JP2013181795A - Floating object detection device and floating object detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、浮遊物検出装置および浮遊物検出方法に関する。 The present invention relates to a suspended matter detection apparatus and a suspended matter detection method.
従来から、船舶等に設置され、水面上の浮遊物を検出する監視装置として、レーザレーダを使用した監視装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このようなレーザレーダを用いた監視装置は、レーザレーダからレーザ光を船舶の周辺に照射し、このレーザ光が水面に到達して反射され、反射された反射光を受光部にて撮像し、撮像した画像信号を表示部に表示する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a monitoring device using a laser radar is known as a monitoring device that is installed in a ship or the like and detects floating matters on the water surface (see, for example, Patent Document 1).
A monitoring device using such a laser radar irradiates the periphery of the ship with laser light from the laser radar, the laser light reaches the water surface and is reflected, and the reflected light is imaged by the light receiving unit, The captured image signal is displayed on the display unit.
パルスレーザ光の反射光を撮像して得た画像に基づいて水面上の浮遊物を検出する方法として、例えば、予め浮遊物の形状をテンプレート画像として記憶しておき、撮像した画像とテンプレート画像を比較して類似度を算出し、算出した類似度に基づいて浮遊物を検出する方法が考えられる。
しかしながら、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状は変化する。したがって、予め浮遊物の形状をテンプレート画像として記憶しておいても、浮遊物の周囲の波の状況等によっては浮遊物を適切に検出できないという問題がある。
As a method for detecting floating objects on the water surface based on an image obtained by imaging the reflected light of pulsed laser light, for example, the shape of the floating object is stored in advance as a template image, and the captured image and the template image are stored. A method is conceivable in which similarity is calculated by comparison, and suspended matter is detected based on the calculated similarity.
However, the shape of the floating object captured as an image changes depending on the state of waves around the floating object. Therefore, even if the shape of the floating object is stored in advance as a template image, there is a problem that the floating object cannot be detected properly depending on the state of the waves around the floating object.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出することができる浮遊物検出装置および浮遊物検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the shape of a floating object captured as an image changes depending on the state of waves around the floating object, the floating object is appropriately removed. It is an object of the present invention to provide a floating substance detection device and a floating substance detection method capable of detection.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る浮遊物検出装置は、水上に浮遊する浮遊物を検出する浮遊物検出装置であって、水面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された水面の画像の中から前記浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出する抽出手段と、前記浮遊物を検出するためのテンプレート画像を記憶する記憶手段と、前記抽出手段により抽出された領域の前記浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域と、前記記憶手段に記憶された前記テンプレート画像との類似度を算出する類似度算出手段と、前記類似度算出手段により算出された類似度が所定値よりも高い場合に前記抽出手段により抽出された領域を前記浮遊物が存在する領域として検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
The floating substance detection apparatus according to the present invention is a floating substance detection apparatus that detects a floating substance floating on water, the imaging means for imaging the water surface, and the floating substance from the image of the water surface imaged by the imaging means. Extraction means for extracting an area that matches the object extraction condition, storage means for storing a template image for detecting the floating substance, and conditions of waves around the floating substance in the area extracted by the extraction means A similarity calculation unit that calculates a similarity between the upper region that is not easily affected by the template image stored in the storage unit, and a similarity calculated by the similarity calculation unit is higher than a predetermined value Detecting means for detecting an area extracted by the extracting means as an area where the suspended matter exists.
本発明に係る浮遊物検出装置によれば、撮像された水面の画像の中から浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出し、抽出された領域の浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域とテンプレート画像との類似度を算出し、算出された類似度が所定値よりも高い場合に抽出された領域を浮遊物が存在する領域として検出する。このようにすることで、浮遊物の抽出条件に合致する領域として抽出された領域の中から、浮遊物の周囲の波の状況等による影響を受けやすい下部領域を除いた上部領域をテンプレート画像との類似度の算出の対象とすることができる。したがって、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出することができる。 According to the floating object detection apparatus according to the present invention, an area that matches the extraction condition of the floating substance is extracted from the captured image of the water surface, and the influence of the state of waves around the floating substance in the extracted area is affected. The degree of similarity between the difficult-to-receive upper area and the template image is calculated, and the extracted area is detected as the area where the suspended matter exists when the calculated degree of similarity is higher than a predetermined value. By doing this, the upper region excluding the lower region that is easily affected by the state of waves around the floating material from the region extracted as the region that matches the extraction condition of the floating material is defined as the template image. The similarity can be calculated. Therefore, even when the shape of the floating object picked up as an image changes depending on the state of waves around the floating object, the floating object can be detected appropriately.
