アナログメータの自動読取方法および装置およびプログラム
【課題】アナログメータを斜めから撮影した画像を用いて正確な指示値を自動的に読み取る。
【解決手段】アナログメータを斜め方向から撮影した指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、針可動領域の画像を抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を極座標変換して指示針の回転角を直線的に示す画像に変換する極座標変換ステップと、極座標変換後の２つの画像に基づいて指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、当該求めた回転角と指示針の単位回転角度あたりの指示値量と基準画像における既知の指示値とから計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有する。
【解決手段】アナログメータを斜め方向から撮影した指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、針可動領域の画像を抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を極座標変換して指示針の回転角を直線的に示す画像に変換する極座標変換ステップと、極座標変換後の２つの画像に基づいて指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、当該求めた回転角と指示針の単位回転角度あたりの指示値量と基準画像における既知の指示値とから計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油温計や圧力計などのアナログメータを撮影した画像を用いて、当該メータの指示値をコンピュータにより自動的に読み取る方法および装置およびプログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、アナログメータを斜めから撮影した画像または多数の指示針を持つアナログメータにも対応可能なアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力計や温度計などには、回転型のアナログメータが多く使用されている。アナログメータはその性質上、指示値をデジタル信号に直接変換するのが困難であり、継続してデータを収集するなど信頼性の高い観測を長期的に行う場合などには、通常、計測者が指示針を目で見て確認してその指示値を読み取るようにしている。
【０００３】
しかし、遠隔地の無人観測所等に設置されているアナログメータについては、その指示値を読み取るために観測者がわざわざ無人観測所等まで出かけることは、困難であり、現実的ではない。また、アナログメータの指示値をコンピュータで長期的にトレンド管理しやすいデジタルデータとして入手したいとの要請もある。無人観測所等に設置されているアナログメータをデジタルメータに交換することで、その指示値をコンピュータ管理に適したデジタル信号として得ることができ、観測者がわざわざ無人観測所等に出かけなくてもオンラインで指示値を知ることが可能となる。しかし、アナログメータをデジタルメータに交換するのには費用がかかり、特に全国各地の無人観測所等で使用されているアナログメータすべての交換を考慮すると、莫大な費用がかかる。
【０００４】
そこで、従来、画像処理によりアナログメータの指示値を自動的に読み取る方法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８９３９号
【特許文献２】特開２００４−１３３５６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、メータ画像から画素の輝度値（グレイ値）をもとに針と思われる部分を探し出し、抜き出した後、角度を計算しているが、ノイズやメータの汚れや撮影時の照明条件などの影響により、間違った部分を針として認識する恐れがあり、信頼性に劣っている。
【０００７】
また、既設の変電設備等に取り付けられている油温計などのアナログメータを読み取る場合、レイアウトの都合上、撮像装置をアナログメータの正面に設置することが難しい場合がある。この場合は、アナログメータを斜めから撮影せざるを得ない。これに対して、特許文献１，２の従来技術では、アナログメータと撮像装置が正対していることを前提としているので、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いると、自動読取値に大きな誤差を生じてしまう。また、アナログメータの中には複数の指示針を有するものがあるが、特許文献１，２の従来技術では、単針のアナログメータを対象としており、多針メータの指示値の自動読取は行えない。
【０００８】
そこで本発明は、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動的に読み取ることができるアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を自動的に読み取ることができるアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有するようにしている。
【００１０】
したがって、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動的に読み取ることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップとを更に有するようにしている。
【００１２】
したがって、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を正確に自動読取できる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のアナログメータの自動読取方法において、前記針支点を中心にした円弧状の領域であって前記アナログメータの目盛部分に対応する目盛領域を設定する目盛領域設定ステップと、当該目盛領域の平均輝度値に基づいて前記針可動領域における回転中心のずれを補正する回転中心補正ステップとを更に有するようにしている。
【００１４】
目盛盤の目盛は、指示針の回転中心を中心とした円周に沿って付されている。したがって、指示針の回転中心の設定がずれていると、設定した目盛領域も目盛が付されている部分からずれてしまう。目盛盤の無地部分と目盛部分とでは画像の輝度が大きく異なる。例えば、白地の目盛盤に黒色で目盛が付されていたとすると、設定した目盛領域に黒色の目盛部分が多く含まれ、白色の無地部分があまり含まれていない場合には、目盛領域の平均輝度値は小さくなる。逆に、設定した目盛領域に白色の無地部分が多く含まれ、黒色の目盛部分があまり含まれていない場合には、目盛領域の平均輝度値は大きくなる。目盛領域の設定が目盛部分に一致していれば黒色部分が多くなるので目盛領域の平均輝度値は小さくなり、ずれていれば白色部分が多くなるので目盛領域の平均輝度値は大きくなる。即ち、平均輝度値が最も小さくなる位置が目盛領域が目盛部分に正確に対応する位置であり、この場合の指示針の回転中心の位置が回転中心の正確な位置に一致する。平均輝度値が最小になるような目盛領域を見つけることで、指示針の回転中心の位置を求めることができ、指示針の回転中心の設定のずれを補正することができる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法において、前記基準画像に対する前記計測画像のずれを求め、このずれを補正する計測画像補正ステップを更に有するようにしている。
【００１６】
基準画像に基づいて初期設定を行った場合、基準画像に対して計測画像がずれていると、計測画像について正しく針可動領域の画像を抽出することができず、また、正しく極座標変換をすることができない。例えば、基準画像の撮影時刻と計測画像の撮影時刻は異なるため、何らかの外的要因等により、計測画像がずれていることが考えられる。そこで、計測画像について針可動領域の画像の極座標変換を行う前にそのずれを補正しておくことで、初期設定に基づいて計測画像の針可動領域の画像を正しく抽出することができ、極座標変換を正しく行うことができる。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法において、前記針可動領域に文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去する文字類除去ステップを更に有するようにしている。
【００１８】
設定した針可動領域には、目盛盤の文字等が全く含まれていないことが好ましい。しかしながら、目盛盤には目盛の他、目盛の数値、目盛の単位、メータの製造会社名、その他、文字や模様や記号等が付されており、また、汚れ等が付着していることもある。そのため、無地部分のみを針可動領域として設定することができない場合もある。また、画像処理の過程でノイズが含まれる場合もある。設定した針可動領域に文字、模様、記号、汚れ、ノイズ等（以下、文字類という）が含まれていると、その後の画像処理で指示針を認識し難くなることがある。そこで、指示針の回転角を求める前に、針可動領域に含まれている文字類を除去することで、指示針の認識が容易になる。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載の方法を装置化したものであり、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取装置において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段とを有するようにしている。
【００２０】
また、請求項７記載の発明は、コンピュータを請求項６記載の自動読取装置として機能させるためのプログラムであり、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるためのアナログメータの自動読取プログラムにおいて、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段として、コンピュータを機能させるようにしている。
【００２１】
また、請求項８記載の発明は、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記アナログメータを撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧または当該円弧と相似の円弧を含む円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記アナログメータを前記基準画像の場合と同じ撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記目的とする指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、前記指示針の回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有するようにしている。
【００２２】
したがって、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を正確に自動読取できる。
【発明の効果】
【００２３】
しかして請求項１記載のアナログメータの自動読取方法、請求項６記載の自動読取装置、請求項７記載のプログラムによれば、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動的に読み取ることができる。
【００２４】
さらに請求項２，８記載のアナログメータの自動読取方法によれば、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を正確に自動読取できる。
【００２５】
さらに請求項３記載のアナログメータの自動読取方法によれば、作業者の個人差等に起因した設定誤差を抑えることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【００２６】
さらに請求項４記載のアナログメータの自動読取方法によれば、計測画像のずれに起因した指示値の読み取り誤差の発生を防止することができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【００２７】
さらに請求項５記載のアナログメータの自動読取方法によれば、画像処理による指示針の認識をより確実にすることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１から図２８に本発明のアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムの実施の一形態を示す。このアナログメータ１の自動読取方法は、針支点６を中心に回転する指示針２と、針支点６を中心とした円弧に沿って付された目盛７とを有するアナログメータ１を撮影した画像を用いて、指示針２の指示値を自動的に求めるものである。図４に処理の概要を示す。
【００３０】
そして、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、図１に示すように、アナログメータ１を斜めの撮影方向から撮影した指示針２の指示値が既知の基準画像２２を得る基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）と、目盛７の円弧を撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって指示針２の可動範囲である針可動領域２０を設定する針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）と、指示針２の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）と、アナログメータ１を撮影方向から撮影した指示針２の指示値が未知の計測画像２３を得る計測ステップ（Ｓ２０１）と、基準画像２２と計測画像２３から針可動領域２０の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）と、当該抽出した２つの針可動領域２０の画像を針支点６を基準に極座標変換して指示針２の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップ（Ｓ２０５）と、極座標変換後の２つの画像に基づいて指示針２の回転角を求める針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）と、当該求めた回転角と指示針２の単位回転角度あたりの指示値量と基準画像２２における既知の指示値とから計測画像２３における指示針２の指示値を求める指示値算出ステップ（Ｓ２０８）とを有している。
【００３１】
ここで、アナログメータ１の種類によっては、指示針２の数が１つの単針のメータではなく、複数の指示針２を持つメータが存在する。例えば本実施形態のアナログメータ１は、複数の指示針２を有し、指示針２はそれぞれ異なる色情報を有するものとする。そして、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、指示針２の色情報を入力する色情報入力ステップ（Ｓ１０７）と、基準画像２２および計測画像２３、または基準画像２２および計測画像２３から抽出した針可動領域２０の画像、または極座標変換した後の針可動領域２０の画像から、指示針２の色情報に基づいて目的とする指示針２以外の指示針２を除去した画像を作成する指示針分離ステップ（Ｓ２０３）とを更に有するようにしている。但し、本発明の対象となるアナログメータ１は、多針メータに限定されるものではなく、単針メータであっても良い。対象アナログメータ１が単針メータである場合には、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）をスキップすれば良い。
【００３２】
さらに、例えば本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、針支点６を中心にした円弧状の領域であってアナログメータ１の目盛部分に対応する目盛領域２１を設定する目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）と、当該目盛領域２１の平均輝度値に基づいて針可動領域２０における回転中心のずれを補正する回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）とを更に有している。加えて、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、基準画像２２に対する計測画像２３のずれを求め、このずれを補正する計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）を更に有している。加えて、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、針可動領域２０に文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去する文字類除去ステップ（Ｓ２０６）を更に有している。これらの補正処理によって、より高精度の指示値の自動読取が可能になる。但し、これらの補正処理の組込は好適な一例であり、精度よりも処理速度が要求される場合や、回転中心のずれや計測画像２３のずれが生じる可能性が低い場合、あるいは針可動領域２０に文字類が含まれない場合などには、これらのステップ（Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ２０２，Ｓ２０６）を省略しても良い。
【００３３】
上記のアナログメータ１の自動読取方法は、アナログメータ１の自動読取装置１０として装置化される。この自動読取装置１０は、図２に示すように、指示値の自動読取処理に必要なパラメータを設定する初期設定手段１１と、基準画像２２および計測画像２３と設定されたパラメータとに基づいて指示値の自動読取を行う自動読取手段１２とを備えている。
【００３４】
本実施形態の初期設定手段１１は、基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）を実行する基準画像取得手段１３と、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）を実行する針可動領域設定手段１４と、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）を実行する目盛情報設定手段１５と、目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）を実行する目盛領域設定手段１６と、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）を実行する色情報入力手段１７とにより構成される。
【００３５】
本実施形態の自動読取手段１２は、計測ステップ（Ｓ２０１）を実行する計測画像取得手段３０と、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）を実行する指示針分離手段３１と、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）を実行する針可動領域抽出手段３２と、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）を実行する極座標変換手段３３と、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）を実行する針回転角算出手段３４と、指示値算出ステップ（Ｓ２０８）を実行する指示値算出手段３５とにより構成される。
【００３６】
さらに、本実施形態の自動読取装置１０では、補正手段１８と、処理に失敗した可能性がある場合に作業者に対してエラーや警告を通知するエラー・警告手段１９とを備えている。補正手段１８は、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）を実行する回転中心補正手段３６と、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）を実行する計測画像補正手段３７と、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）を実行する文字類除去手段３８と、指示針２の部分だけを正確に抽出するためのマスク画像を作成するマスク画像作成手段３９とにより構成される。
【００３７】
この自動読取装置１０は、例えば、撮像手段２４と、既知又は新規のコンピュータ（計算機）２５とにより実現される。撮像手段２４が接続されたコンピュータ２５に本発明の自動読取プログラムが読み込まれて実行されることによって、当該コンピュータ２５が自動読取装置１０として機能する。このコンピュータ２５は、例えば図３に示すように、中央処理演算装置（ＣＰＵ）２６、ＲＡＭやＲＯＭおよびハードディスクなどの記憶装置２７、キーボードやマウスなどの入力装置２８、ディスプレイやスピーカ等の出力装置２９、ＣＤなどの媒体に記録されたデータを読み取るディスクドライブ等のデータ読取装置４０、撮像手段２４において作成された画像を取り込むためのインターフェース４１などのハードウェア資源がバス４２により接続されて構成されている。
【００３８】
撮像手段２４は、例えば既知または新規のデジタルカメラである。撮像手段２４と、撮影対象であるアナログメータ１との位置関係は固定されており、撮像手段２４は一定の撮影方向からアナログメータ１の基準画像２２と計測画像２３を撮影する。撮像手段２４により撮影された基準画像２２と計測画像２３は、インターフェース４１を介して、コンピュータ２５の記憶装置２７に記録される。
【００３９】
初期設定手段１１により実行される初期設定工程（Ｓ１）では、作業者がコンピュータ２５の出力装置２９（ディスプレイ）に表示されるＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インターフェース）を確認しながら、入力装置２８（マウスやキーボード）を操作して、指示値の自動読取処理に必要なパラメータ（以下、初期設定パラメータと呼ぶ）を設定する。即ち、コンピュータ本体２５ａと、入力装置２８および出力装置２９が、初期設定手段１１として機能する。尚、既に設定された初期設定パラメータがファイルとしてコンピュータ２５が読取可能な記録媒体に記録されている場合には、データ読取装置４０によって当該初期設定パラメータを読み込むようにしても良い。この場合は、コンピュータ本体２５ａとデータ読取装置４０が初期設定手段１１として機能する。本実施形態の初期設定工程（Ｓ１）は、図１に示すように、基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）と、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）と、目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）と、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）と、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）と、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）を含む。以下、初期設定工程（Ｓ１）の各ステップについて詳細に説明する。尚、図５は初期設定工程（Ｓ１）の詳細を示すフローチャートである。
【００４０】
基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）では、１以上の基準画像２２が、撮像手段２４を介してコンピュータ２５に取り込まれる。本実施形態では、この基準画像２２を用いて指示値の自動読取処理に必要なパラメータ（初期設定パラメータ）の設定を行う。ここで、処理の簡素化の観点からは、基準画像２２は指示針２が０を示している画像であることが好ましい。但し、０以外の指示値を示している画像であっても当該指示値が既知であれば、基準画像２２として利用可能である。
