JP4675501B2 - メーター監視システム、メーター監視方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建物や産業施設などに設置されているメーターを監視するためのメーター監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建物などにおいて、電力や水道や燃料や各種ガスなどの使用状況を常時監視するためには、人が設置されているメーター類を目視していた。近年は、建物などのいわゆるインテリジェント化が進み、各種設備から発せられる電気信号を監視するシステムが可能となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
新たに建築される建物等については当初からインテリジェント化を前提とした設計・施工を行うことが可能であるが、既存の建物等の内部設備をインテリジェント化することはコスト的にも建物設計上も困難である。
【０００４】
この発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、現在使用されている建物の内部設備を変更することなく容易に資源等の監視を行うことのできるメーター監視システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、撮影されたメーターの画像を取得する画像取得部と、前記画像を記憶する記憶部と、以前に取得された画像である前画像を前記記憶部から読み出し、この前画像と最新の画像である現画像との除算処理を行い、除算結果の画像にコントラスト強調処理を施し、前記コントラスト強調処理が施された画像を基に、前記前画像と前記現画像との間で前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断する画像解析部とを備えることを特徴とするメーター監視システムを要旨とする。
【０００６】
また、本発明のメーター監視システムにおいては、前記画像解析部は、前記コントラスト強調処理が施された画像を基に、少なくとも縦方向または横方向いずれかの方向に関して画素値の加算を行い、この加算結果の値の分布に基づき前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明においては、前記画像解析部は、前記メーターの状態に変化があったと判断した場合には、前記現画像を基に、撮影された前記メーターの値を求める処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のメーター監視システムは、通信ネットワークを介して前記画像解析部の判断結果を受信し管理する監視センターコンピューターを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のメーター監視方法は、メーターを撮影して得られる最新の画像である現画像を取得する画像取得過程と、前記現画像と、以前に取得された前記メーターの画像である前画像との除算処理を行う除算過程と、前記除算過程の結果得られる除算結果画像に、コントラスト強調処理を施すコントラスト強調過程と、前記コントラスト強調処理が施された前記除算結果画像について、少なくとも縦方向または横方向いずれかの方向に関して画素値の加算処理を行う加算過程と、この加算処理の結果得られる加算結果値の分布に基づき前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断する判断過程とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のメーター監視方法においては、前記コントラスト強調過程では、前記除算過程の結果得られる除算結果画像に、前記コントラスト強調処理に加え、ガンマ補正処理を施し、前記加算過程では、前記コントラスト強調処理及びガンマ補正処理が施された前記除算結果画像について、前記加算処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のメーター監視方法は、建物に設置された複数のメーターを撮像した各画像を解析することにより前記メーターの状態の変化があったかどうかを判断する過程と、
前記画像解析過程の結果得られる判断結果を通信ネットワークを用いて収集し管理する過程とを含むメーター監視方法であって、前記判断する過程では、以前に取得された画像である前画像と最新の画像である現画像との除算処理を行い、除算結果の画像にコントラスト強調処理を施し、前記コントラスト強調処理が施された画像を基に、前記前画像と前記現画像との間で前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しこの発明の一実施形態について説明する。図１は、同実施形態によるメーター監視システムの構成を示すブロック図である。図１において、符号１は建物に設置されており本システムによって監視対象となっている複数のメーター、２はメーター１をそれぞれ継続的に撮影しているカメラ、５はカメラ２によって撮影された画像（映像）を電気信号として取り込んで処理をする画像処理用パソコンである。また、６は監視センターコンピューターであり、それぞれの画像処理用パソコン５による処理結果は、通信ネットワーク１０を介して監視センターコンピューター６に送られる。また、７は状況参照用パソコンであり、この状況参照用パソコン７を用いて監視センターコンピューター６が収集した監視結果のデータを参照することができるようになっている。
