JP2000180247A

JP2000180247A - 液位計測方法及び装置

Info

Publication number: JP2000180247A
Application number: JP10358221A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takagi; 陽市高木; Takeo Kasai; 武郎笠井; Takeshi Saito; 健斎藤
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Process Computer Engineering Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】画像処理、カメラを使用してダムのような高
落差の水位を容易に精度良く計測する水位計測装置を提
供することにある。【解決手段】ダムのように計測範囲が大きい場合（２
０ｍ程度の高落差）の計測に、計測場所に傾斜板９を組
み合わせた量水標１０を設置する。傾斜板９の水深に合
わせた各シーン毎にカメラ６を移動させ最適シーンを選
択することにより詳細なカメラ画像を取り込む。入力す
るカメラ画像を画像処理装置１で画像処理する。その処
理は、水位計測手段17-4によりカメラ画像の背景から傾
斜図形部の変曲点１０４を検知し該変曲点部分を画像内
水面位置座標とし、座標変換により世界座標系の水位を
求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダム、河川、海等
の水位、油、溶液等の液位を非接触で画像処理により計
測する液位計測方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水位は、基準の水平面から水の表面まで
の距離を計測するもので、従来、この水位を測定する方
法としては、フロートを水面に浮かべてその位置を計測
したり、水中の水圧を計測する方法等が実用化されてい
る。機械工学便覧（改訂第６版；日本機械学会１９７
７；第６編計測法第７章７・６液位の測定）に記
述があるように、変位長さの測定によるものとして、フ
ックゲージやポイントゲージとよばれるもので直接液位
を測定するもの、また、液面にフロートを浮かべて、フ
ロートの変位を機械的に測定するものがあった。また、
さらに、圧力の測定によるものとしては、タンクの底
面、側面に取り付けたダイアフラムの圧力による変形
を、機械的、電気的に検出するものや、液体内に細管を
挿入して細端から圧縮空気を噴出させ、細管の背圧を測
定するものがある。更に、最近、本発明者等は、画像処
理による液位計測について、液面位置を画像で計測可能
なように傾斜板を使用したりスケール板を傾斜させる方
法を提案している（特開平７−３３３０３９、特開平８
−１４９９２、特開平８−１４５７６５、その他）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ダム、河川、海等の水
位の計測は、気象環境が厳しく、上記従来の方法では、
保守管理が容易でなく、画像のような非接触な方法での
計測が強く要請されていた。しかし、画像計測でも、水
は、透明であり、水表面での鏡面反射等の物理的工学的
な特性のためカメラで水面検出することは、従来困難と
されていた。また、上記の傾斜板を使用して水面境界を
画像により検知する方法でも、ダムのような広い範囲の
計測範囲に対して、１枚の傾斜板を使用したのでは、設
置が容易でなく、画像処理により精度良く水面境界を計
測することが困難であった。

【０００４】本発明の目的は、ダムのような計測範囲が
大きく、高落差の水位計測等の液位計測が、カメラ画像
を取り込み画像処理することにより、精度良く非接触で
の計測を可能とする液位計測方法及び計測装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、液面位置
撮像場所に設置した傾斜板を有する量水標と、前記傾斜
板と液面との境界部分を撮像できる位置に設置され姿勢
制御により液面位置撮像に適したシーンを選択できるカ
メラ画像取込装置と、該カメラ画像取込装置から入力す
るカメラ画像の背景から傾斜図形部の変曲点を検知し該
変曲点部分を画像内液面位値座標とし、該画像内液面位
置座標を座標変換することにより世界座標系の液位を求
める液位計測手段を有する画像処理装置とを設けたこと
によって達成される。

【０００６】また、上記の目的は、液面位置撮像場所に
設置した傾斜板を有する量水標と、前記傾斜板と液面と
の境界部分を撮像できる位置に設置され姿勢制御により
液面位置撮像に適したシーンを選択できるカメラ画像取
込装置と、カメラ画像の各シーン毎の画像上の基準点位
置及び標高値を取り込み、画像座標系と世界座標系の座
標変換データを設定する変換情報設定手段と、前記カメ
ラ画像取込装置から入力するカメラ画像の背景から傾斜
図形部の変曲点を検知し該変曲点部分を画像内液面位置
座標とし、該画像内液面位置座標を前記設定した座標変
換データから該当シーンの座標変換に必要なデータを取
り出して座標変換することにより世界座標系の液位を求
める液位計測手段とを有する画像処理装置とを設けたこ
とによって達成される。

