画像処理によるろ過膜板検査装置
【課題】カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる画像処理によるろ過膜板検査装置を提供することにある。
【解決手段】水槽の上方に取り付けられ、当該水槽内の液体に浸漬して配置された複数のろ過膜板を撮影するカメラ２と、複数のろ過膜板へ空気を圧送しつつカメラにより前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成部２１ａと、入力画像作成部により作成された２つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理部２１ｂと、前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃとを備えるようにした。
【解決手段】水槽の上方に取り付けられ、当該水槽内の液体に浸漬して配置された複数のろ過膜板を撮影するカメラ２と、複数のろ過膜板へ空気を圧送しつつカメラにより前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成部２１ａと、入力画像作成部により作成された２つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理部２１ｂと、前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃとを備えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水をろ過するろ過膜板を画像処理により検査する装置に関し、詳細には、外乱因子によりカメラぶれが発生した状況においても、正しくろ過膜板上のき裂や膜形成不具合などを画像処理により検査するろ過膜板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場などでは、ろ過膜板を使用して、水をろ過することにより、当該水中の不純物を取り除く処理が行われている。このろ過膜板に亀裂などの破損が存在する場合、不純物を十分に取り除くことができなくなる可能性がある。そこで、ろ過膜板に破損が存在するかどうかを試験する必要がある。
【０００３】
そのため、ろ過膜板に破損が存在するかどうかを判断する（検査する）装置が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ろ過水側にフィルタを挟んで上流側に発光素子、下流側に受光素子を設置し、ろ過膜の破損により原水がろ過水側へ流入して原水中の不純物をフィルタで捕捉し、受光素子で検出する光量が減少することを利用して、ろ過膜の破損を検出する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、空気を圧送し、被検査物を液体中に浸して、気泡が出るかでないかを検知する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Dana H. Ballard, Christopher M. Brown、「コンピュータビジョン」、昭和６２年５月２５日初版発行、訳者 福村 晃夫、発行所 日本コンピュータ協会、コンピュータ・サイエンス研究所シリーズ２９、ｐ．１２８−１３１
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４９２５０号公報（例えば、段落［００１８］〜［００２１］、［００２７］、［図１］，［図２］など参照）
【特許文献２】特開平１１−２６４７８１号公報（例えば、段落［０００１］，［０００８］，［０００９］［００１１］〜［００１４］、［図１］，［図２］，［図５］など参照）
【特許文献３】特開２００３−２０９７３５号公報（例えば、段落［００２２］〜［００３９］、［図１］，［図１０］など参照）
【特許文献４】特開２００９−６５４９２号公報（例えば、段落［００２４］〜［００３０］、［図２］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ろ過膜板を用いたろ過装置は、例えば、筐体（ユニット）内に格納されたモジュールに複数枚のろ過膜板が組み付けられた構成となっている。モジュールおよび筐体は内外を液体が流通可能に形成されている。これらろ過膜板は矩形をなし両面部には多数の膜孔が形成され、内部には上端から下端に延在する穴が形成されている。ろ過膜板は、下端部には下端部を密閉する密閉具が取り付けられ、上端部には集水ヘッダが取り付けられている。この集水ヘッダに配管などが接続され、吸引することによりろ過膜板による液体のろ過が行われている。このため、ろ過膜板を用いたろ過装置では、装置に搭載される複数のろ過膜板にて亀裂や膜形成不具合などの欠陥が無いことが重要となる。また、ろ過膜板を製造する工程において欠陥検査を行うため、ろ過膜板に不純物が付着することを避ける必要がある。
【０００９】
そこで、液槽内の液体に浸漬するように上述のろ過膜板を用いたろ過装置を配置し、前記ろ過膜板に気体を圧送する前（気体の圧送前）および前記ろ過膜板に気体を圧送した状態（気体の圧送時）にて前記ろ過装置をカメラにより撮影して気体の圧送前および気体の圧送時の撮影画像を得、例えば、これら撮影画像を差分し、これにより得られた差分画像に基づき、亀裂や膜形成不具合などのある過膜板の有無を判定することが考えられる。この場合、前記カメラは、例えば、ろ過装置の品質を検査する試験装置が設置される建物の天井に吊り下げられた形態となる。ところで、前記建物付近を車などが通過した場合や風雨などが激しい場合には、前記建物自体が振動し、この振動に伴い前記カメラも振動して前記撮影画像にカメラぶれが生じる可能性がある。気体の圧送時の撮影画像にカメラぶれがあると、気体の圧送時に前記ろ過膜板から気泡が生じていても、前記気泡が気体の圧送前の撮影画像におけるろ過膜板と一致する可能性があった。そのため、気体圧送前の撮影画像と気体圧送時の撮影画像を差分すると、前記気泡が無い差分画像となり、ろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などがあってもろ過膜板に欠陥が無いと判定する可能性があった。また、気泡が発生していないのに、気泡が発生していると誤認識する可能性もあった。
【００１０】
これを解決するために、カメラぶれを補正する必要がある。カメラぶれを補正する方法としては、種々開発されている（例えば、特許文献３，４など参照）。特許文献３に記載の方法では、まず、オプティカルフローを用いて、カメラぶれの移動量と移動方向を計算する。オプティカルフローの結果をカメラぶれ分とみなし、画像を再構成することで、カメラぶれの補正を行っている。特許文献４に記載の方法では、まず、背景部分に基準となるものを設置する。その基準部分をテンプレートとして登録を行う。その後、パターンマッチングを行い、基準部分の検出を行い、前回の検出位置と比べることでカメラぶれを計算する。最終的に、カメラぶれ分を計算し、画像の再構成を行うことで、カメラぶれの補正を行っている。
【００１１】
これら特許文献３，４に記載の技術では、「（１）カメラぶれ分を画像処理で計算」して、「（２）画像の再構成」を行い、その後、「（３）背景差分などの画像処理」により、「（４）気泡の有無を判断する」という、４段階のステップを踏む必要があり、処理に時間がかかってしまう。
【００１２】
上述した特許文献１では、ろ過膜が不純物を含む原水に接触しているため、対象とする、ろ過膜板製造工程での欠陥検査に用いることができなかった。
【００１３】
以上のことから、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる画像処理によるろ過膜板検査装置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】
【００１４】
