JP2002208075A - 土石流発生予知方法及び装置 - Google Patents
土石流発生予知方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】監視カメラを用いて河川における土石流の発生
を検知すると共に予知する土石流発生予知装置を提供す
る。 【解決手段】各監視装置１１ａ、１１ｂ、…は、監視カ
メラ１２で撮影された画像を画像処理装置１３に入力す
る。画像処理装置１３は、入力画像に対し特徴抽出を行
なって水流を抽出すると共に、その流れ幅、流速、水位
等を検出し、監視センタ２０の統合処理装置２１へ送出
する。また、河川の上流に設けられた監視装置は、監視
カメラ１２の撮影画像を処理し、土砂の堆積状態を検出
して上記統合処理装置２１へ送出する。統合処理装置２
１は、各監視装置１１ａ、１１ｂ、…から送られてくる
水流の流れ幅、流速、水位、土砂の堆積情報及び気象セ
ンサ２６の計測データを参照して土石流発生の確率を計
算し、その値がしきい値を超えた場合に警報装置２５を
駆動して監視者に警報を発する。
を検知すると共に予知する土石流発生予知装置を提供す
る。 【解決手段】各監視装置１１ａ、１１ｂ、…は、監視カ
メラ１２で撮影された画像を画像処理装置１３に入力す
る。画像処理装置１３は、入力画像に対し特徴抽出を行
なって水流を抽出すると共に、その流れ幅、流速、水位
等を検出し、監視センタ２０の統合処理装置２１へ送出
する。また、河川の上流に設けられた監視装置は、監視
カメラ１２の撮影画像を処理し、土砂の堆積状態を検出
して上記統合処理装置２１へ送出する。統合処理装置２
１は、各監視装置１１ａ、１１ｂ、…から送られてくる
水流の流れ幅、流速、水位、土砂の堆積情報及び気象セ
ンサ２６の計測データを参照して土石流発生の確率を計
算し、その値がしきい値を超えた場合に警報装置２５を
駆動して監視者に警報を発する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川の状況を監視
カメラにより撮影し、その撮影画像から土石流の発生を
予知する土石流発生予知方法及び装置に関する。
カメラにより撮影し、その撮影画像から土石流の発生を
予知する土石流発生予知方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、河川における土石流の発生を検知
する方法としては、接触式センサであるワイヤーセンサ
を使用し、センサが切断されることによって土石流の発
生を検知している。しかし、上記ワイヤーセンサを用い
て土石流の発生を検知する方法では、次のような問題が
あった。
する方法としては、接触式センサであるワイヤーセンサ
を使用し、センサが切断されることによって土石流の発
生を検知している。しかし、上記ワイヤーセンサを用い
て土石流の発生を検知する方法では、次のような問題が
あった。
【０００３】（１）強風、雪、動物により切断され、誤
検知することがある。
検知することがある。
【０００４】（２）一度切断すると張り替えが必要であ
り、連続して発生する土石流の検出ができない。
り、連続して発生する土石流の検出ができない。
【０００５】（３）センサの切断により検知信号が発報
されても、現場の状況が判らない。
されても、現場の状況が判らない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにワイヤー
センサを用いた従来の土石流発生検知方法では、種々の
問題がある。このため最近では監視カメラにより河川の
状況を撮影し、その撮影画像から土石流の発生を検知す
る方法が考えられている。しかし、上記従来の監視カメ
ラを用いた土石流の発生検知方法は、複数の観測点を通
過する物体の流速を抽出することによって土石流の発生
の検知している。このため土石流が発生した後にしか検
知信号を出力することができず、土石流の発生を予知す
ることができなかった。
センサを用いた従来の土石流発生検知方法では、種々の
問題がある。このため最近では監視カメラにより河川の
状況を撮影し、その撮影画像から土石流の発生を検知す
る方法が考えられている。しかし、上記従来の監視カメ
ラを用いた土石流の発生検知方法は、複数の観測点を通
過する物体の流速を抽出することによって土石流の発生
の検知している。このため土石流が発生した後にしか検
知信号を出力することができず、土石流の発生を予知す
ることができなかった。
【０００７】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、監視カメラを用いて河川における土石流の
発生を検知するだけでなく、予め土石流の発生を予知し
得る土石流発生予知方法及び装置を提供することを目的
とする。
れたもので、監視カメラを用いて河川における土石流の
発生を検知するだけでなく、予め土石流の発生を予知し
得る土石流発生予知方法及び装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る土石流
発生予知方法は、河川の状態を監視カメラにより撮影し
て得た画像を処理し、特徴抽出を行なって水流を抽出
し、この水流から流れ幅、流速、水位の少なくとも１つ
以上を計測して土石流発生確率を求め、この土石流発生
確率が予め設定したしきい値を超えた場合に警報を発生
することを特徴とする。上記の構成によれば、監視カメ
ラにより、監視カメラの撮影画像から特徴を抽出して土
石流の発生及び発生前の兆候を検知しているので、監視
動作が強風や動物等によって影響される恐れがなく、誤
検知を確実に防止することができる。また、監視カメラ
は、非接触センサであるので、土石流に流される可能性
が少なく、センサの張り替え等の作業も不要であり、保
守性に優れたシステムを構築できると共に、連続して発
