(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の反応ガス供給流路中に付着した水滴の付着面積を測定する付着面積測定装置を提供する。【解決手段】液体が被付着物に付着していない状態として撮像された第１画像データを取得する無水画像取得部と、前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として撮像された第２画像データを取得する充填画像取得部と、前記第２・第１の差分画像データを作成する差分画像作成部と、前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を抽出し、閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成部と、前記被付着物に液体が付着した状態の入力画像データを取得する入力画像取得部と、前記入力画像データと、前記閾値画像データと、前記第１または前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って演算画像データを作成し、所定の輝度値にて二値化する二値化画像作成部と、二値化画像データに基づいて前記液体の付着面積を測定する面積演算部とを備えた。【選択図】図１
2008224314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を撮像することができる撮像装置にて撮像された画像において、被付着物に付着している液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定装置であって、
前記液体が前記被付着物に付着していない状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１画像データを取得する第１画像取得部と、
前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第２画像データを取得する第２画像取得部と、
前記第２画像データと前記第１画像データとに基づいてこれら画像データの差分画像データを作成する差分画像作成部と、
前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を有する画像部分を抽出した画像データを第１閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成部と、
前記被付着物に液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１入力画像データを取得する第１入力画像取得部と、
前記第１入力画像データと、前記第１閾値画像データと、前記第１画像データまたは前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って第１演算画像データを作成するとともに、該第１演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化することで第１二値化画像データを作成する第１二値化画像作成部と、
前記第１二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第１面積演算部と、
を備える付着面積測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の付着面積測定装置において、
前記撮像装置は、近赤外領域における所定の波長成分を抽出した画像データとして撮像し、前記第１画像取得部と、前記第２画像取得部と、前記第１入力画像取得部は、該撮像装置にて撮像された画像を取得することを特徴とする付着面積測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の付着面積測定装置において、
前記撮像装置は、近赤外領域における複数の所定の波長成分を抽出し、該波長成分に対応した複数の画像データとして撮像し、
前記第１画像取得部は、前記複数の画像データを結合することで前記第１画像データを取得し、
前記第２画像取得部は、前記複数の画像データを結合することで前記第２画像データを取得し、
前記第１入力画像取得部は、前記複数の画像データを結合することで前記第１入力画像データを取得することを特徴とする付着面積測定装置。
【請求項４】
撮像装置にて撮像された画像データにおいて、被付着物に付着している着色された液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定装置であって、
前記被付着物に前記液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データである第２入力画像データを取得する第２入力画像取得部と、
前記第２入力画像データにおける所定の色成分の輝度値を演算してなる第２演算画像データを作成する第２演算画像作成部と、
前記第２演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化した第２二値化画像データを作成する第２二値化画像作成部と、
前記第２二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第２面積演算部と、
を備える付着面積測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の付着面積測定装置において、
前記液体は水であることを特徴とする付着面積測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の付着面積測定装置において、
前記被付着物は、燃料電池であることを特徴とする付着面積測定装置。
【請求項７】
請求項４に記載の付着面積測定装置において、
前記所定の色成分は、光の３原色である赤色、青色、緑色であることを特徴とする付着面積測定装置。
【請求項８】
液体を撮像することができる撮像装置にて撮像された画像において、被付着物に付着している液体の前記被付着物における付着面積をコンピュータに実行させることで測定する付着面積測定プログラムであって、