【０００７】また、上記の目的は、上記量水標の傾斜板
を、複数の傾斜板又は傾斜図形を上下に多段に並べた構
造としたことによって達成される。

【０００８】また、上記の目的は、上記画像処理装置
が、上記カメラの被計測高さを等分した複数の各計測シ
ーンに対応したプリセット番号毎に各シーンのカメラの
姿勢、焦点、及びズーム設定をするカメラシーン設定制
御手段と、前記カメラの制御手段に各シーンに対応した
プリセット番号を送信しカメラシーンを変更しながらカ
メラ画像取込最適シーンを探索する計測シーン検出手段
とを有したことによって達成される。

【０００９】上記の手段を用いることにより、液面位置
撮像場所に垂直式量水標と傾斜板を並べて設置し、傾斜
板と液面との境界部分のシーンをカメラで撮像して取り
込む。このカメラ画像は傾斜板により反射像とか屈折像
が現われ液面検知が容易に高精度にできる。取り込んだ
カメラ画像を画像処理により、カメラ画像の背景から傾
斜板による傾斜図形部の変曲点を検知し該変曲点部分を
画像内液面位置座標とし、これを座標変換することによ
り世界座標系の液位を求めることができる。

【００１０】上記座標変換は、カメラ画像の各シーン毎
の画像上の基準点位置及び標高値を取り込み、画像座標
系と世界座標系の座標変換データを設定し、この座標変
換データから該当シーンの座標変換に必要なデータを取
り出して上記画像内液面位置座標を座標変換する。

【００１１】上記傾斜板は複数多段に並べたものを設
け、カメラの被計測高さを等分した複数の計測シーンに
設定し、撮像に当り最適シーンを探索することによりダ
ムのような高落差のある液位の計測が容易にできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施形態のダムの水位
計測装置の全体構成を説明するもので、本装置は、ダム
の貯水上流部の水面を常時計測監視するものである。

【００１４】図において、７はダムの上流部のコンクリ
ート壁であり、この内側に水をためるのである。この貯
水の水位を監視することは、ダムの管理において必要な
ことは云うまでもないことである。コンクリート壁７の
上流部には、目盛を付した量水標１０と傾斜板の量水標
９（以下傾斜板という）が設置してある。ここで傾斜板
９は傾斜模様を描画した板とか、１枚の傾斜板もしくは
複数の傾斜板を１枚ずつコンクリート壁７に取り付けた
もの、または上下に立設したフレームに傾斜板を取り付
けたもの等が利用される。夜間に画像処理するために
は、高感度カメラを使用するとともにダムコンクリート
壁７上に照明１２の設置が必要である。ダム内の水面上
には、浮遊物体が上流から流れてくるので、これらの浮
遊物が、画像処理の障害にならないように網と浮きを使
用したフェンス１９が張られている。カメラ画像取込機
器６は、量水標１０や傾斜板９の画像を取り込める位置
に設置してある。取り込んだカメラ画像は、カメラ制御
箱５を介して、室内に設置された計測機器に伝送され
る。カメラ画像を解析して水位を計測する機器として、
カメラ信号の受信装置４、カメラ制御手段２、カメラ操
作卓３、画像処理装置１等が室内に設置されている。こ
れらの機器は、状況により増減するが、基本的には、映
像信号を入力できる環境であれば、少なくとも画像処理
装置があれば十分である。

【００１５】透明で、鏡面反射の特性を有する水面を画
像処理で検知する原理を図２に示す。図２（ａ）は、水
面上に傾斜板１０１の反射影１０２が鏡面反射している
状態を示す。垂直に設置された量水標の場合には、この
反射影が障害となって水面を検知できないのであるが、
傾斜板の場合には、水面部分１０４、及び１０５部分の
傾斜板１０１と反射影１０２との間の水面境界部分に画
像上の特徴が現れ、画像による水面検知が容易であるこ
とがわかる。図２（ｂ）は、水の透明度がよい場合であ
る。水面下の傾斜板の屈折像１０３が水面上から良く見
える。垂直に設置された量水標の場合には、この屈折像
が障害となって水面を検知できないのであるが、傾斜板
の場合には、水面境界部分１０４、及び１０５部分に画
像上の特徴が現れ、画像による水面検知が容易であるこ
とがわかる。このように、垂直な量水標では、水面検知
の障害となる反射像と屈折像を逆に利用して、水面の検
知を容易にするのが傾斜板である。図２（ｃ）は、水面
に波浪がある場合で、反射像も屈折像も水面には現れ
ず、垂直式の量水標でも水面検知できる。もちろん傾斜
板の場合には問題無く水面検知ができるのである。