【００１３】
図１のような構成により、建物に設置されたメーター１をそれぞれカメラ２によって画像として取り込み、それを画像処理用パソコン５によって処理してから、その処理結果を監視センターコンピューター６で集中的に管理することが可能となる。
なお、メーター１は、例えば、電源電圧を示す電圧メーターや、消費電力を示す電力メーターや、水道や各種ガスなどの流量を示す流量メーターなどである。
また、通信ネットワーク１０は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）あるいはＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）のいずれであっても良い。
【００１４】
図２は、画像処理用パソコン５の内部構成を示すブロック図である。図２において、符号５１はカメラ２によって撮影された画像を画像処理用パソコン５に取り込む画像取得部であり、５２は画像取得部５１によって取得された画像のデータを記憶する記憶部であり、５３は記憶部５２から画像のデータを読み出して解析処理を行う画像解析部であり、５４は画像解析部５３による解析の結果を外部に送信する通信部である。具体的には、画像取得部５１としてはパソコン用のビデオキャプチャーボードを用いる。また、記憶部５２としては、例えば磁気ハードディスク装置を用いる。また、画像解析部５３による処理の手順はコンピュータープログラムの形式でコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されており、このコンピュータープログラムを中央処理装置が読み出して実行することにより、画像解析部５３の機能が実現される。
ここで、コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータープログラムを通信回線によってコンピューターに配信し、この配信を受けたコンピューターが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００１５】
なお、カメラ２によって良い条件での撮影ができるように、メーター１に対して照明をあてるようにしても良い。その際、メーター１がガラス製あるいはプラスチック製などのカバーで覆われている場合には、例えば斜め４５度の方向から照明をあてたり、カメラ２のレンズに偏光フィルターを設けたりするといった方法により、カバーでの反射光の干渉の影響を小さくすることができる。
【００１６】
次に、上記の画像処理用パソコンにおける処理手順について説明する。図３は、画像処理用パソコンにおける画像解析の手順を示すフローチャートである。図３のフローチャートに示す処理が、所定時間間隔ごとに繰り返し行われる。
【００１７】
以下、図３に沿って説明すると、画像処理用パソコンは、まずステップＳ１において画像取得部（５１）が現在の画像をカメラから取得し、その画像のデータを一時的に記憶部（５２）に記憶させる。次に、ステップＳ２において、前回の処理実行時に取得した画像と、今回ステップＳ１において取得した画像との間の除算処理を行う。そして、ステップＳ４において、上記除算処理の結果の画像について縦方向および横方向の加算処理を行い、この加算結果の値の分布に基づき画素集中場所の検出を行うことにより、前回の画像と今回の画像との間でメーターの状態に変化があったかどうかを判断する。なお、このステップＳ４における縦方向・横方向の加算処理およびこれに基づく画素集中場所の検出については、後で詳述する。
【００１８】
次にステップＳ５において、上記ステップＳ４の結果に基づき、除算結果の画像に画素集中場所があったかどうかを判定する。そして、画素集中場所がなかった場合には、監視対象のメーターに動きがなかったものと判断して処理を終了する。ステップＳ５において画素集中場所があったと判定された場合には、引き続きステップＳ６〜Ｓ８の処理を行う。
【００１９】
ステップＳ６においては、ステップＳ１で取得した現画像のデータについて撮影されているメーターの目盛に関する画像処理を行う。また、ステップＳ７においては、同画像のデータについてメーターの針に関する画像処理を行う。そして、ステップＳ８においては、ステップＳ６およびＳ７の画像処理の結果を基に、現画像に撮影されたメーターの針が指している値を読み取る処理を行う。そして、メーターに動きがあった旨の情報と、現在のメーターの値を出力して処理を終了する。
【００２０】
次に、上記のステップＳ２〜Ｓ４における処理内容の詳細について、画像の例を示しながら説明する。図４は、上記ステップＳ２における除算の対象となる前画像（ａ）と現画像（ｂ）の例を示す概略図である。図４に示す例では、前回処理と今回処理との間にメーターの針の動きがあったため、つまり両者間でメーターの状態に変化があったため、前画像（ａ）と現画像（ｂ）とで針の位置が異なっている。なお、ここでは、これらの画像は白〜黒のグレースケール画像であり、画像には直交する縦・横の方向に画素が配列されており、含まれる各画素の状態は輝度によって表わされるものとする。つまり、画素値が大きいほど輝度が高く白に近い状態であり、逆に画素値が小さいほど輝度が低く黒に近い状態である。
【００２１】