前記液体が前記被付着物に付着していない状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１画像データを取得する第１画像取得ステップと、
前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第２画像データを取得する第２画像取得ステップと、
前記第２画像データと前記第１画像データとに基づいてこれら画像データの差分画像データを作成する差分画像作成ステップと、
前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を有する画像部分を抽出した画像データを第１閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成ステップと、
前記被付着物に液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１入力画像データを取得する第１入力画像取得ステップと、
前記第１入力画像データと、前記第１閾値画像データと、前記第１画像データまたは前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って第１演算画像データを作成するとともに、該第１演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化することで第１二値化画像データを作成する第１二値化画像作成ステップと、
前記第１二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第１面積演算ステップと、
をコンピュータに実行させる付着面積測定プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載の付着面積測定プログラムにおいて、
前記撮像装置は、近赤外領域における所定の波長成分を抽出した画像データとして撮像し、前記第１画像取得ステップと、前記第２画像取得ステップと、前記第１入力画像取得ステップは、該撮像装置にて撮像された画像を取得することを特徴とする付着面積測定プログラム。
【請求項１０】
請求項８に記載の付着面積測定プログラムにおいて、
前記撮像装置は、近赤外領域における複数の所定の波長成分を抽出し、該波長成分に対応した複数の画像データとして撮像し、
前記第１画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１画像データを取得し、
前記第２画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第２画像データを取得し、
前記第１入力画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１入力画像データを取得することを特徴とする付着面積測定プログラム。
【請求項１１】
撮像装置にて撮像された画像データにおいて、被付着物に付着している着色された液体の前記被付着物における付着面積をコンピュータに実行させることで測定する付着面積測定プログラムであって、
前記被付着物に前記液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データである第２入力画像データを取得する第２入力画像取得ステップと、
前記第２入力画像データにおける所定の色成分の輝度値を演算してなる第２演算画像データを作成する第２演算画像作成ステップと、
前記第２演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化した第２二値化画像データを作成する第２二値化画像作成ステップと、
前記第２二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第２面積演算ステップと、
をコンピュータに実行させる付着面積測定プログラム。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の付着面積測定プログラムにおいて、
前記液体は水であることを特徴とする付着面積測定プログラム。
【請求項１３】
請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の付着面積測定プログラムにおいて、
前記被付着物は、燃料電池であることを特徴とする付着面積測定プログラム。
【請求項１４】
請求項１１に記載の付着面積測定プログラムにおいて、
前記所定の色成分は、光の３原色である赤色、青色、緑色であることを特徴とする付着面積測定プログラム。
【請求項１５】
液体を撮像することができる撮像装置にて撮像された画像において、被付着物に付着している液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定方法であって、
前記液体が前記被付着物に付着していない状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１画像データを取得する第１画像取得ステップと、
前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第２画像データを取得する第２画像取得ステップと、
前記第２画像データと前記第１画像データとに基づいてこれら画像データの差分画像データを作成する差分画像作成ステップと、
前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を有する画像部分を抽出した画像データを第１閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成ステップと、
前記被付着物に液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１入力画像データを取得する第１入力画像取得ステップと、