【００４１】
ここで、指示針２が指す指示値の異なる複数の基準画像２２を用いて、基準画像２２または計測画像２３から、指示針２の部分だけを正確に抽出するためのマスク画像を作成するようにしても良い。例えば、指示針２が指す指示値の異なる複数の基準画像２２間で、同座標における画素の色情報値（輝度値またはＲＧＢ値など）が一致する又は色情報値の差が一定範囲内となる画素の集合をマスク画像とする。そして、マスク処理の対象画像から、マスク画像と同座標における画素の色情報値が一致する又は色情報値の差が一定範囲内となる画素を除去すれば、対象画像から指示針２の部分だけを抽出することができる。上記のマスク画像の作成処理はマスク画像作成手段３９により自動で行われる。作成されたマスク画像は、例えば文字類除去ステップ（Ｓ２０６）において利用することができる。または、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）を実行する前の基準画像２２や計測画像２３に対してマスク画像を用いてマスク処理を施し、指示針２の部分だけを抽出することもできる。これにより、指示針２の支点部２ａやアナログメータ１の前面に設けられた透明保護カバーなどに映り込む周囲の景色などを効果的に除去して、基準画像２２や計測画像２３における指示針２の位置を正確に認識することが可能となり、より高精度の指示値自動読取が可能になる。
【００４２】
次に、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）および目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）について詳細に説明する。アナログメータ１を斜めから撮影した場合、針可動領域２０および目盛領域２１の外縁は楕円の円弧となる。そこで、本実施形態では、針支点６を中心とした楕円を用いて針可動領域２０および目盛領域２１の設定を行う。
【００４３】
具体的には、針可動領域２０および目盛領域２１を、それぞれ以下の楕円パラメータ、即ち、（１）最大長軸半径、（２）最大短軸半径、（３）最小長軸半径、（４）最小短軸半径、（５）開始角度、（６）終了角度、（７）回転中心座標、（８）楕円傾き角度（例えば垂直軸（ｙ軸）と長軸とのなす角度）を用いて、設定する。
【００４４】
ここで、上記すべての楕円パラメータについて作業者が設定する必要は必ずしもなく、設定済みの他の楕円パラメータから自動的に算出できる楕円パラメータがあれば、コンピュータ２５により自動的に算出してもよい。例えば、最大長軸半径と最大短軸半径の比と、最小長軸半径と最小短軸半径の比は、通常同一であると考えられるので、針可動領域２０の最小短軸半径は、針可動領域２０の最大長軸半径と最大短軸半径の比と最小長軸半径から、求めることができる。また、針可動領域２０の楕円の回転中心座標と、目盛領域２１の楕円の回転中心座標とは同じとして良い。
【００４５】
一方、アナログメータ１を正面から撮影した場合、針可動領域２０および目盛領域２１の外縁は真円の円弧となる。この場合は、上記楕円パラメータにおいて、最大長軸半径＝最大短軸半径、最小長軸半径＝最小短軸半径、とすれば良い。つまり、本発明は、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、正面から撮影した場合、のいずれにも対応できる。
【００４６】
上述した楕円パラメータは、例えばコンピュータ２５の画面に基準画像２２を表示し、この基準画像２２上に、図１７に示す設定用図形４３を表示し、作業者が入力装置２８（マウス）を操作して、設定用図形４３を移動・変形（拡大・縮小・回転等）させ、設定用図形４３の形状及び位置を調整し確定することで、コンピュータ２５の演算機能により自動的に算定される。
【００４７】
設定用図形４３は、針可動領域２０を表す針可動領域図形４４と、目盛領域２１を表す目盛領域図形４５と、針支点６の中心位置（換言すれば針可動領域２０における回転中心）を示す基準点４６とを有して構成される。針可動領域図形４４および目盛領域図形４５はそれぞれ外側縁４４ａ，４５ａ、内側縁４４ｂ，４５ｂ、開始端線４４ｃ，４５ｃ、終了端線４４ｄ，４５ｄにより構成される。外側縁４４ａ，４５ａおよび内側縁４４ｂ，４５ｂはそれぞれ基準点４６を中心とする円弧または楕円弧として拡大・縮小させることができる。この際、楕円弧における楕円長軸と短軸の比も変化させることもできる。開始端線４４ｃ，４５ｃおよび終了端線４４ｄ，４５ｄは、それぞれ外側縁４４ａ，４５ａと内側縁４４ｂ，４５ｂの端同士を結んで針可動領域２０および目盛領域２１を表す閉じた領域を作るもので、基準点４６を中心として回転させることができる。
【００４８】
例えば作業者は、コンピュータ２５の画面に表示された基準画像２２上で、針支点６の中心位置にマウスポインタを合わせて、基準点４６を確定する。その後、基準点４６を中心に、外側縁４４ａ，４５ａおよび内側縁４４ｂ，４５ｂを拡大または縮小し、開始端線４４ｃ，４５ｃおよび終了端線４４ｄ，４５ｄを回転させて、針可動領域２０および目盛領域２１を調整し確定する。当該確定後、コンピュータ２５は、基準画像２２上における設定用図形４３の座標に基づいて、針可動領域２０および目盛領域２１の、（１）最大長軸半径、（２）最大短軸半径、（３）最小長軸半径、（４）最小短軸半径、（５）開始角度、（６）終了角度、（７）回転中心座標、（８）楕円傾き角度、を自動計算する。なお、上述した楕円パラメータの設定は、出力装置２９（ディスプレイ）に表示されるＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インターフェース）のメニューバーおよび当該メニューバーから展開されるプルダウンメニューの中から、該当する項目を選択することで、個別に設定することもできる。例えば、メニューバーから［編集］→［針可動領域］→［開始角度］を選択することで、開始端線４４ｃに対するマウス操作が可能になり、開始端線４４ｃをマウスでドラッグすることで、開始端線４４ｃを所望の位置に移動させることができる。
【００４９】
さらに、上述した楕円パラメータの好適な設定例および計算例を以下に説明する。例えば上記楕円パラメータをより簡単に設定するために、楕円の円周上の３つの点（点Ａ，Ｂ，Ｃとする）をコンピュータ２５の画面に表示させ、その３点を通過する楕円を表示する。上記３点のうち２点（点Ａ，Ｂ）の中点を楕円の中心とし、残りの１点（点Ｃ）は楕円の長軸上の点とする。２点の中点と残りの１点の距離が長軸半径であり、３点の位置関係から短軸半径を求めることができる。
【００５０】
点Ａ，Ｂ，Ｃの座標をそれぞれ（Ａｘ，Ａｙ）（Ｂｘ，Ｂｙ）（Ｃｘ，Ｃｙ）とし、針支点６の中心座標を（ｘ，ｙ）とすると、長軸半径は、以下の数式１で表すことができる。尚、sqrt（ ）は、（ ）内の正の平方根を求める関数である。
＜数式１＞
長軸半径＝sqrt（（Ｃｘ−ｘ）２＋（Ｃｙ−ｙ）２）
【００５１】
一方、短軸半径は、以下の数式２で表すことができる。
＜数式２＞
短軸半径＝（長軸半径×sqrt（（（Ａｘ−ｘ）２＋（Ａｙ−ｙ）２）−（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径）×（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径）））／sqrt（（（Ｃｘ−ｘ）２＋（Ｃｙ−ｙ）２）−（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径）×（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径））
【００５２】
ここで、数式２の導出について以下に補足する。図２６に示すように、原点を中心とし、長軸をｘ軸方向に有し、短軸をｙ軸方向に有する楕円については、以下の数式３，４が成立する。尚、長軸半径をａ、短軸半径をｂとする。
【数３】
【数４】
【００５３】
また、図２６の楕円上の点（ｘ、ｙ）と楕円中心との距離をｒとし、ｒと長軸（ｘ軸）とのなす角度をαとすると、以下の数式５が成立する。
【数５】
【００５４】
一般には、楕円の中心は原点に無く、また、回転しているため図２７に示すようになる。図２７における楕円については、楕円上の点Ａと楕円中心との距離ｒは、次式で表される。
＜数式６＞
ｒ＝sqrt（（Ａｘ−ｘ）２＋（Ａｙ−ｙ）２）
【００５５】
また、ｒ cosαは、次式で表される。
＜数式７＞
ｒ cosα＝sqrt（（Ｄｘ−ｘ）２＋（Ｄｙ−ｙ）２）
【００５６】
三角形の余弦定理より、ａ×ｒ cosαは、次式で表される。
＜数式８＞
ａ×ｒ cosα＝（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））
【００５７】
数式８より、ｒ cosαは、次式で表される。
＜数式９＞
ｒ cosα＝（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／ａ
【００５８】
一方、ｒ sinαは、次式で表される。
＜数式１０＞
ｒ sinα＝sqrt（ｒ２−ｒ２ cos２α）
【００５９】
数式１０で表されるｒ sinα、数式９で表されるｒ cosα、数式１で表される長軸半径ａ、を数式５に代入することによって、短軸半径ｂは、数式２で表すことができる。尚、楕円パラメータの設定手順は上記の例に限定されるものではない。例えば、作業者が楕円パラメータの数値をキーボードより直接入力できるようにしても良い。
【００６０】
ここで、針可動領域２０は、目盛盤の無地部分に設定することが好ましい。針可動領域２０に文字、模様、記号、写りこみ、汚れ、ノイズ等（以下、文字類と総称する）が含まれていると、その後の画像処理で指示針２を認識し難くなるためである。但し、針可動領域２０は、厳密に無地である必要性は必ずしもなく、特に本実施形態では針可動領域２０から検出した文字類を除去する文字類除去ステップ（Ｓ２０６）を備えるので、針可動領域２０の大部分が無地であれば良い。
【００６１】
上述した針可動領域２０および目盛領域２１の設定は、人間がコンピュータ２５の画面を見ながら処理を行うため、個人差などによって誤差が生じる可能性があり、特に指示針２の回転中心位置は誤差が生じる可能性が高い。そこで本実施形態では、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）により指示針２の回転中心位置のずれ補正を行い、設定者による誤差を小さくする工夫をしている。
【００６２】
回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）の詳細を図６のフローチャートに示す。いま、例えば、白地の目盛盤に黒色の目盛７が付されている場合を考える。目盛領域２１は指示針２の回転中心を中心にした円弧状の領域であることから、設定した指示針２の回転中心の位置が基準画像２２の回転中心位置に一致している場合には、設定した目盛領域２１が基準画像２２の目盛７が付されている部分に一致することになる。このとき、目盛領域２１の２次元画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、目盛領域２１の平均輝度値は数式１１のように表すことができる。但し（ｘ，ｙ）は目盛領域２１内部の画素、Ｓは目盛領域２１の面積とする。
＜数式１１＞
Σｘ，ｙｇ（ｘ，ｙ）／Ｓ
【００６３】
設定した目盛領域２１が基準画像２２の目盛７が付されている部分に一致する場合、設定した目盛領域２１には、黒色部分である目盛７を含む割合が多くなるので目盛領域２１の平均輝度値は小さくなる。一方、設定した指示針２の回転中心位置が基準画像２２の回転中心からずれている場合には、設定した目盛領域２１が基準画像２２の、目盛７が付されている部分からずれることになる。この場合、設定した目盛領域２１には黒色部分の割合が減るので、目盛領域２１の平均輝度値は大きくなる。
【００６４】
作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）の周囲に関して指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の平均輝度値を繰り返し計算する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−４）。さらに目盛領域２１の最小短軸半径ｂmin、最大短軸半径ｂmax、最小長軸半径ａmin、及び、最大長軸半径ａmaxについても、半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の平均輝度値を繰り返し計算する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−４）。さらに、楕円の傾き角度αについても、角度を少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｏ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の平均輝度値を繰り返し計算する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−４）。この平均輝度値を計算する過程において、初期設定で設定した目盛領域２１及びその近傍領域以外の部分は、領域外であることを示す一定の輝度値を当てはめても良い。近傍領域はメータの種類により多少の違いはあるが、通常は目盛領域２１の近傍の数画素になる。そして、目盛領域２１の平均輝度値が最小となるパラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）を探索する（Ｓ１０４−４）。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）で、作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）及び目盛領域２１の最小短軸半径ｂmin、最大短軸半径ｂmax、最小長軸半径ａmin、最大長軸半径ａmax、および、楕円の傾き角度αを補正する（Ｓ１０４−５）。
【００６５】
なお、上記補正手法では目盛領域２１の平均輝度値を直接計算したが、目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換し、その画像の平均輝度値を計算しても良い。この場合の補正の手順を図７に示す。作業者が設定した指示針２の回転中心の座標（ｘ０，ｙ０）を中心に、目盛領域２１を極座標変換する。この目盛領域２１の２次元の画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、極座標変換の画像ｆ（ｒ，θ）は数式１２によって表すことができる。
＜数式１２＞
ｆ（ｒ，θ）＝ｇ（ｘ０＋ｒ・ｃｏｓθ，ｙ０＋ｒ・ｓｉｎθ）
但し、ｍｒ０ｍｉｎ≦ｒ≦ｍｒ０ｍａｘ
【００６６】
次に設定した回転中心座標（ｘ０，ｙ０）のｘ０とｙ０、目盛領域２１を正面から見た状態の最小長軸半径ｍｒ０ｍｉｎ及び目盛領域２１を正面から見た状態の最大長軸半径ｍｒ０ｍａｘ、楕円の傾き角度αの５パラメータのうち少なくとも１つのパラメータを少し変化させた仮想目盛領域２１を仮定する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−３）。そして、その仮想目盛領域２１を仮定したパラメータをもとに極座標変換する（Ｓ１０４−４Ａ）。このとき、初期設定で設定した目盛領域２１及びその近傍領域以外の部分を極座標変換する場合には領域外であることを示す一定の輝度値を割り当てる。近傍領域はメータの種類により多少の違いが生じるが、通常は目盛領域２１の近傍数画素となる。仮にｘ方向にｉ、ｙ方向にｊ、ｍｒ０ｍｉｎに対してｋ、ｍｒ０ｍａｘに対してｌほど動かした時の極座標変換後の画像は数式１３によって表すことができる。
＜数式１３＞
ｈ（ｒ，θ）＝ｇ（ｘ０＋ｉ＋ｒ・ｃｏｓθ，ｙ０＋ｊ＋ｒ・ｓｉｎθ）
但し、ｍｒ０ｍｉｎ＋ｋ≦ｒ≦ｍｒ０ｍａｘ＋ｌ
【００６７】
作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）の周囲に関して、指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換を繰り返し行う（Ｓ１０４−３，Ｓ１０４−４Ａ）。さらに、目盛領域２１の最小長軸半径ｍｒ０ｍｉｎ及び目盛領域２１の最大長軸半径ｍｒ０ｍａｘについても、半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換を繰り返し行う（Ｓ１０４−３，Ｓ１０４−４Ａ）。さらに、楕円の傾き角度αについても、角度を少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｏ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換を繰り返し行う（Ｓ１０４−３，Ｓ１０４−４Ａ）。そして、極座標変換後の平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｏ）を探索する（Ｓ１０４−４Ｂ）。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｏのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｏ）で作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）及び目盛領域２１の最小長軸半径ｍｒ０ｍｉｎ、最大長軸半径ｍｒ０ｍａｘ、および、楕円の傾き角度αを補正する（Ｓ１０４−５）。
【００６８】
上記補正方法のほかに、基準画像を楕円半径を正規化した状態として極座標変換する方法もある。この場合、作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）の周囲に関して、指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の極座標変換を繰り返し行う。このとき楕円半径を正規化した状態として処理を行う。さらに、目盛領域２１の最小短軸半径、最大短軸半径、最小長軸半径、及び、最大長軸半径についても、半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、楕円半径を正規化した状態としてその仮想目盛領域２１の極座標変換を同様に繰り返し行う。さらに、楕円の傾き角度についても角度を少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｏ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の極座標変換を繰り返し計算する。そして、極座標変換後の平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）を探索する。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）で作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）及び目盛領域２１の最小短軸半径、目盛領域２１の最大短軸半径、目盛領域２１の最小長軸半径、目盛領域２１の最大長軸半径、および、楕円の傾き角度αを補正する。
【００６９】
なお、アナログメータ１が、黒地の目盛盤に白色の目盛７が付されているものである場合には、輝度値を反転させて上述の処理を行えば良い。また、アナログメータ１の画像において、メータ画像の輝度値が白や黒ではなく中間値(グレー)となっている場合は、目盛盤の輝度値と目盛７の輝度値のうち、輝度の高いほうを白、輝度の低いほうを黒とみなして上述の処理を行えばよい。また、目盛盤の輝度値と目盛７の輝度値のうち、輝度の高いほうを白、輝度の低いほうを黒とするような画像処理を行った後に上述の処理を行なってもよい。また、基準画像２２がカラー画像である場合には、図６または図７の処理の前に、基準画像２２をコピーして作業画像とし、この作業画像（カラー画像）を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図６または図７の処理を実行する。さらに基準画像２２がカラー画像である場合であって、たまたま目盛盤の輝度値と目盛７の輝度値が一致もしくは似たような値を示す場合は、例えばカラー信号のうち赤の信号のみを利用し、赤の信号成分が強い部分を白、弱い部分を黒とみなして上述の処理をすればよい。また、赤の信号成分が強い部分を白、弱い部分を黒とするような画像処理を行った後に上述の処理を行なってもよい。青の信号成分や緑の信号成分でも同様のことが言える。また、通常のカラー画像においても、上記のような信号成分の一部を利用した手法のほうが、目盛盤と目盛７を明確に区別できる場合、輝度値を計算せずに別の信号成分を利用してよい。このように、アナログメータ１の画像の目盛盤及び目盛７の輝度の濃淡がはっきりするようにみなす、もしくは輝度の濃淡がはっきりするように画像処理を行った後に上述の補正処理を行うことで、より多くのメータ画像に対応できる。
【００７０】
上記のような回転中心の位置補正を行った後、この補正後の回転中心位置を中心とする配置になるように、針可動領域２０および目盛領域２１も補正し、補正後の針可動領域２０および目盛領域２１を基準画像２２に重ねて表示し、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）による自動補正が正しいか否かを作業者が確認する（図１，図５のＳ１０５）。自動補正が正しくなければ、再度、針可動領域２０および目盛領域２１の設定を行う（Ｓ１０２，Ｓ１０３）。自動補正が正しければ、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）へと処理を進める。
【００７１】
本実施形態では、基準となる目盛７の位置及びその値を目盛情報と呼ぶ。目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）では、次のように目盛情報を設定する。即ち、コンピュータ２５の画面に基準画像２２および設定用図形４３を表示し、作業者が画面上に表示された基準画像２２を見ながらマウスを操作し、設定用図形４３に含まれる目盛位置を示すポインタ（基準目盛設定ライン４７と呼ぶ）を移動させることで、基準となる目盛７の位置（指示針２の回転中心からみた目盛７の方向角度（θｍｎ，ｎ＝１，２，３，…））を設定すると共に、位置を設定した目盛７の値（ｍｎ，ｎ＝１，２，３，…）をキーボード操作により入力する。なお、基準となる目盛７の位置設定とその値の入力は、少なくとも２箇所の目盛７を選択して行えば良い。例えば本実施形態の設定用図形４３は、図１７，図１８に示すように２つの基準目盛設定ライン４７を有している。基準目盛設定ライン４７は、作業者のマウス操作により、基準点４６を中心として回転させることができる。
【００７２】
そして、本実施形態では、上記のように入力された目盛情報から、単位角度あたりの目盛指示値量をコンピュータ２５により自動計算するようにしている。例えば目盛情報として２つの目盛７の方向角度θｍ１，θｍ２と、当該方向角度における目盛７の値ｍ１，ｍ２が入力されているものとする。単位角度（１ｄｅｇ）あたりの指示値量をＡとすると、Ａは数式１４で表される。
＜数式１４＞
Ａ＝（ｍ２−ｍ１）／（θｍ２−θｍ１）
【００７３】
ここで、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、単位角度あたりの指示値量は一定ではなく、アナログメータ１の撮像手段２４に対する傾き角度と指示針２の回転角度方向によって異なる。そこで、例えば本実施形態では、次のようにして、アナログメータ１を正面から撮影した場合の目盛７の方向角度を推定するようにしている。
【００７４】
例えば正面から見たアナログメータ１が半径ｒの真円を成すものとすると、図２５（Ａ）に示す正面から撮影したアナログメータ１に対して、図２５（Ｂ）に示す斜めから撮影したアナログメータ１は、長軸ａ（＝ｒ），短軸ｂの楕円形に変形する。これに対応して、図２５（Ａ）に示す真円におけるｒおよびその方向角αも、図２５（Ｂ）に示す楕円においてｒ’，α’に変化する。
【００７５】
図２５（Ａ）に示す真円から図２５（Ｂ）に示す楕円への変形は、楕円短軸の方向に短軸半径／長軸半径の分だけ縮小したものと考えることができる。方向角α，α’を楕円長軸の方向となす角度とすると、αとα’の関係は次の数式１５，１６で表すことができる。
