JP2001141546A

JP2001141546A - レベル計測装置

Info

Publication number: JP2001141546A
Application number: JP2000182055A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Saikawa; 真一犀川; Kazuhiro Naokawa; 和宏直川; Junji Takada; 潤二高田; Toshiyuki Kaiga; 俊之貝賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP3878799B2

Abstract

(57)【要約】【課題】夜間・雨中等の視界の悪い場合も水位の計測
を可能とする。【解決手段】目盛板３の目盛５にはアルミニュウムや
ステンレス鋼などの輻射率（熱放射特性）の小さい材料
（０．１程度またはそれ以下）を使用し、目盛基材４に
は木材や木材に塗料を塗布した素材等の輻射率の大きい
材料（１に近い）を使用する。この目盛板３を赤外線カ
メラ１で撮像すると、目盛基材４と目盛５との輻射率の
差に応じて濃淡の映像となり、この映像を画像処理して
濃淡の数から水位を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は水位などのレベル
を計測するレベル計測装置に関するもので、特に夜間や
雨中等の視界の悪い場合でも計測可能とするものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４６は従来の水位計測装置の構成を示
すもので、目盛基材１０４の表面に目盛１０５を刻んで
目盛板１０３を形成し、この目盛板１０３を貯水池等の
水１０６中に立てて設置する。目盛板１０３を可視光に
感度をもつＩＴＶカメラ１０１で撮像し、モニター１０
２により水面１０７から上の目盛板１０３の目盛を監視
員が読み取り水位を計測する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は可視光に感じる
ＩＴＶカメラ１０１で撮像するので日中は目盛を読み取
ることができるが、夜間は目盛を読み取ることができ
ず、また、雨中などでは読み取り難いという問題点があ
った。また、目盛板に漂流物等が当たって損傷したり汚
染したりすることがあった。この発明は夜間・雨中を問
わず目盛を読み取ることができる水位等のレベルを計測
するレベル計測装置を提供することを目的とする。ま
た、目盛板に漂流物等が損傷したり汚染したりしないよ
う保護することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（１）この発明に係るレ
ベル計測装置は、レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは目盛の部分の素材お
よび目盛を挟む部分の素材のいずれか一方を輻射率の大
きい素材とすると共に、他方を輻射率の小さい素材とし
たものである。

【０００５】（２）また、上記（１）において、目盛に
はアルミニュウムまたはステンレス鋼を用いると共に、
目盛を挟む部分には木材または木材に塗料を塗布した材
料を用いたものである。

【０００６】（３）また、レベル計測対象のレベルを計
測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤外
線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測
する画像処理手段で構成し、上記スケールは目盛の部分
および目盛を挟む部分のいずれか一方を赤外線の放射の
少ない対象を反射して上記赤外線カメラに入射するよう
な形状とすると共に、他方を赤外線の放射の多い対象を
反射して上記赤外線カメラに入射するような形状とした
ものである。

【０００７】（４）また、レベル計測対象のレベルを計
測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤外
線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測
する画像処理手段で構成し、上記スケールは目盛の部分
および目盛を挟む部分のいずれか一方を赤外線をよく反
射する材料とすると共に、他方を赤外線反射の少ない材
料としたものである。

【０００８】（５）また、上記（１）〜（４）のいずれ
か１項において、スケールに対して赤外線を照射する赤
外線放射手段を設けたものである。

【０００９】（６）また、上記（１）〜（４）のいずれ
か１項において、スケール内に目盛部分を加熱する加熱
手段を設けたものである。

【００１０】（７）また、レベル計測対象のレベルを計
測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤外
線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測
する画像処理手段で構成すると共に、スケールの内部に
赤外線放射手段を設け、上記スケールの目盛部分および
目盛を挟む部分のいずれか一方を上記赤外線放射手段か
らの赤外線が外部へ透過する赤外線透過素材としたもの
である。

【００１１】（８）また、上記（６）の加熱手段または
上記（７）の赤外線放射手段としてシーズヒータまたは
ヒートパイプを用いたものである。

【００１２】（９）また、上記（１）〜（８）のいずれ
か１項において、目盛の各々を少なくとも一部に曲率を
有する形状、または、半円柱形状あるいは三角柱形状と
したものである。

【００１３】（１０）また、上記（１）〜（９）のいず
れか１項において、スケールを別のスケールと交換可能
とするスケール交換機構を設けたものである。

【００１４】（１１）また、上記（１）〜（９）のいず
れか１項において、スケールを回動可能なロール状と
し、このスケールを回動すると新しい目盛が出てくるよ
うにしたスケール回動機構を設けたものである。

【００１５】（１２）また、上記（１１）において、ス
ケールを回動すると少なくとも目盛部分を清掃する清掃
機構を設けたものである。

【００１６】（１３）また、上記（１）〜（１２）にお
いて、画像処理手段は、撮像情報から得られるスケール
映像の目盛部分と目盛を挟む部分との輝度差の数に応じ
て目盛を読み取る手段としたものである。

【００１７】（１４）また、上記（１）〜（１２）にお
いて、画像処理手段は、撮像情報から得られるスケール
映像の目盛部分および目盛を挟む部分の輝度が所定のレ
ベル以上か否かの数に応じて目盛を読み取る手段とした
ものである。

【００１８】（１５）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、上記撮像情報から得られるスケール映像
の目盛部分の輝度の変化に応じてレベルを読み取ってそ
のレベルを計測する画像処理手段を備えたものである。

【００１９】（１６）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールは、目盛の
所望箇所に該目盛とは形状が異なりレベルの基準となる
基準目盛を設けたスケールとしたものである。

【００２０】（１７）また、上記（１６）において、ス
ケールは、赤外線カメラの視野が狭い場合に基準目盛が
視野に入るよう所定の間隔で基準目盛を設け、これら基
準目盛と該基準目盛を挟む近傍の目盛とを組み合わせて
形成する形状パターンが、各基準目盛毎に異なるパター
ンとなるような目盛形状としたものである。

【００２１】（１８）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールはレベルの
計測範囲全体に亙って連続的に赤外線を反射または放射
するスケールとし、上記レベル計測対象がある上記スケ
ールの下方部分と、上記スケールが露出している上記ス
ケールの上方部分との赤外線入射量の差異に応じた撮像
情報を得、この撮像情報に応じてレベルを計測するよう
にしたものである。

【００２２】（１９）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールは、目盛部
分と目盛を挟む部分とを等間隔としたスケールを２個横
に並べ、且つ、一方を他方より上下に半目盛ずらせたス
ケールとしたものである。

【００２３】（２０）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールは、各目盛
が上記赤外線カメラから視て三角形状の目盛とし、この
目盛を上下方向に連続して配置したスケールとしたもの
である。

【００２４】（２１）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールの目盛の部
分および目盛を挟む部分を同じ材料とするとともに、い
ずれか一方に上記材料と反射率が異なる材料を塗布した
ものである。

【００２５】（２２）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールの目盛部分
と目盛を挟む部分が反射率が異なるようにすると共に、
少なくとも反射率の小さい部分は撥水性を持つようにし
たものである。

【００２６】（２３）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記赤外線カメラとスケ
ールとの配置を任意の一定位置とした場合、上記スケー
ルは、上記赤外線カメラから視た各目盛の上下方向の幅
がほぼ同一になるようなスケールとしたものである。

