JP2009053065A - 粉塵撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル内に設置された作業灯などの影響を受けることなく粉塵を鮮明に撮影し、画像処理によって粉塵の量を精度良く算出できるようにする。
【解決手段】図示の装置１は、粉塵の量を測定したい場所（例えば、トンネル）に設置して用いる。この装置１は、ファン８等によって周囲の空気（粉塵を含む空気）を取り込むように構成されており、装置内を流下される空気（正確には、浮遊する粉塵）はカメラ２によって撮影されるようになっている。この装置１は、外部の光（例えば、トンネル内に設置された作業灯の光）が遮断されるようになっているので、空気中に含まれる粉塵を鮮明に撮影することができ、その撮影画像を利用すれば粉塵の量を精度良く算出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラが装着可能に構成されていて、空気と共に取り込まれて浮遊している粉塵を撮影するための粉塵撮影装置、及び粉塵の面積を算出する方法に関する。

トンネルや工場や工事現場などにおいては、空中に浮遊する粉塵の量を測定したい場合がある。

その測定方法としては、カメラで一定の領域（例えば、トンネルの壁をバックにした領域）を撮影し、二値化処理等の画像処理（例えば、特許文献１参照）を施して画像中に占める粉塵の面積を算出する方法が考えられる。
特開２００３−８３８６８号公報

しかしながら、粉塵を測定する場所では、作業灯や種々の照明装置が使用されているために、空中に浮遊している粉塵を鮮明に撮影することが困難な場合も多い。

本発明は、上述の問題を解消する粉塵撮影装置及び粉塵の面積を算出する方法を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、図１及び図２に例示するものであって、カメラ（２）が装着可能に構成されていて、空気と共に取り込まれて浮遊している粉塵を撮影するための粉塵撮影装置（１）において、
カメラ（２）を装着するためのカメラ装着部（３）と、
カメラ（２）の撮影方向（ｙ）に延設されて撮影に必要な光だけを通過させるように構成された撮影光路部（５）と、
該撮影光路部（５）と交差するように設けられていて、装置外部の空気が粉塵と共に流下される空気通路部（６）と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記空気通路部（６）は、空気を取り込むための空気取込み口（６ａ）と、該取り込まれて流下された空気が排出される空気排出口（６ｂ）と、を有し、
該空気通路部（６）には、前記空気取込み口（６ａ）から空気を強制的に取り込む空気吸引手段（８）を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記空気通路部（６）は、前記撮影方向（ｙ）に略直交する方向（ｘ）に略沿うように延設されたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、カメラ（２）を装着するためのカメラ装着部（３）と、カメラ（２）の撮影方向（ｙ）に延設されて撮影に必要な光だけを通過させるように構成された撮影光路部（５）と、該撮影光路部（５）と交差するように設けられていて、装置外部の空気が粉塵と共に流下される空気通路部（６）と、からなる粉塵撮影装置（１）を用いて粉塵の面積を算出する方法において、
装置外部の空気を前記空気通路部（６）に流下させる工程と、
該流下されている空気に含まれる粉塵を前記カメラ（２）にて撮影する工程と、
該撮影した画像を二値化処理する工程と、
該二値化処理した画像に基づき粉塵の面積を算出する工程と、を備えたことを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

請求項１乃至４に係る発明によれば、作業灯などの影響を受けることなく、粉塵を鮮明に撮影することができる。

以下、図１及び図２に沿って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。ここで、図１は、本発明に係る粉塵撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２(a) は、本発明に係る粉塵撮影装置の外観を示す左側面図であり、同図(b)
は、その平面図であり、同図(c) はその正面図である。

本発明に係る粉塵撮影装置は、図１に符号１で例示するものであって、カメラ２を装着できるように構成されていて、粉塵撮影装置内部に空気と共に取り込まれて浮遊している粉塵を撮影するための装置である。

該粉塵撮影装置１を利用した粉塵の測定は、次の手順で行うことができる。
(1) 粉塵の量を測定したい場所（例えば、トンネルや工場や工事現場等）に前記粉塵撮影装置１を設置する。
(2) 該粉塵撮影装置１にカメラ２を装着する。
(3)
該カメラ２で（後述の(5) で撮影するエリアであって粉塵の無い状態を）撮影する。
(4) 該粉塵撮影装置１の周囲の空気（つまり、粉塵を含んだ空気）を装置内部に取り込む（矢印Ａ，Ｂ参照）。
(5) 所定のエリア（装置内部にて空気が流下されるエリア）をカメラ２にて撮影する。
(6) 上記(3) 及び(5)
にて取得した画像を用いて差分処理し、さらに二値化処理等して、撮影領域中の粉塵の面積を算出する。

