JPS6031889A - 微生物相検出装置 - Google Patents

微生物相検出装置

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JPS6031889A
JPS6031889A JP58140422A JP14042283A JPS6031889A JP S6031889 A JPS6031889 A JP S6031889A JP 58140422 A JP58140422 A JP 58140422A JP 14042283 A JP14042283 A JP 14042283A JP S6031889 A JPS6031889 A JP S6031889A
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brightness
brightness level
microorganism
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microorganisms
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JP58140422A
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Masakatsu Hiraoka
平岡 正勝
Kazuyuki Tsumura
津村 和志
Shunsuke Nokita
舜介 野北
Shoji Watanabe
昭二 渡辺
Shunji Mori
俊二 森
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は微生物相の出現種類及び出現量を自動的に検出
する微生物相検出装置に関する。
〔発明の背景〕
大量の微生物を利用する代表的な例として、生物学的下
水処理法が知られている。活性汚泥法は生物学的下水処
理法の1つで、好気性微生物の酸化分解作用を利用して
下水中の有機物を処理する方法である。プロセスは好気
性状態に維持される曝気槽と、微生物を重力沈降させる
沈殿池とから構成される。このプロセスの運転管理上、
特に重要なことは沈降性の良好な微生物を育成すること
である。これは、沈降性の悪い微生物が出現すると、沈
殿池から流出して処理水質を悪化させるだけでなく、プ
ロセス系内の線機生物量の低下を招いて処理不能に陥ら
せるためである。
ところで、一般に活性汚泥法でよく出現する微生物の種
類は50種程度と云われている。これらの微生物群の総
称である活性汚泥を大別すると、2つのタイプの微生物
に分類できる。1つは凝集性の有るズーグレア(Zoo
gloea )タイプの微生物で、良好なフロックを形
成するだめの沈降性に憂れている。他方は糸状性の微生
物で、フロック相互の接近を妨害し、沈降性及び圧密性
に劣っている。この糸状性微生物が異常に増殖すると、
バルキング状態(汚泥膨化)を引き起こし、沈殿池での
固液分離ができず、活性汚泥が流出する。
ズーグレア性微生物と糸状性微生物の増殖は曝気槽にお
ける有機物負荷(単位活性汚泥重量当りの有機物量)や
曝気条件等により異なる。したがって、流入条件が一日
単位あるいは季節等で大きく変化する下水処理場では安
定した7pツクを形成する微生物相の維持管理が大切で
ある。そのためには、活性汚泥の状態を把握することが
必要となる。
活性汚泥の状態を把握するには通常光学顕微鏡が用いら
れている。顕微鏡像は多くの情報を含んでおり、出現し
ている微生物のai類やその数を観察することによ)活
性汚泥の状態を知ることができる。従来、微生物の種類
や数を測定するには顕微鏡像そのものを目視で観察する
か、あるいは写真撮影してその撮像結果を目視で観察す
る方法が採られている。しかし、この情報を読みとるに
は熟練を要し、また、微生物に詳しい熟練オペレータで
も長時間を費し頻度高い観察が困藏である。
特に、糸状性微生物の出現数は撮鍬結果から個々の長さ
を手分析により割り出し、総長をめるという労苦がある
。したがって、顕微鏡像による微生物相の解析には専門
知識を持つ熟練オペレータでも長時間を要し、頻繁に観
察をすることができず有効な情報が十分に生かされてい
ないのが実状である。
〔発明の目的〕
本発明は従来の問題点に対処して成されたもので、その