前述した課題を解決する第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、ろ過装置が具備する複数のろ過膜板を画像処理により検査するろ過膜板検査装置であって、液槽の上方の天井に取り付けられ、当該液槽内の液体に浸漬して配置された前記複数のろ過膜板を撮影する撮影手段と、前記複数のろ過膜板へ気体を圧送しつつ前記撮影手段により前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成手段と、前記入力画像作成手段により作成された２つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理手段と、前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
前述した課題を解決する第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記入力画像全体のオプティカルフローと比較して所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、前記複数のろ過膜板に破損があると判定することを特徴とする。
【００１６】
前述した課題を解決する第３の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１または第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内におけるオプティカルフローが全て同一方向である場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。
【００１７】
前述した課題を解決する第４の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１乃至第３の何れか１つの発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、「撮影画像全体のオプティカルフローの方向とは異なり」、かつ、「一定方向」となる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。
【００１８】
前述した課題を解決する第５の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１乃至第４の何れか１つの発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、撮影画像全体のオプティカルフローと比較して、一部のみ方向が異なる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる。
【００２０】
第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置と同様な作用効果を奏する上に、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。
【００２１】
第３乃至第５の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、第１，第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置と同様な作用効果を奏する上に、亀裂や膜形成不具合などが無いろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置における処理フローを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置が具備するカメラにより撮影した撮影画像の一例を示す図である。
【図５】オプティカルフローの計算結果にて気泡無しの場合を説明するための図であって、図５（ａ）に前フレームの撮影画像（入力画像）を示し、図５（ｂ）に現フレームの撮影画像（入力画像）を示す。
【図６】オプティカルフローの計算結果にて気泡有りの場合を説明するための図である。
【図７】オプティカルフローの計算結果にて異物混入の場合を説明するための図である。
【図８】オプティカルフローの計算結果にてノイズの場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置の実施形態について、各実施例にて説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。
【００２５】
本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、複数のろ過膜板が搭載されるろ過装置において、亀裂や膜形成不具合などの欠陥が有るろ過膜板を画像処理により特定する装置である。
【００２６】
ろ過膜板を用いたろ過装置１０は、例えば、図１に示すように、複数枚（図示例では５枚）のろ過膜板１１〜１５がモジュール（図示せず）を介して筐体（図示せず）内に設置された構成になっている。モジュールは、複数枚のろ過膜板を所定の間隔にて組み付ける枠組みであって、内外を液体が流通可能に形成されている。筐体は、モジュールを格納する容器であって、内外を液体が流通可能に形成されている。複数枚のろ過膜板１１〜１５は、筐体内にて立設して配置されている。また、複数枚のろ過膜板１１〜１５がこれらの面同士を十数ミリメータ間隔で横方向（図中左右方向）に隣接して配置されている。複数枚のろ過膜板１１〜１５はそれぞれ矩形をなし、両面部には多数の膜孔が形成され、内部には上端から下端に延在する穴が形成されている。ろ過膜板の下端部には下端密閉具（図示せず）が取り付けられており、この下端密閉具によりろ過膜板の下端部側が密閉されている。ろ過膜板の上端部には集水ヘッダ（図示せず）が取り付けられている。集水ヘッダには配管などが接続されている。運転時には水の吸引が行われ、検査時にあっては、前記配管から前記集水ヘッダを介して前記ろ過膜板へ空気などの気体が圧送される。
【００２７】
本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、図２に示すように、撮影手段としての１台のカメラ（上部カメラ）２、入力画像作成部２１ａ、オプティカルフロー計算処理部２１ｂ、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃ、検査結果出力部２１ｄ、メモリ（第１の記憶部）Ｍ１、メモリ（第２の記憶部）Ｍ２を備える。なお、入力画像作成部２１ａ、オプティカルフロー計算処理部２１ｂ、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃ、検査結果出力部２１ｄ、メモリ（第１の記憶部）Ｍ１、メモリ（第２の記憶部）Ｍ２は、処理用コンピュータ（図示せず）の演算処理手段として構成される。処理用コンピュータは、モニタ（図示せず）を備える。
【００２８】
カメラ２は、図１に示すように、ろ過装置を検査する装置が設置される建物の天井１における、検査対象であるろ過装置１０が配置される水槽（液槽）５の直上に取り付けられ、鉛直直下の領域を撮影するように構成されている。すなわち、カメラ２は、水槽５に収容した水（液体）に浸漬して配置されたろ過装置１０が具備する複数のろ過膜板１１〜１５を撮影するように構成されている。カメラ２は、撮影して得られた画像信号を入力画像作成部２１ａへ出力可能に入力画像作成部２１ａと接続される。これにより、装置を簡素に構成することができる。
【００２９】
入力画像作成部（入力画像作成手段）２１ａは、上部カメラ２から入力される画像信号から入力画像を作成する。上記のろ過装置１０を上部カメラ２により撮影した場合には、例えば、図４に示すように、前記入力画像として５枚のろ過膜板３１〜３５が隣接して配置された状態の撮影画像３０を作成する。入力画像作成部２１ａは、入力画像をメモリＭ１へ出力可能にメモリＭ１と接続される。なお、この入力画像は、メモリＭ１，Ｍ２を経て、必要に応じてオプティカルフロー計算処理部２１ｂへ送られる。
【００３０】