生する土石流にも対応することができる。更に、監視カ
メラによる監視画像を動画により監視センタへ伝送して
いるので、土石流が発生した場合にその状況をリアルタ
イム且つ的確に把握することができ、確認のために現場
に行くことも不要となる。
発生予知方法は、河川の状態を監視カメラにより撮影し
て得た画像を処理し、特徴抽出を行なって水流を抽出
し、この水流から流れ幅、流速、水位の少なくとも１つ
以上を計測して土石流発生確率を求め、この土石流発生
確率が予め設定したしきい値を超えた場合に警報を発生
することを特徴とする。上記の構成によれば、監視カメ
ラにより、監視カメラの撮影画像から特徴を抽出して土
石流の発生及び発生前の兆候を検知しているので、監視
動作が強風や動物等によって影響される恐れがなく、誤
検知を確実に防止することができる。また、監視カメラ
は、非接触センサであるので、土石流に流される可能性
が少なく、センサの張り替え等の作業も不要であり、保
守性に優れたシステムを構築できると共に、連続して発
生する土石流にも対応することができる。更に、監視カ
メラによる監視画像を動画により監視センタへ伝送して
いるので、土石流が発生した場合にその状況をリアルタ
イム且つ的確に把握することができ、確認のために現場
に行くことも不要となる。
【０００９】第２の発明に係る土石流発生予知方法は、
河川の状態を監視カメラにより撮影して得た画像を処理
し、特徴抽出を行なって水流を抽出し、この水流から流
れ幅、流速、水位の少なくとも１つ以上を計測し、この
計測値及び気象センサの計測データから土石流発生確率
を求め、この土石流発生確率が予め設定したしきい値を
超えた場合に警報を発生することを特徴とする。上記の
ようにまた、監視カメラにより水の流れ幅、流速、水位
等の計測値及び気象センサの計測データから土石流発生
確率を求めているので、土石流の発生及び発生前の兆候
を確実に検知することができる。
河川の状態を監視カメラにより撮影して得た画像を処理
し、特徴抽出を行なって水流を抽出し、この水流から流
れ幅、流速、水位の少なくとも１つ以上を計測し、この
計測値及び気象センサの計測データから土石流発生確率
を求め、この土石流発生確率が予め設定したしきい値を
超えた場合に警報を発生することを特徴とする。上記の
ようにまた、監視カメラにより水の流れ幅、流速、水位
等の計測値及び気象センサの計測データから土石流発生
確率を求めているので、土石流の発生及び発生前の兆候
を確実に検知することができる。
【００１０】第３の発明に係る土石流発生予知方法は、
河川の砂防ダムを監視カメラにより撮影して得た画像を
処理し、特徴抽出を行なって土砂堆積に伴う上記砂防ダ
ムの見え方の時間的変化を検出し、上記時間的変化が設
定値を超えた場合に警報を発生することを特徴とする。
上記のように土砂堆積に伴う砂防ダムの見え方の時間的
変化を検出することにより、土石流発生前の兆候を検知
し得ると共に、土石流が発生した場合においても迅速に
検知することができる。
河川の砂防ダムを監視カメラにより撮影して得た画像を
処理し、特徴抽出を行なって土砂堆積に伴う上記砂防ダ
ムの見え方の時間的変化を検出し、上記時間的変化が設
定値を超えた場合に警報を発生することを特徴とする。
上記のように土砂堆積に伴う砂防ダムの見え方の時間的
変化を検出することにより、土石流発生前の兆候を検知
し得ると共に、土石流が発生した場合においても迅速に
検知することができる。
【００１１】第４の発明に係る土石流発生予知方法は、
河川に設置した指標物及びその周辺を監視カメラにより
撮影し、この監視カメラにより撮影した画像を処理し、
特徴抽出を行なって土砂堆積に伴う上記指標物の見え方
の時間的変化を検出し、上記時間的変化が設定値を超え
た場合に警報を発生することを特徴とする。上記のよう
に監視する河川に指標物を設置し、この指標物を監視カ
メラにより撮影して土砂堆積に伴う指標物の見え方の時
間的変化を検出することにより、土石流発生前の兆候及
び土石流の発生を確実に検知することができる。
河川に設置した指標物及びその周辺を監視カメラにより
撮影し、この監視カメラにより撮影した画像を処理し、
特徴抽出を行なって土砂堆積に伴う上記指標物の見え方
の時間的変化を検出し、上記時間的変化が設定値を超え
た場合に警報を発生することを特徴とする。上記のよう
に監視する河川に指標物を設置し、この指標物を監視カ
メラにより撮影して土砂堆積に伴う指標物の見え方の時
間的変化を検出することにより、土石流発生前の兆候及
び土石流の発生を確実に検知することができる。
【００１２】第５の発明に係る土石流発生予知方法は、
河川の状態を監視カメラにより撮影して得た画像を処理
し、特徴抽出を行なって土砂堆積物先端の移動に伴う背
景の時間的変化を検出し、上記時間的変化が設定値を超
えた場合に警報を発生することを特徴とする。上記のよ
うに土砂堆積物先端の移動に伴う背景の時間的変化を検
出することにより、土石流発生前の兆候及び土石流の発
生を迅速に検知することができる。
河川の状態を監視カメラにより撮影して得た画像を処理
し、特徴抽出を行なって土砂堆積物先端の移動に伴う背
景の時間的変化を検出し、上記時間的変化が設定値を超
えた場合に警報を発生することを特徴とする。上記のよ
うに土砂堆積物先端の移動に伴う背景の時間的変化を検
出することにより、土石流発生前の兆候及び土石流の発
生を迅速に検知することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は、本発明に係る土石流発生
予知装置の全体の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、１１ａ、１１ｂ、…、１１ｎは監視場所に設置
される監視装置で、監視カメラ（電子カメラ）１２及び
画像処理装置１３からなっている。また、監視場所に
