JP2012026881A - Collapse detection system and collapse detection method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a collapse detection system accurately detecting a collapse that is a detection object by distinguishing it from a disturbance phenomenon.SOLUTION: A collapse detection system comprises: a photographing part 11 for photographing a monitored image of a detection object; an arithmetic operation part 13 for applying a time-space Gabor filter to an image photographed by the photographing part 11; a mask generating part 17 for generating a mask for excluding, as an exclusion area, a change area having equal to or more than a certain size among the image photographed by the photographing part 11; a mask processing part 14 for applying a mask processing to a processing result of the time-space Gabor filter using the mask generated by the mask generating part 17; and a determination part 15 for determining presence of a collapse using a processing result of the mask processing part 14.

Description

本発明は、崖崩れなどの崩落を映像により検知する崩落検知システム及び崩落検知方法に関し、特に、大規模崩落の前兆となる小石の落下などの微小な崩落現象を検知する崩落検知システム及び崩落検知方法に関する。   The present invention relates to a collapse detection system and a collapse detection method for detecting a collapse such as a cliff collapse, and more particularly, to a collapse detection system and a collapse detection for detecting a small collapse phenomenon such as a pebbles falling as a precursor of a large-scale collapse. Regarding the method.

一般に、崖崩れなどの監視においては、ワイヤセンサを用いて大きな岩の崩落等を検知している。災害現場における復旧工事など土砂災害危険箇所の作業においては、大規模な崩落の前兆となる小石の落下などの小さな崩落(以下、「小崩落」と記す)を発見することにより、未然に危険を回避することも重要である。通常、監視員を配置し、危険箇所の目視の監視を行うが、人間では広い範囲をカバーするのは困難であり、人間をサポートする手段として、機械による監視が望まれている。   In general, in monitoring of a landslide, a large rock collapse is detected using a wire sensor. In the work at the risk point of earth and sand disaster such as restoration work at the disaster site, it is possible to reduce the risk by discovering small collapses (hereinafter referred to as “small collapses”) such as pebbles falling as a precursor to a large collapse. It is also important to avoid it. Usually, a supervisor is assigned to visually monitor a dangerous spot. However, it is difficult for a human to cover a wide range, and monitoring by a machine is desired as a means for supporting a human.

土砂災害に特化した映像監視の先行事例は多くないが、小石の落下を移動物体とみなすと、人物や車両の監視の分野では、様々な移動物体検知技術が検討されている。しかしながら、監視映像において、小崩落が監視対象領域に比して非常に小さいこと、背景となる斜面と同系色であることから、通常の移動物体検知手法では、小崩落をノイズなどと識別することが困難という課題があった。この課題を解決する手法として、監視映像の各フレームを時系列的に並べた時空間上で、ノイズは孤立点になるのに対して、崩落は連続的な軌跡を形成することに着目し、ノイズとの識別性能を向上させることを特徴とした時空間ガボールフィルタを用いる手法がある(非特許文献1)。   There are not many precedent examples of video surveillance specializing in earth and sand disasters, but considering moving pebbles as moving objects, various moving object detection technologies are being studied in the field of monitoring humans and vehicles. However, in the surveillance video, the small collapse is very small compared to the monitored area, and the color is similar to the background slope, so the normal moving object detection method identifies the small collapse as noise etc. There was a problem that it was difficult. As a technique to solve this problem, focusing on the fact that noise becomes an isolated point in the space-time where the frames of the monitoring video are arranged in time series, the collapse forms a continuous trajectory, There is a technique using a spatio-temporal Gabor filter characterized by improving the discrimination performance from noise (Non-patent Document 1).

