作させる場合に限られる技術課題ではない。
［本発明の実施形態］
　上述したように、無線ネットワークの一例であるマルチホップ無線ネットワーク１、特に無線子局の電源として電池等の自立電源を用いるマルチホップ無線ネットワーク１にあっては、低消費電力化が望まれる。そこで、本発明の実施形態では、伝送する画像データを軽量化することで、マルチホップ無線ネットワーク１で伝送する際の消費電力（消費エネルギー）を抑える、即ち低消費電力化を実現する。
　以下に、マルチホップ無線ネットワーク１を用いて、計測器４_1～４_nの点検を自動的に行う自動点検システムにおいて、無線通信にて伝送する画像データを軽量化することによって、マルチホップ無線ネットワーク１の低消費電力化を実現する本発明の実施形態について具体的に説明する。
　図２は、本発明の実施形態に係る自動点検システムの要部の構成を示すブロック図の例である。本実施形態では、計測器４（４_1～４_n）として、針と文字盤（目盛り盤）によって物理量を計測する針式メータを用いる場合を例に挙げて説明する。
　図２には、ある一つの基地局である無線親局１１（１１_1～１１_k）と、ある一つの端末局である無線子局１３（１３_1～１３_n）との間で通信を行う場合のシステム構成について模式的に図示している。そして、理解を容易にするために、無線親局１１と無線子局１３との間に介在する中継局（図１の無線子局１２_1～１２_m）については図示を省略している。
　図２に示すように、本実施形態に係る自動点検システム１０は、無線子局１３が撮像部１４を備えていることに加えて、無線親局１１がデータ収集装置１５を備えている。無線親局１１に対するデータ収集装置１５の接続形態については、特に限定されるものではなく、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。同様に、無線子局１３に対する撮像部１４の接続形態についても、特に限定されるものではなく、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。
　なお、ここでは、データ収集装置１５を無線親局１１の位置に配置する場合を例示したが、この限りでない。すなわち、ユーザが無線親局１１の位置でデータ収集を行う場合には、データ収集装置１５を無線親局１１の位置に配置するようにすればよいし、ユーザが図１に示す集約サーバ３の位置でデータ収集を行う場合には、データ収集装置１５を集約サーバ３の位置に配置するようにすればよい。
　本実施形態に係る自動点検システム１０において、無線子局１３は、制御処理部２０、パラメータ保存部３０および無線送信部４０を備えている。
　制御処理部２０は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力部、電池（いずれも不図示）などのハードウェア資源と、オペレーティングシステムおよびコンピュータプログラムなどのソフトウェア資源とを有する計算機または専用の電子回路装置として構成されている。そして、それらのハードウェア資源およびソフトウェア資源を用いることで、画像取得部２１、処理領域設定部２２、二値化処理部２３、軽量化処理部２４および計測値読取処理部２５の各機能部を実現し、例えば針式メータである計測器４を撮像した撮像部１４から出力される画像データを処理する。
　パラメータ保存部３０には、初期設定時にユーザによって予め設定される、処理領域設定部２２での画像の処理領域を設定するためのパラメータが保存される。無線送信部４０は、制御処理部２０で処理後の画像データを無線通信にて無線親局１１に送信する。実際には、無線送信部４０は、無線親局１１に対して、図示せぬ中継局を経由して画像データ等の伝送データを送信することになる。
　無線親局１１は、無線受信部５０を備えている。無線受信部５０は、無線子局１３の無線送信部４０から送信された画像データ等の伝送データを受信し、この受信した伝送データをデータ収集装置１５に供給する。
　データ収集装置１５は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力部、電池（いずれも不図示）などのハードウェア資源と、オペレーティングシステムおよびコンピュータプログラムなどのソフトウェア資源とを有する計算機または専用の電子回路装置として構成されている。データ収集装置１５は、例えば、点検記録部６０を備えている。点検記録部６０は、無線親局１１から供給された伝送データを記録し、計測器４の計測結果を点検するユーザに対して記録データを提供する。