目的とするところは顕微鏡像の情報を短時間で解析し、
特に、ズーグレア性微生物と糸状性微生物の出現状況を
自動的に検出できる微生物相検出装置を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は顕微鏡像を輝度情報に変換するとズーグ
レア性微生物と糸状性微生物とで輝度ヒストグラムが相
違する仁とに着目し、任意の輝度レベルを設定すること
によりそれぞれの微生物に対応した画素数を積分し、微
生物相の状態を自動的に検知できるようにしたことにあ
る。
〔発明の実施例〕
以下、実施例により本発明の詳細な説明する。
第1図に本発明の一実施例を示す。
像拡大装置2は光学顕微鏡のように微生物相を拡大する
。活性汚泥を含む検液をプレパラート1上に一定量を採
り、光学顕微!I2の明視野で検鏡すると第2図に示す
ようにコントラストのある原両画を作製できる。原画像
は明るい背景である液相部Bの中に暗い部分が存在する
。暗い部分はフロック部2と糸状性微生物部Fである。
3は例えばビジコンカメラのような順次走査型撮像装置
で、原画像を輝度情報に変換する。ビジコンカメ−)3
によって得られた両画情報は、情報処理装置4で処理さ
れて、糸状性微生物量とズーグレア性微生物量とを表示
する。情報処理装置4の詳細を第3図に示す。
第3図において、輝度情報処理回路5はビジコンカメラ
3からの輝度情報をA/D変換してディジタル信号に変
換する。第4図は第2図のA−A線上を走査した場合の
輝度情報処理による輝度ヒスドグ2ムである。第4図で
は8ビツト(256目盛)処理している。液相部Bの輝
度は高く、フロック部2の輝度は低い値を示す。両者の
中間が糸状性微生物部Fの輝度値になる。
液相部Bの輝度レベル及びフロック部2の輝度レベルは
、鐵拡大装置2及びビジコンカメラ3の計測条件によっ
て変化するので、液相部B及びフロック部Zの輝度レベ
ルの中間に位置する糸状性微生物Fを抽出するためには
、あらかじめ液相部B及びフロック部2の輝度レベルを
判定する必要がある。
輝度レベル判定回路6は輝度ヒストグラムから輝度レベ
ルの最大値ahと最低値Stを取り出す回路である。最
大値S’hは液相部Bが対象とな如、最小値Stはフロ
ック部2が対象となり、それぞれ平均値を用いる。閾値
設定回路7は、Sbと8tの中間に2つの閾値81 、
Saを選ぶ回路である。ここで、ss>Sgの条件設定
を行い、輝度レベル設定値81を液相部Bの輝度レベル
変動範囲以下に設定し、輝輝レベル設定値S2をフロッ
ク部2の輝度レベル変動範囲以上に設定する。
このように設定すると糸状性微生物部Fの輝度レベルは
設定値81 と8!の間に存在することになる。レベル
比較回路8は走査線方向の1行j列の各画素が持つ輝度
情報S1を(1)式によって2値化t 、 、 =: 
1″1”レベル:81≧81≧82f目=10#レベル
: S++>St s 8sJ<82・・・・・・・・
・(υ して糸状菌のみに対応する画素を抽出する。ここでfl
lは糸状菌に対応する画素を表す。レベル比較回路8よ
り糸状性微生物が存在する画素の抽出が行える。一方、
レベル比較回路9は(2)式に基づいて2値化する。
z 14 == ” l ’ V ヘ/l/ HS1≦
83ZIJ : ” 0 ” レベル: SIJ > 
811 0.、”(2)レベル比較回路9よりフロック
すなわち、ズーグレア性黴生物が存在する画素の抽出が
可能となる。ここでzllはフロックに対応する画素を
表す。
加算回路10.11は2値化された情報に基づいて1操
作線当りの、つまりi行における糸状菌あるいはフロッ
クの画素数の和を演算する。加算四回10は、(1)式
で2値化された糸状性微生物に対して、1操作線当りの
、つまりi行での画素数の和eit(F)を次式に従っ
てめる。加算回路11は(匂弐で2値化されたフロック
部2の1jlii素数に対e、+(F) =Σf目 ・
・・・・・・・・・・・(3)して、1操作線当りの、
つまりi行におけるフロック画素の和ePI(Z)を次
式に従ってめる。
ep+(Z) =ΣZI4 ・・・・・・・・・・・・
(4)積分回路12.13は以上の操作を縦方向の走査
線、つまり各1行について繰り返し行い、1画面全体に
おける糸状性微生物の画素数ep(F) 及びフロック
部2の画素数ep(z)を次式に従ってめる。ここでn
