(57)【要約】【課題】カラー撮像部を用いて、水質検査試験紙を撮像した色情報に基づいて画像処理し、その反応色の度合いを数値表示させる装置を提供する。【解決手段】水質検査試験紙計測装置は、台紙に１から数種類の薬紙が取付けられている水質検査試験紙をカラー撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記薬紙部分の色情報を算出する色情報算出手段と、前記色情報算出手段により算出された薬紙部分の色情報と予め設定されている検量線データと比較する色情報比較手段と、前記色情報比較手段により比較された色情報に基づいて得られる計測値を表示する計測値表示手段と、を備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台紙に１から数種類の薬紙が取付けられている水質検査試験紙をカラー撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記薬紙部分の色情報を算出する色情報算出手段と、
前記色情報算出手段により算出された薬紙部分の色情報と予め設定されている検量線データと比較する色情報比較手段と、
前記色情報比較手段により比較された色情報に基づいて得られる計測値を表示する計測値表示手段と、
を備えてなる水質検査試験紙計測装置。
【請求項２】
前記色情報算出手段は、前記薬紙以外の部分に基準となる白色部を設け、これら定位置を白色部分とみなして基準ホワイトとすることを特徴とする請求項１に記載の水質検査試験紙計測装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、被測定部材である水質検査試験紙に対して斜め方向に設置して撮像するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水質検査試験紙計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水質検査試験紙計測装置に関し、詳しくは、水質検査試験紙の反応色を反射光を利用して画像処理を行い、反応色の度合いを数値表示させるようにした水質検査試験紙計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術における水質検査試験紙を用いた、例えば、ｐＨの計測や塩素濃度計測、又は尿検査などを行うとき、よく水質検査試験紙を使い、その反応色の色みや濃さを目視により判断して検査を行っている。
例えば、水質検査として遊離残留塩素、ｐＨ、総アルカリ度の３項目を１枚の水質検査試験紙で測定するというもので、その遊離残留塩素の測定原理は遊離残留塩素を特異的に検出するシリンガルダジン法に基づき、アクアチェック（商標登録）という名称で流通されている。
測定の手法は極めて簡単で、水質検査試験紙を被検査水に浸し一定時間反応させ、別途用意してある比色表に照らし合わせることにより目視による呈色判定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３４４５５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、従来技術で説明したように、水質検査試験紙を使った反応色の判断に、印刷した比色表（カラーチャート）と水質検査試験紙の反応色を目視で比較しているが、なかなか正確な値を出しづらく、人によりその判断にバラつきがでてしまうと云う問題がある。
従って、これらの問題を解決するために、本計測装置においては、カラーＣＣＤ（撮像手段）を用い、画像処理で反応色の度合いを数値表示させるようにした装置に解決しなければならない課題を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願発明の水質検査試験紙計測装置は、次に示す構成にすることである。
【０００６】
（１）水質検査試験紙計測装置は、  台紙に１から数種類の薬紙が取付けられている水質検査試験紙をカラー撮像する撮像手段と、  前記撮像手段により撮像された前記薬紙部分の色情報を算出する色情報算出手段と、  前記色情報算出手段により算出された薬紙部分の色情報と予め設定されている検量線データと比較する色情報比較手段と、  前記色情報比較手段により比較された色情報に基づいて得られる計測値を表示する計測値表示手段と、を備えてなることである。
（２）前記色情報算出手段は、前記薬紙以外の部分に基準となる白色部を設け、これら定位置を白色部分とみなして基準ホワイトとすることを特徴とする（１）に記載の水質検査試験紙計測装置。
