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JP7564726B2 - Anomaly detection device, anomaly detection method, anomaly detection program, and base model - Google Patents
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JP7564726B2 - Anomaly detection device, anomaly detection method, anomaly detection program, and base model - Google Patents

Anomaly detection device, anomaly detection method, anomaly detection program, and base model Download PDF

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Description

本発明は、廃棄物処理施設に生じた異常を検知する異常検知装置、異常検知方法、異常検知プログラム、および異常検知に用いられるベースモデルに関する。 The present invention relates to an anomaly detection device, an anomaly detection method, an anomaly detection program, and a base model used for anomaly detection, for detecting anomalies occurring in waste treatment facilities.

廃棄物を処理する廃棄物処理施設は、安定して適切に廃棄物を焼却させるために、施設に異常が生じた場合に、異常を検知する構成とされている。 Waste treatment facilities that treat waste are configured to detect abnormalities in the facility if any occur, in order to incinerate waste stably and appropriately.

例えば、特許文献1には、配管内を撮影し、監視員が撮影画像を確認することにより、配管内に原料が詰まる異常が発生しているか否かを常時監視する燃焼装置が開示される。 For example, Patent Document 1 discloses a combustion device that constantly monitors whether an abnormality such as raw material clogging the pipes has occurred by photographing the inside of the pipes and having a monitor check the photographed images.

また、特許文献2には、ごみ貯留用容器内を撮影し、画像データからごみの表面高さであるごみレベルを判断し、ごみレベルの変化を時系列で確認することにより、ごみ貯留用容器内のごみレベルが一定に保たれているか否かを検出するごみ焼却炉が開示される。 Patent document 2 discloses a waste incinerator that detects whether the waste level in a waste storage container is being kept constant by photographing the inside of the container, determining the waste level (surface height of the waste) from the image data, and checking changes in the waste level over time.

また、特許文献3には、配管に振動センサ設け、振動センサの検出値から配管の詰まりを検知するごみ焼却炉が開示されている。 Patent Document 3 also discloses a waste incinerator that has a vibration sensor installed in the piping and detects blockages in the piping based on the detection value of the vibration sensor.

特開2011-75226号公報JP 2011-75226 A 特開2014-10091号公報JP 2014-10091 A 特開2011-102785号公報JP 2011-102785 A

しかしながら、特許文献1に開示された異常の検知手段では、常時人が監視する必要があり、異常を検知するために手間がかかる。また、画像を用いて異常を検知する場合、配管等を流れる流動物の影が生じ、流動物(モヤ)と影との区別が困難となり、異常の検知が困難になる場合がある。特に、自動的に、画像から異常を検知する場合、モヤにより検知精度に大きな影響を与える場合がある。 However, the abnormality detection means disclosed in Patent Document 1 requires constant human monitoring, which is time-consuming to detect abnormalities. Furthermore, when detecting abnormalities using images, shadows of fluids flowing through pipes, etc. are cast, making it difficult to distinguish between the fluids (haze) and the shadows, which can make it difficult to detect abnormalities. In particular, when detecting abnormalities automatically from images, the haze can have a significant impact on the detection accuracy.

また、ごみ焼却施設には様々な種類の異常が生じるのに対し、特許文献2に開示された異常の検知手段は、ごみの量が一定に保たれているか否かを検出することにより異常を検知する構成であるため、ごみの貯留量の異常を検知するための手段に特化され、様々な種類の異常を検知することに応用することが困難であり、汎用性が低い。 In addition, while various types of abnormalities occur in waste incineration facilities, the abnormality detection means disclosed in Patent Document 2 is configured to detect abnormalities by detecting whether the amount of waste is being kept constant, and is therefore specialized as a means for detecting abnormalities in the amount of stored waste, making it difficult to apply to detecting various types of abnormalities and low versatility.

同様に、特許文献3に開示された異常の検知手段は、配管の詰まりにより配管の振動が変化することを利用して異常を検知する構成であるため、様々な種類の異常を検知することに応用することが困難であり、汎用性が低い。 Similarly, the abnormality detection means disclosed in Patent Document 3 is configured to detect abnormalities by utilizing changes in pipe vibration caused by blockages in the pipes, making it difficult to apply the method to detect various types of abnormalities and low versatility.

このように、ごみ焼却施設には様々な種類の異常が生じ、現状では、異常の内容に対応したアルゴリズムで異常が検出されており、汎用性の高いアルゴリズムで異常を検知することが求められている。 As such, various types of abnormalities occur in waste incineration facilities, and currently, abnormalities are detected using algorithms that correspond to the nature of the abnormality, but there is a need for a more versatile algorithm to detect abnormalities.

本発明は、上記問題点を解決するために、手間をかけずに、汎用性高く、かつ、精度良く異常を検知することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems by detecting abnormalities in a highly versatile and accurate manner without much effort.

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る異常検知装置は、廃棄物処理施設の所定の部位を撮影する撮像装置と、前記撮像装置が撮影した撮影画像の各画素の画像データを輝度変換して輝度データを生成する輝度データ生成部と、所定の単位期間中に撮影された複数の前記撮影画像毎に生成された前記輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、それぞれの前記輝度データ群毎に強調データを生成するノイズ除去部と、前記強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に特徴量を算出する特徴量算出部と、所定の学習期間中に生成された複数の前記強調データ毎に算出された複数の前記特徴量が前記局所領域と対応付けられた学習用入力データを生成する学習用入力データ生成部と、前記撮像装置により撮影された複数の前記撮影画像に対応する一組の前記輝度データ群に基づいて算出された前記特徴量が前記局所領域と対応付けられた検知用入力データを生成する検知用入力データ生成部と、それぞれの前記局所領域における、前記学習用入力データに係る前記特徴量に対する前記検知用入力データに係る前記特徴量の異常度が所定のしきい値以上である場合に前記部位に異常が検知されたと判定する異常判定部とを備える。 In order to achieve the above object, an anomaly detection device according to one embodiment of the present invention includes an imaging device that captures images of a predetermined portion of a waste treatment facility, a luminance data generation unit that performs luminance conversion on image data of each pixel of the captured image captured by the imaging device to generate luminance data, a noise removal unit that generates enhanced data for each of the luminance data groups by removing noise using a time series minimum filter from the luminance data generated for each of the captured images captured during a predetermined unit period, a feature calculation unit that divides the enhanced data into a plurality of local regions and calculates a feature for each of the local regions, and a predetermined learning unit that performs a feature calculation for each of the captured images. The device includes a learning input data generation unit that generates learning input data in which the feature amounts calculated for each of the multiple enhancement data generated during a period are associated with the local region, a detection input data generation unit that generates detection input data in which the feature amounts calculated based on a set of the luminance data group corresponding to the multiple captured images captured by the imaging device are associated with the local region, and an abnormality determination unit that determines that an abnormality has been detected in the part when the degree of abnormality of the feature amount related to the detection input data relative to the feature amount related to the learning input data in each of the local regions is equal to or greater than a predetermined threshold value.

本発明の一実施形態に係る異常検知方法は、廃棄物処理施設の所定の部位を、所定の学習期間内の異なる所定の単位期間それぞれにおいて複数回撮影して、複数の学習用画像を取得する、学習用画像取得工程と、それぞれの前記学習用画像の各画素の画像データを輝度変換して、それぞれの前記学習用画像と対応する複数の学習用輝度データを生成する、学習用輝度データ生成工程と、それぞれの前記単位期間内に撮影された前記学習用画像に対応する複数の前記学習用輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数組の前記輝度データ群から複数の学習用強調データを生成する、学習用強調データ生成工程と、それぞれの前記学習用強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に学習用特徴量を算出して、前記局所領域と前記学習用特徴量とが対応付けられた学習用入力データを前記学習用強調データ毎に生成する、学習用入力データ生成工程と、前記部位を複数の検知用画像として撮影する検知用画像取得工程と、それぞれの前記検知用画像の各画素の画像データを輝度変換して、複数の検知用輝度データを生成する、検知用輝度データ生成工程と、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数の前記検知用輝度データから検知用強調データを生成する、検知用強調データ生成工程と、前記検知用強調データを前記局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に検知用特徴量を算出して、前記局所領域と前記検知用特徴量とが対応付けられた検知用入力データを生成する、検知用入力データ生成工程と、それぞれの前記局所領域における、前記学習用特徴量に対する前記検知用特徴量の異常度が所定のしきい値以上である場合に前記部位に異常が検知されたと判定する、異常判定工程とを備える。 The anomaly detection method according to one embodiment of the present invention includes a learning image acquisition step of acquiring a plurality of learning images by photographing a predetermined portion of a waste treatment facility multiple times in each of different predetermined unit periods within a predetermined learning period; a learning luminance data generation step of performing luminance conversion on image data of each pixel of each of the learning images to generate a plurality of learning luminance data corresponding to each of the learning images; a learning enhancement data generation step of treating the plurality of learning luminance data corresponding to the learning images photographed within each of the unit periods as a set of luminance data groups and removing noise using a time series minimum filter to generate a plurality of learning enhancement data from the plurality of sets of the luminance data groups; and a learning input step of dividing each of the learning enhancement data into a plurality of local regions, calculating a learning feature for each of the local regions, and generating a learning input in which the local regions and the learning feature are associated with each other. The method includes a learning input data generation process for generating data for each of the learning enhancement data, a detection image acquisition process for capturing the part as a plurality of detection images, a detection luminance data generation process for converting the luminance of image data for each pixel of each of the detection images to generate a plurality of detection luminance data, a detection enhancement data generation process for generating detection enhancement data from the plurality of detection luminance data by removing noise using a time series minimum filter, a detection input data generation process for dividing the detection enhancement data into the local regions, calculating a detection feature for each of the local regions, and generating detection input data in which the local regions and the detection feature are associated with each other, and an abnormality determination process for determining that an abnormality has been detected in the part when the degree of abnormality of the detection feature with respect to the learning feature in each of the local regions is equal to or greater than a predetermined threshold value.

本発明の一実施形態に係る異常検知プログラムは、廃棄物処理施設の所定の部位が、所定の学習期間内の異なる所定の単位期間それぞれにおいて複数回撮影された、複数の学習用画像を取得する、学習用画像取得機能と、それぞれの前記学習用画像の各画素の画像データを輝度変換して、それぞれの前記学習用画像と対応する複数の学習用輝度データを生成する、学習用輝度データ生成機能と、それぞれの前記単位期間内に撮影された前記学習用画像に対応する複数の前記学習用輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数組の前記輝度データ群から複数の学習用強調データを生成する、学習用強調データ生成機能と、それぞれの前記学習用強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に学習用特徴量を算出して、前記局所領域と前記学習用特徴量とが対応付けられた学習用入力データを前記学習用強調データ毎に生成する、学習用入力データ生成機能と、前記部位が撮影された複数の検知用画像を取得する、検知用画像取得機能と、前記部位が撮影された複数の検知用画像の各画素の画像データを輝度変換して、複数の検知用輝度データを生成する、検知用輝度データ生成機能と、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数の前記検知用輝度データから検知用強調データを生成する、検知用強調データ生成機能と、前記検知用強調データを前記局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に検知用特徴量を算出して、前記局所領域と前記検知用特徴量とが対応付けられた検知用入力データを生成する、検知用入力データ生成機能と、それぞれの前記局所領域における、前記学習用特徴量に対する前記検知用特徴量の異常度が所定のしきい値以上である場合に前記部位に異常が検知されたと判定する、異常判定機能とをコンピュータに実行させる。 The anomaly detection program according to one embodiment of the present invention includes a learning image acquisition function that acquires a plurality of learning images of a predetermined portion of a waste treatment facility, the plurality of learning images being photographed multiple times in each of different predetermined unit periods within a predetermined learning period; a learning luminance data generation function that performs luminance conversion on image data of each pixel of each of the learning images to generate a plurality of learning luminance data corresponding to each of the learning images; a learning enhancement data generation function that generates a plurality of learning enhancement data from a plurality of sets of the luminance data groups by treating the plurality of learning luminance data corresponding to the learning images photographed within each of the unit periods as a set of luminance data groups and removing noise using a time series minimum filter; and a learning enhancement data generation function that divides each of the learning enhancement data into a plurality of local regions, calculates a learning feature for each of the local regions, and generates learning input data in which the local regions and the learning feature are associated with each other, the learning enhancement data generation function that generates a plurality of learning enhancement data from a plurality of sets of the luminance data groups by dividing the plurality of learning enhancement data into a plurality of local regions, calculates a learning feature for each of the local regions, and generates learning input data in which the local regions and the learning feature are associated with each other, the learning enhancement data generation function that generates a plurality of learning enhancement data from a plurality of sets of the luminance data groups by using a time series minimum filter to remove noise. The computer is caused to execute a learning input data generation function that generates learning enhancement data for each learning enhancement data, a detection image acquisition function that acquires a plurality of detection images in which the part is photographed, a detection brightness data generation function that performs brightness conversion on image data of each pixel of the plurality of detection images in which the part is photographed to generate a plurality of detection brightness data, a detection enhancement data generation function that generates detection enhancement data from the plurality of detection brightness data by removing noise using a time series minimum filter, a detection input data generation function that divides the detection enhancement data into the local regions, calculates a detection feature for each of the local regions, and generates detection input data in which the local regions and the detection feature are associated, and an abnormality determination function that determines that an abnormality has been detected in the part when the abnormality level of the detection feature with respect to the learning feature in each of the local regions is equal to or greater than a predetermined threshold value.