【００１６】１枚の傾斜板では、設置上の問題や、画像
処理上の問題がある場合は、図３のような多段に傾斜板
を並べたものを用いる。図３（ａ）は、フレーム110-1
と複数の傾斜板110-2を取り付けたものからなる水位計
測用の傾斜板１１０である。一般の河川に設置するのに
都合のよいものである。図３（ｂ）は、フレーム120-1
と複数の傾斜板120-2をく字状に取り付けたものからな
る水位計測用の傾斜板１２０である。これも、一般の河
川に設置するのに都合のよいものである。図３（ｃ）
は、バック板9-1と複数の傾斜板の絵9-2からなる水位計
測用の傾斜板９である。これは、ダムのコンクリート壁
のような取付面を確保できる場合に好適である。バック
板9-1は、黒色で、傾斜絵模様部9-2は、白色である。

【００１７】図４は、本発明の一実施形態の計測構成機
器の一例を示す。カメラ画像取込機器６は、カメラ6-
1，雲台6-2等から構成されている。画像処理装置１は、
ＣＰＵ1-1、主メモリ1-2、画像プロセッサ1-6、補助記
憶装置1-7、通信手段1-8、ディスプレイ1-5、モニタＴ
Ｖ1-9、オペレータ操作用の、キーボード1-3、マウス1-
4等から構成されている。さらに画像処理装置の周辺機
器は、状況により増減があるが、基本的には、本発明の
基本処理を実行できるものであれば十分である。画像処
理結果は、画像処理装置１の出力にモニタＴＶ１３を接
続することにより容易に監視できるのである。画像プロ
セッサ1-6には、画像目盛1-10を内蔵または、外付けさ
れている。

【００１８】図５は、本発明の一実施形態の水位計測装
置の機能構成の詳細説明図である。本装置を動作させる
ためには、まず、ガイダンス画面１５により、オペレー
タ１４は、オフライン処理手段１６を起動し、必要な準
備処理を行なう必要がある。準備処理を終わると、オン
ライン処理手段１７を起動して水位計測を開始させる。
これらの操作は、オペレータ１４が、モニタＴＶ1-9、
キーボード1-3やマウス1-4を使用して行う。カメラ制御
手段２は、カメラの姿勢制御や焦点調整、ズーム変更等
を行うためのものである。

【００１９】オフライン処理手段１６は、プリセット番
号設定手段16-1、カメラシーン設定制御手段16-2、カメ
ラ制御情報格納手段16-3、シーン毎の画像座標系と世界
座標系の変換情報設定手段16-4等の機能から構成されて
いる。オンライン処理手段１７は、計測シーン検出手段
17-1、入力チェック手段17-2、シーン切り替え手段17-
3、水位計測手段17-4、計測結果出力手段17-5等から構
成されている。カメラシーン設定情報は、カメラシーン
設定情報保存手段18-1に、座標系変換情報は、座標変換
データ保存手段18-2、処理中の画像のプリセット番号
は、現状のプリセット番号18-3に記憶するものとする。

【００２０】本発明で使用する垂直式の量水標１０の具
体例を図６に示す。本体部10-1、目盛10-2、表示数字10
-3、副基準位置10-4、基準目盛10-5が形成してある。１
１は、標高値を示す数字である。また、ダムに適した傾
斜板９の概略仕様を図７に示す。バック板9-1は、黒色
ツヤケシ塗料を塗布してある。傾斜板絵9-2は、白色ツ
ヤケシ塗料を塗布してある。量水標は図８のように垂直
量水標１０と傾斜板９は、並べて近くに設置するものと
する。これにより傾斜板９で検知した水面と垂直式の量
水標１０の目盛の関係から水位が容易に得られるように
なる。カメラは、上下に首を振ることができる構造にな
っており、シーン番号１、シーン番号２のように現在の
水面を計測するのに適するシーンを選定して画像処理で
きるようになっている。図９は、量水標９、１０を挿入
したダムの被計測高さを等分して、複数の計測シーン
（シーン番号１、２……１２）を設定した例である。各
シーン番号に対してカメラの首振り角度が設定される。