本発明の第1態様の浮遊物検出装置は、前記記憶手段が、複数の波高にそれぞれ対応する複数のテンプレート画像を記憶し、前記浮遊物検出装置が、前記水面の波高を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された波高に応じたテンプレート画像を前記記憶手段に記憶された複数のテンプレート画像の中から選択する選択手段を備え、前記類似度算出手段が、前記抽出手段により抽出された領域の上部領域と、前記選択手段により選択されたテンプレート画像との類似度を算出することを特徴とすることを特徴とする。 In the suspended matter detection apparatus according to the first aspect of the present invention, the storage means stores a plurality of template images respectively corresponding to a plurality of wave heights, and the floating matter detection apparatus has input means for inputting the wave height of the water surface. A selection means for selecting a template image corresponding to the wave height input by the input means from a plurality of template images stored in the storage means, and the similarity calculation means is extracted by the extraction means The degree of similarity between the upper region of the region and the template image selected by the selection unit is calculated.
本発明の第1態様の浮遊物検出装置は、複数の波高のそれぞれに対応する複数のテンプレート画像を記憶しておき、入力された波高に応じたテンプレート画像を選択して、選択されたテンプレート画像を類似度の算出の対象とする。このようにすることで、波高に応じた適切な浮遊物の検出をすることができる。 The floating object detection apparatus according to the first aspect of the present invention stores a plurality of template images corresponding to a plurality of wave heights, selects a template image corresponding to the input wave height, and selects the selected template image. Is the target of similarity calculation. By doing so, it is possible to detect an appropriate suspended matter according to the wave height.
本発明の第2態様の浮遊物検出装置は、前記類似度算出手段が、前記抽出手段により抽出された領域の重心位置より上部の前記上部領域と、前記記憶手段に記憶された前記テンプレート画像との類似度を算出することを特徴とする。このようにすることで、抽出された領域の重心位置より上部の領域をテンプレート画像との類似度の算出対象とし、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出することができる。 In the suspended matter detection apparatus according to the second aspect of the present invention, the similarity calculation unit includes the upper region above the center of gravity of the region extracted by the extraction unit, and the template image stored in the storage unit. The degree of similarity is calculated. By doing this, the region above the center of gravity of the extracted region is the target for calculating the similarity with the template image, and the shape of the floating object that is captured as an image is determined by the state of waves around the floating object. Even if it changes, suspended matter can be detected appropriately.
本発明の第3態様の浮遊物検出装置は、前記検出手段により検出された領域の前記撮像手段からの相対位置を、前記抽出手段により抽出された領域の前記水面の画像中の位置に基づいて特定する位置特定手段と、を備えることを特徴とする。このようにすることで、検出手段により検出された領域の位置を、撮像手段からの相対位置として特定することができる。 The floating substance detection apparatus according to the third aspect of the present invention is configured to determine a relative position of the region detected by the detection unit from the imaging unit based on a position in the image of the water surface of the region extracted by the extraction unit. And a position specifying means for specifying. By doing in this way, the position of the area detected by the detection means can be specified as a relative position from the imaging means.
本発明の第4態様の浮遊物検出装置は、前記浮遊物検出装置の位置を認識する認識手段と、前記検出手段により検出された領域の位置を、前記抽出手段により抽出された領域の前記水面の画像中の位置と前記認識手段が認識する前記浮遊物検出装置の位置とに基づいて特定する位置特定手段を備えることを特徴とする。このようにすることで、検出手段により検出された領域の位置を、絶対位置として特定することができる。 The floating substance detection apparatus according to the fourth aspect of the present invention includes a recognition means for recognizing the position of the floating substance detection apparatus, and the water surface of the area extracted by the extraction means with the position of the area detected by the detection means. And a position specifying means for specifying the position based on the position of the floating object detecting device recognized by the recognition means. By doing in this way, the position of the area detected by the detecting means can be specified as an absolute position.