時空間ガボールフィルタは、ガウス関数を窓関数として正弦波を局在化した三次元ガボール関数によるたたみ込み演算により、入力画像の局所的な時空間周波数情報を得るものである。通常、複数の種類の時空間ガボールフィルタを用意し、フィルタセットを構成する。用意した全ての時空間ガボールフィルタで動きエネルギーを算出することで、様々な軌跡を生じる動きに対して応答を得ることが可能となる。具体的には、時空間ガボールフィルタには、対応するパラメータが物体の移動方向・速度と一致する場合に強く応答する性質があることを踏まえ、小崩落として想定される速度、移動方向等に対するガボールフィルタの応答(動きエネルギー)が予め定めた閾値を超えたときに小崩落が発生したと判断する。   The spatiotemporal Gabor filter obtains local spatiotemporal frequency information of an input image by a convolution operation using a three-dimensional Gabor function in which a sine wave is localized using a Gaussian function as a window function. Usually, a plurality of types of spatiotemporal Gabor filters are prepared and a filter set is configured. By calculating the motion energy with all the spatiotemporal Gabor filters prepared, it is possible to obtain a response to the motion that causes various trajectories. Specifically, given that the spatio-temporal Gabor filter has a strong response when the corresponding parameter matches the moving direction / velocity of the object, Gabor for the speed, moving direction, etc. that is assumed to be small collapse. When the filter response (kinetic energy) exceeds a predetermined threshold, it is determined that a small collapse has occurred.

岡本健 他 “時空間ガボールフィルタによる土砂災害前兆現象検知”電子情報通信学会技術研究報告. PRMU, パターン認識・メディア理解 Vol. 108, No. 327, pp.139-144, 2008.Ken Okamoto et al. "Detection of landslide disaster precursors using spatio-temporal Gabor filter" IEICE technical report. PRMU, Pattern recognition and media understanding Vol. 108, No. 327, pp.139-144, 2008.

ところで、映像監視においては、検知対象と映像に含まれるノイズとの識別に加えて、虫の飛翔などの崩落現象以外の変化(外乱現象)との識別も必要である。小崩落は斜面の上から下に向かって生じる現象であり、その方向は事前に想定できることから、斜面の上下方向の移動に強く応答する時空間ガボールフィルタを用いて、時空間ガボールフィルタの物体の移動方向に対する応答特性を利用すれば、一定レベルの小崩落と外乱現象の識別は可能である。   By the way, in video surveillance, in addition to identifying a detection target and noise included in the video, it is also necessary to identify a change (disturbance phenomenon) other than a collapse phenomenon such as flying insects. Small collapse is a phenomenon that occurs from the top to the bottom of the slope, and its direction can be assumed in advance, so a spatio-temporal Gabor filter that responds strongly to the vertical movement of the slope is used. If the response characteristic with respect to the moving direction is used, it is possible to distinguish a certain level of small collapse and disturbance phenomenon.

しかしながら、時空間ガボールフィルタの応答は、検知対象の移動方向(時空間的な特徴)に加えて、検知対象の形状や背景とのコントラスト(輝度差)などの空間的な特徴にも影響を受ける。小崩落は、コントラストが低い順方向運動とみなせるが、例えば、背景とのコントラストの高い鳥が時空間ガボールフィルタの方向に直交運動を行う場合、両者の識別は原理的に困難である。即ち、移動方向・速度の時空間ガボールフィルタの応答特性に基づく手法では、必ずしも外乱現象と小崩落の識別ができなかった。   However, the spatio-temporal Gabor filter response is affected not only by the movement direction (spatio-temporal characteristics) of the detection target but also by spatial characteristics such as the shape of the detection target and the contrast (brightness difference) with the background. . The small collapse can be regarded as a forward motion with a low contrast, but for example, when a bird with a high contrast with the background performs an orthogonal motion in the direction of the spatiotemporal Gabor filter, it is theoretically difficult to distinguish between the two. That is, the method based on the response characteristics of the spatio-temporal Gabor filter in the moving direction and speed cannot always distinguish between a disturbance phenomenon and a small collapse.

本発明は、上述した従来の技術に鑑み、検知対象である崩落を外乱現象と識別して正確に検知することのできる崩落検知システム及び崩落検知方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a collapse detection system and a collapse detection method that can accurately detect a collapse that is a detection target as a disturbance phenomenon, in view of the conventional technology described above.