本発明に係る粉塵撮影装置１によれば、同じ場所に設置したままで上記(4) 〜(6) の作業を繰り返して行うことにより、その周囲の粉塵の量の相対的な変化（経時的な変化）を求めることができる。

この装置を利用すれば様々なシステムを構築することができる。例えば、
・ トンネルや工場等の換気装置と、
・ 本発明に係る粉塵撮影装置１と、
・ 前記画像処理を一定時間毎（例えば、数分〜１０分毎）に行う画像処理装置（例えば、パソコン）と、
・ 該画像処理装置の算出結果（つまり、粉塵の面積についての算出結果）に応じて前記換気装置を駆動制御する制御装置と、
によって換気システムを構築すれば、粉塵の量に応じて換気装置を適正に駆動でき、環境の保護と省エネルギーとを両立させることができる。また、
・ 本発明に係る粉塵撮影装置１と、
・ 前記画像処理を一定時間毎（例えば、数分〜１０分毎）に行う画像処理装置（例えば、パソコン）と、
・ 該画像処理装置の算出結果（つまり、粉塵の面積についての算出結果）に応じて警告を発する警告装置と、
によってアラームシステムを構築すれば、環境の悪化を告知することができる。

次に、この粉塵撮影装置１の具体的な構造について図２(a) 〜(c) に沿って説明する。

この粉塵撮影装置１は、
・ カメラ２を装着するためのカメラ装着部３と、
・ カメラ２の撮影方向ｙに延設されて、撮影に必要な光（撮影用光源４からの光や、粉塵からの反射光）だけを通過させるように構成された撮影光路部５と、
・ 該撮影光路部５と交差するように設けられていて、装置外部の空気が粉塵と共に流下される空気通路部６と、
を備えている。ここで、図示の撮影用光源４は、カメラ２とは別に設けられた電球であるが、もちろんこれに限られるものではなく、カメラ２に内蔵されたフラッシュライトを用いても良い。撮影用光源として電球を用いる場合には２０ワット程度のものが良い。また、上述のカメラ２としては、
・ 静止画像を取得できるデジタルカメラや、
・ 動画を取得できるビデオカメラ
等を挙げることができ、大体１００万画素程度以上のものを用いると良く、焦点は、流下される粉塵近傍に合わせるようにすると良い。

上述の空気通路部６には、空気を取り込むための空気取込み口６ａと、該取り込まれて流下された空気が排出される空気排出口６ｂと、を形成しておく。また、この空気通路部６には電動ファン等の空気吸引手段８を設けておいて、前記空気取込み口６ａから空気を強制的に取り込むようにすると良い。なお、粉塵測定場所（つまり、粉塵撮影装置１の周辺）で空気が流れている場合、空気通路部６を流下される空気や粉塵の速度（流下速度）は、粉塵撮影装置周辺における空気の流下速度と同等であることが好ましいが、同等でない場合を本発明の範囲から除外するものでは無い。粉塵撮影装置周辺における空気の速度（空気が流れる速度）と、前記空気通路部６における空気の流下速度とが一致していない場合、前記画像処理により求めた粉塵量は、粉塵撮影装置周辺の実際の粉塵量とは一致しないかも知れない。しかし、粉塵撮影装置周辺における粉塵の量が変動すると、その変動は測定結果（つまり、画像処理により求めた粉塵量）にも反映されることとなるので、その関係を利用すれば、上述の換気システムやアラームシステムを作動させることが可能となる。

ところで、上述の撮影用光路部５が空間であって前記空気通路部６に連通されていると、前記空気通路部６を流下される粉塵が前記撮影光路部５にも入り込むこととなる。その場合、図２(b) に符号５ａで示す面（カメラ２に正対する面）に付着した粉塵がカメラ２で撮影されてしまうと、その粉塵までもがカウントされてしまい（つまり、上述のような画像処理によって粉塵の面積を求める場合には、面５ａに付着している粉塵の面積も加算されてしまい）、その分、測定精度が悪くなってしまう。このような問題を解決する方法として、カメラ２にて撮影される面（符号５ａに示す面）を、同図(a)
に符号９で示すような取り換え可能な部材で構成しておき、撮影する前に新しい物（粉塵が付着していないもの）に交換する方法を挙げることができる。また、該面５ａにエアー（粉塵を含まないクリーンなエアー）を吹き付けるエアー吹き付け管（図２(b)
の符号１０参照）と、エアーを吸入するエアー吸入管（同図の符号１１参照）とを設けておいて、該面５ａに付着した粉塵を除去するようにしても良い。