本発明の一実施形態に係るベースモデルは、ごみ焼却施設の所定の部位が、所定の学習期間内の異なる所定の単位期間のそれぞれにおいて撮影された複数の学習用画像の各画素の画像データを輝度変換して、それぞれの前記学習用画像と対応する複数の学習用輝度データを生成し、前記単位期間内に撮影された複数の前記学習用画像に対応する複数の前記学習用輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数組の前記輝度データ群から複数の学習用強調データを生成し、それぞれの前記学習用強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に学習用特徴量を算出して、前記局所領域と前記学習用特徴量とが対応付けられることにより前記学習用強調データ毎に生成された複数の学習用入力データを解析して、前記局所領域毎の前記学習用特徴量の平均および分散共分散行列が求められる。 In one embodiment of the base model, a specified portion of a waste incineration facility performs luminance conversion on image data of each pixel of multiple learning images taken during different specified unit periods within a specified learning period to generate multiple learning luminance data corresponding to each of the learning images, and generates multiple learning enhancement data from the multiple sets of luminance data groups by treating the multiple learning luminance data corresponding to the multiple learning images taken within the unit period as a set of luminance data groups and removing noise using a time series minimum filter, dividing each of the learning enhancement data into multiple local regions, calculating learning features for each of the local regions, and analyzing the multiple learning input data generated for each of the learning enhancement data by associating the local regions with the learning features to determine the average and variance-covariance matrix of the learning features for each of the local regions.

以上のような構成によると、流動物の流動異常を検知する際のノイズ除去に適した時系列ミニマムフィルタを用いて学習用入力データのノイズ除去を行うことにより、種々の部位における流動物の流動異常について、汎用性高く、かつ、高精度に異常検知を行うことができる。 With the above configuration, by removing noise from the learning input data using a time series minimum filter that is suitable for removing noise when detecting abnormalities in the flow of fluids, it is possible to perform highly versatile and highly accurate abnormality detection of abnormalities in the flow of fluids in various locations.

さらに、学習用入力データに係る複数の特徴量と、検知用入力データに係る特徴量との異常度を用いて異常検知を行うことにより、学習用入力データに係る特徴量のばらつきも考慮され、より精度良く異常を検知することができる。 Furthermore, by detecting anomalies using the degree of anomaly between multiple feature quantities related to the learning input data and feature quantities related to the detection input data, the variance in the feature quantities related to the learning input data is also taken into account, making it possible to detect anomalies with greater accuracy.

また、前記単位期間および前記学習期間は、検出される前記異常の内容に応じて設定されることが好ましい。 It is also preferable that the unit period and the learning period are set according to the type of abnormality detected.

このような構成により、異常の内容に応じて、撮影画像の取得タイミングをパラメータとして設定することができるため、より汎用性高く、異常を検知することができる。 With this configuration, the timing of capturing the captured image can be set as a parameter depending on the type of abnormality, making it possible to detect abnormalities with greater versatility.

また、前記異常度は、前記学習用入力データに係る前記特徴量と前記検知用入力データに係る前記特徴量とのマハラノビス距離として求められても良い。 The degree of anomaly may also be calculated as the Mahalanobis distance between the feature amount related to the learning input data and the feature amount related to the detection input data.

このような構成により、異常度が適切に求められ、より精度良く異常を検知することができる。 This configuration allows the degree of anomaly to be calculated appropriately, enabling more accurate detection of anomalies.

また、前記特徴量は、それぞれの前記局所領域をマトリクス状に縦横それぞれ等分に分割することにより複数個のブロックに分割し、それぞれの前記ブロックに対して隣接する前記ブロックの輝度との差異量および前記ブロック間の方向の関係を輝度勾配として求め、分割された複数個の前記ブロック毎の前記輝度勾配を単位ベクトル化したものであっても良い。 The feature amount may also be obtained by dividing each of the local regions into a plurality of blocks by dividing the local regions into equal parts vertically and horizontally in a matrix, determining the difference in brightness between each block and its adjacent blocks and the directional relationship between the blocks as a brightness gradient, and converting the brightness gradient for each of the divided blocks into a unit vector.

このような構成により、異常が生じた場合の特徴量を強調する態様で特徴量を抽出することができ、より精度良く異常を検知することができる。 This configuration makes it possible to extract features in a manner that emphasizes the features when an abnormality occurs, enabling more accurate detection of abnormalities.

また、検知される前記異常は前記部位を流れる流体の流動異常であっても良い。 The abnormality detected may also be an abnormality in the flow of fluid through the area.

時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去を行うと、撮影画像から流動物の影等のモヤを除去することができる。そのため、モヤによる誤検知が抑制され、より精度良く異常を検知することができる。 By using a time series minimum filter to remove noise, it is possible to remove haze, such as the shadows of moving objects, from captured images. This reduces false positives caused by haze, allowing for more accurate detection of abnormalities.

また、異常検知の際には、複数の前記学習用入力データを解析して、前記局所領域毎の前記学習用特徴量の平均および分散共分散行列が求められたベースモデルを生成する、ベースモデル生成工程をさらに備え、前記ベースモデルが、前記検知用入力データが入力されると、前記学習用特徴量に対する前記検知用特徴量の前記異常度を求め、前記異常度に基づいて前記異常を検知する構成のモデルであっても良い。 The method may further include a base model generation step for analyzing a plurality of the learning input data during anomaly detection to generate a base model in which the average and variance-covariance matrix of the learning features for each local region are calculated, and the base model may be configured to calculate the degree of anomaly of the detection features relative to the learning features when the detection input data is input, and detect the anomaly based on the degree of anomaly.

このような構成により、より容易に、異常を検知することができる。 This configuration makes it easier to detect abnormalities.

ごみ焼却施設の構成を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a waste incineration facility. 異常検知の概略を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of anomaly detection. 異常検知装置の機能ブロックの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the anomaly detection device. 異常検知を行うフローを例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a flow of performing anomaly detection. 輝度データ群のノイズ除去を行う例を説明する図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of noise removal from a luminance data group. 特徴量の算出例を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of calculating a feature amount. スラグ磨砕機の供給口における閉塞異常の検知結果を例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a detection result of a blockage abnormality at the supply port of a slag grinder.

〔ごみ焼却施設〕
図1に示すように、ごみ焼却施設1は、ガス化炉2と、旋回流溶融炉3と、ボイラ4と、蒸気タービン発電機5と、エコノマイザ6と、バグフィルタ7と、煙突8とを備える。
[Waste incineration facilities]
As shown in FIG. 1, a waste incineration facility 1 includes a gasification furnace 2, a swirling flow melting furnace 3, a boiler 4, a steam turbine generator 5, an economizer 6, a bag filter 7, and a chimney 8.

ガス化炉2は、下部領域に砂層10を備え、砂層10に押し込み空気を導入することにより、流動する砂を用いて砂層10上に投入された廃棄物等のごみをガス化する。 The gasification furnace 2 has a sand layer 10 in the lower region, and by introducing forced air into the sand layer 10, the flowing sand is used to gasify waste and other garbage placed on the sand layer 10.

旋回流溶融炉3は、ガス化されたごみを旋回させながら空気と反応させることで、ごみを溶融スラグに高温溶融させる。つまり、ごみは、高温溶融により焼却されて、ごみの溶融固化物である溶融スラグが排出される。 The swirling flow melting furnace 3 melts the gasified waste into molten slag at high temperatures by swirling the waste and reacting it with air. In other words, the waste is incinerated by high-temperature melting, and molten slag, which is the melted and solidified waste, is discharged.

ボイラ4は、旋回流溶融炉3と連結されて設けられ、旋回流溶融炉3が排出する排ガスの熱を利用して蒸気を発生させる。 The boiler 4 is connected to the swirling flow melting furnace 3 and generates steam by utilizing the heat of the exhaust gas discharged from the swirling flow melting furnace 3.

蒸気タービン発電機5は、ボイラ4が発生させた蒸気が供給され、蒸気によってタービンを回して発電を行う。 The steam turbine generator 5 is supplied with steam generated by the boiler 4, which then rotates a turbine to generate electricity.

エコノマイザ6は、ボイラ4から排出された排ガスの熱をボイラ4の給水に熱回収する。ボイラ4に供給される給水が加熱されることにより、ボイラ効率が向上される。 The economizer 6 recovers the heat of the exhaust gas discharged from the boiler 4 and transfers it to the feed water of the boiler 4. By heating the feed water supplied to the boiler 4, the boiler efficiency is improved.

バグフィルタ7は、エコノマイザ6を介してボイラ4から排出された排ガスの煤じんをろ過捕集する。これにより、バグフィルタ7は煙突8から排出される排ガスを清浄化する。排ガスには、バグフィルタ7に導入される直前に活性炭が吹き込まれる。活性炭を添加することにより、排ガスから、ダイオキシン等が活性炭に吸着されて除去される。活性炭は、バグフィルタ7の直前に貯留され、切り出し部15で所定量が切り出されて排ガスに吹き付けられる。 The bag filter 7 filters and collects soot and dust from the exhaust gas discharged from the boiler 4 via the economizer 6. In this way, the bag filter 7 purifies the exhaust gas discharged from the chimney 8. Activated carbon is blown into the exhaust gas just before it is introduced into the bag filter 7. By adding activated carbon, dioxins and other substances are adsorbed by the activated carbon and removed from the exhaust gas. The activated carbon is stored just before the bag filter 7, and a predetermined amount is cut out at the cut-out section 15 and blown into the exhaust gas.

旋回流溶融炉3から排出された溶融スラグは、粉砕されて再利用される。具体的には、旋回流溶融炉3から排出された溶融スラグは固化されて貯留槽11に貯留された後、貯留槽11の下方に設けられるスラグ磨砕機12で粉砕される。 The molten slag discharged from the swirling flow melting furnace 3 is crushed and reused. Specifically, the molten slag discharged from the swirling flow melting furnace 3 is solidified and stored in the storage tank 11, and then crushed in the slag grinder 12 installed below the storage tank 11.

また、ガス化炉2の砂層10に残留した資源を含む残留物は、ガス化炉2の下方に貯留された後に排出されて、スクリュー式の排出装置13で搬送される。搬送された残留物は、鉄やアルミニウム等の資源と不純物とに分離される。鉄やアルミニウム等の資源は、砂分離スクリーン14で砂を分離した後回収され、再利用される。 The residue containing resources remaining in the sand layer 10 of the gasifier 2 is stored below the gasifier 2 and then discharged and transported by a screw-type discharge device 13. The transported residue is separated into resources such as iron and aluminum and impurities. The resources such as iron and aluminum are recovered and reused after the sand is separated by a sand separation screen 14.

〔異常検知の概略〕
ごみ焼却施設1は、上述のように様々な装置が組み合わされて構成されており、いずれかの装置に異常が生じると適切な処理ができない。そのため、本実施形態では、共通のアルゴリズムでありながら、異常の内容に応じた検知方法・検知装置で異常の検知が行われる。以下、本実施形態に係る異常検知のアルゴリズムについて、図1を参照しながら図2を用いて説明する。
[Outline of abnormality detection]
As described above, the waste incineration facility 1 is configured by combining various devices, and if an abnormality occurs in any of the devices, appropriate processing cannot be performed. Therefore, in this embodiment, an abnormality is detected using a detection method and detection device according to the type of abnormality, even though a common algorithm is used. The abnormality detection algorithm according to this embodiment will be described below using FIG. 2 with reference to FIG. 1.

本実施形態に係る異常検知は、まず、所定の部位が連続的に撮影され、連続して撮影された複数の撮影画像20からなる複数の画像群に分けられる。それぞれの画像群は、特定のフィルタを用いてノイズ除去が行われ、画像群毎に、検出すべき異常に対応した強調データ21が生成される。フィルタは、検出すべき異常の内容に応じて、複数種類のフィルタの中から選択される。 In the abnormality detection according to this embodiment, first, a predetermined part is continuously photographed and divided into a plurality of image groups each consisting of a plurality of continuously photographed photographed images 20. Each image group is subjected to noise removal using a specific filter, and enhanced data 21 corresponding to the abnormality to be detected is generated for each image group. The filter is selected from a plurality of types of filters according to the type of abnormality to be detected.

次に、それぞれの強調データ21が局所領域54(図6参照)に分割され、局所領域毎に学習用特徴量22が算出される。 Next, each of the emphasis data 21 is divided into local regions 54 (see FIG. 6), and learning features 22 are calculated for each local region.

異常検知を行う際にも、その部位が連続的に撮影され、複数の撮影画像20に対して前出のフィルタと同じフィルタを用いてノイズ除去が行われて強調データ21が生成され、局所領域54毎に検知用特徴量24が算出される。 When detecting an abnormality, the area is continuously photographed, and the multiple photographed images 20 are subjected to noise removal using the same filter as described above to generate enhanced data 21, and detection features 24 are calculated for each local region 54.