【００２７】（２４）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールは、各目盛
の垂直面に対する上下方向の目盛角度を可変自在に調整
しうるスケールとし、上記赤外線カメラから視て各目盛
の上下方向の幅がほぼ同一になるよう調整可能としたも
のである。

【００２８】（２５）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線・可視線等のカメラと、その撮像情報の上記スケー
ルの目盛部分と、予め作成された目盛のテンプレートと
を比較し、比較した両者の類似の程度に応じて目盛位置
を確定し、確定した目盛位置からスケールを読み取って
レベルを計測する画像処理手段を備えたものである。

【００２９】（２６）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線・可視線等のカメラと、その撮像情報の上記スケー
ルの目盛部分と、予め作成された目盛のテンプレートと
を比較し、比較した両者の類似の程度に応じて目盛位置
を確定し、確定した目盛位置に基づいてスケール映像を
生成し、このスケール映像から得られる各目盛毎の輝度
情報を積算し、この積算結果に応じてレベルを計測する
画像処理手段を備えたものである。

【００３０】（２７）また、上記（２６）において、画
像処理手段によるスケール映像から得られる各目盛毎の
輝度情報の積算は、Ｓ／Ｎ比（信号／雑音比）が最大に
なるよう積算したものである。

【００３１】（２８）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、流れが生じる計測対象内
に上記スケールを設置する場合、上記スケールの上流側
または上記スケールの周りに金網等の漂流物からスケー
ルを保護する手段を設けたものである。

【００３２】（２９）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを撮像する赤
外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計
測する画像処理手段で構成し、上記スケールを複数個用
い、各スケールは太陽光から上記赤外線カメラに到る反
射角度が異なるよう配置し、上記赤外線カメラに太陽の
反射光が入らないスケールを選択可能としたものであ
る。

【００３３】（３０）また、レベル計測対象のレベルを
計測するためのスケールと、このスケールを垂直方向の
回動軸で回動する回動機構と、上記スケールを撮像する
赤外線カメラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを
計測する画像処理手段で構成し、上記回動機構により上
記スケールを回動して太陽光から上記赤外線カメラに到
る反射角度を可変調整し、上記赤外線カメラに太陽の反
射光が入らないよう調整したスケールでレベルの計測を
可能としたものである。

【００３４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１にこの発明の
実施の形態１による水位計測装置の構成を示す。図にお
いて、１は赤外線カメラ、２は画像処理装置、３は目盛
板（スケール）で、目盛基材４上に目盛５が付設されて
いる。６は水で、レベル計測対象である。７は水面であ
る。

【００３５】目盛板３の目盛５にはアルミニュウムやス
テンレス鋼などの輻射率（熱放射特性）の小さい材料
（０．１程度またはそれ以下）を使用し、目盛基材４に
は木材や木材に塗料を塗布した素材等の輻射率の大きい
材料（１に近い）を使用する。

【００３６】一方、物体はその表面温度により放射して
いるエネルギーが異なり、そのエネルギー量（Ｅ）は、
式（１）のようになる。Ｅ＝εσＴ⁴ −−−−−−−−−−−−（１） ε：輻射率（黒体が１で最大） σ：ステファンボルツマン定数Ｔ：物体の温度（絶対温度）

【００３７】物体を目盛板３とすると、目盛５そのもの
が発熱していなくても輻射率の小さい（反射率の大き
い）材料は周囲からの熱放射をより反射しているので、
目盛５と目盛基材４との間に温度差が生じ、目盛板３を
赤外線カメラで撮影すると、得られた画像にはその差の
濃淡が表れ、目盛５が濃い色、目盛基材４が淡い色とな
りこの画像を画像処理して目盛を読み取れるようにす
る。

【００３８】なお、目盛の材料と、目盛基材の材料とを
逆にして用いてもよい。また、赤外線カメラは近赤外線
に感度を有するものよりも、波長の長い遠赤外線に感度
を有するものの方が目盛判別の感度がよい。

【００３９】実施の形態２．この発明の実施の形態２は
目盛の形状に係るもので、図２、図３に目盛の形状を示
す。また、図４は図２または図３のスケールを用いた水
位計測装置の構成を示すものである。

【００４０】図２において、目盛基材４上にアルミ等の
金属素材の目盛１１を設けスケール３ａを構成する。目
盛上部の形状は１／４円柱形状とし、目盛下部の形状は
直方体とする。目盛上部では天空からの熱放射（地表よ
りも温度が低い）を反射し、目盛下部は主として地表か
らの熱放射を反射させ、この温度差により目盛を認識さ
せる。このスケール３ａを図４のように赤外線カメラ１
で撮像し、画像処理装置２により画像処理を行い目盛を
読み取るようにする。

【００４１】なお、上記の空の温度が地表より低いこと
に関しては、「Computation of IRsky temperature and
comparison with surface temperature 」M.A.Atwater
&J.T.Ball.Solar Energy,21,211-216,1978 に記載され
て、この文献によれば「天空の黒体温度Ｔso＝気温Ｔａ
−△Ｔであり、△Ｔ＝６〜１８」と報告されている。

【００４２】このように輻射率が同一の材料を用いても
反射する対象の熱放射の差（温度の差）に応じて前述の
式（１）のエネルギー量は異なるので、得られる画像に
濃淡が表れる。また、一枚のアルミ等の金属素材の板を
順次折り曲げて複数の目盛を形成し、１枚のアルミ等の
金属素材の板で一つのスケールを作成してもよい。

【００４３】また、図２において、各目盛１１の間を離
して目盛と目盛との間に目盛基材４がよく見えるように
してもよい。この目盛基材の部分は実施の形態１でも説
明したようにエネルギー量が大きいので赤外線カメラ１
で撮像すると淡い色となる。そして目盛１１の１／４円
柱形状の部分と直方体の部分で濃淡ができ、目盛基材の
部分とあわせて画像には３種類の濃淡が表れる。この
内、一番淡い部分のみ抽出するか、または、一番濃い部
分のみ抽出してその数を計数すると水位が計測できる。

【００４４】図３は目盛基材４上にアルミ等の金属素材
の三角柱状の目盛１２を設けてスケール３ｂを構成した
ものである。目盛１２の傾斜部分で天空からの熱放射を
反射するようにしている。目盛基材４の部分は反射はな
く木材そのものが地表温度とほぼ等しくなり、目盛１２
と目盛基材４との映像で濃淡が表れる。

【００４５】なお、図２、図３において、直接、目盛部
分に太陽光線が当たると目盛上での温度差が少なくな
り、目盛の識別が困難となるので、目盛部分に太陽光線
が当たらないような位置にスケール３ａまたは３ｂを設
置する。なお、図３の目盛１２の三角柱の代わりに、図
２の目盛１１の１／４円柱のみの部分（直方体部分な
し）を目盛としてもよい。

【００４６】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３の構成で、目盛の読み取り感度を改善したものであ
る。また、図６は目盛の形状の一例を示す。図５におい
て、赤外線ヒータ２１を使用してスケール３に赤外線を
放射して目盛５と目盛基材４との反射の違いにより、ス
ケールの画像から目盛を読み取る。

【００４７】輻射率の小さいアルミ等の材料は赤外線を
よく反射し、輻射率の大きい木材等の材料はその反射が
少ない。赤外線カメラはアルミが反射した赤外線ヒータ
の高い温度に感じることになり（アルミを通して写った
もの（赤外線ヒータ）の温度を検出）、目盛素材からは
高温度の赤外線ヒータの熱はあまり反射しないので、両
者に温度差が生じその差が画像上の目盛の濃淡になる。

