アナログ式メータの読取装置および読取方法
【課題】カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制する。
【解決手段】アナログ式メータ５０についての読取装置１００は、アナログ式メータ５０の表示部を撮像して２次元の画像データを生成するための撮像部１１０と、表示部の固定面上に線状の可視光を照射する投光部１４０と、画像データを処理してアナログ式メータ５０の指針が指示する指示値を判定するための制御部１２０とを備える。制御部１２０は、表示部の仮想線に沿って画像データから抽出した第１の１次元データ、および投光部１４０から照射された可視光に沿って画像データから抽出した第２の１次元データに基づいて、真の指針と指針の影とを識別することによって、指示値の誤認識を抑制する。
【解決手段】アナログ式メータ５０についての読取装置１００は、アナログ式メータ５０の表示部を撮像して２次元の画像データを生成するための撮像部１１０と、表示部の固定面上に線状の可視光を照射する投光部１４０と、画像データを処理してアナログ式メータ５０の指針が指示する指示値を判定するための制御部１２０とを備える。制御部１２０は、表示部の仮想線に沿って画像データから抽出した第１の１次元データ、および投光部１４０から照射された可視光に沿って画像データから抽出した第２の１次元データに基づいて、真の指針と指針の影とを識別することによって、指示値の誤認識を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ式メータの読取装置および読取方法に関し、より特定的には、アナログ式メータの自動読取における指針の誤認識を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力設備やビル設備などの保守管理を行なうために、設備に取り付けられた計測器の値を収集することが必要とされる。ところが、既存の設備におけるこれらの計測器については、デジタル出力端子を有しないものが多く存在する。このようなデジタル出力端子のない計測器の値については、保守点検時に点検者による計測器のメータの読取作業が必要となる。
【０００３】
保守点検者の検針作業およびデータ管理の負担を軽減するために、このような既存の計測器をデジタル出力端子付きのメータに取り替える取り組みも行なわれつつあるが、設備数が多く、対象となる設備のすべてに対応するためには、機器購入、取替工事および現地試験等のために多くのコストが必要となる。また、電力設備などの特定の設備においては、取替工事に伴う設備停止を容易に行なうことができない設備もあり、時間的な制約を受ける場合もある。
【０００４】
このような課題への対応として、たとえば、特開２００９−７５８４８号公報（特許文献１）のように、既存のアナログ式メータをカメラで撮像し、その撮像データを解析することによってメータの指示値を読取る技術が開発されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７５８４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００９−７５８４８号公報（特許文献１）に開示された技術を用いる場合には、アナログ式メータの表示部をカメラで撮像することが必要であるため、一般的には、表示部には照明や太陽光などの光が照射される。
【０００７】
可動部であるメータの指針と、固定部である目盛板との間には隙間が設けられているため、照射される光の方向によっては、目盛板に指針の影が投影されてしまう。そうすると、投影された影を指針と誤認識してしまい、メータの指示値が誤って読取られるおそれがある。
【０００８】
このような課題に対して、高解像度カメラおよび複雑な画像解析技術を採用することで、真の指針と影とを適切に識別することは可能であるが、このような手法においては、高価な機器が必要であり、かつ処理されるデータ量が多くなるために伝送や処理に時間を要する。そのため、多くの既存設備に対してこのような高価な設備を適用することはコスト等の観点から困難な場合が多い。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるアナログ式メータの読取装置は、投光部と、撮像部と、制御部とを備え、固定面と固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータの指示値を読取る。撮像部は、表示部を撮像して２次元の画像データを生成する。制御部は、撮像部が表示部に対して対向する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において可動部が変位しても撮像部から見て可動部と重なるように投光部から固定面上に線状の光が照射された場合に、照射された線状の光に沿って画像データから抽出した第１の１次元データに基づいて演算された可動部の第１の候補位置、および、画像データに基づいて演算された可動部の第２の候補位置を比較することによって、可動部が指示する指示値を判定する。
【００１１】
好ましくは、制御部は、第１の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、第１の１次元データのうちで可動部に対応する第１の画素を判別するとともに、第２の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、第２の１次元データのうちで可動部に対応する第２の画素を判別する。そして、制御部は、第１および第２の画素を比較することによって可動部が指示する指示値を判定する。
【００１２】
好ましくは、制御部は、第１および第２の１次元データの各々について、対応する１次元データを構成する複数の輝度信号の最大値，最小値および平均値に基づいてしきい値を算出するとともに、算出されたしきい値を基準にして可動部に対応する画素を判別する。
【００１３】
好ましくは、制御部は、判別された第１の画素のうちで第２の画素と対応する画素を、可動部に対応する画素として認識し、認識された画素に対応する指示値を可動部が指示する指示値であると判定する。
【００１４】
好ましくは、第２の候補位置は、計測対象範囲において可動部が変位しても、撮像部から見て可動部と重なるように固定面上に予め設定された仮想線に沿って画像データから抽出した第２の１次元データに基づいて演算される。
【００１５】
好ましくは、アナログ式メータは、指針である可動部が回転中心の周りに回動する指針式メータである。そして、仮想線および線状の光は、回転中心を中心とする円弧および多角形のいずれかである。
【００１６】
好ましくは、アナログ式メータは、指針である可動部が回転中心の周りに扇状の動作範囲内を動作する指針式メータである。そして、仮想線および線状の光は、扇状の動作範囲を横切る直線および曲線のいずれかである。
【００１７】
好ましくは、読取装置は、制御部で判定された指示値をデータ収集装置に送信するための通信部をさらに備える。
【００１８】
本発明によるアナログ式メータについての読取方法は、固定面と固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータについての読取方法であって、撮像部が表示部に対して正対する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において可動部が変位しても撮像部から見て可動部と重なるように、固定面上に線状の光を照射するステップと、撮像部により表示部を撮像して２次元の画像データを生成するステップと、照射された線状の光に沿って画像データから第１の１次元データを抽出するとともに、抽出された第１の１次元データに基づいて可動部の第１の候補位置を演算するステップと、画像データに基づいて可動部の第２の候補位置を演算するステップと、第１および第２の候補位置に基づいて、可動部が指示する指示値を判定するステップとを備える。
【００１９】
第２の候補位置を演算するステップは、計測対象範囲において可動部が変位しても、撮像部から見て可動部と重なるように固定面上に予め設定された仮想線に沿って画像データから第２の１次元データを抽出するとともに、抽出された第２の１次元データに基づいて第２の候補位置を演算する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に従うアナログ式メータの読取装置を備えた読取システムの全体ブロック図である。
【図２】指針式メータを撮像した画像の第１の例を示す図である。
【図３】指針式メータを撮像した画像の第２の例を示す図である。
【図４】指針式メータにおける照射光の影響を説明するための図である。
【図５】光が照射された場合における指針式メータを撮像したときの画像の例を示す図である。
【図６】実施の形態１による読取装置における指針の識別手法を説明するための図である。
【図７】実施の形態１を適用した場合の、図２の指針式メータを撮像した画像の例を示す図である。
【図８】実施の形態１を適用した場合の、図３の指針式メータを撮像した画像の例を示す図である。
【図９】実施の形態１において、読取装置で実行される指針の識別処理を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１において、読取装置で実行されるアナログ式メータの指示値判定制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態２において、読取装置で実行されるアナログ式メータの指示値判定制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従うアナログ式メータの読取装置１００，１００Ａ，１００Ｂを備えた読取システム１０の全体ブロック図である。
【００２４】
図１を参照して、読取システム１０は、読取装置１００，１００Ａ，１００Ｂと、データ収集装置２００とを備える。
【００２５】