は、必要に応じて照明設備が設けられ、夜間等における
監視を可能としている。
実施形態を説明する。図１は、本発明に係る土石流発生
予知装置の全体の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、１１ａ、１１ｂ、…、１１ｎは監視場所に設置
される監視装置で、監視カメラ（電子カメラ）１２及び
画像処理装置１３からなっている。また、監視場所に
は、必要に応じて照明設備が設けられ、夜間等における
監視を可能としている。
【００１４】上記画像処理装置１３は、監視カメラ１２
により撮影した画像を入力する画像入力部１４、入力さ
れた画像を処理し、特徴を抽出する画像処理部１５、こ
の画像処理部１５により抽出された特徴量を計測する計
測制御部１６からなっている。上記監視装置１１ａ、１
１ｂ、…は、河川における水流の流れ幅、流速、水位を
監視すると共に、土砂の堆積状態等を監視するが、各監
視装置によって異なる監視機能を持たせる。例えば河川
の下流に設置する監視装置は、主に水流の流れ幅、流
速、水位を監視し、上流に設置する監視装置は、土砂の
堆積状態を監視する。なお、各監視装置１１ａ、１１
ｂ、…に全ての監視機能を持たせても良い。
により撮影した画像を入力する画像入力部１４、入力さ
れた画像を処理し、特徴を抽出する画像処理部１５、こ
の画像処理部１５により抽出された特徴量を計測する計
測制御部１６からなっている。上記監視装置１１ａ、１
１ｂ、…は、河川における水流の流れ幅、流速、水位を
監視すると共に、土砂の堆積状態等を監視するが、各監
視装置によって異なる監視機能を持たせる。例えば河川
の下流に設置する監視装置は、主に水流の流れ幅、流
速、水位を監視し、上流に設置する監視装置は、土砂の
堆積状態を監視する。なお、各監視装置１１ａ、１１
ｂ、…に全ての監視機能を持たせても良い。
【００１５】上記監視カメラ１２で撮影された画像及び
画像処理装置１３で処理された画像は、例えばメタルケ
ーブルを介して監視センタ２０へ送られる。この監視セ
ンタ２０には、統合処理装置２１、監視カメラ制御装置
２２、モニタ装置２３、管理用表示装置２４、警報装置
２５等が設けられる。なお、上記管理用表示装置２４
は、統合処理装置２１により、各種の設定、調整、保守
点検等を行なう場合に使用される表示装置である。ま
た、上記統合処理装置２１には、例えば気圧計、雨量
計、風速計、風向計等の気象センサ２６により計測され
た信号が入力される。上記気象センサ２６は、監視する
河川の周辺に設置される。
画像処理装置１３で処理された画像は、例えばメタルケ
ーブルを介して監視センタ２０へ送られる。この監視セ
ンタ２０には、統合処理装置２１、監視カメラ制御装置
２２、モニタ装置２３、管理用表示装置２４、警報装置
２５等が設けられる。なお、上記管理用表示装置２４
は、統合処理装置２１により、各種の設定、調整、保守
点検等を行なう場合に使用される表示装置である。ま
た、上記統合処理装置２１には、例えば気圧計、雨量
計、風速計、風向計等の気象センサ２６により計測され
た信号が入力される。上記気象センサ２６は、監視する
河川の周辺に設置される。
【００１６】上記監視装置１１ａ、１１ｂ、…の各監視
カメラ１２から監視センタ２０に送られた画像は、監視
カメラ制御装置２２により順次選択されてモニタ装置２
３に表示される。また、監視カメラ制御装置２２は、統
合処理装置２１から選択指示が与えられた場合には、指
示された監視カメラ１２の画像を選択してモニタ装置２
３に表示する。
カメラ１２から監視センタ２０に送られた画像は、監視
カメラ制御装置２２により順次選択されてモニタ装置２
３に表示される。また、監視カメラ制御装置２２は、統
合処理装置２１から選択指示が与えられた場合には、指
示された監視カメラ１２の画像を選択してモニタ装置２
３に表示する。
【００１７】また、統合処理装置２１は、監視装置１１
ａ、１１ｂ、…の画像処理装置１３から送られてくる計
測結果に基づいて土石流の発生を予知し、更に気象セン
サ２６からのデータを確認して土石流発生の確率が所定
のしきい値を超えた場合に警報装置２５を駆動して警報
を発生する。
ａ、１１ｂ、…の画像処理装置１３から送られてくる計
測結果に基づいて土石流の発生を予知し、更に気象セン
サ２６からのデータを確認して土石流発生の確率が所定
のしきい値を超えた場合に警報装置２５を駆動して警報
を発生する。
【００１８】次に上記実施形態の動作を説明する。河川
における土石流発生原理の一つとして、河川上流での土
砂の堆積により、流れが堰き止められ、ある時にその堆
積した土砂が一気に流出することで、強大な土石流が発
生することが知られている。本実施形態では、河川上流
での土砂の堆積による水流の阻害に注目し、画像処理に
より河川下流における水流を抽出し、その流れ幅、流
速、水位等を検出すると共に、河川上流における土砂の
堆積状態を検出して土石流の発生を予知する。
における土石流発生原理の一つとして、河川上流での土
砂の堆積により、流れが堰き止められ、ある時にその堆
積した土砂が一気に流出することで、強大な土石流が発
生することが知られている。本実施形態では、河川上流
での土砂の堆積による水流の阻害に注目し、画像処理に
より河川下流における水流を抽出し、その流れ幅、流
速、水位等を検出すると共に、河川上流における土砂の
堆積状態を検出して土石流の発生を予知する。
【００１９】以下、土石流発生の予知動作について図２
に示すフローチャートを参照して説明する。各監視装置
１１ａ、１１ｂ、…は、監視カメラ１２で撮影された画
像を画像処理装置１３に入力する（ステップＡ１）。画
像処理装置１３は、監視カメラ１２から入力された画像
を画像入力部１４により取り込み、画像処理部１５に入
力する。
に示すフローチャートを参照して説明する。各監視装置
１１ａ、１１ｂ、…は、監視カメラ１２で撮影された画