【００２１】図１０は、オフライン処理手段１６のガイ
ダンス画面１５である。このガイダンスにより水位計測
の準備処理を行う。以下、実行順に説明する。プリセッ
ト番号入力部15-2をカーソルで押さえると、この部分の
色が変わり、プリセット番号設定手段16-1によりプリセ
ット番号15-10を入力できる。入力を完了すると、次の
処理15-3に移行する。ここでは、カメラを操作して、カ
メラシーン設定制御手段16-2により計測シーンを決定す
る。カメラを上下左右に移動する操作15-11、ズーム設
定15-12、焦点調整15-13等の機能を使用する。終了する
と、完了ボタン15-14を押さえると、カメラ制御情報格
納手段16-3により設定した設定値が、全て、プリセット
番号と関連させて記憶される。次に、座標変換設定15-4
は、カメラ画面15-7を使用して行う。画面上のカーソル
15-18をカーソル表示15-15で上下に操作して第１の基準
点15-16と第２の基準点15-17を決定する。次に、基準水
位設定15-5に移行する。上限水位15-21と下限水位15-22
を入力する。この操作を全シーンについて繰り返し実施
する。

【００２２】第１の基準点15-16と第２の基準点15-17の
決定により、シーン毎の画像座標系と世界座標系の変換
情報設定手段16-4が座標変換データを設定する原理を図
１１を用いて説明する。第１の基準点にカーソルを合せ
ると、画像原点位置からｙ軸方向に第１の基準点位置ま
での座標Ｙ１が記憶される。またこれと共に地上の基準
点と第１の基準点間の標高値ｙ１を入力して記憶させ
る。次に第２の基準点にカーソルを合せると、画像原点
から第２の基準点までの座標Ｙ２が記憶され、同時に地
上の基準点と第２の基準点間の座標値ｙ２を入力して記
憶させる。変換情報設定手段は、前記入力データから座
標変換係数ε＝ＡＢＳ（（y1−y2）／（Y1−Y2））、Ａ
ＢＳ；絶対値、を演算する。また、これより画像原点標
高値Orgn＝y1＋Y1・ε（又はOrgn＝y2＋Y2・ε）を演算
する。この処理をカメラ画像のシーンを変えて各シーン
（ｉ）について行なう。

【００２３】図１２は、カメラシーン設定情報保存手段
18-1の格納データを示し、図１３は、座標変換データ保
存手段18-2の格納データ、図１４は、基準水位情報の格
納データの一例を示す。

【００２４】図１５は、本実施形態装置の作用を説明す
るもので、立ち上げからオフライン処理、オンライン処
理部の動作順をフローで示す。電源投入によりイニシャ
ルタスクが起動される（ボックスＡ）。イニシャルタス
クでは、システム共通の初期設定を実行する（ボックス
Ｂ）。処理選択（ボックスＣ，Ｄ）により、オフライン
処理（ボックスＧ）又は、オンライン処理（ボックス
Ｅ）が選択される。

【００２５】図１６は、オフライン処理の流れ図を示
す。オフライン処理を選択すると、まず、ガイダンス画
面が表示される（ボックスＧ100）。このガイダンス画
面により以下の処理を実行する。プリセット番号入力
（ボックスＧ200、300）、カメラシーン設定（ボックス
Ｇ400、500）、座標変換設定（ボックスＧ600、700）、
基準水位設定（ボックスＧ800、900）を順次行う。以上
を全シーンについて繰り返して行う（ボックスＧ100
0）。

【００２６】図１７は、プリセット番号入力（ボックス
Ｇ300）の処理を説明するもので、プリセット番号を取
り込み、カメラシーン上に入力したプリセット番号を表
示する。そして入力したプリセット番号を記憶し以下の
処理に利用する。