前記第１入力画像データと、前記第１閾値画像データと、前記第１画像データまたは前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って第１演算画像データを作成するとともに、該第１演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化することで第１二値化画像データを作成する第１二値化画像作成ステップと、
前記第１二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第１面積演算ステップと、
を実行する付着面積測定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の付着面積測定方法において、
前記撮像装置は、近赤外領域における所定の波長成分を抽出した画像データとして撮像し、前記第１画像取得ステップと、前記第２画像取得ステップと、前記第１入力画像取得ステップは、該撮像装置にて撮像された画像を取得することを特徴とする付着面積測定方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の付着面積測定方法において、
前記撮像装置は、近赤外領域における複数の所定の波長成分を抽出し、該波長成分に対応した複数の画像データとして撮像し、
前記第１画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１画像データを取得し、
前記第２画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第２画像データを取得し、
前記第１入力画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１入力画像データを取得することを特徴とする付着面積測定方法。
【請求項１８】
撮像装置にて撮像された画像データにおいて、被付着物に付着している着色された液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定方法であって、
前記被付着物に前記液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データである第２入力画像データを取得する第２入力画像取得ステップと、
前記第２入力画像データにおける所定の色成分の輝度値を演算してなる第２演算画像データを作成する第２演算画像作成ステップと、
前記第２演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化した第２二値化画像データを作成する第２二値化画像作成ステップと、
前記第２二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第２面積演算ステップと、
を実行する付着面積測定方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至請求項１８のいずれかに記載の付着面積測定方法において、
前記液体は水であることを特徴とする付着面積測定方法。
【請求項２０】
請求項１５乃至請求項１９のいずれかに記載の付着面積測定方法において、
前記被付着物は、燃料電池であることを特徴とする付着面積測定方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の付着面積測定方法において、
前記所定の色成分は、光の３原色である赤色、青色、緑色であることを特徴とする付着面積測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に付着した水滴の付着面積を測定する付着面積測定装置、付着面積測定プログラム、付着面積測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）の化学反応により、水（Ｈ2０）と電気が生成される。燃料電池はこの現象を応用し、水素（Ｈ2）を燃料極に、また酸素（Ｏ2）を空気極に流すことで、水素と酸素を化学反応させ、電気を取り出す。
【０００３】
燃料電池の燃料極および空気極における反応ガス（水素、酸素）を流す反応ガス供給流路に水滴が付着すると、その分燃料電池の効率が低下する。この燃料電池の効率低下と水滴の付着と相関を調査するため、流路中にどの程度の水滴が付着されているかを測定する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の反応ガス供給流路中に付着した水滴の付着面積を測定する付着面積測定装置、付着面積測定プログラム、付着面積測定方法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】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明は、液体を撮像することができる撮像装置にて撮像された画像において、被付着物に付着している液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定装置であって、前記液体が前記被付着物に付着していない状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１画像データを取得する第１画像取得部と、前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第２画像データを取得する第２画像取得部と、前記第２画像データと前記第１画像データとに基づいてこれら画像データの差分画像データを作成する差分画像作成部と、前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を有する画像部分を抽出した画像データを第１閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成部と、前記被付着物に液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１入力画像データを取得する第１入力画像取得部と、前記第１入力画像データと、前記第１閾値画像データと、前記第１画像データまたは前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って第１演算画像データを作成するとともに、該第１演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化することで第１二値化画像データを作成する第１二値化画像作成部と、前記第１二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第１面積演算部とを備える付着面積測定装置である。
