(57)【要約】【課題】便鉢の形状にかかわらず尿量を精度良く測定可能な便器を提供すること。【解決手段】溜水部１１を有する便鉢１０と、溜水部１１の底部に連結され封水部を構成する上昇流路１５を有する便器排水路１３と、封水部から溢れ出る溢れ水を測定可能な測定部５０と、を備え、測定部５０は、便器排水路１３に配置され封水部から溢れ出る溢れ水を撮像可能な撮像部４０と、撮像部４０により撮像された画像情報に基づいて尿量を算出可能な算出部１３０と、を有する水洗大便器１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溜水部を有する便鉢と、
前記溜水部の底部に連結され封水部を有する便器排水路と、
前記封水部から溢れ出る溢れ水を測定可能な測定部と、を備え、
前記測定部は、
前記便器排水路に配置され前記封水部から溢れ出る溢れ水を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像情報に基づいて尿量を算出可能な算出部と、を有する便器。
【請求項２】
前記便器排水路は、前記撮像部により撮像される前記溢れ水が該便器排水路の内側面に沿って流れるように構成される請求項１に記載の便器。
【請求項３】
前記便器排水路は、前記溜水部に連結される上昇流路と、該上昇流路の下流端に連結されその一部が排水ソケットで構成される下降流路と、を含んで構成され、
前記撮像部は、前記排水ソケットに配置される請求項１又は２に記載の便器。
【請求項４】
前記便器排水路は、少なくとも前記撮像領域において、底面における幅方向略中央に設けられ上流側から下流側に向かって延びる溝を有する請求項３に記載の便器。
【請求項５】
前記便器排水路は、少なくとも前記撮像領域に形成され水位を表す目盛り表示部を有する請求項１から４のいずれかに記載の便器。
【請求項６】
前記撮像部は、前記溢れ水の表面に対向して配置される請求項１から５のいずれかに記載の便器。
【請求項７】
前記便器排水路は、所定位置において前記溢れ水を略放物線を描くように空中に放出させるように構成され、
前記撮像部は、前記略放物線を描くように空中に放出された前記溢れ水を撮像し、
前記算出部は、前記撮像部により撮像された略放物線を描くように空中に放出された前記溢れ水の画像情報に基づいて尿量を算出する請求項１に記載の便器。
【請求項８】
前記便器排水路は、前記封水部の最下流部において底面から突出して形成され前記溢れ水を空中に放出させる凸部を有する請求項７に記載の便器。
【請求項９】
前記撮像部は、略放物線を描くように空中に放出された前記溢れ水の側面に対向して配置される請求項７又は８に記載の便器。
【請求項１０】
前記撮像部を洗浄可能な洗浄機構をさらに備える請求項１から９のいずれかに記載の便器。
【請求項１１】
前記便器排水路に配置され前記溢れ水を照明する照明機構をさらに備える請求項１から１０のいずれかに記載の便器。
【請求項１２】
前記測定部は、その測定前に前記封水部から溢れ水を一旦溢れさせた後に、前記封水部から溢れ出る溢れ水を測定する請求項１から１１のいずれかに記載の便器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、便器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、使用者の健康管理等の観点から、尿量の測定機能を有する便器が望まれている。これに関して、例えば、使用者の尿を受けるボール（便鉢、貯水部）の水位変動に基づいて、尿量を推定する機能を有する大便器ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８７６９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、便鉢における水位変動に基づいて尿量を推定するため、便鉢の形状にバラつきが大きい場合には、その推定精度にもバラつきが生じるという問題があった。特に、陶器製の便器においては、同じ型であっても製造後における形状に大きなバラつきが生じるため、上述の問題が顕著となる。
【０００５】
また、洗浄方式が異なる場合等には便鉢の形状も大きく異なるため、当該技術を複数タイプの製品に展開する場合、形状ごとにアルゴリズムを設定する必要があるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された技術は、便鉢における溜水の水位を調整する制御機構が必要になるため、システム全体として複雑化するという問題があった。また、特許文献１に開示された技術は、使用者が排尿する前に水位を調整する必要があるため、使用者は水位が調整されるまで排尿を待たなければならず、使い勝手が悪いという問題もあった。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、便鉢の形状にかかわらず尿量を精度良く測定可能な便器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  上記目的を達成するため本発明は、溜水部（例えば、後述の溜水部１１）を有する便鉢（例えば、後述の便鉢１０）と、前記溜水部の底部に連結され封水部（例えば、後述の上昇流路１５の一部）を有する便器排水路（例えば、後述の便器排水路１３）と、前記封水部から溢れ出る溢れ水（例えば、後述の溢れ水Ｆ）を測定可能な測定部（例えば、後述の測定部５０）と、を備え、前記測定部は、前記便器排水路に配置され前記封水部から溢れ出る溢れ水を撮像可能な撮像部（例えば、後述の撮像部４０）と、前記撮像部により撮像された画像情報に基づいて尿量を算出可能な算出部（例えば、後述の算出部１３０）と、を有する便器（例えば、後述の水洗大便器１）を提供する。
【０００９】
（２）  （１）の発明において、前記便器排水路は、前記撮像部により撮像される前記溢れ水が該便器排水路の内側面に沿って流れるように構成されることが好ましい。
【００１０】
