デジタルカメラによる近紫外画像を用いた水質評価手法の開発に関する研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25660193
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 中桐 貴生 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (80301430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀野 治彦 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (30212202) ; 櫻井 伸治 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (30531032)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: デジタルカメラ / 近紫外 / デジタル画像 / 水質評価 / COD / ソフト開発

Outline of Annual Research Achievements

小規模なため池管理者でも，市販のデジタルカメラとPCさえあれば，水面と空を撮影するだけで用途に適うレベルの精度でCODの推定ができる手法の開発を目的として検討を行ってきた．
最終年度においては，得られたデジタル画像からCODを推定する上で，その精度に大きく影響を及ぼす，空画像における雲および水面画像における乱反射によるノイズ除去と，PC操作に不慣れなため池管理者でも容易に操作できるユーザーフレンドリーなGUI開発を重点的に行った．
空画像における雲の除去については，雲のあるところと無いところにおいて，ピクセル内のRGB比率が異なることを利用して，ある程度のノイズ除去が可能となることが明らかとなった．
水面画像における乱反射の除去については，乱反射によって極端に明るくなっているピクセルのRGBの各値は，それ以外のピクセルに値と大きく異なり，とくに近紫外画像においては，本来，値がほとんど大きくなることのないG値においても大幅に大きな値を取ることから，G値をしきい値としてノイズ判定を行うことで，安定したCOD推定精度が得られることが分かった．
デジタルカメラ内あるいはPC上に保存された画像を，PC画面上で容易に読み込み，マウスを操作するだけで画像内に写っている水面部分と空の部分を簡単にトリミング抽出し，それらの画像から撮影された水域の推定COD値を表示されるアプリケーションソフトを開発した．
本研究は，近紫外撮影を前提に検討を行ってきたが，通常の撮影（ノーマル撮影）でもCODを推定できる可能性があることから，推定精度については今後も継続して検討を行う必要はあるものの，アプリケーションソフトについてはノーマル撮影された画像でも処理できる仕様で開発した．