像を画像処理装置１３に入力する（ステップＡ１）。画
像処理装置１３は、監視カメラ１２から入力された画像
を画像入力部１４により取り込み、画像処理部１５に入
力する。
【００２０】河川の下流等に設けられた監視装置の画像
処理部１５は、入力画像から特徴抽出を行なって水流を
抽出し（ステップＡ２）、計測制御部１６に入力する。
計測制御部１６は、上記抽出された水流からその流れ
幅、流速、水位の何れか、あるいは全てを計測し、監視
センタ２０の統合処理装置２１へ送出する（ステップＡ
３）。上記流れ幅は、水流の幅を計測することによって
求めることができる。また、流速は水面上に生ずる特徴
点を抽出し、この特徴点の移動速度を計測することによ
って求めることができる。また、水位は、河川に予め量
水標などの指標物を設置しておくことにより、上記指標
物を監視カメラ１２で撮影して水位計測を行なうことが
できる。
処理部１５は、入力画像から特徴抽出を行なって水流を
抽出し（ステップＡ２）、計測制御部１６に入力する。
計測制御部１６は、上記抽出された水流からその流れ
幅、流速、水位の何れか、あるいは全てを計測し、監視
センタ２０の統合処理装置２１へ送出する（ステップＡ
３）。上記流れ幅は、水流の幅を計測することによって
求めることができる。また、流速は水面上に生ずる特徴
点を抽出し、この特徴点の移動速度を計測することによ
って求めることができる。また、水位は、河川に予め量
水標などの指標物を設置しておくことにより、上記指標
物を監視カメラ１２で撮影して水位計測を行なうことが
できる。
【００２１】また、河川の上流に設けられた監視装置の
画像処理部１５は、監視カメラ１２で撮影された画像を
処理し、土砂の堆積状態を検出して監視センタ２０の統
合処理装置２１へ送出する（ステップＡ４）。この土砂
の堆積状態を検出する処理については詳細を後述する。
画像処理部１５は、監視カメラ１２で撮影された画像を
処理し、土砂の堆積状態を検出して監視センタ２０の統
合処理装置２１へ送出する（ステップＡ４）。この土砂
の堆積状態を検出する処理については詳細を後述する。
【００２２】上記統合処理装置２１は、各監視装置１１
ａ、１１ｂ、…から送られてくる水流の流れ幅、流速、
水位等のデータ及び土砂の堆積情報を参照すると共に、
更に気象センサ２６の計測データを確認し（ステップＡ
５）、土石流発生の確率を計算する（ステップＡ６）。
河川の上流に土砂が堆積した場合には、水の流れが阻害
されるので、下流における水の流れ幅、流速（又は流
量）、水位等が減少するので、これらの計測値の変化に
より土石流発生の兆候を捉えることができる。上記土石
流発生の確率が予め設定したしきい値を超えたかどうか
を判別し（ステップＡ７）、しきい値を超えていなけれ
ばステップＡ１に戻って上記の動作を繰り返して実行す
る。
ａ、１１ｂ、…から送られてくる水流の流れ幅、流速、
水位等のデータ及び土砂の堆積情報を参照すると共に、
更に気象センサ２６の計測データを確認し（ステップＡ
５）、土石流発生の確率を計算する（ステップＡ６）。
河川の上流に土砂が堆積した場合には、水の流れが阻害
されるので、下流における水の流れ幅、流速（又は流
量）、水位等が減少するので、これらの計測値の変化に
より土石流発生の兆候を捉えることができる。上記土石
流発生の確率が予め設定したしきい値を超えたかどうか
を判別し（ステップＡ７）、しきい値を超えていなけれ
ばステップＡ１に戻って上記の動作を繰り返して実行す
る。
【００２３】そして、上記ステップＡ７で土石流発生の
確率が予め設定したしきい値を超えたと判別されると、
統合処理装置２１は警報装置２５を駆動して監視者に警
報を発すると共に、土石流が発生する可能性のある監視
場所に設置されている監視カメラの映像を選択するよう
に監視カメラ制御装置２２に切換え指示を与える。監視
カメラ制御装置２２は、統合処理装置２１からの指示に
基づいて指定された監視カメラからの映像を選択してモ
ニタ装置２３に表示する。また、統合処理装置２１は、
土石流が発生する可能性のある場合に警報を発生するだ
けでなく、土石流が発生した場合においても、同様にし
て警報を発生する。
確率が予め設定したしきい値を超えたと判別されると、
統合処理装置２１は警報装置２５を駆動して監視者に警
報を発すると共に、土石流が発生する可能性のある監視
場所に設置されている監視カメラの映像を選択するよう
に監視カメラ制御装置２２に切換え指示を与える。監視
カメラ制御装置２２は、統合処理装置２１からの指示に
基づいて指定された監視カメラからの映像を選択してモ
ニタ装置２３に表示する。また、統合処理装置２１は、
土石流が発生する可能性のある場合に警報を発生するだ
けでなく、土石流が発生した場合においても、同様にし
て警報を発生する。
【００２４】監視センタ２０における監視者は、上記の
警報に基づいてモニタ装置２３等から危険の状況を判断
し、河川流域に設けられた複数の警報装置を駆動して警
報を発し、河川の近くにいる人に危険を知らせる。
警報に基づいてモニタ装置２３等から危険の状況を判断
し、河川流域に設けられた複数の警報装置を駆動して警
報を発し、河川の近くにいる人に危険を知らせる。
【００２５】なお、上記実施形態において、濃霧、豪雨
などで被写体が明確な映像として得られないような場合
には、例えば光センサ、ワイヤーセンサ、振動センサ、
衝撃センサなどの補助センサを使用して補間する。この
ような補助センサを使用することにより、監視カメラ１
２で明確な映像が得られない場合においても、土石流の
発生を確実に検知することが可能となる。
などで被写体が明確な映像として得られないような場合
には、例えば光センサ、ワイヤーセンサ、振動センサ、
衝撃センサなどの補助センサを使用して補間する。この
ような補助センサを使用することにより、監視カメラ１