（３）  （１）又は（２）の発明において、前記便器排水路は、前記溜水部に連結される上昇流路（例えば、後述の上昇流路１５）と、該上昇流路の下流端に連結されその一部が排水ソケット（例えば、後述の排水ソケット２０）で構成される下降流路（例えば、後述の下降流路１６）と、を含んで構成され、前記撮像部は、前記排水ソケットに配置されることが好ましい。
【００１１】
（４）  （３）の発明において、前記便器排水路は、少なくとも前記撮像領域において、底面における幅方向略中央に設けられ上流側から下流側に向かって延びる溝（例えば、後述の溝２１）を有することが好ましい。
【００１２】
（５）  （１）から（４）いずれかの発明において、前記便器排水路は、少なくとも前記撮像領域に形成され水位を表す目盛り表示部（例えば、後述の目盛り表示部２５）を有することが好ましい。
【００１３】
（６）  （１）から（５）いずれかの発明において、前記撮像部は、前記溢れ水の表面に対向して配置されることが好ましい。
【００１４】
（７）  （１）の発明において、前記便器排水路は、所定位置において前記溢れ水を略放物線を描くように空中に放出させるように構成され、前記撮像部は、前記略放物線を描くように空中に放出された前記溢れ水を撮像し、前記算出部は、前記撮像部により撮像された略放物線を描くように空中に放出された前記溢れ水の画像情報に基づいて尿量を算出することが好ましい。
【００１５】
（８）  （７）の発明において、前記便器排水路は、前記封水部の最下流部において底面から突出して形成され前記溢れ水を空中に放出させる凸部（例えば、後述の凸部７０）を有することが好ましい。
【００１６】
（９）  （７）又は（８）の発明において、前記撮像部は、略放物線を描くように空中に放出された前記溢れ水の側面に対向して配置されることが好ましい。
【００１７】
（１０）  （１）から（９）いずれかの発明において、前記便器は、前記撮像部を洗浄可能な洗浄機構をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
（１１）  （１）から（１０）いずれかの発明において、前記便器は、前記便器排水路に配置され前記溢れ水を照明する照明機構（例えば、後述の照明機構３０）をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
（１２）  （１）から（１１）いずれかの発明において、前記測定部は、その測定前に前記封水部から溢れ水を一旦溢れさせた後に、前記封水部から溢れ出る溢れ水を測定するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、便鉢の形状にかかわらず尿量を精度良く測定可能な便器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態における水洗大便器を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施形態における水洗大便器の制御ブロック図である。
【図４】第１実施形態における尿量測定動作を説明する図である。
【図５】第１実施形態における尿量測定動作を説明するフロー図である。
【図６】第１実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。
【図７】第１実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。
【図８】第１実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。
【図９】第１実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。
【図１０】第１実施形態における算出部による算出処理の手順を示すフロー図である。
【図１１】第１実施形態における算出部による算出処理の手順を示すフロー図である。
【図１２】第１実施形態における撮像部により撮像された画像の２値画像を示す図である。
【図１３】第１実施形態における変形例であって照明機構が複数ある場合の例を示す図である。
【図１４】第１実施形態における変形例であって撮像部と算出部とが同じ測定ユニットに配置された例を説明するブロック図である。
【図１５】第１実施形態における変形例であってサイフォンタイプの水洗大便器の場合を説明する断面図である。
【図１６】第２実施形態における水洗大便器を示す断面図である。
【図１７】第２実施形態における尿量測定動作を説明する図である。
【図１８】第２実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。
【図１９】第２実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。
【図２０】第２実施形態における変形例であってＳトラップタイプの水洗大便器の場合を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
まず、図１から図５を参照して、第１実施形態における水洗大便器１について説明する。図１は、第１実施形態における水洗大便器を示す断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、第１実施形態における水洗大便器の制御ブロック図である。図４は、第１実施形態における尿量測定動作を説明する図である。図５は、第１実施形態における尿量測定動作を説明するフロー図である。
【００２４】
図１に示すように、水洗大便器１は、溜水部１１を有する便鉢１０と、給水部１２と、便器排水路１３と、照明機構３０と、撮像部４０を有する測定部５０と、を備える。本実施形態における水洗大便器１は、ネオボルテックスタイプである。
【００２５】
便鉢１０は、略擂鉢状に形成される。便鉢１０は、上面に形成される開口部１０ａと、底部側に形成される溜水部１１と、を有して構成される。
開口部１０ａは、排尿や汚物を溜水部１１に投入するための開口部である。この開口部１０ａは、不図示の蓋部により開放状態と閉状態とに状態変化される。