（３）前記撮像手段は、被測定部材である水質検査試験紙に対して斜め方向に設置して撮像するようにしたことを特徴とする（１）に記載の水質検査試験紙計測装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のように、水質検査試験紙を被検査水に浸し一定時間経過後の水質検査試験紙を挿入部から挿入して撮像部で撮像して画像処理し、その画像処理した色情報に基づいた結果を数値表示するようにしたことで、従来のように目視により比色表との比較によることによる個人差を解消することができる。
又、従来は試験紙1枚ごとに、目視による呈色判定していたが、本願発明においては目視による判定ではないために、複数の試験紙を同時に画像処理して数値表示することができ、検査の効率化を図り且つ迅速な処理をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の水質検査試験紙計測装置の外観を示した斜視図である。
【図２】同、実施例１の内部構造を断面図で示した説明図である。
【図３】同、内部構造を断面図で示した説明図である。
【図４】同、内部構造を断面図で示した説明図である。
【図５】3種類の薬紙を台紙に貼り付けた水質検査試験紙の平面図である。
【図６】同、水質検査試験紙の側面図である。
【図７】撮像手段で取り込んだ画像から薬紙の部分と台紙の部分とを識別する様子を示す説明図である。
【図８】撮像手段で取り込んだ水質検査試験紙を計測する様子を示すフローである。
【図９】実施例２の内部構造を断面図で示した説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願発明に係る水質検査試験紙計測装置の実施形態について、以下、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明に係る水質検査試験紙計測装置は、図１乃至図４に示すように、パソコン等の情報機器１１にＵＳＢケーブル１２を介して接続されるもので、基台１３と、基台１３上に水質検査試験紙２１を挿脱自在に挿入して位置決めする挿入位置決め部１４と、基台１３の上部で挿入位置決め部１４に装着された水質検査試験紙３１の反応部である薬紙を撮像できる上部位置に設けた撮像部１５と、撮像部１５を挟んだ両側に位置決めされている水質検査試験紙３１方向に光線を照射する照射部１５と、を備えた構成になっている。
【００１１】
挿入位置決め部１４は、基台１３上に凹部状に設けられたもので、カバー１７で覆われた内部で撮像部１５で撮像できる領域に水質検査試験紙２１を挿入して先端側が当接して位置決めされ、試験紙２１が位置決めされた部位の隣接する位置を白色に表面処理して形成された基準ホワイト検出部１９を設け、カバー１７の終端に水質検査試験紙３１が脱落しないようにＵ字型形状の試験紙脱落防止板１８を設け、水質検査試験紙３１を差し込む後端側には水質検査試験紙３１を手で持って差し込み易くするために窪みに形成したガイド部２２を設けた構造となっている。
【００１２】
撮像部１５は、所謂、カラーＣＣＤであり、基板２３に取付けられており、撮像方向が固定され挿入位置決め部１４に装着された試験紙３１の上部から撮像できる構成となっている。
【００１３】
照射部１６は、所謂、ＬＥＤで構成され、撮像部１５を挟んで２つのＬＥＤを設けた構成となっており、そのＬＥＤの照射側に拡散板２４を備えた構成になっている。この拡散板２４を設けた構成にすることで、ＬＥＤから発射された光線は、拡散板２４で拡散され、水質検査試験紙３１側への光線が均一に照射される。
【００１４】
水質検査試験紙３１は、図５及び図６に示すように、ステック状に形成され、主として白色で形成された台紙３２に等間隔で３個の薬紙である第１の薬紙３３ａ、第２の薬紙３３ｂ、第３の薬紙３３ｃ、が貼り付けて取付けてある。この薬紙の数は検査するものに対応して決められたもので１個のものもある。
実施例においては、３個の薬紙、第１の薬紙３３ａ、第２の薬紙３３ｂ、第３の薬紙３３ｃが台紙３２に貼り付けられており、第１の薬紙３３ａはｐＨ、第２の薬紙は遊離残留塩素、第３の薬紙は総アルカリ度を測定するものである。
【００１５】
このような構成において、水質検査試験紙３１を挿入位置決め部１４に挿入すると、先端側が凹部の壁に当接した状態となり、撮像部１５で撮像できる位置に位置決めされる。
【００１６】
撮像部１５で撮影された水質検査試験紙３１のデータは、ＵＳＢケーブル１２を介して情報機器１１に取込まれる。情報機器１１に搭載されている処理ソフトウェアにより、試験紙３１のデータは処理されることになる。
パソコン等の情報機器１１には、撮像部１５で撮影した試験紙３１のデータであるＲ・Ｇ・Ｂデータを取込み、試験紙３１の台紙３２の部分及び試験紙３１本体の背景色の差や、台紙３１に貼り付けてある薬紙（第１の薬紙３３ａ、第２の薬紙３３ｂ、第３の薬紙３３ｃ）の厚みで生じる陰の輪郭などを検出して、試験紙３１の薬紙部分であると判断する薬紙判断フローが搭載されている。