読取装置は、読取対象のアナログ式メータに対してそれぞれ設けられ、読取られたデータは通信によりデータ収集装置２００に伝達される。図１においては、読取システム１０が、３つの読取装置１００，１００Ａ，１００Ｂを備える構成を例として説明するが、読取装置の数はこれに限られず、読取対象のメータの数に応じて適宜設けられる。なお、以降の説明においては、理解を容易にするために、アナログ式メータ５０の指示値を読取るための読取装置１００を例としてその詳細を説明する。また、図１においては、読取装置１００Ａ，１００Ｂの詳細構成は図示されていないが、主要な構成要素は読取装置１００と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００２６】
読取装置１００は、アナログ式メータを撮像するための撮像部１１０と、撮像された２次元の画像データを処理するための制御部１２０と、処理されたデータを中央装置であるデータ収集装置２００に伝達するための通信部１３０と、アナログ式メータ５０に所定の光を照射するように構成された投光部１４０とを備える。
【００２７】
撮像部１１０は、カメラ本体部１１２と、Ａ／Ｄ（Analog-to-digital）変換部１１４とを含む。
【００２８】
カメラ本体部１１２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＯＭＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどを含んで構成され、読取対象のアナログ式メータ５０を撮影可能な位置に配置される。カメラ本体部１１２は、予め定められた一定時間ごと、またはデータ収集装置２００からの指示に従ったタイミングで、アナログ式メータを撮像する。そして、カメラ本体部１１２は、撮像した２次元のアナログ形式の画像データをＡ／Ｄ変換部１１４へ出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１１４は、カメラ本体部１１２から受けたアナログ形式の画像データをデジタル形式に変換し、変換後のデジタル形式の画像データを制御部１２０へ出力する。
【００３０】
制御部１２０は、記憶部１２２と、データ生成部１２４と、判定部１２６とを含み、Ａ／Ｄ変換部１１４から出力された画像データを処理する。
【００３１】
記憶部１２２は、Ａ／Ｄ変換部１１４から出力された２次元の画像データを、内部バッファあるいは記憶装置（いずれも図示せず）に記憶する。
【００３２】
データ生成部１２４は、アナログ式メータの指示値の読取りを容易にするために、記憶部１２２に記憶された２次元の画像データから１次元データを生成する。実施の形態１においては、後述するように２つの経路に沿った少なくとも２つの１次元データを生成する。ここで１次元データとしては、画像データの輝度信号や色差信号が含まれる。
【００３３】
判定部１２６は、データ生成部１２４で生成された、２つの経路に沿った複数の１次元データを受ける。判定部１２６は、受信した１次元データの各々について、それに含まれる信号の大きさに基づいて、指針式メータの指針に対応する画素位置の候補を判別する。そして、判定部１２６は、複数の１次元データで判別された候補となる画素位置の比較から、より確からしいと推定される指針に対応する画素位置を決定する。その後、判定部１２６は、最終的に決定された画素位置に対応する指針の指示値を判定し、判定結果を記憶部１２２へ記憶する。
【００３４】
通信部１３０は、予め定められたタイミング、あるいは、データ収集装置２００からの要求を受けたタイミングで、記憶部１２２に記憶された指針の指示値に関するデータを取得し、通信回線を介してデータ収集装置２００へ送信する。
【００３５】
ここで、通信回線は、電気的または光学的配線を用いた有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、本システム専用の通信回線であってもよいし、たとえば、電話回線やインターネットなどの公共の通信ネットワークを利用してもよい。
【００３６】
データ収集装置２００は、たとえばパーソナルコンピュータやサーバなどを含んで構成され、通信部２１０と、制御部２２０と、表示装置２３０と、入出力装置２４０と、記憶装置２５０とを含む。
【００３７】
通信部２１０は、各読取装置における通信部（たとえば、通信部１３０）と通信回線を介してデータの送受信を行なう。
【００３８】
表示装置２３０は、代表的にはディスプレイモニタであり、各読取装置の状態や、記憶装置２５０に記憶された各種のデータを表示する。
【００３９】
入出力装置２４０は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチパネルなどを含んで構成され、ユーザからの操作信号を制御部２２０へ伝達する。
【００４０】
記憶装置２５０は、各読取装置から送信されたメータの指示値に関するデータ、および機器の状態や異常の有無やその履歴などのデータを記憶する。
【００４１】
制御部２２０は、ユーザからの操作信号および受信されるデータを処理し、表示装置２３０、記憶装置２５０などの周辺機器を制御する。また、制御部２２０は、読取システム１０の全体の管理を行なう。
【００４２】
図２は、指針式メータを撮像した画像３００を模式的に示した図である。図２のアナログ式メータは、指針が回転中心の周りに円弧状に回動するタイプのメータであり、図２においては、温度計のメータを例として示す。
【００４３】
図２を参照して、指針式メータの表示部３１０は、数値および目盛などが記載された文字盤３２０と、測定された温度を指示するための指示針３３０とを含む。なお、図２および以降の指針式メータを示す図においては、説明を容易にするために、指針が１つの場合を例として説明するが、たとえば、図２の温度計の場合には、温度計が経験した最大温度を指示するデマンド針や、警報器への警報信号の出力レベルを設定するための警報設定針などの、他の複数の指針を含んでもよい。
【００４４】
一般的に、アナログ式メータは、可動部が計測量に応じて固定面に沿って変位することによって計測量を表示するものである。図２の指針式メータの場合は、固定面である文字盤に沿って可動部である指針が回転中心回りに回転する。１次元データの抽出は、計測対象範囲における可動部（指針）の可動範囲を考慮して行なわれる。具体的には、まず、可動部が計測対象範囲のどの位置に変位しても、図１のカメラ本体部１１２から見て、可動部と重なるような仮想線を固定面上に設定する。次に、図１のデータ生成部１２４において、２次元の画像データから予め設定された仮想線に対応する１次元データを抽出する。
【００４５】
図２の場合、仮想線３４０は、指示針３３０が回動する回転中心を中心とする円弧状に設定される。これにより、計測対象範囲で、仮想線３４０は指示針３３０と交差するので、仮想線３４０に対応する１次元データに基づいて指示針３３０の指示値を読取ることができる。また、仮想線３４０を円弧状に設定することによって、仮想線３４０上の各点と指示針３３０が指示する指示値との対応関係が正比例の関係になるので、指示針３３０の指示値の読取りが容易になる。
【００４６】
また、円弧の半径ＲＡＤは、文字盤３２０の文字の影響を受けないように、仮想線３４０が文字盤３２０の文字と重ならないように設定される。なお、仮想線３４０は必ずしも円弧上である必要はなく、文字盤３２０の文字と重ならないような形状であれば、どのような形状に変更してもよい。たとえば、仮想線３４０は四角形であってもよい。また、文字盤３２０の文字と指示針３３０とが異なる色に着色されている場合には、仮想線３４０は文字盤の文字の位置に関係なく設定することも可能である。
【００４７】
また、図２の画像データ３００は、図１のカメラ本体部１１２のレンズを指針式メータ５０の表示部３１０に正対させて、表示部３１０を撮像したものである。これに対して、斜め方向から表示部３１０を撮像すると、実際の文字盤３２０上では円弧上であった仮想線３４０が、撮像された画像３００上では楕円状に扁平するとともに、長軸および短軸の方向が画像３００の上下および左右方向から角変位する。したがって、表示部３１０に正対した位置からのずれ量に応じて、撮像された画像３００で、仮想線３４０の位置および形状を補正する必要がある。たとえば、実際の文字盤３２０上で特定の３点を予め定め、画像３００上においてその特定の３点に対応する画素の位置を調べることによって、仮想線３４０の補正量を決定することができる。
【００４８】
図３は、指針式メータの他の例の画像３００Ａを示す図である。図３の指針式メータは、図２の指針式メータと同様に、その表示部３１０Ａが、文字盤３２０Ａと、指示針３３０Ａとを含む。図３の指針式メータにおいては、指示針３３０は、回転中心に対して扇形に動作する。そして、文字盤３２０Ａの目盛は、指示針３３０の扇形の動作領域の弦に平行な直線上に記載されている。このような指針式メータにおいては、図２における仮想線３４０に対応する仮想線３４０Ａは、目盛と平行な直線に設定される。あるいは、仮想線３４０Ｂのように、扇形の円弧の形状としてもよい。
【００４９】
次に、このような読取システムにおける問題点を、図４を用いて説明する。図４を参照して、上記のような読取システムにおいては、カメラ本体部１１２によりアナログ式メータ５０を撮像する必要があるので、一般的に、メータの表示部には太陽光や照明光などの光源４００から光が照らされる。アナログ式メータ５０においては、通常、目盛などが記載された文字盤５２と指示針５４との間には多少の隙間が設けられている。そうすると、表示部を照らす光４００によって、文字盤５２上に指示針５４の影５６が投影される。
【００５０】
そして、光４００とカメラ本体部１１２との位置関係によっては、指示針５４の影５６が、文字盤５２上の真の指示針５４からずれた位置に投影される場合がある。特に、たとえば、文字盤５２が白地であり、指示針５４が黒色に着色されているような場合には、画像データにおいて、真の指示針５４と影５６とが区別しにくくなる。
【００５１】