【００２６】
溜水部１１は、尿や汚物を受け止める部分であると共に、洗浄水を溜水Ｗとして溜める部分である。溜水部１１における下流には、便器排水路１３における後述の上昇流路１５が連続して配置されている。すなわち、溜水部１１は、溜水表面から上昇流路１５の入り口までの部分で構成される。本実施形態において、溜水部１１は、後述の上昇流路１５と共に使用時には満水となっている。
【００２７】
給水部１２は、便鉢１０に洗浄水を供給する。給水部１２は、便鉢１０の上面における後方側（図１における左側）に配置される。
【００２８】
便器排水路１３は、溜水部１１の底部に連結される。便器排水路１３は、便鉢１０内の尿や汚物を洗浄水と一緒に排出する。本実施形態においては、便器排水路１３は、排尿に対応した溢れ水Ｆが流れる部分である。便器排水路１３は、後述する撮像部４０に撮像される溢れ水Ｆが該便器排水路１３の内側面に沿って流れるように構成される。ここで、内側面には、立ち面と、底面とが含まれる。溢れ水Ｆは、便器排水路１３の傾斜度に応じて、これら立ち面や底面に沿って流れる。本実施形態においては、溢れ水Ｆは、便器排水路１３（後述する排水ソケット２０）の底面に沿って流れる。
【００２９】
便器排水路１３は、上昇流路１５と、下降流路１６と、を有する。
上昇流路１５は、溜水部１１の下流に連続して形成され、上方に延びている。上昇流路１５は、便鉢１０の後方側（図１における左側）に配置される。封水部は、この上昇流路１５の一部により構成される。上昇流路１５が水封された状態において、封水部および溜水部１１は、満水状態である。封水部および溜水部１１が満水状態であるので、排尿により溢れた溢れ水Ｆは、尿量に相当する。
【００３０】
下降流路１６は、上昇流路１５の下流側に連続して形成され、便鉢１０の後方側に向かって延びている。この下降流路１６の一部は、排水ソケット２０で構成される。排水ソケット２０は、上述の溢れ水Ｆが流れる領域である。
【００３１】
また、排水ソケット２０は、照明機構３０および撮像部４０が配置される部分である。言い換えると、排水ソケット２０は、溢れ水Ｆが照明機構３０により照明され、撮像部４０により撮像される部分である。照明機構３０および撮像部４０については、後に詳述する。
【００３２】
本実施形態において、排水ソケット２０は、下流側に向かうに従い下方に傾斜して延びている。すなわち、排水ソケット２０は、斜め下方向に延びるように配置されている。
【００３３】
図２に示すように、排水ソケット２０は、底面における幅方向略中央に設けられ上流側から下流側に向かって延びる溝２１を有する。溝２１は、溢れ水Ｆが流れる領域である。また、溝２１は、該溝が延びる方向に垂直な断面形状がＶ字状である。例えば本実施形態の溝２１は、該溝が延びる方向から見たときに、該溝により形成される凹部の断面形状が正三角形となるように構成される。また、本実施形態において、溝２１は、排水ソケット２０の長手方向における全域にわたって形成されている。
【００３４】
図２に示すように、本実施形態の溝２１は、便器排水路１３を構成する排水ソケット２０の内側に形成される。より詳しくは、排水ソケット２０の内側において、底壁の厚みが大きく設定された厚底部内に溝２１が形成される。これにより、排水ソケット２０の外側面から外側に突出する凸部が形成されることが無いため、例えば排水ソケット２０の下流端に連結される排水管との接続部に、下流側の方が高い段差が形成されることがない。そのため、段差部に汚水や汚物や残留するのを回避できるようになっている。
【００３５】
また、排水ソケット２０は、後述する撮像部４０が溢れ水Ｆを撮像する撮像領域において形成される目盛り表示部２５を有する。本実施形態において、目盛り表示部２５は、溝２１における傾斜した側面に、溝２１の延びる方向に沿って形成される。目盛り表示部２５は、水位を表し、後述する算出部１３０における尿量の算出の簡易化および高精度化に寄与する。
【００３６】
ここで、排水ソケット２０は、例えば、樹脂製である。そのため、排水ソケット２０は、同じ形状のものが高精度で製造可能である。つまり、排水ソケット２０の溝２１に流れる溢れ水Ｆの水位等は、便鉢１０における形状の差異や製造後のバラつきに関係なく、溢れ水Ｆの流量に応じて一定になる。
【００３７】
図１および図２に示すように、排水ソケット２０（便器排水路１３）には、照明機構３０が配置される。照明機構３０は、溢れ水Ｆを照明する。本実施形態においては、照明機構３０は、溢れ水Ｆの表面（上面）を照明する。照明機構３０は、溢れ水Ｆにおける撮像部４０により撮像される領域を明るく照らすために配置される。
【００３８】
図１および図２に示すように、測定部５０は、撮像部４０と、算出部１３０（後述）と、を有する。測定部５０は、封水部から溢れ出る溢れ水Ｆを測定可能に構成される。
【００３９】
撮像部４０は、便器排水路１３に配置され、例えばカメラで構成される。本実施形態において、撮像部４０は、排水ソケット２０に配置される。撮像部４０は、排水ソケット２０において、溝２１を流れる溢れ水Ｆの表面（上面）に対向して配置される。撮像部４０は、封水部から溢れ出た溢れ水Ｆを撮像する。撮像部４０は、例えば、溢れ水Ｆの水位の変化を撮像する。本実施形態においては、撮像部４０は、溢れ水Ｆの表面（上面）および目盛り表示部２５を撮像する。そして、撮像部４０は、撮像して得た画像情報を後述する算出部１３０に出力する。
【００４０】
算出部１３０（図３参照）は、撮像部４０により撮像された画像情報に基づいて尿量を算出可能に構成される。算出部１３０は、撮像部４０と一体的に同じ装置に配置されていてもよく、撮像部４０と別体の制御部に含まれていてもよい。本実施形態においては、算出部１３０は、撮像部４０と別体の制御部１００に含まれている。
【００４１】
続けて、図３により、水洗大便器１における制御ブロックについて説明する。
図３に示すように、水洗大便器１は、測定部５０を構成する照明機構３０および撮像部４０と、制御部１００と、記憶部２００と、を有する。照明機構３０および撮像部４０については、上述の通りである。