【００４８】次に図６の目盛の形状を説明する。目盛１
３はアルミの半円柱（かまぼこ形）とし、目盛基材４に
取付けスケール３ｃを形成する。図５のように赤外線ヒ
ータ２１で目盛１３が照射されると、目盛１３は半円柱
であるので、半円の曲面のいずれかの部分で必ず赤外線
カメラ１に反射されるようになる。よって赤外線ヒータ
２１とスケール３ｃと赤外線カメラ１の配置が容易にな
る。

【００４９】また、目盛１３は半円柱でなくても凸面の
ような曲面をもつ目盛であってもよい。また、赤外線ヒ
ータ２１と赤外線カメラ１とスケール３ｃの配置を予め
正確に把握できる場合は、投射・反射の幾何学的配置が
明確であるので、目盛１３を凹面としてその焦点が赤外
線カメラ１に来るようにする。このようにすると赤外線
カメラ１に対する赤外線放射量を増大し、読み取り感度
を上げることができる。反射効率が向上する。

【００５０】実施の形態４．図７にこの発明の実施の形
態４の構成を示す。目盛板（スケール）３内にシーズヒ
ータ等のヒータ２２を埋め込み、ヒータ２２と金属製の
目盛５とを熱的に接触させ、基材は熱的に絶縁して電源
２３により通電し加熱する。これにより目盛５と目盛基
材４との温度差を大きくすることができる。この場合、
金属製の目盛５に輻射率が１に近づくようなコーティン
グ材でコーティングすることで赤外線放射量を更に大き
くすることができる。従って、実施の形態３の外部から
赤外線ヒータで照射するよりも効果的に目盛温度を上昇
することができる。

【００５１】実施の形態５．この実施の形態５は実施の
形態４のヒータの代わりにヒートパイプを用いるもので
ある。図８において、目盛５を加熱するヒートパイプ２
５を設け、電源２３からの電力でヒータ２４を加熱し、
ヒートパイプ２５を介して目盛５に熱を与える。

【００５２】実施の形態６．図９において、１４は赤外
線透過材料を用いた窓で、この窓を目盛とするものであ
り、ヒータ２２あるいはヒートパイプ２５をスケール３
内に埋め込み、ヒータ２２から放射される赤外線が窓を
透過し、赤外線カメラ１で撮像すると窓１４は高温であ
るので、その映像は淡くなり、目盛基材４の映像は濃く
なるのでその濃淡で識別できる。

【００５３】実施の形態７．この実施の形態７は目盛表
面が汚れてくると赤外線の反射率が低下するので、目盛
を明瞭にするものである。図１０は目盛板３が差し替え
可能なようにスケール交換機構３１を設ける。目盛板３
の表面が汚れると別の目盛板３と交換する。

【００５４】実施の形態８．この実施の形態８は実施の
形態７と同様に目盛を明瞭にするものである。図１１に
おいて、４ａはロール状の目盛基材で、この基材に目盛
５を付設してロール状のスケールを構成する。３５はス
ケールを回動するロールで、ケース３２内に収納されス
ケール回動機構を形成する。このような構成で目盛表面
が汚れるとローラ３５を回動して新しい目盛が出てくる
ようにする。

【００５５】更に、図１２のように清掃機構３７を設
け、ローラ３５を回動する際に目盛表面を清掃できるよ
うにする。

【００５６】実施の形態９．この発明の実施の形態９は
画像処理に係るものである。図１３（ａ）は映像表示面
４０上のスケール映像４１を示したものである。赤外線
カメラ１に写ったスケール撮像４１の輝度差を利用し、
輝度が大きく変化する部分のみを抽出するエッジ検出を
行い、図１３（ｂ）のようにそのエッジの数により水位
を算出する。

【００５７】また、図１４（ａ）に示すように、原点か
らのヒストグラム基準軸４３を設定し、その基準軸４３
における輝度分布を求めて、それをヒストグラム化し、
所定のしきい値で区切ってそれ以下、またはそれ以上に
なる部分が何回発生するかを数え、水位を算出する。な
お、図１３（ｂ）に示す水位の目盛は上から「１，２，
３，・・」となっているが、原点を上に採っているため
で、下方から「１，２，３，・・」としてもよい。

【００５８】実施の形態１０．実施の形態１〜９及び後
述の実施の形態では、水位の計測について説明している
が、液体・流体・粉体・粒体等のレベル計測などに利用
できる。

【００５９】実施の形態１１．この発明の実施の形態１
１は画像処理に係るものである。図１５（ａ）は赤外線
カメラ１によって撮像された水がない場合の表示画面４
０上のスケール映像４１を示したものである。スケール
映像４１に対して、原点からのヒストグラム基準軸４３
を設定し、その基準軸４３におけるスケールの輝度分布
を求めて、それをヒストグラム化する。

【００６０】ヒストグラム化した輝度分布の一例を図１
５（ｂ）に示す。そして、このときのヒストグラムの形
状を基準情報としてメモリ等の記憶媒体に保存してお
く。

【００６１】次に、図１６（ａ）は赤外線カメラ１によ
って撮像された水に浸かった場合のスケール映像４１を
示す。図１６において、６は水で、レベル計測対象であ
り、７は水面である。図１６（ａ）のように水６がある
場合、水面７より上の部分については、図１６（ｂ）の
ヒストグラムの左側に示すように水がない場合と同様な
ヒストグラムが形成される。

【００６２】これに対し、水面７より下の部分は水温が
撮像され、ヒストグラムは水温の輝度となり、図１６
（ｂ）のヒストグラムの右側に示すように水がない場合
と異なるヒストグラムが形成される。前述の記憶媒体に
保存した水のない場合のヒストグラムの形状と図１６
（ｂ）に示すような水がある場合のヒストグラムの形状
の違いより、ヒストグラムの形状が変化したところを検
出し、水面を見つける。

【００６３】なお、ヒストグラムの形状の他に、図１５
（ｂ）や図１６（ｂ）に記載しているように明暗の周期
性を利用して、輝度がしきい値以下の部分の間隔ａがｂ
に変化するところを検出するなど、ヒストグラムの特徴
を利用することにより水面７を検出するようにしてもよ
い。また、ヒストグラムの原点は１つではなく、２つ以
上設けそれぞれに対して処理を行い水位を算出してもよ
い。また、それぞれに対して処理を行うのではなく、各
縦方向画素ごとに平均し、その結果をヒストグラム化し
て処理を行ってもよい。

【００６４】このようにヒストグラムの変化を画素単位
で識別することで画素単位での計測を行うことができ、
精度の向上を図ることができる。

【００６５】実施の形態１２．図１７は実施の形態１２
を説明するスケール３の正面図を示す。図１７におい
て、４４は基準となる目盛、４５は通常の目盛である。
レベル計測の際、基準目盛４４がない場合スケールの一
番上から数えて計測することとなる。しかしながら、一
番上の目盛が赤外線画像に撮像されなかった場合、その
下の目盛を一番上の目盛と誤って判断し、誤った計測を
行うこととなる。

【００６６】これに対して、本実施の形態によれば絶対
位置が既知である基準目盛から数えて計測することとな
る。また、基準目盛が赤外線画像に撮像されなかった場
合に、誤って他の通常の目盛４５を基準目盛４４として
判断することがないため、計測誤りをなくすことができ
る。このように基準目盛を設けることで計測の信頼性を
高めることができる。