【００２７】図１８は、カメラシーン設定（ボックスＧ
500）の処理を説明し、オペレータ入力操作して（ボッ
クスＧ500-10）、シーン設定はカメラの向きを上下左右
に調整して設定する（ボックスＧ500-20）。ズーム設定
は視野サイズが適切になるように調整する（ボックスＧ
500-30）。焦点設定は焦点が最適になるよう調整する
(ボックスＧ500-40)。完了により上記設定値を保存手段
に格納する（Ｇ500-50)。図１９は、座標変換設定
（ボックスＧ700）の処理で、オペレータ入力操作して
（ボックスＧ700-10）、カーソル表示のカーソルを基準
点に合わせる操作をし（ボックスＧ700-20）、第１の基
準点として、カーソルの示す位置を読み取りそれを第１
の基準点の座標（画像上）とし、更に第１の基準点の標
高値を入力する（ボックスＧ700-30）。次に第２の基準
点としてカーソルの示す位置を読み取りそれを第２の基
準点の座標（画面上）とし、更に第２の基準点の標高値
を入力する（ボックスＧ700-40）。以上により２点入力
が済んだら図１１で説明した方法によって座標変換係数
ε及び画像原点標高値Orgnが演算され、得られたデータ
を記憶する(ボックスＧ700-50）。

【００２８】図２０は、基準水位設定（ボックスＧ90
0）で、オペレータ入力操作して（ボックスＧ900-1
0）、上限位置設定により上限値を取り込む（ボックス
Ｇ900-20）。次に下限位置設定により下限値を取り込む
（Ｇ900-30）。入力終了して上下限値を記憶する。画面
表示により確認する（ボックスＧ900-50）。

【００２９】図２１は、オンライン実行時の画像処理結
果をオンラインモニタＴＶ１３に表示される画像１９の
一例を示す。カメラ画像（量水標19-1，傾斜板19-2，水
面19-5）に重ねて、水位計測結果19-4、水位基準19-3等
が表示される。この画像を監視に使うことにより信頼性
の高い水位の管理ができる。図２２は、計測シーン検出
手段17-1により検出されて、現状のプリセット番号の管
理手段18-3に記憶された情報で、計測中のシーン中の水
面の位置により隣接シーンに切り替える場合の指針をこ
のように設定しておくとよい。オンライン処理時、水位
計測手段17-4による水位計測結果は、図２４のようなデ
ータが保存手段18-6により記憶される。水位計測値は、
瞬時値で、時刻情報を添付して格納してある。

【００３０】図２５にオンラインの処理の流れ図を示
す。まず、最初に、水位計測するシーンを探す（ボック
スＥ100）。計測シーン検出手段17-1により、計測に最
適のシーンが見つかると該当するカメラのプリセット番
号をプリセット番号管理手段18-3に記憶する。以後、カ
メラ画像を取り込み（ボックスＥ200）、水位計測手段1
7-4による水位計測（ボックスＥ600）を行う。入力シー
ンチェック手段17-2によるカメラ画像チェック（ボック
スＥ400）は、水面の変化に対応してカメラシーンを変
更するための変更時期を決定するための処理である。シ
ーンの変更が発生した場合には、シーン切替手段17-3に
よりシーン切り替え処理を実行する（ボックスＥ50
0）。シーンの切り替えは、図２３に示すシーン切替管
理テーブル１８−５にしたがって切り替える。基準水位
チェック処理（ボックスＥ７００）は、予め決められた
基準水位を越えるとアラームを出力することになってい
る（ボックスＥ800）。

【００３１】図２６は、計測シーン検出手段17-1による
処理（ボックスＥ100）を説明し、画像処理側からプリ
セット番号をＰＮＯ＝１からカメラ制御手段２に送信し
（ボックスＥ100-20）、カメラの制御を行ないながらカ
メラ画像を取り込み（ボックスＥ100-30）、画像解析に
より水面の有無を調べ（ボックスＥ100-40）、無い場合
はプリセット番号を順次変更して送信し（ボックスＥ10
0-50）、カメラシーンを順次変更しながら水面を良く捕
らえているシーンを得るための処理をする。計測に最適
のシーンが決定したら、プリセット番号を保存手段18-3
に記憶する（ボックスＥ100-70）。最適シーンが見つか
らない場合は異常処理をする（ボックスＥ100-60）。