【００４２】
制御部１００は、照明制御部１１０と、撮像制御部１２０と、算出部１３０と、を有する。
照明制御部１１０は、照明機構３０の点灯／消灯を制御する。照明制御部１１０は、例えば、不図示のセンサにより水洗大便器１の使用が検知された場合、照明機構３０を点灯させるよう制御する。
【００４３】
撮像制御部１２０は、撮像部４０の撮像開始／撮像終了を制御する。撮像制御部１２０は、例えば、不図示のセンサにより水洗大便器１の使用が検知された場合、撮像を開始させるよう撮像部４０を制御する。
【００４４】
算出部１３０は、撮像部４０からの画像情報に基づいて尿量を算出する。本実施形態において、算出部１３０は、取得した画像情報から目盛り表示部２５と溢れ水Ｆの水位に関する情報を抽出して流量および流量の変化を算出する。そして、算出部１３０は、流量情報と時間情報とにより、尿量を算出する。ここで、本実施形態においては、測定部５０の一部を兼ねる。算出部１３０の詳細については、後述する。
【００４５】
記憶部２００は、各種情報を記憶すると共に、算出部１３０から出力された尿量に関する情報を記憶する。
なお、記憶部２００に記憶された尿量に関する情報は、例えば、水洗大便器１の後方部に配置される機能部（洗浄装置等）に設けられた表示部や、図示しないリモートコントローラの表示部に表示される。
【００４６】
続けて、図４および図５により、水洗大便器１における尿量測定動作を説明する。
まず、図５に示すように、ステップＳＴ１０において、使用者が排尿を開始する。水洗大便器１においては、不図示のセンサが使用者を検知し、照明機構３０が照明を開始すると共に、撮像部４０が撮像を開始する。排尿が開始された直後においては、図４の（ａ）に示すように、溢れ水Ｆは溝２１に流れていない状態である。
【００４７】
続けて、図５に示すように、ステップＳＴ２０において、排尿により溢れ水Ｆが排水ソケット２０の溝２１を流れ始める。排尿の開始から終了までの溢れ水Ｆは、図４の（ｂ）から図４の（ｅ）に示すように流量が変化する。すなわち、溢れ水Ｆの水位が経時的に変化する。
【００４８】
ここで、ステップＳＴ３０において、既に撮像を開始している撮像部４０は、溢れ水Ｆの水位（の変化）および目盛り表示部２５を連続的に撮像する。そして、撮像部４０は、取得した画像情報を算出部１３０に出力する。
【００４９】
続けて、ステップＳＴ４０において、算出部１３０は、撮像部４０からの画像情報に基づいて、尿量を算出する。具体的には、算出部１３０は、上述の通り、取得した画像情報から目盛り表示部２５と溢れ水Ｆの水位に関する情報を抽出して流量および流量の変化を算出する。そして、算出部１３０は、流量情報と時間情報とにより、尿量を算出する。このステップＳＴ４０の算出処理については、後段で詳述する。
【００５０】
続けて、ステップＳＴ５０において、算出部１３０は、算出した結果である尿量情報を記憶部２００に出力する。そして、記憶部２００は、算出部１３０から取得した尿量情報を記憶する。以上により、本処理を終了する。
【００５１】
次に、ステップＳＴ４０で実行される算出部１３０による尿量の算出処理について、図６〜図１２を参照して詳しく説明する。
図６〜図９は、本実施形態における算出部１３０による算出処理の算出モデルを説明するための図である。図６に示すように、算出部１３０による算出処理は、多重三角柱モデルに基づく。この多重三角柱モデルでは、溝２１内を流通する溢れ水Ｆを、複数の三角柱の重なりにより構成されるものと仮定する。そして、複数の三角柱の体積の合計を求め、その合計値を溢れ水Ｆの流量、すなわち尿量とする。
【００５２】
ここで、溝２１を該溝の延びる方向から見たときに、該溝により形成される凹部の断面形状が正三角形の場合を考える。この場合、溝２１内を流れる溢れ水Ｆを溝２１の延びる方向から見ると、図７に示すような正三角形となり、該正三角形の高さをｈ、底辺の長さをｂとすると、その面積（断面積）Ｓは、Ｓ＝ｂｈ／２で求められる。
またこのとき、図８に示すように、底辺の長さｂは、ｂ＝２ｈ／３１／２であり、溝２１を上方から見たときに見える目盛り表示部２５の目盛り線２５１の本数から、正三角形の高さｈが求められる。すなわち、撮像部４０の画像情報から、上記断面積Ｓが求められる。
【００５３】
また、図９に示すように、三角柱の長さ（溝２１の延びる方向の長さ）ｄは、一定又は溢れ水Ｆの流量と相関があることが実験結果から分かっており、予め所定の値に設定される。従って、各三角柱の体積Ｖは、Ｖ＝Ｓ×ｄ＝ｂｈ／２ｄ＝（３）１／２ｂ２ｄ／４で表されることから、撮像部４０の画像情報から、上記体積Ｖが求められる。
【００５４】
次に、ステップＳＴ４０の算出処理の手順について、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０および図１１は、本実施形態における算出部による算出処理の手順を示すフロー図である。図１２は、本実施形態における撮像部４０により撮像された画像の２値画像を示す図である。
【００５５】
先ず、図１０に示すようにステップＳＴ４０１において、背景画像の読み込みを実行する。背景画像の読み込みは、溢れ水Ｆが流れていない未使用時に予め実行される。
続けて、ステップＳＴ４０２において、ＳＴ４０１で読み込んだ背景画像に対して、ガウシアンフィルタによりノイズ処理を実行する。これにより、背景画像のノイズが除去される。
【００５６】
続けて、ステップＳＴ４０３において、ステップＳＴ４０２でノイズ処理された背景画像の平均輝度値を算出する。具体的には、背景画像の１画素ごとの輝度値を求め、その平均値を算出する。
続けて、ステップＳＴ４０４において、背景画像のパターン分類を実行する。具体的には、ステップＳＴ４０３で算出された平均輝度値に基づいて、背景画像をパターン別に分類する。
なお、以上のステップＳＴ４０１〜４０４までの処理は、水洗大便器１の未使用時に予め所定の周期で実行される。
【００５７】