は走査線数である。
ところで、顕微鏡2による原画縁はプレパラート1上の
一部であり、全体を網羅するには、複数の各画面につい
て上述の処理を行う。したがって、プレパラートの全画
面の糸状菌及びフロックの各画素数の和をめるには上述
の地理を全画面数Nについて行う必要がある。加算回路
14.15は各画面ごとの画素数の和eptp)及びe
p(z)をさらに積分する。加算回路14は糸状性微生
物の画素数の総和E (P) t−次式に従ってめる。
一方、加算回路15ではフロック部Zの画素数の総和E
(Z)をめる。
、画面の等分割で形成される各々の画素は一定の長さと
面積を持つことから(7)武及び(81式で得た全画素
数を用いてサンプルの糸状性微生物の長さと(9) フロック部の面積をめることができる。
長さ演算回路16は糸状性微生物の総長りをめる。本発
明者らは全画面の原画縁を写真撮影してキルビメータを
用いて糸状性微生物の長さを測定した結果と(7)式で
得た糸状性微生物の全画素数と比較したところ第5図の
関係が得られた。第5図の丸印が(7)式でめた糸状性
微生物の総長である。第5図から、全画素数と糸状性微
生物の総長との間には比例関係があり、画素数から総長
をめられることがわかる。長さ演算回路16は次式によ
りサンプルの糸状性微生物長さL′をめ、L′=に1・
E(F)十b ・・・・・・叩・・(9)kl、b:定
数 さらに、単位検液量の総長りを10式で得ることができ
る。
L = L ’ / v ・・曲用・・−(10V:検
液量 一方、面積演算回路17はフロック部Zすなわちズーグ
レア性微生物の出現竺をめる。8式でめた画素数E (
Z)に画素面積aを乗ずれば、ズ(10) ム(Z) = a −E(Z) 川・・・・・・・・・
αυ−グレア性機微生物全面積A(Z)が傅らnる。と
ころで、第4図に示す輝度ヒストグラムにおいて、液相
部Bの輝度レベルShは微生物による光吸収のない状態
での#度情報であり、フロック部Zの輝度レベル8tは
ズーグレア性倣生物を透過した時の輝度情報である。ま
た、輝度レベル8tは比較的安定していることから、ズ
ーグレア性微生物に特定の吸収係数に、が存在している
ことがわかる。したがって、プレパラート1上のズーグ
レア性微生物厚さtは輝度レベルSh、84を用いて次
式で表わすことができる。また% 8bが画像処理条件
で変化する場合、厚さ1は次式の形で表わしても良い。
したがって、面積演算回路17は次式によりサンプルの
ズーグレア性微生物量V’(Z)V’(Z)=t・A(
Z) 川・・・・・・・・・αφ(11) をめ、さらに、単位検液量の微生物量V(Z)をV(Z
) =V’(Z) /V ・・・・・・・・・・・・Q
・に)式でめることができる。また、重量単位W(Z)
に変換するには次式に示すように、密度ρを乗すること
により行える。このような操作におW(Z) =ρ・V
(Z) ・・・・・・・・・(イ)いて、走査線あるい
は微少領域ごとに輝度レベルSh、8 が変化する場合
は、例えば(171式のよう間の検液A中の70ツクz
1のように押し潰した形、及び第7囚に示すブレパラ−
)1a、カバーグラスlbの間の検液A中のフロック2
!のように浮遊させる形がある。第7図の形式における
ズーグレア性微生物量V’(Z) は、フロックが球状
であると仮定し、単位フロックの最大長さを画素の積分
によ如求め、これをフロック径r、とじて次式で算出す
ることができる。ここで、Mは全7(12) ロック数である。
表示制御回路18は、各種画像情報をCB、T19に表
示する際の表示情報を選択する。すなわち、表示制御回
路18はft t y ep l (F) + ep 
(F) +E (F) + Le ”tJ+ ept(
ZL ep(ZL B (Z)及びV (Z)の各信号
から必要な信号のみを選択する回路である。表示制御回
路18で選択された画像は、CRT19に送られて表示
される。
以上、本発明により糸状性微生物及びズーグレア性微生
物を容易に計測可能である。また、実施例では画像処理
技法を詳細に説明しなかったが、本発明は入力画像の輝
度修正や鮮鋭化によるコントラスト強調、あるいは平滑
化による雑音除去等の前処理、さらに、閾値設定に関す
る従来技術の適用を阻むものではない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、顕微鏡律のような複雑な微生物相を短