【０００６】
また、本発明は、上述の付着面積測定装置において、前記撮像装置は、近赤外領域における所定の波長成分を抽出した画像データとして撮像し、前記第１画像取得部と、前記第２画像取得部と、前記第１入力画像取得部は、該撮像装置にて撮像された画像を取得することを特徴とする付着面積測定装置である。
【０００７】
また、本発明は、上述の付着面積測定装置において、前記撮像装置は、近赤外領域における複数の所定の波長成分を抽出し、該波長成分に対応した複数の画像データとして撮像し、前記第１画像取得部は、前記複数の画像データを結合することで前記第１画像データを取得し、前記第２画像取得部は、前記複数の画像データを結合することで前記第２画像データを取得し、前記第１入力画像取得部は、前記複数の画像データを結合することで前記第１入力画像データを取得することを特徴とする付着面積測定装置である。
【０００８】
また、上述した課題を解決するため、本発明は、撮像装置にて撮像された画像データにおいて、被付着物に付着している着色された液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定装置であって、前記被付着物に前記液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データである第２入力画像データを取得する第２入力画像取得部と、前記第２入力画像データにおける所定の色成分の輝度値を演算してなる第２演算画像データを作成する第２演算画像作成部と、前記第２演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化した第２二値化画像データを作成する第２二値化画像作成部と、前記第２二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第２面積演算部とを備える付着面積測定装置である。
【０００９】
さらに、本発明は、上述の付着面積測定装置において、前記液体は水であることを特徴とする付着面積測定装置である。
【００１０】
また、本発明は、上述の付着面積測定装置において、前記被付着物は、燃料電池であることを特徴とする付着面積測定装置である。
【００１１】
また、本発明は、上述の付着面積測定装置において、前記所定の色成分は、光の３原色である赤色、青色、緑色であることを特徴とする付着面積測定装置である。
【００１２】
また、上述した課題を解決するため、本発明は、液体を撮像することができる撮像装置にて撮像された画像において、被付着物に付着している液体の前記被付着物における付着面積をコンピュータに実行させることで測定する付着面積測定プログラムであって、前記液体が前記被付着物に付着していない状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１画像データを取得する第１画像取得ステップと、前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第２画像データを取得する第２画像取得ステップと、前記第２画像データと前記第１画像データとに基づいてこれら画像データの差分画像データを作成する差分画像作成ステップと、前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を有する画像部分を抽出した画像データを第１閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成ステップと、前記被付着物に液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１入力画像データを取得する第１入力画像取得ステップと、前記第１入力画像データと、前記第１閾値画像データと、前記第１画像データまたは前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って第１演算画像データを作成するとともに、該第１演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化することで第１二値化画像データを作成する第１二値化画像作成ステップと、前記第１二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第１面積演算ステップとをコンピュータに実行させる付着面積測定プログラムである。
【００１３】
また、本発明は、上述の付着面積測定プログラムにおいて、前記撮像装置は、近赤外領域における所定の波長成分を抽出した画像データとして撮像し、前記第１画像取得ステップと、前記第２画像取得ステップと、前記第１入力画像取得ステップは、該撮像装置にて撮像された画像を取得することを特徴とする付着面積測定プログラムである。
【００１４】
さらに、本発明は、上述の付着面積測定プログラムにおいて、前記撮像装置は、近赤外領域における複数の所定の波長成分を抽出し、該波長成分に対応した複数の画像データとして撮像し、前記第１画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１画像データを取得し、前記第２画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第２画像データを取得し、前記第１入力画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１入力画像データを取得することを特徴とする付着面積測定プログラムである。
【００１５】