続けて、ステップＳＴ４０５において、液体画像（溝２１に溢れ水Ｆが流れているときの画像）の読み込みを実行する。液体画像の読み込みは、水洗大便器１の使用時に実行される。
続けて、ステップＳＴ４０６において、ＳＴ４０５で読み込んだ液体画像に対して、ガウシアンフィルタによりノイズ処理を実行する。これにより、液体画像のノイズが除去される。
【００５８】
続けて、ステップＳＴ４０７において、ステップＳＴ４０６でノイズ処理された液体画像の平均輝度値を算出する。具体的には、液体画像の１画素ごとの輝度値を求め、その平均値を算出する。
続けて、ステップＳＴ４０８において、最適背景パターンの読み込みを実行する。具体的には、パターン別に分類された背景画像の中から、液体画像の平均輝度値に最も近い平均輝度値の背景パターンを選択する。
【００５９】
続けて、ステップＳＴ４０９において、差分画像を生成する。具体的には、ステップＳＴ４０６でノイズ処理された液体画像と、ステップＳＴ４０８で選択された最適背景パターンの背景画像との差分画像を生成する。
続けて、ステップＳＴ４１０において、ステップＳＴ４０９で生成された差分画像を２値化し、図１２に示すような２値画像を取得する。
【００６０】
続けて、図１１に示すようにステップＳＴ４１１において、ステップＳＴ４１０で取得した２値画像における関心領域ＲＯＩの切り取りを実行する。具体的には、図１２の（ａ）中、２点鎖線で囲まれた領域が溝２１の中心軸を中心とした関心領域であることから、かかる領域を関心領域ＲＯＩとして切り取る。具体的には、例えば、２値画像の横方向をｕ’、縦方向をｖ’としたときに、図１２に示す例では、横方向ｕ’の画素数が１２８０であり、縦方向ｖ’の画素数が７３０である。そして、関心領域ＲＯＩの切り取り開始点は（ｕ’、ｖ’）＝（５１５、２００）であり、切り取る領域の画素数は、３００（横）×縦２００（縦）である。
【００６１】
このとき、関心領域ＲＯＩは、その横方向の座標の中心と溝２１の中心軸とが一致するように、上記開始点が適宜設定される。そして、目視でノイズの少ない領域を判断し、その周辺から３００×２００の関心領域ＲＯＩが決定される。なお、関心領域ＲＯＩの範囲の設定については、画像内に写り込む溝２１の幅に応じて決定される。すなわち、溝２１から１０ｃｍの高さにカメラを設置した場合には、３００×２００の範囲が設定されるが、関心領域ＲＯＩの範囲はカメラを設置する高さに応じて設定される。
【００６２】
続けて、ステップＳＴ４１２において縦方向ｖ’を２００画素切り取り、ステップＳＴ４１３において横方向ｕ’を３００画素切り取る。切り取った関心領域ＲＯＩの画像は、図１２の（ｂ）に示す通りである。
【００６３】
続けて、ステップＳＴ４１４において、ステップＳＴ４１３で切り取った画像において、関心領域ＲＯＩのｖ’行目に存在する白色画素のうち最も左側にある白色画素のｕ’座標（most_left[v]）を、most_left[v]の中で最も小さい値（ＲＯＩの中で最も左にある白色画素のｕ’座標）（min（white_pix））とする。同様に、関心領域ＲＯＩのｖ’行目に存在する白色画素のうち最も右側にある白色画像のｕ’座標（most_right[v]）を、most_right[v]の中で最も大きい値（ＲＯＩの中で最も右にある白色画素のｕ’座標）（max（white_pix））とする。
【００６４】
続けて、ステップＳＴ４１５において、most_left[v]の標準偏差(std_most_left)と、most_right[v]の標準偏差(std_most_right)を算出する。これら標準偏差は、後述するように、液体幅を算出するために用いられる。
【００６５】
続けて、ステップＳＴ４１６において、ステップＳＴ４１５で算出された最も左側の画素の座標の標準偏差（std_most_left）が、最も右側の画素の座標の標準偏差（std_most_right）よりも小さいか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳＴ４１７に進み、関心領域ＲＯＩの中心ｕ’座標１５０から、より標準偏差が小さくバラつきが小さい最も左側の画素（most_left[v]）の平均値（mean_most_left）を差し引いた絶対値（|150−mean_most_left|）を、半値幅（half_width）とする。また、この判別がＮＯの場合には、ステップＳＴ４１８に進み、関心領域ＲＯＩの中心ｕ’座標１５０から、より標準偏差が小さくバラつきが小さい最も右側の画素（most_right[v]）の平均値（mean_most_right）を差し引いた絶対値（|150−mean_most_right|）を、半値幅（half_width）とする。
【００６６】
なお、半値幅(half_width)の算出方法としては、上記に限定されない。例えば、（most_left[v]）の標準偏差の方が小さい場合に、液体幅の最も左端に存在する白色画素のｕ’座標（＝min）を用いて、半値幅（half_width）＝|150-min|として液体幅を算出してもよい。一方、（most_right[v]）の標準偏差の方が小さい場合に、液体幅の最も右側に存在する白色画素のｕ’座標（＝max）を用いて、半値幅（half_width）＝|150-max|として液体幅を算出してもよい。
ここで、半値幅は、溢れ水Ｆを上方から見たときの幅（上述の底辺の長さｂに相当）の半値幅を意味する。
【００６７】
続けて、ステップＳＴ４１９において、ステップＳＴ４１７又は４１８で取得された半値幅を、溢れ水Ｆを上方から見たときの幅（width、上述の底辺の長さｂに相当）とする。
続けて、ステップＳＴ４２０において、溢れ水Ｆの体積Ｖを求める。具体的には、上述した三角柱の体積Ｖ＝（３）１／２ｂ２ｄ／４に従って、多重三角柱の体積Ｖ、すなわち溢れ水Ｆの流量を求める。以上により、本処理を終了する。
【００６８】
