JPH02229596A - 活性汚泥の画像認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、活性汚泥の画像認識方法に係り、特に、下水
処理等、で活性汚泥法を用いて、排水を浄化処理する設
備において、曝気槽中の活性汚泥の性状を認識評価する
画像認識処理方法に関する。

〔従来の技術〕

活性汚泥法は、下水処理等の広い分野で活用されている
水処理プロセスである。該方法を実施するための要件は
、酸素仔在下で微生物による有機汚濁物質の分解、同化
反応の確保と、生成した活性汚泥フロックの効果的な沈
殿分離の確保にあるが、前記の反応条件の変動によって
は必ずしも、良好な沈殿分離が確保し得ない局面が広々
にして起こり、従来運転管理が比較的鑓しい水処理プロ
セスの１つとされてきた。

良好な沈殿分離を確保するためには、生成した活性汚泥
フロックが、稠密で粒径の大きな、即ち沈降速度の大き
なものである必要がある。

従来、総括的（マクロ的）には、ＳＶＩ等の指標を用い
て沈降性の評価を行い、運転管理のための情報としてき
九。しかし、ＳＶ工の指標そのものが手分析操作による
ものであつ九ため、リアμタイム性に欠けるものである
上、その数値についても、明確な閾値がある訳ではなく
、沈殿分離の良否との対応には経験的判断の介在を必要
とするなど、自動化・オンフイン化しにくい性格を持っ
ていた。

こうした背景から、近年、活性汚泥のＭｔｉ＆鏡等によ
る拡大影像を、テレビカメフにより画象処理装置にと９
込み、処理を行って活性汚泥に関するミクロ的な情報を
得ようとする試みがみられる様になってきた。しかし、
これらは、一方では原生動物のｇ識計数であったシ、他
方では沈降性を妨害する糸状細菌の認識計数であり、活
性汚泥フロックそのものの稠密性を取り扱うものではな
かった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来技術においては、活性汚泥フロック
の稠密性を取シ扱う技術は開発されていなかった。

そこで、木発明は、活性汚泥フロックの稠密性を定量化
して評価し、活性汚泥フロックの安定した運転制御を可
能とするための画像認識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〕

木発明者らは、沈殿分離を支配する因子は、糸状細菌の
量だけでなく、活性汚泥フロックそのものの稠密性にも
あるとの見解のもとに、鋭意研究の結果、稠密性を定址
的に表現し得る、新規な画像認識処理方法を発明し、上
記の目的を達成したものである。

すなわち、本発明は、 活性汚泥を拡大撮象し、画像処理する方法において、 （１）　　！Ｘ１１ｍ像データの輝度値と背景画象デー
タの輝度値の差ｔ−演算する第１の工程と、（２）　　
第１の工程で得られた画像を複数のり度値で２値化処理
する第２の工程と、 （３）　　第２の工程で得られた復数の固象を、各々縮
小熟埋及び拡大処理する第３の工程と、（４）　　第３
の工程で得られた画家中の活性汚泥フロックの面積又は
体積を演算する第４の工程と、 （５）第４の工程で得られた複数の演算値の各々につい
て、それらのうちの最大迫との比率を演算する第５の工
程と （６）　　第５の工程で得られた演算値により活性汚泥
フロックの稠密性を判定する第６の工程とからなること
を特畝とする活性汚泥の画１象認識方法である。

上記において、活性汚泥とは、フロック形成細菌、糸状
細菌及び原生動物等で形成されたものを総称するもので
、フロック形成細菌によって形成されたフロック伏の対
象物を活性汚泥フロックといい、独立遊離あるいはフロ
ックから放射状にのびている糸状の対象物を糸状細菌と
いい、本発明では活性汚泥フロックを定凰的に認識する
ものである。

〔作用〕

本発明にかかる画像認識方法は、下水処理等の活性汚泥
プロセスにより生成する活性汚泥フロックの拡大影象を
、所定の画像演算処理を施すことによって、その稠密性
を定量化し、評価して活性汚泥フロックの良否を診断し
、もって効果的な運伝管理、自動制岬を可能ならしめる
作用をなす。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を参照にして更に詳しく説明するが
、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

最初に第１図を用いて説明する。第１図は、本発明に係
わる活性汚泥の画像認識処橿方法の運用例を示す説明図
である。

原水１は必要ならば前処理を受けた後、＠気槽２に導入
され、ここで、沈殿池４から返送された活性汚泥１２と
混合される。曝気槽２内には、活性汚泥の活動に必要な
酸素を供給するため、プロワー５よシ空気が供給されて
いる。活性汚泥は曝気槽中に滞留する間に排水中の有機
物質を分解資化する。曝気槽２からの流出水は沈殿池４
に送られ、ここで活性汚泥を沈殿分離して、清溌な処理
水７を得る。沈殿した活性汚泥の一部は返送汚泥１２と
なシ、残部は余剰汚泥１３として糸外に排出される。

曝気槽２中には活性汚泥の拡大影象を得るのに好適な水
中顕微鏡８が浸漬されていて、定期的に活性汚泥の影像
を把え、本発明に係るＶＲ像認識システム９へ送信して
いる。この水中頭漱ＩＭ８としては、例えば、本出願人
が先に出願した特願昭６２−２７９０５６号に記載のよ
うな、この目的に適した装置が選定される。

画＠！ｇ識処理ンステム９は、画家演算処理装置、コン
ピュータ、モニタ、テレビ等から構成され、水中頭微虞
８からの映１家信号に必要な演算処理を施し、活性汚泥
フロックの稠密性を評価判定する指標を算出する。該シ
ステム９での演算結果はコントローラ１０を介して伝達
され、必要に応じて、曝気プロワー３、返送汚泥ボンデ
５、余剰汚泥ポンプ６が制御される。