このような場合に、カメラ本体部１１２で撮像される画像データの例を図５に示す。図５に示されるように、指示針３３０とは異なった位置に、あたかも他の指示針であるかのような影３５０が画像データ上に現れ得る。そうすると、仮想線３４０に沿って生成した１次元データにおいて、真の指示針３３０の画素の位置および影３５０の画素の位置に、指示針の候補になり得るデータが生じることとなり、指示値を誤認識してしまうおそれがある。
【００５２】
そこで、実施の形態１における読取装置においては、メータの表示部を照らす光とは異なる光源を用いて、メータの表示部における真の指示針とその影とを識別する識別処理を行なう。
【００５３】
図６は、実施の形態１における真の指示針とその影とを識別するための構成を説明するための図である。図６は、アナログ式メータ５０の側面方向から見たときの機器配置の概略図である。
【００５４】
図６を参照して、読取装置１００に含まれる投光部１４０は、たとえばレーザやＬＥＤ（Light Emitting Diode）、あるいは赤外線などの光であり、カメラ本体部１１２によって検知可能な線状の光が照射可能な光源である。投光部１４０は、カメラ本体部１１２が読取対象のアナログ式メータ５０に対向する方向と所定の角度を有する方向から、アナログ式メータ５０の文字盤５２へ光を照射するように設置される。図６においては、投光部１４０は、カメラ本体部１１２の下方に配置され、アナログ式メータ５０に正対する方向に対して仰角θの方向にレーザ光ＬＧＴが照射される。
【００５５】
図２の例に示したようなアナログ式メータでは、たとえば、図７に示すように、レーザ光ＬＧＴの軌跡３６０が仮想線３４０と同心円となるように照射される。
【００５６】
このとき、図６において、指示針５４は、文字盤５２よりもカメラ本体部１１２に近い位置にあるので、指示針５４上に現れるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ２０は、文字盤５２上に現れるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ１０とは、ずれた位置となる。
【００５７】
これをカメラ本体部１１２で撮像したときの画像データで見た場合、図７のように、影３５０の位置におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ１０は、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０の円周と一致するが、指示針３３０におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ２０は、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０の円周とは異なる位置となる。すなわち、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０に沿って見た場合、真の指示針３３０の位置ではレーザ光が検出されず、影３５０の位置ではレーザ光が検出されることになる。これによって、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０となるべき円弧に沿った１次元データでは、真の指示針３３０の位置における輝度信号、色差信号、および／またはその両方が、他の部分のものとは異なった値となり得る。したがって、仮想線３４０に沿って生成された１次元データと、投光部１４０から照射された光に沿って生成された１次元データとを比較することにより、真の指示針３３０とその影３５０とを識別することが容易となる。
【００５８】
また、図３に示したようなアナログ式メータの場合においても、図８のように、投光部１４０からのレーザ光ＬＧＴを、直線状の仮想線３４０Ａ（あるいは扇形の仮想線３４０Ｂ）に平行に照射し、その照射されたレーザ光の軌跡３６０Ａに沿った１次元データを生成することによって、真の指示針３３０Ａとその影３５０Ａとを識別することができる。
【００５９】
このように、メータの表示部を照らす光とは異なる光源を用いて、メータの表示部における真の指示針とその影とを識別する識別処理を行なうことで、高価な高解像度カメラや複雑な画像解析技術を採用することなく、比較的安価に、指示針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することが可能となる。
【００６０】
図９は、実施の形態１において生成された１次元データの例を示す図である。図９の上段は仮想線に沿って生成された１次元データの輝度信号を示し、下段は投光部１４０からのレーザ光に沿って生成された１次元データの輝度信号を示している。また、図９の横軸は、１次元データに沿った画素番号が示されており、この画素の位置がメータの指示値に対応している。たとえば、図２における温度計のメータの例においては、画素番号の「１５０」が５０℃を示しており、画素番号の「１００」が４０℃を示す。
【００６１】
図９を参照して、上段の通常光による仮想線に沿った１次元データにおいては、画素番号がＮ１およびＮ２の位置における輝度信号が、所定のしきい値ＴＨ１より大きくなっており、この画素番号の位置に指示針が存在する可能性のある候補位置として判定される。
【００６２】
一方、下段の投光部１４０からのレーザ光に沿った１次元データにおいては、画素番号Ｎ１におけるレーザ光の輝度信号が、所定のしきい値ＴＨ２を下回っており、この位置においてはレーザ光が検出されていない。その一方で、画素番号Ｎ２においては、輝度信号の低下は見られず、レーザ光が検出されている。すなわち、図７および図８で説明したように、画素番号Ｎ１が真の指示針に対応する画素位置であり、画素番号Ｎ２が指示針の影に対応する画素位置として識別することができる。
【００６３】
なお、上記のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の設定手法の詳細については、特開２００９−７５８４８号公報（特許文献１）等に記載されているので繰り返さないが、たとえば、生成した１次元データを構成する複数の画素の輝度信号について最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮおよび平均値ＡＶＥを算出し、これらの値を用いて式（１）によりしきい値ＴＨを算出するようにしてもよい。
【００６４】
ＴＨ＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）・Ｋ１＋ＡＶＥ … （１）
ここで、Ｋ１は耐ノイズ性に影響を与える係数であり、指針や文字盤の色、照射光の条件等に基づいて設定される。
【００６５】
また、図９は輝度信号に基づいて判定を行なう例について示したが、たとえば、投光部から照射されるレーザ光が赤色レーザのような特定の色を有する場合には、輝度信号に代えて、あるいは輝度信号に加えて色差信号を用いることにより、より正確に指示針の画素位置を特定することが可能となり得る。
【００６６】
図１０は、実施の形態１において、読取装置で実行される指示値判定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【００６７】
図１および図１０を参照して、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００において、投光部１４０からレーザ光がアナログ式メータ５０に照射される。
【００６８】
次に、Ｓ１１０にて、カメラ本体部１１２によりメータの表示部が撮像される。そして、撮像された２次元の画像データがＡ／Ｄ変換部１１４にてデジタルデータに変換されるとともに（Ｓ１２０）、変換されたデータが記憶部１２２に記憶される（Ｓ１３０）。
【００６９】
Ｓ１４０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて仮想線に沿った輝度信号の１次元データが生成される。そして、生成された１次元データを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補となる画素位置ＩＭＧ１（ｎ）が推定される。
【００７０】
さらに、Ｓ１５０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて投光部１４０から照射されたレーザ光の文字盤上の軌跡に沿った輝度信号の１次元データが生成される。そして、生成された１次元データを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補となる画素位置ＩＭＧ２（ｎ）が推定される。
【００７１】
次に、Ｓ１６０にて、判定部１２６によって、推定された画素位置ＩＭＧ１（ｎ），ＩＭＧ２（ｎ）を比較することによって、より確からしいと思われる画素位置を真の指示針の位置として判定する。
【００７２】
その後、Ｓ１７０にて、判定部１２６によって、判定された画素位置が対応する指示値に変換され、変換された指示値が記憶部１２２に記憶される。
【００７３】
そして、Ｓ１８０にて、所定のタイミングにおいて、通信部１３０によって、記憶部１２２に記憶された指示値に関するデータが、データ収集装置２００へ送信される。
【００７４】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、真の指針とその影とを識別することが可能となる。本明細書で開示された手法においては、高解像度カメラおよび複雑な画像解析技術が不要であるので、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することができる。
【００７５】
なお、上述のように、上記の実施の形態においては、指針が１つの場合を例として説明したが、色がそれぞれ異なる複数の指針を有するアナログ式メータにおいても、実施の形態１の技術を適用して複数の指針の影による影響を排除することができる。その場合には、輝度信号に加えて色差信号を用いることによって、得られた１次元データにおける、各々の指針の画素位置を特定することが容易となる。