本実施形態の水洗大便器１によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態では、水洗大便器１は、溜水部１１を有する便鉢１０と、溜水部１１の底部に連結され封水部（上昇流路１５）を有する便器排水路１３と、封水部から溢れ出る溢れ水Ｆを測定可能な測定部５０と、を備える。また、測定部５０は、便器排水路１３に配置され封水部から溢れ出る溢れ水Ｆを撮像可能な撮像部４０と、撮像部４０により撮像された画像情報に基づいて尿量を算出可能な算出部１３０と、を有する。
本実施形態によれば、便器の形状の違いによる影響を受けない溢れ水Ｆを撮像して得られた画像情報に基づいて尿量を算出するため、便鉢１０の形状にかかわらず尿量を精度良く測定可能な水洗大便器１を提供できる。
【００６９】
また、本実施形態では、便器排水路１３は、撮像部４０により撮像される溢れ水Ｆが該便器排水路１３の内側面に沿って流れるように構成される。
本実施形態によれば、内側面に沿って流れる溢れ水Ｆを撮像すればよいため、撮像部４０が配置可能な領域が多く、設置の自由度が高い。また、本実施形態によれば、溢れ水Ｆが内側面に沿って安定して流れるため、溢れ水Ｆの水位および水位の変化を容易に把握できる。これにより、水洗大便器１は、尿量をより高精度で算出可能である。
【００７０】
また、本実施形態では、便器排水路１３における撮像部４０による撮像領域は、下流側に向かうに従い下方に傾斜して延びている。
本実施形態によれば、溢れ水Ｆが自然と下流に向かって安定して流れる。これにより、水洗大便器１は、撮像部４０により水位の変化をより容易に把握でき、尿量をより高精度で算出可能である。
【００７１】
また、本実施形態では、便器排水路１３は、溜水部１１に連結される上昇流路１５と、該上昇流路１５の下流端に連結されその一部が排水ソケット２０で構成される下降流路１６と、を含んで構成され、撮像部４０は、排水ソケット２０に配置される。
本実施形態によれば、樹脂製で成型精度の高い排水ソケット２０に撮像部４０を配置することができる。これにより、水洗大便器１は、溢れ水Ｆの水位をより高精度で認識でき、尿量をより高精度で算出可能である。
【００７２】
また、本実施形態では、便器排水路１３は、少なくとも撮像領域において、底面における幅方向略中央に設けられ上流側から下流側に向かって延びる溝２１を有する。
本実施形態によれば、溢れ水Ｆを溝２１内に集めることができるため、溢れ水Ｆの水位変化を把握しやすい。これにより、水洗大便器１は、溢れ水Ｆの水位変化をより高精度で認識でき、尿量をより高精度で算出可能である。
【００７３】
また、本実施形態では、溝２１は、該溝２１が延びる方向に垂直な断面形状がＶ字状である。
本実施形態によれば、溢れ水Ｆが集まる溝２１が断面Ｖ字状であるため、溢れ水Ｆの水位変化をより把握しやすい。これにより、水洗大便器１は、溢れ水Ｆの水位変化をより高精度で認識でき、尿量をより高精度で算出可能である。
【００７４】
また、本実施形態では、便器排水路１３は、撮像領域に形成され水位を表す目盛り表示部２５を有する。
本実施形態によれば、目盛り表示部２５により溢れ水Ｆの水位変化をより確実に把握できる。これにより、水洗大便器１は、溢れ水Ｆの水位変化をより高精度で認識でき、尿量をより高精度で算出可能である。
【００７５】
また、本実施形態では、撮像部４０は、溢れ水Ｆの表面に対向して配置される。
本実施形態によれば、溢れ水Ｆを上方から撮像するため、溢れ水Ｆの水位を把握しやすい。これにより、水洗大便器１は、より高精度で尿量を算出可能である。
【００７６】
続けて、図１３から図１５を参照して、第１実施形態における変形例について説明する。
まず、図１３により、照明機構が複数ある場合の変形例について説明する。図１３は、第１実施形態における変形例であって照明機構が複数ある場合の例を示す図である。図１３の（ａ）は、２つの照明が溢れ水Ｆの流れる方向に沿って配置されている例を示す。図１３の（ｂ）および図１３の（ｃ）は、２つの照明が溢れ水Ｆが流れる方向に直交する方向に沿って配置されている例を示す。
【００７７】
図１３の（ａ）に示すように、照明機構３０および照明機構３１は、溢れ水Ｆが流れる方向に沿って配置される。照明機構３０および照明機構３１は、撮像部４０を挟んで配置される。本変形例では、２つの照明機構により、溢れ水Ｆの表面が照明されている。そのため、撮像部４０は、溢れ水Ｆの水位および水位の変化をより正確に撮像することができる。これにより、水洗大便器は、より正確に尿量を算出可能である。
【００７８】
図１３の（ｂ）および図１３の（ｃ）に示すように、照明機構３０および照明機構３１は、溢れ水Ｆが流れる方向に直交する方向（幅方向）に沿って配置される。照明機構３０および照明機構３１は、撮像部４０を挟んで配置される。本変形例では、２つの照明機構により、溢れ水Ｆの表面における所定撮像位置が集中的に照明されている。そのため、撮像部４０は、溢れ水Ｆの水位および水位の変化をより正確に撮像することができる。これにより、水洗大便器は、より正確に尿量を算出可能である。
【００７９】
続けて、図１４により、撮像部と算出部が同じユニットに配置された場合の変形例について説明する。図１４は、第１実施形態における変形例であって撮像部と算出部とが同じ測定ユニットに配置された例を説明するブロック図である。
【００８０】
図１４に示すように、測定ユニット５０Ａは、照明機構３０と、撮像部４０と、算出部１３０Ａと、を有する。本変形例においては、算出部１３０Ａは、制御部１００Ａではなく、照明機構３０および撮像部４０と同じユニットに配置されている。例えば、照明機構３０と、撮像部４０と、算出部１３０Ａとは、同じ装置に収納配置されていてもよく、互いに一体的に連結されていてもよい。本変形例によれば、尿量を測定するシステムを各種水洗大便器本体と別個に構成することができるので、汎用性に優れる。
【００８１】
続けて、図１５により、水洗大便器がサイフォンタイプの場合における変形例について説明する。図１５は、第１実施形態における変形例であってサイフォンタイプの水洗大便器の場合を説明する断面図である。
図１５に示すように、水洗大便器１Ａは、サイフォンタイプであり、上昇流路１５Ａの封水部の下流端における溢れ水Ｆ１の他、下降流路１６Ａの下流の溜まり部１８における溢れ水Ｆ２がある。