本発明の第5態様の浮遊物検出装置は、前記水面の画像の中から所定輝度より輝度の高い領域を特定する領域特定手段と、前記領域特定手段により特定された領域の面積を算出する面積算出手段と、を備え、前記抽出手段が、前記領域特定手段により特定された領域の中から、前記面積算出手段により算出された面積が所定の面積条件に合致する領域を抽出することを特徴とする。このようにすることで、所定の面積条件に合致する面積となる領域を、浮遊物が存在する領域の候補として抽出することができる。 The floating substance detection apparatus according to the fifth aspect of the present invention includes an area specifying unit that specifies an area having a luminance higher than a predetermined luminance from the water surface image, and an area for calculating an area of the area specified by the area specifying unit. A calculating means, wherein the extracting means extracts a region in which the area calculated by the area calculating means matches a predetermined area condition from the regions specified by the region specifying means. To do. By doing in this way, the area | region which becomes an area which agree | coincides with a predetermined area condition can be extracted as a candidate of the area | region where a floating substance exists.
前述した第5態様の浮遊物検出装置においては、前記面積条件に合致する領域として抽出された領域の周囲長を算出する周囲長算出手段を備え、前記抽出手段が、前記面積条件に合致する領域として抽出された領域の中から、前記周囲長算出手段により算出された周囲長が所定の周囲長条件に合致する領域を抽出する構成としてもよい。このようにすることで、所定の面積条件に合致し、かつ所定の周囲長条件に合致する周囲長となる領域を、浮遊物が存在する領域の候補として抽出することができる。 In the above-described floating object detection apparatus according to the fifth aspect, the floating object detection apparatus includes a peripheral length calculation unit that calculates a peripheral length of a region extracted as a region that matches the area condition, and the extraction unit includes a region that matches the area condition. A region in which the perimeter calculated by the perimeter calculation unit matches a predetermined perimeter condition may be extracted from the extracted regions. By doing so, it is possible to extract a region that matches a predetermined area condition and has a peripheral length that matches a predetermined peripheral length condition as a candidate for a region in which a suspended matter exists.
本発明の第6態様の浮遊物検出装置は、レーザ光を照射するレーザ光源を有し、前記撮像手段は、前記レーザ光源の反射光を画像として撮像し、前記レーザ光源が照射するレーザ光の波長が、1400nm以上かつ2600nm以下であることを特徴とする。このような波長のレーザ光を用いることで、水面からのレーザ光の反射が抑えられ、水上に浮遊する浮遊物からの反射光をより鮮明に撮像することができる。したがって、水上に浮遊する浮遊物の検出精度を向上させることができる。 A floating object detection apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes a laser light source that emits laser light, and the imaging unit picks up the reflected light of the laser light source as an image, and the laser light emitted by the laser light source. The wavelength is 1400 nm or more and 2600 nm or less. By using laser light having such a wavelength, reflection of the laser light from the water surface can be suppressed, and reflected light from a suspended matter floating on the water can be imaged more clearly. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of floating substances floating on the water.
本発明に係る浮遊物検出方法は、水上に浮遊する浮遊物を検出する浮遊物検出方法であって、水面を撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された水面の画像の中から前記浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出する抽出工程と、前記抽出工程により抽出された領域の前記浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域と、前記浮遊物を検出するためのテンプレート画像との類似度を算出する類似度算出工程と、前記類似度算出工程により算出された類似度が所定値よりも高い場合に前記抽出工程により抽出された領域を前記浮遊物が存在する領域として検出する検出工程と、を備えることを特徴とする。 The floating substance detection method according to the present invention is a floating substance detection method for detecting a floating substance floating on the water, the imaging step of imaging the water surface, and the floating surface from the image of the water surface imaged by the imaging step An extraction step for extracting a region that matches the extraction condition of the object, an upper region that is less affected by the state of waves around the floating substance in the region extracted by the extraction step, and for detecting the floating substance A similarity calculation step for calculating a similarity with a template image, and a region where the floating substance is present in the region extracted by the extraction step when the similarity calculated by the similarity calculation step is higher than a predetermined value And a detection step of detecting as a feature.