また、上述した課題を解決するため、本発明は、撮像装置にて撮像された画像データにおいて、被付着物に付着している着色された液体の前記被付着物における付着面積をコンピュータに実行させることで測定する付着面積測定プログラムであって、前記被付着物に前記液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データである第２入力画像データを取得する第２入力画像取得ステップと、前記第２入力画像データにおける所定の色成分の輝度値を演算してなる第２演算画像データを作成する第２演算画像作成ステップと、前記第２演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化した第２二値化画像データを作成する第２二値化画像作成ステップと、前記第２二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第２面積演算ステップとをコンピュータに実行させる付着面積測定プログラムである。
【００１６】
さらに、本発明は、上述の付着面積測定プログラムにおいて、前記液体は水であることを特徴とする付着面積測定プログラムである。
【００１７】
さらに、本発明は、上述の付着面積測定プログラムにおいて、前記被付着物は、燃料電池であることを特徴とする付着面積測定プログラムである。
【００１８】
また、本発明は、上述の付着面積測定プログラムにおいて、前記所定の色成分は、光の３原色である赤色、青色、緑色であることを特徴とする付着面積測定プログラムである。
【００１９】
また、上述した課題を解決するため、本発明は、液体を撮像することができる撮像装置にて撮像された画像において、被付着物に付着している液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定方法であって、前記液体が前記被付着物に付着していない状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１画像データを取得する第１画像取得ステップと、前記液体が前記被付着物の全領域に付着している状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第２画像データを取得する第２画像取得ステップと、前記第２画像データと前記第１画像データとに基づいてこれら画像データの差分画像データを作成する差分画像作成ステップと、前記差分画像データから所定の閾値以上の輝度値を有する画像部分を抽出した画像データを第１閾値画像データとして作成する第１閾値画像作成ステップと、前記被付着物に液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データに基づいた第１入力画像データを取得する第１入力画像取得ステップと、前記第１入力画像データと、前記第１閾値画像データと、前記第１画像データまたは前記第２画像データとに基づいて、所定の演算を行って第１演算画像データを作成するとともに、該第１演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化することで第１二値化画像データを作成する第１二値化画像作成ステップと、前記第１二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第１面積演算ステップとを実行する付着面積測定方法である。
【００２０】
また、本発明は、上述の付着面積測定方法において、前記撮像装置は、近赤外領域における所定の波長成分を抽出した画像データとして撮像し、前記第１画像取得ステップと、前記第２画像取得ステップと、前記第１入力画像取得ステップは、該撮像装置にて撮像された画像を取得することを特徴とする付着面積測定方法である。
【００２１】
また、本発明は、上述の付着面積測定方法において、前記撮像装置は、近赤外領域における複数の所定の波長成分を抽出し、該波長成分に対応した複数の画像データとして撮像し、前記第１画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１画像データを取得し、前記第２画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第２画像データを取得し、前記第１入力画像取得ステップは、前記複数の画像データを結合することで前記第１入力画像データを取得することを特徴とする付着面積測定方法である。
【００２２】
また、上述した課題を解決するため、本発明は、撮像装置にて撮像された画像データにおいて、被付着物に付着している着色された液体の前記被付着物における付着面積を測定する付着面積測定方法であって、前記被付着物に前記液体が付着した状態として、前記撮像装置により撮像された画像データである第２入力画像データを取得する第２入力画像取得ステップと、前記第２入力画像データにおける所定の色成分の輝度値を演算してなる第２演算画像データを作成する第２演算画像作成ステップと、前記第２演算画像データに対して所定の輝度値にて二値化した第２二値化画像データを作成する第２二値化画像作成ステップと、前記第２二値化画像データに基づいて被付着物における前記液体の付着面積を測定する第２面積演算ステップと、を実行する付着面積測定方法である。
【００２３】
また、本発明は、上述の付着面積測定方法において、前記液体は水であることを特徴とする付着面積測定方法である。
【００２４】
また、本発明は、上述の付着面積測定方法において、前記被付着物は、燃料電池であることを特徴とする付着面積測定方法である。
【００２５】