上記目的を達成するため、第1の態様に係る発明は、崩落を検知する崩落検知システムであって、検知対象の監視映像を撮影する撮影部と、前記撮影部により撮影された映像に対して時空間ガボールフィルタを施す演算部と、前記撮影部により撮影された映像のうち一定サイズ以上の変化領域を除外領域とするためのマスクを生成するマスク生成部と、前記マスク生成部により生成されたマスクを用いて前記時空間ガボールフィルタの処理結果にマスク処理を施すマスク処理部と、前記マスク処理部の処理結果を用いて崩落の有無を判定する判定部とを備えたことを要旨とする。   In order to achieve the above object, the invention according to the first aspect is a collapsing detection system for detecting collapsing, in which an imaging unit that captures a monitoring video to be detected, and an image captured by the imaging unit An arithmetic unit that applies a spatio-temporal Gabor filter, a mask generation unit that generates a mask for excluding a change area of a certain size or more from an image captured by the imaging unit, and the mask generation unit The gist is provided with a mask processing unit that performs mask processing on the processing result of the spatio-temporal Gabor filter using a mask, and a determination unit that determines the presence or absence of collapse using the processing result of the mask processing unit.

第2の態様に係る発明は、第1の態様に係る発明において、前記マスク生成部が、前のフレームとの輝度差が所定の閾値より大きな画素を抽出するフレーム間差分処理と、前記フレーム間差分処理の処理結果に対して一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出するモルフォロジー処理とを実施して前記マスクを生成することを要旨とする。   The invention according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the mask generation unit extracts an inter-frame difference process in which a pixel whose luminance difference from the previous frame is larger than a predetermined threshold is extracted, and between the frames The gist of the invention is to generate the mask by performing a morphological process for extracting a change area of a certain size or larger and a peripheral area thereof on the processing result of the difference process.

また、上記目的を達成するため、第3の態様に係る発明は、崩落を検知する崩落検知方法であって、検知対象の監視映像を撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップで撮影された映像に対して時空間ガボールフィルタを施す演算ステップと、前記撮影ステップで撮影された映像のうち一定サイズ以上の変化領域を除外領域とするためのマスクを生成するマスク生成ステップと、前記マスク生成ステップで生成されたマスクを用いて前記時空間ガボールフィルタの処理結果にマスク処理を施すマスクステップと、前記マスクステップの処理結果を用いて崩落の有無を判定する判定ステップとを備えたことを要旨とする。   In order to achieve the above object, the invention according to the third aspect is a collapsing detection method for detecting collapsing, in which a photographing step for photographing a monitoring image to be detected and a video photographed in the photographing step are provided. A calculation step for applying a spatiotemporal Gabor filter to the mask, a mask generation step for generating a mask for excluding a change area of a certain size or more from the video imaged in the imaging step, and generation in the mask generation step The gist of the present invention includes a mask step for performing mask processing on the processing result of the spatio-temporal Gabor filter using the mask, and a determination step for determining the presence or absence of collapse using the processing result of the mask step.

第4の態様に係る発明は、第3の態様に係る発明において、前記マスク生成ステップで、前のフレームとの輝度差が所定の閾値より大きな画素を抽出するフレーム間差分処理と、前記フレーム間差分処理の処理結果に対して一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出するモルフォロジー処理とを実施して前記マスクを生成することを要旨とする。   The invention according to a fourth aspect is the invention according to the third aspect, wherein in the mask generation step, an inter-frame difference process for extracting a pixel whose luminance difference from the previous frame is larger than a predetermined threshold, and the inter-frame difference The gist of the invention is to generate the mask by performing a morphological process for extracting a change area of a certain size or larger and a peripheral area thereof on the processing result of the difference process.

本発明によれば、検知対象である崩落を外乱現象と識別して正確に検知することのできる崩落検知システム及び崩落検知方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a collapse detection system and a collapse detection method that can accurately detect a collapse that is a detection target by identifying it as a disturbance phenomenon.