更に、照射部１６や撮像部１５の個体差などで、基準ホワイトが異なってくるために、これを補正するためにホワイト訂正フローが搭載されている。具体的には、装着されている試験紙３１の台紙３２に貼り付けられている薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃの間、もしくは位置決めされている試験紙２１に隣接する部位である基準ホワイト検出部１９を白色に表面処理をし、これら定位置を白色部分として基準ホワイトとする。
さらに、撮像したＲ・Ｇ・Ｂデータに基づいて試験紙３１の各薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃのＲ・Ｇ・Ｂデータを取込み、決められている検量線に基づいて計測値を算出する計測値算出フローが搭載されている。
そして、算出された計測値を表示する表示フローが搭載されている。
【００１７】
これら様々なフローを搭載した情報機器１１を利用して、試験紙３１から計測値を算出するためのフローについて、図８に示すＣＣＤ試験紙・計測フローを参照して以下説明する。
【００１８】
先ず、計測を開始するにあたり、被検査水に浸した水質検査試験紙３１を挿入位置決め部１４に挿入して位置決めしてセットする（ステップＳＴ１）。
【００１９】
次に、情報機器１１側においては、挿入位置決め部１４に水質検査試験紙３１が装着したことを撮像部１５で撮像したＲ・Ｇ・Ｂデータを取得することにより試験紙３１が装着されたことを検出する（ステップＳＴ２）。
【００２０】
そして、ステップＳＴ２で撮像部１５より取得したＲ・Ｇ・Ｂデータに基づいて試験紙３１の位置を検出する（ステップＳＴ３）。
即ち、図７に示すように、撮像部１５より取得したＲ・Ｇ・Ｂデータから、試験紙３１の台紙の部分の色情報及び試験紙背景色の差や、台紙３２に貼り付けた薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃの厚みで生じる陰の輪郭などを検出し、薬紙部分だと判断する。
このように認識することで、多少の位置ずれがあっても正確な反応色部分（薬紙の部分）のＲ・Ｇ・Ｂデータを計測するようにしている。
【００２１】
次に、水質検査試験紙３１のうち薬紙の部分の一定範囲内のＲ・Ｇ・Ｂデータを抽出する（ステップＳＴ４）。
これは、薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃの部分のＲ・Ｇ・Ｂデータのうち、薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃの隅の部分のデータは反応色として好ましくないために、薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃの中央部分のＲ・Ｇ・Ｂデータを抽出するというものである。
【００２２】
次に、薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃの中央部分のＲ・Ｇ・Ｂデータの均質化を行う（ステップＳＴ５）。
これは、反応色が斑模様等になっている場合には、均質化することで正確な反応色にすることができる。
【００２３】
次に、撮像した水質検査試験紙３１のＲ・Ｇ・Ｂデータを利用してホワイト部の位置検出を行う（ステップＳＴ６）。
実施例において、ホワイト部は台紙３２に貼り付けてある薬紙３３ａ（、３３ｂ、３３ｃ）と薬紙３３ｂ（、３３ｃ）の間の台紙、もしくは位置決めされている試験紙２１に隣接する部位である基準ホワイト検出部１９を白色に表面処理をし、これら定位置の色情報をホワイト部としており、そのため薬紙３３ａ（、３３ｂ、３３ｃ）と薬紙３３ｂ（、３３ｃ）の間のＲ・Ｇ・Ｂデータを抽出すること、あるいは基準ホワイト検出部１９のＲ・Ｇ・Ｂデータを抽出することでホワイト部の位置検出を行う。
【００２４】
ホワイト部の位置検出をした後に、ホワイト部のＲ・Ｇ・Ｂデータを取得する（ステップＳＴ７）。
照射部１６の光源や撮像部１５のＣＣＤなどの個体差などで、基準ホワイトが異なってくる。この為、これの補正するので定位置に白色部を設け、ＲＧＢデータを取得する都度この部分のＲ・Ｇ・Ｂデータを取込みこれを基準ホワイトとしている。
この白色部は、計測器の撮影ステージ内に設けたり、試験紙３１の台紙３２を白色部とみなすことで実現することができ、実施例においては台紙３２の部分を白色部とみなしている。
【００２５】
次に、取得したホワイト部のＲ・Ｇ・Ｂデータの均質化を行う（ステップＳＴ８）。
【００２６】
ホワイト部の均質化したＲ・Ｇ・Ｂデータと真のホワイトデータとの偏差値を算出する（ステップＳＴ９）。