次に、第２図の本発明の画像認識処理方法のフローの一
例を示す工程図を用いて、画像認識システム９における
画像データの処理手ｊ頃について説明する。

水中顕ＹＩｋ鏡８からの原画像データ２１は、必要なら
ば複数回の積分入力により平滑化された後、入力画像の
照明ムツ等を除去するため、対象物を含まない背景画像
データ２２との間で、対応する画素間の輝度値の差を演
算２３する。

（第１の工程）第１の工程で得られた画像を対象とする
活性汚泥フロックの輝度値の分布を考慮して、あらかじ
め設定されている複数の輝度値で２値化処理２４する。

（第２の工程）この輝度値の設定は、当該活性汚泥の輝
度値の分布に関する知見から任意に設定して良い。

例えば、対象とする活性汚泥フロックについて最大径を
算出し、その最大径方向に沿って走査して得られる輝度
値分布から、最大輝度値、最小輝度値を求め、その最大
輝度値、最小輝度値及びその間の少なくとも１つの輝度
度として設定することが好ましい。これにより、２値化
処理の揮度値の異なる複数の２値化画像が得られる。（
第２図では４つの例を示している。）この複数の２ｍ化
画像Ａ−Ｄの各々について、糸状細菌等を除去するため
、必要な回数の画像の縮小処理及び拡大処理２５を行っ
て、活性汚泥フロックのみを抽出する。（第３の工程）
この回数は、サンプルの拡大倍率と糸状細菌の太さ等を
考慮してこれを除去するのに必要十分な回数を行えばよ
い。抽出された活性汚泥フロックについて、面積を演算
計測２６する。（第４の工程） この面積の演算計測は、例えば、フロック部の画素数と
、単位画素面積（画素４点でつくられる正方形の而槓）
とをもとに算出する方法で良く、また、画面全画素数に
対するフロック部の画素数の比率として算出しても良い
。

求められた面積を比較して（２７），その中の最大値に
対する各面積値の比率を算出する（２８）。（第５の工
程）得られた数値をもとに、活性汚泥の分散集合の度合
、即ち稠密性について判定する。

以上の内容を第５図を用いてよシ具体的に説明する。第
３図は、本発明の画像認識処理方法の原理を示す工程図
である。

サンプ／ｌ／８１は、フロックの周辺から中心に至る内
部に微生物が、疎に集合した活性汚泥フロックであυ、
サング／′Ｌ／Ｓ２は密に集合した活性汚泥フロックで
ある。

第３−１図は、ガラス等により両面を狭まれた顕微鏡用
プレパラートの断面を示す模式図であるが、これらのサ
ンデｙのある１＃ｒ面（例えば、前記の如く最大径方向
のある断面）を走査した輝度値分布曲線は第５−２図の
ようＫなる。ここで、輝度値Ａ−Ｄによって２ｆＩＬ化
処理を行なうと、それぞれに応じて、第３−３図の如く
フロック部の面積が異って求められる。これらの面積を
第５工程に従って演算処理して得られた数値を各輝度値
に対してプロットしたものが第５−４図である。つまり
、内部の疎な活性汚泥フロック程、２誠化処理の輝度泣
の違いにより、抽出されるフロック面積のｋ化が大きい
ことになり、この変化の度合いを指標として、フロック
の禰゛護性が判定できることになる。

なお面積のかわりに体積を用いる場合には、求められた
面積にプＶバフート間の厚みをかければよい。

変化の度合は、例えば、第５−４図の如く、直線とみな
して（最小２乗相関直線の算出）その傾きとして求める
方法を採用するなどすればよい。すなわちサンデＡ／８
２は輝度値の違いによる面積又は体積の認識率の変化が
サンプ／ｌ／Ｓ１に較べて水平に近く小さいこと、即ち
フロック内部に至るまで敵生物の集合の程度が稠密であ
ることを表わしていて、この方法でフロックの稠密性を
評価できることがわかる。

こうしたデータを数多く集積しておき、観察の都度、そ
のデータベースを参照することによってフロックの状態
を判定することが可能となる。

〔発明の効果〕

上述したように、木范明によれば、従来行なえなかった
活性汚泥フロックの稠密性を定量化して評価することが
可能となシ、活性汚泥プロセスの安定した運転制御を達
成できる効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，木伯明の活性汚泥の画像認識処理方法の運用
例を示す概略説明図、＠２図は、本発明のフローの一例
を示す工，哩図、第３図は、本発明の厚理を示す工程図
である。 １・・・原水、２・・・曝気漕、３・・・曝気プロワ、
４・・・沈殿池、５・・・返送汚泥ポンプ、６・・・余
剰汚泥ポンプ、７・・・処理水、８・・・水中顕微鏡、
９・・・ｍｅｇａシステム，１０−・・コントローラ、
１１・・・沈殿汚泥、１２・・・返送汚泥、１３・・・
余剰汚泥 舘１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、活性汚泥を拡大撮像し、画像処理する方法において
   、 （１）原画像データの輝度値と背景画像データの輝度値
   の差を演算する第１の工程と、 （２）第１の工程で得られた画像を複数の輝度値で２値
   化処理する第２の工程と、 （３）第２の工程で得られた複数の画像を、各々縮小処
   理及び拡大処理する第３の工程と、（４）第３の工程で
   得られた画像中の活性汚泥フロックの面積又は体積を演
   算する第４の 工程と、 （５）第４の工程で得られた複数の演算値の各々につい
   て、それらのうちの最大値との比 率を演算する第５の工程と （６）第５の工程で得られた演算値により活性汚泥フロ
   ックの稠密性を判定する第６の工 程 とからなることを特徴とする活性汚泥の画像認識方法。