本発明の実施の形態における崩落検知システムの構成図である。It is a lineblock diagram of a collapse detection system in an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態における崩落検知システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the collapse detection system in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における三次元空間の説明図である。It is explanatory drawing of the three-dimensional space in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における崩落検知システムの処理の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a process of the collapse detection system in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明の概要を説明する。すなわち、本発明では、時空間ガボールフィルタ処理と並行してフレーム間差分処理・モルフォロジー処理を行い、一定サイズ以上の画面上の変化領域を捉え、当該変化領域とその周辺領域については、時空間ガボールフィルタの応答(動きエネルギー)を無効とする。もともと、時空間ガボールフィルタ処理は、背景と同系色でノイズと同等程度にサイズが小さい小崩落をノイズ等と識別するために導入するものであり、サイズの大きな変化については、従来の動画認識処理により容易に捕捉・追跡が可能である。そこで、本発明では、従来手法で対応可能な変化を時空間ガボールフィルタによる判定対象から外すことにした。このようにすれば、時空間ガボールフィルタの速度選択性が必ずしも有効に機能しないサイズの大きい鳥の飛翔などの外乱現象と検知対象の小崩落との識別が可能となる。   First, the outline of the present invention will be described. That is, in the present invention, inter-frame difference processing and morphological processing are performed in parallel with the spatio-temporal Gabor filter processing, a change area on the screen of a certain size or more is captured, and the change area and its surrounding areas are Disable filter response (kinetic energy). Originally, spatio-temporal Gabor filter processing is introduced to distinguish small collapses that are similar in color to the background and small in size to the same level as noise. For large changes in size, conventional video recognition processing is used. Can be easily captured and tracked. Therefore, in the present invention, the change that can be handled by the conventional method is excluded from the determination target by the spatiotemporal Gabor filter. In this way, it becomes possible to discriminate between disturbance phenomena such as the flight of a large bird whose speed selectivity of the spatio-temporal Gabor filter does not always function effectively and small collapse of the detection target.

図1は、本発明の実施の形態における崩落検知システム10の構成図である。この崩落検知システム10は、崖崩れなどの崩落を映像により検知するシステムであって、機能的には、撮影部11と、三次元データ作成部12と、演算部13と、マスク処理部14と、判定部15と、出力部16と、マスク生成部17とを備えている。撮影部11は、検知対象の監視映像を撮影する。三次元データ作成部12は、撮影部11により撮影された映像を用いて三次元データを作成する。演算部13は、三次元データ作成部12により作成された三次元データ(撮影部11により撮影された映像)に対して時空間ガボールフィルタを施す。マスク生成部17は、撮影部11により撮影された映像のうち一定サイズ以上の変化領域を除外領域とするためのマスクを生成する。具体的には、前のフレームとの輝度差が所定の閾値より大きな画素を抽出するフレーム間差分処理と、このフレーム間差分処理の処理結果に対して一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出するモルフォロジー処理とを実施してマスクを生成する。マスク処理部14は、マスク生成部17により生成されたマスクを用いて時空間ガボールフィルタの処理結果にマスク処理を施す。判定部15は、マスク処理部14の処理結果を用いて崩落の有無を判定する。出力部16は、判定部15の判定結果を液晶ディスプレイ等に出力する。   FIG. 1 is a configuration diagram of a collapse detection system 10 according to an embodiment of the present invention. This collapse detection system 10 is a system for detecting collapse such as a cliff collapse by video, and functionally, an imaging unit 11, a three-dimensional data creation unit 12, a calculation unit 13, a mask processing unit 14, and the like. The determination unit 15, the output unit 16, and the mask generation unit 17 are provided. The imaging unit 11 captures a monitoring image to be detected. The 3D data creation unit 12 creates 3D data using the video imaged by the imaging unit 11. The calculation unit 13 applies a spatio-temporal Gabor filter to the three-dimensional data created by the three-dimensional data creation unit 12 (video captured by the imaging unit 11). The mask generation unit 17 generates a mask for excluding a change area of a certain size or more from the video imaged by the imaging unit 11. Specifically, an inter-frame difference process that extracts pixels whose luminance difference from the previous frame is greater than a predetermined threshold, and a change area of a certain size or larger and its peripheral area with respect to the result of the inter-frame difference process. The extracted morphology process is performed to generate a mask. The mask processing unit 14 performs mask processing on the processing result of the spatio-temporal Gabor filter using the mask generated by the mask generation unit 17. The determination unit 15 determines the presence or absence of collapse using the processing result of the mask processing unit 14. The output unit 16 outputs the determination result of the determination unit 15 to a liquid crystal display or the like.