図５（ａ）は、図４（ａ）の前画像と同（ｂ）の現画像との間で除算処理を行った結果の画像を示す概略図である。図５（ａ）に示す除算結果においては、メーターの針の移動があった領域（符号１００）が黒くなり、その他の領域は白くなっている。
【００２２】
上記のステップＳ４においては、この図５（ａ）に示す画像について、以下のような処理が行われる。
まず、縦加算処理では、画像の横方向の全区間（つまり図５（ａ）に示す区間Ｍ）の、縦方向の画素の列それぞれについて、各列に属する画素の画素値を全て加算する処理を行う。図５（ｂ）は、図５（ａ）の画像に対応しており、縦加算処理についての加算結果値の分布を示すグラフである。図５（ｂ）に示されるように、メーターの針の移動の結果として現れている領域１００が属する区間、つまり区間Ｐでは、区間Ｍ内の他の区間よりも加算結果の値が小さくなる。このように縦加算処理の結果、所定の閾値Ｔｈよりも小さくなるような区間に画素が集中していると判定することができる。
【００２３】
横加算処理も、加算の方向が異なること以外は縦加算処理と同様であり、画像の縦方向の全区間（つまり図５（ａ）に示す区間Ｎ）の、横方向の画素の行それぞれについて、各行に属する画素の画素値を全て加算する処理を行う。その結果、上記領域１００が属する区間、つまり区間Ｑでは、区間Ｎ内の他の区間よりも加算結果の値が小さくなり、この区間に画素が集中していると判定することができる。
そして、縦加算処理および横加算処理の双方の結果を基に、除算結果画像内に画素が集中する場所があるかどうかの判定が行われる。
【００２４】
画像処理用パソコンにおける処理結果は、前述のように監視センターコンピューターに送られて集中管理される。これにより、インテリジェント化が不可能あるいは困難な既存の建物においても、人が常時張り付くことなく、容易にメーターの遠隔監視を行うことが可能となる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、同実施形態によるメーター監視システムの構成を示すブロック図である。図１に示した構成ではカメラ２から直接、画像処理用パソコン５に画像が取り込まれていたのに対して、この図６に示す構成では、監視対象のメーター１をそれぞれビデオ録画装置３によって録画し、その映像（画像）を磁気テープや光ディスクなどといった記録媒体に記録するようになっている。そして、この記録媒体に記録された画像は、ビデオ再生装置４で再生され、画像処理用パソコン５に取り込まれ、前述と同様の解析処理が行われる。
リアルタイムでの監視の必要がなく事後監視でも良い場合、またすべてのメーターを常時監視するのではなく特定のメーターの状態のみを事後的に解析すれば足りる場合には、図６に示すような構成とすることによって、画像処理用パソコンの台数を削減し、システムのコストを抑制することが可能となる。
【００２６】
さらに、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、同実施形態による画像解析処理の手順の一部を示すフローチャートである。図７に示す手順の特徴は、ステップＳ２において除算処理を行った結果に対して、ステップＳ３においてコントラスト強調処理およびガンマ補正処理を施してから、ステップＳ４の縦加算処理および横加算処理を行うことである。コントラスト強調処理およびガンマ補正処理を行うことにより、撮影条件が良好でないことなどによって除算処理の結果が不鮮明な場合にも、メーターの針の移動をより確実に検出することができるようになる。
なお、図７に示す処理手順では、ステップＳ３においてコントラスト強調処理とガンマ補正処理の両方を行うこととしているが、いずれか一方のみを行うようにしても良い。
【００２７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
例えば、前記実施形態においては、画像データ量を低く抑えるとともに処理時間を短縮する目的で、画像処理用パソコンに取り込む画像を白黒のグレースケール画像としたが、代わりにカラー画像を取り込んで処理するようにしても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、メーターの画像を撮影して取得し、最新のメーターの状態を表わす現画像と前回のメーターの状態を表わす前画像とで除算処理をすることにより、その除算結果の画像を基にメーターの状態に変化があったかどうかを判断するため、既存の建物に設置されたメーターを監視する必要のある場合にも、建物の内部設備をインテリジェント化する必要がなく旧来の設備をそのまま使用でき、かつ、メーターの監視のために人がはりついている必要がない。従って、低コストでメーターの常時監視を実現することが可能となる。
【００２９】
また、この発明によれば、前記の除算処理の結果画像を基に、縦方向あるいは横方向に関して画素値の加算を行うため、この加算結果の値の分布に基づいて、メーターの状態に変化があったかどうかを自動的に判断することができるようになる。
【００３０】
また、この発明によれば、メーターの状態に変化があったと判断した場合には、現画像を基に、撮影された前記メーターの値を求める処理を行うため、メーターの値を数値的なデータとして記録に残すことが可能となる。また、メーターの状態が変化したときだけメーターの値を求める処理を行えばよいため、処理の負荷を軽減することができる。
【００３１】
