JP2008209417A - Image analysis apparatus, its method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震の発生を検出可能な画像解析装置およびその方法、並びにプログラムに関するものである。 The present invention relates to an image analysis apparatus capable of detecting the occurrence of an earthquake, a method thereof, and a program.
最近、台風による突風や異常気象による竜巻が数多く発生している。竜巻発生時にはその規模により、特殊な気象画像が確認されている。
気象衛星の画像は、地形データに重ね合わせて用いられるが、地形データに対応したいずれの位置に雲が存在するのか、また、台風級の大きな勢力の低気圧に伴う雲の流れや台風の目の存在、気圧配置等を確認することができる。Recently, many gusts of typhoons and tornadoes due to abnormal weather have occurred. When a tornado occurs, a special weather image is confirmed depending on the scale.
The meteorological satellite image is used by superimposing it on the topographical data. Where the clouds are located, the cloud flow and the typhoon Presence, pressure arrangement, etc. can be confirmed.
このような、気象衛星の画像データは、所定時間ごと(現在は30分ごと)に更新され、天気予報や台風の進路予想等に使用されている。 Such meteorological satellite image data is updated every predetermined time (currently every 30 minutes) and used for weather forecasts, typhoon course predictions, and the like.
気象衛星の画像としては、可視画像と赤外線画像がある。赤外線画像は温度観測により、雲頂の高度を見積もり、可視画像とは異なる。ただし、夜間の観測も可能である。
ある地域の一定時間継続した特殊な気象画像では、その地域で際立って明度の差が生じている。ここでは、そのような特殊な画像を異常気象画像と称する。
2007年3月25日9時41分に能登半島沖でマグニチュード6.9の地震が発生した。この地域のその時刻の前後2時間で同様な異常気象画像が確認された。Meteorological satellite images include visible images and infrared images. The infrared image is different from the visible image because the altitude of the cloud top is estimated by temperature observation. However, nighttime observation is also possible.
In a special weather image that lasts for a certain period of time in an area, there is a noticeable difference in brightness in that area. Here, such a special image is referred to as an abnormal weather image.
At 9:41 on March 25, 2007, an earthquake of magnitude 6.9 occurred off the coast of Noto Peninsula. Similar abnormal weather images were confirmed two hours before and after that time in the area.
ところで、前述したように、気象衛星の画像は、地形データに対応した雲の位置や、大きな勢力の低気圧に伴う雲の流れや台風の目の存在を確認することができるが、地震等の発生は、その画像の特質から確認、あるいは予測することが極めて困難である。 By the way, as mentioned above, weather satellite images can confirm the position of clouds corresponding to topographic data, the flow of clouds accompanying the low pressure of large forces and the presence of typhoon eyes, but such as earthquakes The occurrence is extremely difficult to confirm or predict from the characteristics of the image.
地震の検出のために、気象衛星の画像を3次元表示することにより、解明の糸口を得ることができる可能性があるものと考えられる。
しかしながら、たとえば大きな勢力の台風を含む気象衛星の可視画像は、九州や四国の全体を覆うような厚い雲が存在する場合、明度が高く明度差が少ないため、3次元表示をすることは困難である。For the detection of earthquakes, it is considered that there is a possibility that clues for elucidation can be obtained by displaying the images of meteorological satellites in three dimensions.
However, for example, a visible image of a meteorological satellite including a large typhoon has a high brightness and a small brightness difference when there are thick clouds covering the whole of Kyushu and Shikoku. is there.
3次元表示がより明確な赤外線画像を利用することも可能であるが、地形データに比べて、気象データはそのピクセル数が少なく粗いために、現状では気象異常状態の発生検出に用いることは難しい。 Although it is possible to use infrared images with a clearer three-dimensional display, weather data has less pixels and is coarser than terrain data, so it is difficult to use it for detecting abnormal weather conditions at present. .
本発明は、気象衛星の画像データを用いて地震等の異常状態の発生を的確に検出可能な画像解析装置およびその方法、並びにプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image analysis apparatus, a method thereof, and a program capable of accurately detecting the occurrence of an abnormal state such as an earthquake using image data of a meteorological satellite.
本発明の第1の観点は、気象衛星による気象画像データを解析する画像解析装置であって、地形画像データに取得した気象画像データを載せ、当該気象画像データを複数の明度値を設定することにより当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャン処理を行い、地震の有無を明度差を利用して表出させることが可能な処理部を有する。 A first aspect of the present invention is an image analysis apparatus for analyzing weather image data from a meteorological satellite, wherein the acquired weather image data is placed on topographic image data, and a plurality of brightness values are set for the weather image data. Therefore, a weather image data having a lightness lower than the set value is deleted, a scan process is performed, and a processing unit capable of expressing the presence or absence of an earthquake using the lightness difference is provided.
好適には、前記処理部は、取得した前記気象画像データのデータ間を線形補間してデータ数を増やす処理を行う。 Preferably, the processing unit performs a process of increasing the number of data by linear interpolation between the acquired data of the weather image data.
好適には、前記処理部は、高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、前記気象画像データの量を増やす。 Preferably, the processing unit creates a Fourier series approximation curve by fast Fourier transform, and increases the amount of the weather image data.
好適には、前記処理部は、前記気象画像データ中の明度の高い少なくとも経線、緯線、地形境界線を削除して、当該線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて画像に修正して3次元的に表出させる。 Preferably, the processing unit deletes at least a meridian, a latitude line, and a terrain boundary line having high brightness in the weather image data, and replaces with a cloud around the line or adjacent brightness to correct the image to 3 Make it appear dimensionally.
好適には、前記処理部は、前記地形画像データから海域と湖とを示すデータを削除して3次元的に表出させる。 Preferably, the processing unit deletes data indicating a sea area and a lake from the terrain image data and displays the data three-dimensionally.
好適には、前記処理部は、気象画像データを地形画像データ上に載せ、当該画像上をウォークスルーしたときの所定時刻の画像を表示可能である。 Preferably, the processing unit is capable of displaying weather image data on topographic image data and displaying an image at a predetermined time when walking through the image.
本発明の第2の観点は、気象衛星による気象画像データを解析する画像解析方法であって、前記地形画像データに取得した気象画像データを載せ、当該気象画像データを複数の明度値を設定することにより当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャン処理を行い、地震の有無を、明度差を利用して表出する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an image analysis method for analyzing meteorological image data from a meteorological satellite, the acquired meteorological image data is placed on the topographic image data, and a plurality of brightness values are set in the meteorological image data. Thus, the weather image data having a lightness lower than the set value is deleted and the scan process is performed, and the presence or absence of an earthquake is expressed using the lightness difference.
本発明の第3の観点は、気象衛星による気象画像データを解析する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、地形画像データに取得した気象画像データを載せ、当該気象画像データを複数の明度値を設定することにより当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャン処理を行い、気象異常の有無を、明度差を利用して表出させる処理をコンピュータに実行させるプログラムである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute a process of analyzing weather image data by a weather satellite, placing the weather image data acquired in the terrain image data, and adding the weather image data to a plurality of brightness values. Is a program that deletes weather image data having a lightness lower than the set value to perform scan processing, and causes the computer to execute processing for displaying the presence / absence of a weather abnormality using the lightness difference.
本発明によれば、気象衛星の画像データの明度差を利用することにより地震の発生を的確に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the occurrence of an earthquake by using the brightness difference between image data of weather satellites.
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る気象画像解析装置(気象異常検出装置)の構成例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a weather image analysis apparatus (weather abnormality detection apparatus) according to an embodiment of the present invention.
画像解析装置(異常検出装置)10は、図1に示すように、地形データ記憶部11、気象画像データ提供部12、気象画像データ取得部13、記憶部14、操作部15、表示部16、および処理部17を主構成要素として有している。 As shown in FIG. 1, the image analysis device (abnormality detection device) 10 includes a terrain
地形データ記憶部11は、5mから1kmメッシュまで種々の数値地図として国土地理院から公開(たとえば非特許文献1参照)されている地形データのうち、たとえば1kmメッシュの地形データを記憶する。
地形データ記憶部11は、たとえばCDROM等の記憶媒体として形成され、処理部17によりアクセス可能な図示しない光記録再生装置等にセットされ、処理部17により記憶データが読み出される。
この読み出される地形データの数値データは、地形標高の他に標高0mの海域は−9999、湖は00000で表示されように形成されている。The terrain
The terrain
The numerical data of the read terrain data is formed so that the sea area at an altitude of 0 m is displayed as -9999 and the lake as 00000 in addition to the terrain altitude.