【００７６】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、仮想線に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置と、投光部から照射された光に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置とを比較することによって、真の指針とその影とを識別する構成について説明した。しかしながら、投光部から照射された光に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置と比較する他方の候補位置については、上述のような手法に限られず、その他の手法を用いて候補位置を演算する場合においても、本願で提示した技術が適用可能である。
【００７７】
たとえば、特開２００３−２２３６９３号公報（特許文献２）に開示されるように、２次元の画像データから指針部の画像を抽出した抽出データと、指針の位置が特定された基準画像データとのパターンマッチングによって候補位置を演算するようにしてもよい。パターンマッチングの具体的な手法については、特開２００３−２２３６９３号公報（特許文献２）に開示されているためここでは繰り返さないが、このようなパターンマッチングにおいても、撮像された画像データの二値化処理において、指針の影の部分が誤認識される場合がある。そのため、上述のような投光部から照射された光を用いた候補位置と比較して真の指針とその影とを識別することが有効である。
【００７８】
この場合には、図１におけるデータ生成部１２４において、上記の抽出データおよび基準画像データが生成される。そして、判定部１２６において、これらのデータをパターンマッチングすることによって指針の候補位置が演算されるとともに、その演算された候補位置が投光部から照射された光に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置と比較され、その比較結果に基づいて真の指針による指示値が判定される。
【００７９】
図１１は、実施の形態２において、読取装置で実行されるアナログ式メータの指示値判定制御処理を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
図１および図１１を参照して、Ｓ３００において、投光部１４０からレーザ光がアナログ式メータ５０に照射される。
【００８１】
次に、Ｓ３１０にて、カメラ本体部１１２によりメータの表示部が撮像される。そして、撮像された２次元の画像データがＡ／Ｄ変換部１１４にてデジタルデータに変換されるとともに（Ｓ３２０）、変換されたデータが記憶部１２２に記憶される（Ｓ３３０）。
【００８２】
Ｓ３４０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて指針部分を示すデータ（抽出データ）が抽出されるとともに、この抽出データと比較するための基準画像データが生成される。そして、これらのデータを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補位置ＰＯＳ１（ｎ）が推定される。
【００８３】
さらに、Ｓ３５０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて投光部１４０から照射されたレーザ光の文字盤上の軌跡に沿った輝度信号の１次元データが生成される。そして、生成された１次元データを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補位置ＰＯＳ２（ｎ）が推定される。
【００８４】
次に、Ｓ３６０にて、判定部１２６によって、推定された候補位置ＰＯＳ１（ｎ），ＰＯＳ２（ｎ）を比較することによって、より確からしいと思われる真の指示針の位置を判定する。
【００８５】
その後、Ｓ３７０にて、判定部１２６によって、判定された候補位置が対応する指示値に変換され、変換された指示値が記憶部１２２に記憶される。
【００８６】
そして、Ｓ３８０にて、所定のタイミングにおいて、通信部１３０によって、記憶部１２２に記憶された指示値に関するデータが、データ収集装置２００へ送信される。
【００８７】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、パターンマッチングを用いたアナログ式メータの自動読取において、真の指針とその影とを識別することが可能となる。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 読取システム、５０ アナログ式メータ、５２，３２０，３２０Ａ 文字盤、５４ 指示針、５６，３５０，３５０Ａ 影、１００，１００Ａ，１００Ｂ 読取装置、１１０ 撮像部、１１２ カメラ本体部、１１４ Ａ／Ｄ変換部、１２０，２２０ 制御部、１２２ 記憶部、１２４ データ生成部、１２６ 判定部、１３０，２１０ 通信部、１４０ 投光部、２００ データ収集装置、２３０ 表示装置、２４０ 入出力装置、２５０ 記憶装置、３００，３００Ａ 画像、３１０，３１０Ａ 表示部、３３０，３３０Ａ 指示針、３４０，３４０Ａ，３４０Ｂ 仮想線、３６０，３６０Ａ 軌跡、４００ 光源、ＬＧＴ レーザ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ式メータの読取装置および読取方法に関し、より特定的には、アナログ式メータの自動読取における指針の誤認識を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力設備やビル設備などの保守管理を行なうために、設備に取り付けられた計測器の値を収集することが必要とされる。ところが、既存の設備におけるこれらの計測器については、デジタル出力端子を有しないものが多く存在する。このようなデジタル出力端子のない計測器の値については、保守点検時に点検者による計測器のメータの読取作業が必要となる。
【０００３】
保守点検者の検針作業およびデータ管理の負担を軽減するために、このような既存の計測器をデジタル出力端子付きのメータに取り替える取り組みも行なわれつつあるが、設備数が多く、対象となる設備のすべてに対応するためには、機器購入、取替工事および現地試験等のために多くのコストが必要となる。また、電力設備などの特定の設備においては、取替工事に伴う設備停止を容易に行なうことができない設備もあり、時間的な制約を受ける場合もある。
【０００４】
このような課題への対応として、たとえば、特開２００９−７５８４８号公報（特許文献１）のように、既存のアナログ式メータをカメラで撮像し、その撮像データを解析することによってメータの指示値を読取る技術が開発されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７５８４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２３６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００９−７５８４８号公報（特許文献１）に開示された技術を用いる場合には、アナログ式メータの表示部をカメラで撮像することが必要であるため、一般的には、表示部には照明や太陽光などの光が照射される。
【０００７】
可動部であるメータの指針と、固定部である目盛板との間には隙間が設けられているため、照射される光の方向によっては、目盛板に指針の影が投影されてしまう。そうすると、投影された影を指針と誤認識してしまい、メータの指示値が誤って読取られるおそれがある。
【０００８】
このような課題に対して、高解像度カメラおよび複雑な画像解析技術を採用することで、真の指針と影とを適切に識別することは可能であるが、このような手法においては、高価な機器が必要であり、かつ処理されるデータ量が多くなるために伝送や処理に時間を要する。そのため、多くの既存設備に対してこのような高価な設備を適用することはコスト等の観点から困難な場合が多い。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるアナログ式メータの読取装置は、投光部と、撮像部と、制御部とを備え、固定面と固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータの指示値を読取る。撮像部は、表示部を撮像して２次元の画像データを生成する。制御部は、撮像部が表示部に対して対向する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において可動部が変位しても撮像部から見て可動部と重なるように投光部から固定面上に線状の光が照射された場合に、照射された線状の光に沿って画像データから抽出した第１の１次元データに基づいて演算された可動部の第１の候補位置、および、画像データに基づいて演算された可動部の第２の候補位置を比較することによって、可動部が指示する指示値を判定する。
【００１１】
好ましくは、制御部は、第１の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、第１の１次元データのうちで可動部に対応する第１の画素を判別するとともに、第２の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、第２の１次元データのうちで可動部に対応する第２の画素を判別する。そして、制御部は、第１および第２の画素を比較することによって可動部が指示する指示値を判定する。
【００１２】
好ましくは、制御部は、第１および第２の１次元データの各々について、対応する１次元データを構成する複数の輝度信号の最大値，最小値および平均値に基づいてしきい値を算出するとともに、算出されたしきい値を基準にして可動部に対応する画素を判別する。
【００１３】
好ましくは、制御部は、判別された第１の画素のうちで第２の画素と対応する画素を、可動部に対応する画素として認識し、認識された画素に対応する指示値を可動部が指示する指示値であると判定する。