２で明確な映像が得られない場合においても、土石流の
発生を確実に検知することが可能となる。
【００２６】次に、上記ステップＡ４に示した土砂の堆
積状態を検出する処理について説明する。河川における
土砂の堆積状態を検出するには、次の３つの方法を用い
る。
積状態を検出する処理について説明する。河川における
土砂の堆積状態を検出するには、次の３つの方法を用い
る。
【００２７】（ａ）砂防ダムの見え方により土砂の堆積
状態を検出する。
状態を検出する。
【００２８】（ｂ）指標物の見え方により土砂の堆積状
態を検出する。
態を検出する。
【００２９】（ｃ）堆積物の先端部を捉えることによ
り、土砂の堆積状態を検出する。
り、土砂の堆積状態を検出する。
【００３０】上記（ａ）の砂防ダムの見え方により土砂
の堆積状態を検出する方法は、図３（ａ）に示すように
河川３１に砂防ダム３２を設け、この砂防ダム３２を監
視装置で監視する。図３（ｂ）に示すように土砂３３の
堆積状態によって砂防ダム３２の見え方（時間的な変
化）が異なることを利用して土砂の堆積状態を検出す
る。河川３１と土砂３３のコントラスト確保が困難な場
合においても、砂防ダム３２と土砂３３とのコントラス
ト確保は可能であるので、砂防ダム３２の見え方（時間
的な変化）を捉えることにより、土砂３３の堆積状態を
検知することができる。
の堆積状態を検出する方法は、図３（ａ）に示すように
河川３１に砂防ダム３２を設け、この砂防ダム３２を監
視装置で監視する。図３（ｂ）に示すように土砂３３の
堆積状態によって砂防ダム３２の見え方（時間的な変
化）が異なることを利用して土砂の堆積状態を検出す
る。河川３１と土砂３３のコントラスト確保が困難な場
合においても、砂防ダム３２と土砂３３とのコントラス
ト確保は可能であるので、砂防ダム３２の見え方（時間
的な変化）を捉えることにより、土砂３３の堆積状態を
検知することができる。
【００３１】上記（ｂ）の指標物の見え方により土砂の
堆積状態を検出する方法は、河川と土砂のコントラスト
確保が困難な場合において、図４（ａ）に示すように河
川３１の内壁面に量水標などの指標物３４を所定の間隔
で複数設け、この指標物３４を監視装置で監視する。上
記指標物３４は例えばＬＥＤを用いて構成し、夜間や悪
天候時など一定照度以下の場合には自発光させることに
より、特徴点としての被写体照度を確保する。河川３１
と土砂３３のコントラスト確保が困難な場合には、上記
のように人為的に指標物３４を設けることで土砂３３と
のコントラストを確保し、図４（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに指標物３４の見え方（時間的な変化）を捉えること
により、土砂３３の堆積状態を検知することができる。
堆積状態を検出する方法は、河川と土砂のコントラスト
確保が困難な場合において、図４（ａ）に示すように河
川３１の内壁面に量水標などの指標物３４を所定の間隔
で複数設け、この指標物３４を監視装置で監視する。上
記指標物３４は例えばＬＥＤを用いて構成し、夜間や悪
天候時など一定照度以下の場合には自発光させることに
より、特徴点としての被写体照度を確保する。河川３１
と土砂３３のコントラスト確保が困難な場合には、上記
のように人為的に指標物３４を設けることで土砂３３と
のコントラストを確保し、図４（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに指標物３４の見え方（時間的な変化）を捉えること
により、土砂３３の堆積状態を検知することができる。
【００３２】土石流は、一般に土砂、岩、水分、その他
木等により構成されるため、特に悪天候及び夜間におけ
る背景とのコントラスト確保が困難であると予想される
と共に、実際、土石流は悪天候に起因して発生し易いこ
とから、それ自体を特徴点として捉えられる確度は低
い。従って、上記のように人為的にコントラストを確保
するための指標物を設置することは非常に有効である。
なお、指標物３４を設置できないような場所において
は、夜間等は照明を土砂３３や土石流に照射することで
コントラスト確保し、土砂３３や土石流そのものを特徴
点として検知する。
木等により構成されるため、特に悪天候及び夜間におけ
る背景とのコントラスト確保が困難であると予想される
と共に、実際、土石流は悪天候に起因して発生し易いこ
とから、それ自体を特徴点として捉えられる確度は低
い。従って、上記のように人為的にコントラストを確保
するための指標物を設置することは非常に有効である。
なお、指標物３４を設置できないような場所において
は、夜間等は照明を土砂３３や土石流に照射することで
コントラスト確保し、土砂３３や土石流そのものを特徴
点として検知する。
【００３３】上記（ｃ）の堆積物の先端部を捉えること
により土砂の堆積状態を検出する方法は、図５（ａ）、
（ｂ）に示すように河川３１と土砂３３のコントラスト
確保が可能な場合においては、土砂３３の先端部の移動
による背景の変化（時間的な変化）を監視装置で監視す
ることにより、土砂３３の堆積状態を検知することがで
きる。
により土砂の堆積状態を検出する方法は、図５（ａ）、
（ｂ）に示すように河川３１と土砂３３のコントラスト
確保が可能な場合においては、土砂３３の先端部の移動
による背景の変化（時間的な変化）を監視装置で監視す
ることにより、土砂３３の堆積状態を検知することがで
きる。
【００３４】次に、画像処理装置１３における特徴抽出
処理について図６に示すフローチャートに従って説明す
る。画像処理装置１３の画像入力部１４は、監視カメラ
１２により撮影されたアナログ画像をデジタル画像に変
換して画像処理部１５に入力する（ステップＢ１）。画
像処理部１５では、まず、画像の“ちらつき”、“ぼ
け”等のノイズ成分を除去し（ステップＢ２）、その
後、特徴抽出処理を行なう（ステップＢ３）。特徴抽出