　無線子局１３の制御処理部２０において、画像取得部２１は、撮像部１４から画像データを取得する。処理領域設定部２２は、パラメータ保存部３０に保存されているパラメータ値を読み出し、この読み出したパラメータ値と画像取得部２１で取得した画像データとを合成処理し、画像の処理領域を設定する。二値化処理部２３は、画像データの軽量化や、画像データからの計測器４の計測値の読取処理のために、撮像画像の輝度値の分布から閾値を求め、当該閾値を基に画像データを二値化する。
　軽量化処理部２４は、二値化処理部２３で二値化された画像データについて、さらに画像データの軽量化のための処理を行う。この軽量化処理部２４での軽量化処理の詳細については後述する。計測値読取処理部２５は、軽量化処理部２４で軽量化された画像データを基に、計測器４の計測値を数値化する。そして、無線送信部４０は、軽量化処理部２４で軽量化された画像データと、計測値読取処理部２５で数値化された計測値とを、マルチホップ無線ネットワーク１を用いて中継局経由で無線親局１１に伝送する。
（軽量化処理部での軽量化処理）
　ここで、軽量化処理部２４での軽量化処理について、計測器４が針式メータの場合を例に挙げて、図３乃至図６を用いて具体的に説明する。
　図３は、撮像部１４から取得した画像データを二値化した二値化画像データを模式的に示す図の例である。図４は、ユーザが設定した画像の処理領域以外を黒塗りした画像データを模式的に示す図の例である。図５は、ユーザが設定した画像の処理領域を切り出した画像データを模式的に示す図の例である。図６は、針が指している値と針の部分のみを切り出した画像データを模式的に示す図の例である。
　初期設定時に、ユーザは予め、画像の処理領域を設定するためのパラメータを設定し、無線子局１３のパラメータ保存部３０に保存しておくこととする。画像の処理領域を設定するためのパラメータとして、針式メータの撮像画像データ１００の場合に、図３において、一例として、針の回転中心の座標１１０と、最小目盛りの値および座標１２０と、最大目盛りの値および座標１３０とをパラメータ保存部３０に保存する。これらのパラメータ値については、個々の計測器４_1～４_nごとに設定することが好ましい。
　処理領域設定部２２では、パラメータ保存部３０に保存されているパラメータ値に基づいて画像の処理領域の設定が行われる。より具体的には、図３に示す撮像画像データ１００に対して、針の回転中心の座標１１０と、最小目盛りの値および座標１２０と、最大目盛りの値および座標１３０とを基に、針と文字盤（目盛り盤）を含む円形部分を囲む領域を、画像の処理領域として設定する処理が行われる。
　軽量化処理部２４では、図４に示すように、針式メータの撮像画像データ１００に対して、画像の処理領域以外の部分を黒塗りにした画像データ２００を生成する処理を行うことができる。黒塗りの部分は電気的な信号変化が少ない。したがって、画像の処理領域以外を黒塗りにする処理を行うことにより、黒塗り後の画像データのデータ量を、黒塗り前の画像データのデータ量よりも少なくすることができる、即ち画像データの軽量化を図ることができる。
　また、軽量化処理部２４では、図５に示すように、処理領域設定部２２で設定された画像の処理領域を切り出した画像データ３００を生成する処理を行うことができる。このように、計測器４の計測値の読取りに際して不要な部分を切り捨てる処理を行うことにより、画像データの軽量化を図ることができる。そして、図４に示す画像の処理領域以外を黒塗りにした画像データ２００に比べて、伝送する画像データのデータ量をさらに少なくすることができる。
　さらに、軽量化処理部２４では、図６に示すように、図３に示す撮像画像データ１００に対して、後述する針認識技術を用いて針の位置を検出し、針が指している値と針の部分のみを切り出した画像データ４００を生成する処理を行うことができる。この画像データ４００からでも、計測器４の計測値を読み取ることできる。このように、ユーザが計測器４の計測値を読み取ることできる必要最低限の画像データ、即ち針が指している値と針の部分のみを切り出した画像データ４００を伝送データとすることで、伝送データを極限まで軽量化することができる。
　ここで、針認識技術を用いて針式メータの針が指している値と針の部分のみを切り出す処理について、図７のフローチャートに沿って説明する。図７は、針式メータの針が指している値と針の部分のみを切り出す処理の流れを示すフローチャートの例である。
