(57)【要約】【課題】  煙が可視煙であるかどうかを定量評価して、可視煙の発生の有無を客観的に判定できる技術を提供する。【解決手段】  煙突１１から排出される煙１２を撮像するカメラ２と、このカメラ２によって撮像された画像に基づいて可視煙判定用画像を生成するとともに可視煙判定用画像中に背景領域及び可視煙判定用領域を設定する画像処理部３と、背景領域及び可視煙判定用領域のそれぞれの色相毎の明度を算出する算出部４と、この算出部４によって算出された各色相における背景領域の明度と可視煙判定用領域の明度との差が、少なくとも１つの色相において、予め設定された閾値以上のとき、カメラ２によって撮像された煙１２を可視煙と判定する判定部５と、を備える可視煙判定装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙突から排出される煙を撮像する撮像装置と、
該撮像装置によって撮像された画像に基づいて可視煙判定用画像を生成するとともに該可視煙判定用画像中に背景領域及び可視煙判定用領域を設定する画像処理部と、
前記背景領域及び前記可視煙判定用領域のそれぞれの色相毎の明度を算出する算出部と、
該算出部によって算出された各色相における前記背景領域の明度と前記可視煙判定用領域の明度との差が、少なくとも１つの色相において、予め設定された閾値以上のとき、前記撮像装置によって撮像された煙を可視煙と判定する判定部と、
を備える可視煙判定装置。
【請求項２】
前記可視煙判定用画像は、２５６階調のＲＧＢ表色系の画像であることを特徴とする請求項１に記載の可視煙判定装置。
【請求項３】
前記閾値は、１０であることを特徴とする請求項２に記載の可視煙判定装置。
【請求項４】
前記判定部によって前記煙突から排出される煙が可視煙と判定されたとき、可視煙の発生を報知する報知装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可視煙判定装置。
【請求項５】
前記煙は、製鉄所の焼結機の排ガス用煙突から排出される煙であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の可視煙判定装置。
【請求項６】
煙突から排出される煙を撮像するステップと、
撮像された画像に基づいて可視煙判定用画像を生成するステップと、
該可視煙判定用画像中に背景領域及び可視煙判定用領域を設定するステップと、
前記背景領域及び前記可視煙判定用領域のそれぞれの色相毎の明度を算出するステップと、
算出された各色相における前記背景領域の明度と前記可視煙判定用領域の明度との差が、ＲＧＢのうち少なくとも１つの色相において、予め設定された閾値以上のとき、撮像された煙を可視煙と判定するステップと、
を含むことを特徴とする可視煙判定方法。
【請求項７】
前記可視煙判定用画像は、２５６階調のＲＧＢ表色系の画像であることを特徴とする請求項６に記載の可視煙判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙が可視性を有する可視煙であるかどうかを判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所においては、特許文献１に記載のように、コークス炉や焼結機等の設備から排出される排ガスが所定の規制値や遵守値を満たしたものに処理されて煙突から煙として排出されるとともに、自主的な環境への配慮や工場近隣の住民の要望に応える点から、可視煙の発生を抑制するように操業が行われている。そのため、煙突から可視煙が発生したかどうかが、監視センターよって定常的に監視されている。そして、可視煙が発生したと判定された場合には、速やかに対象設備にその旨が連絡され、可視煙が継続して発生しないように、生産量を変更したり電気集塵機の能力を変更したりして、操業が調整されることとなる。このように、可視煙が発生したかどうかの判定は、製鉄所の操業上、非常に重要な事項として取り扱われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−００５２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし現状、可視煙が発生したかどうかの判定は、人間の視覚により行われている。具体的には、煙突から排出される煙がカメラによって撮像され、撮像された煙が監視センターのモニター画面に映し出される。そして監視センターのオペレータが、モニター映像と、可視煙であるかどうかを判定するための基準となる基準写真とを目視で比較する。比較の結果、例えば、モニター画面に映し出された煙の色が、基準写真の煙の色と同一又は類似と見做された場合、可視煙が発生したと判定される。
【０００５】
このように、製鉄所の操業においては、排出される煙が可視煙であるかどうかが、人間の視覚を用いて判定されているため、煙の色が定性的に評価され、可視煙の判定基準の客観性が低いという懸念が生じている。またそのため、可視煙の発生に応じて製鉄所の操業が速やかに調整されるように、煙の判定結果と製鉄所の操業調整とを連動させることが困難であるという問題も生じている。