オプティカルフロー計算処理部（オプティカルフロー計算処理手段）２１ｂは、２つの入力画像、例えば、１番目の入力画像と２番目の入力画像、２番目の入力画像と３番目の入力画像、・・・、すなわち、（Ｎ−１）番目の入力画像とＮ番目の入力画像に基づき、オプティカルフローを計算する。ただし、入力画像の番号Ｎは時系列的に付した番号であり、２より大きい正数である。オプティカルフローは、２つの入力画像に基づき、動きベクトルを算出する方法であって、例えば、上記の非特許文献１などに記載の方法が挙げられる。オプティカルフローの計算結果であるオプティカルフロー結果は、メモリＭ２を経て、必要に応じて破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｂへ送られる。例えば、図４や図５（ａ）に示すような前フレームの撮影画像（入力画像）３０が得られ、現フレームの撮影画像にて所定の方向、例えば、図５（ｂ）や図６〜図８に示すようにＡ１の方向にカメラぶれが生じた場合には、前記カメラのぶれ方向Ａ１と逆向きの方向へ移動した位置に配置された現フレームの撮影画像（入力画像）が得られる（例えば、図５（ｂ）や図６〜図８など参照）。
【００３１】
破損ろ過膜板の有無判断処理部（破損ろ過膜板の有無判断処理手段）２１ｃは、前記オプティカルフロー結果に基づき、「Ａ．気泡無し」、「Ｂ．気泡有り」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」の４種類のうちどの状態であるかを判別し、ろ過膜板に破損があるかまたはないのか（破損ろ過膜板の有無）を判定する（判断する）。前記判断結果は、メモリＭ２を経て、必要に応じて検査結果出力処理部２１ｄへ送られる。
【００３２】
＜Ａ．気泡無し＞
気泡無しの場合、基本的にカメラぶれのみが発生していることになる。そのため、カメラぶれのみが発生している状況では、例えば、図５（ｂ）に示すように、カメラで撮影される物体であるろ過膜板４１〜４５が同じ方向に移動したように見える。図５（ｂ）中にて矢印で示されるように、全て同一方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、全て同一方向のオプティカルフローが検出される場合には、例えば、図５（ｂ）の隣接するろ過膜板を囲む領域（所定の範囲）４８内において、同一方向のオプティカルフローが検出されれば、「Ａ．気泡無し」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断（判定）できる。なお、前記領域４８の設定箇所は任意であり、気泡の発生する可能性のある複数箇所に設定することも可能である。
【００３３】
＜Ｂ．気泡有り＞
気泡有りの場合、例えば、単一の気泡が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラおよび単一の気泡が動くため、図６に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、単一の気泡５６にあっては、時間経過に伴って、放射状に広がるオプティカルフローが検出されることなる。また、連続的に気泡（連続気泡）が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラおよび連続気泡が動くため、図６に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、連続気泡５７にあっては、所定の範囲内の小領域にて不規則なオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図６に示す所定の範囲内の小領域５８や小領域５９におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、「Ｂ．気泡有り」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが有ると判断（判定）できる。なお、前記小領域５８，５９の設定箇所は任意であり、気泡の発生する可能性のある複数箇所に設定することも可能である。
【００３４】
＜Ｃ．異物混入＞
虫やゴミなどの異物が混入した場合、例えば、異物が水面を漂うような状況が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラが動くと共に、前記異物が水面を移動することになるので、図７に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、異物６６にあっては、小領域にて一定方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図７に示す所定の範囲内の小領域６８におけるオプティカルフローが、「入力画像全体のオプティカルフローの方向と異なり」、且つ、「一定方向」となる場合には、「Ｃ．異物混入」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断（判定）できる。なお、前記小領域６８の設定箇所は任意であり、複数箇所に設定することも可能である。
【００３５】
＜Ｄ．ノイズ＞
オプティカルフローの計算結果にノイズが含まれた場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラのみが動くので、図８に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、ノイズ７６にあっては、小領域にて一定方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図８に示す所定の範囲内の小領域７８におけるオプティカルフローが、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、「一部分のみ方向が異なる」場合には、「Ｄ．ノイズ」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断（判定）できる。なお、前記小領域７８の設定箇所は任意であり、複数箇所に設定することも可能である。
【００３６】
検査結果出力処理部（検査結果出力処理手段）２１ｄは、前記判断結果から出力結果（検査結果）を作成し、前記出力結果を前記モニタに出力する。具体的には、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃが「Ｂ．気泡有り」と判断した場合には、検査結果出力処理部２１ｄは、破損ろ過膜板が「有」と前記モニタに出力する。「Ｂ．気泡有り」以外の場合、すなわち、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃが「Ａ．気泡無し」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」と判断した場合には、検査結果出力処理部２１ｄは、破損ろ過膜板が「無」と前記モニタに出力する。これにより、作業者が出力結果を確認することができる。
【００３７】
なお、メモリＭ１は、各種データ、例えば、入力画像などを保存する。メモリＭ２は、各種データ、例えば、入力画像、オプティカルフロー結果、判断結果などを保存する。
【００３８】
ここで、図３に基づいて、上述した、画像処理によるろ過膜板検査装置を用いて、複数のろ過膜板が搭載されるろ過装置を検査する手順について簡単に説明する。
【００３９】
まず、検査前にろ過装置を所定の位置に配置すると共に、カメラおよび照明装置を所定の位置に配置する。具体的には、図１に示すように、不純物の無い純水などの液体が溜められた水槽５にて水に浸漬するようにろ過装置１０の複数のろ過膜板１１〜１５を配置し、ろ過装置１０（水槽）の上方の天井１に、ろ過装置１０を上方から撮影するカメラ２を配置すると共に、カメラ２に隣接して、ろ過装置１０を上方から照らす照明装置３，４を配置する。ろ過膜板１１〜１５とカメラ１１の画像軸が平行になるようにカメラ１１の光軸まわりの回転が調整される。ただし、これらの検査は、ろ過膜板１１〜１５の全体を水に浸けた状態にて行われる。なお、詳細については後述するが、ある規定圧の空気を圧送し、カメラによる画像信号から入力画像を作成し２つの入力画像からオプティカルフローを計算しこの計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定している。