そして、それぞれの局所領域54において、検知用特徴量24の学習用特徴量22に対する異常度が算出される。最後に、いずれかの局所領域54において、異常度が所定のしきい値以上である場合、その部位に異常が検出されたと判定される。 Then, the degree of anomaly of the detection feature 24 with respect to the learning feature 22 is calculated for each local region 54. Finally, if the degree of anomaly is equal to or greater than a predetermined threshold value for any local region 54, it is determined that an abnormality has been detected in that area.

このように、共通のアルゴリズムを用いながら、ノイズ除去において用いられるフィルタを検出すべき異常に対応して選択することにより、異常に応じた個別の検出アルゴリズムを用いることなく、所定の異常を検知することができる。そのため、手間をかけずに、汎用性高く、かつ、精度良く異常を検知することができる。 In this way, by using a common algorithm and selecting a filter to be used in noise removal according to the anomaly to be detected, it is possible to detect a specific anomaly without using a separate detection algorithm for each anomaly. This makes it possible to detect anomalies easily, with high versatility, and with high accuracy.

〔第1実施形態〕
〔異常検知の具体例〕
次に、第1実施形態として、図1,図2を参照しながら、図3~図6を用いて、異常検知の具体的な構成例について説明する。
First Embodiment
[Specific examples of anomaly detection]
Next, as a first embodiment, a specific configuration example for detecting an anomaly will be described with reference to FIGS. 3 to 6 while also referring to FIGS.

図3に示すように、異常検知装置は、ごみ焼却施設1の所定の部位を撮影する撮像装置27と、この部位に所定の異常が発生したことを検知する異常検知部28とを備える。 As shown in FIG. 3, the anomaly detection device includes an imaging device 27 that captures an image of a specific part of the waste incineration facility 1, and an anomaly detection unit 28 that detects the occurrence of a specific anomaly in this part.

異常検知部28は、制御部31と、画像取得部32と、記憶部33と、輝度データ生成部35と、ノイズ除去部36と、特徴量算出部37と、学習用入力データ生成部39と、検知用入力データ生成部42と、異常判定部43とを備える。 The abnormality detection unit 28 includes a control unit 31, an image acquisition unit 32, a memory unit 33, a brightness data generation unit 35, a noise removal unit 36, a feature calculation unit 37, a learning input data generation unit 39, a detection input data generation unit 42, and an abnormality determination unit 43.

制御部31は、異常検知部28の各機能ブロックの動作を制御する。制御部31は、CPU等のプロセッサを備える。記憶部33は、各種のデータやプログラムを格納する。画像取得部32は、撮像装置27が撮影した撮影画像20を取得する。 The control unit 31 controls the operation of each functional block of the abnormality detection unit 28. The control unit 31 includes a processor such as a CPU. The memory unit 33 stores various data and programs. The image acquisition unit 32 acquires the captured image 20 captured by the imaging device 27.

輝度データ生成部35は、撮影画像20の各画素52の画像データを輝度変換して輝度データを生成する。ノイズ除去部36は、所定のフィルタを用いてノイズ除去を行い、時系列的に撮影された複数の画像データに係る複数の輝度データから、強調データ21を生成する。 The luminance data generating unit 35 performs luminance conversion on the image data of each pixel 52 of the captured image 20 to generate luminance data. The noise removing unit 36 removes noise using a predetermined filter, and generates the enhancement data 21 from multiple luminance data related to multiple image data captured in time series.

特徴量算出部37は、強調データ21をマトリクス状の局所領域54に分割し、後述するように、局所領域54毎に特徴量を算出する。 The feature calculation unit 37 divides the emphasis data 21 into a matrix of local regions 54 and calculates the feature for each local region 54, as described below.

学習用入力データ生成部39は、局所領域54と学習用に算出された学習用特徴量22とを対応付けて、学習用入力データ58を生成する。 The learning input data generation unit 39 generates learning input data 58 by associating the local regions 54 with the learning features 22 calculated for learning.

検知用入力データ生成部42は、局所領域54と検知用に算出された検知用特徴量24とを対応付けて、検知用入力データ59を生成する。 The detection input data generation unit 42 generates detection input data 59 by associating the local region 54 with the detection feature amount 24 calculated for detection.

異常判定部43は、各局所領域54について、学習用入力データ58における学習用特徴量22と検知用入力データ59における検知用特徴量24との異常度を算出する。そして、異常判定部43は、算出した異常度を所定のしきい値と比較し、いずれかの局所領域54にて、異常度がしきい値以上である場合、画像が撮影された部位に異常が検出されたと判定する。 The abnormality determination unit 43 calculates the degree of abnormality between the learning feature 22 in the learning input data 58 and the detection feature 24 in the detection input data 59 for each local region 54. The abnormality determination unit 43 then compares the calculated degree of abnormality with a predetermined threshold value, and if the degree of abnormality in any of the local regions 54 is equal to or greater than the threshold value, determines that an abnormality has been detected in the area where the image was captured.

なお、異常検知部28は、ベースモデル生成部41をさらに備えても良い。ベースモデル生成部41は、複数の学習用入力データ58を解析してベースモデル23を生成する。ベースモデル23は、検知用入力データ59が入力されることにより、各局所領域54において、学習用特徴量22と検知用入力データ59における検知用特徴量24との異常度を算出し、しきい値を用いて画像が撮影された部位の異常の有無を判定するように構成されたモデルである。ベースモデル23が生成される場合、異常判定部43は、ベースモデル23に検知用入力データ59を入力して異常判定を行う。 The anomaly detection unit 28 may further include a base model generation unit 41. The base model generation unit 41 analyzes a plurality of learning input data 58 to generate the base model 23. The base model 23 is a model configured to calculate the degree of anomaly between the learning feature 22 and the detection feature 24 in the detection input data 59 in each local region 54 by inputting the detection input data 59, and to determine the presence or absence of an abnormality in the part whose image was captured using a threshold value. When the base model 23 is generated, the anomaly determination unit 43 inputs the detection input data 59 to the base model 23 and performs an anomaly determination.

また、異常検知部28の機能ブロックは上記構成に限らず、2以上の機能ブロックの一部または全部が統合されても良く、いずれかの機能ブロックがさらに細分化されても良い。また、一部の機能ブロックが異常検知部28から独立して構成されても良い。 Furthermore, the functional blocks of the anomaly detection unit 28 are not limited to the above configuration, and two or more functional blocks may be partially or entirely integrated, or any of the functional blocks may be further subdivided. Furthermore, some of the functional blocks may be configured independently of the anomaly detection unit 28.

また、異常検知部28の機能の一部または全部は、ハードウェアに限らず、ソフトウェアで構成されても良い。ソフトウェアに係るプログラムは、記憶部33等に記憶され、制御部31等が内蔵するプロセッサにより実行される。異常検知部28の機能の一部または全部は、任意の方法で実施されても良い。 In addition, some or all of the functions of the anomaly detection unit 28 may be configured not only by hardware but also by software. A program related to the software is stored in the storage unit 33, etc., and executed by a processor built into the control unit 31, etc. Some or all of the functions of the anomaly detection unit 28 may be implemented by any method.

以下、貯留槽11からスラグが供給される、スラグ磨砕機12の上部の供給口にスラグが堆積して供給口が閉塞される異常を検知する場合を例に、異常検知装置の動作・異常検知方法・異常検知プログラムの処理を説明する。なお、以下で説明では、異常検知方法およびその機能をコンピュータに実行させる異常検知プログラムは、図3で説明した異常検知装置により処理される構成を例に説明するが、任意の装置構成により処理されても良く、例えば、ベースモデル23を用いない構成とされても良い。 The operation of the anomaly detection device, the anomaly detection method, and the processing of the anomaly detection program are described below using as an example a case where an anomaly is detected in which slag accumulates at the supply port at the top of the slag grinder 12, to which slag is supplied from the storage tank 11, causing the supply port to become blocked. Note that in the following explanation, the anomaly detection method and the anomaly detection program that causes a computer to execute the function are described below using as an example a configuration processed by the anomaly detection device described in Figure 3, but they may be processed by any device configuration, and may be configured without using the base model 23, for example.

まず、学習用入力データ58を生成するために、撮像装置27は、スラグ磨砕機12の上部の供給口の内部を撮影する。撮影は、所定の学習期間(学習データの長さ)中の異なる複数の単位期間(フィルタの単位)内に行われ、それぞれの単位期間中に複数の学習用画像46が取得される。また、それぞれの単位期間中に撮影された複数の学習用画像46を一組の学習用画像群として、複数組の学習用画像群が生成される(図4のステップ#1)。 First, to generate the learning input data 58, the imaging device 27 captures an image of the inside of the supply port at the top of the slag grinder 12. The images are captured within a number of different unit periods (filter units) during a predetermined learning period (length of the learning data), and a number of learning images 46 are acquired during each unit period. In addition, a number of learning image groups are generated by treating the multiple learning images 46 captured during each unit period as one set of learning image groups (step #1 in FIG. 4).

具体的には、撮像装置27は、30時間にわたる学習期間(学習データの長さ)中に、継続してスラグ磨砕機12の上部の供給口の内部を撮影する。撮影は、1時間の長さの単位期間中に3600回行われ、学習期間中に複数の単位期間が設けられる。撮影された複数の学習用画像46のうち、1時間(フィルタ単位)の間に撮影された3600枚の学習用画像46を一組の学習用画像群として、複数組の学習用画像群が生成される。学習期間中に30組の単位期間が設けられる場合、合計で108000枚の学習用画像46が撮影され、1つの単位期間中に撮影された3600枚の学習用画像46を一組の学習用画像群として、三十組の学習用画像群が生成される。なお、学習期間中の単位期間は、連続して設けられても良いが、所定の間隔を空けて設けられても良い。画像取得部32は、撮像装置27が撮影した複数の学習用画像46を学習用画像群毎に記憶部33に格納する。 Specifically, the imaging device 27 continuously captures the inside of the upper supply port of the slag grinder 12 during a learning period (length of learning data) of 30 hours. The imaging is performed 3600 times during a unit period of one hour, and multiple unit periods are provided during the learning period. Among the multiple captured learning images 46, 3600 learning images 46 captured during one hour (filter unit) are used as one set of learning image groups to generate multiple sets of learning image groups. When 30 sets of unit periods are provided during the learning period, a total of 108,000 learning images 46 are captured, and 30 sets of learning image groups are generated by using the 3600 learning images 46 captured during one unit period as one set of learning image groups. The unit periods during the learning period may be provided consecutively, or may be provided at a predetermined interval. The image acquisition unit 32 stores the multiple learning images 46 captured by the imaging device 27 in the memory unit 33 for each learning image group.

次に、輝度データ生成部35は、それぞれの学習用画像46の各画素52の画像データを輝度変換し、学習用輝度データ48を生成する。学習用輝度データ48は、各画素52の輝度値が表されたデータである(図4のステップ#2)。輝度データ生成部35は、生成した学習用輝度データ48から、学習用画像群に対応する輝度データ群50を生成する(図4のステップ#3)。輝度データ生成部35は、生成した学習用輝度データ48および輝度データ群50を記憶部33に格納する。 Next, the luminance data generation unit 35 performs luminance conversion on the image data of each pixel 52 of each learning image 46 to generate learning luminance data 48. The learning luminance data 48 is data that represents the luminance value of each pixel 52 (step #2 in FIG. 4). The luminance data generation unit 35 generates a luminance data group 50 corresponding to the learning image group from the generated learning luminance data 48 (step #3 in FIG. 4). The luminance data generation unit 35 stores the generated learning luminance data 48 and luminance data group 50 in the memory unit 33.

次に、ノイズ除去部36は、輝度データ群50毎に、複数の学習用輝度データ48に対して、時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去を行い、学習用強調データ51を生成する(図4のステップ#4)。 Next, the noise removal unit 36 removes noise from the multiple learning luminance data 48 for each luminance data group 50 using a time-series median filter to generate learning enhancement data 51 (step #4 in FIG. 4).

具体的には、図5に示すように、まず、ノイズ除去部36は、一つの輝度データ群50を構成する3600枚の学習用輝度データ48から、それぞれの画素52における、3600個の輝度値を取得する。次に、ノイズ除去部36は、3600個の輝度値の中間値、つまり、1800番目また1801番目に大きな輝度値をその画素52の輝度値とする。ノイズ除去部36は、この処理を、全ての画素52に対して行い、各画素52に輝度値の中間値が対応付けられた学習用強調データ51を生成する。学習用強調データ51は、それぞれの輝度データ群50に対して一つずつ生成され、30組の学習用強調データ51が生成される。ノイズ除去部36は、生成された学習用強調データ51を記憶部33に格納する。 Specifically, as shown in FIG. 5, the noise removal unit 36 first obtains 3600 luminance values for each pixel 52 from the 3600 learning luminance data 48 constituting one luminance data group 50. Next, the noise removal unit 36 sets the median value of the 3600 luminance values, that is, the 1800th or 1801st largest luminance value, as the luminance value of that pixel 52. The noise removal unit 36 performs this process on all pixels 52 to generate learning emphasis data 51 in which the median luminance value is associated with each pixel 52. One learning emphasis data 51 is generated for each luminance data group 50, and 30 sets of learning emphasis data 51 are generated. The noise removal unit 36 stores the generated learning emphasis data 51 in the memory unit 33.