【０００６】
本発明は上記した問題に着目してなされたものであって、煙突から排出される煙を定量評価して、可視煙であるかどうかを客観的に判定することができる技術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】
【０００７】
本発明に係る可視煙判定装置のある態様は、煙突から排出される煙を撮像する撮像装置と、この撮像装置によって撮像された画像に基づいて可視煙判定用画像を生成するとともにこの可視煙判定用画像中に背景領域及び可視煙判定用領域を設定する画像処理部と、背景領域及び可視煙判定用領域のそれぞれの色相毎の明度を算出する算出部と、この算出部によって算出された各色相における背景領域の明度と可視煙判定用領域の明度との差が、少なくとも１つの色相において、予め設定された閾値以上のとき、撮像装置によって撮像された煙を可視煙と判定する判定部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
また本発明に係る可視煙判定方法のある態様は、煙突から排出される煙を撮像するステップと、撮像された画像に基づいて可視煙判定用画像を生成するステップと、この可視煙判定用画像中に背景領域及び可視煙判定用領域を設定するステップと、背景領域及び可視煙判定用領域のそれぞれの色相毎の明度を算出するステップと、算出された各色相における背景領域の明度と可視煙判定用領域の明度との差が、ＲＧＢのうち少なくとも１つの色相において、予め設定された閾値以上のとき、撮像された煙を可視煙と判定するステップと、を含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を用いれば、煙突から排出される煙を評価する際に人間の視覚を用いることがないので、煙を定量評価して、煙が可視煙であるかどうかを客観的に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る可視煙判定装置の構成を説明する概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る可視煙判定用画像の模式図である。
【図３】本発明に係る可視煙判定用画像の他の実施形態の模式図である。
【図４】図２に示す可視煙判定用画像中に煙が表われている図である。
【図５】本発明の実施形態に係る可視煙判定方法を説明するフローチャートである。
【図６】可視煙と視認できない場合（Ｉ）の各色相における明度をフレーム毎に示すグラフ図である。
【図７】可視煙発生の場合（ＩＩ）の各色相における明度をフレーム毎に示すグラフ図である。
【図８】Ｒ相における可視煙と視認できない場合（Ｉ）の明度差及び可視煙発生の場合（ＩＩ）の明度差を説明する図である。
【図９】Ｇ相における可視煙と視認できない場合（Ｉ）の明度差及び可視煙発生の場合（ＩＩ）の明度差を説明する図である。
【図１０】Ｂ相における可視煙と視認できない場合（Ｉ）の明度差及び可視煙発生の場合（ＩＩ）の明度差を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る可視煙判定装置は、製鉄所の焼結機から排出される煙が、可視煙であるかどうかを判定するために用いられるものである。以下その構成を、図面を参照して説明する。尚、図中に示された各部の形状、大きさ又は比率は適宜簡略化及び誇張して示されている。また図中、同一機能を有するものには同一符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００１２】
本実施形態に係る可視煙判定装置１は、図１に示すように、焼結機１０の煙突１１から排出される煙１２を撮像する撮像装置であるカメラ２と、このカメラ２に接続された画像処理部３と、画像処理部３に接続された算出部４と、算出部４に接続された判定部５とを備える。また可視煙判定装置１は、カメラ２、画像処理部３、算出部４及び判定部５のそれぞれに接続された制御部６と、制御部６に接続された報知装置７とを備える。
【００１３】
カメラ２による煙１２の撮像は、所定の間隔、例えば５分毎に１枚の静止画像を取得するように連続で行われるものであればよく、カメラ２は静止画像を撮像するカメラでも動画像を撮像するビデオカメラでもよい。カメラ２から静止画像を取得する間隔は、制御部６を介して適宜設定される。
画像処理部３は、カメラ２によって撮像された画像に基づいて、図２に示すような可視煙判定用画像を、２５６階調のＲＧＢ表色系で生成するものである。また画像処理部３は、可視煙判定用画像中に背景領域Ｃ０、第一可視煙判定用領域Ａ１及び第二可視煙判定用領域Ａ２を設定するものである。背景領域Ｃ０及び第一及び第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２は、可視煙判定用画像中に表われた煙１２が可視煙かどうかを判定するために用いられる領域である。