方式には、一定時間毎に撮影画像を比較してその差分を
取り出す時間差分方式、背景との差分を取り出す背景差
分方式、対象物の輪郭を抽出する輪郭抽出方式、積分処
理して特徴を抽出する積分方式等がある。本実施形態で
は、主に時間差分方式を使用し、必要に応じて背景差分
方式を使用する。
処理について図６に示すフローチャートに従って説明す
る。画像処理装置１３の画像入力部１４は、監視カメラ
１２により撮影されたアナログ画像をデジタル画像に変
換して画像処理部１５に入力する（ステップＢ１）。画
像処理部１５では、まず、画像の“ちらつき”、“ぼ
け”等のノイズ成分を除去し（ステップＢ２）、その
後、特徴抽出処理を行なう（ステップＢ３）。特徴抽出
方式には、一定時間毎に撮影画像を比較してその差分を
取り出す時間差分方式、背景との差分を取り出す背景差
分方式、対象物の輪郭を抽出する輪郭抽出方式、積分処
理して特徴を抽出する積分方式等がある。本実施形態で
は、主に時間差分方式を使用し、必要に応じて背景差分
方式を使用する。
【００３５】次に上記抽出した特徴点を２値化して情報
量を圧縮し（ステップＢ４）、更に、ラベリング処理
し、特徴量の計測を行なうためにグループ分けを行なう
（ステップＢ５）。上記ラベリングした各グループ毎に
特徴量を計測し（ステップＢ６）、すなわち、上記した
ように、（ａ）砂防ダムの見え方、（ｂ）指標物の見え
方、（ｃ）堆積物の先端部、等の特徴量を計測し、その
計測結果を監視センタ２０の統合処理装置２１へ出力す
る（ステップＢ７）。
量を圧縮し（ステップＢ４）、更に、ラベリング処理
し、特徴量の計測を行なうためにグループ分けを行なう
（ステップＢ５）。上記ラベリングした各グループ毎に
特徴量を計測し（ステップＢ６）、すなわち、上記した
ように、（ａ）砂防ダムの見え方、（ｂ）指標物の見え
方、（ｃ）堆積物の先端部、等の特徴量を計測し、その
計測結果を監視センタ２０の統合処理装置２１へ出力す
る（ステップＢ７）。
【００３６】統合処理装置２１では、上記したように画
像処理装置１３で計測された特徴量及び気象センサ２６
の計測データに基づいて土石流発生確率を求め、この土
石流発生確率としきい値とを比較して最終的な判定を行
なう。あるいは画像処理装置１３で計測された特徴量と
予め把握（定義）している土砂の堆積状態あるいは土石
流の特徴量とを比較し、土石流が発生する可能性がある
かどうか、更には土石流が発生したかどうか等を認識
し、更に気象センサ２６からのデータを参照して最終的
な判定を行なう。
像処理装置１３で計測された特徴量及び気象センサ２６
の計測データに基づいて土石流発生確率を求め、この土
石流発生確率としきい値とを比較して最終的な判定を行
なう。あるいは画像処理装置１３で計測された特徴量と
予め把握（定義）している土砂の堆積状態あるいは土石
流の特徴量とを比較し、土石流が発生する可能性がある
かどうか、更には土石流が発生したかどうか等を認識
し、更に気象センサ２６からのデータを参照して最終的
な判定を行なう。
【００３７】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、河
川の状態を監視カメラにより撮影し、その撮影画像から
特徴を抽出して土石流の発生及び発生前の兆候を検知す
るようにしたので、強風や動物等によって監視動作が影
響されることはなく、誤検知を確実に防止することがで
きる。また、非接触センサであるため、土石流に流され
る可能性が少なく、センサの張り替え等の作業も不要で
あり、保守性に優れたシステムを構築でき、且つ、連続
して発生する土石流にも対応することができる。また、
監視カメラによる監視画像を動画により監視センタへ伝
送しているので、土石流が発生した場合にその状況をリ
アルタイム且つ的確に把握することができ、確認のため
に現場に行くことも不要となる。更に、複数個所に設置
した監視カメラの映像を監視センタでモニタリングする
場合に、土石流の検知信号により監視カメラを土石流発
生現場の映像に自動的に切換えて監視することができ、
監視労力を軽減することができる。また、水の流れ幅、
流速、水位等を計測し、また、河川上流における土砂の
堆積状態を計測することにより、土石流の発生及び発生
前の兆候を確実に検知することができる。
川の状態を監視カメラにより撮影し、その撮影画像から
特徴を抽出して土石流の発生及び発生前の兆候を検知す
るようにしたので、強風や動物等によって監視動作が影
響されることはなく、誤検知を確実に防止することがで
きる。また、非接触センサであるため、土石流に流され
る可能性が少なく、センサの張り替え等の作業も不要で
あり、保守性に優れたシステムを構築でき、且つ、連続
して発生する土石流にも対応することができる。また、
監視カメラによる監視画像を動画により監視センタへ伝
送しているので、土石流が発生した場合にその状況をリ
アルタイム且つ的確に把握することができ、確認のため
に現場に行くことも不要となる。更に、複数個所に設置
した監視カメラの映像を監視センタでモニタリングする
場合に、土石流の検知信号により監視カメラを土石流発
生現場の映像に自動的に切換えて監視することができ、
監視労力を軽減することができる。また、水の流れ幅、
流速、水位等を計測し、また、河川上流における土砂の
堆積状態を計測することにより、土石流の発生及び発生
前の兆候を確実に検知することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る土石流発生予知装置
の全体のシステム構成を示すブロック図。
の全体のシステム構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態における土石流発生の予知動作を説
明するためのフローチャート。
明するためのフローチャート。