次に、特徴量算出部37は、それぞれの学習用強調データ51からSIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特徴量を算出して学習用特徴量22とする(図4のステップ#5)。 Next, the feature calculation unit 37 calculates SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) features from each training enhancement data 51 and sets them as training features 22 (step #5 in FIG. 4).

具体的には、図6に示すように、特徴量算出部37は、まず、直径15画素の領域を1つの局所領域54として、学習用強調データ51をマトリクス状に並ぶ複数の局所領域54に分割する。次に、特徴量算出部37は、一つの局所領域54を4分割し、16個のブロック55に分割する。次に、特徴量算出部37は、各ブロック55の輝度を、各ブロック55を構成する画素52の面積で案分して算出する。次に、特徴量算出部37は、各ブロック55について、対象となるブロック55をB0とし、ブロックB0に隣接する8つのブロックB1~ブロックB8を想定する。ブロックB1~ブロックB8は、それぞれ、ブロックB0に対して0°の方向のブロックB1、45°の方向のブロックB2、90°の方向のブロックB3、135°の方向のブロックB4、180°の方向のブロックB5、225°の方向のブロックB6、270°の方向のブロックB7、315°の方向のブロックB8である。 Specifically, as shown in Fig. 6, the feature calculation unit 37 first divides the learning emphasis data 51 into a number of local regions 54 arranged in a matrix, with each local region 54 being an area with a diameter of 15 pixels. Next, the feature calculation unit 37 divides each local region 54 into four, thus dividing the data into 16 blocks 55. Next, the feature calculation unit 37 calculates the luminance of each block 55 by dividing it proportionately by the area of the pixels 52 that make up each block 55. Next, for each block 55, the feature calculation unit 37 designates the target block 55 as B0, and assumes eight blocks B1 to B8 adjacent to block B0. Blocks B1 to B8 are respectively block B1 oriented at 0° with respect to block B0, block B2 oriented at 45°, block B3 oriented at 90°, block B4 oriented at 135°, block B5 oriented at 180°, block B6 oriented at 225°, block B7 oriented at 270°, and block B8 oriented at 315°.

次に、特徴量算出部37は、ブロックB0の輝度に対するブロックB1~ブロックB8の輝度の差分(差異量)を輝度勾配として算出する。そして、特徴量算出部37は、各局所領域54について、16個のブロック55に対する、8つの方向に関連付けられた輝度勾配をSIFT特徴量の128次元ベクトル(特徴量ベクトル)とし、128次元の特徴量ベクトルの長さを単位ベクトルに変換し、学習用特徴量22として算出する。なお、SIFT特徴量の算出は、任意の方法で行うことができる。例えば、OpenCV等の画像認識ライブラリのSIFT関数を用いてSIFT特徴量が算出されても良い。 Next, the feature calculation unit 37 calculates the difference (difference amount) between the luminance of blocks B1 to B8 and the luminance of block B0 as a luminance gradient. Then, for each local region 54, the feature calculation unit 37 sets the luminance gradients associated with eight directions for the 16 blocks 55 as a 128-dimensional vector of SIFT features (feature vector), converts the length of the 128-dimensional feature vector into a unit vector, and calculates it as the learning feature 22. Note that the calculation of the SIFT features can be performed by any method. For example, the SIFT features may be calculated using a SIFT function of an image recognition library such as OpenCV.

次に、学習用入力データ生成部39は、学習用強調データ51毎に、局所領域54の位置と、それぞれの局所領域54の学習用特徴量22とを対応付けて、学習用入力データ58を生成する。学習用入力データ生成部39は、生成した複数の学習用入力データ58を記憶部33に格納する(図4のステップ#6)。 Next, the learning input data generating unit 39 generates learning input data 58 by associating the positions of the local regions 54 with the learning features 22 of each local region 54 for each piece of learning emphasis data 51. The learning input data generating unit 39 stores the generated multiple pieces of learning input data 58 in the memory unit 33 (step #6 in FIG. 4).

次に、ベースモデル生成部41は、複数の学習用入力データ58から、各局所領域54の学習用特徴量22を解析し、各局所領域54の学習用特徴量22に関するベースモデル23を生成する。具体的には、ベースモデル23は、各局所領域54における学習用特徴量22の分散共分散行列と平均がモデル化されたものである。ベースモデル23は、学習用特徴量22の分散共分散行列と平均を示すモデルとして生成されても良いが、さらに、検知用のデータ(後述の検知用入力データ59)が入力されることにより、異常の有無を判定する構成とされても良い。 Next, the base model generation unit 41 analyzes the learning features 22 of each local region 54 from the multiple learning input data 58, and generates a base model 23 for the learning features 22 of each local region 54. Specifically, the base model 23 is a model of the variance-covariance matrix and average of the learning features 22 in each local region 54. The base model 23 may be generated as a model indicating the variance-covariance matrix and average of the learning features 22, but may also be configured to determine the presence or absence of an abnormality by inputting detection data (detection input data 59 described below).

ベースモデル23が生成された後、例えば、最後の学習用画像46が撮影されてから所定の時間が経過した後に、撮像装置27は、スラグ磨砕機12の上部の供給口の内部を複数の検知用画像47として撮影し、検知用画像47を記憶部33に格納する。例えば、最後の学習用画像46が撮影されてから所定の時間が経過した後に、1時間の期間(フィルタの単位)内に3600枚の検知用画像47が撮影される(図4のステップ#7)。次に、輝度データ生成部35は、それぞれの検知用画像47を輝度変換して検知用輝度データ49を生成し、検知用輝度データ49を記憶部33に格納する(図4のステップ#8)。次に、ノイズ除去部36は、複数の検知用輝度データ49を、時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去し、検知用強調データ57を生成する。ノイズ除去部36は、生成された検知用強調データ57を記憶部33に格納する(図4のステップ#9)。次に、特徴量算出部37は、学習用特徴量22と同様の方法で、検知用強調データ57に対して、検知用特徴量24を算出する(図4のステップ#10)。次に、検知用入力データ生成部42は、検知用強調データ57に対して、局所領域54の位置と、それぞれの局所領域54の検知用特徴量24とを対応付けて、検知用入力データ59を生成する。検知用入力データ生成部42は、生成した検知用入力データ59を記憶部33に格納する(図4のステップ#11)。 After the base model 23 is generated, for example, after a predetermined time has elapsed since the last learning image 46 was captured, the imaging device 27 captures the inside of the upper supply port of the slag grinder 12 as multiple detection images 47 and stores the detection images 47 in the storage unit 33. For example, after a predetermined time has elapsed since the last learning image 46 was captured, 3600 detection images 47 are captured within a period of one hour (unit of filter) (step #7 in FIG. 4). Next, the brightness data generating unit 35 performs brightness conversion on each detection image 47 to generate detection brightness data 49, and stores the detection brightness data 49 in the storage unit 33 (step #8 in FIG. 4). Next, the noise removing unit 36 removes noise from the multiple detection brightness data 49 using a time-series median filter, and generates detection enhancement data 57. The noise removing unit 36 stores the generated detection enhancement data 57 in the storage unit 33 (step #9 in FIG. 4). Next, the feature calculation unit 37 calculates the detection features 24 for the detection emphasis data 57 in the same manner as for the learning features 22 (step #10 in FIG. 4). Next, the detection input data generation unit 42 generates detection input data 59 by associating the positions of the local regions 54 with the detection features 24 for each local region 54 for the detection emphasis data 57. The detection input data generation unit 42 stores the generated detection input data 59 in the storage unit 33 (step #11 in FIG. 4).

そして、異常判定部43は、検知用入力データ59とベースモデル23とに基づいて、スラグ磨砕機12の上部の供給口に異常が生じているか否かを判定する(図4のステップ#12)。 Then, the abnormality determination unit 43 determines whether or not an abnormality has occurred in the upper supply port of the slag grinder 12 based on the detection input data 59 and the base model 23 (step #12 in Figure 4).

具体的には、異常判定部43は、各局所領域54について、学習用入力データ58における学習用特徴量22に対する、検知用入力データ59における検知用特徴量24の異常度を算出する。例えば、異常度は、学習用入力データ58における学習用特徴量22と検知用入力データ59における検知用特徴量24とのマハラノビス距離として算出される。より具体的には、学習用入力データ58における各局所領域54の学習用特徴量22の平均ベクトルと分散共分散行列とが求められ、局所領域54毎に、検知用入力データ59における検知用特徴量24とのマハラノビス距離が求められる。局所領域54をj(1,2,・・・)、局所領域jの検知用特徴量24をy、学習用入力データ58の局所領域jの学習用特徴量22の平均ベクトルをμ、学習用入力データ58の局所領域jの学習用特徴量22の分散共分散行列をΣとすると、局所領域jにおけるマハラノビス距離a(j)は、

Figure 0007564726000001
となる。 Specifically, the abnormality determination unit 43 calculates, for each local region 54, the degree of abnormality of the detection feature 24 in the detection input data 59 with respect to the learning feature 22 in the learning input data 58. For example, the degree of abnormality is calculated as the Mahalanobis distance between the learning feature 22 in the learning input data 58 and the detection feature 24 in the detection input data 59. More specifically, the average vector and variance-covariance matrix of the learning feature 22 of each local region 54 in the learning input data 58 are calculated, and the Mahalanobis distance between the learning feature 24 in the detection input data 59 and each local region 54 is calculated. If the local region 54 is j (1, 2, . . . ), the detection feature 24 of the local region j is y j , the average vector of the training feature 22 of the local region j in the training input data 58 is μ j , and the variance-covariance matrix of the training feature 22 of the local region j in the training input data 58 is Σ j , then the Mahalanobis distance a(j) in the local region j is given by
Figure 0007564726000001
It becomes.

次に、異常判定部43は、算出したマハラノビス距離を所定のしきい値と比較する。しきい値は、例えば、100または120である。そして、異常判定部43は、いずれかの局所領域54にて、例えば、マハラノビス距離が100以上である場合、スラグ磨砕機12の上部の供給口に異常が検出されたと判定する。 The abnormality determination unit 43 then compares the calculated Mahalanobis distance with a predetermined threshold value. The threshold value is, for example, 100 or 120. If the Mahalanobis distance is, for example, 100 or greater in any of the local regions 54, the abnormality determination unit 43 determines that an abnormality has been detected in the upper supply port of the slag grinder 12.

なお、ベースモデル23は、ある時間帯において撮影された学習用画像46を用いて生成され、以後、そのベースモデル23が継続的に使用されても良いが、ベースモデル23は、異常判定中または異常判定が行われない期間において、随時に撮影された異常が検知されなかった学習用画像46を用いて更新されても良い。 The base model 23 may be generated using learning images 46 taken during a certain period of time, and the base model 23 may be used continuously thereafter. Alternatively, the base model 23 may be updated using learning images 46 taken at any time during an abnormality determination or during a period when an abnormality determination is not being performed, in which no abnormality is detected.

さらに、異常が検知されると、所定の報知が行われる構成としても良い。報知は、報知部62により制御される。報知部62は、図示しない表示部に、異常が検出された箇所と異常が生じた旨を表示させる。または、報知部62は、ランプまたはスピーカで異常が生じた旨を報知させても良い。また、報知部62は、異常が検知されると、異常度に対応するしきい値に応じて作成された異常度マップに基づいて、対処方法を提示する構成とされても良い。 Furthermore, the configuration may be such that, when an abnormality is detected, a predetermined notification is issued. The notification is controlled by the notification unit 62. The notification unit 62 displays, on a display unit (not shown), the location where the abnormality was detected and the fact that an abnormality has occurred. Alternatively, the notification unit 62 may notify the occurrence of an abnormality with a lamp or speaker. Furthermore, the notification unit 62 may be configured to present a method of dealing with an abnormality based on an abnormality degree map created according to a threshold value corresponding to the degree of abnormality when an abnormality is detected.

上述のように、固化されたスラグは、スラグ磨砕機12の上部の供給口からスラグ磨砕機12に供給される。そのため、スラグ磨砕機12の供給口にはスラグが堆積され、スラグ磨砕機12の供給口が閉塞する場合があり、この閉塞状態が異常として検知される。 As described above, the solidified slag is supplied to the slag grinder 12 from the supply port at the top of the slag grinder 12. As a result, slag may accumulate at the supply port of the slag grinder 12, causing the supply port to become clogged, and this blocked state may be detected as an abnormality.

異常の検知に用いるベースモデル23は、スラグ磨砕機12の供給口にはスラグが堆積されていない、あるいはスラグの堆積が問題にならないほど少ない状態の、スラグ磨砕機12の供給口の撮影画像(学習用画像46)の学習用特徴量22がモデル化される。異常の検知は、ベースモデル23を用い、学習用画像46の学習用特徴量22と検知用画像47の検知用特徴量24とが、局所領域54毎に比較されることにより行われる。 The base model 23 used to detect anomalies is a model of the learning features 22 of an image (learning image 46) taken of the supply port of the slag grinder 12 when no slag is accumulated at the supply port of the slag grinder 12 or when the amount of slag accumulated is so small that it is not a problem. Anomalies are detected by using the base model 23 to compare the learning features 22 of the learning image 46 with the detection features 24 of the detection image 47 for each local region 54.