時間で自動的に解析し、糸状性微生物量(13) とズーグレア性微生物量の検出に有効である。検出時間
はLSI等の利用により数分ですみ、日単位で処理して
いた従来法を大幅に改善できる。さらに、検液は稀釈す
る必要がなく、計測の簡便化が行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第22図は活
性汚泥を対象とした顕微amの模式図、第3図は実施例
の詳細を示す図、第4図は第2図のA−A’線で走査し
たときの輝度ヒストグラム、第5図は糸状性微生物の画
素数と総長との関係を示す実験結果の一例、第6図は密
着型プレパラートのフロック状態を示す図、第7図は隔
離型プレパラートのフロック状態を示す図である。 l・・・プレハフ−)、2・・・像拡大装置、3・・・
ビジコンカメラ、4・・・情報処理装置、5・・・輝度
情報処理回路、6・・・輝度レベル判定回路、7・・・
閾値設定回路、8.9・・・レベル比較回路、10.1
1・・・力tai1回路、12.13・・・積分回路、
14,151加算回路、16・・・長さ演算回路、17
・・・面積演算回路、(14) 冶50 11人EJT E <F) (xtOつ →心60 手続補正書(方式) %式% 事件の表示 昭和58年特許願第 140422 号発明 の名 称
 微生物相検出装置 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称(5]0)株式会社 日 立製(乍所代 理 人 (2) 明細書の図面の簡単な説明の欄補正の内容 別紙のとおり ■8代理権を証明する書面として委任状を提出する。 2、明細書第14頁第7〜8行r第22図」の記載を「
第2図Jと訂正する。 以」二 (1) QO−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l、微生物像を輝度情報に変換する情報変換手段と、輝
    度情報に変換された微生物−縁を走査し各画素毎の輝度
    レベル信号を発生する両縁輝度信号発生手段と、微生物
    の存在しない画素の液相輝度レベルと70ツクとして存
    在する画素の70ツク輝度レベルとの間であって、液相
    輝度レベルより所定値だけ小さい第1輝度レベルとフロ
    ック輝度レベルより所定値だけ大きい第2輝度レベルを
    設定する輝度レベル設定手段と、前記第1輝度レベルと
    第2輝度レベル間の輝度レベルである画素を抽出し、こ
    の画素数から糸状性微生物量をめる糸状菌量検出手段と
    、前記第2輝度レベル以下の輝度レベルである画素を抽
    出し、この画素数から70ツク状微生物量をめるフロッ
    ク状菌量検出手段とを具備した微生物相検出装置。
JP58140422A 1983-07-28 1983-07-28 微生物相検出装置 Granted JPS6031889A (ja)

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JP58140422A JPS6031889A (ja) 1983-07-28 1983-07-28 微生物相検出装置

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JP58140422A JPS6031889A (ja) 1983-07-28 1983-07-28 微生物相検出装置

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JPS6328680B2 JPS6328680B2 (ja) 1988-06-09

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6250608A (ja) * 1985-08-30 1987-03-05 Hitachi Ltd 糸状性微生物の画像処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6250608A (ja) * 1985-08-30 1987-03-05 Hitachi Ltd 糸状性微生物の画像処理装置

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