【００１４】
図２に示すように、本実施形態では１個の背景領域Ｃ０が、図２を正面視で煙突１１の上部の左側に煙突１１と間隔を空けて、横長の矩形状に設定されている。また２個の可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２が、背景領域Ｃ０の上方で、互いに間隔を空けて、いずれも同じ寸法の正方形状に設定されている。背景領域Ｃ０及び第一及び第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２のそれぞれの位置、形状、寸法及び個数等は、制御部６を介して可視煙判定用画像中に適宜設定される。また背景領域Ｃ０及び第一及び第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２は、それぞれ過去に可視煙が撮像された画像中の可視煙の位置に基づいて、経験的に設定することができる。
【００１５】
他の可視煙判定用画像の形態例として、図３に示す形態がある。図３では、５個のいずれも同じ寸法の正方形状の可視煙判定用領域Ａ３〜Ａ７が、煙突１１と間隔を空けて煙突１１の上方を囲むように、煙突１１の長軸に左右対称に設定されている。また５個の可視煙判定用領域Ａ３〜Ａ７と同じ大きさの正方形状の背景領域Ｃ１〜Ｃ４が、可視煙判定用画像中の四隅に設定されている。
【００１６】
背景領域Ｃ０の位置、形状、寸法及び個数等が適宜設定できることにより、撮像日の天気や風向き等に応じて、背景の明度を算出するのに最も適した背景領域Ｃ０を柔軟に設定することが可能となる。また第一及び二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２の位置、形状、寸法及び個数等が適宜設定できることにより、煙１２の明度を算出するのに最も適した可視煙判定用領域を柔軟に選択することが可能となる。加えて、可視煙判定用領域を変更するために、カメラ２のレンズの向きをいちいち変更させる必要がない。よって、可視煙判定装置１の操作性をより高めることができる。
【００１７】
算出部４は、背景領域Ｃ０のＲＧＢそれぞれの色相毎の明度（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）を算出するものであるとともに、第一及び第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２のＲＧＢそれぞれの色相毎の明度（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１），（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）を算出するものである。本実施形態では、第一可視煙判定用領域Ａ１の明度（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）を第一明度とするとともに、第二可視煙判定用領域Ａ２の明度（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）を第二明度とする。
【００１８】
本実施形態における各領域Ｃ０，Ａ１，Ａ２の明度は、例えばある矩形状の領域が、ｍ行ｎ列からなるｋ個（ｋ＝ｍ×ｎ）の画素から構成される場合、領域中のｋ個の画素の各色相の明度の加重平均の値で設定されている。すなわち、ｋ個の画素からなる領域全体のＲ相の明度は、各画素のＲ相の明度の和の値をｋで除した値となる。Ｇ相、Ｂ相についても同様である。尚、各領域の明度は、加重平均の値に限定されるものでなく、領域に含まれる画素中の最大値や中間値等他の明度が適宜用いられて設定されてよい。
【００１９】
また算出部４は、背景領域Ｃ０の明度（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）から第一明度（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）を色相毎に減じて、各色相における可視煙判定用領域Ａ１の第一明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１）をそれぞれ算出するものである。また算出部４は、背景領域Ｃ０の明度（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）から第二明度（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）を色相毎に減じて、各色相における可視煙判定用領域Ａ２の第二明度差（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）をそれぞれ算出するものである。