　図７の処理は、処理領域設定部２２での画像の処理領域の設定処理、および二値化処理部２３での二値化処理が終わった後の軽量化処理部２４での処理となる。そして、軽量化処理部２４は、まず、処理領域設定部２２で設定された画像の処理領域のみを切り出す処理を行う（ステップＳ１１）。次に、軽量化処理部２４は、針認識技術を用いて針を認識し（ステップＳ１２）、次いで針の位置を検出し（ステップＳ１３）、次いで針が指している値と針の部分のみの画像データを切り出す処理を行う（ステップＳ１４）。
（針認識技術）
　ここで、針認識技術について説明する。針認識技術では、針の回転中心を通る直線上で最も黒部分の面積が多くなる角度を、針が向いている角度と判定する。針の回転中心については、画像の処理領域を設定するためのパラメータとしてパラメータ保存部３０に予め保存されている、先述した針の回転中心の座標１１０から求めることができる。そして、針の回転中心を挟んで両側の針部分の太さを計測し、細い側の針部分が指している目盛り値を計測値とする。ステップＳ１４では、細い側の針部分が指している目盛り値と針の部分のみを切り出す処理が行われる。
　次に、上記構成の本実施形態に係る自動点検システム１０における自動点検方法（本発明の実施形態に係る自動点検方法）の処理手順について、図８のフローチャートに沿って説明する。図８は、本発明の実施形態に係る自動点検方法の処理手順を示すフローチャートの例である。
　以下では、制御処理部２０の各機能部について、マイクロプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより、ソフトウェアで実行する計算機によって実現する場合を例に挙げて説明する。この場合、以下に説明する処理は、マイクロプロセッサによる制御の下に実行されることになる。
　マイクロプロセッサは、撮像部１４を制御することによって計測器４の撮影を実行し（ステップＳ２１）、次いで撮像部１４が撮影して得た画像データを撮像部１４から取得する（ステップＳ２２）。次に、プロセッサは、パラメータ保存部３０に保存されているパラメータ値を読み出し（ステップＳ２３）、次いで読み出したパラメータ値と、ステップＳ２２で取得した画像データとを合成処理し、画像の処理領域を設定する（ステップＳ２４）。
　次に、マイクロプロセッサは、例えば撮像画像の輝度値の分布から二値化閾値を求め、当該二値化閾値を用いて画像データの二値化を行い（ステップＳ２５）、次いで画像データの軽量化の処理を行う（ステップＳ２６）。画像データの軽量化については、先述した軽量化処理部２４での軽量化処理（図３乃至図６参照）によって行うことができる。
　次に、マイクロプロセッサは、ステップＳ２６で軽量化した画像データを基に、計測器４の計測値を数値化し（ステップＳ２７）、次いでステップＳ２６で軽量化した画像データと、ステップＳ２７で数値化した計測器４の計測値とを無線送信部４０に入力する（ステップＳ２８）。そして、プロセッサは、無線送信部４０を制御することにより、軽量化した画像データと数値化した計測値とを含む伝送データを、マルチホップ無線ネットワーク１を用いて中継局経由で無線親局１１に送信する。
　以上説明したように、本実施形態に係る自動点検システムあるいは自動点検方法によれば、撮像部１４で撮影して得た画像データを二値化し、その二値化画像データのうち、計測器４の計測値部分の画像データを切り出して伝送することにより、伝送データの軽量化を図ることができる。そして、伝送データの軽量化によって、マルチホップ無線ネットワーク１で伝送する際の消費電力（消費エネルギー）を抑え、低消費電力化を図ることができる。
　また、マルチホップ無線ネットワーク１の低消費電力化により、特に無線子局の電源として電池等の自立電源を用いるマルチホップ無線ネットワーク１にあっては、電池等の自立電源で無線子局を長期間に亘って動作させることができるメリットがある。ただし、無線子局の電源として自立電源を用いないマルチホップ無線ネットワーク１にあっても、ネットワークの消費電力（消費エネルギー）を抑え、低消費電力化を図ることによる効果は大きい。
　また、ユーザは、例えば無線親局１１側のデータ収集装置１５において、無線子局１３から伝送された計測値部分の画像データ、より具体的には数値化した計測値から、点検対象の物理量を取得することができる。ここで、数値化した計測値が必ずしも、計測器４の計測値を正確に反映しているとは限らない場合がある。換言すれば、数値化を行う際に、計測器４の計測値を間違った値に数値化することがないとは限らない。
　そこで、本実施形態に係る自動点検システムあるいは自動点検方法では、数値化した計測値だけでなく、軽量化した画像データをも伝送するようにしている。これにより、ユーザは、例えば過去のデータなどから、伝送された計測値が間違っている可能性があると判断した場合は、伝送された画像データをエビデンスとして、針式メータにおいて針が指している値を直に読み取ることにより、点検対象の正確な物理量を取得（チェック）することができる。