【００３２】図２７は、入力シーンチェック手段17-2に
よるカメラ画像チェック処理（ボックスＥ400）の手順
で、水面の変化に対応して最適のシーンを常に画像処理
するための処理である。画面上の水面エリアを検出し
（ボックスＥ400-10）、水面が、画面の上限エリアを越
えていないかチェックし（ボックスＥ400-20）、上限を
越えた場合は、プリセット番号を現状のプリセット番号
−１とする（ボックスＥ400-40）。水面が、画面の下限
エリアを越えていないかチェックし（ボックスＥ400-3
0）、下限を越えた場合は、プリセット番号を現状のプ
リセット番号＋１とする（ボックスＥ400-50）。このプ
リセット番号の変更により最良シーンが選択される。

【００３３】図２８は、水位計測手段17-4による水位計
測処理（ボックスＥ600）の手順で、垂直量水標方向
（ｙ軸）に画像原点から水面までの画像水面位置座標
（Yimage）を検知して（ボックスＥ600-10）、座標変換
を行ない（ボックスＥ600-20）、水位Wlevelを得る。

【００３４】図２９は、水面位置の検出（ボックスＥ60
0-10）の手順を説明するもので、入力画像の背景から傾
斜図形部１０１を抽出し（ボックスＥ600-10-1）、傾斜
図形部１０１の変曲点１０４を検出する（ボックスＥ60
0-10-2）。この変曲点１０４部分の画像原点からのＹ座
標を画像内水面位置座標（Yimage）とする（ボックスＥ
600-10-3）。

【００３５】図３０は、画像内の水面位置座標（Yimag
e）から水位を得る座標変換（ボックスＥ600-20）の手
順を説明するもので、座標変換データ保存手段18-2か
ら、該当するプリセット番号（ｉ）に対応する座標変換
に必要な係数（座標変換係数ε（ｉ）、画像原点標高値
Orgn（ｉ））を取り出す（ボックスＥ600-20-1）。次に
式、Wlevel＝Orgn＋Yimage・εにて座標変換して世界座
標系の水位Wlevelを得る（ボックスＥ600-20-2）。

【００３６】以上は、本発明をダムに貯水される水位を
計測する場合について説明したが、ダム、河川、湖、海
等の水位計測以外に、油、溶液、土石流等の液位計測、
その他の表面レベルの計測等に適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ダムのよ
うな高落差の水位計測、液位計測に非接触式の画像処理
による計測を適用でき、極めて精度のよい計測ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の装置全体図。