【００２０】
算出された各色相における背景領域Ｃ０の明度（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）、第一明度（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）及び第二明度（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）は、可視煙判定装置１が備えるメモリ（不図示）にそれぞれ格納される。また算出された各色相における第一明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１）及び第二明度差（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）も、それぞれメモリ（不図示）に格納される。
【００２１】
判定部５は、算出部４によって算出された各色相における第一及び第二明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１），（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）が、少なくとも１つの色相において、予め設定された閾値以上のとき、カメラ２によって撮像された煙１２を可視煙と判定するものである。
閾値は、本実施形態では、第一可視煙判定用領域Ａ１のＲＧＢ各相のいずれにおいても１０に設定されている。また第二可視煙判定用領域Ａ２についても、第一可視煙判定用領域Ａ１と同様に、ＲＧＢ各相のいずれの閾値も１０に設定されている。設定されたそれぞれの閾値は、可視煙判定装置１のメモリに格納されている。
【００２２】
ここで閾値の設定方法を説明する。まず本実施形態に係る可視煙判定装置１を用いて可視煙判定用画像を複数生成し、各々の可視煙判定用画像から算出されたＲＧＢ各相の明度のデータを蓄積する。また各可視煙判定用画像における煙を実際にオペレータが視認して、可視煙であるかどうかを判定する。判定結果に基づき、可視煙であると判定された可視煙判定用画像と、可視煙であると判定されなかった可視煙判定用画像とを分類する。そして、すべての可視煙判定用画像の明度データの分布を解析して、可視煙であるかどうかのＲＧＢ各相の閾値を設定する。
【００２３】
閾値は、ＲＧＢの各相において、同じ値でもよいし、互いに異なる値であってもよい。また、煙１２を撮像したときの日時（季節）、天気、気温、風向き等の一部又は全てのデータを各可視煙判定用画像に紐つけて蓄積し、可視煙であるかどうかの判定結果と併せて閾値の設定に用いてもよい。
制御部６は、可視煙判定装置１を構成する各部の機能やパラメータを適宜変更するために用いられるものである。例えば、画像処理部３、算出部４及び判定部５の機能を実行する画像解析ソフトがパーソナルコンピュータ（ＰＣ）にインストールされた場合、画像解析ソフトを実行するＰＣの中央演算装置（ＣＰＵ）が制御部６に相当する。またカメラ２についても、ＰＣのインターフェースを介してＰＣと接続することができる。
【００２４】
制御部６は、例えば、カメラ２の撮像間隔や撮像角度等の設定を変更したり、画像処理部３による可視煙判定用領域の位置、形状、寸法、個数等の設定を変更したりするものである。また制御部６は、算出部４により算出された各領域Ｃ０，Ａ１，Ａ２におけるＲＧＢ各相の明度や、第一及び第二明度差を、制御部６に接続されたディスプレイ等の出力装置（不図示）に出力するものである。また制御部６は、可視煙判定用画像の煙１２が可視煙であるかどうかの判定結果に基づき、報知装置７を動作させる信号を出力するものである。
【００２５】
報知装置７は、判定部５によってカメラ２によって撮像された煙１２が可視煙であると判定されたとき、可視煙の発生を監視センターのオペレータに報知する動作を行うものである。報知動作としては、例えば、ＰＣのディスプレイ画面に可視煙発生を示す文字が出力される構成であってもよいし、注意を喚起するアラームや警告灯が動作する構成であってもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係る可視煙判定装置１の動作を、図５を参照して説明する。
まず図５に示すように、可視煙判定装置１のカメラ２が、焼結機１０の煙突１１から排出される煙１２を撮像する（Ｓ１０）。撮像により、煙突１１の上部を含めた静止画像が、所定間隔で、画像処理部３に送信されることとなる。
次に、画像処理部３が、撮像された静止画像に基づいて可視煙判定用画像を生成する（Ｓ１１）。
【００２７】
次に、画像処理部３が、生成された可視煙判定用画像中に、背景領域Ｃ０及び第一及び可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２を設定する（Ｓ１２）。本実施形態に係る判定方法の可視煙判定用画像は、図４に示す可視煙判定用画像とし、背景領域Ｃ０には煙１２が重なっておらず、背景の空のみが表われている。また第一可視煙判定用領域Ａ１には、図４を正面視で左下の角の一部の領域を除き、煙１２が重なって表れている。また第二可視煙判定用領域Ａ２には、その全領域に煙１２が重なって表れている。