気象画像データ提供部12は、気象衛星を通して撮像された気象画像データを記憶するデータベースとして形成され、気象画像データ取得部13を介して取得可能に構成されている。
気象画像データ提供部12は、気象衛星を通して赤外線画像あるいは可視画像として撮像され、30分ごとに更新され、所定期間のデータが蓄積される。The meteorological image
The weather image
気象画像データ取得部13は、処理部17による気象画像データ取得の指示に応答して、気象画像データ提供部12にデータ要求等の送受によるネゴシエーション(データの交換手続)等を行って気象画像データを取得する。
気象画像データ取得部13により取得された気象画像データは、記憶部14に格納される。In response to the weather image data acquisition instruction from the
The weather image data acquired by the weather image
記憶部14は、処理部17のメインプログラムや気象画像の解析プログラム、計算プログラム等を記憶する。
また、記憶部14は、画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、あるいは解析処理中のデータ等が一時的にあるいは保存データとして記憶される。
記憶部14は、処理部17によりアクセスされ、データが読み出されたり、書き込まれたりする。The
Further, the
The
操作部15は、キーボードやマウス等により構成され、処理部17において、所望のプログラムを実行するためのコマンドや設定値を入力し、処理部17に指示するために使用される。 The
表示部16は、たとえば、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示パネル(LDC)等の各種表示装置により構成され、表示部16のモニタ部には、取得した画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、解析処理のデータ、解析結果が表示される。
また、表示部16のモニタ部には、処理部17への処理の指示のためのGUI(Graphical User Interface)画面が表示される。The
Further, a GUI (Graphical User Interface) screen for instructing processing to the
処理部17は、解析装置10全体の各部の制御を行う。
処理部17は、操作部15の操作入力に応答して気象画像解析のため、地形データ記憶部11による地形データの取得、気象画像データ取得部13を通しての気象画像データの取得、取得データの記憶部14への格納処理、読み出し処理を行う。
さらに、処理部17は、以下に詳述するような、取得したデータのモディファイ処理、合成処理、気象画像データの複数の明度値をしきい値としたスキャン処理等を行って、気象画像データの解析処理を行い、取得した画像解析のために取得した気象画像データ、地形データ、解析処理のデータ、解析結果等の表示部16への3次元表示制御等を行う。The
In response to an operation input from the
Further, the
以下、本実施形態に係る気象画像データの解析処理について、処理部17の処理を中心に、図面に関連付けて説明する。 Hereinafter, the weather image data analysis processing according to the present embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the processing of the
まず、処理部17の処理の大略を説明する。 First, an outline of the processing of the
<処理の概略>
最近、地形データの3次元表示が数多く試みられている(非特許文献2、あるいは非特許文献3参照)。
その地形データは5mから1kmメッシュまで種々の数値地図として国土地理院から公開(前述の非特許文献1)されている。
本実施形態においては、たとえば、1kmメッシュを用いて地形を3次元表示する。この数値データは地形標高の他に標高0mの海域は−9999、湖は00000で表示されている。まず、これらの海域と湖を地形データから削除して3次元表示する。海域と湖を省くことで地形の表示がより明確になり、画像表示時間も短縮できる。<Outline of processing>
Recently, many attempts have been made to display three-dimensional terrain data (see Non-Patent
The topographic data is disclosed by the Geographical Survey Institute as various numerical maps from 5 m to 1 km mesh (Non-Patent
In the present embodiment, for example, the topography is three-dimensionally displayed using a 1 km mesh. In addition to the topographic altitude, this numerical data is displayed as -9999 for the sea area at an altitude of 0 m and 00000 for the lake. First, these sea areas and lakes are deleted from the topographic data and displayed three-dimensionally. By eliminating sea areas and lakes, the terrain display becomes clearer and the image display time can be shortened.
次に、本実施形態においては、気象衛星ひまわりの気象画像データを地形データ上に載せて、その明度差を利用して3次元表示する。その際、明度の低いデータを削除して表示する。これにより、明度の高い厚い雲等が表示可能になる。なお、画像の明度は、0〜255の256の値をとることが可能であり、明度値255に近いほど画像は白く表示され、明度値0に近いほど画像は黒く表示される。
また、地形画像データと気象画像データの同じ領域において、地形画像データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく粗いために、後で詳述するように、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、そのデータ数を増やす処理を行う。Next, in the present embodiment, weather image data of the weather satellite Himawari is placed on the terrain data, and three-dimensionally displayed using the brightness difference. At that time, data with low brightness is deleted and displayed. This makes it possible to display a thick cloud with high brightness. The brightness of the image can take a value of 256 from 0 to 255. The closer the brightness value is to 255, the more the image is displayed. The closer the brightness value is to 0, the more black the image is displayed.
In addition, in the same area of terrain image data and weather image data, weather image data has a smaller number of pixels and is coarser than terrain image data. A Fourier series approximate curve is created by Fourier transform, and the number of data is increased.
以下の処理部17における気象画像データの解析処理のより具体的な処理について、順を追って説明する。
なお、ここでは、2006年9月の台風13号について17日11時から23時の間の九州地形上の気象画像データを解析し、地形上のその変動について考察する。More specific processing of meteorological image data analysis processing in the
Here, weather image data on Kyushu topography from 11:00 to 23:00 on the 17th is analyzed for Typhoon No. 13 in September 2006, and the fluctuations on topography are considered.
<地形データの海域と湖の削除>
上述したように、1kmメッシュの数値地図は地形標高の他に標高0mの海域は−9999、湖は00000で表示されている。その行列数は80×80で、そのユニットを連結して求める地形が表示できる。
ここでは、そのユニットを連結して九州の地形データの行列を作成する。地形標高データを3次元表示するために、そのデータをDXF(Drawing Interchange File)変換して3次元CADで読み込み、地形メッシュを作成する。
その際、湖と海域の標高0m以下のメッシュを削除する。<Deleting sea area and lake in topographic data>
As described above, in the 1 km mesh numerical map, in addition to the topographic altitude, the sea area at an altitude of 0 m is displayed as -9999 and the lake as 00000. The number of matrices is 80 × 80, and the terrain obtained by connecting the units can be displayed.
Here, the unit is connected and the matrix of the terrain data of Kyushu is created. In order to display the terrain elevation data three-dimensionally, the data is DXF (Drawing Interchange File) converted and read by a three-dimensional CAD to create a terrain mesh.
At that time, the mesh below 0m above sea level in the lake and sea area is deleted.
図2(A),(B)は地形データのメッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加した例を示す図であって、図2(A)はメッシュの削除前を示し、図2(B)はメッシュの削除後を示している。 2A and 2B are diagrams showing an example in which the number, node number, and coordinate value are added to the mesh of the terrain data, and FIG. 2A shows the state before the mesh is deleted. (B) shows after the mesh is deleted.
地形データは、図2(A)に示すように、メッシュにその番号と節点番号、さらに座標値を付加したものである。その後、標高0の節点を含むメッシュ、たとえば、図2(A)で番号6,7,10,11のメッシュを削除する。
図2(B)に示すように、削除されたメッシュ番号を除いて、メッシュを通し番号に並べ替え、その座標値を入れ替える。さらに節点番号を通し番号に並べ替える。
これにより、節点番号が1から昇順に付加されてDXF変換が可能になる。As shown in FIG. 2A, the terrain data is obtained by adding the number, the node number, and the coordinate value to the mesh. Thereafter, the mesh including the node at the
As shown in FIG. 2B, except for the deleted mesh number, the meshes are rearranged into serial numbers, and their coordinate values are changed. Furthermore, rearrange the node numbers into serial numbers.
Thereby, the node numbers are added in ascending order from 1, and DXF conversion becomes possible.
図3(A),(B)は、海域と湖の削除前後の九州の地形画像を示す図であって、図3(A)が海域と湖の削除前の画像を示す図であり、図3(B)が海域と湖の削除後の画像を示す図である。
図4は、海域と湖の削除後の九州の3次元表示画像を示す図である。3 (A) and 3 (B) are diagrams showing topographic images of Kyushu before and after the sea area and lake are deleted, and FIG. 3 (A) is a diagram showing an image before the sea area and lake are deleted. FIG. 3B is a diagram illustrating an image after the sea area and the lake are deleted.
FIG. 4 is a diagram illustrating a three-dimensional display image of Kyushu after the sea area and the lake are deleted.
図3および図4は、行列数80×80のユニットを5行4列連結したもので、海域と湖のメッシュ削除前と削除後の表示である。
カラー表示を行う場合、たとえば標高の低所から高所の順に、青から赤色の順で着色して表示することが可能である。FIG. 3 and FIG. 4 are obtained by connecting units of
In the case of performing color display, for example, it is possible to display by coloring in the order of blue to red in order from low to high altitude.
<気象画像データの3次元表示>
図5(A),(B)は、経線、緯線の削除前後の赤外線画像を示す図であって、図5(A)が経線、緯線の削除前の画像を示す図であり、図5(B)が経線、緯線の削除後の画像を示す図である。
気象衛星の画像には雲画像の他に、明度の高い経線、緯線、地形境界線などが含まれているので、それらの線を削除して雲の明度のみを表示する必要がある。
そのため、図5(A),(B)に示すように、それらの線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて、余計なデータを削除した画像に修正する。
また、気象衛星の画像は可視画像と赤外線画像がある。赤外線画像は温度観測により、雲頂の高度を見積もり、可視画像とは異なる。ただし、夜間の観測も可能である。<3D display of weather image data>
5A and 5B are diagrams showing infrared images before and after deletion of meridians and latitudes, and FIG. 5A is a diagram showing images before deletion of meridians and latitudes. B) is a diagram showing an image after deleting meridians and latitudes.