図2は、本発明の実施の形態における崩落検知システム10の動作を示すフローチャートである。以下、図2を用いて崩落検知システム10の構成を動作とともに説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the collapse detection system 10 according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the collapse detection system 10 will be described with reference to FIG.

まず、監視映像は、二次元の画像×時間の三次元データに変換され、その三次元データの時空間的な特徴抽出処理として時空間ガボールフィルタ処理が施される(ステップS1→S2→S3)。また、これと並行してマスク生成処理が施される。具体的には、監視映像の連続するフレームに対してフレーム間差分処理と閾値処理を施し、一定以上の変化のある画素を抽出する(ステップS7→S8)。その後、モルフォロジー処理を施し、一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出する(ステップS9)。この処理により抽出された領域を除外領域として時空間ガボールフィルタ処理結果にマスク処理を施した後(ステップS4)、小崩落の判定処理を実施する(ステップS5)。   First, the monitoring video is converted into two-dimensional image × time three-dimensional data, and a spatio-temporal Gabor filter process is performed as a spatio-temporal feature extraction process of the three-dimensional data (steps S 1 → S 2 → S 3). . In parallel with this, mask generation processing is performed. Specifically, inter-frame difference processing and threshold processing are performed on consecutive frames of the monitoring video, and pixels with a certain change or more are extracted (steps S7 → S8). Thereafter, a morphological process is performed to extract a change area having a certain size or more and its peripheral area (step S9). After the area extracted by this process is set as an exclusion area, the spatiotemporal Gabor filter processing result is masked (step S4), and a small collapse determination process is performed (step S5).

時空間ガボールフィルタ処理は、入力画像の動きの特徴を捉える特徴抽出処理であり、具体的には、入力画像(I)と線形フィルタ(gφ)で畳み込み演算(*で表す)を施し、反応強度(rφ)から動きエネルギー(E)を得るものである。
The spatio-temporal Gabor filter process is a feature extraction process that captures the motion characteristics of the input image. Specifically, the input image (I) and a linear filter (g φ ) are subjected to a convolution operation (represented by *) to react The movement energy (E) is obtained from the strength (r φ ).

なお、線形フィルタ(gφ)は以下の式で表される。
The linear filter (g φ ) is expressed by the following formula.

ここで、γは空間スケールの大きさ、σは空間平面に掛かるガウス関数の標準偏差、vは空間平面に掛かるガウス関数の中心位置を表す速度、λは空間的周期(1/λは空間周波数)、φは位相の補正、μtは時間方向に掛かるガウス関数の平均値、τは時間方向に掛かるガウス関数の標準偏差、θはフィルタの空間的方向を表す。θは崩落の方向に対応し、vは崩落の速度と対応する。線形フィルタは、方向(θ)と速度(v)と周期(λ)のパラメータで構成されている。例えば、4×4pixel程度の下向きの崩落の検知を目的とする場合には、θ=0°(下向き)、v =3pixel/frame、λ=8pixelのような設定が適当である。無論、これ以外の値をパラメータとすることも可能であり、パラメータを変化させることで検知特性を変えることができる。 Where γ is the size of the spatial scale, σ is the standard deviation of the Gaussian function applied to the spatial plane, v is the velocity representing the center position of the Gaussian function applied to the spatial plane, λ is the spatial period (1 / λ is the spatial frequency) ), Φ is the phase correction, μ t is the average value of the Gaussian function applied in the time direction, τ is the standard deviation of the Gaussian function applied in the time direction, and θ represents the spatial direction of the filter. θ corresponds to the direction of collapse, and v corresponds to the speed of collapse. The linear filter is composed of parameters of direction (θ), velocity (v), and period (λ). For example, for the purpose of detecting downward collapse of about 4 × 4 pixels, settings such as θ = 0 ° (downward), v = 3 pixel / frame, and λ = 8 pixel are appropriate. Of course, other values can be used as parameters, and the detection characteristics can be changed by changing the parameters.