【００２８】
次に、算出部４が、背景領域Ｃ０の明度（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）を算出する（Ｓ１３）。また第一明度（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）及び第二明度（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）を算出する（Ｓ１４）。また第一明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１）及び第二明度差（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）をそれぞれ算出する（Ｓ１５）。
次に、判定部５が、色相毎に、メモリに格納されている閾値と、算出された第一明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１）及び第二明度差（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）とをそれぞれ比較する。
【００２９】
まず、Ｒ相における比較処理について説明する。第一明度差のＲ相の値ΔＲ１及び第二明度差のＲ相の値ΔＲ２を、Ｒ相の閾値とそれぞれ比較する。そして、第一明度差のＲ相の値ΔＲ１及び第二明度差のＲ相の値ΔＲ２のいずれか一方が閾値以上である場合、カメラ２に撮像された煙１２すなわち焼結機１０の煙突１１から排出される煙１２を可視煙と判定する（Ｓ１９）。この場合、後続するＧ相及びＢ相における各明度差と閾値との比較は行ってもよいし、行わなくてもよい。一方、第一明度差のＲ相の値ΔＲ１及び第二明度差のＲ相の値ΔＲ２がいずれもＲ相の閾値未満である場合は、図５中にＳ１７で示すＧ相における比較処理へ移行する（Ｓ１６）。
【００３０】
次に、Ｇ相における比較処理について説明する。第一明度差のＧ相の値ΔＧ１及び第二明度差のＧ相の値ΔＧ２を、Ｇ相の閾値とそれぞれ比較する。そして、第一明度差のＧ相の値ΔＧ１及び第二明度差のＧ相の値ΔＧ２のいずれか一方が閾値以上である場合、カメラ２に撮像された煙１２すなわち焼結機１０の煙突１１から排出される煙１２を可視煙と判定する（Ｓ１９）。この場合、後続するＢ相における各明度差と閾値との比較は行ってもよいし、行わなくてもよい。一方、第一明度差のＧ相の値ΔＧ１及び第二明度差のＧ相の値ΔＧ２がいずれもＧ相の閾値未満である場合は、図５中にＳ１８で示すＢ相における比較処理へ移行する（Ｓ１７）。
【００３１】
最後に、Ｂ相における比較処理について説明する。第一明度差のＢ相の値ΔＢ１及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２を、Ｂ相の閾値とそれぞれ比較する。そして、第一明度差のＢ相の値ΔＢ１及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２のいずれか一方が閾値以上である場合、カメラ２に撮像された煙１２すなわち焼結機１０の煙突１１から排出される煙１２を可視煙と判定する（Ｓ１９）。一方、第一明度差のＢ相の値ΔＢ１及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２がいずれもＢ相の閾値未満である場合は、当該可視煙判定用画像における可視煙判定処理を終了する（Ｓ１８）。
【００３２】
すなわち、前記したＲＧＢ各相における比較処理の結果、第一明度差の３個の値ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１及び第二明度差の３個の値ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２からなる６個全ての明度差が、それぞれ設定された閾値未満のとき、可視煙判定用画像中の煙１２は可視煙であると判定されない。そして、当該可視煙判定用画像に対する可視煙判定処理は終了するとともに、後続する可視煙判定用画像に対して前記した一連の処理（Ｓ１０〜Ｓ１９）が繰り返されることとなる。
【００３３】
一方、ＲＧＢ各相における比較処理の結果、第一明度差の３個の値ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１及び第二明度差の３個の値ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２からなる６個の明度差のうち少なくとも一つの明度差が、その可視煙判定用領域の色相において設定された閾値以上のとき、可視煙判定用画像中の煙１２は可視煙と判定される。例えば、Ｒ相の２個の明度差ΔＲ１，ΔＲ２がいずれもＲ相の閾値未満の場合であっても、Ｇ相の２個の明度差ΔＧ１，ΔＧ２のうち１個でもＧの閾値以上であれば、可視煙であると判定されることとなる。