さらに、本発明は、上述の付着面積測定方法において、前記所定の色成分は、光の３原色である赤色、青色、緑色であることを特徴とする付着面積測定方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被付着物に付着した水滴の付着面積を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、反応ガス供給流路中に無着色の水滴を検出し、その付着面積を測定するための形態を示す。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１を示す機能ブロック図、図２は実施の形態１の全体構成を示す平面図である。まず、実施の形態１の全体構成を図２を用いて説明する。実施の形態１においては、燃料電池における反応ガス（水素、酸素）を流す流路であり、且つ水滴の付着の対象物である反応ガス供給流路５０（被付着物）を照明する光源としての照明装置４０と、反応ガス供給流路５０の各種状態（反応ガス供給流路５０の流路に水滴が付着していない状態、反応ガス供給流路５０の流路の全領域に付着した状態）の画像データや、実際に水滴が付着している状況を画像データとして撮像するための撮像装置３０と、取得された画像データに基づき、水滴の付着面積を測定する付着面積測定装置１とを備える。照明装置４０は熱線カットフィルターを外したハロゲンランプが使用される。なお、実施の形態１においては、付着面積測定装置１はパーソナルコンピュータにより構成される。
【００２９】
反応ガス供給流路５０は、凹型の形状に対しアクリル板で蓋をした構造を有する。この凹型の領域（流路）に、反応により水が生成されると、アクリル板である反応ガス供給流路５０の水滴が付着する。付着面積測定装置１はこの凹型の領域に付着した水滴の付着面積を測定する。
【００３０】
ここで、無着色の水滴の検出方法について説明する。まず、無着色水の検出のため近赤外領域における水の吸収に着目する。図３に横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に透過率（％）とする水の透過スペクトル図を示すと、１．４５μｍの波長成分に対し、水は強い吸収があることがわかる。よって、実施の形態１においては図３のスペクトルデータより波長１．４５μｍにおける光の吸収に的を絞ることとする。そのため、撮像装置３０はInGaAsアレイセンサを用いたＮＩＲカメラとし、更にＮＩＲカメラのレンズ先端に中心波長１．４５μｍおよび半値幅０．０３μｍのバンドパスフィルタが取り付けられる。
【００３１】
次に、実施の形態１における付着面積測定装置１の構成を図１に基づいて説明する。付着面積測定装置１は、無水画像取得部１１（第１画像取得部）、充填画像取得部１２（第２画像取得部）、差分画像作成部１３、第１閾値画像作成部１４、第１入力画像取得部１５、第１二値化画像作成部１６、および第１面積演算部１７を備える。
【００３２】
次に、実施の形態１の動作について説明する。図４は、付着面積測定装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
無水画像取得部１１は、水滴が反応ガス供給流路５０の流路に付着していない状態の画像データを無水画像データ（第１画像データ）として撮像装置３０より取得する（ステップＳ１）。また、充填画像取得部１２は、水滴が反応ガス供給流路５０の流路の全領域に付着している状態の画像データを充填画像データ（第２画像データ）として撮像装置３０より取得する（ステップＳ２）。上述の無水画像データをＦinB(ｘ,ｙ)、充填画像データをＦinD(ｘ,ｙ)と表記する。ここで、ｘ、ｙは取得された画像データの横方向、縦方向の画素の座標を表し、ｘは０からＮw−１（Ｎw＝６４０画素）の値をとり、ｙは０からＮH−１（ＮH＝４８０画素）の値をとる。尚、充填画像データ（ＦinD(ｘ,ｙ)）と、無水画像データ（ＦinB(ｘ,ｙ)）との撮像状態（例えば撮像装置３０の設定）は同一とする。
【００３４】
次に、差分画像作成部１３は、充填画像データの輝度値から無水画像データの輝度値を画素毎に減算した画像（Ｉ0(ｘ,ｙ)）を作成し、減算後の画像（Ｉ0(ｘ,ｙ)）の画素毎に対し０より大きく１以下の範囲のパラメータ（ｓ）を積算させることで、差分画像データ（Ｍ1(ｘ,ｙ)）を作成する（ステップＳ３）。
Ｉ0(ｘ,ｙ)  ＝  ＦinD(ｘ,ｙ)  −  ＦinB(ｘ,ｙ)
Ｍ1(ｘ,ｙ)  ＝  Ｉ0(ｘ,ｙ)  ×  ｓ
ここでパラメータｓは、後述する二値化画像データにおける水滴が存在する部分での誤検出が無くなるような値とし、実施の形態１においては、０．３とする。
【００３５】
次に、第１閾値画像作成部１４は、差分画像作成部１３にて作成された差分画像データ（Ｍ1(ｘ,ｙ)）の画素毎に、閾値（Ｔ2）（所定の閾値）と比較し、閾値（Ｔ2）以上の場合はその画素の輝度値を採用し、閾値（Ｔ2）より低い値の場合は、その画素の輝度値を閾値（Ｔ2）の値とした閾値画像データ（Ｔ(ｘ,ｙ)）（第１閾値画像データ）を作成する（ステップＳ４）。
Ｔ(ｘ,ｙ)  ＝  Ｍａｘ（Ｍ1(ｘ,ｙ),Ｔ2)
ここで閾値Ｔ2は、後述する二値化画像データにおける水滴が存在しない部分での誤検出が無くなるような値とし、実施の形態１においては、１５から２０の範囲とする。
【００３６】
次に、第１入力画像取得部１５は、実際に水滴が反応ガス供給流路５０に付着している状態である入力画像データ（Ｆin(ｘ,ｙ)）（第１入力画像データ）を撮像装置３０より取得する（ステップＳ５）。尚、入力画像データ（Ｆin(ｘ,ｙ)）は充填画像データ（ＦinD(ｘ,ｙ)）や、無水画像データ（ＦinB(ｘ,ｙ)）と同一条件（同一の画像サイズ、同一の撮像状態）で撮像する。
【００３７】
次に、第１二値化画像作成部１６は、上述のように得られた無水画像データ（ＦinB(ｘ,ｙ)）、閾値画像データ（Ｔ(ｘ,ｙ)）、入力画像データ（Ｆin(ｘ,ｙ)）を用いて第１演算画像データを作成し、さらに輝度値１（所定の輝度値）にて二値化することで二値化画像データ（ＦBIN(ｘ,ｙ)）（第１二値化画像データ）を作成する（ステップＳ６）。
ＦBIN(ｘ,ｙ)＝ＢＩＮ（１）・（（ＦinB(ｘ,ｙ)−Ｆin(ｘ,ｙ)）−Ｔ(ｘ,ｙ)）
ここで、「ＢＩＮ（Ａ）・Ｐ（ｘ,ｙ）」の表記は、「画像Ｐ（ｘ,ｙ）を閾値Ａで二値化する」ことを表す。尚、二値化とは、
Ｐ（ｘ,ｙ）≧  Ａ  の場合、Ｐ（ｘ,ｙ）＝  ２５５
Ｐ（ｘ,ｙ）＜  Ａ  の場合、Ｐ（ｘ,ｙ）＝  ０
となる処理をいう。この処理により、水滴部分が値２５５の輝度値の画素として抽出される。尚、第１二値化画像作成部１６は輝度値１にて二値化するが、値を限定するものではなく、背景を誤検出せず水滴を抽出できる輝度値であればよい。
【００３８】