【００２７】
そして、次に、ステップＳＴ９で算出されたホワイトデータの偏差値に基づいて薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃを撮像して得られた均質化されたＲ・Ｇ・Ｂデータを補正することにより薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃのＲ・Ｇ・Ｂデータを算出する（ステップＳＴ１０）。
【００２８】
次に、試験紙３１の台紙３２に貼り付けられているそれぞれの薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃに属する検量線データに基づいて計測値を算出する（ステップＳＴ１１）。
この計測値の算出方法は、各種の試験紙３１毎に色みが異なるので、それぞれに検量線データを存在させる。この検量線データを決める時は、少なくとも３種類の異なる濃度で反応させた試験紙３１を作成する。次にこれらのＲ・Ｇ・Ｂデータを撮像部（ＣＣＤ）１５より取得し、それぞれの濃度に対する均質化したＲ・Ｇ・Ｂデータを決め、最小二乗法などで演算しＲ・Ｇ・Ｂデータの各検量線を求める。
計測値を算出するときは、その都度セットした試験紙３１のＲ・Ｇ・Ｂデータをこの検量線データから割り出している。
【００２９】
以上のようにして計測値を算出すると、図７に示すように、これら計測値を色情報と共に結果を表示する（ステップＳＴ１２）。
図７においては、３種類の薬紙３３ａ、３３ｂ、３３ｃのうち、例えば、ｐＨについては７ｐＨ、遊離残留塩素については２．８ｍｇ／Ｌ、総アルカリ度については０．１ｍｇ／Ｌと表示する。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明に係る水質検査試験紙計測装置の実施例２について、図９を参照して説明する。
実施例２の水質検査試験紙計測装置は、図２乃至図４に示す実施例１で示した構成と同じ構成であるが、撮像部１５からの撮影位置が被測定部材である水質検査試験紙３１に対して斜め方向から撮像する構成とし、且つ照射部１６からの照射も被測定部材である水質検査試験紙３１に対して斜め方向から照射する構成にしたことである。このように斜め方向からの撮像及び照射をする構成にすると、例えば、被測定部材３１の測定表面が、光沢のある材質や液体で漏れている場合など、光が乱反射しやすい状態の場合において照明が直接反射し撮像部１５の受光部に入ることによる画像の影響を解消することができる。この解消する手法として、図９に示すように、被測定部材である水質検査試験紙３１に対し撮像部１５のカメラの光軸角θを５度以上つけることで、測定物表面に発生する照明の直接反射光が受光部に入るのを回避させることができる。
その他の点については、図２乃至図４に示す実施例１で示したものと同様であるので、同一符号を付与してその説明は省略する。
【００３１】
尚、実施例２においては、撮像部１５及び照射部１６を被測定部材３１に対して斜め方向になるようにしたが、これに限定されることなく、撮像部１５が実施例１で示した如く被測定部材３１の上部位置で略垂直方向に位置させ、照射部１６を実施例２に示す如く被測定部材３１に対して斜め方向から照射するようにしても、照射部１６からの光線の直接反射が直接撮像部１５に入らないようにすることができる。
更に、撮像部１５が実施例２で示すように被測定部材３１に対して斜め方向から撮像するように設置し、照射部１６が実施例１で示す如く、被測定部材３１の上部位置で略垂直方向に位置させる構成にしても、照射部１６からの光線の直接反射が直接撮像部１５に入らないようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
カラー撮像部を用いて、水質検査試験紙を撮像した色情報に基づいて画像処理し、その反応色の度合いを数値表示させる装置を提供する。
【符号の説明】
【００３３】
１１      情報機器
１２      ＵＳＢケーブル
１３      基台
１４      挿入位置決め部
１５      撮像部
１６      照射部
１７      カバー
１８      試験紙脱落防止板
１９      基準ホワイト検出部
２２      ガイド部
２３      基板
２４      拡散板
３１      水質検査試験紙
３２      台紙
３３ａ    第１の薬紙
３３ｂ    第２の薬紙
３３ｃ    第３の薬紙
【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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