本発明に係る浮遊物検出方法によれば、撮像された水面の画像の中から浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出し、抽出された領域の浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域とテンプレート画像との類似度を算出し、算出された類似度が所定値よりも高い場合に抽出された領域を浮遊物が存在する領域として検出する。このようにすることで、浮遊物の抽出条件に合致する領域として抽出された領域の中から、浮遊物の周囲の波の状況等による影響を受けやすい下部領域を除いた上部領域をテンプレート画像との類似度の算出の対象とすることができる。したがって、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出することができる。 According to the floating substance detection method according to the present invention, an area that matches the extraction condition of the floating substance is extracted from the captured image of the water surface, and the influence of the state of waves around the floating substance in the extracted area is affected. The degree of similarity between the difficult-to-receive upper area and the template image is calculated, and the extracted area is detected as the area where the suspended matter exists when the calculated degree of similarity is higher than a predetermined value. By doing this, the upper region excluding the lower region that is easily affected by the state of waves around the floating material from the region extracted as the region that matches the extraction condition of the floating material is defined as the template image. The similarity can be calculated. Therefore, even when the shape of the floating object picked up as an image changes depending on the state of waves around the floating object, the floating object can be detected appropriately.
本発明によれば、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出することができる浮遊物検出装置および浮遊物検出方法を提供することができる。 According to the present invention, even when the shape of a floating object captured as an image changes depending on the state of waves around the floating object, the floating object detection device and the floating object can be detected appropriately. An object detection method can be provided.
〔第1実施形態〕
以下に、本発明の第1実施形態の浮遊物検出装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の浮遊物検出装置の全体構成を示すブロック図である。
図1に示すように、浮遊物検出装置は、レーザレーダ1と、レーザレーダ制御部2と、制御装置3と、表示装置4とを備える。レーザレーダ1は、送光部11と、受光部12とを備える。
[First Embodiment]
Below, the floating substance detection apparatus of 1st Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the suspended matter detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the floating object detection device includes a laser radar 1, a laser