【００１４】
好ましくは、第２の候補位置は、計測対象範囲において可動部が変位しても、撮像部から見て可動部と重なるように固定面上に予め設定された仮想線に沿って画像データから抽出した第２の１次元データに基づいて演算される。
【００１５】
好ましくは、アナログ式メータは、指針である可動部が回転中心の周りに回動する指針式メータである。そして、仮想線および線状の光は、回転中心を中心とする円弧および多角形のいずれかである。
【００１６】
好ましくは、アナログ式メータは、指針である可動部が回転中心の周りに扇状の動作範囲内を動作する指針式メータである。そして、仮想線および線状の光は、扇状の動作範囲を横切る直線および曲線のいずれかである。
【００１７】
好ましくは、読取装置は、制御部で判定された指示値をデータ収集装置に送信するための通信部をさらに備える。
【００１８】
本発明によるアナログ式メータについての読取方法は、固定面と固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータについての読取方法であって、撮像部が表示部に対して正対する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において可動部が変位しても撮像部から見て可動部と重なるように、固定面上に線状の光を照射するステップと、撮像部により表示部を撮像して２次元の画像データを生成するステップと、照射された線状の光に沿って画像データから第１の１次元データを抽出するとともに、抽出された第１の１次元データに基づいて可動部の第１の候補位置を演算するステップと、画像データに基づいて可動部の第２の候補位置を演算するステップと、第１および第２の候補位置に基づいて、可動部が指示する指示値を判定するステップとを備える。
【００１９】
第２の候補位置を演算するステップは、計測対象範囲において可動部が変位しても、撮像部から見て可動部と重なるように固定面上に予め設定された仮想線に沿って画像データから第２の１次元データを抽出するとともに、抽出された第２の１次元データに基づいて第２の候補位置を演算する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に従うアナログ式メータの読取装置を備えた読取システムの全体ブロック図である。
【図２】指針式メータを撮像した画像の第１の例を示す図である。
【図３】指針式メータを撮像した画像の第２の例を示す図である。
【図４】指針式メータにおける照射光の影響を説明するための図である。
【図５】光が照射された場合における指針式メータを撮像したときの画像の例を示す図である。
【図６】実施の形態１による読取装置における指針の識別手法を説明するための図である。
【図７】実施の形態１を適用した場合の、図２の指針式メータを撮像した画像の例を示す図である。
【図８】実施の形態１を適用した場合の、図３の指針式メータを撮像した画像の例を示す図である。
【図９】実施の形態１において、読取装置で実行される指針の識別処理を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１において、読取装置で実行されるアナログ式メータの指示値判定制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施の形態２において、読取装置で実行されるアナログ式メータの指示値判定制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従うアナログ式メータの読取装置１００，１００Ａ，１００Ｂを備えた読取システム１０の全体ブロック図である。
【００２４】
図１を参照して、読取システム１０は、読取装置１００，１００Ａ，１００Ｂと、データ収集装置２００とを備える。
【００２５】
読取装置は、読取対象のアナログ式メータに対してそれぞれ設けられ、読取られたデータは通信によりデータ収集装置２００に伝達される。図１においては、読取システム１０が、３つの読取装置１００，１００Ａ，１００Ｂを備える構成を例として説明するが、読取装置の数はこれに限られず、読取対象のメータの数に応じて適宜設けられる。なお、以降の説明においては、理解を容易にするために、アナログ式メータ５０の指示値を読取るための読取装置１００を例としてその詳細を説明する。また、図１においては、読取装置１００Ａ，１００Ｂの詳細構成は図示されていないが、主要な構成要素は読取装置１００と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００２６】
読取装置１００は、アナログ式メータを撮像するための撮像部１１０と、撮像された２次元の画像データを処理するための制御部１２０と、処理されたデータを中央装置であるデータ収集装置２００に伝達するための通信部１３０と、アナログ式メータ５０に所定の光を照射するように構成された投光部１４０とを備える。
【００２７】
撮像部１１０は、カメラ本体部１１２と、Ａ／Ｄ（Analog-to-digital）変換部１１４とを含む。
【００２８】
カメラ本体部１１２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＯＭＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどを含んで構成され、読取対象のアナログ式メータ５０を撮影可能な位置に配置される。カメラ本体部１１２は、予め定められた一定時間ごと、またはデータ収集装置２００からの指示に従ったタイミングで、アナログ式メータを撮像する。そして、カメラ本体部１１２は、撮像した２次元のアナログ形式の画像データをＡ／Ｄ変換部１１４へ出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１１４は、カメラ本体部１１２から受けたアナログ形式の画像データをデジタル形式に変換し、変換後のデジタル形式の画像データを制御部１２０へ出力する。
【００３０】
制御部１２０は、記憶部１２２と、データ生成部１２４と、判定部１２６とを含み、Ａ／Ｄ変換部１１４から出力された画像データを処理する。
【００３１】
記憶部１２２は、Ａ／Ｄ変換部１１４から出力された２次元の画像データを、内部バッファあるいは記憶装置（いずれも図示せず）に記憶する。
【００３２】
データ生成部１２４は、アナログ式メータの指示値の読取りを容易にするために、記憶部１２２に記憶された２次元の画像データから１次元データを生成する。実施の形態１においては、後述するように２つの経路に沿った少なくとも２つの１次元データを生成する。ここで１次元データとしては、画像データの輝度信号や色差信号が含まれる。
【００３３】
判定部１２６は、データ生成部１２４で生成された、２つの経路に沿った複数の１次元データを受ける。判定部１２６は、受信した１次元データの各々について、それに含まれる信号の大きさに基づいて、指針式メータの指針に対応する画素位置の候補を判別する。そして、判定部１２６は、複数の１次元データで判別された候補となる画素位置の比較から、より確からしいと推定される指針に対応する画素位置を決定する。その後、判定部１２６は、最終的に決定された画素位置に対応する指針の指示値を判定し、判定結果を記憶部１２２へ記憶する。
【００３４】
通信部１３０は、予め定められたタイミング、あるいは、データ収集装置２００からの要求を受けたタイミングで、記憶部１２２に記憶された指針の指示値に関するデータを取得し、通信回線を介してデータ収集装置２００へ送信する。
【００３５】
ここで、通信回線は、電気的または光学的配線を用いた有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、本システム専用の通信回線であってもよいし、たとえば、電話回線やインターネットなどの公共の通信ネットワークを利用してもよい。
【００３６】
データ収集装置２００は、たとえばパーソナルコンピュータやサーバなどを含んで構成され、通信部２１０と、制御部２２０と、表示装置２３０と、入出力装置２４０と、記憶装置２５０とを含む。
【００３７】
通信部２１０は、各読取装置における通信部（たとえば、通信部１３０）と通信回線を介してデータの送受信を行なう。
【００３８】
表示装置２３０は、代表的にはディスプレイモニタであり、各読取装置の状態や、記憶装置２５０に記憶された各種のデータを表示する。
【００３９】
入出力装置２４０は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチパネルなどを含んで構成され、ユーザからの操作信号を制御部２２０へ伝達する。
【００４０】
記憶装置２５０は、各読取装置から送信されたメータの指示値に関するデータ、および機器の状態や異常の有無やその履歴などのデータを記憶する。
【００４１】
制御部２２０は、ユーザからの操作信号および受信されるデータを処理し、表示装置２３０、記憶装置２５０などの周辺機器を制御する。また、制御部２２０は、読取システム１０の全体の管理を行なう。
【００４２】
図２は、指針式メータを撮像した画像３００を模式的に示した図である。図２のアナログ式メータは、指針が回転中心の周りに円弧状に回動するタイプのメータであり、図２においては、温度計のメータを例として示す。
【００４３】
図２を参照して、指針式メータの表示部３１０は、数値および目盛などが記載された文字盤３２０と、測定された温度を指示するための指示針３３０とを含む。なお、図２および以降の指針式メータを示す図においては、説明を容易にするために、指針が１つの場合を例として説明するが、たとえば、図２の温度計の場合には、温度計が経験した最大温度を指示するデマンド針や、警報器への警報信号の出力レベルを設定するための警報設定針などの、他の複数の指針を含んでもよい。
【００４４】