In addition to cloud images, meteorological satellite images include meridians, latitudes, topographical boundaries, and the like with high brightness, so it is necessary to delete these lines and display only the brightness of the clouds.
Therefore, as shown in FIGS. 5A and 5B, the image is corrected to an image in which unnecessary data is deleted by replacing with a cloud around these lines or adjacent brightness.
In addition, meteorological satellite images include visible images and infrared images. The infrared image is different from the visible image because the altitude of the cloud top is estimated by temperature observation. However, nighttime observation is also possible.
2006年9月の台風13号はその勢力が強く、最低気圧は919hPa(16日3〜9時)で、その勢力はあまり衰えずに950hPa(17日18時)で九州北部へ上陸した。その可視画像は九州全体を覆い明度差が少ないため、明度差を利用した3次元表示ができない。
そこで、ここでは3次元表示がより明確な赤外線画像を利用する。そして、図5(B)に示すように、経線、緯線の削除後の赤外線画像を利用する。Typhoon No. 13 in September 2006 had strong power, the lowest atmospheric pressure was 919 hPa (3 to 9 o'clock on the 16th), and the power landed in the north of Kyushu at 950 hPa (18 o'clock on the 17th) without much decline. Since the visible image covers the entire Kyushu area and there is little brightness difference, 3D display using the brightness difference is impossible.
Therefore, here, an infrared image with a clearer three-dimensional display is used. Then, as shown in FIG. 5B, the infrared image after the deletion of meridians and latitudes is used.
また、地形と気象画像の同じ領域において、地形データに比べて、気象画像データはそのピクセル数が少なく表示が粗くなる。
そこで、本実施形態においては、データ間を線形補間して高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、データ数を増やして表示する。In addition, in the same area of the terrain and the weather image, the weather image data has a smaller number of pixels and becomes coarser than the terrain data.
Therefore, in this embodiment, linear interpolation is performed between data, a Fourier series approximate curve is created by fast Fourier transform, and the number of data is increased and displayed.
次に、地形データの海域と湖の削除と同様に、明度の低い気象画像データを削除して表示する。
これにより、明度の高い厚い雲等が表示可能になる。
図6は線形補間前後の赤外線画像の3次元表示例である。Next, the weather image data with low brightness is deleted and displayed in the same manner as the deletion of the sea area and lake in the topographic data.
This makes it possible to display a thick cloud with high brightness.
FIG. 6 is a three-dimensional display example of infrared images before and after linear interpolation.
図6(A),(B)は、線形補間前後の赤外線画像表示を示す図であって、図6(A)が画像のピクセル数の少ない線形補間前(76行62列)の赤外線画像を示す図であり、図6(B)が線形補間後(3倍,60%)の赤外線画像を示した図である。なお、図6(A),(B)は、明度値230以下を削除して表示した画像を示している。
図6(A),(B)に示すように、ピクセル数の少ない線形補間前の画像を線形補間すると、線形補間後の画像はその3倍(級数の項数60%)のピクセル数で、細密で滑らかな曲面になっている。6A and 6B are diagrams showing infrared image display before and after linear interpolation. FIG. 6A shows an infrared image before linear interpolation (76 rows and 62 columns) with a small number of pixels in the image. FIG. 6B is a diagram showing an infrared image after linear interpolation (3 times, 60%). 6A and 6B show images displayed with the brightness value 230 or less deleted.
As shown in FIGS. 6A and 6B, when the image before linear interpolation with a small number of pixels is linearly interpolated, the image after linear interpolation is three times as many pixels (number of terms in the
本実施形態においては、気象画像データを線形補間し、たとえば等間隔にサンプリングされている離散画像データ群、あるいは、不等間隔にサンプリングされている離散画像データ群を元にして、データ数が画像データ群のデータ数の所定倍の回帰用データを生成し、この回帰用データを、項数が画像データ群のデータ数よりも小さいフーリエ級数に回帰させて元の画像データ群を近似する。その結果、近似により得られたデータ群の各データは滑らかに変化するようになり、かつ、近似の精度が向上する。 In this embodiment, meteorological image data is linearly interpolated, for example, based on a discrete image data group sampled at equal intervals or a discrete image data group sampled at unequal intervals. Data for regression that is a predetermined multiple of the number of data in the data group is generated, and the regression data is regressed to a Fourier series whose number of terms is smaller than the number of data in the image data group to approximate the original image data group. As a result, each data of the data group obtained by the approximation changes smoothly and the accuracy of the approximation is improved.
すなわち、本実施形態においては、画像データ群をフーリエ級数に回帰させることによる近似を行う。
離散データ群をフーリエ級数へ回帰させる手法について、以下に簡単に説明する。That is, in the present embodiment, approximation is performed by regressing an image data group to a Fourier series.
A technique for regressing a discrete data group to a Fourier series will be briefly described below.
フーリエ級数を用いると、回帰曲線により再現しようとする離散データ群の曲線を、三角関数を用いて1つの式によって表現することができる。
等間隔にN個のデータがサンプリングされる関数x(t)をフーリエ級数で表わすとすると、A0,A1,A2,…,AkおよびB0,B1,B2,…,Bkを適宜決められる定数としたとき、x(t)=A0+A1cost+A2cos2t+…+Akcoskt+…+B0+B1sint+B2sin2t+…+Bksinkt+…として表わすことができる。
上式をまとめると下記式(1)のようになる。When the Fourier series is used, a curve of a discrete data group to be reproduced by a regression curve can be expressed by a single expression using a trigonometric function.
If a function x (t) in which N pieces of data are sampled at equal intervals is represented by a Fourier series, A 0 , A 1 , A 2 ,..., A k and B 0 , B 1 , B 2 ,. When k is a constant that can be appropriately determined, x (t) = A 0 + A 1 cost + A 2 cos 2t +... + A k coskt +... + B 0 + B 1 sint + B 2 sin 2t + ... + B k sinkt +.
The above formulas can be summarized as the following formula (1).
式(1)において、Δtがサンプリング間隔を示し、NΔtが関数x(t)の継続区間を示している。
式(1)はkについて0から無限大まで総和している無限級数であるが、k=N/2までで打ち切ると、下記式(2)で表わされる有限三角級数となる。In equation (1), Δt represents the sampling interval, and NΔt represents the duration of the function x (t).
Equation (1) is an infinite series summing from 0 to infinity with respect to k, but when censored up to k = N / 2, it becomes a finite trigonometric series represented by the following equation (2).
上式(2)によって表わされる関数を、サンプリング間隔ΔtでサンプリングされたN個のサンプル値xm(m=0,1,2,…,N−1)を通るような関数に直すと、各サンプル値xmは以下の式(3)のように表わすことができる。When the function represented by the above equation (2) is converted into a function that passes N sample values x m (m = 0, 1, 2,..., N−1) sampled at the sampling interval Δt, The sample value x m can be expressed as the following equation (3).
上式(3)における係数Ak、Bkはそれぞれ下記式(4)、(5)で表わすことができる。The coefficients A k and B k in the above equation (3) can be expressed by the following equations (4) and (5), respectively.
上式(3)で表わされる関数は、各サンプル値xmを全て正確に通過する。したがって、上式(3)を用いれば、画像データ群をフーリエ級数に回帰させて、近似曲線を得ることができる。Function represented by the above formula (3) is all accurately pass through the sample values x m. Therefore, if the above equation (3) is used, the approximate curve can be obtained by regressing the image data group to the Fourier series.
ただし、式(3)の関数をそのまま用いて画像データ群を全て通過するように回帰させると、フーリエ級数に回帰させて得られた近似曲線は図7(A)に示すグラフGDC1のように細かい増減を繰返す曲線となってしまう。
フーリエ級数近似後のデータの値が細かく増減することを防止して滑らかな近似曲線が得られるようにするために、本実施形態においては、式(3)の関数の項数、すなわち係数Ak、Bkの数を、ステップST1において得られた画像データ群のデータ数よりも小さい所定の数にして画像データ群をフーリエ級数に回帰させる。However, when the function of Expression (3) is used as it is and the regression is performed so as to pass through the entire image data group, the approximate curve obtained by the regression to the Fourier series is as fine as the graph GDC1 shown in FIG. It becomes a curve that repeats increasing and decreasing.
In order to prevent the data value after Fourier series approximation from increasing or decreasing finely and to obtain a smooth approximate curve, in this embodiment, the number of terms of the function of equation (3), that is, the coefficient A k. , B k is set to a predetermined number smaller than the number of data of the image data group obtained in step ST1, and the image data group is regressed to the Fourier series.
フーリエ級数の項数の数については、画像データ群のデータ数の約数十%程度にすることが、等高線等の特定のためには好ましい。
画像データ群のデータ数が少な過ぎると、十分な近似精度が得られなくなるほど項数pの数が少なくなる。したがって、必要な近似精度にもよるが、項数pを増加してある程度の近似精度を確保するために、元となる画像データ群のデータ数もある程度必要である。画像データ群のデータ数が多いほど近似精度が良くなる。The number of terms in the Fourier series is preferably about several tens of percent of the number of data in the image data group for specifying contour lines and the like.