【００６７】実施の形態１３．図１８は実施の形態１３
の基準目盛とその上下の目盛の配列パターンを示す図で
ある。レベル計測の範囲が大きく、赤外線カメラの１画
面ではスケールが入りきらない場合、複数回に分けて撮
影し、それをつなぎ合わせて画像処理する。そのとき、
ある赤外線カメラ画像はスケール全体のどの部分に相当
するかは、赤外線カメラの制御で可能であるが、カメラ
制御の誤差が大きく計測範囲によっては計測結果が大き
くずれる可能性がある。また、１画面でスケール全体が
入りきる場合も、水面の位置の目盛がスケール全体のど
の部分に相当するかは、一番上の目盛から数える必要が
あり、画面処理の時間が長くなる問題があった。

【００６８】この発明はこのような問題を解決する為の
もので、基準目盛とその上下の目盛の位置関係を画像処
理で認識し、基準目盛がスケール全体のどの部分か認識
できる。図１８で、基準目盛４４とその上下の通常の目
盛４５との配列パターンを通常の目盛４５の左右の位置
の違いで区別し、４６〜４９までのパターンを形成す
る。最も上端部の基準メモリについては、５０のパター
ンのように基準目盛を２個連続させて区別する。このよ
うにすることで、計測範囲が大きく、スケール全体を複
数画像に分けて画像処理する場合も、基準目盛がスケー
ル全体のどの位置のものか判別でき、信頼性の高いレベ
ル計測装置が得られる。

【００６９】また、上述の基準目盛の識別は、その上下
の目盛の左右方向の位置の違いで判別したが、図１９
（ａ）および（ｂ）のように、基準目盛の上下それぞれ
２つずつの目盛との位置関係でパターン化してもよく、
より多くの識別が可能になる。さらに、図２０（ａ）の
ように、基準目盛４４の目盛の長さを変えてもよく、ま
た、図２０（ｂ）のように、基準目盛に切り欠きをいれ
てその切り欠きの位置等で識別してもよい。上記はいず
れも目盛の位置、寸法の組み合わせにより判別したが、
目盛に赤外線ランプをつけそのランプの点灯で基準目盛
の位置を識別する方法も同様の効果が得られる。また、
スケール全体が１画面で入りきる場合も、水面位置の目
盛のすぐ上の基準目盛がスケール全体のどの位置のもの
か判別できるので、その基準目盛からの位置を数えれば
よく、処理時間の短縮が可能となる。

【００７０】実施の形態１４．この発明の実施の形態１
４を説明するスケールの目盛の形状の立体図を図２１、
平面図を図２２に示す。図２２は（ａ）が正面図、
（ｂ）が側面図である。図２１、図２２において、５１
は１つの三角柱状の塊で計測範囲全体をカバーできるよ
うにしたアルミ等の金属素材の目盛であり、これを目盛
基材４上に設けスケール３を構成する。目盛５１の傾斜
部分と目盛基材４の熱放射量の差を作り、目盛５１を読
み取れるようにする。

【００７１】水位をスケール３により計測すると、水面
下の目盛５１の傾斜部分は水の屈折率の影響を受け、天
空からの放射熱を反射しなくなる。そして、赤外線カメ
ラ１で撮像した場合、目盛５１と赤外線カメラ１の間に
ある水温が撮像される。水からの熱放射量と天空を反射
した目盛５１の熱放射量は異なるので、得られる画像の
目盛５１の部分に濃淡が表れる。この画像を画像処理す
ることにより水面を検出するようにする。

【００７２】なお、目盛５１は三角柱状であるが、実施
の形態２および実施の形態３に記載したような目盛形状
のものでもよい。また、スケール３は水と天空の熱放射
量の差を利用しているが、実施の形態３〜６のいずれか
に記載したようなヒータやヒートパイプを利用して熱放
射量の差を作るスケールとしてもよい。

【００７３】このように、１つの塊で計測範囲全体をカ
バーできる目盛で計測を行っているので、連続した水面
検知が可能となり、精度のよい水位計測を行うことがで
きる。

【００７４】実施の形態１５．この発明の実施の形態１
５を説明するスケールの目盛の形状の立体図を図２３、
平面図を図２４、赤外線カメラ１によって撮像されたス
ケールの映像を図２５（ａ）または（ｂ）に示す。図２
４は（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。図２３、
図２４において、５２はアルミ等の金属素材の三角柱状
の目盛を示し、目盛機材４上に互い違いに連続的に２列
に並べてスケール３を構成している。

【００７５】水面を検出する原理は実施の形態１４と同
様である。実施の形態１１ではスケールの目盛のない部
分では水面を検出することはできないが、この実施の形
態では連続的に交互に目盛５２を設けているので、連続
的に水面を検出できる。

【００７６】本目盛を持ったスケールに対する画像処理
は次のように行う。図２５（ａ）に示すように原点を右
側と左側にそれぞれ１つずつ設け、それぞれにヒストグ
ラム基準軸５３ａ、５３ｂを設定し、それぞれの基準軸
５３ａ、５３ｂにおけるスケールの輝度分布を求めて、
それをヒストグラム化する。これら２つのヒストグラム
に対し、例えば実施の形態９あるいは実施の形態１１に
記載の処理方法を施すことにより水位を算出する。

【００７７】なお、図２５（ｂ）のように、原点は左右
に１つずつではなく２つ以上を設けてもよい。このよう
にすると一つの目盛に対して複数回データを取ることに
より、ノイズ等の除去を行い、精度を向上することがで
きる。また、ヒストグラム化するのではなく、実施の形
態９に記載したようなエッジ検出による処理を行っても
よい。

【００７８】本スケール３の目盛５２は天空からの放射
熱の反射を利用しているが、目盛を詰めて並べた場合に
天空ではなく一つ上の目盛が写り、その目盛の熱を反射
する可能性がある。このため適切な濃淡画像が得られ
ず、計測が困難になることがある。これを回避するため
に交互に並べる構造を取っている。ただし、上の目盛を
反射するような構造でなければ、１列に並べる構造とし
てもよい。また、２列ではなくそれ以上の配列構造とし
てもよい。

【００７９】さらに、目盛５２は三角柱状であるが、実
施の形態２および実施の形態３に記載したような目盛形
状のものでもよい。また、スケール３は前述のヒータや
ヒートパイプを利用したスケールでもよい。

【００８０】このように、目盛を互い違いに連続的に設
けたスケールで計測を行うことで、連続した水面検知が
可能となり、精度のよい水位計測を行うことができる。
また、水面のある目盛に対してのみ詳細な画像処理を行
えばよいため、処理速度の向上を図ることができ、精度
の向上も図ることができる。

【００８１】実施の形態１６．この発明の実施の形態１
６を説明するスケールの目盛の形状の立体図を図２６、
平面図を図２７、赤外線カメラ１によって撮像されたス
ケールの映像を図２８に示す。図２７は（ａ）が正面
図、（ｂ）が側面図である。図２６、図２７において、
５４はアルミ等の金属素材の三角錐状の目盛を示し、目
盛機材４上に連続的に並べてスケール３を構成してい
る。

【００８２】水面を検出する原理は実施の形態１４と同
様である。ただし、連続的に目盛５４を設けいているの
で、水面の上下動により水面を検出できる目盛が変化す
ることになる。そのため、水面がある目盛を検索し、そ
の目盛に対してのみ水面を検出する画像処理を行えばよ
い。また、目盛を斜めにしているので、同じ目盛の中で
も水面の変動により水面が検出できる位置が異なる。