送光部11は、レーザ光を射出する半導体レーザ111と、半導体レーザ111から射出されたレーザ光を目標物へ照射させる送光レンズ112と、送光レンズ112の角度を調整するための送光レンズアクチュエータ(図示略)を備える。
半導体レーザ111は、水への吸収度が高い波長1400nm以上、かつ2600nm以下(例えば、1550nm)のレーザであり、後述するレーザレーダ制御部2内のレーザ電源26から電源供給をうけ、レーザ光を射出する。送光レンズアクチュエータは、後述するレーザレーダ制御部2から供給される制御信号に基づいて、送光レンズ112の位置を調整する。これにより、送光レンズ112に入射されるレーザ光の角度を調整し、所望の範囲に、レーザ光を照射することが可能となる。なお、半導体レーザ111の波長を前述した範囲としたのは、波長1400nm未満、もしくは、波長2600nmを超えるレーザを用いた場合、レーザ光の水への吸収度が低く水に反射する波長帯もあり、撮像目標である浮遊物の周囲の水面に対して、浮遊物の検出が困難になるためである。
The light transmitting unit 11 includes a
The
受光部12は、ズームレンズ121と、ICCD(イメージインテンシファイアCCD)カメラヘッド123を備える。ズームレンズ121は、送光部11から照射され、水面および水面に浮かぶ浮遊物により反射された反射光を集光する。ICCDカメラヘッド123は、ズームレンズ121により集光された光を電気信号に変換して画像信号を生成し、この画像信号をレーザレーダ制御部2内の画像処理装置25へ出力する。第1実施形態においては、受光部12と画像処理装置25により、撮像装置(撮像手段)が構成されている。このようなレーザレーダ1は、旋回台5によりその回転角及び迎角が所望の角度に調節される構造となっている。
The light receiving unit 12 includes a
レーザレーダ制御部2は、制御装置3から供給される各種制御信号に基づいて、レーザレーダ1の送光部11、受光部12、及びレーザレーダ1の回転角などを調整する旋回台5を制御する。レーザレーダ制御部2は、旋回台駆動部21、同期回路22、制御信号変換装置23、画像処理装置25、及びレーザ電源26を備える。
The laser
制御装置3は、レーザレーダ1を制御するための各種制御信号を生成し、生成した各種制御信号をレーザレーダ制御部2に出力するとともに、レーザレーダ制御部2から供給される画像を表示装置4へ出力する。具体的には、制御装置3は、半導体レーザ111からレーザ光が射出されるように、レーザレーダ制御部2を制御する。制御装置3は、レーザ光を射出させるために必要となる同期制御信号をレーザレーダ制御部2に出力する。
The
制御装置3から出力された同期制御信号は、レーザレーダ制御部2内の制御信号変換装置23を経由して、同期回路22へ供給される。同期回路22は、入力された同期制御信号に基づいて、レーザ光の送光と受光の同期を取るための同期信号を生成し、この同期信号をレーザ電源26に出力する。レーザ電源26は、同期回路22から供給された同期信号に基づいて、レーザレーダ1が備える送光部11内の半導体レーザ111の動作信号を生成し、この動作信号に基づいて半導体レーザ111を駆動する。
The synchronization control signal output from the
レーザ電源26により半導体レーザ111が駆動されることにより、半導体レーザ111からレーザ光が射出される。このレーザ光は、送光レンズ112により所定の範囲を有する照射領域に拡張されて外部へ射出され、レーザ光の照射領域となる水面および水面に浮遊する浮遊物により反射されたレーザ光が受光部121に導かれる。そして、受光部12に導かれた反射光がICCDカメラヘッド123により撮像される。そして、ICCDカメラヘッド123により撮像された反射光は、画像信号としてレーザレーダ制御部2内の画像処理装置25に出力される。
When the
次に、図2および図3を用いて、第1実施形態の浮遊物検出装置の撮像装置(受光部12および画像処理装置25)の配置と、撮像装置により撮像される水面の領域について説明する。図2は浮遊物検出装置を水面上方から観た平面図であり、図3は浮遊物検出装置を側面から観た側面図である。 Next, the arrangement of the imaging device (the light receiving unit 12 and the image processing device 25) of the floating object detection device of the first embodiment and the area of the water surface imaged by the imaging device will be described with reference to FIGS. . FIG. 2 is a plan view of the floating substance detection device viewed from above the water surface, and FIG. 3 is a side view of the floating substance detection device viewed from the side.