なお、上述のような撮影用光路部５への粉塵の侵入を防止するには、図２(b) に符号Ｃで示す位置に透明な隔壁部材を設けておくと良い。撮影対象である粉塵が硬質のものの場合、該隔壁部材には硬質のもの（例えば、硬質ガラス）を用いると良い。このような隔壁部材Ｃを設ける場合、
・ 上述のようなエアー吹き付け管を該部材Ｃの近傍にも設け、該部材Ｃの表面（空気通路部６側の面）にクリーンなエアーを吹き付けて、該部材Ｃに付着している粉塵を除去し、
・ 上述のようなエアー吸入管を該空気通路部６の適当な位置に設け、除去した粉塵を装置外部に排出する、
ようにしても良い。また、前記撮影用光路部５を空間とするのではなく、透明な柱状の部材（例えば、ガラス柱や透明樹脂の柱）にて構成しておき、粉塵の侵入防止及び撮影用光の透過を両立させるようにしても良い。

ところで、図示の空気通路部６は、所定の方向ｘ（つまり、前記撮影方向ｙに略直交する方向）に略沿うように延設されているが、湾曲した形状のものを本発明の範囲から除外するものでは無い。但し、撮影対象の粉塵が付着し易いもの（例えば、セメント粉）の場合には、空気通路部６は湾曲させずに直線的に形成しておくと良い。また、前記空気通路部６は、内壁面に凹凸が無く均一断面にして粉塵の内壁面への付着を低減するようにすると良い。

なお、前記空気通路部６と前記撮影光路部５との交差部７に外部からの光（粉塵撮影装置１の外部からの光）が侵入してしまうと適正な画像が得られないおそれがあるので、前記空気通路部６の側も外部光を遮断して暗空間にしておくと良い。

上述の粉塵撮影装置１によれば、外部からの光（例えば、トンネル内に配置された作業灯）を遮断して撮影に必要な光だけが透過されるので、粉塵を鮮明に撮影することができる。撮影した画像を処理して粉塵の面積を算出すれば、粉塵の量を精度良く求めることができる。

なお、上述の粉塵撮影装置１を用いて粉塵の面積を算出する方法は以下の工程からなる。
・ 装置外部の空気を前記空気通路部６に流下させる工程
・ 該流下されている空気に含まれる粉塵を前記カメラ２にて撮影する工程
・ 該撮影した画像を二値化処理する工程
・ 該二値化処理した画像に基づき粉塵の面積を算出する工程

図１は、本発明に係る粉塵撮影装置の外観を示す斜視図である。 図２(a) は、本発明に係る粉塵撮影装置の外観を示す左側面図であり、同図(b)は、その平面図であり、同図(c) はその正面図である。

符号の説明

１ 粉塵撮影装置
２ カメラ
３ カメラ装着部
５ 撮影光路部
６ 空気通路部
６ａ 空気取込み口
６ｂ 空気排出口
８ 空気吸引手段
ｙ 撮影方向

Claims (4)

1. カメラが装着可能に構成されていて、空気と共に取り込まれて浮遊している粉塵を撮影するための粉塵撮影装置において、
   カメラを装着するためのカメラ装着部と、
   カメラの撮影方向に延設されて撮影に必要な光だけを通過させるように構成された撮影光路部と、
   該撮影光路部と交差するように設けられていて、装置外部の空気が粉塵と共に流下される空気通路部と、
   を備えたことを特徴とする粉塵撮影装置。
2. 前記空気通路部は、空気を取り込むための空気取込み口と、該取り込まれて流下された空気が排出される空気排出口と、を有し、
   該空気通路部には、前記空気取込み口から空気を強制的に取り込む空気吸引手段を設けた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の粉塵撮影装置。
3. 前記空気通路部は、前記撮影方向に略直交する方向に略沿うように延設された、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉塵撮影装置。
4. カメラを装着するためのカメラ装着部と、カメラの撮影方向に延設されて撮影に必要な光だけを通過させるように構成された撮影光路部と、該撮影光路部と交差するように設けられていて、装置外部の空気が粉塵と共に流下される空気通路部と、からなる粉塵撮影装置を用いて粉塵の面積を算出する方法において、
   装置外部の空気を前記空気通路部に流下させる工程と、
   該流下されている空気に含まれる粉塵を前記カメラにて撮影する工程と、
   該撮影した画像を二値化処理する工程と、
   該二値化処理した画像に基づき粉塵の面積を算出する工程と、
   を備えたことを特徴とする、粉塵の面積を算出する方法。

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