＜数式１５＞
ｒ×cos α＝ｒ’×cos α’
＜数式１６＞
ｒ×sin α＝ｒ’×（ａ／ｂ）sin α’
【００７６】
ここで、数式３で表される楕円の極座標変換式は、ｘ＝ａ cos θ，ｙ＝ｂ sin θであるから、楕円上のθ＝α’となる点と楕円の中心（原点）との距離（半径）ｒ’は、次式で表される。
＜数式１７＞
ｒ’＝sqrt（ｘ２＋ｙ２）＝sqrt（（ａ cos α’）２＋（ｂ sin α’）２）
【００７７】
また、ｒ＝ａである。従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，角度α’に基づいて、角度αは、以下の数式１８，１９を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式１８＞
α＝cos−１（（ｒ’／ｒ）×cos α’）
＜数式１９＞
α＝sin−１（（ｒ’／ｒ）×（ａ／ｂ）sin α’）
【００７８】
以上の原理により、アナログメータ１を正面から撮影した場合の目盛７の方向角度を推定することができる。推定した目盛７の方向角度を用いて、数式１４により、正確な「単位角度あたりの指示値量」を求めることができる。尚、単位角度あたりの指示値量は、上記のように自動計算する例には限定されず、作業者がキーボード等を用いて直接入力できるようにしても良い。また、「単位角度あたりの指示値量」は必ずしもすべての針稼働領域で一定数をとる必要はなく、針の回転角度に応じて値を変化させることができる。これにより、一定ではない目盛間隔を持つメータ（例えば変電所にある一部の油面計）に対しても対応可能となる。
【００７９】
基準となる目盛７の位置と値である目盛情報は、指示値の自動読取に必要なメータ情報の一つであり、その他にも必要なメータ情報があれば適宜入力する。例えば本実施形態では、基準画像２２における指示針２の位置（指示針２の回転中心からみた指示針２の方向角度）、当該指示針２の指示値、指示針２の単位を、次のようにして入力する。即ち、コンピュータ２５の画面に基準画像２２および設定用図形４３を表示し、作業者が画面上に表示された基準画像２２を見ながらマウスを操作し、設定用図形４３に含まれる指示針２の位置を示すポインタ（指示針設定ライン４８と呼ぶ）を移動させることで、指示針２の位置を入力する。指示針設定ライン４８は、作業者のマウス操作により、基準点４６を中心として回転させることができる。また、指示針２の値と単位は、キーボード操作により入力する。尚、基準画像２２における指示針２の位置及びその値と、基準となる目盛７の位置およびその値とが重複する場合には、いずれか一方の入力を省略できるようにしても良い。
【００８０】
また、アナログメータ１が多針メータである場合には、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）により、現在設定対象となっている指示針２の色情報を入力する。色情報入力ステップ（Ｓ１０７）では、例えば作業者が画面に表示された基準画像２２を見ながらマウスを操作し、画面上のポインタで指示針２を指し示すと、コンピュータ２５は指し示された画素の色情報を、現在設定対象となっている指示針２の色情報として記録する。
【００８１】
また、アナログメータ１が多針メータであり、自動読取対象となる指示針２が複数存在する場合には、すべての指示針２について、上述した初期設定パラメータの入力処理、即ち、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）、目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）を行う（Ｓ１０８）。この際、複数の指示針２の間で共通する情報があれば、例えば針支点６の中心位置、目盛領域２１、針可動領域２０などが複数の指示針２の間で共通する場合には、当該共通する情報については、入力を省略できるようにしても良い。
【００８２】
全ての自動読取対象となる指示針２について初期設定パラメータの入力処理が終了すると（Ｓ１０８；Ｙｅｓ）、入力された初期設定パラメータは初期設定ファイルとしてコンピュータ２５の記憶装置２７に保存される（図５のＳ１０９）。これにより、初期設定工程（Ｓ１）は終了する。保存された初期設定パラメータは以降の自動読取工程（Ｓ２）において呼び出され利用される。ここで、入力された初期設定パラメータ（針可動領域２０や指示針２の色情報など）は、該当する指示針２と関連付けられて、コンピュータ２５の記憶装置２７に記憶され管理される。従って、自動読取工程（Ｓ２）においては、読取対象の指示針２に対応した針可動領域２０や指示針２の色情報を必要に応じて呼び出して利用することができる。
【００８３】
以上のように初期設定パラメータの入力は、作業者がコンピュータ２５の画面に表示される基準画像２２を見ながらインタラクティブ（即ちコンピュータ２５と対話的に）に行うことができる。また、パラメータを設定仕直すことで、一度設定したパラメータを変更することもできる。尚、各パラメータを設定するに当たり、パラメータの設定順序は特に決まっていない。さらに、前回設定を行った作業者と異なる作業者がパラメータの設定を変更することも可能である。
【００８４】
初期設定工程（Ｓ１）が終了すると、自動読取手段１２による自動読取工程（Ｓ２）が実行可能となる。自動読取工程（Ｓ２）はコンピュータ２５によって自動的に行われる。即ち、コンピュータ２５が自動読取手段１２として機能する。本実施形態の自動読取工程（Ｓ２）は、図１に示すように、計測ステップ（Ｓ２０１）と、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）と、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）と、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）と、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）と、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）と、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）と、指示値算出ステップ（Ｓ２０８）とを含む。以下、自動読取工程（Ｓ２）の各ステップについて詳細に説明する。尚、図１０は自動読取工程（Ｓ２）の詳細を示すフローチャートである。
【００８５】
計測ステップ（Ｓ２０１）では、基準画像２２と同一または同一形式のアナログメータ１を、基準画像２２と同じ撮影方向および同じ撮影条件で撮像手段２４により撮影し、撮影した画像を計測画像２３として、コンピュータ２５の記憶装置２７に取り込む。そして、本実施形態では、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）によって計測画像２３のずれを補正した後、指示値自動読取のための画像処理を行う。
【００８６】
通常、基準画像２２を取得した時刻と計測画像２３を取得した時刻は異なるため、何らかの外的要因等により、計測画像２３内のアナログメータ１の位置が基準画像２２内のアナログメータ１の位置と異なることがあり得ると予想される。このため、画像処理を行う前に基準画像２２に対する計測画像２３のずれ（縦横方向の位置ずれと回転角度（方向）のずれ）を検出し、ずれていた場合にはそれを補正して計測画像２３を基準画像２２に合わせる。即ち、基準画像２２に対する計測画像２３のずれ量を求め、このずれを補正する。この補正は、計測画像補正手段３７によって自動的に行われる。計測画像２３について針可動領域２０の画像の極座標変換を行う前にそのずれを補正しておくことで、初期設定に基づいて計測画像２３中の針可動領域２０の画像を正しく抽出することができ、極座標変換を正しく行うことができる。
【００８７】
本実施形態の計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）は、計測画像２３の回転角度のずれを補正する回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）と、計測画像２３の縦横方向の位置ずれを補正する縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）とから構成される。換言すれば、計測画像補正手段３７は、回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）を実行する回転ずれ補正手段と、縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）を実行する縦横ずれ補正手段とにより構成される。
【００８８】
回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）の詳細を図８のフローチャートに示す。尚、基準画像２２および計測画像２３がカラー画像である場合には、図８の処理の前に、基準画像２２および計測画像２３をコピーして作業画像とし、この作業画像（カラー画像）を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図８の処理を実行する。ここで、カラー画像をグレースケールに変換する方法としては、例えば、ＲＧＢ値の各値をそれぞれＲ，Ｇ，Ｂとし、グレースケールの輝度値をＹとして、Ｙ＝（０．２９８９１２＊Ｒ＋０．５８６６１１＊Ｇ＋０．１１４４７８＊Ｂ）として求める方法が一般的である。また、処理の高速化を図るためにＹ＝（２＊Ｒ＋４＊Ｇ＋Ｂ）／７とする方法もある。さらに、ＲＧＢ値のＧ値のみの情報を使い、計算を簡単にする方法もある。回転ずれ補正ステップでは、上述したような既存または新規の濃淡画像生成方法を採用して、濃淡画像を生成する。なお、採用する濃淡画像生成方法は、画像の特徴をできるだけ保存した濃淡画像（グレースケール画像）を生成するものであることが望ましい。
【００８９】
回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）では、先ず、基準画像２２および計測画像２３をそれぞれ２次元フーリエ変換する（Ｓ２０２Ａ−１Ａ，Ｓ２０２Ａ−１Ｂ）。そして、フーリエ変換後の２次元信号の振幅成分（パワースペクトル）について、周波数成分の原点（直流成分）を中心に極座標変換を行う（Ｓ２０２Ａ−２Ａ，Ｓ２０２Ａ−２Ｂ，Ｓ２０２Ａ−３Ａ，Ｓ２０２Ａ−３Ｂ）。この処理は基準画像２２（信号）及び計測画像２３（信号）のそれぞれに関して行う。そして、それぞれの極座標に変換された２次元信号（振幅成分のみ）について、再度フーリエ変換を行う（Ｓ２０２Ａ−４Ａ，Ｓ２０２Ａ−４Ｂ）。その後、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素数成分と計測画像２３から作成した信号の複素数成分をそれぞれ掛け合わせ合成を行う（Ｓ２０２Ａ−５）。合成を行う際にそれぞれの信号の振幅で除算を行う（位相成分のみで位相の差を計算する）。この合成計算、具体的には除算を行うときに、振幅成分があまりにも微小となる場合が存在する。このような場合では合成信号の実数成分＝０，複素数成分＝０としてもよい。また、振幅成分があまりにも微小となる場合の合成信号成分に対して、乱数を割り当ててもよい。合成計算後、信号成分の逆フーリエ変換を計算する（Ｓ２０２Ａ−６）。変換後の信号のなかで、相関値が最大となる座標（ｒ１，θ１）を探索する（Ｓ２０２Ａ−７）。θ１に対応する角度だけ基準画像２２と計測画像２３の回転角度に差があるので、同一の向きになるように計測画像２３をθ１に対応する角度だけ回転させる。これにより計測画像２３の回転角度のずれが補正される。なお、基準画像２２及び計測画像２３をフーリエ変換する際に、角度のずれが精度良く計測できるように基準画像２２及び計測画像２３に対して適切な窓関数などの画像処理を加えることもできる。
【００９０】
次に、縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）の詳細を図９のフローチャートに示す。尚、基準画像２２および計測画像２３がカラー画像である場合には、図９の処理の前に、基準画像２２および計測画像２３をコピーして作業画像とし、この作業画像（カラー画像）を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図９の処理を実行する。この場合、採用する濃淡画像生成方法は、既述したように画像の特徴をできるだけ保存した濃淡画像（グレースケール画像）を生成するものであることが望ましい。
【００９１】
縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）では、先ず、計測画像２３をθ１だけ回転させて回転角度を補正した画像と基準画像２２について、再度２次元フーリエ変換を行う（Ｓ２０２Ｂ−１Ａ，Ｓ２０２Ｂ−１Ｂ）。そして、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素成分と計測画像２３から作成した信号の複素成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う（Ｓ２０２Ｂ−２）。合成を行う際に、それぞれの信号の振幅で除算を行う。そして、合成信号に逆フーリエ変換を行う（Ｓ２０２Ｂ−３）。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標（ｘ１，ｙ１）を探索する（Ｓ２０２Ｂ−４）。その結果、角度θ１だけ回転させた計測画像２３は基準画像２２と比べてｘ軸方向にｘ１画素，ｙ軸方向にｙ１画素だけずれていると考えられる。以上のようにして求めたθ１，ｘ１，ｙ１により、計測画像２３の位置ずれを補正することができる（図１のＳ２０２）。尚、基準画像２２及び計測画像２３をフーリエ変換を行う際、位置のずれを精度良く検出するできるようにするため、基準画像２２、計測画像２３、及び回転処理後の計測画像２３Ａに対して窓関数などの画像処理を用いることが好ましい。
【００９２】
アナログメータ１が多針メータである場合には、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）により目的とする指示針２以外の指示針２を除去した画像を作成する。ここで、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）の処理の対象となる指示針分離以前の画像を針分離前画像と呼び、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）により作成された画像を針分離後画像と呼ぶ。針分離前画像は、「基準画像２２および計測画像２３」であっても良く、または「基準画像２２および計測画像２３から抽出した針可動領域２０」の画像であっても良く、または「極座標変換した後の針可動領域２０の画像」であっても良い。例えば３針メータの場合では、３つの指示針２を含む針分離前画像を、指示針２を１つ含み他の指示針２を含まない３枚の針分離後画像に分解する。これにより、単針メータの場合と同様に指示値の読取処理を行える。例えば本実施形態では、基準画像２２および計測画像２３を針分離前画像として、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）を実行するようにしている。なお、針分離後画像に対してマスク画像を用いてマスク処理を施し、針分離後画像から指示針２の支点部２ａ、文字類、背景等を除去して、指示値読取対象となる一の指示針２のみを含む画像を作成するようにしても良い。
【００９３】
例えば本実施形態のアナログメータ１は、赤、黄、白の３種類の指示針２を有するものとし、基準画像２２および計測画像２３はカラー画像であるものとし、基準画像２２および計測画像２３の各画素にはＲＧＢの数値が定められているものとする。そして、赤、黄、白の３つの指示針２のうち、特定の色の指示針２のみを含み、他の色の指示針２を含まない画像を作成できる閾値を、例えば次のように設定する。
【００９４】
例えば、赤の指示針２のみを含む画像（換言すれば黄および白の指示針２が除かれた画像）は、基準画像２２および計測画像２３中の各画素について、Ｒ値からＧ値を減算した値がある閾値th_rを超える画素の集合とする。即ち、基準画像２２および計測画像２３において、次式を満たす画素の集合が赤の指示針２のみを含む画像となる。
＜数式２０＞
Ｒ値−Ｇ値 ＞ th_r
【００９５】
また、白の指示針２のみを含む画像（換言すれば黄および赤の指示針２が除かれた画像）は、基準画像２２および計測画像２３中の各画素について、Ｂ値がある閾値th_wb1を超え、かつＧ値がある閾値th_wgを超える画素の集合とする。即ち、基準画像２２および計測画像２３において、次式を満たす画素の集合が白の指示針２のみを含む画像となる。
＜数式２１＞
Ｂ値 ＞ th_wb1 かつ Ｇ値 ＞ th_wg
【００９６】
また、黄の指示針２のみを含む画像（換言すれば白および赤の指示針２が除かれた画像）は、基準画像２２および計測画像２３中の各画素について、Ｇ値からＢ値を減算した値がある閾値th_yhを超える画素の集合とする。即ち、基準画像２２および計測画像２３において、次式を満たす画素の集合が黄の指示針２のみを含む画像となる。
＜数式２２＞
Ｇ値−Ｂ値 ＞ th_yh
【００９７】
ここで、撮影時刻や天候などの条件により、目的とする指示針２だけをうまく分離できない場合がある。そのような場合は、計算時に重み付けをおこなうことも可能である。さらに、経年等の理由により白色の針がやや黄色に変色することもある。このような場合には、Ｂ値がある閾値th_wb2を超え、かつＧ値からＢ値を減算した値をＲ値からＢ値を減算した値で除算し、その値がある閾値th_whを超える場合には、その画素は白色であると見なす。また、Ｇ値からＢ値を減算した値が０を超え、かつＧ値からＢ値を減算した値をＲ値からＢ値を減算した値で除算し、その値がある閾値th_yh1〜th_yh2の範囲内である場合には、その画素は黄色であると見なす。
【００９８】
具体的には、重み付けの定数をw_ag、w_abとすると、赤の指示針２のみを含む画像を求めるには、数式２０の条件に代えて数式２３の条件を用いることができ、白の指示針２のみを含む画像を求めるには、数式２１の条件に代えて数式２４の条件を用いることができ、黄の指示針２のみを含む画像を求めるには、数式２２の条件に代えて数式２５の条件を用いることができる。
【００９９】
＜数式２３＞
Ｒ値−w_ag×Ｇ値 ＞ th_r
＜数式２４＞
Ｂ値 ＞ th_wb1 かつ Ｇ値 ＞ th_wg
または
Ｂ値 ＞ th_wb2 かつ （（Ｇ値−Ｂ値）／（Ｒ値−Ｂ値）） ＞ th_wh
＜数式２５＞
Ｇ値−w_ab×Ｂ値 ＞ ０
かつ
th_yh1 ＞ （（Ｇ値−Ｂ値）／（Ｒ値−Ｂ値）） ＞ th_yh2
【０１００】
上述した閾値（th_r，th_wg，th_wb1，th_wb2，th_wh，th_yh，th_yh1，th_yh2）および重み付け定数（w_ag、w_ab）は、初期設定工程（Ｓ１）における色情報入力ステップ（Ｓ１０７）において予め設定される。尚、コンピュータ２５が予め定められたアルゴリズムに従って、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）において入力された色情報に基づいて、上記閾値や重み付け定数を自動算定する、あるいは予め用意された複数の閾値群の中から最適な閾値を自動選択するようにしても良い。また、色情報は、ＲＧＢ（赤、緑、青）値で表される情報には限定されず、ＨＳＢ（色相、彩度、明度）やＣＭＹ（シアン、マゼンダ、イエロー）で表される情報であっても良い。ＲＧＢ以外の色情報を用いる場合は、指示針２を１つ含み他の指示針２を含まない針分離後画像に分解できるように適切な閾値および関係式を適宜採用する。
【０１０１】
針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）では、基準画像２２と計測画像２３のそれぞれについて、針可動領域２０の画像を抽出する。ここで、指示針２が複数ある場合、指示針２ごとに設定された針可動領域２０が異なる場合もあるが、そのような場合であっても、針可動領域２０が指示針２ごとに関連付けられて記録管理されるので、読み取り対象となる指示針２に対応した適切な針可動領域２０を呼び出して、正確な針可動領域画像を抽出できる。なお、基準画像２２から針可動領域２０を抽出した画像の概念を図２１に、計測画像２３から針可動領域２０を抽出した画像の概念を図２２に示す。本実施形態では、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）の後に針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）を実行するので、針可動領域画像には１つの指示針２しか含まれない。
【０１０２】
ここで、設定した針可動領域２０には、目盛盤の文字等がまったく含まれていないことが望ましい。しかし、目盛盤には目盛７のほかに、目盛７の数値や目盛７の単位、アナログメータ１の製造会社名など、文字や模様、記号などが付されている場合がある。さらに、アナログメータ１の前面に設けられた透明保護カバーなどに周囲の景色が写りこんでいたり、汚れなどが付着していることも考えられる。このため、無地部分のみを針可動領域２０として設定することができない場合もある。また、画像処理の過程でノイズが含まれる可能性もある。このように設定した針可動領域２０に、文字類（文字、模様、記号、写りこみ、汚れ、ノイズ等）が含まれていると、その後の画像処理で指示針２を認識し難くなる。そこで、本実施形態では、指示針２の回転角度を求める前に、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）により針可動領域２０に含まれている文字類を除去して、指示針２の認識が容易になるようにしている。文字類除去ステップ（Ｓ２０６）の処理は文字類除去手段３８により自動的に行われる。この文字類除去ステップ（Ｓ２０６）は、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）により抽出された針可動領域２０の画像に対して実行することも可能であるが、処理の簡単化のために、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）により極座標変換された後の針可動領域２０の画像に対して実行することがより好ましい。
【０１０３】
例えば本実施形態の文字類除去ステップ（Ｓ２０６）では、極座標変換後の画像についてある角度の半径方向の輝度値に着目し、半径方向の画素の輝度の変化を調べる。その角度に指示針２があれば輝度の変化は小さいと考えられる。逆に、輝度の変化が大きい場合、その角度に指示針２がある可能性は低いと考えられ、文字類によって輝度が大きく変化したと考えられる。このため、輝度の変化が小さくなるように輝度値を置き換え、文字類を削除する。この処理を極座標変換した画像のすべての角度に対して行う。これにより、針可動領域２０に文字類が写っていたとしても、この文字類を除去して指示針２の読み取り処理を行うことができ、読み取り精度を向上させることができる。上記の文字類除去ステップ（Ｓ２０６）は、指示針２と同色の文字類が針可動領域２０内に残ってしまったような場合に有効である。
【０１０４】
ここで、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）により基準画像２２および計測画像２３から抽出した針可動領域２０の画像は、図２１，図２２に示すように、楕円の一部である扇形状となる。また、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、単位角度あたりの指示値量は一定ではなく、アナログメータ１の撮像手段２４に対する傾き角度と指示針２の回転角度方向によって異なる。正確な指示値を求めるためには、図２１，図２２に示す楕円扇形の２つの針可動領域画像に基づいて、正面から見た場合での指示針２の回転角度を求めることが望ましい。当該回転角度の算出法として、例えば以下の２つの方法が考えられる。
【０１０５】