ここで、撮影領域における供給口等の壁面が水分や汚れ等により変色する場合がある。学習用画像46の撮影時と、検知用画像47の撮影時とで、壁の色が変化していると、壁の変色部分を異常と誤判定する場合がある。そのため、ベースモデル23の生成に用いられる学習用強調データ51の生成の際には、壁の変色が正常なものとなるように、時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去が行われる。さらに、スラグ磨砕機12の供給口にスラグが堆積するという異常内容と壁の変色態様に応じて、学習用画像46の撮影におけるフィルタ単位や学習データの長さ等のパラメータを最適化させ、フィルタの単位を1時間とし、学習データの長さを30時間として、学習用画像46が撮影される。また、学習用画像46を撮影してから検知用画像47を撮影するまでの間隔は任意の時間でも良いが、例えば、10時間に設定される。 Here, the wall surface of the supply port in the photographing area may be discolored due to moisture, dirt, etc. If the color of the wall changes between when the learning image 46 is photographed and when the detection image 47 is photographed, the discolored part of the wall may be erroneously determined to be abnormal. Therefore, when generating the learning enhancement data 51 used to generate the base model 23, noise is removed using a time-series median filter so that the discoloration of the wall becomes normal. Furthermore, parameters such as the filter unit and the length of the learning data in photographing the learning image 46 are optimized according to the abnormality of slag accumulating at the supply port of the slag grinder 12 and the discoloration of the wall, and the learning image 46 is photographed with the filter unit set to 1 hour and the length of the learning data set to 30 hours. In addition, the interval between photographing the learning image 46 and photographing the detection image 47 may be any time, but is set to 10 hours, for example.

図7は閉塞異常の原因となる堆積物の検知結果を示す写真であり、図7(a)はしきい値が100の場合の堆積物の検知結果を示す写真、図7(b)はしきい値が120の場合の堆積物の検知結果を示す写真である。検知結果を示す写真において、堆積物として検知された画素は破線で囲まれている。なお、報知部62は、図7に示すような写真を表示させる構成としても良い。 Figure 7 shows photographs showing the detection results of deposits that cause blockage abnormalities, with Figure 7(a) being a photograph showing the detection results of deposits when the threshold value is 100, and Figure 7(b) being a photograph showing the detection results of deposits when the threshold value is 120. In the photographs showing the detection results, pixels detected as deposits are surrounded by dashed lines. The notification unit 62 may also be configured to display a photograph such as that shown in Figure 7.

このように、スラグ磨砕機12の供給口において、堆積物が徐々に堆積して閉塞に至る異常を検知するために、フィルタとして最適な時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去を行い、フィルタ単位や学習データの長さ等のパラメータを最適化して学習用画像46が撮影されることにより、堆積物を検知するのに最適化されたベースモデル23を生成することができる。その結果、手間をかけずに、精度良く異常を検知することができる。 In this way, in order to detect an abnormality in the supply port of the slag grinder 12, where deposits gradually build up and lead to blockage, a time-series median filter that is optimal as a filter is used to remove noise, and parameters such as the filter unit and the length of the learning data are optimized to capture the learning images 46, thereby generating a base model 23 that is optimized for detecting deposits. As a result, abnormalities can be detected with high accuracy and without much effort.

また、検知用画像47を撮影する際の、フィルタ単位や学習データの長さ等のパラメータは任意であり、ノイズ除去に用いるフィルタ、およびノイズ除去の要否は任意であるが、学習用入力データ58の生成と同様に、ノイズ除去を行うことにより、より精度良く異常を検知することができる。 In addition, when capturing the detection image 47, parameters such as the filter unit and the length of the learning data are optional, and the filter used for noise removal and whether or not noise removal is necessary are optional. However, as with the generation of the learning input data 58, by performing noise removal, abnormalities can be detected with greater accuracy.

また、異常の有無を判定する際には、ベースモデル23に含まれる、局所領域54毎の学習用特徴量22に対して、検知用特徴量24がどの程度離れているか(異常度)が検証される。複数組の学習用画像46が撮影され、複数の学習用特徴量22と検知用特徴量24とが比較されることにより、学習用特徴量22のばらつきを考慮して異常の検知が行われるため、精度良く異常を検知することができる。また、学習用特徴量22の平均および分散共分散行列が考慮されることにより、より精度良く異常を検知することができる。特に、異常度の検証にマハラノビス距離を用いることにより、より精度良く異常を検知することができる。 When determining whether or not there is an abnormality, the distance (degree of abnormality) between the detection features 24 and the learning features 22 for each local region 54 included in the base model 23 is verified. Multiple sets of learning images 46 are captured, and multiple learning features 22 are compared with the detection features 24, so that abnormalities are detected while taking into account the variance of the learning features 22, allowing for accurate detection of abnormalities. Furthermore, by taking into account the mean and variance-covariance matrix of the learning features 22, abnormalities can be detected with greater accuracy. In particular, by using the Mahalanobis distance to verify the degree of abnormality, abnormalities can be detected with greater accuracy.

〔第2実施形態〕
第1実施形態に示すように、堆積物により閉塞が発生する異常を検知する際には、時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去を行うことが好適である。さらに、異常の内容に応じて適切なフィルタを用いてノイズ除去を行うこともできる。例えば、流動物(流体)の流れ(流動)が滞る流動異常を検知する場合、流動物を強調されるようにノイズ除去が行われる時系列ミニマムフィルタが用いられる。
Second Embodiment
As shown in the first embodiment, when detecting an abnormality in which a blockage occurs due to deposits, it is preferable to perform noise removal using a time series median filter. Furthermore, noise removal can also be performed using an appropriate filter depending on the type of abnormality. For example, when detecting a flow abnormality in which the flow (flow) of a fluid is stagnated, a time series minimum filter is used, which performs noise removal so as to emphasize the fluid.

例えば、バグフィルタ7の直前に活性炭を供給する切り出し部15において、切り出し部15を流動する活性炭が減少する等の流動異常を検知する異常検知において、時系列ミニマムフィルタを用いたノイズ除去が行われても良い。切り出し部15では、一般的に活性炭が常時流動しているため、活性炭を強調するようにノイズ除去処理が行われると、学習用入力データ58における切り出し部15の内部に対応する局所領域54は、一様に活性炭で満たされた状態に対応する特徴量となる。これに対して、活性炭の流動に異常が生じた状態の検知用入力データ59における切り出し部15の内部に対応する局所領域54は、活性炭に対応する特徴量と異なる特徴量となる。そのため、活性炭の流動異常が、容易かつ精度良く検知される。 For example, in an anomaly detection process for detecting flow anomalies such as a decrease in the amount of activated carbon flowing through the cut-out section 15, which supplies activated carbon immediately before the bag filter 7, noise removal may be performed using a time-series minimum filter. In the cut-out section 15, activated carbon is generally constantly flowing, so when noise removal processing is performed to emphasize the activated carbon, the local region 54 corresponding to the inside of the cut-out section 15 in the learning input data 58 has a feature value corresponding to a state where the area is uniformly filled with activated carbon. In contrast, the local region 54 corresponding to the inside of the cut-out section 15 in the detection input data 59 in a state where an abnormality has occurred in the flow of activated carbon has a feature value different from the feature value corresponding to activated carbon. Therefore, flow anomalies in activated carbon can be easily and accurately detected.

また、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去を行う場合も、異常の内容と環境に応じて、フィルタ単位、学習データの長さ等のパラメータやしきい値等の種々の条件が最適化される。切り出し部15における流動異常を検知する際には、例えば、フィルタ単位が30秒、学習データの長さが10分、異常判定の際のしきい値が20に設定され、学習用画像46を撮影してから検知用画像47を撮影するまでの間隔が150秒に設定される。以下、図1,図2を参照しながら、図3~図6を用いて、具体的な構成例について説明する。なお、図3に示す異常検知装置の構成は、第一実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。 When noise is removed using a time series minimum filter, various conditions such as parameters such as the filter unit and length of learning data, and thresholds are optimized according to the type of anomaly and the environment. When detecting flow anomalies in the cutout unit 15, for example, the filter unit is set to 30 seconds, the length of learning data is set to 10 minutes, the threshold for anomaly determination is set to 20, and the interval between capturing the learning image 46 and capturing the detection image 47 is set to 150 seconds. Below, specific configuration examples are described using Figures 3 to 6 with reference to Figures 1 and 2. Note that the configuration of the anomaly detection device shown in Figure 3 is the same as that of the first embodiment, so a detailed description is omitted.

まず、学習用入力データ58を生成するために、撮像装置27は、活性炭を供給する切り出し部15の内部を撮影する。撮影は、所定の学習期間(学習データの長さ)中の異なる複数の単位期間(フィルタの単位)内に行われ、それぞれの単位期間中に複数の学習用画像46が取得される。また、それぞれの単位期間中に撮影された複数の学習用画像46を一組の学習用画像群として、複数組の学習用画像群が生成される(図4のステップ#1)。 First, to generate the learning input data 58, the imaging device 27 captures an image of the inside of the cutout section 15 that supplies activated carbon. The images are captured within a number of different unit periods (filter units) during a predetermined learning period (length of the learning data), and a number of learning images 46 are acquired during each unit period. In addition, a number of sets of learning images are generated by treating the multiple learning images 46 captured during each unit period as a set of learning image groups (step #1 in FIG. 4).

具体的には、撮像装置27は、10分にわたる学習期間(学習データの長さ)中に、継続して切り出し部15の内部を撮影する。撮影は、30秒の長さの単位期間中に300回行われ、学習期間中に複数の単位期間が設けられる。撮影された複数の学習用画像46のうち、30秒(フィルタ単位)の間に撮影された300枚の学習用画像46を一組の学習用画像群として、複数組の学習用画像群が生成される。学習期間中20個の単位期間が設けられる場合、合計で20枚の学習用画像46が撮影され、1つの単位期間中に撮影された300枚の学習用画像46を一組の学習用画像群として、二十組の学習用画像群が生成される。なお、学習期間中の単位期間は、連続して設けられても良いが、所定の間隔を空けて設けられても良い。画像取得部32は、撮像装置27が撮影した複数の学習用画像46を学習用画像群毎に記憶部33に格納する。 Specifically, the imaging device 27 continuously captures the inside of the cutout unit 15 during a learning period (length of learning data) of 10 minutes. The capture is performed 300 times during a unit period of 30 seconds, and multiple unit periods are provided during the learning period. Among the captured learning images 46, 300 learning images 46 captured during 30 seconds (filter unit) are used as one learning image group to generate multiple learning image groups. When 20 unit periods are provided during the learning period, a total of 20 learning images 46 are captured, and 20 learning image groups are generated by using the 300 learning images 46 captured during one unit period as one learning image group. The unit periods during the learning period may be provided consecutively, or may be provided at a predetermined interval. The image acquisition unit 32 stores the multiple learning images 46 captured by the imaging device 27 in the memory unit 33 for each learning image group.

次に、輝度データ生成部35は、それぞれの学習用画像46の各画素52の画像データを輝度変換し、学習用輝度データ48を生成する。学習用輝度データ48は、各画素52の輝度値が表されたデータである(図4のステップ#2)。輝度データ生成部35は、生成した学習用輝度データ48から、学習用画像群に対応する輝度データ群50を生成する(図4のステップ#3)。輝度データ生成部35は、生成した学習用輝度データ48および輝度データ群50を記憶部33に格納する。 Next, the luminance data generation unit 35 performs luminance conversion on the image data of each pixel 52 of each learning image 46 to generate learning luminance data 48. The learning luminance data 48 is data that represents the luminance value of each pixel 52 (step #2 in FIG. 4). The luminance data generation unit 35 generates a luminance data group 50 corresponding to the learning image group from the generated learning luminance data 48 (step #3 in FIG. 4). The luminance data generation unit 35 stores the generated learning luminance data 48 and luminance data group 50 in the memory unit 33.

次に、ノイズ除去部36は、輝度データ群50毎に、複数の学習用輝度データ48に対して、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去を行い、学習用強調データ51を生成する(図4のステップ#4)。 Next, the noise removal unit 36 performs noise removal on the multiple learning luminance data 48 for each luminance data group 50 using a time series minimum filter to generate learning emphasis data 51 (step #4 in Figure 4).

具体的には、図5に示すように、まず、ノイズ除去部36は、一つの輝度データ群50を構成する5枚の学習用輝度データ48から、それぞれの画素52における、300個の輝度値を取得する。次に、ノイズ除去部36は、300個の輝度値の最小値をその画素52の輝度値とする。ノイズ除去部36は、この処理を、全ての画素52に対して行い、各画素52に輝度値の最小値が対応付けられた学習用強調データ51を生成する。学習用強調データ51は、それぞれの輝度データ群50に対して一つずつ生成され、二十組の学習用強調データ51が生成される。ノイズ除去部36は、生成された学習用強調データ51を記憶部33に格納する。 Specifically, as shown in FIG. 5, the noise removal unit 36 first obtains 300 luminance values for each pixel 52 from the five learning luminance data 48 that constitute one luminance data group 50. Next, the noise removal unit 36 sets the minimum of the 300 luminance values as the luminance value of that pixel 52. The noise removal unit 36 performs this process on all pixels 52 to generate learning emphasis data 51 in which each pixel 52 is associated with the minimum luminance value. One learning emphasis data 51 is generated for each luminance data group 50, and twenty sets of learning emphasis data 51 are generated. The noise removal unit 36 stores the generated learning emphasis data 51 in the memory unit 33.