図3は、本発明の実施の形態における三次元空間の説明図である。ここでは、空間的な画素の位置(X軸とY軸)と、その画素の時間的な位置(T軸)による三次元空間で入力画像を表し、画像上で輝度値が変化した画素だけを表示している。画像上の変化には、崩落だけでなく映像圧縮ノイズやちらつきノイズ等があるが、崩落は移動の軌跡が直線的に現われ、ノイズは時空間的に孤立した点として現われる。時空間ガボールフィルタは直線的な軌跡に対して高い動きエネルギー(E)を示すため、ノイズの中から崩落の軌跡を的確に検知することができる。特徴抽出の過程で検知対象となる現象とノイズとを分離することができるため、判定処理においては、高度なパターン認識処理を施す必要がなく、単純な閾値処理でも精度の良い崩落検知が可能となる。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the three-dimensional space in the embodiment of the present invention. Here, an input image is represented in a three-dimensional space by a spatial pixel position (X-axis and Y-axis) and a temporal position (T-axis) of the pixel, and only pixels whose luminance values have changed on the image are displayed. it's shown. Changes in the image include not only collapse but also video compression noise, flicker noise, and the like. However, collapse causes a movement locus to appear linearly, and noise appears as an isolated point in time and space. Since the spatio-temporal Gabor filter exhibits high motion energy (E) with respect to a linear trajectory, the trajectory of collapse can be accurately detected from noise. Since the phenomenon and noise to be detected can be separated during the feature extraction process, it is not necessary to perform advanced pattern recognition processing in the judgment process, and it is possible to detect collapse with high accuracy even with simple threshold processing. Become.

しかしながら、空間的な特徴が強い変化が生じる場合は、図4に示すように、時空間ガボールフィルタが効果的に作用しないことがある。すなわち、(a)は、小崩落21が生じている斜面を鳥22が速いスピードで横切った場合の監視映像である。(b)は、上下方向の動きに応答する時空間ガボールフィルタを施した結果であり、白い部分21及び22が応答箇所である。鳥はサイズが大きく、背景とのコントラストも大きいため、本来抽出すべき方向と直交する動きをする鳥に対しても時空間ガボールフィルタが応答し、検知対象の小崩落よりも大きな動きエネルギーが生じてしまっている。判定の閾値を上げれば鳥に対する応答を除外することは可能であるが、小崩落も検知できなくなってしまうため、通常の判定閾値の調整では、このような外乱現象と小崩落の識別は困難である。   However, when the spatial characteristics change strongly, the spatio-temporal Gabor filter may not work effectively as shown in FIG. That is, (a) is a monitoring image when the bird 22 crosses the slope where the small collapse 21 occurs at a high speed. (B) is the result of applying a spatiotemporal Gabor filter that responds to vertical movement, and the white portions 21 and 22 are response points. Because the birds are large in size and have a large contrast with the background, the spatiotemporal Gabor filter responds to birds that move in a direction perpendicular to the direction to be extracted, resulting in greater kinetic energy than the small collapse of the detection target. It has been. It is possible to exclude responses to birds if the judgment threshold is increased, but small collapse cannot be detected. Therefore, it is difficult to discriminate between this disturbance phenomenon and small collapse by adjusting the normal judgment threshold. is there.

そこで、本発明では、時空間ガボールフィルタ処理と並行してマスク生成処理を行う。すなわち、(c)は、ノイズより少し高めの閾値処理にて二値化したフレーム間差分処理結果であり、黒い部分が変化領域(画素)である。(d)は、その結果にモルフォロジー処理を施したものである。モルフォロジー処理は、一定サイズ以下の変化領域を除去するための圧縮処理と、一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出する膨張処理から構成される。(e)は、時空間ガボールフィルタ処理結果(b)に対して、変化の生じた部分22を除外するマスク画像として(d)の画像を施した最終結果である。   Therefore, in the present invention, mask generation processing is performed in parallel with the spatiotemporal Gabor filter processing. That is, (c) is the inter-frame difference processing result binarized by threshold processing that is slightly higher than noise, and the black portion is the change region (pixel). (D) is obtained by subjecting the result to a morphological treatment. The morphological process is composed of a compression process for removing a change area of a certain size or less, and an expansion process for extracting a change area of a certain size or more and its surrounding area. (E) is the final result of applying the image of (d) to the spatiotemporal Gabor filter processing result (b) as a mask image excluding the changed portion 22.