先ず、第１の方法では、基準画像２２および計測画像２３からそれぞれ抽出した２つの楕円扇形状の針可動領域画像を、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）において、正面から見た状態として極座標変換し、針可動領域２０の周方向（指示針２の回転方向）と径方向（指示針２の長さ方向）を直交する２方向とする矩形の画像に変換する。そして、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）において、上記極座標変換後の２つの矩形画像を相関計算することにより、指示針２の回転角度を求める。
【０１０６】
一方、第２の方法では、基準画像２２および計測画像２３から抽出した２つの楕円扇形状の針可動領域画像を、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）において、楕円半径を正規化した状態として極座標変換し、針可動領域２０の周方向（指示針２の回転方向）と径方向（指示針２の長さ方向）を直交する２方向とする矩形の画像に変換する。そして、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）において、上記極座標変換後の２つの矩形画像を相関計算することにより、指示針２の回転角度を求め、さらに当該求めた回転角度を正面から見た状態に補正する。
【０１０７】
以下、第１の方法における極座標変換ステップ（Ｓ２０５）ついて詳細に説明する。ここでは、簡単のため、楕円の中心座標を原点とし、長軸方向はｙ軸（垂直軸）と同方向とする。図２８（Ａ）に示す針可動領域２０内の点（ｘ、ｙ）と楕円中心との距離（半径）をｒとし、ｒの方向と長軸方向とのなす角度をαとすると、点（ｘ、ｙ）は次式で表すことができる。
【０１０８】
＜数式２６＞
ｘ＝ｒ sin α
＜数式２７＞
ｙ＝ｒ cos α
＜数式２８＞
ｒ＝sqrt（ｘ２＋ｙ２）
【０１０９】
一方、図２８（Ｂ）に示す正面から見た状態の針可動領域２０内の同一点（ｘ’、ｙ’）は、次式で表すことができる。
＜数式２９＞
ｘ’＝ｒ’ sin α’＝（ａ／ｂ）×ｒ sin α
＜数式３０＞
ｙ’＝ｒ’ cos α’＝ｒ cos α
＜数式３１＞
ｒ’＝sqrt（ｘ’２＋ｙ’２）
＝sqrt（（（ａ／ｂ）×ｒ sin α）２＋（ｒ cos α）２）
【０１１０】
従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，極座標（ｒ，α）に基づいて、角度α’は、以下の数式を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式３２＞
α’＝cos−１（（ｒ／ｒ’）cos α）
＜数式３３＞
α’＝sin−１（（ａ／ｂ）×（ｒ／ｒ’） sin α）
【０１１１】
求めたｒ’，α’から正面から見た状態の針可動領域２０の極座標変換を行うことができる。尚、上記計算を効率化するために、針可動領域２０に含まれると考えられるｒ’とα’に対応するｒおよびαを予め求めておいても良い。
【０１１２】
次に、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）について詳細に説明する。針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）では、基準画像２２および計測画像２３から抽出した２つの楕円扇形状の針可動領域画像を極座標変換した後の２つの矩形画像を相関計算することにより、指示針２の回転角度を求める。２つの矩形画像を用いた相関計算により指示針２の回転角度を求める手順は、上記の第１及び第２の方法ともに同じである。なお、基準画像２２から針可動領域２０を抽出した画像を極座標変換した矩形画像の概念を図２３に示し、計測画像２３から針可動領域２０を抽出した画像を極座標変換した矩形画像の概念を図２４に示す。
【０１１３】
図１１に、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）により、基準画像２２および計測画像２３に基づく２つの矩形画像を用いた相関計算により、指示針２の回転角度を求める手順を示す。尚、相関計算の対象画像がカラー画像である場合には、図１１の処理の前に、当該カラー画像を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図１１の処理を実行する。さらに、指示針２と目盛盤の濃淡差（輝度差）を大きくするように、以下の処理を行っても良い。即ち、赤針の抽出にはＲＧＢ値のＲの情報のみを用い、白針の抽出にはＢの情報のみを用い、黄針の抽出にはＧの情報のみを用いて、目盛盤と指示針２の濃淡の差を大きくする。また、撮影時刻や天候などの条件により、これらの方法よりも各指示針２と目盛盤の濃淡差が大きくなる濃淡変換式があれば、その変換式を適宜利用しても良い。
【０１１４】
針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）では、先ず、基準画像２２と計測画像２３の極座標変換後の針可動領域画像について、相関計算を行う。具体的には、それぞれ２次元フーリエ変換を行い（Ｓ２０７−１Ａ，Ｓ２０７−１Ｂ）、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素成分と計測画像２３から作成した信号の複素成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う（Ｓ２０７−２）。さらに合成信号に逆フーリエ変換を行う（Ｓ２０７−３）。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標（ｒ２，θ２）を探索する（Ｓ２０７−４）。このθ２が求める指示針２の回転角である。
【０１１５】
ここで、指示値の読み取りに必要な値はθ２のみであるので、半径方向の処理を簡略化しても良い。半径方向の処理を簡略化することで、画像処理の高速化をより一層図ることができる。具体的には、極座標変換後の２次関数のｒ方向の和をとり、次式に基づいて１次元の関数に変換するようにしても良い。
＜数式３４＞
ｈ’（θ）＝Σｒｈ（ｒ，θ）
【０１１６】
即ち、図１２に示すように、基準画像２２および計測画像２３の極座標変換後の針可動領域画像をそれぞれ１次元の関数に変換し（Ｓ２０７−０Ａ，Ｓ２０７−０Ｂ）、相関計算を行う。具体的には、１次元のフーリエ変換（Ｓ２０７−１Ａ’，Ｓ２０７−１Ｂ’）後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素成分と計測画像２３から作成した信号の複素成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う（Ｓ２０７−２’）。さらに合成信号に逆フーリエ変換を行う（Ｓ２０７−３’）。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標θ２を探索する（Ｓ２０７−４’）。このθ２が求める指示針２２の回転角度である。
【０１１７】
次に、第２の方法について詳細に説明する。楕円は径が一定ではないことから、楕円扇形状の針可動領域画像に対して通常の極座標変換を行っても、矩形（４角が９０°）の画像にはならない。そこで、楕円半径を以下のように正規化する。
【０１１８】
即ち、針可動領域２０内の極座標（ｒ，θ）で表される点について、当該半径ｒを、当該角度θにおける針可動領域２０の最小半径ｒｍｉｎと最大半径ｒｍａｘを用いて、次式により正規化する。
【数３５】
【０１１９】
ここで、角度θにおける針可動領域２０の最大半径ｒｍａｘは数式３６で表され、最小半径ｒｍｉｎは数式３７で表される。ただし、ａｍａｘは針可動領域２０の最大長軸半径、ａｍｉｎは最小長軸半径、ｂｍａｘは最大短軸半径、ｂｍｉｎは最小短軸半径である。
【数３６】
【数３７】
【０１２０】
上記楕円半径を正規化した極座標変換により、基準画像２２および計測画像２３に基づく図２３，図２４に示すような２つの矩形画像が得られる。これら２つの矩形画像に基づいて相関計算により指示針２の回転角度を求める手順は、上記第１の方法と同じであるので省略する。相関計算後、第２の方法においては、以下に説明する手順で、当該相関計算により求めた回転角度を正面から見た状態に補正する。
【０１２１】
相関計算より求めた回転角度をα、基準画像２２内の指示針２と楕円長軸方向のなす角度をβとすると、（α＋β）が計測画像２３における指示針２と楕円長軸方向のなす角度となる。角度α，βを正面から見た状態の角度をα’，β’とすると、数式２９〜数式３０より、針可動領域２０内の極座標（ｒ，α＋β）で表される点（ｘ、ｙ）を、正面から見た状態の同一点（ｘ’、ｙ’）は、次式で表すことができる。
【０１２２】
＜数式３８＞
ｘ’＝ｒ’ sin（α’＋β’）＝（ａ／ｂ）×ｒ sin（α＋β）
＜数式３９＞
ｙ’＝ｒ’ cos（α’＋β’）＝ｒ cos（α＋β）
＜数式４０＞
ｒ’＝sqrt（ｘ’２＋ｙ’２）
＝sqrt（（（ａ／ｂ）×ｒ sin（α＋β））２＋（ｒ cos（α＋β））２）
【０１２３】
従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，極座標（ｒ，α＋β）に基づいて、角度（α’＋β’）は、以下の数式を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式４１＞
（α’＋β’）＝cos−１（（ｒ／ｒ’）cos（α＋β））
＜数式４２＞
（α’＋β’）＝sin−１（（ａ／ｂ）×（ｒ／ｒ’） sin（α＋β））
【０１２４】
同様に、針可動領域２０内の極座標（ｒ，β）で表される点（ｘ、ｙ）を、正面から見た状態の同一点（ｘ’、ｙ’）は、次式で表すことができる。
＜数式４３＞
ｘ’＝ｒ’ sin β’＝（ａ／ｂ）×ｒ sin β
＜数式４４＞
ｙ’＝ｒ’ cos β’＝ｒ cos β
＜数式４５＞
ｒ’＝sqrt（ｘ’２＋ｙ’２）
＝sqrt（（（ａ／ｂ）×ｒ sin β）２＋（ｒ cos β）２）
【０１２５】
従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，極座標（ｒ，β）に基づいて、角度β’は、以下の数式を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式４６＞
β’＝cos−１（（ｒ／ｒ’）cos β）
＜数式４７＞
β’＝sin−１（（ａ／ｂ）×（ｒ／ｒ’） sin β）
【０１２６】
上記のように求めた（α’＋β’）とβ’とから、相関計算より求めた回転角度αを正面から見た状態の角度α’を求めることができる。
【０１２７】
指示値算出ステップ（Ｓ２０８）では、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）で求めた指示針２の回転角と、数式１４で表される単位角度あたりの指示値量とに基づき、計測画像２３における指示針２の指示値を次式により求める。但し、ｙが計測画像２３における指示針２の指示値を示し、Ｂが基準画像２２における指示針２の指示値を示す。また、θ２が針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）で求めた指示針２の回転角を示し、Ａが単位角度あたりの指示値量を示す。
＜数式４８＞
ｙ＝Ａ×θ２＋Ｂ
【０１２８】
以上に説明した指示針分離ステップ（Ｓ２０３）、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）、指示値算出ステップ（Ｓ２０８）を、一つの計測画像２３について、アナログメータ１が備える指示針２の数だけ繰り返す（Ｓ２０９）。すべての指示針２について計測画像２３における指示値が算出されたら（Ｓ２０９；Ｙｅｓ）、当該計測画像２３についての自動読取工程（Ｓ２）は終了となる。なお、各ステップごとに指示針２の数だけ処理を繰り返し、すべての指示針２について処理が終わったら、次のステップに進む方法をとっても良い。また、上述した自動読取工程（Ｓ２）は、一定時間間隔ごとに繰り返し行っても良い。即ち、一定時間間隔ごとに新たな計測画像２３を順次取得し、各計測画像２３について自動読取工程（Ｓ２）を順次実行するようにしても良い。なお、基準画像２２に対する指示針分離ステップ（図４，図１０におけるＳ２０３Ａ）、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４Ａ）、極座標変換ステップ（Ｓ２０５Ａ）、文字類除去ステップ（Ｓ２０６Ａ）は計測画像２３の取得以前に予め行っておき、自動読取工程（Ｓ２）においては、計測画像２３に対してのみ指示針分離ステップ（Ｓ２０３Ｂ）、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４Ｂ）、極座標変換ステップ（Ｓ２０５Ｂ）、文字類除去ステップ（Ｓ２０６Ｂ）を行うようにして、処理の簡素化・高速化を図るようにしても良い。自動読取された指示値は、コンピュータ２５が備える出力装置２９に出力される、または記憶装置２７にデジタルデータとして記録される（図４，図１０のＳ２１０）。
【０１２９】
ここで、上記に説明した一連の処理の中には、正確に処理が行えた場合と、ノイズ等の外的要因などにより処理の信頼性が低下してしまった場合とが存在する。指示針２の指示値自動読取処理の信頼性を向上させる観点から、処理の信頼性が低い場合には、処理の結果に誤差が生じている可能性や、処理に失敗した可能性を作業者に通知することが望ましい。
【０１３０】
例えば、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）や針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）における相関計算時などにおいては、相互相関計算結果のピーク値（即ち相関最大値）が高いほど、信頼性の高い処理が行えたと考えられる。そこで本実施形態では、当該ピーク値に着目し、当該ピーク値が予め設定した閾値を下回る場合には（Ｓ３０１；Ｙｅｓ，Ｓ４０１；Ｙｅｓ）、このまま処理を続行した場合の指示針２の自動読取値は正確でない可能性が高い旨を、出力装置２９を介して作業者に通知するようにしている（Ｓ３０２，Ｓ４０２）。当該通知は、例えばディスプレイに表示される警告メッセージや、スピーカからの警告音によりなされる。作業者は当該警告を受けた後、処理を続行するか、終了するか選択できる（Ｓ３０３，Ｓ４０３）。
【０１３１】
また、本実施形態では、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）において、例えば画像の輝度分布をチェックして、複数本の指示針２が検出されたと判断された場合には（Ｓ５０３；Ｙｅｓ）、このまま処理を続行した場合の指示値の自動読取値は正確でない可能性が高い旨を、出力装置２９を介して作業者に警告するようにしている（Ｓ５０４）。作業者は当該警告を受けた後、処理を続行するか、終了するか選択できる（Ｓ５０５）。また、例えば本実施形態では、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）において、例えば画像の輝度分布をチェックして、指示針２が全く検出されなかった場合には（Ｓ５０１；Ｎｏ）、出力装置２９を介して作業者にエラーを通知し（Ｓ５０２）、処理を強制的に終了するようにしている。
【０１３２】
上記の処理はエラー・警告手段１９により自動で行われる。ただし、エラーや警告の判断対象は、上記の例に限定されない。例えば針可動領域２０の文字類を除去した画像について、うまく文字類を除去できたか確認することで、読み取り結果の信頼性を向上できる。
【０１３３】
以上のように構成される本発明によれば、作業者が基準画像２２に基づいて初期設定を予め行っておくことで、アナログメータ１の計測値（計測画像２３における指示針２の指示値）を画像処理によって自動的に求めることができる。撮像手段２４によって撮影した計測画像２３に基づいてアナログメータ１の指示値を読み取るので、離れた場所からアナログメータ１の指示値を自動的に読み取ることができる。また、コンピュータ２５による画像処理を行うことで指示値を読み取るので、指示値をコンピュータ管理に適したデジタルデータとして得ることができる。
【０１３４】
加えて本発明によれば、アナログメータ１を斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動で読み取ることができる。さらに、多数の指示針２を備えるアナログメータ１が計測対象である場合でも、目的とする指示針２の指示値を正確に自動読取できる。
【０１３５】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、複数の指示針２を備えるアナログメータ１を計測対象としたが、単針のアナログメータ１を計測対象としても良い。この場合であっても、アナログメータ１を斜めから撮影した画像を用いても正確な指示値を自動で読み取ることができる、という新規かつ有用な効果が得られる。また、アナログメータ１の正面に撮像手段２４を設置しても良い。この場合でもあっても、多数の指示針２を備えるアナログメータ１が計測対象であっても目的とする指示針２の指示値を正確に自動読取できる、という新規かつ有用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明のアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムの処理の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明のアナログメータの自動読取装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明のアナログメータの自動読取プログラムが実装されるコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図４】全体の処理の概要を示すフローチャートである。
【図５】初期設定工程の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】回転中心補正ステップの処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】回転中心補正ステップの処理の他の例を示すフローチャートである。
【図８】計測画像補正ステップの処理（前半）の一例を示すフローチャートである。
【図９】計測画像補正ステップの処理（後半）の一例を示すフローチャートである。
【図１０】自動読取工程の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】針回転角算出ステップの処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】針回転角算出ステップの処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１３】アナログメータを斜めから撮影した場合の基準画像の一例を示す図である。
【図１４】アナログメータを斜めから撮影した場合の計測画像の一例を示す図である。
【図１５】アナログメータを正面から撮影した場合の基準画像の一例を示す図である。
【図１６】アナログメータを正面から撮影した場合の計測画像の一例を示す図である。
【図１７】針可動領域および目盛領域の設定に用いる設定用図形の構成例を示す図である。
【図１８】図１７の設定用図形を図１３の基準画像に重ねて表示した状態を示す図である。
【図１９】図１８の画像を正面から見た状態とした図である。
【図２０】図１７の設定用図形を正面から見た状態とした図である。
【図２１】基準画像から針可動領域を抽出した画像の概念図である。
【図２２】計測画像から針可動領域を抽出した画像の概念図である。
【図２３】基準画像の針可動領域の画像を極座標変換した画像の概念図である。
【図２４】計測画像の針可動領域の画像を極座標変換した画像の概念図である。
【図２５】（Ａ）はアナログメータを正面から見た概念図を示し、（Ｂ）はアナログメータを斜めから見た概念図を示す。
【図２６】楕円円周上の点を極座標で表示する場合の概念図である。
【図２７】楕円短軸半径を算出する原理を示す概念図である。
【図２８】（Ａ）はアナログメータを斜めから見た場合の針可動領域の概念図を示し、（Ｂ）はアナログメータを正面から見た場合の針可動領域の概念図を示す。
【符号の説明】
【０１３７】
１ アナログメータ
２ 指示針
３ 基準画像
４ 計測画像
６ 針支点
７ 目盛
１０ 自動読取装置
１３ 基準画像取得手段
１４ 針可動領域設定手段
１５ 目盛情報設定手段
１６ 目盛領域設定手段
１７ 色情報入力手段
２０ 針可動領域
２１ 目盛領域
２２ 基準画像
２３ 計測画像
２４ 撮像手段
２５ コンピュータ
３０ 計測画像取得手段
３１ 指示針分離手段
３２ 針可動領域抽出手段
３３ 極座標変換手段
３４ 針回転角算出手段
３５ 指示値算出手段
３６ 回転中心補正手段
３７ 計測画像補正手段
３８ 文字類除去手段
３９ マスク画像作成手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油温計や圧力計などのアナログメータを撮影した画像を用いて、当該メータの指示値をコンピュータにより自動的に読み取る方法および装置およびプログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、アナログメータを斜めから撮影した画像または多数の指示針を持つアナログメータにも対応可能なアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力計や温度計などには、回転型のアナログメータが多く使用されている。アナログメータはその性質上、指示値をデジタル信号に直接変換するのが困難であり、継続してデータを収集するなど信頼性の高い観測を長期的に行う場合などには、通常、計測者が指示針を目で見て確認してその指示値を読み取るようにしている。
【０００３】
しかし、遠隔地の無人観測所等に設置されているアナログメータについては、その指示値を読み取るために観測者がわざわざ無人観測所等まで出かけることは、困難であり、現実的ではない。また、アナログメータの指示値をコンピュータで長期的にトレンド管理しやすいデジタルデータとして入手したいとの要請もある。無人観測所等に設置されているアナログメータをデジタルメータに交換することで、その指示値をコンピュータ管理に適したデジタル信号として得ることができ、観測者がわざわざ無人観測所等に出かけなくてもオンラインで指示値を知ることが可能となる。しかし、アナログメータをデジタルメータに交換するのには費用がかかり、特に全国各地の無人観測所等で使用されているアナログメータすべての交換を考慮すると、莫大な費用がかかる。
【０００４】
そこで、従来、画像処理によりアナログメータの指示値を自動的に読み取る方法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８９３９号
【特許文献２】特開２００４−１３３５６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、メータ画像から画素の輝度値（グレイ値）をもとに針と思われる部分を探し出し、抜き出した後、角度を計算しているが、ノイズやメータの汚れや撮影時の照明条件などの影響により、間違った部分を針として認識する恐れがあり、信頼性に劣っている。
【０００７】
また、既設の変電設備等に取り付けられている油温計などのアナログメータを読み取る場合、レイアウトの都合上、撮像装置をアナログメータの正面に設置することが難しい場合がある。この場合は、アナログメータを斜めから撮影せざるを得ない。これに対して、特許文献１，２の従来技術では、アナログメータと撮像装置が正対していることを前提としているので、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いると、自動読取値に大きな誤差を生じてしまう。また、アナログメータの中には複数の指示針を有するものがあるが、特許文献１，２の従来技術では、単針のアナログメータを対象としており、多針メータの指示値の自動読取は行えない。
【０００８】
そこで本発明は、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動的に読み取ることができるアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を自動的に読み取ることができるアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有するようにしている。