次に、特徴量算出部37は、それぞれの学習用強調データ51からSIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特徴量を算出して学習用特徴量22とする(図4のステップ#5)。 Next, the feature calculation unit 37 calculates SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) features from each training enhancement data 51 and sets them as training features 22 (step #5 in FIG. 4).

具体的には、図6に示すように、特徴量算出部37は、まず、直径15画素の領域を1つの局所領域54として、学習用強調データ51をマトリクス状に並ぶ複数の局所領域54に分割する。次に、特徴量算出部37は、一つの局所領域54を縦横4分割し、16個のブロック55に分割する。次に、特徴量算出部37は、各ブロック55の輝度を、各ブロック55を構成する画素52の面積で案分して算出する。次に、特徴量算出部37は、各ブロック55について、対象となるブロック55をB0とし、ブロックB0に隣接する8つのブロックB1~ブロックB8を想定する。ブロックB1~ブロックB8は、それぞれ、ブロックB0に対して0°の方向のブロックB1、45°の方向のブロックB2、90°の方向のブロックB3、135°の方向のブロックB4、180°の方向のブロックB5、225°の方向のブロックB6、270°の方向のブロックB7、315°の方向のブロックB8である。 Specifically, as shown in Fig. 6, the feature calculation unit 37 first divides the learning enhancement data 51 into a plurality of local regions 54 arranged in a matrix, with each local region 54 being an area with a diameter of 15 pixels. Next, the feature calculation unit 37 divides each local region 54 vertically and horizontally into four, thus dividing it into 16 blocks 55. Next, the feature calculation unit 37 calculates the luminance of each block 55 by dividing it proportionately by the area of the pixels 52 that make up each block 55. Next, for each block 55, the feature calculation unit 37 designates the target block 55 as B0, and assumes eight blocks B1 to B8 adjacent to block B0. Blocks B1 to B8 are respectively block B1 oriented at 0° with respect to block B0, block B2 oriented at 45°, block B3 oriented at 90°, block B4 oriented at 135°, block B5 oriented at 180°, block B6 oriented at 225°, block B7 oriented at 270°, and block B8 oriented at 315°.

次に、特徴量算出部37は、ブロックB0の輝度に対するブロックB1~ブロックB8の輝度の差分(差異量)を輝度勾配として算出する。そして、特徴量算出部37は、各局所領域54について、16個のブロック55に対する、8つの方向に関連付けられた輝度勾配をSIFT特徴量の128次元ベクトル(特徴量ベクトル)とし、128次元の特徴量ベクトルの長さを単一ベクトルに変換し、学習用特徴量22として算出する。なお、SIFT特徴量の算出は、任意の方法で行うことができる。例えば、OpenCV等の画像認識ライブラリのSIFT関数を用いてSIFT特徴量が算出されても良い。 Next, the feature calculation unit 37 calculates the difference (difference amount) between the luminance of blocks B1 to B8 relative to the luminance of block B0 as a luminance gradient. Then, for each local region 54, the feature calculation unit 37 sets the luminance gradient associated with eight directions for the 16 blocks 55 as a 128-dimensional vector of SIFT features (feature vector), converts the length of the 128-dimensional feature vector into a single vector, and calculates it as the learning feature 22. Note that the calculation of the SIFT features can be performed by any method. For example, the SIFT features may be calculated using a SIFT function of an image recognition library such as OpenCV.

次に、学習用入力データ生成部39は、学習用強調データ51毎に、局所領域54の位置と、それぞれの局所領域54の学習用特徴量22とを対応付けて、学習用入力データ58を生成する。学習用入力データ生成部39は、生成した複数の学習用入力データ58を記憶部33に格納する(図4のステップ#6)。 Next, the learning input data generating unit 39 generates learning input data 58 by associating the positions of the local regions 54 with the learning features 22 of each local region 54 for each piece of learning emphasis data 51. The learning input data generating unit 39 stores the generated multiple pieces of learning input data 58 in the memory unit 33 (step #6 in FIG. 4).

次に、ベースモデル生成部41は、複数の学習用入力データ58から、各局所領域54の学習用特徴量22を解析し、各局所領域54の学習用特徴量22に関するベースモデル23を生成する。具体的には、ベースモデル23は、各局所領域54における学習用特徴量22の分散共分散行列と平均がモデル化されたものである。ベースモデル23は、学習用特徴量22の分散共分散行列と平均を示すモデルとして生成されても良いが、さらに、検知用のデータ(後述の検知用入力データ59)が入力されることにより、異常の有無を判定する構成とされても良い。 Next, the base model generation unit 41 analyzes the learning features 22 of each local region 54 from the multiple learning input data 58, and generates a base model 23 for the learning features 22 of each local region 54. Specifically, the base model 23 is a model of the variance-covariance matrix and average of the learning features 22 in each local region 54. The base model 23 may be generated as a model indicating the variance-covariance matrix and average of the learning features 22, but may also be configured to determine the presence or absence of an abnormality by inputting detection data (detection input data 59 described below).

ベースモデル23が生成された後、例えば、最後の学習用画像46が撮影されてから所定の時間が経過した後に、撮像装置27は、切り出し部15の内部を複数の検知用画像47として撮影し、検知用画像47を記憶部33に格納する。例えば、最後の学習用画像46が撮影されてから所定の時間が経過した後に、30秒の期間(フィルタの単位)内に300枚の検知用画像47が撮影される(図4のステップ#7)。次に、輝度データ生成部35は、それぞれの検知用画像47を輝度変換して検知用輝度データ49を生成し、検知用輝度データ49を記憶部33に格納する(図4のステップ#8)。次に、ノイズ除去部36は、複数の検知用輝度データ49を、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去し、検知用強調データ57を生成する。ノイズ除去部36は、生成された検知用強調データ57を記憶部33に格納する(図4のステップ#9)。次に、特徴量算出部37は、学習用特徴量22と同様の方法で、検知用強調データ57に対して、検知用特徴量24を算出する(図4のステップ#10)。次に、検知用入力データ生成部42は、検知用強調データ57に対して、局所領域54の位置と、それぞれの局所領域54の検知用特徴量24とを対応付けて、検知用入力データ59を生成する。検知用入力データ生成部42は、生成した検知用入力データ59を記憶部33に格納する(図4のステップ#11)。 After the base model 23 is generated, for example, after a predetermined time has elapsed since the last learning image 46 was captured, the imaging device 27 captures the inside of the cutout unit 15 as multiple detection images 47 and stores the detection images 47 in the storage unit 33. For example, after a predetermined time has elapsed since the last learning image 46 was captured, 300 detection images 47 are captured within a period of 30 seconds (unit of filter) (step #7 in FIG. 4). Next, the luminance data generating unit 35 performs luminance conversion on each detection image 47 to generate detection luminance data 49, and stores the detection luminance data 49 in the storage unit 33 (step #8 in FIG. 4). Next, the noise removing unit 36 removes noise from the multiple detection luminance data 49 using a time series minimum filter, and generates detection emphasis data 57. The noise removing unit 36 stores the generated detection emphasis data 57 in the storage unit 33 (step #9 in FIG. 4). Next, the feature calculation unit 37 calculates the detection features 24 for the detection emphasis data 57 in a manner similar to that for the learning features 22 (step #10 in FIG. 4). Next, the detection input data generation unit 42 generates detection input data 59 by associating the positions of the local regions 54 with the detection features 24 for each local region 54 for the detection emphasis data 57. The detection input data generation unit 42 stores the generated detection input data 59 in the storage unit 33 (step #11 in FIG. 4).

そして、異常判定部43は、検知用入力データ59とベースモデル23とに基づいて、切り出し部15に異常が生じているか否かを判定する(図4のステップ#12)。 Then, the abnormality determination unit 43 determines whether or not an abnormality has occurred in the cut-out unit 15 based on the detection input data 59 and the base model 23 (step #12 in Figure 4).

具体的には、異常判定部43は、各局所領域54について、学習用入力データ58における学習用特徴量22に対する、検知用入力データ59における検知用特徴量24の異常度を算出する。例えば、異常度は、学習用入力データ58における学習用特徴量22と検知用入力データ59における検知用特徴量24とのマハラノビス距離として算出される。具体的には、学習用入力データ58における各局所領域54の学習用特徴量22の平均ベクトルと分散共分散行列とが求められ、局所領域54毎に、検知用入力データ59における検知用特徴量24とのマハラノビス距離が求められる。局所領域54をj(1,2,・・・)、局所領域jの検知用特徴量24をy、学習用入力データ58の局所領域jの学習用特徴量22の平均ベクトルをμ、学習用入力データ58の局所領域jの学習用特徴量22の分散共分散行列をΣとすると、局所領域jにおけるマハラノビス距離a(j)は、

Figure 0007564726000002
となる。 Specifically, the abnormality determination unit 43 calculates, for each local region 54, the degree of abnormality of the detection feature 24 in the detection input data 59 with respect to the learning feature 22 in the learning input data 58. For example, the degree of abnormality is calculated as the Mahalanobis distance between the learning feature 22 in the learning input data 58 and the detection feature 24 in the detection input data 59. Specifically, the average vector and variance-covariance matrix of the learning feature 22 of each local region 54 in the learning input data 58 are calculated, and the Mahalanobis distance between the learning feature 24 in the detection input data 59 and each local region 54 is calculated. If the local region 54 is j (1, 2, . . . ), the detection feature 24 of the local region j is y j , the average vector of the training feature 22 of the local region j in the training input data 58 is μ j , and the variance-covariance matrix of the training feature 22 of the local region j in the training input data 58 is Σ j , then the Mahalanobis distance a(j) in the local region j is given by
Figure 0007564726000002
It becomes.

次に、異常判定部43は、算出したマハラノビス距離を所定のしきい値と比較する。しきい値は、例えば、20である。そして、異常判定部43は、いずれかの局所領域54にて、マハラノビス距離が20以上である場合、切り出し部15に異常が検出されたと判定する。 Next, the abnormality determination unit 43 compares the calculated Mahalanobis distance with a predetermined threshold value. The threshold value is, for example, 20. Then, if the Mahalanobis distance is 20 or more in any of the local regions 54, the abnormality determination unit 43 determines that an abnormality has been detected in the cut-out unit 15.

なお、ベースモデル23は、ある時間帯において撮影された学習用画像46を用いて生成され、以後、そのベースモデル23が継続的に使用されても良いが、ベースモデル23は、異常判定中または異常判定が行われない期間において、随時に撮影された、異常が検知されなかった学習用画像46を用いて更新されても良い。 The base model 23 may be generated using learning images 46 taken during a certain period of time, and the base model 23 may be used continuously thereafter. Alternatively, the base model 23 may be updated using learning images 46 taken at any time during an abnormality determination or during a period when an abnormality determination is not being performed, and in which no abnormality is detected.

さらに、異常が検知されると、所定の報知が行われる構成としても良い。報知は、報知部62により制御される。報知部62は、図示しない表示部に、異常が検出された箇所と異常が生じた旨を表示させる。または、報知部62は、ランプまたはスピーカで異常が生じた旨を報知させても良い。また、報知部62は、異常が検知されると、異常度に対応するしきい値に応じて作成された異常度マップに基づいて、対処方法を提示する構成とされても良い。 Furthermore, the configuration may be such that, when an abnormality is detected, a predetermined notification is issued. The notification is controlled by the notification unit 62. The notification unit 62 displays, on a display unit (not shown), the location where the abnormality was detected and the fact that an abnormality has occurred. Alternatively, the notification unit 62 may notify the occurrence of an abnormality with a lamp or speaker. Furthermore, the notification unit 62 may be configured to present a method of dealing with an abnormality based on an abnormality degree map created according to a threshold value corresponding to the degree of abnormality when an abnormality is detected.

上述のように、切り出し部15を流動する活性炭の流れが滞る場合があり、この流動異常が異常として検知される。 As mentioned above, the flow of activated carbon through the cutout section 15 may be stagnated, and this flow anomaly is detected as an anomaly.

異常の検知に用いるベースモデル23は、切り出し部15を流動する活性炭の流れが正常である状態の、切り出し部15の撮影画像(学習用画像46)の学習用特徴量22がモデル化される。異常の検知は、ベースモデル23を用い、学習用画像46の学習用特徴量22と検知用画像47の検知用特徴量24とが、局所領域54毎に比較されることにより行われる。 The base model 23 used to detect anomalies is a model of the learning features 22 of the captured image (learning image 46) of the cutout section 15 when the flow of activated carbon through the cutout section 15 is normal. Anomalies are detected by using the base model 23 to compare the learning features 22 of the learning image 46 with the detection features 24 of the detection image 47 for each local region 54.