【００３４】
煙１２が可視煙であると判定した場合、可視煙が発生したことを、可視煙判定用画像の撮像時間等のデータとともに、報知装置７が、監視センターのオペレータに報知する（Ｓ２０）。監視センターのオペレータは、可視煙が発生している煙突１１の焼結機１０の担当者へ可視煙の発生を電話等で連絡する。連絡を受けた焼結機１０の管理者では、焼結機１０に供給される焼結材料中のカーボン含有濃度や、電気集塵機の集塵状況等を確認し、可視煙が継続発生しないように操業を適宜調整することとなる。上記のようにして、本実施形態に係る可視煙判定方法が構成される。
【００３５】
尚、報知処理（Ｓ２０）が１回行われると直ちに焼結機１０の担当者へ連絡が行われるのではなく、報知処理が複数回、例えばアラームが連続で３回報知された場合に至って、焼結機１０の担当者へ連絡が行われるように構成することが以下の理由から好ましい。
煙１２をカメラ２で撮像するとき、撮像画面に意図しない鳥等の飛行物が映し出され、可視煙判定用画像中の可視煙判定用領域に重なって表れる場合がある。その場合、背景領域ＣＯの明度と、飛行物の色を反映した可視煙判定用領域の明度とが比較され、誤って可視煙と判定される懸念がある。よって、本実施形態に係る可視煙判定方法を焼結機１０の操業と連動させる際、報知処理が予め設定された回数実行された場合に至った場合に、焼結機１０の操業を調整するように構成すれば、可視煙の誤判定を抑制し、有効に操業を行うことができる。
【００３６】
尚、報知処理（Ｓ２０）の後、操業を調整するために対象設備へ行われる連絡の形態は、監視センターのオペレータによる手作業に限定されず、報知処理（Ｓ２０）の実行に伴って自動的に連絡が行われるように構成してもよい。
また本実施形態では、可視煙判定用領域を２個設定し、２個の可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２のうちいずれか一方のＧ相の明度差ΔＧ１，ΔＧ２が、閾値以上であれば、可視煙が発生したと判定する。このように、複数の可視煙判定用領域を設けるとともにそのうち少なくとも一つの明度差が、予め設定された閾値以上の場合に可視煙が発生したと判定する。よって、ある１つの可視煙判定用領域と煙１２とが重なって表れない場合でも、他の可視煙判定用領域により補完して判定することにより、可視煙を見逃すことを抑制することができる。
【実施例１】
【００３７】
次に、本実施形態に係る可視煙判定装置１を用いて行った実施例を、図６〜図１０を用いて説明する。
まず、カメラ２として動画像を撮像できる市販のデジタルビデオカメラを用意し、煙突１０の煙１１が撮像できる所定の位置に固定し、煙１１を連続的に撮像できるように可視煙判定装置１を構成した。また、このデジタルビデオカメラを、画像解析ソフトがインストールされた監視室内のＰＣと接続し、デジタルビデオカメラから送信される動画像をＰＣのディスプレイ上に表示するように構成した。また、送信された動画像から１．５秒間隔で１フレーム（２分３０秒間で１００フレーム）の、２５６階調のＲＧＢ表色系の静止画像を可視煙判定用画像として取得するように構成した。
【００３８】
可視煙判定用画像には、図２に示すように、背景領域Ｃ０及び第一及び第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２を設定するとともに、第一可視煙判定用領域Ａ１のＲＧＢ各相の閾値を、いずれも１０に設定した。また第二可視煙判定用領域Ａ２のＲＧＢ各相の閾値を、いずれも１０に設定した。
次に、可視煙判定装置１を用いて、焼結機１０の煙突１１の撮像を開始した。撮像中のある時間帯において、オペレータにより煙１２が可視煙と視認できない場合（Ｉ）のＲＧＢ各相の明度の変化を図６に示す。また（Ｉ）の場合が生じた約一時間後であって、オペレータにより茶色味を帯びた可視煙が視認され、可視煙であると判定された場合（ＩＩ）のＲＧＢ各相の明度の変化を図７に示す。（Ｉ）（ＩＩ）いずれの場合も、撮像時の天気は曇りであった。また可視煙判定用画像中に設定された背景領域Ｃ０全体に白い雲が表われていた。
【００３９】
図６に示すように、可視煙と視認できない場合（Ｉ）、Ｒ相においては、背景領域Ｃ０の明度Ｒ０、第一可視煙判定用領域の明度Ｒ１及び第二可視煙判定用領域の明度Ｒ２のいずれも１２５前後の値となるとともに、１００フレーム（２分３０秒間）に亘りほぼ同じ値を示す傾向が示された。また第一明度差のＲ相の値ΔＲ１及び第二明度差のＲ相の値ΔＲ２もほぼ同じ値を示し、大きく変動しない傾向が示された。
【００４０】