【図２】傾斜板と画像処理装置による水面検知の原理を
説明する図。

【図３】多段構造の傾斜板の例示図。

【図４】本発明の一実施形態の水位計測装置の構成図。

【図５】本発明の一実施形態の水位計測装置の機能構成
図。

【図６】垂直目盛量水標の構造図。

【図７】多段傾斜板の構造図。

【図８】量水標計測部のシーン分割説明図。

【図９】シーン分割とカメラ姿勢の関係説明図。

【図１０】オフライン処理のガイダンス画面図。

【図１１】座標変換情報設定処理の説明図。

【図１２】カメラシーン設定情報保存手段部の格納デー
タ図。

【図１３】座標変換データ保存手段部の格納データ図。

【図１４】現状のプリセット番号の管理保存部の格納デ
ータ図。

【図１５】システム全体の立ち上げ時の処理手順図。

【図１６】オフライン処理部の処理手順の流れ図。

【図１７】プリセット番号取り込み処理手順の流れ図。

【図１８】カメラシーン設定処理手順の流れ図。

【図１９】座標変換設定処理手順の流れ図。

【図２０】基準水位設定の処理手順の流れ図。

【図２１】オンライン処理時の画像処理結果画面図。

【図２２】現状のプリセット番号の管理手段の格納デー
タ図。

【図２３】シーン切り替え領域の管理手段の格納データ
図。

【図２４】水位計測データの管理手段の格納データ図。

【図２５】オンライン処理部の処理手順の流れ図。

【図２６】計測シーン検出処理手順の流れ図。

【図２７】カメラ画像チェック処理手順の流れ図。

【図２８】水位計測処理手順の流れ図。

【図２９】水面検知処理手順の流れ図。

【図３０】座標変換による水位算出処理手順の流れ図。

【符号の説明】

１…画像処理装置、２…カメラ制御手段、３…カメラ操
作卓、４…送受信装置、５…制御箱、６…カメラ画像取
込装置、７…コンクリート壁、８、９…傾斜板、１０…
量水標、１１…標高値、１２…照明、１３…オンライン
モニタＴＶ、１４…オペレータ、１５…ガイダンス画
面、１６…オフライン処理手段、１７…オンライン処理
手段、１９…フェンス、1-1…ＣＰＵ、1-2…主メモリ、
1-3…キーボード、1-4…マウス、1-5…ディスプレイ、1
-6…画像プロセッサ、1-7…補助記憶装置、1-8…通信手
段、1-9…モニタＴＶ、1-10…画像メモリ、6-1…カメ
ラ、6-2…雲台、16-1…プリセット番号設定手段、16-2
…カメラシーン設定制御手段、16-3…カメラ制御情報格
納手段、16-4…変換情報設定手段、17-1…計測シーン検
出手段、17-2…入力シーンチェック手段、17-3…シーン
切替手段、17-4…水位計測手段、17-5…計測結果出力手
段、18-1…カメラシーン設定情報保存手段、18-2…座標
変換データ保存手段、18-3…現在プリセット番号保存手
段、18-4…基準水位情報保存手段、18-5…シーン切替管
理テーブル、18-6…水位計測値保存手段、１０１…傾斜
図形部、１０２…反射影、１０３…屈折像、１０４、１
０５…変曲点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠井武郎茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者斎藤健東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所機電事業部内Ｆターム(参考） 2F014 FA04 GA01 5B057 CD20 DA07 DB02 DC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液面位置撮像場所に傾斜板を有する量水
標を設置し、前記傾斜板と液面との境界部分シーンをカ
メラで撮像して取り込み、前記カメラ撮像画像の背景か
ら傾斜図形部の変曲点を検知し該変曲点部分を画像内液
面位置座標とし、該画像内液面位置座標を座標変換する
ことにより世界座標系の液位を求めることを特徴とする
液位計測方法。
【請求項２】液面位置撮像場所に傾斜板を有する量水
標を設置し、前記傾斜板と液面との境界部分シーンをカ
メラで撮像して取り込み、前記カメラ撮像画像の各シー
ン毎の画像上の基準点位置及びその標高値を取り込み画
像座標系と世界座標系の座標変換データを設定し、前記
カメラ撮像画像の背景から傾斜図形部の変曲点を検知し
該変曲点部分を画像内液面位置座標とし、該画像内液面
位置座標を該当シーンの前記座標変換データを用いて座
標変換することにより世界座標系の液位を求めることを
特徴とする液位計測方法。
【請求項３】液面位置を撮像することにより画像処理
して液位計測する液位計測装置において、液面位置撮像
場所に設置した傾斜板を有する量水標と、前記傾斜板と
液面との境界部分を撮像できる位置に設置され姿勢制御
により液面位置撮像に適したシーンを選択できるカメラ
画像取込装置と、該カメラ画像取込装置から入力するカ
メラ画像の背景から傾斜図形部の変曲点を検知し該変曲
点部分を画像内液面位置座標とし、該画像内液面位置座
標を座標変換することにより世界座標系の液位を求める
液位計測手段を有する画像処理装置とから成ることを特
徴とする液位計測装置。
【請求項４】液面位置を撮像することにより画像処理
して液位計測する液位計測装置において、液面位置撮像
場所に設置した傾斜板を有する量水標と、前記傾斜板と
液面との境界部分を撮像できる位置に設置され姿勢制御
により液面位置撮像に適したシーンを選択できるカメラ
画像取込装置と、カメラ画像の各シーン毎の画像上の基
準点位置及び基準点の標高値を取り込み画像座標系と世
界座標系の座標変換データを設定する変換情報設定手段
と、前記カメラ画像取込装置から入力するカメラ画像の
背景から傾斜図形部の変曲点を検知し該変曲点部分を画
像内液面位置座標とし、該画像内液面位置座標を前記設
定した座標変換データから該当シーンの座標変換に必要
なデータを取り出して座標変換することにより世界座標
系の液位を求める液位計測手段とを有する画像処理装置
とから成ることを特徴とする液位計測装置。