【図３】同実施形態において、砂防ダムの見え方により
土砂の堆積状態を検出する場合の説明図。
土砂の堆積状態を検出する場合の説明図。
【図４】同実施形態において、指標物の見え方により土
砂の堆積状態を検出する場合の説明図。
砂の堆積状態を検出する場合の説明図。
【図５】同実施形態において、堆積物の先端部を捉えて
土砂の堆積状態を検出する場合の説明図。
土砂の堆積状態を検出する場合の説明図。
【図６】同実施形態における画像処理装置の特徴抽出動
作を説明するためのフローチャート。
作を説明するためのフローチャート。
１１ａ、１１ｂ、…、１１ｎ 監視装置 １２ 監視カメラ １３ 画像処理装置 １４ 画像入力部 １５ 画像処理部 １６ 計測制御部 ２０ 監視センタ ２１ 統合処理装置 ２２ 監視カメラ制御装置 ２３ モニタ装置 ２４ 管理用表示装置 ２５ 警報装置 ２６ 気象センサ ３１ 河川 ３２ 砂防ダム ３３ 土砂 ３４ 指標物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｂ 25/00 ５１０ Ｇ０８Ｂ 25/00 ５１０Ｍ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｃ Ｆターム(参考） 5C054 AA05 CA04 CC02 CE02 CE12 CE15 CH01 EA01 EA05 FA09 FC15 FE28 FF03 HA38 5C086 AA14 BA30 CA28 CB36 DA01 DA08 DA33 FA17 5C087 AA02 AA03 AA04 AA05 AA08 AA19 BB11 DD02 DD49 EE05 EE07 EE18 GG02 GG14 GG19 GG31 GG36
Claims (12)
- 【請求項１】 河川の状態を監視カメラにより撮影して
得た画像を処理し、特徴抽出を行なって水流を抽出し、
この水流から流れ幅、流速、水位の少なくとも１つ以上
を計測して土石流発生確率を求め、この土石流発生確率
が予め設定したしきい値を超えた場合に警報を発生する
ことを特徴とする土石流発生予知方法。 - 【請求項２】 河川の状態を監視カメラにより撮影して
得た画像を処理し、特徴抽出を行なって水流を抽出し、
この水流から流れ幅、流速、水位の少なくとも１つ以上
を計測し、この計測値及び気象センサの計測データから
土石流発生確率を求め、この土石流発生確率が予め設定
したしきい値を超えた場合に警報を発生することを特徴
とする土石流発生予知方法。 - 【請求項３】 河川の砂防ダムを監視カメラにより撮影
して得た画像を処理し、特徴抽出を行なって土砂堆積に
伴う上記砂防ダムの見え方の時間的変化を検出し、上記
時間的変化が設定値を超えた場合に警報を発生すること
を特徴とする土石流発生予知方法。 - 【請求項４】 河川に設置した指標物及びその周辺を監
視カメラにより撮影し、この監視カメラにより撮影した
画像を処理し、特徴抽出を行なって土砂堆積に伴う上記
指標物の見え方の時間的変化を検出し、上記時間的変化
が設定値を超えた場合に警報を発生することを特徴とす
る土石流発生予知方法。 - 【請求項５】 河川の状態を監視カメラにより撮影して
得た画像を処理し、特徴抽出を行なって土砂堆積物先端
の移動に伴う背景の時間的変化を検出し、上記時間的変
化が設定値を超えた場合に警報を発生することを特徴と
する土石流発生予知方法。 - 【請求項６】 河川の状態を撮影する複数の監視カメラ
と、この監視カメラにより撮影された画像をモニタする
監視用モニタと、上記監視カメラにより撮影された画像
を処理し、特徴抽出を行なって水流を抽出する手段と、
この手段により抽出された水流から流れ幅、流速、水位
の少なくとも１つ以上を検出して土石流発生確率を求め
る手段と、この手段により求めた土石流発生確率と予め
設定したしきい値とを比較し、上記土石流発生確率がし
きい値を超えた場合に警報を発生する手段とを具備した
ことを特徴とする土石流発生予知装置。 - 【請求項７】 河川の状態を監視する複数の監視カメラ
と、この監視カメラにより撮影された画像をモニタする
監視用モニタと、上記監視カメラにより撮影された画像
を処理し、特徴抽出を行なって水流を抽出する手段と、
この手段により抽出された水流から流れ幅、流速、水位
の少なくとも１つ以上を検出する河川状態検出手段と、
上記河川流域の気象状況を計測する気象センサと、上記
河川状態検出手段により検出された河川状態及び上記気
象センサにより計測された気象状況に基づいて土石流発
生確率を求める手段と、この手段により求めた土石流発
生確率と予め設定したしきい値とを比較し、上記土石流
発生確率がしきい値を超えた場合に警報を発生する警報
発生手段とを具備したことを特徴とする土石流発生予知
装置。 - 【請求項８】 河川の砂防ダムを監視する監視カメラ
と、この監視カメラにより撮影された画像をモニタする
監視用モニタと、上記監視カメラにより撮影された画像
を処理し、土砂堆積に伴う上記砂防ダムの見え方の時間
的変化を検出する画像処理手段と、この手段により検出
した時間的変化に基づいて土石流発生確率を求める手段
と、この手段により求めた土石流発生確率と予め設定し
たしきい値とを比較し、上記土石流発生確率がしきい値
を超えた場合に警報を発生する警報発生手段とを具備し
たことを特徴とする土石流発生予知装置。 - 【請求項９】 河川に設置され、土砂の堆積状態を検出
するための指標物と、この指標物及びその周辺を撮影す
る監視カメラと、この監視カメラにより撮影された画像
をモニタする監視用モニタと、上記監視カメラにより撮
影された画像を処理し、土砂堆積に伴う上記指標物の見
え方の時間的変化を検出する画像処理手段と、この手段
により検出した時間的変化に基づいて土石流発生確率を
求める手段と、この手段により求めた土石流発生確率と