一般的に、アナログ式メータは、可動部が計測量に応じて固定面に沿って変位することによって計測量を表示するものである。図２の指針式メータの場合は、固定面である文字盤に沿って可動部である指針が回転中心回りに回転する。１次元データの抽出は、計測対象範囲における可動部（指針）の可動範囲を考慮して行なわれる。具体的には、まず、可動部が計測対象範囲のどの位置に変位しても、図１のカメラ本体部１１２から見て、可動部と重なるような仮想線を固定面上に設定する。次に、図１のデータ生成部１２４において、２次元の画像データから予め設定された仮想線に対応する１次元データを抽出する。
【００４５】
図２の場合、仮想線３４０は、指示針３３０が回動する回転中心を中心とする円弧状に設定される。これにより、計測対象範囲で、仮想線３４０は指示針３３０と交差するので、仮想線３４０に対応する１次元データに基づいて指示針３３０の指示値を読取ることができる。また、仮想線３４０を円弧状に設定することによって、仮想線３４０上の各点と指示針３３０が指示する指示値との対応関係が正比例の関係になるので、指示針３３０の指示値の読取りが容易になる。
【００４６】
また、円弧の半径ＲＡＤは、文字盤３２０の文字の影響を受けないように、仮想線３４０が文字盤３２０の文字と重ならないように設定される。なお、仮想線３４０は必ずしも円弧上である必要はなく、文字盤３２０の文字と重ならないような形状であれば、どのような形状に変更してもよい。たとえば、仮想線３４０は四角形であってもよい。また、文字盤３２０の文字と指示針３３０とが異なる色に着色されている場合には、仮想線３４０は文字盤の文字の位置に関係なく設定することも可能である。
【００４７】
また、図２の画像データ３００は、図１のカメラ本体部１１２のレンズを指針式メータ５０の表示部３１０に正対させて、表示部３１０を撮像したものである。これに対して、斜め方向から表示部３１０を撮像すると、実際の文字盤３２０上では円弧上であった仮想線３４０が、撮像された画像３００上では楕円状に扁平するとともに、長軸および短軸の方向が画像３００の上下および左右方向から角変位する。したがって、表示部３１０に正対した位置からのずれ量に応じて、撮像された画像３００で、仮想線３４０の位置および形状を補正する必要がある。たとえば、実際の文字盤３２０上で特定の３点を予め定め、画像３００上においてその特定の３点に対応する画素の位置を調べることによって、仮想線３４０の補正量を決定することができる。
【００４８】
図３は、指針式メータの他の例の画像３００Ａを示す図である。図３の指針式メータは、図２の指針式メータと同様に、その表示部３１０Ａが、文字盤３２０Ａと、指示針３３０Ａとを含む。図３の指針式メータにおいては、指示針３３０は、回転中心に対して扇形に動作する。そして、文字盤３２０Ａの目盛は、指示針３３０の扇形の動作領域の弦に平行な直線上に記載されている。このような指針式メータにおいては、図２における仮想線３４０に対応する仮想線３４０Ａは、目盛と平行な直線に設定される。あるいは、仮想線３４０Ｂのように、扇形の円弧の形状としてもよい。
【００４９】
次に、このような読取システムにおける問題点を、図４を用いて説明する。図４を参照して、上記のような読取システムにおいては、カメラ本体部１１２によりアナログ式メータ５０を撮像する必要があるので、一般的に、メータの表示部には太陽光や照明光などの光源４００から光が照らされる。アナログ式メータ５０においては、通常、目盛などが記載された文字盤５２と指示針５４との間には多少の隙間が設けられている。そうすると、表示部を照らす光４００によって、文字盤５２上に指示針５４の影５６が投影される。
【００５０】
そして、光４００とカメラ本体部１１２との位置関係によっては、指示針５４の影５６が、文字盤５２上の真の指示針５４からずれた位置に投影される場合がある。特に、たとえば、文字盤５２が白地であり、指示針５４が黒色に着色されているような場合には、画像データにおいて、真の指示針５４と影５６とが区別しにくくなる。
【００５１】
このような場合に、カメラ本体部１１２で撮像される画像データの例を図５に示す。図５に示されるように、指示針３３０とは異なった位置に、あたかも他の指示針であるかのような影３５０が画像データ上に現れ得る。そうすると、仮想線３４０に沿って生成した１次元データにおいて、真の指示針３３０の画素の位置および影３５０の画素の位置に、指示針の候補になり得るデータが生じることとなり、指示値を誤認識してしまうおそれがある。
【００５２】
そこで、実施の形態１における読取装置においては、メータの表示部を照らす光とは異なる光源を用いて、メータの表示部における真の指示針とその影とを識別する識別処理を行なう。
【００５３】
図６は、実施の形態１における真の指示針とその影とを識別するための構成を説明するための図である。図６は、アナログ式メータ５０の側面方向から見たときの機器配置の概略図である。
【００５４】
図６を参照して、読取装置１００に含まれる投光部１４０は、たとえばレーザやＬＥＤ（Light Emitting Diode）、あるいは赤外線などの光であり、カメラ本体部１１２によって検知可能な線状の光が照射可能な光源である。投光部１４０は、カメラ本体部１１２が読取対象のアナログ式メータ５０に対向する方向と所定の角度を有する方向から、アナログ式メータ５０の文字盤５２へ光を照射するように設置される。図６においては、投光部１４０は、カメラ本体部１１２の下方に配置され、アナログ式メータ５０に正対する方向に対して仰角θの方向にレーザ光ＬＧＴが照射される。
【００５５】
図２の例に示したようなアナログ式メータでは、たとえば、図７に示すように、レーザ光ＬＧＴの軌跡３６０が仮想線３４０と同心円となるように照射される。
【００５６】
このとき、図６において、指示針５４は、文字盤５２よりもカメラ本体部１１２に近い位置にあるので、指示針５４上に現れるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ２０は、文字盤５２上に現れるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ１０とは、ずれた位置となる。
【００５７】
これをカメラ本体部１１２で撮像したときの画像データで見た場合、図７のように、影３５０の位置におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ１０は、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０の円周と一致するが、指示針３３０におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡Ｒ２０は、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０の円周とは異なる位置となる。すなわち、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０に沿って見た場合、真の指示針３３０の位置ではレーザ光が検出されず、影３５０の位置ではレーザ光が検出されることになる。これによって、文字盤３２０上におけるレーザ光ＬＧＴの軌跡３６０となるべき円弧に沿った１次元データでは、真の指示針３３０の位置における輝度信号、色差信号、および／またはその両方が、他の部分のものとは異なった値となり得る。したがって、仮想線３４０に沿って生成された１次元データと、投光部１４０から照射された光に沿って生成された１次元データとを比較することにより、真の指示針３３０とその影３５０とを識別することが容易となる。
【００５８】
また、図３に示したようなアナログ式メータの場合においても、図８のように、投光部１４０からのレーザ光ＬＧＴを、直線状の仮想線３４０Ａ（あるいは扇形の仮想線３４０Ｂ）に平行に照射し、その照射されたレーザ光の軌跡３６０Ａに沿った１次元データを生成することによって、真の指示針３３０Ａとその影３５０Ａとを識別することができる。
【００５９】
このように、メータの表示部を照らす光とは異なる光源を用いて、メータの表示部における真の指示針とその影とを識別する識別処理を行なうことで、高価な高解像度カメラや複雑な画像解析技術を採用することなく、比較的安価に、指示針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することが可能となる。
【００６０】
図９は、実施の形態１において生成された１次元データの例を示す図である。図９の上段は仮想線に沿って生成された１次元データの輝度信号を示し、下段は投光部１４０からのレーザ光に沿って生成された１次元データの輝度信号を示している。また、図９の横軸は、１次元データに沿った画素番号が示されており、この画素の位置がメータの指示値に対応している。たとえば、図２における温度計のメータの例においては、画素番号の「１５０」が５０℃を示しており、画素番号の「１００」が４０℃を示す。
【００６１】
図９を参照して、上段の通常光による仮想線に沿った１次元データにおいては、画素番号がＮ１およびＮ２の位置における輝度信号が、所定のしきい値ＴＨ１より大きくなっており、この画素番号の位置に指示針が存在する可能性のある候補位置として判定される。
【００６２】
一方、下段の投光部１４０からのレーザ光に沿った１次元データにおいては、画素番号Ｎ１におけるレーザ光の輝度信号が、所定のしきい値ＴＨ２を下回っており、この位置においてはレーザ光が検出されていない。その一方で、画素番号Ｎ２においては、輝度信号の低下は見られず、レーザ光が検出されている。すなわち、図７および図８で説明したように、画素番号Ｎ１が真の指示針に対応する画素位置であり、画素番号Ｎ２が指示針の影に対応する画素位置として識別することができる。
【００６３】
なお、上記のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の設定手法の詳細については、特開２００９−７５８４８号公報（特許文献１）等に記載されているので繰り返さないが、たとえば、生成した１次元データを構成する複数の画素の輝度信号について最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮおよび平均値ＡＶＥを算出し、これらの値を用いて式（１）によりしきい値ＴＨを算出するようにしてもよい。