【００８３】本目盛を持ったスケールに対する画像処理
は次のように行う。図２８（ａ）に示すようにスケール
映像４１の輝度差を利用し、輝度が大きく変化する部分
のみを抽出するエッジ検出を行う。その結果、図２８
（ｂ）のようなエッジが得られる。この際、図２８
（ａ）の反射部分５５は目盛角度の関係上、上の目盛の
温度が反射するため、天空の放射熱を反射している部分
の目盛の輝度とは異なる。これを利用することで、エッ
ジ４２のうち左端から右端に向かって斜めにエッジ５６
ができることになる。このエッジ５６についてエッジの
有無を調べる処理を行うことで、エッジがなくなったと
ころを水面と判断することができる。

【００８４】なお、対象とするエッジはエッジ５６以外
のエッジとしてもよい。また、エッジ検出ではなく、ヒ
ストグラム処理を行ってもよい。

【００８５】なお、スケール３は前述のヒータやヒート
パイプを利用したスケールとしてもよい。また、目盛５
４は三角錐状であるが、半円錐状でもよいし、上半分だ
け円錐状で下半分は角錐状のものでもよい。さらに、図
２６、図２７では直角三角形を含んだ三角錐であるが、
直角三角形を含まない三角錐でもよい。また、右側をつ
めて目盛５４を設けているが左側をつめて設けてもよ
い。また、目盛５４は１列構成でなく、２列以上の構成
でもよいし、その際、右側ばかりあるいは左側ばかりを
つめた構成でなくてもよい。

【００８６】このように、連続的に三角錐状の目盛を設
けたスケールで計測を行うことで、連続した水面検知が
可能となり、精度のよい水位計測を行うことができる。
また、目盛を斜めにしているので、同じ目盛の中でも水
面の変動により水面が検出できる位置が異なり、位置に
よる水位判定が可能となり、精度の向上を図ることがで
きる。

【００８７】実施の形態１７．この発明の実施の形態１
７を説明するスケールの立体図を図２９に示す。５７は
アルミ等の金属素材の目盛であり、上記目盛５７と同一
素材の目盛基材４上に設けスケール３を構成する。さら
に、上記目盛５７をその傾斜部分で天空からの熱放射を
反射するようにするとともに、上記目盛基材４の表面に
上記金属素材より反射率が小さい塗料５８を塗布してい
る。

【００８８】目盛５７はその傾斜部分で天空からの熱放
射を反射するが、目盛基材４は反射率が小さく目盛基材
４の温度すなわち地表温度に近くなり、赤外線カメラの
映像で目盛５７の部分と目盛基材５８の部分で濃淡がで
きる。水位計測の原理は実施の形態１４と同様である。

【００８９】なお、目盛５７は三角柱形状であるが、実
施の形態２および実施の形態３に記載した目盛形状でも
よい。また、実施の形態１５のように２列の目盛であっ
てもよい。さらに図３０に示すように１つの三角柱状の
塊で計測範囲全体をカバーできるようにしたアルミ等の
金属素材の部材５９に、上記金属素材より反射率の小さ
い材料５８を目盛５７を挟む部分に塗布してもよい。

【００９０】このように、目盛と目盛基材を同一の材料
で構成したので、目盛と目盛基材を一体成形することが
可能で製作コストを下げることができるとともに、リサ
イクル性もよいものとできる。

【００９１】実施の形態１８．この発明の実施の形態１
８を説明するスケールの立体図を図３１に示す。５７は
アルミ等の金属素材の目盛であり、上記金属素材の目盛
よりも反射率が小さくかつ撥水性を有する素材の目盛基
材６０上に設けスケール３を構成する。

【００９２】目盛５７はその傾斜部分で天空からの熱放
射を反射するが、目盛基材６０は反射率が小さく地表の
温度である目盛基材６０そのものからの熱放射となる。
従って、赤外線カメラの映像で目盛５７の部分と目盛基
材６０の部分で濃淡ができ、実施の形態１４と同様の原
理で水位計測できる。

【００９３】ところが、雨等で、目盛基材に水が付着し
た場合、水の蒸発により気化熱が奪われ目盛基材６０の
温度は地表の温度より下がり、天空からの熱放射を反射
する目盛５７との温度差が小さくなる場合がある。この
場合、赤外線カメラの映像で目盛５７と基材６０の区別
がつきにくくなる。しかし、本実施例の目盛基材６０は
撥水性を有する素材でできており、水が目盛基材６０に
付着せず、従って気化熱を奪われることによる温度低下
がないため、赤外線カメラの映像で目盛５７の部分と目
盛基材６０の部分で濃淡ができる。

【００９４】このように、目盛基材６０を撥水性の素材
としたので、水の付着がなく、気化熱が奪われることが
ないため、目盛５７と目盛基材６０の区別がつき、安定
した水位計測が行える。

【００９５】また、上記では、目盛基材６０は撥水性を
有する素材としたが、撥水性でない素材で製作し、あと
で撥水性の塗料で塗装するあるいは撥水性の素材を取り
付けてもよく、同様の効果が得られる。もちろん、目盛
５７と目盛基材６０を同一の素材で製作し、あとで目盛
基材６０のみ撥水性の素材を塗布してもよい。

【００９６】実施の形態１９．この発明の実施の形態１
９を説明する赤外線カメラとスケールの配置図の一例を
図３２に示す。図でθ１は赤外線カメラ１とスケール３
の上端を結ぶ線と地面との角度であり、θ２は赤外線カ
メラ１とスケール３の下端を結ぶ線と地上との角度であ
る。赤外線カメラ１がスケール３より高い位置にあり、
θ１はθ２より小さい角度となる。

【００９７】図３３（ａ）は目盛の斜面の角度αをスケ
ール３の上端から下端まで同じ角度とした場合の、スケ
ール３の最も上部の目盛５７および最も下部の目盛５７
と赤外線カメラ１との角度関係を示す図であり、図３３
（ｂ）はその赤外線カメラ画像を示す。目盛の斜面と赤
外線カメラ１との角度βは、目盛の位置により変わり、
したがって図３３（ｂ）に示ように、赤外線カメラ画像
での目盛の高さｈについても、目盛の高さ方向の位置に
よりばらばらとなり、画像処理でこの違いを考慮する必
要があり複雑となる。

【００９８】上記に対し、本実施例では図３４（ａ）に
示すように目盛の斜面の角度αをスケール３上の位置に
より目盛の斜面と赤外線カメラ１との角度βが一定にな
るような角度としたので、赤外線カメラ画像図３４
（ｂ）のようにスケール３上のどの位置の目盛の高さｈ
も同じになる。

【００９９】以上のように、スケール３のどの高さの目
盛でも、赤外線カメラ画像の目盛の高さが変わらないよ
うに構成したので、画像処理で目盛の高さ方向の変化を
考慮する必要がなく、処理アルゴリズムを簡略化でき
る。

【０１００】実施の形態２０．上記実施の形態１９で
は、赤外線カメラ１から見てどの目盛の高さも同じにな
るような角度で目盛５７を製作するとしたが、図３５お
よび図３６に示すように、目盛５７をその上端でヒンジ
６１により回転自在に保持し、目盛基材４に固定したブ
ラケット６２に上記目盛５７をネジ６３で固定できるよ
うに構成し、スケール３を据え付けた後で、目盛の角度
を調整することができるようにしたので、より精度の高
い水位計測ができるとともに、角度の異なる目盛を同じ
部品で実現できるので製作コストも低くできる。