【００８２】
本変形例においては、水洗大便器１Ａは、溜まり部１８における溢れ水Ｆ２に対向して配置される照明機構３０Ａおよび撮像部４０Ａと、を有する。
照明機構３０Ａおよび撮像部４０Ａは、第１実施形態における照明機構３０および撮像部４０と同様の配置である。本変形例においては、溢れ水Ｆ２が封水部から直接溢れたものではなく、溜まり部１８から溢れ出た水（間接的に溢れ出た水）である点で第１実施形態と相違する。
【００８３】
本変形例においては、算出部は、撮像部４０Ａからの画像情報に基づいて尿量を算出する。溜まり部１８から溢れ出た溢れ水Ｆ２であっても、封水部から溢れ出た溢れ水Ｆ１と同様に、便鉢１０Ａの形状の違いによる影響を受けない。そのため、本変形例のようなサイフォンタイプの水栓大便器においても、本発明を適用できる。
【００８４】
［第２実施形態］
次に、図１６および図１７を参照して、第２実施形態における水洗大便器１Ｂについて説明する。図１６は、第２実施形態における水洗大便器を示す断面図である。図１７は、第２実施形態における尿量測定動作を説明する図である。なお、以下では、第１実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
図１６に示すように、水洗大便器１Ｂは、Ｐトラップタイプの排水構造を有する。水洗大便器１Ｂは、便器排水路１３Ｂの上昇流路１５Ｂにおける封水部の最下流部に形成される凸部７０を有する。凸部７０は、底面から突出して形成される。また、凸部７０は、溢れ水Ｆを空中に放出させる部分である。
【００８６】
凸部７０は、溢れ水Ｆを、略放物線を描くように便器排水路１３Ｂ内の空中に放出できる形状であればよい。例えば、封水部の頂点において、流路の断面径方向の外側に向かって凹む溝部を形成し、該溝部を下流側に向かって突出させた形状としてもよい。また、封水部の頂点において、上流側から下流側に向かって延び、流路の断面径方向の内側に向かって突出する２つの凸部を互いに対向配置させることで溝部を形成し、該溝部を下流側に向かって突出させてもよい。
【００８７】
本実施形態では、溢れ水Ｆは、上述のような形状を有する凸部７０により、略放物線を描くように空中（便器排水路１３Ｂの中）に放出される。
ここで、本実施形態においては、撮像部４０Ｂは、溢れ水Ｆの表面（上面）ではなく、略放物線状の溢れ水Ｆを側面から撮像する。
【００８８】
照明機構３０Ｂおよび撮像部４０Ｂは、封水部の下流端近傍に配置される。照明機構３０Ｂおよび撮像部４０Ｂは、凸部７０により略放物線状に空中を流れる溢れ水Ｆの側面（溢れ水Ｆの太さがみえる側）に対向して配置される。
【００８９】
本実施形態において、撮像部４０Ｂは、略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆを撮像する。撮像部４０Ｂは、略放物線状の溢れ水Ｆにおける該略放物線の形状、位置、太さの情報を含む画像情報を取得する。
【００９０】
また、本実施形態において、算出部は、撮像部４０Ｂにより撮像された略放物線を描くように空中に放出された溢れ水の画像情報に基づいて、尿量を算出する。算出部は、撮像部４０Ｂにより取得された略放物線状の溢れ水Ｆにおける該略放物線の形状、位置、太さおよびこれらの変化に関する情報を取得すると共に、取得した情報に基づいて尿量を算出する。
【００９１】
続けて、図１７により、水洗大便器１Ｂにおける尿量測定動作を説明する。
まず、使用者が排尿を開始する。水洗大便器１においては、不図示のセンサが使用者を検知し、照明機構３０が照明を開始すると共に、撮像部４０Ｂが撮像を開始する。排尿が開始された直後においては、図１７の（ａ）に示すように、溢れ水Ｆは流れていない状態である。
【００９２】
続けて、排尿により溢れ水Ｆが流れ始める。排尿の開始から終了までの溢れ水Ｆは、図１７の（ｂ）から図１７の（ｅ）に示すように、形状、位置および太さが変化する。
【００９３】
ここで、撮像部４０Ｂは、溢れ水Ｆにおける略放物線の形状、位置および太さ（およびこれらの変化）を連続的に撮像する。そして、撮像部４０Ｂは、取得した画像情報を算出部に出力する。
【００９４】
算出部は、撮像部４０Ｂからの画像情報に基づいて、尿量を算出する。具体的には、算出部は、取得した画像情報から溢れ水Ｆにおける略放物線の形状、位置および太さ（およびこれらの変化）の情報を抽出する。算出部は、抽出した溢れ水Ｆにおける略放物線の形状、位置および太さ（およびこれらの変化）の情報に基づいて、溢れ水Ｆの流量および流量の変化を算出する。そして、算出部は、流量情報と時間情報とにより、尿量を算出する。
算出部は、算出した結果である尿量情報を記憶部に出力する。そして、記憶部は、算出部から取得した尿量情報を記憶する。
【００９５】
ここで、本実施形態における算出部による算出処理について、図１８および図１９を参照して説明する。
図１８および図１９は、本実施形態における算出部による算出処理の算出モデルを説明するための図である。図１８に示すように、算出部による算出処理は、多重円柱モデルに基づく。この多重円柱モデルでは、略放物線を描くように空中に放出される溢れ水Ｆを、フレーム数（図１８ではｎ個）に等しい数の円柱の重なりにより構成されるものと仮定する。すなわち、撮像部４０Ｂは溢れ水Ｆの真横から撮像をし、捻れ等の無い略放物線と仮定する。そして、例えば図１８に示すように、撮像部４０Ｂにより撮像される画像のフレーム数（例えば２００）に等しい数の円柱の体積の合計を求め、その合計値を溢れ水Ｆの流量、すなわち尿量とする。
【００９６】
具体的には、図１９に示すように、第１実施形態と同様に溢れ水Ｆの撮像画像を２値化して得られた２値画像を取得する。この２値画像において、フレームｉにおける径、すなわち各円柱の断面積の径をＤｉとすると、各円柱の底面積Ｓｉは、Ｓｉ＝π×（Ｄｉ／２）２で求められる。そして、各円柱の高さＨｉは、１フレーム間に液体（溢れ水Ｆ）が進んだ距離に等しい。そのため、２値画像における放物線の近似２次方程式を求め、その傾きを速度Ｉとする。そして、フレーム時間をｆｉとすると、１フレーム間に液体（溢れ水Ｆ）が進んだ距離、すなわち各円柱の高さＨｉは、Ｈｉ＝Ｉ×ｆｉで求められる。従って、各円柱の体積ＶはＳｉ×Ｈｉで求められ、これにフレーム数を乗じることで、溢れ水Ｆの流量、すなわち尿量が求められる。