【００６４】
ＴＨ＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）・Ｋ１＋ＡＶＥ … （１）
ここで、Ｋ１は耐ノイズ性に影響を与える係数であり、指針や文字盤の色、照射光の条件等に基づいて設定される。
【００６５】
また、図９は輝度信号に基づいて判定を行なう例について示したが、たとえば、投光部から照射されるレーザ光が赤色レーザのような特定の色を有する場合には、輝度信号に代えて、あるいは輝度信号に加えて色差信号を用いることにより、より正確に指示針の画素位置を特定することが可能となり得る。
【００６６】
図１０は、実施の形態１において、読取装置で実行される指示値判定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【００６７】
図１および図１０を参照して、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００において、投光部１４０からレーザ光がアナログ式メータ５０に照射される。
【００６８】
次に、Ｓ１１０にて、カメラ本体部１１２によりメータの表示部が撮像される。そして、撮像された２次元の画像データがＡ／Ｄ変換部１１４にてデジタルデータに変換されるとともに（Ｓ１２０）、変換されたデータが記憶部１２２に記憶される（Ｓ１３０）。
【００６９】
Ｓ１４０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて仮想線に沿った輝度信号の１次元データが生成される。そして、生成された１次元データを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補となる画素位置ＩＭＧ１（ｎ）が推定される。
【００７０】
さらに、Ｓ１５０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて投光部１４０から照射されたレーザ光の文字盤上の軌跡に沿った輝度信号の１次元データが生成される。そして、生成された１次元データを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補となる画素位置ＩＭＧ２（ｎ）が推定される。
【００７１】
次に、Ｓ１６０にて、判定部１２６によって、推定された画素位置ＩＭＧ１（ｎ），ＩＭＧ２（ｎ）を比較することによって、より確からしいと思われる画素位置を真の指示針の位置として判定する。
【００７２】
その後、Ｓ１７０にて、判定部１２６によって、判定された画素位置が対応する指示値に変換され、変換された指示値が記憶部１２２に記憶される。
【００７３】
そして、Ｓ１８０にて、所定のタイミングにおいて、通信部１３０によって、記憶部１２２に記憶された指示値に関するデータが、データ収集装置２００へ送信される。
【００７４】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、カメラを用いたアナログ式メータの自動読取において、真の指針とその影とを識別することが可能となる。本明細書で開示された手法においては、高解像度カメラおよび複雑な画像解析技術が不要であるので、比較的安価な設備を用いて、指針の影に起因する指示値の誤認識を抑制することができる。
【００７５】
なお、上述のように、上記の実施の形態においては、指針が１つの場合を例として説明したが、色がそれぞれ異なる複数の指針を有するアナログ式メータにおいても、実施の形態１の技術を適用して複数の指針の影による影響を排除することができる。その場合には、輝度信号に加えて色差信号を用いることによって、得られた１次元データにおける、各々の指針の画素位置を特定することが容易となる。
【００７６】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、仮想線に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置と、投光部から照射された光に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置とを比較することによって、真の指針とその影とを識別する構成について説明した。しかしながら、投光部から照射された光に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置と比較する他方の候補位置については、上述のような手法に限られず、その他の手法を用いて候補位置を演算する場合においても、本願で提示した技術が適用可能である。
【００７７】
たとえば、特開２００３−２２３６９３号公報（特許文献２）に開示されるように、２次元の画像データから指針部の画像を抽出した抽出データと、指針の位置が特定された基準画像データとのパターンマッチングによって候補位置を演算するようにしてもよい。パターンマッチングの具体的な手法については、特開２００３−２２３６９３号公報（特許文献２）に開示されているためここでは繰り返さないが、このようなパターンマッチングにおいても、撮像された画像データの二値化処理において、指針の影の部分が誤認識される場合がある。そのため、上述のような投光部から照射された光を用いた候補位置と比較して真の指針とその影とを識別することが有効である。
【００７８】
この場合には、図１におけるデータ生成部１２４において、上記の抽出データおよび基準画像データが生成される。そして、判定部１２６において、これらのデータをパターンマッチングすることによって指針の候補位置が演算されるとともに、その演算された候補位置が投光部から照射された光に沿って抽出した１次元データから演算される指針の候補位置と比較され、その比較結果に基づいて真の指針による指示値が判定される。
【００７９】
図１１は、実施の形態２において、読取装置で実行されるアナログ式メータの指示値判定制御処理を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
図１および図１１を参照して、Ｓ３００において、投光部１４０からレーザ光がアナログ式メータ５０に照射される。
【００８１】
次に、Ｓ３１０にて、カメラ本体部１１２によりメータの表示部が撮像される。そして、撮像された２次元の画像データがＡ／Ｄ変換部１１４にてデジタルデータに変換されるとともに（Ｓ３２０）、変換されたデータが記憶部１２２に記憶される（Ｓ３３０）。
【００８２】
Ｓ３４０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて指針部分を示すデータ（抽出データ）が抽出されるとともに、この抽出データと比較するための基準画像データが生成される。そして、これらのデータを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補位置ＰＯＳ１（ｎ）が推定される。
【００８３】
さらに、Ｓ３５０にて、データ生成部１２４によって、記憶部１２２に記憶された画像データに基づいて投光部１４０から照射されたレーザ光の文字盤上の軌跡に沿った輝度信号の１次元データが生成される。そして、生成された１次元データを用いて、判定部１２６によって、指示針の候補位置ＰＯＳ２（ｎ）が推定される。
【００８４】
次に、Ｓ３６０にて、判定部１２６によって、推定された候補位置ＰＯＳ１（ｎ），ＰＯＳ２（ｎ）を比較することによって、より確からしいと思われる真の指示針の位置を判定する。
【００８５】
その後、Ｓ３７０にて、判定部１２６によって、判定された候補位置が対応する指示値に変換され、変換された指示値が記憶部１２２に記憶される。
【００８６】
そして、Ｓ３８０にて、所定のタイミングにおいて、通信部１３０によって、記憶部１２２に記憶された指示値に関するデータが、データ収集装置２００へ送信される。
【００８７】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、パターンマッチングを用いたアナログ式メータの自動読取において、真の指針とその影とを識別することが可能となる。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 読取システム、５０ アナログ式メータ、５２，３２０，３２０Ａ 文字盤、５４ 指示針、５６，３５０，３５０Ａ 影、１００，１００Ａ，１００Ｂ 読取装置、１１０ 撮像部、１１２ カメラ本体部、１１４ Ａ／Ｄ変換部、１２０，２２０ 制御部、１２２ 記憶部、１２４ データ生成部、１２６ 判定部、１３０，２１０ 通信部、１４０ 投光部、２００ データ収集装置、２３０ 表示装置、２４０ 入出力装置、２５０ 記憶装置、３００，３００Ａ 画像、３１０，３１０Ａ 表示部、３３０，３３０Ａ 指示針、３４０，３４０Ａ，３４０Ｂ 仮想線、３６０，３６０Ａ 軌跡、４００ 光源、ＬＧＴ レーザ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定面と前記固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータについての読取装置であって、
投光部と、
前記表示部を撮像して２次元の画像データを生成するための撮像部と、
前記撮像部が前記表示部に対して対向する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において前記可動部が変位しても前記撮像部から見て前記可動部と重なるように前記投光部から前記固定面上に線状の光が照射された場合に、照射された前記線状の光に沿って前記画像データから抽出した第１の１次元データに基づいて演算された前記可動部の第１の候補位置、および、前記画像データに基づいて演算された前記可動部の第２の候補位置を比較することによって、前記可動部が指示する指示値を判定するための制御部とを備える、アナログ式メータの読取装置。
【請求項２】