第１面積演算部１７は、このようにして算出された二値化画像データ（ＦBIN(ｘ,ｙ)）に対し、予め設定された矩形領域Ｗ1内に値２５５の輝度値である画素の画素数（Ｎ）を求める（ステップＳ７）。
Ｎ＝＃（｛(ｘ,ｙ) ｜ (ｘ,ｙ) ∈ Ｗ1 かつ ＦBIN(ｘ,ｙ)＝２５５｝）
ここで、「＃（Ａ）」の表記は「集合Ａの要素数」を表す。尚、矩形領域Ｗ1は、水滴の付着面積測定において注目される領域であり、実施の形態１においては、反応ガス供給流路５０の流路とする。
【００３９】
その後、第１面積演算部１７は、求められた画素数（Ｎ）に対し１画素当りの実際の面積で積算することで実際の水滴の付着面積を算出する（ステップＳ７）。
【００４０】
実施の形態１によって、目視による確認が困難な無着色の液体に対しても被付着物に付着した面積を測定することができる。
【００４１】
実施の形態１における付着面積を測定する一例を上述のとおり示したが、閾値、付着面積算出時に採用した輝度値（値２５５）等のパラメータの調整や、加算、減算の変更、演算順序等の演算手段の調整をすることで、上述の無水画像データ（ＦinB(ｘ,ｙ)）と充填画像データ（ＦinD(ｘ,ｙ)）を入れ替えることが可能である。例えば二値化画像データ（ＦBIN(ｘ,ｙ)）を作成するに当り、第１二値化画像作成部１６は無水画像データ（ＦinB(ｘ,ｙ)）を用いて演算を行うが、パラメータや演算手段を調整することで、充填画像データ（ＦinD(ｘ,ｙ)）を用いることも可能である。
【００４２】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、水の透過スペクトルに着目し、中心波長１．４５μｍのバンドパスフィルタを撮像装置３０のレンズ先端に取り付けたが、実施の形態２においては、近赤外領域における複数の波長成分を対象として処理を行う。複数波長の選定は、図３を参照にすると例えば実施の形態１と同様に透過率の最下点となる波長１．４５μｍと、透過率が急低下直前の波長として１．３０μｍと、透過率が急上昇直後の波長として１．６０μｍとの３波長を選定する等、水の透過スペクトルの特徴となる波長を採用する。尚、近赤外領域における全波長を対象に処理を行ってもよい。
【００４３】
尚、実施の形態２における付着面積測定装置１の機能ブロック図および全体構成は、図１および図２と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４４】
次に、実施の形態２における付着面積測定装置１の処理を図５を参照しつつ説明する。無水画像取得部１１は、水滴が反応ガス供給流路５０の流路に付着していない状態の画像データ（Ｉin(ｘ,ｙ,ｎ)）に対し、各波長成分の画像データを結合し、結合画像（Ｆin(ｘ,ｙ)）として算出する（ステップＳ５１）。
【００４５】
撮像装置３０より取得される画像を、以下のように表記する。
Ｉin(ｘ,ｙ,ｎ)＝［Ｉinλ1（ｘ,ｙ）,Ｉinλ2（ｘ,ｙ）,…,Ｉinλn（ｘ,ｙ）］
ここで、Ｉinλi（ｘ,ｙ）は、波長λｉの波長成分の画像データを表し、ｎは成分数を表す。
【００４６】
結合画像データは以下の式にて算出される。
Ｆin(ｘ,ｙ)＝Σ（μi×Ｉin(ｘ,ｙ,ｉ)）
ここで、μiは（ｉは１からｎ）は定数であり、各波長成分の画像データから主成分分析により決定される。
【００４７】
その後無水画像取得部１１は、上述の手段によって作成された結合画像データを無水画像データとして取得する（ステップＳ５１）。
【００４８】
充填画像取得部１２、および第１入力画像取得部１５も同様に上述のように求めた結合画像データをそれぞれ充填画像データ、入力画像データとして取得する（ステップＳ５２、ステップＳ５３）。
【００４９】
上述の処理（ステップＳ５１、ステップＳ５２、ステップＳ５３）以外は実施の形態１と同様となるためここでの説明は省略する。
【００５０】
実施の形態２のように、複数の波長を取得し処理することで、付着面積の測定結果の正確性が増す。
【００５１】
（実施の形態３）
実施の形態３は、付着した水滴が着色水である場合の実施例を記す。入力画像中から着色水を検出する方法として、「明度の違いに着目する方法」、「色相、彩度など一般的な色の指標に着目する方法」、「色差に着目する方法」があげられる。
【００５２】
「明度の違いに着目する方法」は、明るさ変動の許容が狭いことや、また反応ガス供給流路５０の測定する部位の明度変化に大きく影響されるなどの欠点がある。また、「色相、彩度など一般的な色の指標に着目する方法」においては、色相、彩度は色差に比べノイズの影響が強く、また計算が複雑になる。以上のことを考慮し、「色差に着目する方法」を採用する。
【００５３】
尚、水滴の着色を黄色として記載するが、色を限定するものではない。
【００５４】
実施の形態３における機器構成は、図２中の撮像装置３０をＣＣＤカメラとした機器構成となる。更に撮像した画像に対し赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３成分を独立した画像データとして出力する３板式ＣＣＤを用いる。
【００５５】
次に実施の形態３における付着面積測定装置１の機能ブロックを図６に示す。実施の形態３における付着面積測定装置１は、第２入力画像取得部１１１と、第２演算画像作成部１１２と、第２二値化画像作成部１１３と、第２面積演算部１１４とを備える。
【００５６】
次に、実施の形態３における付着面積測定装置１の処理フローを図７に示し、各機能ブロックの役割と処理フローについて説明する。
【００５７】
第２入力画像取得部１１１は、撮像装置３０にて撮像された赤（Ｒ）成分のみの画像（ＦinR(ｘ,ｙ)）、緑（Ｇ）成分のみの画像（ＦinG(ｘ,ｙ)）、および青（Ｂ）成分のみの画像（ＦinB(ｘ,ｙ)）を第２入力画像データ（Ｆin(ｘ,ｙ)）として取得する（ステップＳ１０１）。
Ｆin(ｘ,ｙ)＝（ＦinR(ｘ,ｙ)，ＦinG(ｘ,ｙ)，ＦinB(ｘ,ｙ)）
ここで、ｘ、ｙは取得された画像データの横方向、縦方向の画素の座標を表し、ｘは０からＮw−１（Ｎw＝６４０画素）の値をとり、ｙは０からＮH−１（ＮH＝４８２画素）の値をとる。
【００５８】