予め設定したしきい値とを比較し、上記土石流発生確率
がしきい値を超えた場合に警報を発生する警報発生手段
とを具備したことを特徴とする土石流発生予知装置。 - 【請求項１０】 河川の状態を撮影する監視カメラと、
この監視カメラにより撮影された画像をモニタする監視
用モニタと、上記監視カメラにより撮影された画像を処
理し、土砂堆積物先端の移動に伴う背景の時間的変化を
検出する画像処理手段と、この手段により検出した時間
的変化に基づいて土石流発生確率を求める手段と、この
手段により求めた土石流発生確率と予め設定したしきい
値とを比較し、上記土石流発生確率がしきい値を超えた
場合に警報を発生する警報発生手段とを具備したことを
特徴とする土石流発生予知装置。 - 【請求項１１】 上記土石流発生確率を求める手段は、
画像処理手段により検出された時間的変化及び気象セン
サにより計測された気象データに基づいて土石流発生確
率を求めることを特徴とする請求項８、９又は１０記載
の土石流発生予知装置。 - 【請求項１２】上記土石流発生確率がしきい値を超えた
場合に対応する監視カメラの画像を選択して監視用モニ
タに表示することを特徴とする請求項６、７、８、９又
は１０記載の土石流発生予知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005109A JP2002208075A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 土石流発生予知方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005109A JP2002208075A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 土石流発生予知方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002208075A true JP2002208075A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18873195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001005109A Withdrawn JP2002208075A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 土石流発生予知方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002208075A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102122423A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-07-13 | 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 | 一种泥石流监测分析预警装置及泥石流监测方法 |
| CN102169617A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-08-31 | 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 | 一种雨量资料短缺地区的泥石流预警方法 |
| CN102682575A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-09-19 | 毛振刚 | 泥石流视频监测3g网络传输报警系统 |
| KR101230662B1 (ko) * | 2011-11-23 | 2013-02-08 | 대민산업개발(주) | 사방댐 재난관리 감시시스템 |
| CN102982656A (zh) * | 2011-09-06 | 2013-03-20 | 北京中民防险科技发展有限公司 | 基于智能视频监控的泥石流预警方法及系统 |
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| JP2017143379A (ja) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | 富士通株式会社 | 監視システム、監視方法および監視プログラム |
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| JP2021047156A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 株式会社日立国際電気 | 監視システム |
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| CN115110491A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-09-27 | 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 | 泥石流监控预警的警报装置 |
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| CN115588277A (zh) * | 2022-10-08 | 2023-01-10 | 广州市水务规划勘测设计研究院有限公司 | 一种水利防汛监测系统 |
-
2001
- 2001-01-12 JP JP2001005109A patent/JP2002208075A/ja not_active Withdrawn
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