If the number of data in the image data group is too small, the number of terms p decreases so that sufficient approximation accuracy cannot be obtained. Therefore, although depending on the required approximation accuracy, in order to increase the number of terms p and ensure a certain degree of approximation accuracy, the number of data of the original image data group is also required to some extent. The approximation accuracy improves as the number of data in the image data group increases.
項数pが少なくなるほど、式(3)の関数の計算時間は短くなり、得られる近似曲線は滑らかになる傾向にある。
ただし、項数pが少なくなると画像データ群の後ろの部分において近似値との間の誤差が大きくなってくる。そこで、近似の精度を高めるために、本実施形態においては画像データ群に付加的な付加データ群を加えて、フーリエ級数に回帰させるデータ数を画像データ群の所定倍に増やす。As the number of terms p decreases, the calculation time of the function of Equation (3) becomes shorter and the obtained approximate curve tends to be smoother.
However, when the number of terms p decreases, the error between the approximate value increases in the rear part of the image data group. Therefore, in order to increase the accuracy of approximation, in this embodiment, an additional data group is added to the image data group, and the number of data to be returned to the Fourier series is increased to a predetermined multiple of the image data group.
処理部17は、フーリエ級数に回帰させるデータ数を増やすために、得られた画像データ群に加える付加データ群を生成する。
フーリエ級数は周期関数であるため、この性質を利用して近似の精度を高めるために、付加データ群は、その個々のデータが、その大きさについて画像データ群の最後のデータを中心として画像データ群の各々のデータの大きさに対称となるように配列されたデータ群として生成する。
本実施形態においては、付加データ群の個々のデータを破線により繋いだグラフGDC1’が、図7(A)に示すように画像データ群のグラフGDC1の最後の点を通る縦線に対してグラフGDC1に線対称になるように付加データ群を生成する。
グラフGDC1’がグラフGDC1の最後の点を中心としてグラフGDC1に点対称になるように付加データ群を生成してもよいが、近似精度向上の観点からは、図7(A)に示すようにグラフが線対称となるようなデータを付加データ群とすることが好ましい。The
Since the Fourier series is a periodic function, in order to improve the accuracy of approximation using this property, the additional data group is composed of image data centered on the last data of the image data group in terms of its size. Data is generated as a data group arranged so as to be symmetric with respect to the data size of each group.
In the present embodiment, a graph GDC1 ′ obtained by connecting individual data of the additional data group by a broken line is a graph with respect to a vertical line passing through the last point of the graph GDC1 of the image data group as shown in FIG. An additional data group is generated so as to be line symmetric with respect to GDC1.
The additional data group may be generated so that the graph GDC1 ′ is point-symmetric with respect to the graph GDC1 with the last point of the graph GDC1 as the center, but from the viewpoint of improving the approximation accuracy, as shown in FIG. It is preferable that data such that the graph is line symmetric be the additional data group.
以上のように、画像データ群の最後のデータに対称となるように配列した付加データ群を画像データ群に付加することより、式(3)におけるサンプル値の数をN個ではなくαN個とすることができる。αN個となったデータ群を、回帰用データ群と呼ぶ。
ここで、係数αは、データ数を増やすという観点から自然数とする。特に、フーリエ級数の周期的性質を利用して近似の精度を向上させるという観点からは、係数αを偶数とすることが好ましい。係数αを偶数(たとえば2)とすれば、元の画像データ群の全てのデータが、画像データ群の最後のデータを中心として対称な大きさを持つデータとして全て用いられるためである。
ただし、データ数を増やすという観点からは、係数αを正の小数とすることもできる。
係数αを2以上にして最初のN個のデータの2倍以上のデータ数にするためには、最初の画像データ群に基づいて生成した回帰用データ群を第1のデータ群と考え、このデータ群の最後のデータを中心として対称となるように新たなデータ群を生成すればよい。As described above, by adding the additional data group arranged so as to be symmetric to the last data of the image data group to the image data group, the number of sample values in Equation (3) is not N but αN. can do. The data group having αN pieces is called a regression data group.
Here, the coefficient α is a natural number from the viewpoint of increasing the number of data. In particular, the coefficient α is preferably an even number from the viewpoint of improving the accuracy of approximation using the periodic nature of the Fourier series. This is because if the coefficient α is an even number (for example, 2), all the data of the original image data group is used as data having a symmetric size around the last data of the image data group.
However, from the viewpoint of increasing the number of data, the coefficient α can be a positive decimal number.
In order to set the coefficient α to 2 or more so that the number of data is more than twice the first N data, the regression data group generated based on the first image data group is considered as the first data group, and this What is necessary is just to produce | generate a new data group so that it may become symmetrical centering on the last data of a data group.
以上のように生成して得た回帰用データ群を、処理部17がフーリエ級数に回帰させる。 The
回帰用データ群をフーリエ級数に回帰させて得られる近似曲線のグラフFGDC1を図7(B)に示す。図7(B)の横軸は図7(A)と同じ測定軸MAL上の基準位置Aからの距離[mm]を表わしており、縦軸は輝度の大きさを表わしている。
回帰用データ群をフーリエ級数に回帰させると回帰用データ群全体についての近似曲線を得ることができるが、等色線の位置特定のためには測定軸MAL上の画像データ群に関する解析結果のみが必要であるため、図7(B)には元の画像データ群に関する部分の近似曲線のグラフFGDC1のみを示している。FIG. 7B shows a graph FGDC1 of an approximate curve obtained by regressing the regression data group to the Fourier series. The horizontal axis in FIG. 7B represents the distance [mm] from the reference position A on the same measurement axis MAL as in FIG. 7A, and the vertical axis represents the magnitude of luminance.
When the regression data group is regressed to the Fourier series, an approximate curve for the entire regression data group can be obtained. However, only the analysis result relating to the image data group on the measurement axis MAL is used for specifying the position of the color matching line. Since it is necessary, FIG. 7B shows only the graph FGDC1 of the approximate curve of the portion related to the original image data group.
グラフFGDC1から明らかなように、項数pをある程度小さくしてフーリエ級数に回帰させることにより、各データの値は滑らかに変化するようになる。
また、付加データ群を含めて数が増えたデータを用いて回帰させているため、フーリエ級数への近似後の各データは滑らかに変化しつつも元の画像データ群との誤差は小さくなり、近似の精度が向上している。
元の画像データ群を用いることにより、生成した回帰用データ群が周期的なデータになるほど、近似の精度は向上すると考えられる。ただし、得られる近似曲線の滑らかさと近似の精度は、画像データ群の変化の特性や項数p、回帰用データ群のデータ数等のパラメータの組み合わせにより複雑に変化し、一概に決まるものではない。As is clear from the graph FGDC1, the value of each data changes smoothly by reducing the number of terms p to some extent and regressing to the Fourier series.
In addition, since the regression is performed using data with an increased number including the additional data group, each data after approximation to the Fourier series changes smoothly, but the error with the original image data group becomes small, The accuracy of approximation is improved.
By using the original image data group, it is considered that the accuracy of approximation improves as the generated regression data group becomes periodic data. However, the smoothness and approximation accuracy of the obtained approximate curve change in a complex manner depending on the characteristics of changes in the image data group and the combination of parameters such as the number of terms p and the number of data in the regression data group, and are not decided unconditionally. .
そして、このようにして得られたフーリエ近似曲線による輝度値をDXF変換して3次元のメッシュ画像として表示させた。なお、3次元のメッシュ画像の表示にはArchiCAD7(グラフィクソフト社)等を使用することが可能であるが、他の3次元表示ソフトを使用しても構わない。 And the luminance value by the Fourier approximation curve obtained in this way was DXF-converted and displayed as a three-dimensional mesh image. Note that ArchiCAD7 (Graphic Software) or the like can be used to display a three-dimensional mesh image, but other three-dimensional display software may be used.
次に、地形画像と気象画像の3次元表示について説明する。 Next, three-dimensional display of a topographic image and a weather image will be described.
<地形画像と気象画像の3次元表示>
気象画像の基点として日本地形の区域では、東経130度、北緯30度、東経140度、北緯30度、東経130度、北緯40度および東経140度、北緯40度の4交点が利用可能である。
図8は、気象画像の基点として日本地形の区域での4交点を示す図である。
処理部17は、この交点を基点として地形画像と気象画像を一致させて両画像を表示部16に表示させる。
九州の地形ではその交点の東経130度、北緯30度を基点として利用する。また、地形データに対して気象データを約1.7倍拡大して大きさを地形と一致させている。<3D display of topographic and weather images>
In the area of Japanese terrain as the base point of weather images, four intersections of 130 degrees east longitude, 30 degrees north latitude, 140 degrees east longitude, 30 degrees north latitude, 130 degrees east longitude, 40 degrees north latitude, 140 degrees east longitude, and 40 degrees north latitude can be used. .
FIG. 8 is a diagram showing four intersections in a Japanese landform area as a base point of a weather image.