【００４０】
続いて、図３に示すように、上記の処理用コンピュータでは、入力画像作成部２１ａは、ろ過膜板１１〜１５に規定圧力で空気を圧送した状態にて、カメラ２により撮影して得られた画像信号に基づき、初回入力画像（第１番目の入力画像）を作成する（ステップＰ１）。引き続いて、入力画像作成部２１ａは、ろ過膜板１１〜１５に規定圧力にて空気を圧送した状態にて、カメラ２により撮影して得られた画像信号に基づき、入力画像（第２番目以降の入力画像）を作成する（ステップＰ２）。すなわち、ステップＰ１およびステップＰ２により、時系列にて２つ以上の入力画像が得られる。なお、カメラ２で撮影する際、照明装置３，４によりろ過装置１０を適宜照らすようにしても良い。
【００４１】
続いて、オプティカルフロー計算処理部２１ｂはステップＰ１，２にて得られた入力画像のうちの最新の２つの入力画像に基づきオプティカルフローを計算する（ステップＰ３）。続いて、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃは、前記オプティカルフロー計算処理部２１ｂにおいて得られたオプティカル計算結果に基づき、「Ａ．気泡無し」、「Ｂ．気泡有り」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」の４種類のうちどの状態であるかを判別し、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判断する（ステップＰ４）。
【００４２】
続いて、上記の処理用コンピュータの演算処理手段は、上記のろ過装置の検査が終了したか否かの判定を行う（ステップＰ５）。判定の結果、上記のろ過装置の検査が終了していない場合には、ステップＰ２に戻る。一方、上記のろ過装置の検査が終了した場合には、ステップＰ６に移行する。
【００４３】
最後に、検査結果出力処理部２１ｄは、ステップＰ４にて得られた判断結果（亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無）を出力結果として上記のモニタなどに出力する（ステップＰ６）。
【００４４】
したがって、本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、時系列にて２つの入力画像からオプティカルフローを計算し、このオプティカルフロー結果に基づき、「Ａ．気泡無し」、「Ｂ．気泡有り」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」の４種類のうちどの状態であるかを判別し、これら状態から、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる。すなわち、カメラぶれが生じた場合でも、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の検査を精度よく行うことができる。
【００４５】
さらに、カメラぶれが生じた場合であっても、カメラぶれの補正や画像の再構成を行わずに、オプティカルフロー結果のみで、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。
【００４６】
なお、上記では、最後のステップＰ６にて検査結果を出力する場合について説明したが、ステップＰ４とステップＰ５の間にて検査結果をリアルタイムに出力することも可能である。
【００４７】
上述した第１の実施例では、５枚のろ過膜板を検査する画像処理によるろ過膜板検査装置を用いて説明したが、ろ過膜板の数量は５枚に限らず４枚以下や６枚以上のろ過膜板を検査する画像処理によるろ過膜板検査装置とすることも可能である。
【００４８】
上述した第１の実施例では、ろ過装置を水槽内に配置し、これをカメラで撮影して得られた画像信号から入力画像を作成し、２つの入力画像からオプティカルフローを計算し、この計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定する画像処理によるろ過膜板検査装置について説明したが、複数枚のろ過膜板が組み付けられたモジュールを水槽内に配置し、これをカメラで撮影して得られた画像信号から入力画像を作成し、２つの入力画像からオプティカルフローを計算し、この計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定する画像処理によるろ過膜板検査装置とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができるため、ろ過膜板を製造する水処理産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 天井
２ カメラ（上部カメラ）
３，４ 照明
５ 水槽
１０ ろ過装置
１１〜１５ ろ過膜板
２１ａ 入力画像作成部
２１ｂ オプティカルフロー計算処理部
２１ｃ 破損ろ過膜板の有無判断処理部
２１ｄ 検査結果出力処理部
３０ 前フレームの撮影画像（入力画像）
３１〜３５ 前フレーム撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
４０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
４１〜４５ 現フレーム撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
４８ 領域
５０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
５１〜５５ 現フレームの撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
５６ 単一の気泡
５７ 連続気泡
５８，５９ 小領域
６０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
６１〜６５ 現フレームの撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
６６ 異物
６８ 小領域
７０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
７１〜７５ 現フレームの撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
７６ ノイズ
７８ 小領域
Ａ１ カメラのぶれ方向
Ｍ１，Ｍ２ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水をろ過するろ過膜板を画像処理により検査する装置に関し、詳細には、外乱因子によりカメラぶれが発生した状況においても、正しくろ過膜板上のき裂や膜形成不具合などを画像処理により検査するろ過膜板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場などでは、ろ過膜板を使用して、水をろ過することにより、当該水中の不純物を取り除く処理が行われている。このろ過膜板に亀裂などの破損が存在する場合、不純物を十分に取り除くことができなくなる可能性がある。そこで、ろ過膜板に破損が存在するかどうかを試験する必要がある。
【０００３】
そのため、ろ過膜板に破損が存在するかどうかを判断する（検査する）装置が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ろ過水側にフィルタを挟んで上流側に発光素子、下流側に受光素子を設置し、ろ過膜の破損により原水がろ過水側へ流入して原水中の不純物をフィルタで捕捉し、受光素子で検出する光量が減少することを利用して、ろ過膜の破損を検出する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、空気を圧送し、被検査物を液体中に浸して、気泡が出るかでないかを検知する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Dana H. Ballard, Christopher M. Brown、「コンピュータビジョン」、昭和６２年５月２５日初版発行、訳者 福村 晃夫、発行所 日本コンピュータ協会、コンピュータ・サイエンス研究所シリーズ２９、ｐ．１２８−１３１