また、この発明によれば、除算処理の結果として得られる除算結果画像にコントラスト強調処理を施してから加算処理を行うため、メーターの画像の撮影条件が必ずしも良好でない場合にも、より確実にメーターの状態変化を検知することが可能となる。
【００３２】
また、この発明によれば、通信ネットワークを介して画像解析部の判断結果を受信し管理する監視センターコンピューターを備えるため、広域にわたって設置された多数のメーターを集中的に遠隔監視することが可能となり、管理コストの低減化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態によるメーター監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施形態による画像処理用パソコンの内部構成を示すブロック図である。
【図３】 同実施形態における画像解析処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】 同実施形態により、画像処理用パソコンに取り込まれ、除算の対象となる前画像（ａ）と現画像（ｂ）の例を示す概略図である。
【図５】 同実施形態による前画像と現画像との除算処理の結果の画像を示す概略図（ａ）、およびこの画像を基に縦加算処理を行ったときの加算結果のグラフ（ｂ）である。
【図６】 この発明の第２の実施形態によるメーター監視システムの構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の第３の実施形態による画像解析処理の要部手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ メーター
２ カメラ
３ ビデオ録画装置
４ ビデオ再生装置
５ 画像処理用パソコン
６ 監視センターコンピューター
７ 状況参照用パソコン
１０ 通信ネットワーク
５１ 画像取得部
５２ 記憶部
５３ 画像解析部
５４ 通信部

Claims (7)

1. 撮影されたメーターの画像を取得する画像取得部と、
   前記画像を記憶する記憶部と、
   以前に取得された画像である前画像を前記記憶部から読み出し、この前画像と最新の画像である現画像との除算処理を行い、除算結果の画像にコントラスト強調処理を施し、前記コントラスト強調処理が施された画像を基に、前記前画像と前記現画像との間で前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断する画像解析部と
   を備えることを特徴とするメーター監視システム。
2. 前記画像解析部は、前記コントラスト強調処理が施された画像を基に、少なくとも縦方向または横方向いずれかの方向に関して画素値の加算を行い、この加算結果の値の分布に基づき前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断することを特徴とする請求項１に記載のメーター監視システム。
3. 前記画像解析部は、前記メーターの状態に変化があったと判断した場合には、前記現画像を基に、撮影された前記メーターの値を求める処理を行うことを特徴とする請求項２に記載のメーター監視システム。
4. 通信ネットワークを介して前記画像解析部の判断結果を受信し管理する監視センターコンピューターを備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のメーター監視システム。
5. メーターを撮影して得られる最新の画像である現画像を取得する画像取得過程と、
   前記現画像と、以前に取得された前記メーターの画像である前画像との除算処理を行う除算過程と、
   前記除算過程の結果得られる除算結果画像に、コントラスト強調処理を施すコントラスト強調過程と、
   前記コントラスト強調処理が施された前記除算結果画像について、少なくとも縦方向または横方向いずれかの方向に関して画素値の加算処理を行う加算過程と、
   この加算処理の結果得られる加算結果値の分布に基づき前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断する判断過程と
   を含むことを特徴とするメーター監視方法。
6. 前記コントラスト強調過程では、前記除算過程の結果得られる除算結果画像に、前記コントラスト強調処理に加え、ガンマ補正処理を施し、
   前記加算過程では、
   前記コントラスト強調処理及びガンマ補正処理が施された前記除算結果画像について、前記加算処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のメーター監視方法。
7. 建物に設置された複数のメーターを撮像した各画像を解析することにより前記メーターの状態の変化があったかどうかを判断する過程と、
   前記画像解析過程の結果得られる判断結果を通信ネットワークを用いて収集し管理する過程と
   を含むメーター監視方法であって、
   前記判断する過程では、以前に取得された画像である前画像と最新の画像である現画像との除算処理を行い、除算結果の画像にコントラスト強調処理を施し、前記コントラスト強調処理が施された画像を基に、前記前画像と前記現画像との間で前記メーターの状態に変化があったかどうかを判断することを特徴とするメーター監視方法。

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