　このような観点から、数値化した計測値と共に、軽量化した画像データを伝送するようにすることが好ましい。ただし、数値化した計測値と共に、軽量化した画像データを伝送することは必須ではなく、数値化した計測値のみを伝送するようにしてもよい。そして、数値化した計測値のみを伝送することにより、伝送データのより軽量化を図ることができる利点がある。
［変形例］
　以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。
　また、上述した実施形態では、点検対象の物理量を計測する計測器として、針式メータを例示したが、針式メータに限られるものではなく、セグメント式、スケール式、バーグラフ式、デジタル式などのメータであってもよい。そして、これらのメータを撮影して得た画像データを二値化し、その二値化画像データのうち、計測値部分の画像データを切り出して伝送することにより、伝送データの軽量化を図ることができる。
　１…マルチホップ無線ネットワーク、　２…ネットワーク、　３…集約サーバ、　４（４_1～４_n）…計測器、　１０…自動点検システム、　１１（１１_1～１１_k）…無線親局（基地局）、　１２（１２_1～１２_m）…無線子局（中継局）、　１３（１３_1～１３_n）…無線子局（端末局）、　１４（１４_1～１４_n）…撮像部、　１５…データ収集装置、　２０…制御処理部、　２１…画像取得部、　２２…処理領域設定部、　２３…二値化処理部、　２４…軽量化処理部、　２５…計測値読取処理部、　３０…パラメータ保存部、　４０…無線送信部、　５０…無線受信部、　６０…点検記録部

Claims (7)

  1. 　点検対象の物理量を計測する計測器を撮影する撮像部を有する無線子局と、前記撮像部で撮影して得た画像データを、前記無線子局から無線通信にて受信する無線親局とを含む無線ネットワークを用いた自動点検システムであって、
    　前記無線子局は、
    　前記画像データを二値化して二値化画像データを生成する二値化処理部と、
    　前記二値化画像データのうち、前記計測器の計測値部分の画像データを切り出す軽量化処理部と、
    　前記軽量化処理部で切り出した前記計測値部分の画像データを前記無線親局に送信する無線送信部と、
    　を備えることを特徴とする自動点検システム。
  2. 　前記軽量化処理部は、前記計測器の計測値部分の画像データを基に、前記計測器の計測値を数値化し、
    　前記無線送信部は、前記軽量化処理部で数値化した前記計測値を前記無線親局に送信する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の自動点検システム。
  3. 　前記無線送信部は、前記軽量化処理部で数値化された前記計測値と、前記軽量化処理部で切り出した前記計測値部分の画像データとを前記無線親局に送信する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の自動点検システム。
  4. 　前記計測器は、針式メータであり、
    　前記軽量化処理部は、前記計測器の計測値部分の画像データとして、前記針式メータの針の位置を検出し、当該針が指している値と針の部分のみの画像データを切り出す
    　ことを特徴とする請求項１に記載の自動点検システム。
  5. 　前記軽量化処理部は、前記二値化画像データに対して、予めユーザが設定した画像の処理領域以外の部分を黒塗りにする
    　ことを特徴とする請求項４に記載の自動点検システム。
  6. 　前記無線ネットワークは、マルチホップ無線ネットワークである
    　ことを特徴とする請求項１に記載の自動点検システム。
  7. 　点検対象の物理量を計測する計測器を撮影する撮像部を有する無線子局と、前記撮像部で撮影して得た画像データを、前記無線子局から無線通信にて受信する無線親局とを含む無線ネットワークを用いた自動点検方法であって、
    　前記無線子局において、
    　前記画像データを二値化して二値化画像データを生成し、
    　前記二値化画像データのうち、前記計測器の計測値部分の画像データを切り出し、
    　その切り出した前記計測値部分の画像データを前記無線親局に送信する
    　ことを特徴とする自動点検方法。
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