The
In the Kyushu terrain, the intersection is 130 degrees east longitude and 30 degrees north latitude. In addition, the weather data is enlarged by about 1.7 times with respect to the terrain data so that the size matches the terrain.
以下、上記実施の形態を実際の地震の検出に適用した具体例を述べる。 A specific example in which the above embodiment is applied to actual earthquake detection will be described below.
能登半島沖の地震
2007年03月25日9時41分頃、石川県で地震が発生した。震源地は能登半島沖(北緯37.3°、東経136.5°)で震源の深さは約11km、地震の規模(マグニチュード)は6.9と推定されている。七尾市田鶴浜町で最大震度は6強である。気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図9、10に示す。震源地の茨城県沖を基点に、震度1、2が広範囲に分布している。 The earthquake off Noto Peninsula Around 9:41 on March 25, 2007, an earthquake occurred in Ishikawa Prefecture. The epicenter is off the coast of Noto Peninsula (37.3 ° north latitude, 136.5 ° east longitude), the depth of the epicenter is about 11km, and the magnitude of the earthquake (magnitude) is estimated to be 6.9. The maximum seismic intensity is 6+ in Tazuruhama-cho, Nanao-shi. Information on seismic intensity and earthquake information announced by the Japan Meteorological Agency are shown in FIGS.
石川県周辺の活断層、地震分布を図11に示す(非特許文献4)。石川県、新潟県付近に活断層が分布している。 The active faults and earthquake distribution around Ishikawa Prefecture are shown in FIG. 11 (Non-patent Document 4). Active faults are distributed near Ishikawa and Niigata prefectures.
9時前後の気象画像について、能登半島付近の画像を詳細に検討する。各時刻の気象画像を図12に示す。図9の震度分布付近で、画像に明度の変化が生じている。 For weather images around 9:00, we will examine in detail the images near the Noto Peninsula. The weather image at each time is shown in FIG. In the vicinity of the seismic intensity distribution in FIG. 9, the brightness changes in the image.
図13は石川県付近を拡大した画像で、右は経線等を削除後の画像である。気象画像と地形との対応位置として、2個の基点を←で示す。 FIG. 13 is an enlarged image of the vicinity of Ishikawa Prefecture, and the right is an image after deleting meridians and the like. Two base points are indicated by ← as the corresponding position between the weather image and the topography.
図14〜21は石川県付近の地形上に各時刻の気象画像を載せた画像である。その平面(上)と断面で、↑は視線方向を示す。
図14、15は7時30分の表示で平面は明度値190以下を削除した画像である。削除されたA地域の断面の明度値の最低は159、最高は181で、その明度差は22である。ここで最高は最低値周辺の最高値を東西南北求めて平均した。その値は東171、西191、南166、北197である。断面は南北の方向について表示している。14 to 21 are images in which weather images at various times are placed on topography near Ishikawa Prefecture. In the plane (top) and the cross section, ↑ indicates the direction of the line of sight.
14 and 15 show images at 7:30, and the plane is an image with the brightness value 190 or less deleted. The lowest brightness value of the section of the deleted area A is 159, the highest is 181 and the brightness difference is 22. Here, the highest value was averaged by finding the highest value around the lowest value. The values are east 171, west 191, south 166 and north 197. The cross section is displayed in the north-south direction.
同様に図16、17は8時00分の表示で平面は明度値195以下を削除した画像である。明度の低い地域がA、B、C、Dの4ヶ所ある。東西断面▲1▼と南北断面▲2▼、▲3▼で、その地域が表示されている。B地域の断面の明度値の最低は149、最高は197で、その明度差は48である。 Similarly, FIGS. 16 and 17 are images obtained by deleting the lightness value of 195 or less on the display at 8:00. There are four areas with low brightness, A, B, C, and D. The east-west section (1) and north-south sections (2), (3) show the area. The lowest brightness value of the cross section of area B is 149, the highest is 197, and the brightness difference is 48.
図18は8時30分の表示で平面は明度値190以下を削除した画像である。F地域の断面の明度値の最低は140、最高は199で、その明度差は59である。 FIG. 18 shows an image from which 8:30 is displayed and the plane is deleted with a lightness value of 190 or less. The lowest brightness value of the cross section in the area F is 140, the highest is 199, and the brightness difference is 59.
図19は9時00分の表示で平面は明度値190以下を削除した画像である。A地域の断面の明度値の最低は132、最高は216で、その明度差は84である。この時刻でA地域の明度差が最大になる。東西断面で約139kmの範囲で、明度値の急激な変化がこの地域に生じている。この時刻の41分後頃に、A地域の海岸沖で地震が発生している。 FIG. 19 shows an image obtained by deleting the lightness value of 190 or less on the display at 9:00. The lowest brightness value of the cross section in the area A is 132, the highest is 216, and the brightness difference is 84. At this time, the brightness difference in area A is maximized. A sharp change in the brightness value occurs in this region in the range of about 139 km on the east-west section. Around 41 minutes after this time, an earthquake occurred off the coast of area A.
図20は10時00分の表示で平面は明度値180以下を削除した画像である。B地域の断面の明度値の最低は138、最高は203で、その明度差は65である。その値は9時00分の最大値から減少している。 FIG. 20 shows an image obtained by deleting the lightness value of 180 or less on the display at 10:00. The lowest brightness value of the cross section of area B is 138, the highest is 203, and the brightness difference is 65. The value has decreased from the maximum value at 9:00.
図21は9時00分の3D表示でA地域を表示している。図上は南西から北東方向の視線である。下は南東から北西方向の視線である。A地域は地形の海岸沿上にある。 FIG. 21 shows the A area in a 3D display at 9:00. In the figure, the line of sight is from southwest to northeast. Below is the line of sight from southeast to northwest. Region A is on the coast of the terrain.
図22〜27は9時00分の平面の表示で明度値133〜180以下を削除した画像である。明度の低い地域が能登半島の内陸部から震源地の海岸へと広がっている。 22 to 27 are images in which brightness values of 133 to 180 or less are deleted on a plane display at 9:00. A low-light area extends from the inland area of the Noto Peninsula to the epicenter.
以上の分析から明らかなように、能登半島沖の地震では、震源地付近の明度差が大で、その範囲が広い地域の震度は大きいことが判った。
このように気象画像データの明度差から地震の位置を特定(検出)することができると判った。As is clear from the above analysis, in the earthquake off Noto Peninsula, it was found that the intensity difference near the epicenter was large, and the seismic intensity in the wide area was large.
Thus, it was found that the position of the earthquake can be specified (detected) from the brightness difference of the weather image data.
茨城県南部の地震
2007年6月4日13時34分頃、茨城県で地震が発生した。震源地は南部(北緯36.1°、東経139.9°)で震源の深さは約50km、地震の規模(マグニチュード)は4.4と推定されている。足利市大正町で最大震度は3である。気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図28に示す。震源地の茨城県沖を基点に、震度1、2が広範囲に分布している。 Earthquake in southern Ibaraki Prefecture An earthquake occurred in Ibaraki Prefecture around 13:34 on June 4, 2007. The epicenter is the southern part (36.1 ° north latitude, 139.9 ° east longitude), the depth of the epicenter is about 50km, and the magnitude of the earthquake is estimated to be 4.4. The maximum seismic intensity is 3 in Taisho-cho, Ashikaga City. FIG. 28 shows information on seismic intensity at various locations announced by the Japan Meteorological Agency, and earthquake information.
茨城県周辺の活断層、地震分布を図29に示す。茨城県南部付近に活断層が分布している。 The active faults and earthquake distribution around Ibaraki Prefecture are shown in FIG. Active faults are distributed near the southern part of Ibaraki Prefecture.
13時前後の気象画像について、茨城県南部付近の画像を詳細に検討する。各時刻の気象画像を図30に示す。図28の震度分布付近で、画像に明度の変化が生じている。 For weather images around 13:00, we will examine in detail the image near the southern part of Ibaraki Prefecture. The weather image at each time is shown in FIG. In the vicinity of the seismic intensity distribution in FIG. 28, the brightness changes in the image.
図31は茨城県付近を拡大した画像で、右は経線等を削除後の画像である。気象画像と地形との対応位置として、2個の基点を←で示す。 FIG. 31 is an enlarged image of the vicinity of Ibaraki Prefecture, and the right is an image after deleting meridians and the like. Two base points are indicated by ← as the corresponding position between the weather image and the topography.
図32〜38は茨城県付近の地形上に各時刻の気象画像を載せた画像である。その平面(上)と断面で、↑は視線方向を示す。
図32は11時30分の表示で平面は明度値51以下を削除した画像である。削除されたA地域の断面の明度値の最低は26、最高は61で、その明度差は35である。ここで最高は最低値周辺の最高値を東西南北求めて平均した。その値は東56、西54、南49、北85である。断面は東西、南北の2方向について表示している。32 to 38 are images in which weather images at various times are placed on topography near Ibaraki Prefecture. In the plane (top) and the cross section, ↑ indicates the direction of the line of sight.