次に、第２演算画像作成部１１２は、第２入力画像データの各色成分の輝度値に対し係数を積算後、それぞれ加算することで第２演算画像データ（Ｉ(ｘ，ｙ)）を作成する（ステップＳ１０２）。
Ｉ(ｘ，ｙ)＝α×ＦinR(ｘ,ｙ)＋β×ＦinG(ｘ,ｙ)＋γ×ＦinB(ｘ,ｙ)
ここで、係数α、β、γは付着水の色および着色濃度によって決定され、実施の形態３ではα＝１．０、β＝０．０、γ＝−１．０とした。
【００５９】
次に、第２二値化画像作成部１１３は、上述の第２演算画像データ（Ｉ(ｘ，ｙ)）の画素毎に対し所定の閾値（Ｔ）（所定の輝度値）で二値化することで第２二値化画像データ（ＦBIN(ｘ,ｙ)）を作成する（ステップＳ１０３）。
ＦBIN(ｘ,ｙ)＝ＢＩＮ（Ｔ）・Ｉ(ｘ，ｙ) 
ここで、「ＢＩＮ（Ａ）・Ｐ（ｘ,ｙ）」の表記は、画像Ｐ（ｘ,ｙ）を閾値Ａで二値化することを表す。尚、二値化とは、
Ｐ（ｘ,ｙ）≧  Ａ  の場合、Ｐ（ｘ,ｙ）＝  ２５５
Ｐ（ｘ,ｙ）＜  Ａ  の場合、Ｐ（ｘ,ｙ）＝  ０
となる処理をいう。この処理により、水滴部分が値２５５の画素として抽出される。また、閾値（Ｔ）は、水滴の着色濃度に基づく値となり、実施の形態３においては７０とした。
【００６０】
第２面積演算部１１４は、このようにして算出された第２二値化画像データ（ＦBIN(ｘ,ｙ)）に対し、矩形領域Ｗ2内に値２５５の画素数（Ｎ）を求める（ステップＳ１０４）。
Ｎ＝＃（｛(ｘ,ｙ) ｜ (ｘ,ｙ) ∈ Ｗ2 かつ ＦBIN(ｘ,ｙ)＝２５５｝）
ここで、「＃（Ａ）」の表記は「集合Ａの要素数」を表す。尚、矩形領域Ｗ1は、水滴の付着面積測定において注目される領域であり、実施の形態３においては、反応ガス供給流路５０の流路とする。
【００６１】
その後、第２面積演算部１１４は、求められた画素数（Ｎ）に対し１画素当りの実際の面積で積算することで実際の水滴の付着面積を算出する（ステップＳ１０４）。
【００６２】
尚、実施の形態３においては、撮像装置に３板式ＣＣＤを採用し、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の色成分の分解は、撮像装置内で行ったが、フルカラーで撮像し、第２入力画像取得部の内部でＲ，Ｇ，Ｂ成分に分解してもよい。
【００６３】
尚、着色された水滴の色は、反応ガス供給流路５０と色差が現れる色である必要がある。反応ガス供給流路５０との色の違いが大きく、且つ量子化誤差が小さい色とした方が、より鮮明に付着面積を測定することができる。例えば、明度が高い色かつ色差が大きく出る色として赤色から黄色が着色されていれば、より測定の正確性が増す。
【００６４】
実施の形態における付着面積測定装置は、燃料電池の反応ガス供給流路を水滴の被付着物とし、水滴の面積を測定するものとして示したが、被付着物は反応ガス供給流路である必要は無く、燃料電池に対し水滴が付着する可能性がある箇所ならどこでもよい。更に被付着物は、燃料電池である必要もなく、水滴が付着する可能性のある物体なら適用可能である。
【００６５】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、水滴の付着面積を測定するものとしたが、付着する液体は水である必要は無く、水以外でも透過スペクトルが波長に対して一様でない液体であれば適用可能である。また、実施の形態３における付着物は、色差に着目しているため、色差が背景と異なるものならば液体のみならず、固体でもよい。
【００６６】
実施の形態における付着面積測定装置は、付着面積測定方法にも応用することができ、またコンピュータに実行させる付着面積測定プログラムとして応用することができる。
【００６７】
更に実施の形態において、付着面積測定プログラムは上述した付着面積測定装置の内部に予めインストールされているものとして記載したが、本発明における付着面積測定プログラムは記憶媒体に記憶されたものも含まれる。ここで記憶媒体とは、磁気テープ、磁気ディスク（フロッピーディスク（登録商標）、ハードディスクドライブ等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、フラッシュメモリ等の点検端末に対し脱着可能な媒体や、さらにネットワークを介することで伝送可能な媒体等、上述した付着面積測定装置におけるコンピュータで読み取りや実行が可能な全ての媒体をいう。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１および実施の形態２における、付着面積測定装置１の機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の機器構成を示す全体構成図である。
【図３】水の透過スペクトルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における、付着面積測定装置１の処理フローを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における、付着面積測定装置１の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３における、付着面積測定装置１の機能ブロックを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における、付着面積測定装置１の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  付着面積測定装置、１１  無水画像取得部、１２  充填画像取得部、１３  差分画像作成部、１４  第１閾値画像作成部、１５  第１入力画像取得部、１６  第１二値化画像作成部、１７  第１面積演算部、３０  撮像装置、４０  照明装置、５０  反応ガス供給流路、１１１  第２入力画像取得部、１１２  第２演算画像作成部、１１３  第２二値化画像作成部、１１４  第２面積演算部。
【図１】
2008224314.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008224314.tif 000007
【図６】
2008224314.tif 000008
【図７】
2008224314.tif 000009