【０１０１】実施の形態２１．この発明の実施の形態２
１は画像処理手順に係るものである。実施の形態２１を
説明するブロック図を図３７に示す。また、図３８は映
像表示面４０に撮像されているスケール映像４１の一例
を示す。図３７において、６４は画像入力手段、６５は
目盛位置検索手段、６６は目盛データベース、６７は目
盛読取手段、６８はレベル計測手段を示す。図３８にお
いて、６９は目盛位置検索用のテンプレートを示す。

【０１０２】次に、動作について説明する。まず、画像
入力手段６４において、スケール３を赤外線カメラ１に
より撮像する。それにより得られた映像情報を画像処理
装置２に入力し格納する。

【０１０３】続いて目盛位置検索手段６５において、得
られた映像情報の中でどこに目盛が存在するかを検索す
る処理を行う。このとき、目盛データベース６６に基準
となる目盛形状の情報を保持しておき、それと得られた
映像情報との比較を行うことにより目盛位置を検索す
る。たとえば、図３８においてスケール映像４１の各部
分に対して、基準データであるテンプレート６９とどれ
くらい似ているかを調べ、最も似ている部分に目盛が存
在していると判定する。

【０１０４】次に目盛位置検索手段６５で求めた位置を
もとに、目盛読取手段６７において、得られている映像
情報から目盛部分を含めたスケール映像４１部分の情報
だけを抽出し、新たに格納する。そして、抽出されたス
ケール映像４１部分の情報に対してレベル計測手段６８
において、前述のエッジ検出やヒストグラム作成などに
より処理を行い、水位を算出する。

【０１０５】そして算出した水位のデータは画像処理装
置の外部に出力され、表示装置などに表示される。ま
た、処理結果の画像を出力し、表示装置に表示してもよ
い。出力完了後、計測処理を終了する。

【０１０６】なお、画像入力手段６４において、赤外線
カメラ１ではなく、可視カメラや近赤外カメラ、暗視カ
メラ、低照度カメラなどの撮像装置を用いてもよい。ま
た、目盛データベース６６に保持する基準となる目盛形
状の情報は、あらかじめ作成したものを用いてもよい
し、連続的に計測する場合などでは、以前の目盛形状や
位置の情報を用いてもよい。さらに、あらかじめ目盛形
状情報を持っておく場合は複数の形状情報を保持して、
最適な形状情報を選択して利用するようにしてもよい。

【０１０７】このようにレベルを計測する前に目盛位置
を確認し、その部分についてのみ処理を行うようにする
ことで、映像内の目盛以外の部分を処理することがなく
なり、処理速度の向上を図ることができる。

【０１０８】実施の形態２２．この発明の実施の形態２
２は画像処理手順に係るものである。実施の形態２２を
説明するブロック図を図３９に、スケール映像の一例と
その投影輝度分布データを図４０に示す。図３９におい
て、７０は投影積算手段を示す。その他のブロックは実
施の形態２１と同様である。

【０１０９】次に動作の説明をする。目盛読取手段６７
によりスケール映像４１を図３８の映像表示面４０から
切り出し新たに格納するところまでは実施の形態２１と
同様の処理を行う。次に、投影積算手段７０において、
得られたスケール映像４１の輝度情報を各画素列ごとに
所定の方向（図３８では水平方向、）に投影（電気的信
号処理としての投影）積算してデータ化し、そのデータ
を新たに格納する。

【０１１０】たとえば、図４０に示すように横方向にス
ケール映像４１の輝度データの投影を行う。なおここ
で、図４０の右側に示すように投影により得られたデー
タをヒストグラム化するなどのデータの加工を行っても
よい。そして、投影積算により得られたデータをもとに
目盛水位の算出を行う。水位の算出後の処理は、実施の
形態２１と同様に行う。ここで投影積算することによ
り、ノイズの影響を除去することができ、Ｓ／Ｎ比が向
上して計測精度を向上することができる。

【０１１１】上記所定の方向は、図３８では水平方向で
あり、また、後述する図４２では目盛に沿った方向（右
上がりの方向）であり、つまり、目盛は目盛部分のみ集
めることができ、目盛基材は基材の部分のみ集めること
ができる方向（目盛に平行な方向）である。また、所定
の方向は最大のＳ／Ｎ比（信号／雑音）が得られる方向
でもある。所定の方向に対して図４０、図４２のように
垂直に投影軸ができる。

【０１１２】なお、投影積算する際、目盛が２列以上で
構成される場合などでは、それぞれ列ごとに分割して投
影化してもよいし、全体を一度に投影化して処理を行っ
てもよい。

【０１１３】このように、スケール情報に対して投影積
算を行うことで、一部分の情報が欠落しているスケール
情報でも、欠落による影響を低く抑えることができる。
これにより、情報の一部が欠落している状態でもレベル
計測が可能となり、計測精度の向上を図ることができ
る。

【０１１４】実施の形態２３．この発明の実施の形態２
３は画像処理手順に係るものである。実施の形態２３を
説明するブロック図を図４１に、スケール映像の一例と
その投影輝度分布データを図４２に示す。図４１におい
て、７１は積算方向データを示す。その他のブロックは
実施の形態２２と同様である。図４２において、７２は
目盛データベース６６に格納されている目盛データの一
例を示し、７２ａはその目盛データのテンプレート、７
２ｂはその時のスケール映像４１の輝度情報を投影積算
する方向を示す。７３は目盛データの別の例で目盛デー
タ７２と同様の構成である。また、その他は実施の形態
２２と同様である。

【０１１５】次に動作の説明をする。画像入力手段によ
りスケール映像４１を含んだ映像を撮像するところにつ
いては実施の形態２２と同様である。次に、目盛位置検
索手段６５において、映像表示面４０内のスケール映像
４１と、目盛データベース６６に格納されている目盛デ
ータ７２あるいは７３内のテンプレート７２ａあるいは
７３ａとの最高類似部分を探す。このとき類似したテン
プレートと対になって目盛データベース６６に格納され
ている投影積算方向データ７２ｂあるいは７３ｂを積算
方向データ７１に登録する。

【０１１６】目盛位置検索手段６５の後、目盛読取手段
６７によりスケール映像４１を切り出し、投影積算手段
７０において積算方向データ７１により投影を行う。な
お、投影方向以外については実施の形態２２と同様に積
算処理を行う。そして、実施の形態２２と同様にレベル
を計測する。

【０１１７】このように、目盛データベースに保存され
ている目盛データごとに投影積算方向を変えることで、
傾いたスケール情報でも水位計測が可能となり、計測精
度の向上を図ることができる。

【０１１８】実施の形態２４．図４３は実施の形態２４
を示す斜視図であり、図４４はその他の例を示す平面図
である。図４３、図４４（ａ）において、スケール３の
上流側に支柱７４を２本打ち込み、その２本の支柱７４
の間に金網７５を固定している。こうすることで、上流
から流れてくる漂流物に対し、スケール３を保護するこ
とができ、より確実にレベル計測できる装置とすること
ができる。

【０１１９】また、図４４（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すよ
うに、金網７５は無しで支柱７４を複数本あるいは１本
のみ打ち込むだけでもよい。また、河川の海に流れ込む
ような河口付近では、潮の満干により潮流方向が複雑に
変わるが、このような場所にスケールを設置する場合
は、スケールの周りを金網で囲んでもよい。また、漂流
物以外の微少な粒子などがスケールに付着する場合は、
スケールの周りにメッシュの細かいスクリーンを設けて
もよい。