【００１０】
したがって、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動的に読み取ることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップとを更に有するようにしている。
【００１２】
したがって、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を正確に自動読取できる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のアナログメータの自動読取方法において、前記針支点を中心にした円弧状の領域であって前記アナログメータの目盛部分に対応する目盛領域を設定する目盛領域設定ステップと、当該目盛領域の平均輝度値に基づいて前記針可動領域における回転中心のずれを補正する回転中心補正ステップとを更に有するようにしている。
【００１４】
目盛盤の目盛は、指示針の回転中心を中心とした円周に沿って付されている。したがって、指示針の回転中心の設定がずれていると、設定した目盛領域も目盛が付されている部分からずれてしまう。目盛盤の無地部分と目盛部分とでは画像の輝度が大きく異なる。例えば、白地の目盛盤に黒色で目盛が付されていたとすると、設定した目盛領域に黒色の目盛部分が多く含まれ、白色の無地部分があまり含まれていない場合には、目盛領域の平均輝度値は小さくなる。逆に、設定した目盛領域に白色の無地部分が多く含まれ、黒色の目盛部分があまり含まれていない場合には、目盛領域の平均輝度値は大きくなる。目盛領域の設定が目盛部分に一致していれば黒色部分が多くなるので目盛領域の平均輝度値は小さくなり、ずれていれば白色部分が多くなるので目盛領域の平均輝度値は大きくなる。即ち、平均輝度値が最も小さくなる位置が目盛領域が目盛部分に正確に対応する位置であり、この場合の指示針の回転中心の位置が回転中心の正確な位置に一致する。平均輝度値が最小になるような目盛領域を見つけることで、指示針の回転中心の位置を求めることができ、指示針の回転中心の設定のずれを補正することができる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法において、前記基準画像に対する前記計測画像のずれを求め、このずれを補正する計測画像補正ステップを更に有するようにしている。
【００１６】
基準画像に基づいて初期設定を行った場合、基準画像に対して計測画像がずれていると、計測画像について正しく針可動領域の画像を抽出することができず、また、正しく極座標変換をすることができない。例えば、基準画像の撮影時刻と計測画像の撮影時刻は異なるため、何らかの外的要因等により、計測画像がずれていることが考えられる。そこで、計測画像について針可動領域の画像の極座標変換を行う前にそのずれを補正しておくことで、初期設定に基づいて計測画像の針可動領域の画像を正しく抽出することができ、極座標変換を正しく行うことができる。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法において、前記針可動領域に文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去する文字類除去ステップを更に有するようにしている。
【００１８】
設定した針可動領域には、目盛盤の文字等が全く含まれていないことが好ましい。しかしながら、目盛盤には目盛の他、目盛の数値、目盛の単位、メータの製造会社名、その他、文字や模様や記号等が付されており、また、汚れ等が付着していることもある。そのため、無地部分のみを針可動領域として設定することができない場合もある。また、画像処理の過程でノイズが含まれる場合もある。設定した針可動領域に文字、模様、記号、汚れ、ノイズ等（以下、文字類という）が含まれていると、その後の画像処理で指示針を認識し難くなることがある。そこで、指示針の回転角を求める前に、針可動領域に含まれている文字類を除去することで、指示針の認識が容易になる。
【００１９】
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載の方法を装置化したものであり、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取装置において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段とを有するようにしている。
【００２０】
また、請求項７記載の発明は、コンピュータを請求項６記載の自動読取装置として機能させるためのプログラムであり、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるためのアナログメータの自動読取プログラムにおいて、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段として、コンピュータを機能させるようにしている。
【００２１】
また、請求項８記載の発明は、針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記アナログメータを撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧または当該円弧と相似の円弧を含む円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記アナログメータを前記基準画像の場合と同じ撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記目的とする指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、前記指示針の回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有するようにしている。
【００２２】
したがって、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を正確に自動読取できる。
【発明の効果】
【００２３】
しかして請求項１記載のアナログメータの自動読取方法、請求項６記載の自動読取装置、請求項７記載のプログラムによれば、アナログメータを斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動的に読み取ることができる。
【００２４】
さらに請求項２，８記載のアナログメータの自動読取方法によれば、多数の指示針を備えるアナログメータが計測対象である場合でも、目的とする指示針の指示値を正確に自動読取できる。
【００２５】
さらに請求項３記載のアナログメータの自動読取方法によれば、作業者の個人差等に起因した設定誤差を抑えることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【００２６】
さらに請求項４記載のアナログメータの自動読取方法によれば、計測画像のずれに起因した指示値の読み取り誤差の発生を防止することができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【００２７】
さらに請求項５記載のアナログメータの自動読取方法によれば、画像処理による指示針の認識をより確実にすることができ、より正確にアナログメータの指示値を読み取ることができると共に、その信頼性をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１から図２８に本発明のアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムの実施の一形態を示す。このアナログメータ１の自動読取方法は、針支点６を中心に回転する指示針２と、針支点６を中心とした円弧に沿って付された目盛７とを有するアナログメータ１を撮影した画像を用いて、指示針２の指示値を自動的に求めるものである。図４に処理の概要を示す。
【００３０】
そして、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、図１に示すように、アナログメータ１を斜めの撮影方向から撮影した指示針２の指示値が既知の基準画像２２を得る基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）と、目盛７の円弧を撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって指示針２の可動範囲である針可動領域２０を設定する針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）と、指示針２の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）と、アナログメータ１を撮影方向から撮影した指示針２の指示値が未知の計測画像２３を得る計測ステップ（Ｓ２０１）と、基準画像２２と計測画像２３から針可動領域２０の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）と、当該抽出した２つの針可動領域２０の画像を針支点６を基準に極座標変換して指示針２の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップ（Ｓ２０５）と、極座標変換後の２つの画像に基づいて指示針２の回転角を求める針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）と、当該求めた回転角と指示針２の単位回転角度あたりの指示値量と基準画像２２における既知の指示値とから計測画像２３における指示針２の指示値を求める指示値算出ステップ（Ｓ２０８）とを有している。
【００３１】
ここで、アナログメータ１の種類によっては、指示針２の数が１つの単針のメータではなく、複数の指示針２を持つメータが存在する。例えば本実施形態のアナログメータ１は、複数の指示針２を有し、指示針２はそれぞれ異なる色情報を有するものとする。そして、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、指示針２の色情報を入力する色情報入力ステップ（Ｓ１０７）と、基準画像２２および計測画像２３、または基準画像２２および計測画像２３から抽出した針可動領域２０の画像、または極座標変換した後の針可動領域２０の画像から、指示針２の色情報に基づいて目的とする指示針２以外の指示針２を除去した画像を作成する指示針分離ステップ（Ｓ２０３）とを更に有するようにしている。但し、本発明の対象となるアナログメータ１は、多針メータに限定されるものではなく、単針メータであっても良い。対象アナログメータ１が単針メータである場合には、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）をスキップすれば良い。
【００３２】
さらに、例えば本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、針支点６を中心にした円弧状の領域であってアナログメータ１の目盛部分に対応する目盛領域２１を設定する目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）と、当該目盛領域２１の平均輝度値に基づいて針可動領域２０における回転中心のずれを補正する回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）とを更に有している。加えて、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、基準画像２２に対する計測画像２３のずれを求め、このずれを補正する計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）を更に有している。加えて、本実施形態のアナログメータ１の自動読取方法は、針可動領域２０に文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去する文字類除去ステップ（Ｓ２０６）を更に有している。これらの補正処理によって、より高精度の指示値の自動読取が可能になる。但し、これらの補正処理の組込は好適な一例であり、精度よりも処理速度が要求される場合や、回転中心のずれや計測画像２３のずれが生じる可能性が低い場合、あるいは針可動領域２０に文字類が含まれない場合などには、これらのステップ（Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ２０２，Ｓ２０６）を省略しても良い。
【００３３】
上記のアナログメータ１の自動読取方法は、アナログメータ１の自動読取装置１０として装置化される。この自動読取装置１０は、図２に示すように、指示値の自動読取処理に必要なパラメータを設定する初期設定手段１１と、基準画像２２および計測画像２３と設定されたパラメータとに基づいて指示値の自動読取を行う自動読取手段１２とを備えている。
【００３４】
本実施形態の初期設定手段１１は、基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）を実行する基準画像取得手段１３と、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）を実行する針可動領域設定手段１４と、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）を実行する目盛情報設定手段１５と、目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）を実行する目盛領域設定手段１６と、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）を実行する色情報入力手段１７とにより構成される。
【００３５】
本実施形態の自動読取手段１２は、計測ステップ（Ｓ２０１）を実行する計測画像取得手段３０と、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）を実行する指示針分離手段３１と、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）を実行する針可動領域抽出手段３２と、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）を実行する極座標変換手段３３と、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）を実行する針回転角算出手段３４と、指示値算出ステップ（Ｓ２０８）を実行する指示値算出手段３５とにより構成される。
【００３６】
さらに、本実施形態の自動読取装置１０では、補正手段１８と、処理に失敗した可能性がある場合に作業者に対してエラーや警告を通知するエラー・警告手段１９とを備えている。補正手段１８は、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）を実行する回転中心補正手段３６と、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）を実行する計測画像補正手段３７と、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）を実行する文字類除去手段３８と、指示針２の部分だけを正確に抽出するためのマスク画像を作成するマスク画像作成手段３９とにより構成される。
【００３７】
この自動読取装置１０は、例えば、撮像手段２４と、既知又は新規のコンピュータ（計算機）２５とにより実現される。撮像手段２４が接続されたコンピュータ２５に本発明の自動読取プログラムが読み込まれて実行されることによって、当該コンピュータ２５が自動読取装置１０として機能する。このコンピュータ２５は、例えば図３に示すように、中央処理演算装置（ＣＰＵ）２６、ＲＡＭやＲＯＭおよびハードディスクなどの記憶装置２７、キーボードやマウスなどの入力装置２８、ディスプレイやスピーカ等の出力装置２９、ＣＤなどの媒体に記録されたデータを読み取るディスクドライブ等のデータ読取装置４０、撮像手段２４において作成された画像を取り込むためのインターフェース４１などのハードウェア資源がバス４２により接続されて構成されている。
【００３８】
撮像手段２４は、例えば既知または新規のデジタルカメラである。撮像手段２４と、撮影対象であるアナログメータ１との位置関係は固定されており、撮像手段２４は一定の撮影方向からアナログメータ１の基準画像２２と計測画像２３を撮影する。撮像手段２４により撮影された基準画像２２と計測画像２３は、インターフェース４１を介して、コンピュータ２５の記憶装置２７に記録される。
【００３９】
初期設定手段１１により実行される初期設定工程（Ｓ１）では、作業者がコンピュータ２５の出力装置２９（ディスプレイ）に表示されるＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インターフェース）を確認しながら、入力装置２８（マウスやキーボード）を操作して、指示値の自動読取処理に必要なパラメータ（以下、初期設定パラメータと呼ぶ）を設定する。即ち、コンピュータ本体２５ａと、入力装置２８および出力装置２９が、初期設定手段１１として機能する。尚、既に設定された初期設定パラメータがファイルとしてコンピュータ２５が読取可能な記録媒体に記録されている場合には、データ読取装置４０によって当該初期設定パラメータを読み込むようにしても良い。この場合は、コンピュータ本体２５ａとデータ読取装置４０が初期設定手段１１として機能する。本実施形態の初期設定工程（Ｓ１）は、図１に示すように、基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）と、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）と、目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）と、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）と、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）と、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）を含む。以下、初期設定工程（Ｓ１）の各ステップについて詳細に説明する。尚、図５は初期設定工程（Ｓ１）の詳細を示すフローチャートである。
【００４０】
基準画像取得ステップ（Ｓ１０１）では、１以上の基準画像２２が、撮像手段２４を介してコンピュータ２５に取り込まれる。本実施形態では、この基準画像２２を用いて指示値の自動読取処理に必要なパラメータ（初期設定パラメータ）の設定を行う。ここで、処理の簡素化の観点からは、基準画像２２は指示針２が０を示している画像であることが好ましい。但し、０以外の指示値を示している画像であっても当該指示値が既知であれば、基準画像２２として利用可能である。
【００４１】
ここで、指示針２が指す指示値の異なる複数の基準画像２２を用いて、基準画像２２または計測画像２３から、指示針２の部分だけを正確に抽出するためのマスク画像を作成するようにしても良い。例えば、指示針２が指す指示値の異なる複数の基準画像２２間で、同座標における画素の色情報値（輝度値またはＲＧＢ値など）が一致する又は色情報値の差が一定範囲内となる画素の集合をマスク画像とする。そして、マスク処理の対象画像から、マスク画像と同座標における画素の色情報値が一致する又は色情報値の差が一定範囲内となる画素を除去すれば、対象画像から指示針２の部分だけを抽出することができる。上記のマスク画像の作成処理はマスク画像作成手段３９により自動で行われる。作成されたマスク画像は、例えば文字類除去ステップ（Ｓ２０６）において利用することができる。または、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）を実行する前の基準画像２２や計測画像２３に対してマスク画像を用いてマスク処理を施し、指示針２の部分だけを抽出することもできる。これにより、指示針２の支点部２ａやアナログメータ１の前面に設けられた透明保護カバーなどに映り込む周囲の景色などを効果的に除去して、基準画像２２や計測画像２３における指示針２の位置を正確に認識することが可能となり、より高精度の指示値自動読取が可能になる。
【００４２】
次に、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）および目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）について詳細に説明する。アナログメータ１を斜めから撮影した場合、針可動領域２０および目盛領域２１の外縁は楕円の円弧となる。そこで、本実施形態では、針支点６を中心とした楕円を用いて針可動領域２０および目盛領域２１の設定を行う。
【００４３】
具体的には、針可動領域２０および目盛領域２１を、それぞれ以下の楕円パラメータ、即ち、（１）最大長軸半径、（２）最大短軸半径、（３）最小長軸半径、（４）最小短軸半径、（５）開始角度、（６）終了角度、（７）回転中心座標、（８）楕円傾き角度（例えば垂直軸（ｙ軸）と長軸とのなす角度）を用いて、設定する。
【００４４】
ここで、上記すべての楕円パラメータについて作業者が設定する必要は必ずしもなく、設定済みの他の楕円パラメータから自動的に算出できる楕円パラメータがあれば、コンピュータ２５により自動的に算出してもよい。例えば、最大長軸半径と最大短軸半径の比と、最小長軸半径と最小短軸半径の比は、通常同一であると考えられるので、針可動領域２０の最小短軸半径は、針可動領域２０の最大長軸半径と最大短軸半径の比と最小長軸半径から、求めることができる。また、針可動領域２０の楕円の回転中心座標と、目盛領域２１の楕円の回転中心座標とは同じとして良い。
【００４５】
一方、アナログメータ１を正面から撮影した場合、針可動領域２０および目盛領域２１の外縁は真円の円弧となる。この場合は、上記楕円パラメータにおいて、最大長軸半径＝最大短軸半径、最小長軸半径＝最小短軸半径、とすれば良い。つまり、本発明は、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、正面から撮影した場合、のいずれにも対応できる。
【００４６】
上述した楕円パラメータは、例えばコンピュータ２５の画面に基準画像２２を表示し、この基準画像２２上に、図１７に示す設定用図形４３を表示し、作業者が入力装置２８（マウス）を操作して、設定用図形４３を移動・変形（拡大・縮小・回転等）させ、設定用図形４３の形状及び位置を調整し確定することで、コンピュータ２５の演算機能により自動的に算定される。
【００４７】
設定用図形４３は、針可動領域２０を表す針可動領域図形４４と、目盛領域２１を表す目盛領域図形４５と、針支点６の中心位置（換言すれば針可動領域２０における回転中心）を示す基準点４６とを有して構成される。針可動領域図形４４および目盛領域図形４５はそれぞれ外側縁４４ａ，４５ａ、内側縁４４ｂ，４５ｂ、開始端線４４ｃ，４５ｃ、終了端線４４ｄ，４５ｄにより構成される。外側縁４４ａ，４５ａおよび内側縁４４ｂ，４５ｂはそれぞれ基準点４６を中心とする円弧または楕円弧として拡大・縮小させることができる。この際、楕円弧における楕円長軸と短軸の比も変化させることもできる。開始端線４４ｃ，４５ｃおよび終了端線４４ｄ，４５ｄは、それぞれ外側縁４４ａ，４５ａと内側縁４４ｂ，４５ｂの端同士を結んで針可動領域２０および目盛領域２１を表す閉じた領域を作るもので、基準点４６を中心として回転させることができる。
【００４８】