通常、小崩落は背景と同系色であるため、背景との輝度差が二値化閾値より小さく、(c)の例のように、小崩落領域はフレーム間差分処理結果に残らないことが多い。結果として、モルフォロジー処理後のマスク画像(d)では、鳥の動きに伴う変化及びその周辺領域のみが抽出されることになる。これにより、当該抽出領域を除外領域とするマスク処理で効果的に鳥の領域のみを除くこと、即ち小崩落の抽出が可能となる。他方、(c’)の場合ように小崩落領域21が残る場合でも、小崩落に伴う変化領域はそのサイズが非常に小さい。そのため、モルフォロジー処理の圧縮処理の過程で小崩落領域21は除去され、マスク画像となる(d)の画像には残らない。従って、(c)の場合と同様に、鳥の領域のみを除くことが可能である。   Usually, since the small collapse is a color similar to the background, the luminance difference from the background is smaller than the binarization threshold, and the small collapse area often does not remain in the inter-frame difference processing result as in the example (c). . As a result, in the mask image (d) after the morphological process, only the change accompanying the movement of the bird and its surrounding area are extracted. Accordingly, it is possible to effectively remove only the bird region by mask processing using the extraction region as an excluded region, that is, to extract a small collapse. On the other hand, even when the small collapse area 21 remains as in (c ′), the size of the change area associated with the small collapse is very small. Therefore, the small collapse region 21 is removed during the compression process of the morphological process and does not remain in the image (d) that becomes the mask image. Therefore, as in the case of (c), it is possible to remove only the bird region.

以上のように、本発明の実施の形態における崩落検知システム10によれば、検知対象である崩落を外乱現象と識別して正確に検知することができる。すなわち、崖崩れや地すべり等をその前兆現象段階から鳥の飛翔のような外乱現象と識別して自動検知できるようになるため、災害復旧活動現場その他、土砂災害危険箇所における作業の安全確保(災害の未然の防止)が容易になる。これらの自動検知システムでは誤報が問題となるが、本発明は外乱現象との識別における課題を解決するものであり、実用性の向上に寄与するものである。防災システムの一機能として、崩落発生の判定結果から監視センタや防災責任者へアラームやメール配信等の警報を自動発信する機能と組み合わせることで土砂災害監視における早期発見が可能になる。   As described above, according to the collapse detection system 10 in the embodiment of the present invention, it is possible to accurately detect a collapse that is a detection target by identifying it as a disturbance phenomenon. In other words, landslides and landslides can be automatically detected from the precursory stage by identifying them as disturbances such as flying birds, ensuring work safety at disaster recovery activities and other places where landslide disasters occur (disaster Prevention). Although false alarms are a problem in these automatic detection systems, the present invention solves the problem of discrimination from disturbance phenomenon and contributes to improvement of practicality. As a function of the disaster prevention system, early detection in sediment disaster monitoring becomes possible by combining it with the function of automatically sending alarms such as alarms and e-mail delivery to the monitoring center and disaster prevention manager from the judgment result of collapse occurrence.

なお、図4では、鳥の飛翔の識別を例にして説明したが、樹木の揺れなどの現象に対しても同様に有効に作用する。また、本発明は、土砂災害前兆現象と同様の背景環境と同系色の微小体の移動検知全般に対しても有効である。例えば、照明が利用できない低コントラスト環境での生物の監視などへの適用も可能である。   In FIG. 4, the identification of bird flight has been described as an example, but this also works effectively for phenomena such as tree shaking. In addition, the present invention is also effective for general movement detection of microscopic objects having similar colors to the background environment similar to the landslide disaster precursor. For example, it can be applied to monitoring of living things in a low-contrast environment where illumination is not available.