FIG. 32 shows an image in which the display is deleted at 11:30, and the plane is deleted with a brightness value of 51 or less. The lowest brightness value of the section of the deleted area A is 26, the highest is 61, and the brightness difference is 35. Here, the highest value was averaged by finding the highest value around the lowest value. The values are east 56, west 54, south 49, and north 85. The cross section is shown in two directions, east-west and north-south.
同様に図33は12時00分の表示で平面は明度値52以下を削除した画像である。明度の低い地域がA、B、C、D、Eの5ヶ所ある。東西断面▲1▼と南北断面▲2▼、▲3▼で、その地域が表示されている。B地域の断面の明度値の最低は24、最高は62で、その明度差は38である。 Similarly, FIG. 33 is an image obtained by deleting the lightness value of 52 or less on the display at 12:00. There are five areas with low brightness, A, B, C, D, and E. The east-west section (1) and north-south sections (2), (3) show the area. The lowest brightness value of the cross section of area B is 24, the highest is 62, and the brightness difference is 38.
図34は12時30分の表示で平面は明度値53以下を削除した画像である。A地域の断面の明度値の最低は24、最高は62で、その明度差は38である。 FIG. 34 shows an image from which 12:30 is displayed and the plane is deleted with a brightness value of 53 or less. The lowest brightness value of the cross section of area A is 24, the highest is 62, and the brightness difference is 38.
図35は13時00分の表示で平面は明度値50以下を削除した画像である。A地域の断面の明度値の最低は23、最高は63で、その明度差は40である。 FIG. 35 shows an image obtained by deleting a lightness value of 50 or less on the display at 13:00. The lowest brightness value of the cross section of area A is 23, the highest is 63, and the brightness difference is 40.
図36は13時30分の表示で平面は明度値56以下を削除した画像である。A地域の断面の明度値の最低は22、最高は66で、その明度差は44である。この時刻でA地域の明度差が最大になる。東西断面で約114km、南北断面で約113kmの範囲で、明度値の急激な変化がこの地域に生じている。この時刻の4分後頃に、A地域の東部で地震が発生している。 FIG. 36 shows an image in which the display has a brightness value of 56 or less on the display at 13:30. The lowest brightness value of the cross section of area A is 22, the highest is 66, and the brightness difference is 44. At this time, the brightness difference in area A is maximized. Abrupt changes in brightness values have occurred in this region, ranging from about 114 km on the east-west section and about 113 km on the north-south section. Around 4 minutes after this time, an earthquake occurred in the eastern part of area A.
図37は14時00分の表示で平面は明度値50以下を削除した画像である。A地域の断面の明度値の最低は25、最高は67で、その明度差は42である。その値は13時30分の最大値から減少している。 FIG. 37 shows an image obtained by deleting the lightness value of 50 or less on the display at 14:00. The lowest brightness value of the cross section of area A is 25, the highest is 67, and the brightness difference is 42. Its value has decreased from the maximum at 13:30.
図38は13時30分の3D表示でA地域を表示している。図上は北東から南西方向の視線である。図下は南東から北西方向の視線である。A地域は地形の平野上にある。 FIG. 38 displays area A in a 3D display at 13:30. The line of sight is from the northeast to the southwest. Below is the line of sight from the southeast to the northwest. Area A is on the plain of the topography.
図39〜44は13時30分の平面の表示で明度値22〜51以下を削除した画像である。明度の低い地域が茨城県南部の内陸部から震源地の東部へと広がっている。 39 to 44 are images obtained by deleting lightness values of 22 to 51 or less in a 13:30 plane display. A low-light area extends from the inland area of southern Ibaraki Prefecture to the eastern part of the epicenter.
以上から明らかなように、茨城県南部の地震ではマグニチュード4、震度3程度の地域の明度解析が可能である。 As is clear from the above, it is possible to analyze the brightness of an area of magnitude 4 and seismic intensity 3 in the southern Ibaraki earthquake.
北海道根室支庁北部の地震
2007年07月01日13時12分頃、北海道東部で地震が発生した。震源地は根室支庁北部(北緯43.5°、東経144.9°)で震源の深さは約130km、地震の規模(マグニチュード)は5.6と推定されている。釧路市幸町で最大震度は4である。
気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図45、46に示す。震源地の根室支庁北部を基点に、震度1、2が広範囲に分布している。 Hokkaido Nemuro Branch Northern Earthquake Around 13:12 on July 01, 2007, an earthquake occurred in eastern Hokkaido. The epicenter is the northern part of Nemuro branch (43.5 ° north latitude, 144.9 ° east longitude), the depth of the epicenter is about 130km, and the magnitude of the earthquake (magnitude) is estimated to be 5.6. The maximum seismic intensity is 4 in Yukimachi, Kushiro City.
Information on seismic intensity and earthquake information announced by the Japan Meteorological Agency are shown in FIGS.
北海道周辺の活断層、地震分布を図47に示す。石狩支庁、十勝支庁および根室支庁付近に活断層が分布している。 Fig. 47 shows active faults and earthquake distribution around Hokkaido. Active faults are distributed near the Ishikari Branch, Tokachi Branch and Nemuro Branch.
13時前後2時間の気象画像について、北海道の画像を詳細に検討する。各時刻の気象画像を図48に示す。図46の震度分布付近で、画像に明度の変化が生じている。 For the weather image of 2 hours before and after 13:00, examine the Hokkaido image in detail. The weather image at each time is shown in FIG. In the vicinity of the seismic intensity distribution in FIG. 46, a change in brightness occurs in the image.
図49は北海道付近を拡大した画像で、右は経線等を削除後の画像である。気象画像と地形との対応位置として、2個の基点を←で示す。また11時30分から14時30分までの30分毎の平均画像を示す。 FIG. 49 is an enlarged image of the vicinity of Hokkaido, and the right is an image after deleting meridians and the like. Two base points are indicated by ← as the corresponding position between the weather image and the topography. In addition, an average image every 30 minutes from 11:30 to 14:30 is shown.
図50〜59は北海道の地形上に各時刻の気象画像を載せた画像である。その平面(上)と断面で、↑は視線方向を示す。
図50は11時30分の表示で平面は明度値48以下を削除した画像である。削除されたA地域の断面の明度値の最低は50、最高は74で、その明度差は24である。ここで最高は最低値周辺の最高値を北、南求めて平均した。その値は北70、南77である。同様にB地域、C地域について各値を求めた。A地域付近は石狩支庁、B地域は十勝支庁、C地域は震源地の根室支庁である。50 to 59 are images in which weather images at various times are placed on the topography of Hokkaido. In the plane (top) and the cross section, ↑ indicates the direction of the line of sight.
FIG. 50 is an image in which the display is deleted at 11:30 with the brightness value of 48 or less. The minimum brightness value of the section of the deleted area A is 50, the maximum is 74, and the brightness difference is 24. Here, the highest value was averaged by finding the highest value around the lowest value in the north and south. The values are 70 north and 77 south. Similarly, each value was obtained for the B region and the C region. Area A is the Ishikari branch office, area B is the Tokachi branch office, and area C is the Nemuro branch office of the epicenter.
同様に図51は12時00分の表示で平面は明度値48以下を削除した画像である。B地域の明度差は37である。 Similarly, FIG. 51 is an image obtained by deleting the brightness value of 48 or less on the display at 12:00. The brightness difference in region B is 37.
図52は12時30分の表示で平面は明度値47以下を削除した画像である。この時刻でB地域の明度差が最大値39になる。約57kmの範囲で、明度値の急激な変化がこの地域に生じている。 FIG. 52 shows an image from which 12:30 is displayed and the plane is deleted with a brightness value of 47 or less. At this time, the brightness difference in region B reaches a maximum value of 39. A sudden change in brightness value occurs in this region in the range of about 57 km.
図53は13時00分の表示で平面は明度値46以下を削除した画像である。B地域の明度差は38である。13時12分頃にC地域で地震が発生している。 FIG. 53 shows an image obtained by deleting the lightness value of 46 or less on the display at 13:00. The brightness difference in region B is 38. Around 13:12, an earthquake occurred in area C.
図54は13時00分の平面の2方向について、その断面を求めた。断面1の明度差が断面2と比較して大きい。 In FIG. 54, cross sections were obtained in two directions on the plane at 13:00. The brightness difference of the
図55は13時30分の表示で平面は明度値45以下を削除した画像である。平面の東西、南北の2方向について断面を求めた。南北断面では根室支庁北部に相当する左部分の明度差が大きい。B地域の明度差は33である。 FIG. 55 shows an image in which the display has a brightness value of 45 or less on the display at 13:30. Cross sections were obtained in two directions, east-west and north-south on the plane. In the north-south section, the brightness difference in the left part corresponding to the northern part of the Nemuro branch is large. The brightness difference in region B is 33.
図56は14時00分の表示で平面は明度値46以下を削除した画像である。B地域の明度差は35である。 FIG. 56 shows an image obtained by deleting the lightness value of 46 or less on the display at 14:00. The brightness difference in area B is 35.
図57は14時30分の表示で平面は明度値48以下を削除した画像である。B地域の明度差は36である。 FIG. 57 shows an image in which the display has a brightness value of 48 or less on the display at 14:30. The brightness difference in region B is 36.