例えば作業者は、コンピュータ２５の画面に表示された基準画像２２上で、針支点６の中心位置にマウスポインタを合わせて、基準点４６を確定する。その後、基準点４６を中心に、外側縁４４ａ，４５ａおよび内側縁４４ｂ，４５ｂを拡大または縮小し、開始端線４４ｃ，４５ｃおよび終了端線４４ｄ，４５ｄを回転させて、針可動領域２０および目盛領域２１を調整し確定する。当該確定後、コンピュータ２５は、基準画像２２上における設定用図形４３の座標に基づいて、針可動領域２０および目盛領域２１の、（１）最大長軸半径、（２）最大短軸半径、（３）最小長軸半径、（４）最小短軸半径、（５）開始角度、（６）終了角度、（７）回転中心座標、（８）楕円傾き角度、を自動計算する。なお、上述した楕円パラメータの設定は、出力装置２９（ディスプレイ）に表示されるＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インターフェース）のメニューバーおよび当該メニューバーから展開されるプルダウンメニューの中から、該当する項目を選択することで、個別に設定することもできる。例えば、メニューバーから［編集］→［針可動領域］→［開始角度］を選択することで、開始端線４４ｃに対するマウス操作が可能になり、開始端線４４ｃをマウスでドラッグすることで、開始端線４４ｃを所望の位置に移動させることができる。
【００４９】
さらに、上述した楕円パラメータの好適な設定例および計算例を以下に説明する。例えば上記楕円パラメータをより簡単に設定するために、楕円の円周上の３つの点（点Ａ，Ｂ，Ｃとする）をコンピュータ２５の画面に表示させ、その３点を通過する楕円を表示する。上記３点のうち２点（点Ａ，Ｂ）の中点を楕円の中心とし、残りの１点（点Ｃ）は楕円の長軸上の点とする。２点の中点と残りの１点の距離が長軸半径であり、３点の位置関係から短軸半径を求めることができる。
【００５０】
点Ａ，Ｂ，Ｃの座標をそれぞれ（Ａｘ，Ａｙ）（Ｂｘ，Ｂｙ）（Ｃｘ，Ｃｙ）とし、針支点６の中心座標を（ｘ，ｙ）とすると、長軸半径は、以下の数式１で表すことができる。尚、sqrt（ ）は、（ ）内の正の平方根を求める関数である。
＜数式１＞
長軸半径＝sqrt（（Ｃｘ−ｘ）２＋（Ｃｙ−ｙ）２）
【００５１】
一方、短軸半径は、以下の数式２で表すことができる。
＜数式２＞
短軸半径＝（長軸半径×sqrt（（（Ａｘ−ｘ）２＋（Ａｙ−ｙ）２）−（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径）×（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径）））／sqrt（（（Ｃｘ−ｘ）２＋（Ｃｙ−ｙ）２）−（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径）×（（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／長軸半径））
【００５２】
ここで、数式２の導出について以下に補足する。図２６に示すように、原点を中心とし、長軸をｘ軸方向に有し、短軸をｙ軸方向に有する楕円については、以下の数式３，４が成立する。尚、長軸半径をａ、短軸半径をｂとする。
【数３】
【数４】
【００５３】
また、図２６の楕円上の点（ｘ、ｙ）と楕円中心との距離をｒとし、ｒと長軸（ｘ軸）とのなす角度をαとすると、以下の数式５が成立する。
【数５】
【００５４】
一般には、楕円の中心は原点に無く、また、回転しているため図２７に示すようになる。図２７における楕円については、楕円上の点Ａと楕円中心との距離ｒは、次式で表される。
＜数式６＞
ｒ＝sqrt（（Ａｘ−ｘ）２＋（Ａｙ−ｙ）２）
【００５５】
また、ｒ cosαは、次式で表される。
＜数式７＞
ｒ cosα＝sqrt（（Ｄｘ−ｘ）２＋（Ｄｙ−ｙ）２）
【００５６】
三角形の余弦定理より、ａ×ｒ cosαは、次式で表される。
＜数式８＞
ａ×ｒ cosα＝（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））
【００５７】
数式８より、ｒ cosαは、次式で表される。
＜数式９＞
ｒ cosα＝（（Ｃｘ−ｘ）×（Ａｘ−ｘ）＋（Ｃｙ−ｙ）×（Ａｙ−ｙ））／ａ
【００５８】
一方、ｒ sinαは、次式で表される。
＜数式１０＞
ｒ sinα＝sqrt（ｒ２−ｒ２ cos２α）
【００５９】
数式１０で表されるｒ sinα、数式９で表されるｒ cosα、数式１で表される長軸半径ａ、を数式５に代入することによって、短軸半径ｂは、数式２で表すことができる。尚、楕円パラメータの設定手順は上記の例に限定されるものではない。例えば、作業者が楕円パラメータの数値をキーボードより直接入力できるようにしても良い。
【００６０】
ここで、針可動領域２０は、目盛盤の無地部分に設定することが好ましい。針可動領域２０に文字、模様、記号、写りこみ、汚れ、ノイズ等（以下、文字類と総称する）が含まれていると、その後の画像処理で指示針２を認識し難くなるためである。但し、針可動領域２０は、厳密に無地である必要性は必ずしもなく、特に本実施形態では針可動領域２０から検出した文字類を除去する文字類除去ステップ（Ｓ２０６）を備えるので、針可動領域２０の大部分が無地であれば良い。
【００６１】
上述した針可動領域２０および目盛領域２１の設定は、人間がコンピュータ２５の画面を見ながら処理を行うため、個人差などによって誤差が生じる可能性があり、特に指示針２の回転中心位置は誤差が生じる可能性が高い。そこで本実施形態では、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）により指示針２の回転中心位置のずれ補正を行い、設定者による誤差を小さくする工夫をしている。
【００６２】
回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）の詳細を図６のフローチャートに示す。いま、例えば、白地の目盛盤に黒色の目盛７が付されている場合を考える。目盛領域２１は指示針２の回転中心を中心にした円弧状の領域であることから、設定した指示針２の回転中心の位置が基準画像２２の回転中心位置に一致している場合には、設定した目盛領域２１が基準画像２２の目盛７が付されている部分に一致することになる。このとき、目盛領域２１の２次元画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、目盛領域２１の平均輝度値は数式１１のように表すことができる。但し（ｘ，ｙ）は目盛領域２１内部の画素、Ｓは目盛領域２１の面積とする。
＜数式１１＞
Σｘ，ｙｇ（ｘ，ｙ）／Ｓ
【００６３】
設定した目盛領域２１が基準画像２２の目盛７が付されている部分に一致する場合、設定した目盛領域２１には、黒色部分である目盛７を含む割合が多くなるので目盛領域２１の平均輝度値は小さくなる。一方、設定した指示針２の回転中心位置が基準画像２２の回転中心からずれている場合には、設定した目盛領域２１が基準画像２２の、目盛７が付されている部分からずれることになる。この場合、設定した目盛領域２１には黒色部分の割合が減るので、目盛領域２１の平均輝度値は大きくなる。
【００６４】
作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）の周囲に関して指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の平均輝度値を繰り返し計算する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−４）。さらに目盛領域２１の最小短軸半径ｂmin、最大短軸半径ｂmax、最小長軸半径ａmin、及び、最大長軸半径ａmaxについても、半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の平均輝度値を繰り返し計算する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−４）。さらに、楕円の傾き角度αについても、角度を少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｏ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の平均輝度値を繰り返し計算する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−４）。この平均輝度値を計算する過程において、初期設定で設定した目盛領域２１及びその近傍領域以外の部分は、領域外であることを示す一定の輝度値を当てはめても良い。近傍領域はメータの種類により多少の違いはあるが、通常は目盛領域２１の近傍の数画素になる。そして、目盛領域２１の平均輝度値が最小となるパラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）を探索する（Ｓ１０４−４）。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）で、作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）及び目盛領域２１の最小短軸半径ｂmin、最大短軸半径ｂmax、最小長軸半径ａmin、最大長軸半径ａmax、および、楕円の傾き角度αを補正する（Ｓ１０４−５）。
【００６５】
なお、上記補正手法では目盛領域２１の平均輝度値を直接計算したが、目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換し、その画像の平均輝度値を計算しても良い。この場合の補正の手順を図７に示す。作業者が設定した指示針２の回転中心の座標（ｘ０，ｙ０）を中心に、目盛領域２１を極座標変換する。この目盛領域２１の２次元の画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、極座標変換の画像ｆ（ｒ，θ）は数式１２によって表すことができる。
＜数式１２＞
ｆ（ｒ，θ）＝ｇ（ｘ０＋ｒ・ｃｏｓθ，ｙ０＋ｒ・ｓｉｎθ）
但し、ｍｒ０ｍｉｎ≦ｒ≦ｍｒ０ｍａｘ
【００６６】
次に設定した回転中心座標（ｘ０，ｙ０）のｘ０とｙ０、目盛領域２１を正面から見た状態の最小長軸半径ｍｒ０ｍｉｎ及び目盛領域２１を正面から見た状態の最大長軸半径ｍｒ０ｍａｘ、楕円の傾き角度αの５パラメータのうち少なくとも１つのパラメータを少し変化させた仮想目盛領域２１を仮定する（Ｓ１０４−１〜Ｓ１０４−３）。そして、その仮想目盛領域２１を仮定したパラメータをもとに極座標変換する（Ｓ１０４−４Ａ）。このとき、初期設定で設定した目盛領域２１及びその近傍領域以外の部分を極座標変換する場合には領域外であることを示す一定の輝度値を割り当てる。近傍領域はメータの種類により多少の違いが生じるが、通常は目盛領域２１の近傍数画素となる。仮にｘ方向にｉ、ｙ方向にｊ、ｍｒ０ｍｉｎに対してｋ、ｍｒ０ｍａｘに対してｌほど動かした時の極座標変換後の画像は数式１３によって表すことができる。
＜数式１３＞
ｈ（ｒ，θ）＝ｇ（ｘ０＋ｉ＋ｒ・ｃｏｓθ，ｙ０＋ｊ＋ｒ・ｓｉｎθ）
但し、ｍｒ０ｍｉｎ＋ｋ≦ｒ≦ｍｒ０ｍａｘ＋ｌ
【００６７】
作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）の周囲に関して、指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換を繰り返し行う（Ｓ１０４−３，Ｓ１０４−４Ａ）。さらに、目盛領域２１の最小長軸半径ｍｒ０ｍｉｎ及び目盛領域２１の最大長軸半径ｍｒ０ｍａｘについても、半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換を繰り返し行う（Ｓ１０４−３，Ｓ１０４−４Ａ）。さらに、楕円の傾き角度αについても、角度を少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｏ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１を正面から見た状態として極座標変換を繰り返し行う（Ｓ１０４−３，Ｓ１０４−４Ａ）。そして、極座標変換後の平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｏ）を探索する（Ｓ１０４−４Ｂ）。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｏのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｏ）で作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）及び目盛領域２１の最小長軸半径ｍｒ０ｍｉｎ、最大長軸半径ｍｒ０ｍａｘ、および、楕円の傾き角度αを補正する（Ｓ１０４−５）。
【００６８】
上記補正方法のほかに、基準画像を楕円半径を正規化した状態として極座標変換する方法もある。この場合、作業者が設定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）の周囲に関して、指示針２の回転中心座標をｘｙ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｉ，ｊ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の極座標変換を繰り返し行う。このとき楕円半径を正規化した状態として処理を行う。さらに、目盛領域２１の最小短軸半径、最大短軸半径、最小長軸半径、及び、最大長軸半径についても、半径ｒ方向に少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、楕円半径を正規化した状態としてその仮想目盛領域２１の極座標変換を同様に繰り返し行う。さらに、楕円の傾き角度についても角度を少しずつずらしながら（変動パラメータ（ｏ）を少しずつ変化させながら）、仮想目盛領域２１を仮定し、その仮想目盛領域２１の極座標変換を繰り返し計算する。そして、極座標変換後の平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）を探索する。この探索の過程において、必ずしもｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏのパラメータをすべて変動させる必要はなく、装置の計算能力に応じて探索パラメータを減らしても良い。また、探索を行う領域についても装置の計算能力により探索範囲を変動させることができる。その後、前記平均輝度値が最小となる変動パラメータ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ）で作業者が指定した指示針２の回転中心座標（ｘ０，ｙ０）及び目盛領域２１の最小短軸半径、目盛領域２１の最大短軸半径、目盛領域２１の最小長軸半径、目盛領域２１の最大長軸半径、および、楕円の傾き角度αを補正する。
【００６９】
なお、アナログメータ１が、黒地の目盛盤に白色の目盛７が付されているものである場合には、輝度値を反転させて上述の処理を行えば良い。また、アナログメータ１の画像において、メータ画像の輝度値が白や黒ではなく中間値(グレー)となっている場合は、目盛盤の輝度値と目盛７の輝度値のうち、輝度の高いほうを白、輝度の低いほうを黒とみなして上述の処理を行えばよい。また、目盛盤の輝度値と目盛７の輝度値のうち、輝度の高いほうを白、輝度の低いほうを黒とするような画像処理を行った後に上述の処理を行なってもよい。また、基準画像２２がカラー画像である場合には、図６または図７の処理の前に、基準画像２２をコピーして作業画像とし、この作業画像（カラー画像）を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図６または図７の処理を実行する。さらに基準画像２２がカラー画像である場合であって、たまたま目盛盤の輝度値と目盛７の輝度値が一致もしくは似たような値を示す場合は、例えばカラー信号のうち赤の信号のみを利用し、赤の信号成分が強い部分を白、弱い部分を黒とみなして上述の処理をすればよい。また、赤の信号成分が強い部分を白、弱い部分を黒とするような画像処理を行った後に上述の処理を行なってもよい。青の信号成分や緑の信号成分でも同様のことが言える。また、通常のカラー画像においても、上記のような信号成分の一部を利用した手法のほうが、目盛盤と目盛７を明確に区別できる場合、輝度値を計算せずに別の信号成分を利用してよい。このように、アナログメータ１の画像の目盛盤及び目盛７の輝度の濃淡がはっきりするようにみなす、もしくは輝度の濃淡がはっきりするように画像処理を行った後に上述の補正処理を行うことで、より多くのメータ画像に対応できる。
【００７０】
上記のような回転中心の位置補正を行った後、この補正後の回転中心位置を中心とする配置になるように、針可動領域２０および目盛領域２１も補正し、補正後の針可動領域２０および目盛領域２１を基準画像２２に重ねて表示し、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）による自動補正が正しいか否かを作業者が確認する（図１，図５のＳ１０５）。自動補正が正しくなければ、再度、針可動領域２０および目盛領域２１の設定を行う（Ｓ１０２，Ｓ１０３）。自動補正が正しければ、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）へと処理を進める。
【００７１】
本実施形態では、基準となる目盛７の位置及びその値を目盛情報と呼ぶ。目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）では、次のように目盛情報を設定する。即ち、コンピュータ２５の画面に基準画像２２および設定用図形４３を表示し、作業者が画面上に表示された基準画像２２を見ながらマウスを操作し、設定用図形４３に含まれる目盛位置を示すポインタ（基準目盛設定ライン４７と呼ぶ）を移動させることで、基準となる目盛７の位置（指示針２の回転中心からみた目盛７の方向角度（θｍｎ，ｎ＝１，２，３，…））を設定すると共に、位置を設定した目盛７の値（ｍｎ，ｎ＝１，２，３，…）をキーボード操作により入力する。なお、基準となる目盛７の位置設定とその値の入力は、少なくとも２箇所の目盛７を選択して行えば良い。例えば本実施形態の設定用図形４３は、図１７，図１８に示すように２つの基準目盛設定ライン４７を有している。基準目盛設定ライン４７は、作業者のマウス操作により、基準点４６を中心として回転させることができる。
【００７２】
そして、本実施形態では、上記のように入力された目盛情報から、単位角度あたりの目盛指示値量をコンピュータ２５により自動計算するようにしている。例えば目盛情報として２つの目盛７の方向角度θｍ１，θｍ２と、当該方向角度における目盛７の値ｍ１，ｍ２が入力されているものとする。単位角度（１ｄｅｇ）あたりの指示値量をＡとすると、Ａは数式１４で表される。
＜数式１４＞
Ａ＝（ｍ２−ｍ１）／（θｍ２−θｍ１）
【００７３】
ここで、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、単位角度あたりの指示値量は一定ではなく、アナログメータ１の撮像手段２４に対する傾き角度と指示針２の回転角度方向によって異なる。そこで、例えば本実施形態では、次のようにして、アナログメータ１を正面から撮影した場合の目盛７の方向角度を推定するようにしている。
【００７４】
例えば正面から見たアナログメータ１が半径ｒの真円を成すものとすると、図２５（Ａ）に示す正面から撮影したアナログメータ１に対して、図２５（Ｂ）に示す斜めから撮影したアナログメータ１は、長軸ａ（＝ｒ），短軸ｂの楕円形に変形する。これに対応して、図２５（Ａ）に示す真円におけるｒおよびその方向角αも、図２５（Ｂ）に示す楕円においてｒ’，α’に変化する。
【００７５】
図２５（Ａ）に示す真円から図２５（Ｂ）に示す楕円への変形は、楕円短軸の方向に短軸半径／長軸半径の分だけ縮小したものと考えることができる。方向角α，α’を楕円長軸の方向となす角度とすると、αとα’の関係は次の数式１５，１６で表すことができる。
＜数式１５＞
ｒ×cos α＝ｒ’×cos α’
＜数式１６＞
ｒ×sin α＝ｒ’×（ａ／ｂ）sin α’
【００７６】
ここで、数式３で表される楕円の極座標変換式は、ｘ＝ａ cos θ，ｙ＝ｂ sin θであるから、楕円上のθ＝α’となる点と楕円の中心（原点）との距離（半径）ｒ’は、次式で表される。
＜数式１７＞
ｒ’＝sqrt（ｘ２＋ｙ２）＝sqrt（（ａ cos α’）２＋（ｂ sin α’）２）
【００７７】
また、ｒ＝ａである。従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，角度α’に基づいて、角度αは、以下の数式１８，１９を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式１８＞
α＝cos−１（（ｒ’／ｒ）×cos α’）
＜数式１９＞
α＝sin−１（（ｒ’／ｒ）×（ａ／ｂ）sin α’）
【００７８】
以上の原理により、アナログメータ１を正面から撮影した場合の目盛７の方向角度を推定することができる。推定した目盛７の方向角度を用いて、数式１４により、正確な「単位角度あたりの指示値量」を求めることができる。尚、単位角度あたりの指示値量は、上記のように自動計算する例には限定されず、作業者がキーボード等を用いて直接入力できるようにしても良い。また、「単位角度あたりの指示値量」は必ずしもすべての針稼働領域で一定数をとる必要はなく、針の回転角度に応じて値を変化させることができる。これにより、一定ではない目盛間隔を持つメータ（例えば変電所にある一部の油面計）に対しても対応可能となる。
【００７９】
基準となる目盛７の位置と値である目盛情報は、指示値の自動読取に必要なメータ情報の一つであり、その他にも必要なメータ情報があれば適宜入力する。例えば本実施形態では、基準画像２２における指示針２の位置（指示針２の回転中心からみた指示針２の方向角度）、当該指示針２の指示値、指示針２の単位を、次のようにして入力する。即ち、コンピュータ２５の画面に基準画像２２および設定用図形４３を表示し、作業者が画面上に表示された基準画像２２を見ながらマウスを操作し、設定用図形４３に含まれる指示針２の位置を示すポインタ（指示針設定ライン４８と呼ぶ）を移動させることで、指示針２の位置を入力する。指示針設定ライン４８は、作業者のマウス操作により、基準点４６を中心として回転させることができる。また、指示針２の値と単位は、キーボード操作により入力する。尚、基準画像２２における指示針２の位置及びその値と、基準となる目盛７の位置およびその値とが重複する場合には、いずれか一方の入力を省略できるようにしても良い。
【００８０】
また、アナログメータ１が多針メータである場合には、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）により、現在設定対象となっている指示針２の色情報を入力する。色情報入力ステップ（Ｓ１０７）では、例えば作業者が画面に表示された基準画像２２を見ながらマウスを操作し、画面上のポインタで指示針２を指し示すと、コンピュータ２５は指し示された画素の色情報を、現在設定対象となっている指示針２の色情報として記録する。
【００８１】
また、アナログメータ１が多針メータであり、自動読取対象となる指示針２が複数存在する場合には、すべての指示針２について、上述した初期設定パラメータの入力処理、即ち、針可動領域設定ステップ（Ｓ１０２）、目盛領域設定ステップ（Ｓ１０３）、回転中心補正ステップ（Ｓ１０４）、目盛情報設定ステップ（Ｓ１０６）、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）を行う（Ｓ１０８）。この際、複数の指示針２の間で共通する情報があれば、例えば針支点６の中心位置、目盛領域２１、針可動領域２０などが複数の指示針２の間で共通する場合には、当該共通する情報については、入力を省略できるようにしても良い。
【００８２】
全ての自動読取対象となる指示針２について初期設定パラメータの入力処理が終了すると（Ｓ１０８；Ｙｅｓ）、入力された初期設定パラメータは初期設定ファイルとしてコンピュータ２５の記憶装置２７に保存される（図５のＳ１０９）。これにより、初期設定工程（Ｓ１）は終了する。保存された初期設定パラメータは以降の自動読取工程（Ｓ２）において呼び出され利用される。ここで、入力された初期設定パラメータ（針可動領域２０や指示針２の色情報など）は、該当する指示針２と関連付けられて、コンピュータ２５の記憶装置２７に記憶され管理される。従って、自動読取工程（Ｓ２）においては、読取対象の指示針２に対応した針可動領域２０や指示針２の色情報を必要に応じて呼び出して利用することができる。
【００８３】