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４９２５０号公報（例えば、段落［００１８］〜［００２１］、［００２７］、［図１］，［図２］など参照）
【特許文献２】特開平１１−２６４７８１号公報（例えば、段落［０００１］，［０００８］，［０００９］［００１１］〜［００１４］、［図１］，［図２］，［図５］など参照）
【特許文献３】特開２００３−２０９７３５号公報（例えば、段落［００２２］〜［００３９］、［図１］，［図１０］など参照）
【特許文献４】特開２００９−６５４９２号公報（例えば、段落［００２４］〜［００３０］、［図２］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ろ過膜板を用いたろ過装置は、例えば、筐体（ユニット）内に格納されたモジュールに複数枚のろ過膜板が組み付けられた構成となっている。モジュールおよび筐体は内外を液体が流通可能に形成されている。これらろ過膜板は矩形をなし両面部には多数の膜孔が形成され、内部には上端から下端に延在する穴が形成されている。ろ過膜板は、下端部には下端部を密閉する密閉具が取り付けられ、上端部には集水ヘッダが取り付けられている。この集水ヘッダに配管などが接続され、吸引することによりろ過膜板による液体のろ過が行われている。このため、ろ過膜板を用いたろ過装置では、装置に搭載される複数のろ過膜板にて亀裂や膜形成不具合などの欠陥が無いことが重要となる。また、ろ過膜板を製造する工程において欠陥検査を行うため、ろ過膜板に不純物が付着することを避ける必要がある。
【０００９】
そこで、液槽内の液体に浸漬するように上述のろ過膜板を用いたろ過装置を配置し、前記ろ過膜板に気体を圧送する前（気体の圧送前）および前記ろ過膜板に気体を圧送した状態（気体の圧送時）にて前記ろ過装置をカメラにより撮影して気体の圧送前および気体の圧送時の撮影画像を得、例えば、これら撮影画像を差分し、これにより得られた差分画像に基づき、亀裂や膜形成不具合などのある過膜板の有無を判定することが考えられる。この場合、前記カメラは、例えば、ろ過装置の品質を検査する試験装置が設置される建物の天井に吊り下げられた形態となる。ところで、前記建物付近を車などが通過した場合や風雨などが激しい場合には、前記建物自体が振動し、この振動に伴い前記カメラも振動して前記撮影画像にカメラぶれが生じる可能性がある。気体の圧送時の撮影画像にカメラぶれがあると、気体の圧送時に前記ろ過膜板から気泡が生じていても、前記気泡が気体の圧送前の撮影画像におけるろ過膜板と一致する可能性があった。そのため、気体圧送前の撮影画像と気体圧送時の撮影画像を差分すると、前記気泡が無い差分画像となり、ろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などがあってもろ過膜板に欠陥が無いと判定する可能性があった。また、気泡が発生していないのに、気泡が発生していると誤認識する可能性もあった。
【００１０】
これを解決するために、カメラぶれを補正する必要がある。カメラぶれを補正する方法としては、種々開発されている（例えば、特許文献３，４など参照）。特許文献３に記載の方法では、まず、オプティカルフローを用いて、カメラぶれの移動量と移動方向を計算する。オプティカルフローの結果をカメラぶれ分とみなし、画像を再構成することで、カメラぶれの補正を行っている。特許文献４に記載の方法では、まず、背景部分に基準となるものを設置する。その基準部分をテンプレートとして登録を行う。その後、パターンマッチングを行い、基準部分の検出を行い、前回の検出位置と比べることでカメラぶれを計算する。最終的に、カメラぶれ分を計算し、画像の再構成を行うことで、カメラぶれの補正を行っている。
【００１１】
これら特許文献３，４に記載の技術では、「（１）カメラぶれ分を画像処理で計算」して、「（２）画像の再構成」を行い、その後、「（３）背景差分などの画像処理」により、「（４）気泡の有無を判断する」という、４段階のステップを踏む必要があり、処理に時間がかかってしまう。
【００１２】
上述した特許文献１では、ろ過膜が不純物を含む原水に接触しているため、対象とする、ろ過膜板製造工程での欠陥検査に用いることができなかった。
【００１３】
以上のことから、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる画像処理によるろ過膜板検査装置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】
【００１４】
前述した課題を解決する第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、ろ過装置が具備する複数のろ過膜板を画像処理により検査するろ過膜板検査装置であって、液槽の上方の天井に取り付けられ、当該液槽内の液体に浸漬して配置された前記複数のろ過膜板を撮影する撮影手段と、前記複数のろ過膜板へ気体を圧送しつつ前記撮影手段により前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成手段と、前記入力画像作成手段により作成された２つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理手段と、前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
前述した課題を解決する第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記入力画像全体のオプティカルフローと比較して所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、前記複数のろ過膜板に破損があると判定することを特徴とする。
【００１６】
前述した課題を解決する第３の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１または第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内におけるオプティカルフローが全て同一方向である場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。
【００１７】
前述した課題を解決する第４の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１乃至第３の何れか１つの発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、「撮影画像全体のオプティカルフローの方向とは異なり」、かつ、「一定方向」となる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。
【００１８】
前述した課題を解決する第５の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、第１乃至第４の何れか１つの発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置であって、前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段が、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、撮影画像全体のオプティカルフローと比較して、一部のみ方向が異なる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる。
【００２０】
第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、第１の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置と同様な作用効果を奏する上に、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。