【０１２０】実施の形態２５．図４５は、実施の形態２
５のレベル計測装置を示すイメージ図であり、スケール
３と同じスケール７６ａ、７６ｂは図４５に示すように
赤外線カメラ１に対し、異なる天空を反射するように設
置されている。スケール７６ａに太陽が反射し、レベル
計測ができなくなった場合、赤外線カメラ１を回転して
スケール７６ｂを撮影すれば、太陽の反射はなくレベル
計測が可能であり、装置の信頼性を向上させることがで
きる。もちろん、太陽光の反射以外の原因でレベル計測
できなくなった場合にも同様の効果がある。

【０１２１】また、スケールは３本以上でもよく、より
信頼性を向上させることができる。また、赤外線カメラ
１を回転させることなく、１つの画像内に設置角度の異
なる２つのスケール７６ａ、７６ｂを収めてもよい。な
お、スケールを垂直方向を回動軸として回動する機構を
設けることにより、赤外線カメラがスケールからの太陽
の反射光を撮像しない位置にスケールを回動して、レベ
ル計測をするようにしてもよい。

【０１２２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、レベル
を計測するスケールの目盛部分と、目盛を挟む部分とを
赤外線カメラで撮像すると濃淡の区別ができるようなス
ケールとし、赤外線カメラを介して目盛を読み取るよう
にしたので、夜間・雨中等の場合でもレベルを計測でき
る。また、スケールを連続した目盛部分とし計測対象で
隠れた部分と目盛部分の露出した部分の差異に応じてレ
ベルを計測するようにしたので、連続したレベルの計測
が可能となる。また、保護手段により、スケールを漂流
物等から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による水位計測装置
の構成図である。

【図２】この発明の実施の形態２による目盛の形状の
一例を示す側面図である。

【図３】この発明の実施の形態２による目盛の形状の
他の一例を示すである。

【図４】この発明の実施の形態２による水位計測装置
の構成図である。

【図５】この発明の実施の形態３による水位計測装置
の構成図である。

【図６】この発明の実施の形態３による目盛の形状の
一例を示す側面図である。

【図７】この発明の実施の形態４による水位計測装置
の構成図である。

【図８】この発明の実施の形態５による水位計測装置
の構成図である。

【図９】この発明の実施の形態６による水位計測装置
の構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態７によるスケールの
交換機構を示す側面図である。

【図１１】この発明の実施の形態８によるロール式ス
ケールの構成を示す側面図である。

【図１２】図１１に清掃機構を設けたロール式スケー
ルの構成を示す側面図である。

【図１３】この発明の実施の形態９による水位計測装
置の画像処理を説明する図である。

【図１４】この発明の実施の形態９による水位計測装
置の画像処理を説明する図である。

【図１５】この発明の実施の形態１１による水位計測
装置の画像処理を説明する図である。

【図１６】この発明の実施の形態１１による水位計測
装置の画像処理を説明する図である。

【図１７】この発明の実施の形態１２によるスケール
の正面図である。

【図１８】この発明の実施の形態１３によるスケール
の基準目盛を含む目盛の配置図である。

【図１９】この発明の実施の形態１３によるスケール
の基準目盛を含む目盛の一例を示す配置図である。

【図２０】この発明の実施の形態１３によるスケール
の基準目盛を含む目盛の他の一例を示す配置図である。

【図２１】この発明の実施の形態１４による目盛の形
状の一例を示す斜視図である。

【図２２】この発明の実施の形態１４による目盛の形
状の一例を示す正面図及び側面図である。

【図２３】この発明の実施の形態１５による目盛の形
状の一例を示す斜視図である。

【図２４】この発明の実施の形態１５による目盛の形
状の一例を示す正面図と側面図である。

【図２５】この発明の実施の形態１５による水位計測
の画像処理を説明する図である。

【図２６】この発明の実施の形態１６による目盛の形
状の一例を示す斜視図である。

【図２７】この発明の実施の形態１６による目盛の形
状の一例を示す正面図と側面図である。

【図２８】この発明の実施の形態１６による水位計測
の画像処理を説明する図である。

【図２９】この発明の実施の形態１７による水位計測
装置のスケールを示す斜視図である。

【図３０】この発明の実施の形態１７による他の実施
形態の水位計測装置のスケールを示す斜視図である。

【図３１】この発明の実施の形態１８による水位計測
装置のスケールを示す斜視図である。

【図３２】この発明の実施の形態１９による赤外線カ
メラとスケールの配置の一例を示す図である。

【図３３】この発明の実施の形態１９を説明するため
の赤外線カメラとスケールとの関係を示す図と目盛の赤
外線画像を示す図である。

【図３４】この発明の実施の形態１９による赤外線カ
メラとスケールとの関係を示す図と目盛の赤外線画像を
示す図である。

【図３５】この発明の実施の形態２０による目盛の構
造を示す斜視図である。

【図３６】この発明の実施の形態２０による目盛の構
造を示す側面図である。

【図３７】この発明の実施の形態２１によるレベル計
測装置のブロック図である。

【図３８】この発明の実施の形態２１による映像処理
を説明する図である。

【図３９】この発明の実施の形態２２によるレベル計
測装置のブロック図である。

【図４０】この発明の実施の形態２２による映像処理
を説明する図である。

【図４１】この発明の実施の形態２３によるレベル計
測装置のブロック図である。

【図４２】この発明の実施の形態２３による映像処理
を説明する図である。

【図４３】この発明の実施の形態２４による金網での
スケール保護を示す斜視図である。

【図４４】この発明の実施の形態２４によるスケール
保護を示す他の例を示す斜視図である。

【図４５】この発明の実施の形態２５による赤外線カ
メラとスケールとの配置関係を示す図である。

【図４６】従来の水位計測装置の構成図である。

【符号の説明】

１赤外線カメラ２画像処理装置
（画像処理手段）３目盛板（スケール）３ａ，３ｂ，３ｃ
スケール４，４ａ目盛基材５，１１，１２，
１３目盛６水（レベル計測対象物）７水面（水位、
レベル）１４窓２１赤外線ヒー
タ（赤外線放射手段）２２，２４ヒータ（加熱手段）２３電源２５ヒートパイプ（加熱手段）３１スケール交
換機構３２ケース３５ローラ３６スケール回動機構３７清掃機構４０映像表示面４１スケール映
像４２エッジ４３ヒストグラ
ム基準軸４４基準目盛４５通常の目盛４６，４７，４８，４９，５０配列パターン５１，５２，５４，５７目盛５３ａ，５３ｂ
ヒストグラム基準軸５５反射部分５６エッジ５８反射率の小さい塗料５９部材６０目盛基材６１ヒンジ６２ブラケット６３ネジ、６４画像入力手段、６５目盛位置検
出手段６６目盛データベース６７目盛位置読
取手段６８レベル計測手段６９，７２ａ，７
３ａテンプレート７０投影積算手段７１積算方向デ
ータ７２，７３目盛データ７２ｂ，７３ｂ
投影積算方向７４支柱７５金網７６ａ，７６ｂスケール