以上のように初期設定パラメータの入力は、作業者がコンピュータ２５の画面に表示される基準画像２２を見ながらインタラクティブ（即ちコンピュータ２５と対話的に）に行うことができる。また、パラメータを設定仕直すことで、一度設定したパラメータを変更することもできる。尚、各パラメータを設定するに当たり、パラメータの設定順序は特に決まっていない。さらに、前回設定を行った作業者と異なる作業者がパラメータの設定を変更することも可能である。
【００８４】
初期設定工程（Ｓ１）が終了すると、自動読取手段１２による自動読取工程（Ｓ２）が実行可能となる。自動読取工程（Ｓ２）はコンピュータ２５によって自動的に行われる。即ち、コンピュータ２５が自動読取手段１２として機能する。本実施形態の自動読取工程（Ｓ２）は、図１に示すように、計測ステップ（Ｓ２０１）と、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）と、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）と、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）と、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）と、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）と、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）と、指示値算出ステップ（Ｓ２０８）とを含む。以下、自動読取工程（Ｓ２）の各ステップについて詳細に説明する。尚、図１０は自動読取工程（Ｓ２）の詳細を示すフローチャートである。
【００８５】
計測ステップ（Ｓ２０１）では、基準画像２２と同一または同一形式のアナログメータ１を、基準画像２２と同じ撮影方向および同じ撮影条件で撮像手段２４により撮影し、撮影した画像を計測画像２３として、コンピュータ２５の記憶装置２７に取り込む。そして、本実施形態では、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）によって計測画像２３のずれを補正した後、指示値自動読取のための画像処理を行う。
【００８６】
通常、基準画像２２を取得した時刻と計測画像２３を取得した時刻は異なるため、何らかの外的要因等により、計測画像２３内のアナログメータ１の位置が基準画像２２内のアナログメータ１の位置と異なることがあり得ると予想される。このため、画像処理を行う前に基準画像２２に対する計測画像２３のずれ（縦横方向の位置ずれと回転角度（方向）のずれ）を検出し、ずれていた場合にはそれを補正して計測画像２３を基準画像２２に合わせる。即ち、基準画像２２に対する計測画像２３のずれ量を求め、このずれを補正する。この補正は、計測画像補正手段３７によって自動的に行われる。計測画像２３について針可動領域２０の画像の極座標変換を行う前にそのずれを補正しておくことで、初期設定に基づいて計測画像２３中の針可動領域２０の画像を正しく抽出することができ、極座標変換を正しく行うことができる。
【００８７】
本実施形態の計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）は、計測画像２３の回転角度のずれを補正する回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）と、計測画像２３の縦横方向の位置ずれを補正する縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）とから構成される。換言すれば、計測画像補正手段３７は、回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）を実行する回転ずれ補正手段と、縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）を実行する縦横ずれ補正手段とにより構成される。
【００８８】
回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）の詳細を図８のフローチャートに示す。尚、基準画像２２および計測画像２３がカラー画像である場合には、図８の処理の前に、基準画像２２および計測画像２３をコピーして作業画像とし、この作業画像（カラー画像）を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図８の処理を実行する。ここで、カラー画像をグレースケールに変換する方法としては、例えば、ＲＧＢ値の各値をそれぞれＲ，Ｇ，Ｂとし、グレースケールの輝度値をＹとして、Ｙ＝（０．２９８９１２＊Ｒ＋０．５８６６１１＊Ｇ＋０．１１４４７８＊Ｂ）として求める方法が一般的である。また、処理の高速化を図るためにＹ＝（２＊Ｒ＋４＊Ｇ＋Ｂ）／７とする方法もある。さらに、ＲＧＢ値のＧ値のみの情報を使い、計算を簡単にする方法もある。回転ずれ補正ステップでは、上述したような既存または新規の濃淡画像生成方法を採用して、濃淡画像を生成する。なお、採用する濃淡画像生成方法は、画像の特徴をできるだけ保存した濃淡画像（グレースケール画像）を生成するものであることが望ましい。
【００８９】
回転ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ａ）では、先ず、基準画像２２および計測画像２３をそれぞれ２次元フーリエ変換する（Ｓ２０２Ａ−１Ａ，Ｓ２０２Ａ−１Ｂ）。そして、フーリエ変換後の２次元信号の振幅成分（パワースペクトル）について、周波数成分の原点（直流成分）を中心に極座標変換を行う（Ｓ２０２Ａ−２Ａ，Ｓ２０２Ａ−２Ｂ，Ｓ２０２Ａ−３Ａ，Ｓ２０２Ａ−３Ｂ）。この処理は基準画像２２（信号）及び計測画像２３（信号）のそれぞれに関して行う。そして、それぞれの極座標に変換された２次元信号（振幅成分のみ）について、再度フーリエ変換を行う（Ｓ２０２Ａ−４Ａ，Ｓ２０２Ａ−４Ｂ）。その後、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素数成分と計測画像２３から作成した信号の複素数成分をそれぞれ掛け合わせ合成を行う（Ｓ２０２Ａ−５）。合成を行う際にそれぞれの信号の振幅で除算を行う（位相成分のみで位相の差を計算する）。この合成計算、具体的には除算を行うときに、振幅成分があまりにも微小となる場合が存在する。このような場合では合成信号の実数成分＝０，複素数成分＝０としてもよい。また、振幅成分があまりにも微小となる場合の合成信号成分に対して、乱数を割り当ててもよい。合成計算後、信号成分の逆フーリエ変換を計算する（Ｓ２０２Ａ−６）。変換後の信号のなかで、相関値が最大となる座標（ｒ１，θ１）を探索する（Ｓ２０２Ａ−７）。θ１に対応する角度だけ基準画像２２と計測画像２３の回転角度に差があるので、同一の向きになるように計測画像２３をθ１に対応する角度だけ回転させる。これにより計測画像２３の回転角度のずれが補正される。なお、基準画像２２及び計測画像２３をフーリエ変換する際に、角度のずれが精度良く計測できるように基準画像２２及び計測画像２３に対して適切な窓関数などの画像処理を加えることもできる。
【００９０】
次に、縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）の詳細を図９のフローチャートに示す。尚、基準画像２２および計測画像２３がカラー画像である場合には、図９の処理の前に、基準画像２２および計測画像２３をコピーして作業画像とし、この作業画像（カラー画像）を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図９の処理を実行する。この場合、採用する濃淡画像生成方法は、既述したように画像の特徴をできるだけ保存した濃淡画像（グレースケール画像）を生成するものであることが望ましい。
【００９１】
縦横ずれ補正ステップ（Ｓ２０２Ｂ）では、先ず、計測画像２３をθ１だけ回転させて回転角度を補正した画像と基準画像２２について、再度２次元フーリエ変換を行う（Ｓ２０２Ｂ−１Ａ，Ｓ２０２Ｂ−１Ｂ）。そして、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素成分と計測画像２３から作成した信号の複素成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う（Ｓ２０２Ｂ−２）。合成を行う際に、それぞれの信号の振幅で除算を行う。そして、合成信号に逆フーリエ変換を行う（Ｓ２０２Ｂ−３）。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標（ｘ１，ｙ１）を探索する（Ｓ２０２Ｂ−４）。その結果、角度θ１だけ回転させた計測画像２３は基準画像２２と比べてｘ軸方向にｘ１画素，ｙ軸方向にｙ１画素だけずれていると考えられる。以上のようにして求めたθ１，ｘ１，ｙ１により、計測画像２３の位置ずれを補正することができる（図１のＳ２０２）。尚、基準画像２２及び計測画像２３をフーリエ変換を行う際、位置のずれを精度良く検出するできるようにするため、基準画像２２、計測画像２３、及び回転処理後の計測画像２３Ａに対して窓関数などの画像処理を用いることが好ましい。
【００９２】
アナログメータ１が多針メータである場合には、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）により目的とする指示針２以外の指示針２を除去した画像を作成する。ここで、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）の処理の対象となる指示針分離以前の画像を針分離前画像と呼び、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）により作成された画像を針分離後画像と呼ぶ。針分離前画像は、「基準画像２２および計測画像２３」であっても良く、または「基準画像２２および計測画像２３から抽出した針可動領域２０」の画像であっても良く、または「極座標変換した後の針可動領域２０の画像」であっても良い。例えば３針メータの場合では、３つの指示針２を含む針分離前画像を、指示針２を１つ含み他の指示針２を含まない３枚の針分離後画像に分解する。これにより、単針メータの場合と同様に指示値の読取処理を行える。例えば本実施形態では、基準画像２２および計測画像２３を針分離前画像として、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）を実行するようにしている。なお、針分離後画像に対してマスク画像を用いてマスク処理を施し、針分離後画像から指示針２の支点部２ａ、文字類、背景等を除去して、指示値読取対象となる一の指示針２のみを含む画像を作成するようにしても良い。
【００９３】
例えば本実施形態のアナログメータ１は、赤、黄、白の３種類の指示針２を有するものとし、基準画像２２および計測画像２３はカラー画像であるものとし、基準画像２２および計測画像２３の各画素にはＲＧＢの数値が定められているものとする。そして、赤、黄、白の３つの指示針２のうち、特定の色の指示針２のみを含み、他の色の指示針２を含まない画像を作成できる閾値を、例えば次のように設定する。
【００９４】
例えば、赤の指示針２のみを含む画像（換言すれば黄および白の指示針２が除かれた画像）は、基準画像２２および計測画像２３中の各画素について、Ｒ値からＧ値を減算した値がある閾値th_rを超える画素の集合とする。即ち、基準画像２２および計測画像２３において、次式を満たす画素の集合が赤の指示針２のみを含む画像となる。
＜数式２０＞
Ｒ値−Ｇ値 ＞ th_r
【００９５】
また、白の指示針２のみを含む画像（換言すれば黄および赤の指示針２が除かれた画像）は、基準画像２２および計測画像２３中の各画素について、Ｂ値がある閾値th_wb1を超え、かつＧ値がある閾値th_wgを超える画素の集合とする。即ち、基準画像２２および計測画像２３において、次式を満たす画素の集合が白の指示針２のみを含む画像となる。
＜数式２１＞
Ｂ値 ＞ th_wb1 かつ Ｇ値 ＞ th_wg
【００９６】
また、黄の指示針２のみを含む画像（換言すれば白および赤の指示針２が除かれた画像）は、基準画像２２および計測画像２３中の各画素について、Ｇ値からＢ値を減算した値がある閾値th_yhを超える画素の集合とする。即ち、基準画像２２および計測画像２３において、次式を満たす画素の集合が黄の指示針２のみを含む画像となる。
＜数式２２＞
Ｇ値−Ｂ値 ＞ th_yh
【００９７】
ここで、撮影時刻や天候などの条件により、目的とする指示針２だけをうまく分離できない場合がある。そのような場合は、計算時に重み付けをおこなうことも可能である。さらに、経年等の理由により白色の針がやや黄色に変色することもある。このような場合には、Ｂ値がある閾値th_wb2を超え、かつＧ値からＢ値を減算した値をＲ値からＢ値を減算した値で除算し、その値がある閾値th_whを超える場合には、その画素は白色であると見なす。また、Ｇ値からＢ値を減算した値が０を超え、かつＧ値からＢ値を減算した値をＲ値からＢ値を減算した値で除算し、その値がある閾値th_yh1〜th_yh2の範囲内である場合には、その画素は黄色であると見なす。
【００９８】
具体的には、重み付けの定数をw_ag、w_abとすると、赤の指示針２のみを含む画像を求めるには、数式２０の条件に代えて数式２３の条件を用いることができ、白の指示針２のみを含む画像を求めるには、数式２１の条件に代えて数式２４の条件を用いることができ、黄の指示針２のみを含む画像を求めるには、数式２２の条件に代えて数式２５の条件を用いることができる。
【００９９】
＜数式２３＞
Ｒ値−w_ag×Ｇ値 ＞ th_r
＜数式２４＞
Ｂ値 ＞ th_wb1 かつ Ｇ値 ＞ th_wg
または
Ｂ値 ＞ th_wb2 かつ （（Ｇ値−Ｂ値）／（Ｒ値−Ｂ値）） ＞ th_wh
＜数式２５＞
Ｇ値−w_ab×Ｂ値 ＞ ０
かつ
th_yh1 ＞ （（Ｇ値−Ｂ値）／（Ｒ値−Ｂ値）） ＞ th_yh2
【０１００】
上述した閾値（th_r，th_wg，th_wb1，th_wb2，th_wh，th_yh，th_yh1，th_yh2）および重み付け定数（w_ag、w_ab）は、初期設定工程（Ｓ１）における色情報入力ステップ（Ｓ１０７）において予め設定される。尚、コンピュータ２５が予め定められたアルゴリズムに従って、色情報入力ステップ（Ｓ１０７）において入力された色情報に基づいて、上記閾値や重み付け定数を自動算定する、あるいは予め用意された複数の閾値群の中から最適な閾値を自動選択するようにしても良い。また、色情報は、ＲＧＢ（赤、緑、青）値で表される情報には限定されず、ＨＳＢ（色相、彩度、明度）やＣＭＹ（シアン、マゼンダ、イエロー）で表される情報であっても良い。ＲＧＢ以外の色情報を用いる場合は、指示針２を１つ含み他の指示針２を含まない針分離後画像に分解できるように適切な閾値および関係式を適宜採用する。
【０１０１】
針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）では、基準画像２２と計測画像２３のそれぞれについて、針可動領域２０の画像を抽出する。ここで、指示針２が複数ある場合、指示針２ごとに設定された針可動領域２０が異なる場合もあるが、そのような場合であっても、針可動領域２０が指示針２ごとに関連付けられて記録管理されるので、読み取り対象となる指示針２に対応した適切な針可動領域２０を呼び出して、正確な針可動領域画像を抽出できる。なお、基準画像２２から針可動領域２０を抽出した画像の概念を図２１に、計測画像２３から針可動領域２０を抽出した画像の概念を図２２に示す。本実施形態では、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）の後に針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）を実行するので、針可動領域画像には１つの指示針２しか含まれない。
【０１０２】
ここで、設定した針可動領域２０には、目盛盤の文字等がまったく含まれていないことが望ましい。しかし、目盛盤には目盛７のほかに、目盛７の数値や目盛７の単位、アナログメータ１の製造会社名など、文字や模様、記号などが付されている場合がある。さらに、アナログメータ１の前面に設けられた透明保護カバーなどに周囲の景色が写りこんでいたり、汚れなどが付着していることも考えられる。このため、無地部分のみを針可動領域２０として設定することができない場合もある。また、画像処理の過程でノイズが含まれる可能性もある。このように設定した針可動領域２０に、文字類（文字、模様、記号、写りこみ、汚れ、ノイズ等）が含まれていると、その後の画像処理で指示針２を認識し難くなる。そこで、本実施形態では、指示針２の回転角度を求める前に、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）により針可動領域２０に含まれている文字類を除去して、指示針２の認識が容易になるようにしている。文字類除去ステップ（Ｓ２０６）の処理は文字類除去手段３８により自動的に行われる。この文字類除去ステップ（Ｓ２０６）は、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）により抽出された針可動領域２０の画像に対して実行することも可能であるが、処理の簡単化のために、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）により極座標変換された後の針可動領域２０の画像に対して実行することがより好ましい。
【０１０３】
例えば本実施形態の文字類除去ステップ（Ｓ２０６）では、極座標変換後の画像についてある角度の半径方向の輝度値に着目し、半径方向の画素の輝度の変化を調べる。その角度に指示針２があれば輝度の変化は小さいと考えられる。逆に、輝度の変化が大きい場合、その角度に指示針２がある可能性は低いと考えられ、文字類によって輝度が大きく変化したと考えられる。このため、輝度の変化が小さくなるように輝度値を置き換え、文字類を削除する。この処理を極座標変換した画像のすべての角度に対して行う。これにより、針可動領域２０に文字類が写っていたとしても、この文字類を除去して指示針２の読み取り処理を行うことができ、読み取り精度を向上させることができる。上記の文字類除去ステップ（Ｓ２０６）は、指示針２と同色の文字類が針可動領域２０内に残ってしまったような場合に有効である。
【０１０４】
ここで、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）により基準画像２２および計測画像２３から抽出した針可動領域２０の画像は、図２１，図２２に示すように、楕円の一部である扇形状となる。また、アナログメータ１を斜めから撮影した場合、単位角度あたりの指示値量は一定ではなく、アナログメータ１の撮像手段２４に対する傾き角度と指示針２の回転角度方向によって異なる。正確な指示値を求めるためには、図２１，図２２に示す楕円扇形の２つの針可動領域画像に基づいて、正面から見た場合での指示針２の回転角度を求めることが望ましい。当該回転角度の算出法として、例えば以下の２つの方法が考えられる。
【０１０５】
先ず、第１の方法では、基準画像２２および計測画像２３からそれぞれ抽出した２つの楕円扇形状の針可動領域画像を、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）において、正面から見た状態として極座標変換し、針可動領域２０の周方向（指示針２の回転方向）と径方向（指示針２の長さ方向）を直交する２方向とする矩形の画像に変換する。そして、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）において、上記極座標変換後の２つの矩形画像を相関計算することにより、指示針２の回転角度を求める。
【０１０６】
一方、第２の方法では、基準画像２２および計測画像２３から抽出した２つの楕円扇形状の針可動領域画像を、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）において、楕円半径を正規化した状態として極座標変換し、針可動領域２０の周方向（指示針２の回転方向）と径方向（指示針２の長さ方向）を直交する２方向とする矩形の画像に変換する。そして、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）において、上記極座標変換後の２つの矩形画像を相関計算することにより、指示針２の回転角度を求め、さらに当該求めた回転角度を正面から見た状態に補正する。
【０１０７】
以下、第１の方法における極座標変換ステップ（Ｓ２０５）ついて詳細に説明する。ここでは、簡単のため、楕円の中心座標を原点とし、長軸方向はｙ軸（垂直軸）と同方向とする。図２８（Ａ）に示す針可動領域２０内の点（ｘ、ｙ）と楕円中心との距離（半径）をｒとし、ｒの方向と長軸方向とのなす角度をαとすると、点（ｘ、ｙ）は次式で表すことができる。
【０１０８】
＜数式２６＞
ｘ＝ｒ sin α
＜数式２７＞
ｙ＝ｒ cos α
＜数式２８＞
ｒ＝sqrt（ｘ２＋ｙ２）
【０１０９】
一方、図２８（Ｂ）に示す正面から見た状態の針可動領域２０内の同一点（ｘ’、ｙ’）は、次式で表すことができる。
＜数式２９＞
ｘ’＝ｒ’ sin α’＝（ａ／ｂ）×ｒ sin α
＜数式３０＞
ｙ’＝ｒ’ cos α’＝ｒ cos α
＜数式３１＞
ｒ’＝sqrt（ｘ’２＋ｙ’２）
＝sqrt（（（ａ／ｂ）×ｒ sin α）２＋（ｒ cos α）２）
【０１１０】
従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，極座標（ｒ，α）に基づいて、角度α’は、以下の数式を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式３２＞
α’＝cos−１（（ｒ／ｒ’）cos α）
＜数式３３＞
α’＝sin−１（（ａ／ｂ）×（ｒ／ｒ’） sin α）
【０１１１】
求めたｒ’，α’から正面から見た状態の針可動領域２０の極座標変換を行うことができる。尚、上記計算を効率化するために、針可動領域２０に含まれると考えられるｒ’とα’に対応するｒおよびαを予め求めておいても良い。
【０１１２】
次に、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）について詳細に説明する。針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）では、基準画像２２および計測画像２３から抽出した２つの楕円扇形状の針可動領域画像を極座標変換した後の２つの矩形画像を相関計算することにより、指示針２の回転角度を求める。２つの矩形画像を用いた相関計算により指示針２の回転角度を求める手順は、上記の第１及び第２の方法ともに同じである。なお、基準画像２２から針可動領域２０を抽出した画像を極座標変換した矩形画像の概念を図２３に示し、計測画像２３から針可動領域２０を抽出した画像を極座標変換した矩形画像の概念を図２４に示す。
【０１１３】
図１１に、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）により、基準画像２２および計測画像２３に基づく２つの矩形画像を用いた相関計算により、指示針２の回転角度を求める手順を示す。尚、相関計算の対象画像がカラー画像である場合には、図１１の処理の前に、当該カラー画像を濃淡画像（グレースケール画像）に変換して、当該濃淡画像に対して、図１１の処理を実行する。さらに、指示針２と目盛盤の濃淡差（輝度差）を大きくするように、以下の処理を行っても良い。即ち、赤針の抽出にはＲＧＢ値のＲの情報のみを用い、白針の抽出にはＢの情報のみを用い、黄針の抽出にはＧの情報のみを用いて、目盛盤と指示針２の濃淡の差を大きくする。また、撮影時刻や天候などの条件により、これらの方法よりも各指示針２と目盛盤の濃淡差が大きくなる濃淡変換式があれば、その変換式を適宜利用しても良い。
【０１１４】
針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）では、先ず、基準画像２２と計測画像２３の極座標変換後の針可動領域画像について、相関計算を行う。具体的には、それぞれ２次元フーリエ変換を行い（Ｓ２０７−１Ａ，Ｓ２０７−１Ｂ）、フーリエ変換後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素成分と計測画像２３から作成した信号の複素成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う（Ｓ２０７−２）。さらに合成信号に逆フーリエ変換を行う（Ｓ２０７−３）。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標（ｒ２，θ２）を探索する（Ｓ２０７−４）。このθ２が求める指示針２の回転角である。