【００２１】
第３乃至第５の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、第１，第２の発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置と同様な作用効果を奏する上に、亀裂や膜形成不具合などが無いろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置における処理フローを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置が具備するカメラにより撮影した撮影画像の一例を示す図である。
【図５】オプティカルフローの計算結果にて気泡無しの場合を説明するための図であって、図５（ａ）に前フレームの撮影画像（入力画像）を示し、図５（ｂ）に現フレームの撮影画像（入力画像）を示す。
【図６】オプティカルフローの計算結果にて気泡有りの場合を説明するための図である。
【図７】オプティカルフローの計算結果にて異物混入の場合を説明するための図である。
【図８】オプティカルフローの計算結果にてノイズの場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置の実施形態について、各実施例にて説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１の実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。
【００２５】
本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、複数のろ過膜板が搭載されるろ過装置において、亀裂や膜形成不具合などの欠陥が有るろ過膜板を画像処理により特定する装置である。
【００２６】
ろ過膜板を用いたろ過装置１０は、例えば、図１に示すように、複数枚（図示例では５枚）のろ過膜板１１〜１５がモジュール（図示せず）を介して筐体（図示せず）内に設置された構成になっている。モジュールは、複数枚のろ過膜板を所定の間隔にて組み付ける枠組みであって、内外を液体が流通可能に形成されている。筐体は、モジュールを格納する容器であって、内外を液体が流通可能に形成されている。複数枚のろ過膜板１１〜１５は、筐体内にて立設して配置されている。また、複数枚のろ過膜板１１〜１５がこれらの面同士を十数ミリメータ間隔で横方向（図中左右方向）に隣接して配置されている。複数枚のろ過膜板１１〜１５はそれぞれ矩形をなし、両面部には多数の膜孔が形成され、内部には上端から下端に延在する穴が形成されている。ろ過膜板の下端部には下端密閉具（図示せず）が取り付けられており、この下端密閉具によりろ過膜板の下端部側が密閉されている。ろ過膜板の上端部には集水ヘッダ（図示せず）が取り付けられている。集水ヘッダには配管などが接続されている。運転時には水の吸引が行われ、検査時にあっては、前記配管から前記集水ヘッダを介して前記ろ過膜板へ空気などの気体が圧送される。
【００２７】
本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置は、図２に示すように、撮影手段としての１台のカメラ（上部カメラ）２、入力画像作成部２１ａ、オプティカルフロー計算処理部２１ｂ、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃ、検査結果出力部２１ｄ、メモリ（第１の記憶部）Ｍ１、メモリ（第２の記憶部）Ｍ２を備える。なお、入力画像作成部２１ａ、オプティカルフロー計算処理部２１ｂ、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃ、検査結果出力部２１ｄ、メモリ（第１の記憶部）Ｍ１、メモリ（第２の記憶部）Ｍ２は、処理用コンピュータ（図示せず）の演算処理手段として構成される。処理用コンピュータは、モニタ（図示せず）を備える。
【００２８】
カメラ２は、図１に示すように、ろ過装置を検査する装置が設置される建物の天井１における、検査対象であるろ過装置１０が配置される水槽（液槽）５の直上に取り付けられ、鉛直直下の領域を撮影するように構成されている。すなわち、カメラ２は、水槽５に収容した水（液体）に浸漬して配置されたろ過装置１０が具備する複数のろ過膜板１１〜１５を撮影するように構成されている。カメラ２は、撮影して得られた画像信号を入力画像作成部２１ａへ出力可能に入力画像作成部２１ａと接続される。これにより、装置を簡素に構成することができる。
【００２９】
入力画像作成部（入力画像作成手段）２１ａは、上部カメラ２から入力される画像信号から入力画像を作成する。上記のろ過装置１０を上部カメラ２により撮影した場合には、例えば、図４に示すように、前記入力画像として５枚のろ過膜板３１〜３５が隣接して配置された状態の撮影画像３０を作成する。入力画像作成部２１ａは、入力画像をメモリＭ１へ出力可能にメモリＭ１と接続される。なお、この入力画像は、メモリＭ１，Ｍ２を経て、必要に応じてオプティカルフロー計算処理部２１ｂへ送られる。
【００３０】
オプティカルフロー計算処理部（オプティカルフロー計算処理手段）２１ｂは、２つの入力画像、例えば、１番目の入力画像と２番目の入力画像、２番目の入力画像と３番目の入力画像、・・・、すなわち、（Ｎ−１）番目の入力画像とＮ番目の入力画像に基づき、オプティカルフローを計算する。ただし、入力画像の番号Ｎは時系列的に付した番号であり、２より大きい正数である。オプティカルフローは、２つの入力画像に基づき、動きベクトルを算出する方法であって、例えば、上記の非特許文献１などに記載の方法が挙げられる。オプティカルフローの計算結果であるオプティカルフロー結果は、メモリＭ２を経て、必要に応じて破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｂへ送られる。例えば、図４や図５（ａ）に示すような前フレームの撮影画像（入力画像）３０が得られ、現フレームの撮影画像にて所定の方向、例えば、図５（ｂ）や図６〜図８に示すようにＡ１の方向にカメラぶれが生じた場合には、前記カメラのぶれ方向Ａ１と逆向きの方向へ移動した位置に配置された現フレームの撮影画像（入力画像）が得られる（例えば、図５（ｂ）や図６〜図８など参照）。
【００３１】
破損ろ過膜板の有無判断処理部（破損ろ過膜板の有無判断処理手段）２１ｃは、前記オプティカルフロー結果に基づき、「Ａ．気泡無し」、「Ｂ．気泡有り」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」の４種類のうちどの状態であるかを判別し、ろ過膜板に破損があるかまたはないのか（破損ろ過膜板の有無）を判定する（判断する）。前記判断結果は、メモリＭ２を経て、必要に応じて検査結果出力処理部２１ｄへ送られる。
【００３２】
＜Ａ．気泡無し＞
気泡無しの場合、基本的にカメラぶれのみが発生していることになる。そのため、カメラぶれのみが発生している状況では、例えば、図５（ｂ）に示すように、カメラで撮影される物体であるろ過膜板４１〜４５が同じ方向に移動したように見える。図５（ｂ）中にて矢印で示されるように、全て同一方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、全て同一方向のオプティカルフローが検出される場合には、例えば、図５（ｂ）の隣接するろ過膜板を囲む領域（所定の範囲）４８内において、同一方向のオプティカルフローが検出されれば、「Ａ．気泡無し」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断（判定）できる。なお、前記領域４８の設定箇所は任意であり、気泡の発生する可能性のある複数箇所に設定することも可能である。
【００３３】
＜Ｂ．気泡有り＞