図58は11時30分〜14時30分の各明度値を平均した。平面は明度値50以下を削除した画像である。B地域の明度差は36である。震源地のC地域は29でB地域の明度差よりも小さい。 FIG. 58 averaged the lightness values from 11:30 to 14:30. The plane is an image from which the brightness value of 50 or less is deleted. The brightness difference in region B is 36. The C region of the epicenter is 29, which is smaller than the brightness difference of the B region.
図59は13時00分の平面の表示で明度値61以下を削除した画像である。石狩支庁、十勝支庁、震源地の根室支庁付近が削除されている。 FIG. 59 shows an image obtained by deleting a lightness value of 61 or less on a plane display at 13:00. The Ishikari branch office, Tokachi branch office, and the Nemuro branch office near the epicenter have been deleted.
図60は13時00分の3D表示でA、B、C地域を表示している。図上は南西から北東方向の視線である。下は南東から北西方向の視線である。各地域は地形の平野上にある。 FIG. 60 shows the A, B, and C areas in a 13:00 3D display. In the figure, the line of sight is from southwest to northeast. Below is the line of sight from southeast to northwest. Each region is on a terrain plain.
図61〜67は13時00分の平面の表示で明度値46〜59以下を削除した画像である。明度の低い地域が石狩支庁付近から始まって十勝支庁、根室支庁へと広がっている。 61 to 67 are images obtained by deleting lightness values of 46 to 59 or less on a plane display at 13:00. Areas with low lightness started from the vicinity of the Ishikari branch office and spread to Tokachi branch office and Nemuro branch office.
以上の通り、北海道根室支庁北部の地震では、活断層の分布付近で明度が低く、その明度差が大である。 As described above, in the northern Hokkaido Nemuro branch office, the lightness is low near the active fault distribution, and the lightness difference is large.
新潟中越沖地震
2007年07月16日10時13分頃、新潟県で地震が発生した。震源地は上中越沖(北緯37.5°、東経138.6°、新潟の南西60km付近)で震源の深さは約10km、地震の規模(マグニチュード)は6.8と推定されている。飯綱町芋川で最大震度は6強である。気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図68、69に示す。震源地の上中越沖を基点に、震度1、2および3が広範囲に分布している。 Niigata Chuetsu-oki Earthquake An earthquake occurred in Niigata Prefecture around 10:13 on July 16, 2007. The epicenter is off Jochuetsu (37.5 ° north latitude, 138.6 ° east longitude, 60km southwest of Niigata), the depth of the epicenter is about 10km, and the magnitude of the earthquake (magnitude) is estimated to be 6.8. The maximum seismic intensity is 6+ in Yodozuna-cho Yodogawa. 68 and 69 show information on seismic intensity and earthquake information announced by the Japan Meteorological Agency.
新潟県周辺の活断層、地震分布を図70に示す。新潟県、石川県付近に活断層が分布している。 Fig. 70 shows the active faults and earthquake distribution around Niigata Prefecture. Active faults are distributed near Niigata and Ishikawa prefectures.
10時前後の気象画像について、新潟県付近の画像を詳細に検討する。各時刻の気象画像を図71に示す。図68、69の震度分布付近で、画像に明度の変化が生じている。 For weather images around 10:00, we will examine in detail the images near Niigata Prefecture. A weather image at each time is shown in FIG. In the vicinity of the seismic intensity distribution of FIGS.
図72は新潟県付近を拡大した画像で、右は経線等を削除後の画像である。気象画像と地形との対応位置として、2個の基点を←で示す。 FIG. 72 is an enlarged image of the vicinity of Niigata prefecture, and the right is an image after deleting meridians and the like. Two base points are indicated by ← as the corresponding position between the weather image and the topography.
図73〜77は新潟県付近の地形上に各時刻の気象画像を載せた画像である。その平面(上)と断面で、↑は視線方向を示す。
図73は8時30分の表示で平面は明度値80以下を削除した画像である。削除されたA地域の断面の明度値の最低は71、最高は85で、その明度差は14である。ここで最高は最低値周辺の最高値を北南西東求めて平均した。その値は北89、南73、西89、東88である。断面は東西、南北の2向について表示している。73 to 77 are images in which weather images at various times are placed on topography near Niigata Prefecture. In the plane (top) and the cross section, ↑ indicates the direction of the line of sight.
FIG. 73 shows an image in which the display is at 8:30, and the plane is deleted with a brightness value of 80 or less. The lowest brightness value of the section of the deleted area A is 71, the highest is 85, and the brightness difference is 14. Here, the highest value was averaged by finding the highest value around the lowest value. The values are North 89,
同様に図74は9時00分の表示で平面は明度値81以下を削除した画像である。明度の低い地域がA、B、Cの3ヶ所ある。南北断面1と東西断面2、3で、その地域が表示されている。A地域の断面の明度値の最低は65、最高は83で、その明度差は18である。 Similarly, FIG. 74 is an image in which the display at 9:00 is deleted and the plane is deleted from the brightness value 81 or less. There are three areas with low brightness, A, B and C. The north-
図75は10時00分の表示で平面は明度値明度値80以下を削除した画像である。A地域の断面の明度値の最低は61、最高は93で、その明度差は32である。この時刻でA地域の明度差が最大になる。南北断面で約73kmの範囲で、明度値の急激な変化がこの地域に生じている。この時刻の13分後頃に、B地域の海岸で地震が発生している。 FIG. 75 shows an image in which the display is deleted at 10:00 and the plane is deleted from the
図76は10時30分の表示で平面は明度値80以下を削除した画像である。C地域の断面の明度値の最低は60、最高は81で、その明度差は21である。 FIG. 76 shows an image from which the brightness value of 80 or less is deleted on the 10:30 display. The lowest brightness value of the cross section of area C is 60, the highest is 81, and the brightness difference is 21.
図77は11時00分の表示で平面は明度値80以下を削除した画像である。B地域の断面の明度値の最低は63、最高は94で、その明度差は31である。 FIG. 77 shows an image obtained by deleting the lightness value of 80 or less on the display at 11:00. The lowest brightness value of the cross section of area B is 63, the highest is 94, and the brightness difference is 31.
図78は10時00分の3D表示でA地域を表示している。図上は東から西方向の視線である。図下は北西から南東方向の視線である。A地域は地形の平野上にある。 In FIG. 78, the A area is displayed in 3D display at 10:00. The figure shows the line of sight from the east to the west. The figure below shows the line of sight from northwest to southeast. Area A is on the plain of the topography.
図79〜85は10時00分の平面の表示で明度値62〜80以下を削除した画像である。明度の低い地域が新潟県の内陸部から震源地の北西海岸へと広がっている。 79 to 85 are images in which brightness values of 62 to 80 or less are deleted on a plane display at 10:00. A low-light area extends from the inland area of Niigata Prefecture to the northwest coast of the epicenter.
新潟県における余震
2007年07月16日15時37分頃、新潟県で余震が発生した。震源地は上中越沖(北緯37.5°、東経138.7°、新潟の南西60km付近)で震源の深さは約10km、地震の規模(マグニチュード)は5.6と推定されている。長岡市小島谷で最大震度は6弱である。気象庁発表の各地の震度に関する情報、地震情報を図86、87に示す。震源地の上中越沖を基点に、震度1、2および3が広範囲に分布している。 Aftershocks in Niigata Prefecture Aftershocks occurred around 15:37 on July 16, 2007 in Niigata Prefecture. The epicenter is off Jochuetsu (37.5 ° north latitude, 138.7 ° east longitude, 60km southwest of Niigata), the depth of the epicenter is about 10km, and the magnitude of the earthquake (magnitude) is estimated to be 5.6. The maximum seismic intensity is less than 6 in Kojimaya, Nagaoka City. 86 and 87 show information on seismic intensity at various locations announced by the Japan Meteorological Agency and earthquake information.
16時前後の気象画像について、新潟県付近の画像を詳細に検討する。各時刻の気象画像を図88に示す。図86、87の震度分布付近で、画像に明度の変化が生じている。 For weather images around 16:00, we will examine in detail the images near Niigata Prefecture. A weather image at each time is shown in FIG. In the vicinity of the seismic intensity distribution in FIGS. 86 and 87, the brightness changes in the image.
図89は新潟県付近を拡大した画像で、右は経線等を削除後の画像である。気象画像と地形との対応位置として、2個の基点を←で示す。 FIG. 89 is an enlarged image of the vicinity of Niigata Prefecture, and the right is an image after deleting meridians and the like. Two base points are indicated by ← as the corresponding position between the weather image and the topography.
図90〜92は新潟県付近の地形上に各時刻の気象画像を載せた画像である。その平面(上)と断面で、↑は視線方向を示す。
図90は15時00分の表示で平面は明度値126以下を削除した画像である。削除されたB地域の断面の明度値の最低は73、最高は144で、その明度差は71である。この時刻でA地域の明度差が最大になる。断面は東西、南北の2向について表示している。南北断面で約82kmの範囲で、明度値の急激な変化がこの地域に生じている。この時刻の37分後頃に、C地域の海岸で地震が発生している。90 to 92 are images in which weather images at various times are placed on topography near Niigata Prefecture. In the plane (top) and the cross section, ↑ indicates the direction of the line of sight.