10…崩落検知システム
11…撮影部
12…三次元データ作成部
13…演算部
14…マスク処理部
15…判定部
16…出力部
17…マスク生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fall detection system 11 ... Image pick-up part 12 ... Three-dimensional data creation part 13 ... Calculation part 14 ... Mask processing part 15 ... Determination part 16 ... Output part 17 ... Mask generation part

Claims (4)

崩落を検知する崩落検知システムであって、
検知対象の監視映像を撮影する撮影部と、
前記撮影部により撮影された映像に対して時空間ガボールフィルタを施す演算部と、
前記撮影部により撮影された映像のうち一定サイズ以上の変化領域を除外領域とするためのマスクを生成するマスク生成部と、
前記マスク生成部により生成されたマスクを用いて前記時空間ガボールフィルタの処理結果にマスク処理を施すマスク処理部と、
前記マスク処理部の処理結果を用いて崩落の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする崩落検知システム。
A collapse detection system for detecting a collapse,
A shooting section for shooting the surveillance video to be detected;
An arithmetic unit that applies a spatiotemporal Gabor filter to the video imaged by the imaging unit;
A mask generation unit that generates a mask for excluding a change area of a certain size or more from the video imaged by the imaging unit;
A mask processing unit that performs mask processing on the processing result of the spatio-temporal Gabor filter using the mask generated by the mask generation unit;
A determination unit that determines the presence or absence of collapse using the processing result of the mask processing unit;
A collapse detection system characterized by comprising:
前記マスク生成部は、前のフレームとの輝度差が所定の閾値より大きな画素を抽出するフレーム間差分処理と、前記フレーム間差分処理の処理結果に対して一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出するモルフォロジー処理とを実施して前記マスクを生成することを特徴とする請求項1記載の崩落検知システム。   The mask generation unit includes an inter-frame difference process that extracts pixels having a luminance difference from a previous frame that is greater than a predetermined threshold, a change area that is a predetermined size or larger with respect to a process result of the inter-frame difference process, and its peripheral area The collapse detection system according to claim 1, wherein the mask is generated by performing a morphological process of extracting a mask. 崩落を検知する崩落検知方法であって、
検知対象の監視映像を撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップで撮影された映像に対して時空間ガボールフィルタを施す演算ステップと、
前記撮影ステップで撮影された映像のうち一定サイズ以上の変化領域を除外領域とするためのマスクを生成するマスク生成ステップと、
前記マスク生成ステップで生成されたマスクを用いて前記時空間ガボールフィルタの処理結果にマスク処理を施すマスクステップと、
前記マスクステップの処理結果を用いて崩落の有無を判定する判定ステップと、
を備えたことを特徴とする崩落検知方法。
A collapse detection method for detecting collapse,
A shooting step for shooting the surveillance video to be detected;
A calculation step of applying a spatiotemporal Gabor filter to the video shot in the shooting step;
A mask generation step of generating a mask for excluding a change area of a certain size or more from the video imaged in the imaging step;
A mask step of performing mask processing on the processing result of the spatiotemporal Gabor filter using the mask generated in the mask generation step;
A determination step of determining the presence or absence of collapse using the processing result of the mask step;
A collapse detection method characterized by comprising:
前記マスク生成ステップでは、前のフレームとの輝度差が所定の閾値より大きな画素を抽出するフレーム間差分処理と、前記フレーム間差分処理の処理結果に対して一定サイズ以上の変化領域及びその周辺領域を抽出するモルフォロジー処理とを実施して前記マスクを生成することを特徴とする請求項3記載の崩落検知方法。   In the mask generation step, an inter-frame difference process for extracting a pixel whose luminance difference from the previous frame is larger than a predetermined threshold, and a change area having a predetermined size or more with respect to a process result of the inter-frame difference process and its peripheral area The collapse detection method according to claim 3, wherein the mask is generated by performing a morphological process of extracting the mask.
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