またＧ相においては、背景領域Ｃ０の明度Ｒ０、第一可視煙判定用領域の明度Ｇ１及び第二可視煙判定用領域の明度Ｇ２のいずれも、１４０から１４５の間の値となるとともに、Ｒ相と同様に、１００フレーム（２分３０秒間）に亘り、ほぼ同じ値を示す傾向が示された。また第一明度差のＧ相の値ΔＧ１及び第二明度差のＧ相の値ΔＧ２もほぼ同じ値を示し、大きく変動しない傾向が示された。
【００４１】
またＢ相においては、背景領域Ｃ０の明度Ｂ０、第一可視煙判定用領域の明度Ｂ１及び第二可視煙判定用領域の明度Ｂ２のいずれも、１５０から１５５の間の値となるとともに、１００フレーム（２分３０秒間）に亘り、ほぼ同じ値を示す傾向が示された。また第一明度差のＢ相の値ΔＢ１及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２もほぼ同じ値を示し、大きく変動しない傾向が示された。
【００４２】
次に、図６及び図７に示すＲ相の各明度Ｒ０〜Ｒ２の１００フレームの値の平均値を、（Ｉ）の場合と（ＩＩ）の場合に分けて図８に示す。同様に、Ｇ相の各明度Ｇ０〜Ｇ２の１００フレームの値の平均値を図９に示すとともにＢ相の各明度Ｂ０〜Ｂ２の１００フレームの値の平均値を図１０に示す。
まずＲ相について説明する。図８に示すように、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合、背景領域Ｃ０のＲ相明度Ｒ０の平均値は１２６程度の値となり、第一及び第二明度Ｒ１，Ｒ２の平均値は、いずれも同じ１２４程度の値となった。第一明度差のＲ相の値ΔＲ１及び第二明度差のＲ相の値ΔＲ２はいずれも同じ２程度の値となった。
【００４３】
一方、可視煙が発生した（ＩＩ）の場合、背景領域Ｃ０のＲ相明度Ｒ０の平均値は１２５程度の値となり、第一及び第二明度Ｒ１，Ｒ２の平均値は、いずれも１２１程度の値となった。第一明度差のＲ相の値ΔＲ１及び第二明度差のＲ相の値ΔＲ２は、いずれも４程度の値となり、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合より拡大した。
次にＧ相について説明する。図８に示すように、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合、背景領域のＧ相明度Ｇ０の平均値は１４４程度の値となり、第一及び第二明度Ｇ１，Ｇ２の平均値は、それぞれ１４３，１４２程度の値となった。第一明度差のＧ相の値ΔＧ１及び第二明度差のＧ相の値ΔＧ２は、それぞれ１，２程度の値となった。
【００４４】
一方、可視煙が発生した（ＩＩ）の場合、背景領域のＧ相明度Ｇ０の平均値は１４４程度の値となり、第一及び第二明度Ｇ１，Ｇ２の平均値は、それぞれ１３５，１３３程度の値となった。第一明度差のＧ相の値ΔＧ１及び第二明度差のＧ相の値ΔＧ２は、それぞれ９，１１程度の値となり、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合より拡大した。
最後にＢ相について説明する。図１０に示すように、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合、背景領域のＢ相明度Ｂ０の平均値は１４４程度の値となり、第一及び第二明度Ｂ１，Ｂ２の平均値は、それぞれ１４３，１４２程度の値となった。第一明度差のＢ相の値ΔＢ１及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２は、それぞれ１，２程度の値となった。
【００４５】
一方、可視煙が発生した（ＩＩ）の場合、背景領域のＢ相明度Ｂ０の平均値は１４４程度の値となり、第一及び第二明度Ｂ１，Ｂ２の平均値は、それぞれ１３５，１３３程度の値となった。第一明度差のＢ相の値ΔＢ１及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２は、それぞれ９，１１程度の値となり、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合より拡大した。
本実施例では、ＲＧＢいずれの色相においても、可視煙が発生した（ＩＩ）の場合の方が、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合より、第一及び第二明度差がそれぞれ拡大した。またその中でも、第二明度差のＧ相の値ΔＧ２及び第二明度差のＢ相の値ΔＢ２は、いずれも１１となり閾値である１０を超えた。そして、カメラ２によって撮像された煙１２が、可視煙判定装置１により可視煙であると判定された。そして、可視煙判定装置１の判定結果が、オペレータの視認による判定結果と同じとなった。
（効果）