ここで、撮影画像20に流動物がモヤとして撮像される。流動物であるモヤのみを抽出するために、ベースモデル23の生成に用いられる学習用強調データ51の生成の際には、流動物を強調するように、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去が行われる。さらに、切り出し部15に生じる流動異常内容とモヤ等の誤認しやすい状況の発生態様に応じて、学習用画像46の撮影におけるフィルタ単位や学習データの長さ等のパラメータを最適化させ、フィルタの単位を30秒とし、学習データの長さを10分として、学習用画像46が撮影される。また、学習用画像46を撮影してから検知用画像47を撮影するまでの間隔は任意の時間でも良いが、例えば、150秒に設定される。 Here, the flowing matter is captured as a haze in the captured image 20. In order to extract only the flowing matter, that is, the haze, noise is removed using a time series minimum filter to emphasize the flowing matter when generating the learning enhancement data 51 used to generate the base model 23. Furthermore, parameters such as the filter unit and the length of the learning data in capturing the learning image 46 are optimized according to the occurrence state of the situation in which the flow abnormality occurring in the cutout section 15 is easily mistaken for a haze, and the learning image 46 is captured with the filter unit set to 30 seconds and the length of the learning data set to 10 minutes. In addition, the interval between capturing the learning image 46 and capturing the detection image 47 may be any time, but is set to 150 seconds, for example.

また、検知用画像47を撮影する際の、フィルタ単位や学習データの長さ等のパラメータは任意であり、ノイズ除去に用いるフィルタ、およびノイズ除去の要否は任意であるが、学習用入力データ58の生成と同様に、ノイズ除去を行うことにより、より精度良く異常を検知することができる。 In addition, when capturing the detection image 47, parameters such as the filter unit and the length of the learning data are optional, and the filter used for noise removal and whether or not noise removal is necessary are optional. However, as with the generation of the learning input data 58, by performing noise removal, abnormalities can be detected with greater accuracy.

また、異常の有無を判定する際には、ベースモデル23に含まれる、局所領域54毎の学習用特徴量22に対して、検知用特徴量24がどの程度離れているか(異常度)が検証される。複数組の学習用画像46が撮影され、複数の学習用特徴量22と検知用特徴量24とが比較されることにより、学習用特徴量22のばらつきを考慮して異常の検知が行われるため、精度良く異常を検知することができる。特に、異常度の検証にマハラノビス距離を用いることにより、より精度良く異常を検知することができる。 When determining whether or not there is an abnormality, the distance (degree of abnormality) between the detection features 24 and the learning features 22 for each local region 54 included in the base model 23 is verified. Multiple sets of learning images 46 are captured, and multiple learning features 22 are compared with the detection features 24, so that abnormalities are detected while taking into account the variability of the learning features 22, allowing for accurate detection of abnormalities. In particular, by using the Mahalanobis distance to verify the degree of abnormality, abnormalities can be detected with greater accuracy.

〔別実施形態〕
(1)第1実施形態では、スラグ磨砕機12の供給口における異常の検知を例に説明したが、このような異常検知は、ごみ焼却施設1における、種々の部位の異常の検知に対して適用することができる。
[Another embodiment]
(1) In the first embodiment, detection of an abnormality at the supply inlet of the slag grinder 12 was described as an example, but such abnormality detection can be applied to detection of abnormalities in various parts of the waste incineration facility 1.

その際、フィルタの選択の他に、フィルタ単位、学習データの長さ等のパラメータやしきい値等の種々の条件が、検知対象となる異常の内容や壁の変色等の除去対象の態様に応じて設定される。これにより、異常内容や環境に応じて精度良く異常を検知することができると共に、同じアルゴリズムで異常検知を行いながらパラメータ等を調整することにより、手間なく、汎用性を向上させることができる。 In addition to selecting a filter, various conditions such as parameters such as filter unit and length of learning data, thresholds, etc. are set according to the type of abnormality to be detected and the type of object to be removed, such as discoloration of a wall. This allows for accurate detection of abnormalities according to the type of abnormality and the environment, and by adjusting parameters while detecting anomalies using the same algorithm, versatility can be improved without hassle.

第1実施形態に係る異常検知は、例えば、ガス化炉2の下方に貯留された残留物を搬送・排出する排出装置13に、残留物が堆積して、排出装置13を閉塞する異常の検知に用いることもできる。また、第1実施形態に係る異常検知は、砂分離スクリーン14に異物が堆積して砂分離スクリーン14を閉塞する異常の検知に用いることもできる。 The abnormality detection according to the first embodiment can be used, for example, to detect an abnormality in which residue accumulates in the discharge device 13, which transports and discharges the residue stored below the gasification furnace 2, causing the discharge device 13 to become clogged. The abnormality detection according to the first embodiment can also be used to detect an abnormality in which foreign matter accumulates on the sand separation screen 14, causing the sand separation screen 14 to become clogged.

排出装置13の閉塞異常を検知する際には、例えば、フィルタ単位が3秒、学習データの長さが60秒で1秒間に25枚の撮影画像20が撮影されて、異常判定の際のしきい値が35に設定され、学習用画像46を撮影してから検知用画像47を撮影するまでの間隔が15秒に設定される。なお、撮像位置は排出装置13下流に位置する図示しない不燃物貯留槽の出口部である。 When detecting a blockage abnormality in the discharge device 13, for example, the filter unit is 3 seconds, the length of the learning data is 60 seconds, 25 images 20 are taken per second, the threshold value for abnormality determination is set to 35, and the interval between taking the learning image 46 and taking the detection image 47 is set to 15 seconds. The image capture position is the outlet of a non-combustible storage tank (not shown) located downstream of the discharge device 13.

砂分離スクリーン14の閉塞異常を検知する際には、例えば、フィルタ単位が3分、学習データの長さが30分で1秒間に5枚の撮影画像20が撮影されて、異常判定の際のしきい値が15に設定され、学習用画像46を撮影してから検知用画像47を撮影するまでの間隔が6分に設定される。 When detecting a blockage abnormality in the sand separation screen 14, for example, the filter unit is 3 minutes, the length of the learning data is 30 minutes, 5 images 20 are taken per second, the threshold value for determining an abnormality is set to 15, and the interval between taking the learning image 46 and the detection image 47 is set to 6 minutes.

(2)学習用特徴量22と検知用特徴量24との異常度は、マハラノビス距離を用いて算出することに限定されず、異常の内容等に応じて、ユークリッド距離等の種々のベクトルを用いた類似度算出方法で算出されても良いまた、特徴量も、SIFT特徴量に限定されず、任意の手法で算出されても良い。 (2) The degree of anomaly between the learning features 22 and the detection features 24 is not limited to being calculated using the Mahalanobis distance, but may be calculated using a similarity calculation method using various vectors such as Euclidean distance depending on the type of anomaly, etc. Furthermore, the features are not limited to being SIFT features, but may be calculated using any method.

(3)上述のように、ノイズ除去に用いられるフィルタは、堆積物による閉塞異常を検知する際には時系列メディアンフィルタが用いられ、流動物の流動異常を検知する際には時系列ミニマムフィルタが用いられるが、その他の異常内容に応じて、異なるフィルタが用いられても良い。これにより、より汎用性が高く、異常を検知することができる。 (3) As described above, the filters used for noise removal are a time series median filter when detecting blockage anomalies caused by deposits, and a time series minimum filter when detecting flow anomalies in fluids. However, different filters may be used depending on the type of anomaly. This makes it possible to detect anomalies with greater versatility.

(4)上述のように、ノイズ除去の際には、異常の内容に応じて異なるフィルタが使用されるが、異常検知部28は、あらかじめ複数のフィルタを備え、ノイズ除去の際に使用するフィルタを選択できる構成とされても良い。これにより、異常検知装置は、さらに種々の部位に対する種々の異常を検知でき、さらに汎用性が高くなる。 (4) As described above, when removing noise, different filters are used depending on the type of abnormality. However, the anomaly detection unit 28 may be configured to be provided with multiple filters in advance and to be able to select the filter to be used when removing noise. This allows the anomaly detection device to detect various abnormalities in various parts, making it even more versatile.

例えば、異常検知装置は、フィルタ選択部63をさらに備え、フィルタ選択部63にて選択されたフィルタを用いてノイズ除去を行う構成とすることができる。 For example, the anomaly detection device may further include a filter selection unit 63, and may be configured to perform noise removal using a filter selected by the filter selection unit 63.

さらに、異常検知装置は、パラメータ設定部64を備えても良い。パラメータは、異常の内容等に応じて最適化される。異常検知装置は、パラメータ設定部64を通じて任意のパラメータを設定できる構成とすることにより、より好ましくは、フィルタの選択とパラメータの設定を行うことができる構成とすることにより、新たに必要になった異常検知にも容易に対応することができ、より汎用性高く、異常の検知を行うことができる。 The anomaly detection device may further include a parameter setting unit 64. The parameters are optimized according to the type of anomaly, etc. The anomaly detection device may be configured to allow any parameter to be set through the parameter setting unit 64, and more preferably, to allow filter selection and parameter setting, thereby making it possible to easily respond to newly required anomaly detection and to perform anomaly detection with greater versatility.

なお、異常検知方法および異常検知プログラムにおいても、フィルタの選択およびパラメータの設定を行うことができる構成としても良い。 The anomaly detection method and the anomaly detection program may also be configured to allow for filter selection and parameter setting.

(5)また、局所領域54のサイズも、直径15画素に限らず、検知すべき異常の内容や検出対象の大きさ等に応じて最適化される。例えば、排出装置13の閉塞異常を検知する際には、直径15画素が1つの局所領域54とされ、砂分離スクリーン14の閉塞異常を検知する際には、直径30画素が1つの局所領域54とされ、活性炭の流動異常を検知する際には、直径15画素が1つの局所領域54とされる。これにより、精度良く異常が検知される。 (5) The size of the local region 54 is also not limited to a diameter of 15 pixels, but is optimized according to the type of abnormality to be detected and the size of the detection target. For example, when detecting a blockage abnormality in the discharge device 13, a diameter of 15 pixels is used as one local region 54, when detecting a blockage abnormality in the sand separation screen 14, a diameter of 30 pixels is used as one local region 54, and when detecting a flow abnormality in activated carbon, a diameter of 15 pixels is used as one local region 54. This allows for accurate detection of abnormalities.

(6)局所領域54を16分割する構成に限らず、局所領域54は、任意の数のブロック55に分割されても良い。また、輝度勾配を求める隣接するブロック55の数、すなわち隣接するブロック55の方向は8方向に限らず、4方向等、任意の数の方向のブロック55に対する輝度勾配が求められても良い。 (6) The local region 54 is not limited to being divided into 16 parts, and may be divided into any number of blocks 55. In addition, the number of adjacent blocks 55 for which the luminance gradient is to be calculated, i.e., the directions of the adjacent blocks 55, is not limited to eight directions, and the luminance gradient for the blocks 55 in any number of directions, such as four directions, may be calculated.

その結果、上記例では、16分割されたブロック55のそれぞれに対して、8方向分の輝度勾配が求められて、16×8で128次元の特徴量ベクトルから特徴量が算出されたが、分割されるブロック55の数と輝度勾配が求められる方向の数とで決まる次元数の特徴量ベクトルから特徴量が算出されても良い。 As a result, in the above example, brightness gradients in eight directions were found for each of the 16 divided blocks 55, and features were calculated from a 16 x 8 = 128-dimensional feature vector, but features may be calculated from a feature vector with a number of dimensions determined by the number of blocks 55 to be divided and the number of directions for which the brightness gradients are found.

分割されるブロック55の数と、輝度勾配が求められる方向の数とは、異常の内容等に応じて最適される。そのため、種々の異常が精度良く検知される。 The number of divided blocks 55 and the number of directions for which the brightness gradient is calculated are optimized according to the type of abnormality, etc. Therefore, various abnormalities can be detected with high accuracy.

(7)ごみ焼却施設1は、図1に例示する流動床式ガス化溶融炉に限らず、種々の焼却施設に対して、上記異常検知を適用することができる。例えば、ストーカ式焼却炉や流動床式ガス化燃焼炉等に適用することができる。 (7) The waste incineration facility 1 is not limited to the fluidized bed gasification and melting furnace illustrated in FIG. 1, and the above abnormality detection can be applied to various incineration facilities. For example, it can be applied to a stoker type incinerator, a fluidized bed gasification and combustion furnace, etc.

ストーカ式焼却炉では、ストーカ炉から排出されるじん灰や主灰の排出経路において、時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去を行うことにより、じん灰や主灰が堆積することによる閉塞異常を検知することができる。また、エコノマイザやバグフィルタから排出される飛灰の排出経路や、活性炭を供給する切り出し部において、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去を行うことにより、飛灰や活性炭の流動異常を検知することができる。 In a stoker-type incinerator, a time-series median filter is used to remove noise in the discharge path of the dust ash and bottom ash discharged from the stoker furnace, making it possible to detect blockage abnormalities caused by the accumulation of dust ash and bottom ash. Also, a time-series minimum filter is used to remove noise in the discharge path of the fly ash discharged from the economizer or bag filter, and in the cut-out section that supplies activated carbon, making it possible to detect flow abnormalities in the fly ash and activated carbon.