FIG. 90 shows an image obtained by deleting the lightness value of 126 or less on the display at 15:00. The lowest brightness value of the section of the deleted area B is 73, the highest is 144, and the brightness difference is 71. At this time, the brightness difference in area A is maximized. The cross section is displayed in two directions, east-west and north-south. There is a sudden change in the brightness value in this area in the range of about 82 km on the north-south section. Around 37 minutes after this time, an earthquake occurred on the coast of region C.
同様に図91は16時00分の表示で平面は明度値128以下を削除した画像である。B地域の断面の明度値の最低は101、最高は153で、その明度差は52である。 Similarly, FIG. 91 shows an image in which the display is deleted at 16:00, and the plane is deleted with a brightness value of 128 or less. The lowest brightness value of the cross section of area B is 101, the highest is 153, and the brightness difference is 52.
図92は16時30分の表示で平面は明度値135以下を削除した画像である。B地域の断面の明度値の最低は92、最高は149で、その明度差は57である。 FIG. 92 is an image in which the display is deleted at 16:30, and the plane is deleted with a brightness value of 135 or less. The lowest brightness value of the cross section of area B is 92, the highest is 149, and the brightness difference is 57.
図93は15時00分の3D表示でA地域を表示している。図上は南西から北東方向の視線である。図下は北西から南東方向の視線である。B地域は地形の海岸上にある。 FIG. 93 displays the area A in 3D display at 15:00. In the figure, the line of sight is from southwest to northeast. The figure below shows the line of sight from northwest to southeast. Region B is on the terrain coast.
図94〜99は15時00分の平面の表示で明度値76〜126以下を削除した画像である。明度の低い地域が新潟県の南西海岸から震源地の北東へと広がっている。 FIGS. 94 to 99 are images obtained by deleting lightness values of 76 to 126 or less on a plane display at 15:00. A low-light area extends from the southwest coast of Niigata Prefecture to the northeast of the epicenter.
以上から判る通り、新潟県中越沖の地震では気象条件によっては、その地域の震度が大きくても明度差が大、小異なる。 As can be seen from the above, the Niigata Chuetsu-oki earthquake has large and small differences in brightness, depending on the weather conditions, even if the seismic intensity in that region is large.
以上のことから明らかなように、地震時の気象画像データを3次元表示し、その明度差から震源地を特定することができた。
すなわち、具体例から、地震時気象画像解析結果から、地震発生約2時間前から異常画像の明度解析が可能である。また各地震時画像解析から以下のことが言える。
(1)能登半島沖の地震では震源地付近の明度差が大で、その範囲が広い地域の震度は大きい。
(2)茨城南部の地震ではマグニチュード4、震度3程度の地域の明度解析が可能である。
(3)北海道の地震では活断層分布付近で明度が低く、その明度差が大である。
(4)新潟中越沖の地震では気象条件によってはその地域の震度が大きくても明度差が大、小異なる。As is clear from the above, meteorological image data at the time of the earthquake was displayed three-dimensionally and the epicenter was identified from the brightness difference.
That is, from a specific example, it is possible to analyze the brightness of an abnormal image about two hours before the occurrence of an earthquake from the result of an earthquake weather image analysis. Moreover, the following can be said from image analysis at each earthquake.
(1) In the earthquake off Noto Peninsula, the brightness difference near the epicenter is large, and the seismic intensity in the wide area is large.
(2) In the southern Ibaraki earthquake, it is possible to analyze the brightness of an area of magnitude 4 and seismic intensity 3.
(3) In the Hokkaido earthquake, the lightness is low near the active fault distribution, and the lightness difference is large.
(4) Niigata Chuetsu-oki earthquakes have large and small differences in brightness depending on weather conditions, even if the seismic intensity in the region is large.
なお、以上詳細に説明した方法は、上記手順に応じたプログラムとして形成し、CPU等のコンピュータで実行するように構成することも可能である。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。Note that the method described above in detail can be formed as a program according to the above-described procedure and executed by a computer such as a CPU.
Further, such a program can be configured to be accessed by a recording medium such as a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, a floppy (registered trademark) disk, or the like, and to execute the program by a computer in which the recording medium is set.
10・・・画像解析装置(気象異常検出装置)、11・・・地形データ記憶部、12・・・気象画像データ提供部、13・・・気象画像データ取得部、14・・・記憶部、15・・・操作部、16・・・表示部、17・・・処理部。 DESCRIPTION OF
Claims (14)
地形画像データに取得した気象画像データを載せ、当該気象画像データを複数の明度値を設定することにより当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャン処理を行い、地震の有無を明度差を利用して表出させることが可能な処理部
を有する画像解析装置。An image analysis device for analyzing weather image data from a meteorological satellite,
The acquired weather image data is placed in the topographic image data, and by setting multiple brightness values for the weather image data, the weather image data having a lightness lower than the set value is deleted and scanning processing is performed, and the presence or absence of an earthquake is determined. An image analysis apparatus having a processing unit capable of being expressed using a difference.
取得した前記気象画像データのデータ間を線形補間してデータ数を増やす処理を行う
請求項1記載の画像解析装置。The processor is
The image analysis apparatus according to claim 1, wherein a process of increasing the number of data by linearly interpolating between the acquired weather image data is performed.
高速フーリエ変換によりフーリエ級数近似曲線を作成し、前記気象画像データの量を増やす
請求項2記載の画像解析装置。The processor is
The image analysis apparatus according to claim 2, wherein a Fourier series approximate curve is created by fast Fourier transform to increase the amount of the weather image data.
前記気象画像データ中の明度の高い少なくとも経線、緯線、地形境界線を削除して、当該線の周辺の雲または隣り合う明度に置き換えて画像に修正して3次元的に表出させる 請求項1から3のいずれか一に記載の画像解析装置。The processor is
2. At least meridian, latitude and terrain boundary lines with high brightness in the weather image data are deleted, replaced with clouds around the line or adjacent brightness, and corrected to an image to be displayed three-dimensionally. 4. The image analysis device according to any one of 3.
前記地形画像データから海域と湖とを示すデータを削除して3次元的に表出させる
請求項1から4のいずれか一に記載の画像解析装置。The processor is
The image analysis apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein data indicating a sea area and a lake is deleted from the topographic image data to be displayed three-dimensionally.
気象画像データを地形画像データ上に載せ、当該画像上をウォークスルーしたときの所定時刻の画像を表示可能である
請求項1記載の画像解析装置。The processor is
The image analysis apparatus according to claim 1, wherein weather image data is placed on topographic image data, and an image at a predetermined time when the image is walked through can be displayed.
前記地形画像データに取得した気象画像データを載せ、
当該気象画像データを複数の明度値を設定することにより当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャン処理を行い、
地震の有無を、明度差を利用した表出する
画像解析方法。A weather image analysis method for analyzing weather image data from a meteorological satellite,
Put the acquired weather image data on the topographic image data,
By setting a plurality of brightness values for the weather image data, the weather image data whose brightness is lower than the set value is deleted, and scanning processing is performed.
An image analysis method that expresses the presence or absence of an earthquake using the brightness difference.
請求項7または8記載の画像解析方法。8. At least meridian, latitude and terrain boundary lines with high brightness in the weather image data are deleted, replaced with clouds around the line or adjacent brightness, and corrected to an image to be displayed three-dimensionally. Or the image-analysis method of 8.
請求項7から9のいずれか一に記載の画像解析方法。The image analysis method according to any one of claims 7 to 9, wherein data representing a sea area and a lake is deleted from the topographic image data and is expressed three-dimensionally.
地形画像データに取得した気象画像データを載せ、当該気象画像データを複数の明度値を設定することにより当該設定値より明度の低い気象画像データを削除してスキャン処理を行い、地震の有無を、明度差を利用して表出させる処理をコンピュータに実行させるプログラム。A program for causing a computer to execute processing for analyzing weather image data from a meteorological satellite,
Place the acquired weather image data on the topographic image data, set a plurality of brightness values for the weather image data, delete the weather image data whose brightness is lower than the set value, perform the scanning process, A program that causes a computer to execute processing that uses lightness differences to express.
請求項11記載のプログラム。The computer executes a process of linearly interpolating between data of weather image data having a smaller number of pixels than the topographic image data, creating a Fourier series approximate curve by fast Fourier transform, and increasing the amount of the weather image data. The listed program.
請求項11または12記載のプログラム。A computer that performs three-dimensional rendering by deleting at least meridians, latitudes, and terrain boundary lines with high brightness in the weather image data, replacing them with clouds around the lines or adjacent brightness, and correcting them to an image. The program according to claim 11 or 12, wherein the program is executed.
請求項11から13のいずれか一に記載のプログラム。The program as described in any one of Claim 11 to 13 which makes a computer perform the process which deletes the data which show a sea area and a lake from the said topographic image data, and expresses it three-dimensionally.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008045227A JP2008209417A (en) | 2007-01-29 | 2008-01-29 | Image analysis apparatus, its method, and program |
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