本実施形態に係る可視煙判定装置１によれば、ＲＧＢ各相における、背景領域Ｃ０と第一及び第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２との各明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１），（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）を用いて、煙突１１から排出される煙１２を定量的に評価する。よって、煙１２を評価する際に人間の視覚を用いることがないので、煙突１１から排出される煙１２を定量評価して、煙１２が可視煙であるかどうかを客観的に判定することができる。
【００４６】
また本実施形態では、第一明度（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）及び第二明度（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）を、所定の閾値とそれぞれ比較する絶対値比較を行わない。背景領域Ｃ０の明度（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）を算出した上で、背景領域Ｃ０の明度と第一明度との差である第一明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１）、及び、背景領域Ｃ０の明度と第二明度との差である第二明度差（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）を、所定の閾値とそれぞれ比較する相対値比較を行う。これは例えば、ある撮像日において黒味がかった雲が背景中に多く存在する場合、この雲が第一又第二可視煙判定用領域Ａ１，Ａ２に表われると、可視煙判定装置１が、雲を可視煙であると誤判定することを抑制するためである。この点、本実施形態は第一明度差（ΔＲ１，ΔＧ１，ΔＢ１）及び第二明度差（ΔＲ２，ΔＧ２，ΔＢ２）が、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合より、可視煙が発生した（ＩＩ）の場合の方が拡大することに着目し、相対値比較を行う。よって誤判定を低減し、可視煙判定の精度をより向上させることができる。
【００４７】
尚、本実施形態では、背景領域と可視煙判定用領域の各明度間の明度差を用いて、煙が可視煙であるかどうかを判定する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、背景領域の明度に対する可視煙判定用領域の明度の比率を用いて判定する構成としてもよい。この場合、例えば、本実施形態における算出部４を、背景領域の明度に対する可視煙判定用領域の明度の比率を算出するように構成するとともに、判定部４を、算出された比率が予め設定された閾値と比較して、カメラ２によって撮像された煙１２を可視煙と判定するように構成する。
【００４８】
このとき、前記した実施例のように、可視煙と視認できない（Ｉ）の場合より、可視煙が発生した（ＩＩ）の場合の方が、背景領域の明度に対する可視煙判定用領域の明度の比率が増加する。例えば実施例のＢ相（図１０参照）では、背景領域の明度Ｂ０に対する第一明度Ｂ１の比率は、（Ｉ）の場合は約１．００７であり、（ＩＩ）の場合は約１．０７７である。よって、背景領域の明度Ｂ０に対する第一明度Ｂ１の比率が、予め設定された閾値以上である場合、煙１２を可視煙と判定するように構成すればよい。要は、背景領域の明度と可視煙判定用領域の明度とによる相対値比較を行うように構成されればよい。
【００４９】
また本発明に係る撮像装置は、所定の間隔で可視煙判定用画像として用いることができる静止画像を得ることができる装置であればよく、動画撮像用のビデオカメラでも静止画撮像用のカメラでもよい。
また本発明に係る可視煙判定用画像の表色形式は、ＲＧＢ系に限定されるものではなく、ＲＧＢＡ系、ＹＣｂＣｒ系等他の表色系であってもよい。また明度の階調も２５６階調に限定されるものではなく、０〜１等他の階調とされてもよい。
【００５０】
また本発明に係る可視煙判定装置及び可視煙判定方法は、製鉄所内の使用に限定されるものではなく、他の各種工場や排煙設備において排出される煙が可視煙であるかどうか判定する場合に用いられてよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…可視煙判定装置
２…カメラ    ３…画像処理部    ４…算出部    ５…判定部
６…制御部    ７…報知装置    １０…焼結機    １１…煙突    １２…煙
Ａ１…第一可視煙判定用領域
Ａ２…第二可視煙判定用領域
Ｃ０…背景領域
【図１】
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【図２】
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【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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