Powder Level Monitor

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Powder Level Monitor は、カメラ画像から粉体表面の位置を検出し、基準面（Baseline）からの変化量を測定する Python ライブラリです。

画像取得と粉面測定のコア機能は gRPC に依存せず、ローカル処理として利用できます。リモート運用では、grpc_frame を利用した gRPC サービスとクライアントを使用します。

Contents:

主な機能

  • OpenCV によるカメラ画像取得

  • 四角形 ROI の設定と透視変換

  • 粉面位置の検出

  • Baseline の設定・取得・解除

  • 粉面減少量の pixel・mm・比率による取得

  • 測定開始・停止と状態取得

  • grpc_frame による透過 RPC

  • EventBus による JPEG 画像ストリーミング

  • PySide6 による監視 GUI

  • gRPC を使わないローカル実行

構成

ローカル処理
    ImageStreamDeviceClass
        └── カメラ接続・画像取得

    PowderControlDeviceClass
        └── ROI・粉面検出・Baseline・測定結果

gRPC 公開層
    PowderLevelGrpcService
        ├── ImageStreamDeviceClass
        └── PowderControlDeviceClass

クライアント
    PowderLevelGrpcClient
        ├── Control.Call による透過 RPC
        └── Events.Subscribe による画像購読

各クラスの責務

ImageStreamDeviceClass

カメラとの接続、フレーム取得、最新画像の保持、JPEG 変換および EventBus への画像配信を担当します。

カメラ取得自体は gRPC に依存しません。EventBus は _set_event_bus() で外部から設定された場合だけ使用されます。

PowderControlDeviceClass

次の粉面測定処理を担当します。

  • ROI の保持

  • ROI の透視変換

  • 粉面検出

  • Baseline の保持

  • 測定開始・停止

  • pixel から mm への換算

  • 測定結果およびエラー状態の管理

画像は同一プロセス内の ImageStreamDeviceClass.get_latest_frame() から直接取得します。測定処理のために画像を gRPC で送受信することはありません。

PowderLevelGrpcService

ImageStreamDeviceClass と PowderControlDeviceClass の公開メソッドを gRPC 経由で利用可能にするサービス層です。

このクラスは測定アルゴリズムを持たず、ローカル制御クラスへの委譲と EventBus の接続を担当します。

PowderLevelGrpcClient

grpc_frame.grpc_client.GrpcClient を継承する同期クライアントです。

PowderLevelGrpcService の公開メソッドは、grpc_frame の自動ディスパッチによりクライアントから呼び出せます。

測定の流れ

カメラ
  ↓
ImageStreamDeviceClass
  ↓ get_latest_frame()
PowderControlDeviceClass
  ↓
ROI透視変換
  ↓
粉面検出
  ↓
Baselineとの差分計算
  ↓
get_measurement()

測定結果

get_measurement() は辞書を返します。主な項目は次のとおりです。

キー

内容

measuring

測定中かどうか

current_detected

現在の粉面を検出できたか

baseline_set

Baseline が保持されているか

baseline_detected

Baseline の描画座標を保持しているか

level_y

透視変換後の現在粉面位置

baseline_level_y

透視変換後の Baseline 位置

line_left

元画像上の現在粉面ライン左端

line_right

元画像上の現在粉面ライン右端

baseline_line_left

元画像上の Baseline ライン左端

baseline_line_right

元画像上の Baseline ライン右端

decrease_px

Baseline からの減少量（pixel）

decrease_mm

Baseline からの減少量（mm）

decrease_ratio

補正画像高さに対する減少比

last_error

直近の検出・操作エラー

サーバー起動

サーバー設定の既定値は、添付サンプルでは次のとおりです。

GRPC_HOST = "0.0.0.0"
GRPC_PORT = 50051
CAMERA_ID = 0
MAX_MESSAGE_MB = 64

サーバーを起動します。

python examples/run_server.py

サーバー起動時にカメラ取得と粉面処理ループが開始されます。画像の EventBus 配信は、クライアントが start_stream() を呼ぶまで開始されません。

GUI 起動

python examples/monitor_gui.py

GUI では次の操作を行えます。

  • ROI 設定開始

  • ROI 送信

  • 未送信 ROI のクリア

  • Baseline 設定

  • Baseline クリア

  • 測定開始

  • 測定停止

ROI は、画像上で次の順序に4点を指定します。

左上 → 右上 → 右下 → 左下

CLI

操作ごとに独立したクライアントサンプルを使用します。

status_client.py
measurement_client.py
set_roi_client.py
get_roi_client.py
clear_roi_client.py
set_baseline_client.py
get_baseline_client.py
clear_baseline_client.py
start_measurement_client.py
stop_measurement_client.py

詳しい操作手順は チュートリアル を参照してください。

依存関係

主要な依存パッケージは次のとおりです。

  • OpenCV

  • NumPy

  • grpcio

  • grpc_frame

  • x_logger

  • PySide6（GUI 使用時）

バージョン

初期リリース: v0.0.0