気泡有りの場合、例えば、単一の気泡が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラおよび単一の気泡が動くため、図６に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、単一の気泡５６にあっては、時間経過に伴って、放射状に広がるオプティカルフローが検出されることなる。また、連続的に気泡（連続気泡）が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラおよび連続気泡が動くため、図６に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、連続気泡５７にあっては、所定の範囲内の小領域にて不規則なオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図６に示す所定の範囲内の小領域５８や小領域５９におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、「Ｂ．気泡有り」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが有ると判断（判定）できる。なお、前記小領域５８，５９の設定箇所は任意であり、気泡の発生する可能性のある複数箇所に設定することも可能である。
【００３４】
＜Ｃ．異物混入＞
虫やゴミなどの異物が混入した場合、例えば、異物が水面を漂うような状況が発生した場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラが動くと共に、前記異物が水面を移動することになるので、図７に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、異物６６にあっては、小領域にて一定方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図７に示す所定の範囲内の小領域６８におけるオプティカルフローが、「入力画像全体のオプティカルフローの方向と異なり」、且つ、「一定方向」となる場合には、「Ｃ．異物混入」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断（判定）できる。なお、前記小領域６８の設定箇所は任意であり、複数箇所に設定することも可能である。
【００３５】
＜Ｄ．ノイズ＞
オプティカルフローの計算結果にノイズが含まれた場合には、ろ過膜板自体は動かずカメラのみが動くので、図８に示すように、各ろ過膜板のオプティカルフローが全て同じ方向を示す一方、ノイズ７６にあっては、小領域にて一定方向のオプティカルフローが検出されることになる。よって、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、図８に示す所定の範囲内の小領域７８におけるオプティカルフローが、入力画像全体のオプティカルフローと比較して、「一部分のみ方向が異なる」場合には、「Ｄ．ノイズ」と判断することができる。これにより、複数枚のろ過膜板に亀裂や膜形成不具合などが無いと判断（判定）できる。なお、前記小領域７８の設定箇所は任意であり、複数箇所に設定することも可能である。
【００３６】
検査結果出力処理部（検査結果出力処理手段）２１ｄは、前記判断結果から出力結果（検査結果）を作成し、前記出力結果を前記モニタに出力する。具体的には、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃが「Ｂ．気泡有り」と判断した場合には、検査結果出力処理部２１ｄは、破損ろ過膜板が「有」と前記モニタに出力する。「Ｂ．気泡有り」以外の場合、すなわち、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃが「Ａ．気泡無し」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」と判断した場合には、検査結果出力処理部２１ｄは、破損ろ過膜板が「無」と前記モニタに出力する。これにより、作業者が出力結果を確認することができる。
【００３７】
なお、メモリＭ１は、各種データ、例えば、入力画像などを保存する。メモリＭ２は、各種データ、例えば、入力画像、オプティカルフロー結果、判断結果などを保存する。
【００３８】
ここで、図３に基づいて、上述した、画像処理によるろ過膜板検査装置を用いて、複数のろ過膜板が搭載されるろ過装置を検査する手順について簡単に説明する。
【００３９】
まず、検査前にろ過装置を所定の位置に配置すると共に、カメラおよび照明装置を所定の位置に配置する。具体的には、図１に示すように、不純物の無い純水などの液体が溜められた水槽５にて水に浸漬するようにろ過装置１０の複数のろ過膜板１１〜１５を配置し、ろ過装置１０（水槽）の上方の天井１に、ろ過装置１０を上方から撮影するカメラ２を配置すると共に、カメラ２に隣接して、ろ過装置１０を上方から照らす照明装置３，４を配置する。ろ過膜板１１〜１５とカメラ１１の画像軸が平行になるようにカメラ１１の光軸まわりの回転が調整される。ただし、これらの検査は、ろ過膜板１１〜１５の全体を水に浸けた状態にて行われる。なお、詳細については後述するが、ある規定圧の空気を圧送し、カメラによる画像信号から入力画像を作成し２つの入力画像からオプティカルフローを計算しこの計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定している。
【００４０】
続いて、図３に示すように、上記の処理用コンピュータでは、入力画像作成部２１ａは、ろ過膜板１１〜１５に規定圧力で空気を圧送した状態にて、カメラ２により撮影して得られた画像信号に基づき、初回入力画像（第１番目の入力画像）を作成する（ステップＰ１）。引き続いて、入力画像作成部２１ａは、ろ過膜板１１〜１５に規定圧力にて空気を圧送した状態にて、カメラ２により撮影して得られた画像信号に基づき、入力画像（第２番目以降の入力画像）を作成する（ステップＰ２）。すなわち、ステップＰ１およびステップＰ２により、時系列にて２つ以上の入力画像が得られる。なお、カメラ２で撮影する際、照明装置３，４によりろ過装置１０を適宜照らすようにしても良い。
【００４１】
続いて、オプティカルフロー計算処理部２１ｂはステップＰ１，２にて得られた入力画像のうちの最新の２つの入力画像に基づきオプティカルフローを計算する（ステップＰ３）。続いて、破損ろ過膜板の有無判断処理部２１ｃは、前記オプティカルフロー計算処理部２１ｂにおいて得られたオプティカル計算結果に基づき、「Ａ．気泡無し」、「Ｂ．気泡有り」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」の４種類のうちどの状態であるかを判別し、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判断する（ステップＰ４）。
【００４２】
続いて、上記の処理用コンピュータの演算処理手段は、上記のろ過装置の検査が終了したか否かの判定を行う（ステップＰ５）。判定の結果、上記のろ過装置の検査が終了していない場合には、ステップＰ２に戻る。一方、上記のろ過装置の検査が終了した場合には、ステップＰ６に移行する。
【００４３】
最後に、検査結果出力処理部２１ｄは、ステップＰ４にて得られた判断結果（亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無）を出力結果として上記のモニタなどに出力する（ステップＰ６）。
【００４４】
したがって、本実施例に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、時系列にて２つの入力画像からオプティカルフローを計算し、このオプティカルフロー結果に基づき、「Ａ．気泡無し」、「Ｂ．気泡有り」、「Ｃ．異物混入」、「Ｄ．ノイズ」の４種類のうちどの状態であるかを判別し、これら状態から、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができる。すなわち、カメラぶれが生じた場合でも、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の検査を精度よく行うことができる。