【０１１５】
ここで、指示値の読み取りに必要な値はθ２のみであるので、半径方向の処理を簡略化しても良い。半径方向の処理を簡略化することで、画像処理の高速化をより一層図ることができる。具体的には、極座標変換後の２次関数のｒ方向の和をとり、次式に基づいて１次元の関数に変換するようにしても良い。
＜数式３４＞
ｈ’（θ）＝Σｒｈ（ｒ，θ）
【０１１６】
即ち、図１２に示すように、基準画像２２および計測画像２３の極座標変換後の針可動領域画像をそれぞれ１次元の関数に変換し（Ｓ２０７−０Ａ，Ｓ２０７−０Ｂ）、相関計算を行う。具体的には、１次元のフーリエ変換（Ｓ２０７−１Ａ’，Ｓ２０７−１Ｂ’）後の各周波数成分について、基準画像２２より作成した信号の共役複素成分と計測画像２３から作成した信号の複素成分をそれぞれ掛け合わせ、合成を行う（Ｓ２０７−２’）。さらに合成信号に逆フーリエ変換を行う（Ｓ２０７−３’）。変換後の信号波の中で相関値が最大となる座標θ２を探索する（Ｓ２０７−４’）。このθ２が求める指示針２２の回転角度である。
【０１１７】
次に、第２の方法について詳細に説明する。楕円は径が一定ではないことから、楕円扇形状の針可動領域画像に対して通常の極座標変換を行っても、矩形（４角が９０°）の画像にはならない。そこで、楕円半径を以下のように正規化する。
【０１１８】
即ち、針可動領域２０内の極座標（ｒ，θ）で表される点について、当該半径ｒを、当該角度θにおける針可動領域２０の最小半径ｒｍｉｎと最大半径ｒｍａｘを用いて、次式により正規化する。
【数３５】
【０１１９】
ここで、角度θにおける針可動領域２０の最大半径ｒｍａｘは数式３６で表され、最小半径ｒｍｉｎは数式３７で表される。ただし、ａｍａｘは針可動領域２０の最大長軸半径、ａｍｉｎは最小長軸半径、ｂｍａｘは最大短軸半径、ｂｍｉｎは最小短軸半径である。
【数３６】
【数３７】
【０１２０】
上記楕円半径を正規化した極座標変換により、基準画像２２および計測画像２３に基づく図２３，図２４に示すような２つの矩形画像が得られる。これら２つの矩形画像に基づいて相関計算により指示針２の回転角度を求める手順は、上記第１の方法と同じであるので省略する。相関計算後、第２の方法においては、以下に説明する手順で、当該相関計算により求めた回転角度を正面から見た状態に補正する。
【０１２１】
相関計算より求めた回転角度をα、基準画像２２内の指示針２と楕円長軸方向のなす角度をβとすると、（α＋β）が計測画像２３における指示針２と楕円長軸方向のなす角度となる。角度α，βを正面から見た状態の角度をα’，β’とすると、数式２９〜数式３０より、針可動領域２０内の極座標（ｒ，α＋β）で表される点（ｘ、ｙ）を、正面から見た状態の同一点（ｘ’、ｙ’）は、次式で表すことができる。
【０１２２】
＜数式３８＞
ｘ’＝ｒ’ sin（α’＋β’）＝（ａ／ｂ）×ｒ sin（α＋β）
＜数式３９＞
ｙ’＝ｒ’ cos（α’＋β’）＝ｒ cos（α＋β）
＜数式４０＞
ｒ’＝sqrt（ｘ’２＋ｙ’２）
＝sqrt（（（ａ／ｂ）×ｒ sin（α＋β））２＋（ｒ cos（α＋β））２）
【０１２３】
従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，極座標（ｒ，α＋β）に基づいて、角度（α’＋β’）は、以下の数式を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式４１＞
（α’＋β’）＝cos−１（（ｒ／ｒ’）cos（α＋β））
＜数式４２＞
（α’＋β’）＝sin−１（（ａ／ｂ）×（ｒ／ｒ’） sin（α＋β））
【０１２４】
同様に、針可動領域２０内の極座標（ｒ，β）で表される点（ｘ、ｙ）を、正面から見た状態の同一点（ｘ’、ｙ’）は、次式で表すことができる。
＜数式４３＞
ｘ’＝ｒ’ sin β’＝（ａ／ｂ）×ｒ sin β
＜数式４４＞
ｙ’＝ｒ’ cos β’＝ｒ cos β
＜数式４５＞
ｒ’＝sqrt（ｘ’２＋ｙ’２）
＝sqrt（（（ａ／ｂ）×ｒ sin β）２＋（ｒ cos β）２）
【０１２５】
従って、既知の長軸半径ａ，短軸半径ｂ，極座標（ｒ，β）に基づいて、角度β’は、以下の数式を満たす値を探索することによって、一意に定まる。
＜数式４６＞
β’＝cos−１（（ｒ／ｒ’）cos β）
＜数式４７＞
β’＝sin−１（（ａ／ｂ）×（ｒ／ｒ’） sin β）
【０１２６】
上記のように求めた（α’＋β’）とβ’とから、相関計算より求めた回転角度αを正面から見た状態の角度α’を求めることができる。
【０１２７】
指示値算出ステップ（Ｓ２０８）では、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）で求めた指示針２の回転角と、数式１４で表される単位角度あたりの指示値量とに基づき、計測画像２３における指示針２の指示値を次式により求める。但し、ｙが計測画像２３における指示針２の指示値を示し、Ｂが基準画像２２における指示針２の指示値を示す。また、θ２が針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）で求めた指示針２の回転角を示し、Ａが単位角度あたりの指示値量を示す。
＜数式４８＞
ｙ＝Ａ×θ２＋Ｂ
【０１２８】
以上に説明した指示針分離ステップ（Ｓ２０３）、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４）、極座標変換ステップ（Ｓ２０５）、文字類除去ステップ（Ｓ２０６）、針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）、指示値算出ステップ（Ｓ２０８）を、一つの計測画像２３について、アナログメータ１が備える指示針２の数だけ繰り返す（Ｓ２０９）。すべての指示針２について計測画像２３における指示値が算出されたら（Ｓ２０９；Ｙｅｓ）、当該計測画像２３についての自動読取工程（Ｓ２）は終了となる。なお、各ステップごとに指示針２の数だけ処理を繰り返し、すべての指示針２について処理が終わったら、次のステップに進む方法をとっても良い。また、上述した自動読取工程（Ｓ２）は、一定時間間隔ごとに繰り返し行っても良い。即ち、一定時間間隔ごとに新たな計測画像２３を順次取得し、各計測画像２３について自動読取工程（Ｓ２）を順次実行するようにしても良い。なお、基準画像２２に対する指示針分離ステップ（図４，図１０におけるＳ２０３Ａ）、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４Ａ）、極座標変換ステップ（Ｓ２０５Ａ）、文字類除去ステップ（Ｓ２０６Ａ）は計測画像２３の取得以前に予め行っておき、自動読取工程（Ｓ２）においては、計測画像２３に対してのみ指示針分離ステップ（Ｓ２０３Ｂ）、針可動領域抽出ステップ（Ｓ２０４Ｂ）、極座標変換ステップ（Ｓ２０５Ｂ）、文字類除去ステップ（Ｓ２０６Ｂ）を行うようにして、処理の簡素化・高速化を図るようにしても良い。自動読取された指示値は、コンピュータ２５が備える出力装置２９に出力される、または記憶装置２７にデジタルデータとして記録される（図４，図１０のＳ２１０）。
【０１２９】
ここで、上記に説明した一連の処理の中には、正確に処理が行えた場合と、ノイズ等の外的要因などにより処理の信頼性が低下してしまった場合とが存在する。指示針２の指示値自動読取処理の信頼性を向上させる観点から、処理の信頼性が低い場合には、処理の結果に誤差が生じている可能性や、処理に失敗した可能性を作業者に通知することが望ましい。
【０１３０】
例えば、計測画像補正ステップ（Ｓ２０２）や針回転角算出ステップ（Ｓ２０７）における相関計算時などにおいては、相互相関計算結果のピーク値（即ち相関最大値）が高いほど、信頼性の高い処理が行えたと考えられる。そこで本実施形態では、当該ピーク値に着目し、当該ピーク値が予め設定した閾値を下回る場合には（Ｓ３０１；Ｙｅｓ，Ｓ４０１；Ｙｅｓ）、このまま処理を続行した場合の指示針２の自動読取値は正確でない可能性が高い旨を、出力装置２９を介して作業者に通知するようにしている（Ｓ３０２，Ｓ４０２）。当該通知は、例えばディスプレイに表示される警告メッセージや、スピーカからの警告音によりなされる。作業者は当該警告を受けた後、処理を続行するか、終了するか選択できる（Ｓ３０３，Ｓ４０３）。
【０１３１】
また、本実施形態では、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）において、例えば画像の輝度分布をチェックして、複数本の指示針２が検出されたと判断された場合には（Ｓ５０３；Ｙｅｓ）、このまま処理を続行した場合の指示値の自動読取値は正確でない可能性が高い旨を、出力装置２９を介して作業者に警告するようにしている（Ｓ５０４）。作業者は当該警告を受けた後、処理を続行するか、終了するか選択できる（Ｓ５０５）。また、例えば本実施形態では、指示針分離ステップ（Ｓ２０３）において、例えば画像の輝度分布をチェックして、指示針２が全く検出されなかった場合には（Ｓ５０１；Ｎｏ）、出力装置２９を介して作業者にエラーを通知し（Ｓ５０２）、処理を強制的に終了するようにしている。
【０１３２】
上記の処理はエラー・警告手段１９により自動で行われる。ただし、エラーや警告の判断対象は、上記の例に限定されない。例えば針可動領域２０の文字類を除去した画像について、うまく文字類を除去できたか確認することで、読み取り結果の信頼性を向上できる。
【０１３３】
以上のように構成される本発明によれば、作業者が基準画像２２に基づいて初期設定を予め行っておくことで、アナログメータ１の計測値（計測画像２３における指示針２の指示値）を画像処理によって自動的に求めることができる。撮像手段２４によって撮影した計測画像２３に基づいてアナログメータ１の指示値を読み取るので、離れた場所からアナログメータ１の指示値を自動的に読み取ることができる。また、コンピュータ２５による画像処理を行うことで指示値を読み取るので、指示値をコンピュータ管理に適したデジタルデータとして得ることができる。
【０１３４】
加えて本発明によれば、アナログメータ１を斜めから撮影した画像を用いた場合でも、正確な指示値を自動で読み取ることができる。さらに、多数の指示針２を備えるアナログメータ１が計測対象である場合でも、目的とする指示針２の指示値を正確に自動読取できる。
【０１３５】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、複数の指示針２を備えるアナログメータ１を計測対象としたが、単針のアナログメータ１を計測対象としても良い。この場合であっても、アナログメータ１を斜めから撮影した画像を用いても正確な指示値を自動で読み取ることができる、という新規かつ有用な効果が得られる。また、アナログメータ１の正面に撮像手段２４を設置しても良い。この場合でもあっても、多数の指示針２を備えるアナログメータ１が計測対象であっても目的とする指示針２の指示値を正確に自動読取できる、という新規かつ有用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明のアナログメータの自動読取方法および装置およびプログラムの処理の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明のアナログメータの自動読取装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明のアナログメータの自動読取プログラムが実装されるコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図４】全体の処理の概要を示すフローチャートである。
【図５】初期設定工程の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】回転中心補正ステップの処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】回転中心補正ステップの処理の他の例を示すフローチャートである。
【図８】計測画像補正ステップの処理（前半）の一例を示すフローチャートである。
【図９】計測画像補正ステップの処理（後半）の一例を示すフローチャートである。
【図１０】自動読取工程の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】針回転角算出ステップの処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】針回転角算出ステップの処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１３】アナログメータを斜めから撮影した場合の基準画像の一例を示す図である。
【図１４】アナログメータを斜めから撮影した場合の計測画像の一例を示す図である。
【図１５】アナログメータを正面から撮影した場合の基準画像の一例を示す図である。
【図１６】アナログメータを正面から撮影した場合の計測画像の一例を示す図である。
【図１７】針可動領域および目盛領域の設定に用いる設定用図形の構成例を示す図である。
【図１８】図１７の設定用図形を図１３の基準画像に重ねて表示した状態を示す図である。
【図１９】図１８の画像を正面から見た状態とした図である。
【図２０】図１７の設定用図形を正面から見た状態とした図である。
【図２１】基準画像から針可動領域を抽出した画像の概念図である。
【図２２】計測画像から針可動領域を抽出した画像の概念図である。
【図２３】基準画像の針可動領域の画像を極座標変換した画像の概念図である。
【図２４】計測画像の針可動領域の画像を極座標変換した画像の概念図である。
【図２５】（Ａ）はアナログメータを正面から見た概念図を示し、（Ｂ）はアナログメータを斜めから見た概念図を示す。
【図２６】楕円円周上の点を極座標で表示する場合の概念図である。
【図２７】楕円短軸半径を算出する原理を示す概念図である。
【図２８】（Ａ）はアナログメータを斜めから見た場合の針可動領域の概念図を示し、（Ｂ）はアナログメータを正面から見た場合の針可動領域の概念図を示す。
【符号の説明】
【０１３７】
１ アナログメータ
２ 指示針
３ 基準画像
４ 計測画像
６ 針支点
７ 目盛
１０ 自動読取装置
１３ 基準画像取得手段
１４ 針可動領域設定手段
１５ 目盛情報設定手段
１６ 目盛領域設定手段
１７ 色情報入力手段
２０ 針可動領域
２１ 目盛領域
２２ 基準画像
２３ 計測画像
２４ 撮像手段
２５ コンピュータ
３０ 計測画像取得手段
３１ 指示針分離手段
３２ 針可動領域抽出手段
３３ 極座標変換手段
３４ 針回転角算出手段
３５ 指示値算出手段
３６ 回転中心補正手段
３７ 計測画像補正手段
３８ 文字類除去手段
３９ マスク画像作成手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有することを特徴とするアナログメータの自動読取方法。
【請求項２】
前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップとを更に有することを特徴とする請求項１記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項３】
前記針支点を中心にした円弧状の領域であって前記アナログメータの目盛部分に対応する目盛領域を設定する目盛領域設定ステップと、当該目盛領域の平均輝度値に基づいて前記針可動領域における回転中心のずれを補正する回転中心補正ステップとを更に有することを特徴とする請求項１または２記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項４】
前記基準画像に対する前記計測画像のずれを求め、このずれを補正する計測画像補正ステップを更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項５】
前記針可動領域に文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去する文字類除去ステップを更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項６】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取装置において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段とを有することを特徴とするアナログメータの自動読取装置。
【請求項７】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるためのアナログメータの自動読取プログラムにおいて、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段として、コンピュータを機能させることを特徴とするアナログメータの自動読取プログラム。
【請求項８】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記アナログメータを撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧または当該円弧と相似の円弧を含む円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記アナログメータを前記基準画像の場合と同じ撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記目的とする指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、前記指示針の回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有することを特徴とするアナログメータの自動読取方法。
【請求項１】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有することを特徴とするアナログメータの自動読取方法。
【請求項２】
前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップとを更に有することを特徴とする請求項１記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項３】
前記針支点を中心にした円弧状の領域であって前記アナログメータの目盛部分に対応する目盛領域を設定する目盛領域設定ステップと、当該目盛領域の平均輝度値に基づいて前記針可動領域における回転中心のずれを補正する回転中心補正ステップとを更に有することを特徴とする請求項１または２記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項４】
前記基準画像に対する前記計測画像のずれを求め、このずれを補正する計測画像補正ステップを更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項５】
前記針可動領域に文字類が含まれているか否かを調べ、検出した文字類を除去する文字類除去ステップを更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のアナログメータの自動読取方法。
【請求項６】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取装置において、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段とを有することを特徴とするアナログメータの自動読取装置。
【請求項７】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるためのアナログメータの自動読取プログラムにおいて、前記アナログメータを斜めの撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得手段と、前記目盛の円弧を前記撮影方向から見た楕円弧または当該楕円弧と相似の楕円弧を含む楕円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定手段と、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定手段と、前記アナログメータを前記撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測手段と、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出手段と、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換手段と、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記指示針の回転角を求める針回転角算出手段と、当該求めた回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出手段として、コンピュータを機能させることを特徴とするアナログメータの自動読取プログラム。
【請求項８】
針支点を中心に回転する指示針と、前記針支点を中心とした円弧に沿って付された目盛とを有するアナログメータを撮影した画像を用いて、前記指示針の指示値を自動的に求めるアナログメータの自動読取方法において、前記アナログメータは複数の指示針を有し、前記指示針はそれぞれ異なる色情報を有し、前記アナログメータを撮影した前記指示針の指示値が既知の基準画像を得る基準画像取得ステップと、前記目盛の円弧または当該円弧と相似の円弧を含む円の一部によって前記指示針の可動範囲である針可動領域を設定する針可動領域設定ステップと、前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量を定めるための目盛情報設定ステップと、前記指示針の色情報を入力する色情報入力ステップと、前記アナログメータを前記基準画像の場合と同じ撮影方向から撮影した前記指示針の指示値が未知の計測画像を得る計測ステップと、前記基準画像と前記計測画像から前記針可動領域の画像をそれぞれ抽出する針可動領域抽出ステップと、当該抽出した２つの針可動領域の画像を前記針支点を基準に極座標変換して前記指示針の回転角を直線的に示す画像にそれぞれ変換する極座標変換ステップと、前記基準画像および前記計測画像、または前記基準画像および前記計測画像から抽出した前記針可動領域の画像、または極座標変換した後の前記針可動領域の画像から、前記指示針の色情報に基づいて目的とする指示針以外の指示針を除去した画像を作成する指示針分離ステップと、前記極座標変換後の２つの画像に基づいて前記目的とする指示針の回転角を求める針回転角算出ステップと、前記指示針の回転角と前記指示針の単位回転角度あたりの指示値量と前記基準画像における既知の指示値とから前記計測画像における指示針の指示値を求める指示値算出ステップとを有することを特徴とするアナログメータの自動読取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
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【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００６−１２０１３３（Ｐ２００６−１２０１３３Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７９４６３（Ｐ２００５−２７９４６３）
【出願日】平成１７年９月２７日（２００５．９．２７）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２７日（２００５．９．２７）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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