フロントページの続き (72)発明者高田潤二東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者貝賀俊之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 2F014 AA10 AB02 AB03 FA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レベル計測対象のレベルを計測するため
のスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは目盛の部分の素材お
よび目盛を挟む部分の素材のいずれか一方を輻射率の大
きい素材とすると共に、他方を輻射率の小さい素材とし
たことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項２】請求項１記載のレベル計測装置におい
て、目盛部分にはアルミニュウムまたはステンレス鋼を
用いると共に、目盛を挟む部分には木材または木材に塗
料を塗布した材料を用いたことを特徴とするレベル計測
装置。
【請求項３】レベル計測対象のレベルを計測するため
のスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは目盛の部分および目
盛を挟む部分のいずれか一方を赤外線の放射の少ない対
象を反射して上記赤外線カメラに入射するような形状と
すると共に、他方を赤外線の放射の多い対象を反射して
上記赤外線カメラに入射するような形状としたことを特
徴とするレベル計測装置。
【請求項４】レベル計測対象のレベルを計測するため
のスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは目盛の部分および目
盛を挟む部分のいずれか一方を赤外線をよく反射する材
料とすると共に、他方を赤外線反射の少ない材料とした
ことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のレ
ベル計測装置において、スケールに対して赤外線を照射
する赤外線放射手段を設けたことを特徴とするレベル計
測装置。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか１項に記載のレ
ベル計測装置において、スケール内に目盛部分を加熱す
る加熱手段を設けたことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項７】レベル計測対象のレベルを計測するため
のスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成すると共に、スケールの内部に赤外線放
射手段を設け、上記スケールの目盛部分および目盛を挟
む部分のいずれか一方を上記赤外線放射手段からの赤外
線が外部へ透過する赤外線透過素材としたことを特徴と
するレベル計測装置。
【請求項８】請求項６の加熱手段または請求項７の赤
外線放射手段としてシーズヒータまたはヒートパイプを
用いたことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載のレ
ベル計測装置において、目盛の各々を少なくとも一部に
曲率を有する形状、または、半円柱形状あるいは三角柱
形状としたことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の
レベル計測装置において、スケールを別のスケールと交
換可能とするスケール交換機構を設けたことを特徴とす
るレベル計測装置。
【請求項１１】請求項１〜９のいずれか１項に記載の
レベル計測装置において、スケールを回動可能なロール
状とし、このスケールを回動すると新しい目盛が出てく
るようにしたスケール回動機構を設けたことを特徴とす
るレベル計測装置。
【請求項１２】請求項１１記載のレベル計測装置にお
いて、スケールを回動すると少なくとも目盛部分を清掃
する清掃機構を設けたことを特徴とするレベル計測装
置。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか１項に記載
のレベル計測装置において、画像処理手段は、撮像情報
から得られるスケール映像の目盛部分と目盛を挟む部分
との輝度差の数に応じて目盛を読み取る手段としたこと
を特徴とするレベル計測装置。
【請求項１４】請求項１〜１２のいずれか１項に記載
のレベル計測装置において、画像処理手段は、撮像情報
から得られるスケール映像の目盛部分および目盛を挟む
部分の輝度が所定のレベル以上か否かの数に応じて目盛
を読み取る手段としたことを特徴とするレベル計測装
置。
【請求項１５】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、上記撮像情報から得られるスケール映像の目盛部分
の輝度の変化に応じてレベルを読み取ってそのレベルを
計測する画像処理手段を備えたことを特徴とするレベル
計測装置。
【請求項１６】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは、目盛の所望箇所に
該目盛とは形状が異なりレベルの基準となる基準目盛を
設けたスケールとしたことを特徴とするレベル計測装
置。
【請求項１７】請求項１６記載のレベル計測装置にお
いて、スケールは、目盛の所定の間隔毎に基準目盛を設
け、これら基準目盛と該基準目盛を挟む近傍の目盛とを
組み合わせて形成する形状パターンが、各基準目盛毎に
異なるパターンとなるような目盛形状としたことを特徴
とするレベル計測装置。
【請求項１８】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールはレベルの計測範囲全
体に亙って連続的に赤外線を反射または放射するスケー
ルとし、上記レベル計測対象がある上記スケールの下方
部分と、上記スケールが露出している上記スケールの上
方部分との赤外線入射量の差異に応じた撮像情報を得、
この撮像情報に応じてレベルを計測するようにしたこと
を特徴とするレベル計測装置。
【請求項１９】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは、目盛部分と目盛を
挟む部分とを等間隔としたスケールを２個横に並べ、且
つ、一方を他方より上下に半目盛ずらせたスケールとし
たことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項２０】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは、各目盛が上記赤外
線カメラから視て三角形状の目盛とし、この目盛を上下
方向に連続して配置したスケールとしたことを特徴とす
るレベル計測装置。
【請求項２１】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールの目盛の部分および目
盛を挟む部分を同じ材料とするとともに、いずれか一方
に上記材料と反射率が異なる材料を塗布したことを特徴
とするレベル計測装置。
【請求項２２】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールの目盛部分と目盛を挟
む部分が反射率が異なるようにすると共に、少なくとも
反射率の小さい部分は撥水性を持つようにしたしたこと
を特徴とするレベル計測装置。
【請求項２３】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記赤外線カメラとスケールとの配
置を任意の一定位置とした場合、上記スケールは、上記
赤外線カメラから視た各目盛の上下方向の幅がほぼ同一
になるようなスケールとしたことを特徴とするレベル計
測装置。
【請求項２４】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールは、各目盛の垂直面に
対する上下方向の目盛角度を可変自在に調整しうるスケ
ールとし、上記赤外線カメラから視て各目盛の上下方向
の幅がほぼ同一になるよう調整可能としたことを特徴と
するレベル計測装置。
【請求項２５】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線・可視
線等のカメラと、その撮像情報の上記スケールの目盛部
分と、予め作成された目盛のテンプレートとを比較し、
比較した両者の類似の程度に応じて目盛位置を確定し、
確定した目盛位置からスケールを読み取ってレベルを計
測する画像処理手段を備えたことを特徴とするレベル計
測装置。
【請求項２６】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線・可視
線等のカメラと、その撮像情報の上記スケールの目盛部
分と、予め作成された目盛のテンプレートとを比較し、
比較した両者の類似の程度に応じて目盛位置を確定し、
確定した目盛位置に基づいてスケール映像を生成し、こ
のスケール映像から得られる各目盛毎の輝度情報を積算
し、この積算結果に応じてレベルを計測する画像処理手
段を備えたことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項２７】請求項２６記載のレベル計測装置にお
いて、画像処理手段によるスケール映像から得られる各
目盛毎の輝度情報の積算は、Ｓ／Ｎ比（信号／雑音比）
が最大になるよう積算したことを特徴とするレベル計測
装置。
【請求項２８】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、流れが生じる計測対象内に上記スケ
ールを設置する場合、上記スケールの上流側または上記
スケールの周りに金網等の漂流物からスケールを保護す
る手段を設けたことを特徴とするレベル計測装置。
【請求項２９】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを撮像する赤外線カメラ
と、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画像
処理手段で構成し、上記スケールを複数個用い、各スケ
ールは太陽光から上記赤外線カメラに到る反射角度が異
なるよう配置し、上記赤外線カメラに太陽の反射光が入
らないスケールを選択可能としたことを特徴とするレベ
ル計測装置。
【請求項３０】レベル計測対象のレベルを計測するた
めのスケールと、このスケールを垂直方向の回動軸で回
動する回動機構と、上記スケールを撮像する赤外線カメ
ラと、その撮像情報に基づいて上記レベルを計測する画
像処理手段で構成し、上記回動機構により上記スケール
を回動して太陽光から上記赤外線カメラに到る反射角度
を可変調整し、上記赤外線カメラに太陽の反射光が入ら
ないよう調整したスケールでレベルの計測を可能とした
ことを特徴とするレベル計測装置。