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微粒子の濃度測定方法及び測定装置

国内特許コード P140010580
整理番号 H24-016
掲載日 2014年5月29日
出願番号 特願2012-192443
公開番号 特開2014-048203
出願日 平成24年8月31日(2012.8.31)
公開日 平成26年3月17日(2014.3.17)
発明者
  • 進士 正人
  • 佐々木 雄紀
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 微粒子の濃度測定方法及び測定装置
発明の概要 【課題】本発明は、周囲環境の影響を受けることがなく、測定精度が安定する微粒子の濃度測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の微粒子の濃度測定方法は、空間に光を照射し、微粒子からの散乱光を動画として取得する工程と、前記動画における異なる時刻の2枚の画像を差分処理した時間差分処理画像を生成する工程と、前記時間差分処理画像を二値化処理し、前記微粒子を白斑とする二値化画像を生成する工程と、前記二値化画像に基づいて微粒子の濃度に関連する特徴量を抽出する工程と、前記抽出した特徴量に基づいて微粒子の濃度を算出する工程と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要



トンネルの建設現場等において発生する粉じんは、作業員の健康を損なう原因となる。そのため、作業現場において、デジタル粉じん計による粉じん濃度の測定が行われている。ところが、デジタル粉じん計は高価であり、また、取り扱いが煩雑なため測定結果をリアルタイムで求めることが困難である。





そこで、本発明者らは、デジタルカメラを利用した簡易粉じん測定器を開発した。当該簡易粉じん測定器は、デジタルカメラにより暗空間をフラッシュ撮影し、フラッシュ光による粉じんの散乱光を画像に記録し、コンピュータ上において前記画像から粉じん濃度に関連する特徴量を抽出し、当該特徴量に基づいて粉じん濃度を測定するものである(特許文献1、非特許文献1を参照。)。





特許文献1に記載された測定法は、画像中に存在する白斑画像の数をカウントし、当該白斑画像の数に基づいて粉じん濃度を測定する。他方、非特許文献1に記載された測定法は、画像全体の輝度やその平均値・分散値を求め、当該輝度情報に基づいて粉じん濃度を算出する。





上記の様に、デジタルカメラを利用した簡易粉じん測定器は、デジタル粉じん計に比べ簡易で安価な装置であり、測定結果をリアルタイムで求めることができる利点がある。

しかしながら、前記簡易粉じん測定器は、撮影画像がレンズの汚れや背景の影響等、周囲環境の影響を受けやすく、測定精度が安定しない問題があった。

産業上の利用分野



本発明は、粉じん等の空中に浮遊する微粒子の濃度を測定する方法及び装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
空間に光を照射し、微粒子からの散乱光を動画として取得する工程と、
前記動画における異なる時刻の2枚の画像を差分処理した時間差分処理画像を生成する工程と、
前記時間差分処理画像を二値化処理し、前記微粒子を白斑とする二値化画像を生成する工程と、
前記二値化画像に基づいて微粒子の濃度に関連する特徴量を抽出する工程と、
前記抽出した特徴量に基づいて微粒子の濃度を算出する工程と、
を備えることを特徴とする微粒子の濃度測定方法。

【請求項2】
空間に光を照射し、微粒子からの散乱光を動画として取得する工程と、
前記動画における異なる時刻の2枚の画像を差分処理した時間差分処理画像を生成する工程と、
前記時間差分処理画像を二値化処理し、前記微粒子を白斑とする二値化画像を生成する工程と、
前記二値化画像に基づいて微粒子の濃度に関連する特徴量を抽出する工程と、
前記抽出した特徴量に基づいて微粒子の濃度レベルを評価する工程と、
を備えることを特徴とする微粒子の濃度測定方法。

【請求項3】
前記動画における異なる時刻の2枚の画像は連続画像である請求項1又は2記載の微粒子の濃度測定方法。

【請求項4】
前記二値化画像において距離変換を行い前記画像に勾配をつけた後、該画像の勾配に基づいてウォータージェット処理を行うことで連続した白斑の画素領域を分割し、その後、前記特徴量を抽出する請求項1乃至3の何れか一項記載の微粒子の濃度測定方法。

【請求項5】
前記特徴量は、前記微粒子に対応する画素領域の数である請求項4記載の微粒子の濃度測定方法。

【請求項6】
空間に光を照射する光照射手段と、
微粒子からの散乱光を動画として取得する撮像手段と、
前記撮像手段で取得した動画を入力データとし、前記動画における異なる時刻の2枚の画像を差分処理して時間差分処理画像を生成し、前記時間差分処理画像を二値化処理して前記微粒子を白斑とする二値化画像を生成する画像処理部、前記二値化画像に基づいて微粒子の濃度に関連する特徴量を抽出し、前記抽出した特徴量に基づいて微粒子の濃度を算出する演算処理部、を有するデータ処理手段と、
前記データ処理手段で算出した微粒子の濃度の算出結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする微粒子の濃度測定装置。

【請求項7】
空間に光を照射する光照射手段と、
微粒子からの散乱光を動画として取得する撮像手段と、
前記撮像手段で取得した動画を入力データとし、前記動画における異なる時刻の2枚の画像を差分処理して時間差分処理画像を生成し、前記時間差分処理画像を二値化処理して前記微粒子を白斑とする二値化画像を生成する画像処理部、前記二値化画像に基づいて微粒子の濃度に関連する特徴量を抽出し、前記抽出した特徴量に基づいて微粒子の濃度レベルを評価する演算処理部、を有するデータ処理手段と、
前記データ処理手段で評価した微粒子の濃度レベルの評価結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする微粒子の濃度測定装置。

【請求項8】
前記画像処理部において前記時間差分処理画像を生成するための前記動画における異なる時刻の2枚の画像は連続画像である請求項6又は7記載の微粒子の濃度測定装置。

【請求項9】
前記画像処理部は、前記二値化画像において距離変換を行い前記画像に勾配をつけた後、該画像の勾配に基づいてウォータージェット処理を行うことで連続した白斑の画素領域を分割し、前記演算処理部は、前記連続した白斑の画素領域を分割した後の二値化画像に基づいて前記特徴量を抽出する請求項6乃至8の何れか一項記載の微粒子の濃度測定装置。

【請求項10】
前記特徴量は、前記微粒子に対応する画素領域の数である請求項9記載の微粒子の濃度測定装置。

【請求項11】
前記撮像手段、前記データ処理手段及び前記出力手段として、ビデオカメラとコンピュータの組み合わせ、又はスマートフォンを利用する請求項6乃至10の何れか一項記載の微粒子の濃度測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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