また、流動床式ガス化燃焼炉では、排出装置13において、時系列メディアンフィルタを用いてノイズ除去を行うことにより、残留物が堆積することによる閉塞異常を検知することができる。また、エコノマイザやバグフィルタから排出される飛灰の排出経路や、活性炭を供給する切り出し部において、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去を行うことにより、飛灰や活性炭の流動異常を検知することができる。 In addition, in a fluidized bed gasification and combustion furnace, noise can be removed using a time-series median filter in the exhaust device 13, making it possible to detect blockage abnormalities caused by accumulation of residues. Also, noise can be removed using a time-series minimum filter in the discharge path for fly ash discharged from the economizer or bag filter, and in the cut-out section that supplies activated carbon, making it possible to detect flow abnormalities in fly ash or activated carbon.

また、流動床式ガス化溶融炉でも、上記以外に、エコノマイザやバグフィルタから排出される飛灰の排出経路において、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去を行うことにより、飛灰や活性炭の流動異常を検知することができる。 In addition to the above, in a fluidized bed gasification and melting furnace, abnormalities in the flow of fly ash or activated carbon can be detected by using a time series minimum filter to remove noise in the discharge path of the fly ash discharged from the economizer or bag filter.

本発明は、流動床式ガス化溶融炉、ストーカ式焼却炉、流動床式ガス化燃焼炉等の廃棄物処理施設の、種々の部位における種々の異常検知に適用することができる。 The present invention can be applied to detecting various abnormalities in various parts of waste treatment facilities such as fluidized bed gasification and melting furnaces, stoker incinerators, and fluidized bed gasification and combustion furnaces.

1 ごみ焼却施設
20 撮影画像
21 強調データ
22 学習用特徴量
23 ベースモデル
24 検知用特徴量
27 撮像装置
35 輝度データ生成部
36 ノイズ除去部
37 特徴量算出部
39 学習用入力データ生成部
41 ベースモデル生成部
42 検知用入力データ生成部
43 異常判定部
46 学習用画像
47 検知用画像
48 学習用輝度データ
49 検知用輝度データ
50 輝度データ群
51 学習用強調データ
52 画素
54 局所領域
55 ブロック
57 検知用強調データ
58 学習用入力データ
59 検知用入力データ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Waste incineration facility 20 Captured image 21 Enhanced data 22 Learning features 23 Base model 24 Detection features 27 Imaging device 35 Luminance data generation unit 36 Noise removal unit 37 Features calculation unit 39 Learning input data generation unit 41 Base model generation unit 42 Detection input data generation unit 43 Abnormality determination unit 46 Learning image 47 Detection image 48 Learning luminance data 49 Detection luminance data 50 Luminance data group 51 Learning enhancement data 52 Pixel 54 Local region 55 Block 57 Detection enhancement data 58 Learning input data 59 Detection input data

Claims (8)

廃棄物処理施設の所定の部位を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した撮影画像の各画素の画像データを輝度変換して輝度データを生成する輝度データ生成部と、
所定の単位期間中に撮影された複数の前記撮影画像毎に生成された前記輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、それぞれの前記輝度データ群毎に強調データを生成するノイズ除去部と、
前記強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に特徴量を算出する特徴量算出部と、
所定の学習期間中に生成された複数の前記強調データ毎に算出された複数の前記特徴量が前記局所領域と対応付けられた学習用入力データを生成する学習用入力データ生成部と、
前記撮像装置により撮影された複数の前記撮影画像に対応する一組の前記輝度データ群に基づいて算出された前記特徴量が前記局所領域と対応付けられた検知用入力データを生成する検知用入力データ生成部と、
それぞれの前記局所領域における、前記学習用入力データに係る前記特徴量に対する前記検知用入力データに係る前記特徴量の異常度が所定のしきい値以上である場合に前記部位に異常が検知されたと判定する異常判定部とを備える異常検知装置。
An imaging device for photographing a predetermined portion of a waste treatment facility;
a luminance data generating unit that performs luminance conversion on image data of each pixel of an image captured by the imaging device to generate luminance data;
a noise removal unit that removes noise from the luminance data generated for each of the plurality of captured images captured during a predetermined unit period as a set of luminance data groups using a time-series minimum filter, thereby generating enhancement data for each of the luminance data groups;
a feature amount calculation unit that divides the emphasis data into a plurality of local regions and calculates a feature amount for each of the local regions;
a learning input data generating unit that generates learning input data in which the feature amounts calculated for each of the plurality of pieces of emphasis data generated during a predetermined learning period are associated with the local region;
a detection input data generation unit that generates detection input data in which the feature amount calculated based on a set of the luminance data group corresponding to a plurality of the captured images captured by the imaging device is associated with the local region;
and an abnormality determination unit that determines that an abnormality has been detected in the portion when a degree of abnormality of the feature amount related to the detection input data with respect to the feature amount related to the learning input data in each of the local regions is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記単位期間および前記学習期間は、検出される前記異常の内容に応じて設定される請求項1に記載の異常検知装置。 The anomaly detection device according to claim 1, wherein the unit period and the learning period are set according to the type of the anomaly to be detected. 前記異常度は、前記学習用入力データに係る前記特徴量と前記検知用入力データに係る前記特徴量とのマハラノビス距離として求められる請求項1または2に記載の異常検知装置。 The anomaly detection device according to claim 1 or 2, wherein the degree of anomaly is calculated as a Mahalanobis distance between the feature amount related to the learning input data and the feature amount related to the detection input data. 前記特徴量は、それぞれの前記局所領域をマトリクス状に縦横それぞれ等分に分割することにより複数個のブロックに分割し、それぞれの前記ブロックに対して隣接する前記ブロックの輝度との差異量および前記ブロック間の方向の関係を輝度勾配として求め、分割された複数個の前記ブロック毎の前記輝度勾配を単位ベクトル化したものである請求項1から3のいずれか一項に記載の異常検知装置。 The anomaly detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the feature amount is obtained by dividing each of the local regions into a plurality of blocks by dividing each of the local regions into equal parts vertically and horizontally in a matrix, determining the difference in brightness between each of the blocks and adjacent blocks and the directional relationship between the blocks as a brightness gradient, and converting the brightness gradient for each of the divided blocks into a unit vector. 検知される前記異常は前記部位を流れる流体の流動異常である請求項1から4のいずれか一項に記載の異常検知装置。 The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the abnormality detected is an abnormality in the flow of a fluid flowing through the part. 廃棄物処理施設の所定の部位を、所定の学習期間内の異なる所定の単位期間それぞれにおいて複数回撮影して、複数の学習用画像を取得する、学習用画像取得工程と、
それぞれの前記学習用画像の各画素の画像データを輝度変換して、それぞれの前記学習用画像と対応する複数の学習用輝度データを生成する、学習用輝度データ生成工程と、
それぞれの前記単位期間内に撮影された前記学習用画像に対応する複数の前記学習用輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数組の前記輝度データ群から複数の学習用強調データを生成する、学習用強調データ生成工程と、
それぞれの前記学習用強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に学習用特徴量を算出して、前記局所領域と前記学習用特徴量とが対応付けられた学習用入力データを前記学習用強調データ毎に生成する、学習用入力データ生成工程と、
前記部位を複数の検知用画像として撮影する、検知用画像取得工程と、
それぞれの前記検知用画像の各画素の画像データを輝度変換して、複数の検知用輝度データを生成する、検知用輝度データ生成工程と、
時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数の前記検知用輝度データから検知用強調データを生成する、検知用強調データ生成工程と、
前記検知用強調データを前記局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に検知用特徴量を算出して、前記局所領域と前記検知用特徴量とが対応付けられた検知用入力データを生成する、検知用入力データ生成工程と、
それぞれの前記局所領域における、前記学習用特徴量に対する前記検知用特徴量の異常度が所定のしきい値以上である場合に前記部位に異常が検知されたと判定する、異常判定工程とを備える異常検知方法。
a learning image acquisition step of acquiring a plurality of learning images by photographing a predetermined portion of a waste treatment facility a plurality of times in each of different predetermined unit periods within a predetermined learning period;
a learning luminance data generating step of performing luminance conversion on image data of each pixel of each of the learning images to generate a plurality of learning luminance data corresponding to each of the learning images;
a learning enhancement data generating step of generating a plurality of learning enhancement data from the plurality of sets of the luminance data groups by removing noise using a time series minimum filter, the plurality of learning luminance data corresponding to the learning images captured within each of the unit periods being treated as a set of luminance data groups;
a learning input data generating step of dividing each of the learning enhancement data into a plurality of local regions, calculating a learning feature for each of the local regions, and generating, for each of the learning enhancement data, learning input data in which the local regions and the learning feature are associated with each other;
a detection image acquisition step of photographing the site as a plurality of detection images;
a detection luminance data generating step of performing luminance conversion on image data of each pixel of each of the detection images to generate a plurality of detection luminance data;
a detection enhancement data generating step of generating detection enhancement data from the plurality of detection luminance data by removing noise using a time series minimum filter;
a detection input data generating step of dividing the detection enhancement data into the local regions, calculating a detection feature for each of the local regions, and generating detection input data in which the local regions are associated with the detection feature;
and an anomaly determination step of determining that an anomaly has been detected in the portion if the degree of anomaly of the detection feature with respect to the learning feature in each of the local regions is equal to or greater than a predetermined threshold.
複数の前記学習用入力データを解析して、前記局所領域毎の前記学習用特徴量の平均および分散共分散行列が求められたベースモデルを生成する、ベースモデル生成工程をさらに備え、
前記ベースモデルが、前記検知用入力データが入力されると、前記学習用特徴量に対する前記検知用特徴量の前記異常度を求め、前記異常度に基づいて前記異常を検知する構成のモデルである請求項6に記載の異常検知方法。
a base model generating step of analyzing a plurality of the learning input data to generate a base model in which an average and a variance-covariance matrix of the learning feature for each of the local regions are obtained;
7. The anomaly detection method according to claim 6, wherein the base model is configured to, when the detection input data is input, calculate the degree of anomaly of the detection feature with respect to the learning feature, and detect the anomaly based on the degree of anomaly.
廃棄物処理施設の所定の部位が、所定の学習期間内の異なる所定の単位期間それぞれにおいて複数回撮影された、複数の学習用画像を取得する、学習用画像取得機能と、
それぞれの前記学習用画像の各画素の画像データを輝度変換して、それぞれの前記学習用画像と対応する複数の学習用輝度データを生成する、学習用輝度データ生成機能と、
それぞれの前記単位期間内に撮影された前記学習用画像に対応する複数の前記学習用輝度データを一組の輝度データ群として、時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数組の前記輝度データ群から複数の学習用強調データを生成する、学習用強調データ生成機能と、
それぞれの前記学習用強調データを複数の局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に学習用特徴量を算出して、前記局所領域と前記学習用特徴量とが対応付けられた学習用入力データを前記学習用強調データ毎に生成する、学習用入力データ生成機能と、
前記部位が撮影された複数の検知用画像を取得する、検知用画像取得機能と、
前記部位が撮影された複数の検知用画像の各画素の画像データを輝度変換して、複数の検知用輝度データを生成する、検知用輝度データ生成機能と、
時系列ミニマムフィルタを用いてノイズ除去することにより、複数の前記検知用輝度データから検知用強調データを生成する、検知用強調データ生成機能と、
前記検知用強調データを前記局所領域に分割し、それぞれの前記局所領域毎に検知用特徴量を算出して、前記局所領域と前記検知用特徴量とが対応付けられた検知用入力データを生成する、検知用入力データ生成機能と、
それぞれの前記局所領域における、前記学習用特徴量に対する前記検知用特徴量の異常度が所定のしきい値以上である場合に前記部位に異常が検知されたと判定する、異常判定機能とをコンピュータに実行させる異常検知プログラム。
A learning image acquisition function that acquires a plurality of learning images of a predetermined portion of a waste treatment facility, the learning image being captured a plurality of times in each of different predetermined unit periods within a predetermined learning period;
a learning luminance data generating function for performing luminance conversion on image data of each pixel of each of the learning images to generate a plurality of learning luminance data corresponding to each of the learning images;
a learning enhancement data generating function for generating a plurality of learning enhancement data from the plurality of sets of the luminance data groups by removing noise using a time series minimum filter, the plurality of learning luminance data corresponding to the learning images captured within each of the unit periods being treated as a set of luminance data groups;
a learning input data generation function that divides each of the learning enhancement data into a plurality of local regions, calculates a learning feature for each of the local regions, and generates, for each of the learning enhancement data, learning input data in which the local regions and the learning feature are associated with each other;
A detection image acquisition function that acquires a plurality of detection images of the part;
a detection luminance data generating function for performing luminance conversion on image data of each pixel of a plurality of detection images obtained by photographing the part, to generate a plurality of detection luminance data;
a detection enhancement data generating function for generating detection enhancement data from the plurality of detection luminance data by removing noise using a time series minimum filter;
a detection input data generation function that divides the detection enhancement data into the local regions, calculates a detection feature for each of the local regions, and generates detection input data in which the local regions and the detection feature are associated with each other;
and an abnormality determination function that determines that an abnormality has been detected in the area if the degree of abnormality of the detection feature relative to the learning feature in each of the local regions is equal to or greater than a predetermined threshold.
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