【００４５】
さらに、カメラぶれが生じた場合であっても、カメラぶれの補正や画像の再構成を行わずに、オプティカルフロー結果のみで、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を効率よく判定することができる。
【００４６】
なお、上記では、最後のステップＰ６にて検査結果を出力する場合について説明したが、ステップＰ４とステップＰ５の間にて検査結果をリアルタイムに出力することも可能である。
【００４７】
上述した第１の実施例では、５枚のろ過膜板を検査する画像処理によるろ過膜板検査装置を用いて説明したが、ろ過膜板の数量は５枚に限らず４枚以下や６枚以上のろ過膜板を検査する画像処理によるろ過膜板検査装置とすることも可能である。
【００４８】
上述した第１の実施例では、ろ過装置を水槽内に配置し、これをカメラで撮影して得られた画像信号から入力画像を作成し、２つの入力画像からオプティカルフローを計算し、この計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定する画像処理によるろ過膜板検査装置について説明したが、複数枚のろ過膜板が組み付けられたモジュールを水槽内に配置し、これをカメラで撮影して得られた画像信号から入力画像を作成し、２つの入力画像からオプティカルフローを計算し、この計算結果に基づき、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定する画像処理によるろ過膜板検査装置とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る画像処理によるろ過膜板検査装置によれば、カメラぶれが生じた場合であっても、短時間にて、亀裂や膜形成不具合などがあるろ過膜板の有無を判定することができるため、ろ過膜板を製造する水処理産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 天井
２ カメラ（上部カメラ）
３，４ 照明
５ 水槽
１０ ろ過装置
１１〜１５ ろ過膜板
２１ａ 入力画像作成部
２１ｂ オプティカルフロー計算処理部
２１ｃ 破損ろ過膜板の有無判断処理部
２１ｄ 検査結果出力処理部
３０ 前フレームの撮影画像（入力画像）
３１〜３５ 前フレーム撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
４０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
４１〜４５ 現フレーム撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
４８ 領域
５０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
５１〜５５ 現フレームの撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
５６ 単一の気泡
５７ 連続気泡
５８，５９ 小領域
６０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
６１〜６５ 現フレームの撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
６６ 異物
６８ 小領域
７０ 現フレームの撮影画像（入力画像）
７１〜７５ 現フレームの撮影画像（入力画像）におけるろ過膜板
７６ ノイズ
７８ 小領域
Ａ１ カメラのぶれ方向
Ｍ１，Ｍ２ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過装置が具備する複数のろ過膜板を画像処理により検査するろ過膜板検査装置であって、
液槽の上方の天井に取り付けられ、当該液槽内の液体に浸漬して配置された前記複数のろ過膜板を撮影する撮影手段と、
前記複数のろ過膜板へ気体を圧送しつつ前記撮影手段により前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成手段と、
前記入力画像作成手段により作成された２つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理手段と、
前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理手段と
を備える
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像全体のオプティカルフローと比較して所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、前記複数のろ過膜板に破損があると判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内におけるオプティカルフローが全て同一方向である場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、「撮影画像全体のオプティカルフローの方向とは異なり」、かつ、「一定方向」となる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、撮影画像全体のオプティカルフローと比較して、一部のみ方向が異なる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項１】
ろ過装置が具備する複数のろ過膜板を画像処理により検査するろ過膜板検査装置であって、
液槽の上方の天井に取り付けられ、当該液槽内の液体に浸漬して配置された前記複数のろ過膜板を撮影する撮影手段と、
前記複数のろ過膜板へ気体を圧送しつつ前記撮影手段により前記複数のろ過膜板を撮影して得られた画像信号から入力画像を作成する入力画像作成手段と、
前記入力画像作成手段により作成された２つの前記入力画像に基づきオプティカルフローを計算してオプティカルフローの計算結果を出力するオプティカルフロー計算処理手段と、
前記オプティカルフローの計算結果に基づき破損ろ過膜板の有無を判定し、結果データを出力する破損ろ過膜板の有無判断処理手段と
を備える
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像全体のオプティカルフローと比較して所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが「放射状」または「不規則」である場合には、前記複数のろ過膜板に破損があると判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内におけるオプティカルフローが全て同一方向である場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、「撮影画像全体のオプティカルフローの方向とは異なり」、かつ、「一定方向」となる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載された画像処理によるろ過膜板検査装置であって、
前記破損ろ過膜板の有無判断処理手段は、前記オプティカルフローの計算結果において、前記入力画像の所定の範囲内の小領域におけるオプティカルフローが、撮影画像全体のオプティカルフローと比較して、一部のみ方向が異なる場合に、前記複数のろ過膜板に破損が無いと判定する
ことを特徴とする画像処理によるろ過膜板検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９６５９７（Ｐ２０１２−１９６５９７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０６９７（Ｐ２０１１−６０６９７）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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