【００９７】
なお、本実施形態の算出処理においても、第１実施形態の算出処理のフロー（図１０および図１１）と同様の画像処理が適用可能である。すなわち、ノイズ処理された背景画像と液体画像の差分画像において、溢れ水Ｆの幅を求めることで、上記円柱の断面積の径Ｄｉが求められる。
【００９８】
本実施形態の水洗大便器１Ｂによれば、以下の効果を奏する。
本実施形態では、便器排水路１３Ｂは、所定位置において溢れ水Ｆを略放物線を描くように空中に放出させるように構成される。また、撮像部４０Ｂは、略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆを撮像し、算出部は、撮像部４０Ｂにより撮像された略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆの画像情報に基づいて、尿量を算出する。
本実施形態によれば、略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆを撮像して得られた画像情報に基づいて、上述の多重円柱モデルに従って溢れ水Ｆの流量、すなわち尿量を算出できる。また、便器排水路１３Ｂの構造により放物線の位置が規定されるため、奥行き情報等は不要であり、放物線の真横から１つの撮像部（カメラ）で撮像するだけで尿量を算出できる。
【００９９】
また、本実施形態では、便器排水路１３Ｂは、封水部の最下流部において底面から突出して形成され溢れ水Ｆを空中に放出させる凸部７０を有する。
本実施形態によれば、凸部７０を有することで、溢れ水Ｆを空中に放出させて略放物線を描くことができる。そのため、溢れ水Ｆの略放物線を撮像でき、尿量を算出できる。
【０１００】
また、本実施形態では、撮像部４０Ｂは、略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆの側面に対向して配置される。
本実施形態によれば、撮像部４０Ｂが略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆの該放物線の位置、形状および太さ等を撮像可能になっている。これにより、水洗大便器１Ｂは、溢れ水Ｆを撮像することで尿量を算出可能である。
【０１０１】
続けて、図２０により、第２実施形態における変形例について説明する。図２０は、第２実施形態における変形例であってＳトラップタイプの水洗大便器の場合を説明する断面図である。
【０１０２】
図２０に示すように、水洗大便器１Ｃは、Ｓトラップタイプであり、便器排水路１３Ｃにおける下流側の下降流路１６Ｃが垂直下方向に延びるように形成されている点で第２実施形態の水洗大便器１Ｂと相違し、他の部分は同様の構成となっている。
【０１０３】
水洗大便器１Ｃにおいても、封水部の下流端に凸部７０Ｃが形成されており、溢れ水Ｆは、略放物線を描くように空中に放出される。
そして、第２実施形態と同様に、撮像部４０Ｃは、略放物線を描くように空中に放出された溢れ水Ｆの該放物線の位置、形状および太さ等を撮像する。
【０１０４】
また、算出部は、取得した画像情報から溢れ水Ｆにおける略放物線の形状、位置および太さ（およびこれらの変化）の情報を抽出する。そして、算出部は、抽出した溢れ水Ｆにおける略放物線の形状、位置および太さ（およびこれらの変化）の情報に基づいて、溢れ水Ｆの流量および流量の変化を算出する。
【０１０５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形、改良等は本発明に含まれる。
【０１０６】
第１実施形態において、溝２１は、排水ソケット２０の長手方向における全域にわたって形成されているが、これに限定されず、撮像部４０により撮像される領域にのみ形成されていてもよい。
【０１０７】
また、第１実施形態において、撮像部４０により撮像される領域である排水ソケット２０に溝２１が形成されているが、これに限定されず、溝が形成されていない構成でもあってもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態の水洗大便器は、撮像部を洗浄可能な洗浄機構をさらに備えていてもよい。これにより、撮像部が汚物等で汚染された場合であっても、洗浄機構により撮像部を洗浄することで、尿量の測定精度を維持できる。
例えば、第２実施形態において、水洗大便器がジェット孔から洗浄水を吐出するジェット機構を有する場合には、洗浄機構として該ジェット機構を利用してもよい。この場合には、撮像部は、ジェット機構のジェット孔の延長線上に配置される。
【０１０９】
また、上記実施形態では、本発明を大便器に適用した例を示したがこれに限定されず、本発明を小便器に適用してもよい。
また、上記実施形態では、本発明を水洗便器に適用した例を示したがこれに限定されず、本発明を無水便器に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１      水洗大便器（便器）
１０    便鉢
１１    溜水部
１２    供給部
１３    便器排水路
１５    上昇流路（封水部）
１６    下降流路
２０    排水ソケット
２１    溝
２５    目盛り表示部
３０    照明機構
４０    撮像部
５０    測定部
１００  制御部
１３０  算出部
Ｆ      溢れ水
【図１】
2018109285.tif 000003
【図２】
2018109285.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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