前記第２の候補位置は、前記計測対象範囲において前記可動部が変位しても、前記撮像部から見て前記可動部と重なるように前記固定面上に予め設定された仮想線に沿って前記画像データから抽出した第２の１次元データに基づいて演算される、請求項１に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、前記第１の１次元データのうちで前記可動部に対応する第１の画素を判別するとともに、前記第２の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、前記第２の１次元データのうちで前記可動部に対応する第２の画素を判別し、前記第１および第２の画素を比較することによって前記可動部が指示する指示値を判定する、請求項２に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１および第２の１次元データの各々について、対応する１次元データを構成する複数の輝度信号の最大値，最小値および平均値に基づいてしきい値を算出するとともに、算出された前記しきい値を基準にして前記可動部に対応する画素を判別する、請求項３に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項５】
前記制御部は、判別された前記第２の画素のうちで前記第１の画素と対応する画素を、前記可動部に対応する画素として認識し、認識された画素に対応する指示値を前記可動部が指示する指示値であると判定する、請求項４に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項６】
前記アナログ式メータは、指針である前記可動部が回転中心の周りに回動する指針式メータであり、
前記仮想線および前記線状の光は、前記回転中心を中心とする円弧および多角形のいずれかである、請求項２〜５のいずれか１項に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項７】
前記アナログ式メータは、指針である前記可動部が回転中心の周りに扇状の動作範囲内を動作する指針式メータであり、
前記仮想線および前記線状の光は、前記扇状の動作範囲を横切る直線および曲線のいずれかである、請求項２〜５のいずれか１項に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項８】
前記第２の候補位置は、前記画像データから抽出された前記可動部を表わす抽出データと、前記可動部の位置が特定された基準画像データとのパターンマッチングにより演算される、請求項１に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項９】
前記読取装置は、
前記制御部で判定された前記指示値をデータ収集装置に送信するための通信部をさらに備える、請求項１に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項１０】
固定面と前記固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータについての読取方法であって、
撮像部が前記表示部に対して正対する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において前記可動部が変位しても前記撮像部から見て前記可動部と重なるように、前記固定面上に線状の光を照射するステップと、
前記撮像部により前記表示部を撮像して２次元の画像データを生成するステップと、
照射された前記線状の光に沿って前記画像データから第１の１次元データを抽出するとともに、抽出された前記第１の１次元データに基づいて前記可動部の第１の候補位置を演算するステップと、
前記画像データに基づいて前記可動部の第２の候補位置を演算するステップと、
前記第１および第２の候補位置に基づいて、前記可動部が指示する指示値を判定するステップとを備える、アナログ式メータの読取方法。
【請求項１１】
前記第２の候補位置を演算するステップは、前記計測対象範囲において前記可動部が変位しても、前記撮像部から見て前記可動部と重なるように前記固定面上に予め設定された仮想線に沿って前記画像データから第２の１次元データを抽出するとともに、抽出された前記第２の１次元データに基づいて前記第２の候補位置を演算する、請求項１０に記載のアナログ式メータの読取方法。
【請求項１】
固定面と前記固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータについての読取装置であって、
投光部と、
前記表示部を撮像して２次元の画像データを生成するための撮像部と、
前記撮像部が前記表示部に対して対向する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において前記可動部が変位しても前記撮像部から見て前記可動部と重なるように前記投光部から前記固定面上に線状の光が照射された場合に、照射された前記線状の光に沿って前記画像データから抽出した第１の１次元データに基づいて演算された前記可動部の第１の候補位置、および、前記画像データに基づいて演算された前記可動部の第２の候補位置を比較することによって、前記可動部が指示する指示値を判定するための制御部とを備える、アナログ式メータの読取装置。
【請求項２】
前記第２の候補位置は、前記計測対象範囲において前記可動部が変位しても、前記撮像部から見て前記可動部と重なるように前記固定面上に予め設定された仮想線に沿って前記画像データから抽出した第２の１次元データに基づいて演算される、請求項１に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、前記第１の１次元データのうちで前記可動部に対応する第１の画素を判別するとともに、前記第２の１次元データを構成する複数の画素の輝度信号に少なくとも基づいて、前記第２の１次元データのうちで前記可動部に対応する第２の画素を判別し、前記第１および第２の画素を比較することによって前記可動部が指示する指示値を判定する、請求項２に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１および第２の１次元データの各々について、対応する１次元データを構成する複数の輝度信号の最大値，最小値および平均値に基づいてしきい値を算出するとともに、算出された前記しきい値を基準にして前記可動部に対応する画素を判別する、請求項３に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項５】
前記制御部は、判別された前記第２の画素のうちで前記第１の画素と対応する画素を、前記可動部に対応する画素として認識し、認識された画素に対応する指示値を前記可動部が指示する指示値であると判定する、請求項４に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項６】
前記アナログ式メータは、指針である前記可動部が回転中心の周りに回動する指針式メータであり、
前記仮想線および前記線状の光は、前記回転中心を中心とする円弧および多角形のいずれかである、請求項２〜５のいずれか１項に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項７】
前記アナログ式メータは、指針である前記可動部が回転中心の周りに扇状の動作範囲内を動作する指針式メータであり、
前記仮想線および前記線状の光は、前記扇状の動作範囲を横切る直線および曲線のいずれかである、請求項２〜５のいずれか１項に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項８】
前記第２の候補位置は、前記画像データから抽出された前記可動部を表わす抽出データと、前記可動部の位置が特定された基準画像データとのパターンマッチングにより演算される、請求項１に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項９】
前記読取装置は、
前記制御部で判定された前記指示値をデータ収集装置に送信するための通信部をさらに備える、請求項１に記載のアナログ式メータの読取装置。
【請求項１０】
固定面と前記固定面に沿って計測量に応じて変位する可動部とを有する表示部を含むアナログ式メータについての読取方法であって、
撮像部が前記表示部に対して正対する方向と所定の角度を有する方向から、計測対象範囲において前記可動部が変位しても前記撮像部から見て前記可動部と重なるように、前記固定面上に線状の光を照射するステップと、
前記撮像部により前記表示部を撮像して２次元の画像データを生成するステップと、
照射された前記線状の光に沿って前記画像データから第１の１次元データを抽出するとともに、抽出された前記第１の１次元データに基づいて前記可動部の第１の候補位置を演算するステップと、
前記画像データに基づいて前記可動部の第２の候補位置を演算するステップと、
前記第１および第２の候補位置に基づいて、前記可動部が指示する指示値を判定するステップとを備える、アナログ式メータの読取方法。
【請求項１１】
前記第２の候補位置を演算するステップは、前記計測対象範囲において前記可動部が変位しても、前記撮像部から見て前記可動部と重なるように前記固定面上に予め設定された仮想線に沿って前記画像データから第２の１次元データを抽出するとともに、抽出された前記第２の１次元データに基づいて前記第２の候補位置を演算する、請求項１０に記載のアナログ式メータの読取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１０４０３２（Ｐ２０１２−１０４０３２Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３９４９（Ｐ２０１０−２５３９４９）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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