図2および図3に示すように、第1実施形態の浮遊物検出装置は、船舶本体100にレーザレーダ1が搭載された構成となっている。レーザレーダ1は横方向の視野角がθ1、縦方向の視野角がθ2であり、撮像領域30を画像信号として撮像する。レーザレーダ1の位置をL0とした場合、L2の位置が撮像範囲で最もレーザレーダ1から近接した位置となり、L1の位置が撮像範囲で最もレーザレーダ1から離れた位置となる。なお、画像処理装置25に出力される画像信号では、L2側が画像の下部領域となり、L1側が画像の上部領域となる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the floating object detection apparatus of the first embodiment has a configuration in which a laser radar 1 is mounted on a
図3に示されるように、レーザレーダ1のレーザ光の照射位置が水面から高さHの位置となるように、レーザレーダ1が船舶本体100に設置されている。レーザレーダ1のレーザ光の照射位置から撮像領域の中心に至る軸は、照射位置を通過する水平線からの角度がφとなっている。この角度φがICCDカメラヘッド123を含む受光部12の俯角(カメラ俯角)となる。
As shown in FIG. 3, the laser radar 1 is installed in the ship
また、受光部12により撮像される撮像領域30における目標物(浮遊物等)をTとした場合、図2の平面図における目標物Tの方位角は、γtとなる。また、図3の側面図における目標物Tの水平線からの角度(目標物の俯角)がθtとなる。
Also, when the target object in the
次に、第1実施形態の画像処理部25が実行する処理について図4から図14を用いて説明する。
図4は、画像処理装置25の構成を示すブロック図である。図5は、第1実施形態の画像処理装置25が実行する処理を示すフローチャートである。図6は、図5の撮像処理により撮像された画像の一例を示す図である。図7は、図5の平均化処理により平均化された画像の一例を示す図である。図8は、図5の2値化処理により2値化された画像の一例を示す図である。図9は、図5のステップS506の領域抽出処理により抽出された領域の一例を示す図である。図10は、図5のステップS508の領域抽出処理により抽出された領域の一例を示す図である。図11は、図5の浮遊物検出処理により検出された浮遊物の一例を示す図である。図12は、記憶部に記憶されるテンプレート画像の一例を示す図である。図13は、類似度の算出の対象となる領域(上部領域)を示す図である。
Next, processing executed by the
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
図4は、画像処理装置25の構成を示すブロック図である。第1実施形態の画像処理装置25は、平均化フィルタ40と、2値化フィルタ(領域特定手段)41と、面積算出部(面積算出手段)42と、周囲長算出部(周囲長算出手段)43と、類似度算出部(類似度算出手段)44と、記憶部(記憶手段)45と、浮遊物検出部(検出手段)46と、波高入力部(入力手段)47と、領域抽出部(抽出手段)48と、テンプレート選択部(選択手段)49と、位置特定部(位置特定手段)50を備える。記憶部45、波高入力部47、およびテンプレート選択部49を除く各部は、入力される画像を処理する画像処理部として機能するものである。記憶部45、波高入力部47、およびテンプレート選択部49を除く各部は、それぞれの処理を実行する複数のハードウェアモジュールとして構成されていても良いし、CPU等の1つのハードウェアモジュールが実行する複数のソフトウェアモジュールとして構成されていても良い。なお、各部が実行する処理の詳細については、後述する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
図5は、画像処理装置25が実行する処理を示すフローチャートである。
ステップS501で、画像処理装置25は、波高入力部47にて浮遊物検出装置の操作者により波高が入力されたかどうかを判定し、波高が入力されたと判定した場合に処理をステップS502に進める。波高入力部47は、キーボード等の入力デバイスを介して浮遊物検出装置の操作者により入力される数値を波高として入力する。浮遊物検出装置の操作者は、水面の状況を目視等にて確認し、波高を入力する。
FIG. 5 is a flowchart showing processing executed by the
In step S501, the
ステップS502で、画像処理装置25は、ICCDカメラヘッド123により撮像された反射光を画像信号として取得することにより、撮像処理を実行する。ステップS502の撮像処理により撮像された画像の一例は、図6に示すような画像となる。
ステップS503で、平均化フィルタ40は、ステップS502にて取得された画像を平均化処理し、平均化処理された画像を生成する。ステップS503の平均化処理により平均化された画像の一例は、図7に示すような画像となる。図7の画像では、図6の画像に存在していた微小サイズの白色領域(スパイクノイズ)が除去されている。
In step S <b> 502, the
In step S503, the averaging
なお、平均化フィルタ40は、注目画素の周囲画素(例えば、注目画素の周囲の8画素)の輝度の平均値を算出し、算出した輝度の平均値を注目画素の輝度として置き換える処理を実行する。この注目画素に対する処理を、注目画素を1画素ずつ切り替えながら画像のすべての画素について実行する。平均化フィルタ40が実行する平均化処理により周囲の画素と輝度が大きく異なった画素があっても、その周囲の輝度と平均化され、輝度の変化がゆるやかな画像が出力される。
Note that the averaging
ステップS504で、2値化フィルタ41は、ステップS503にて平均化された画像に対して2値化処理を実行し、2値化された画像を生成する。ステップS504の2値化処理により2値化された画像の一例は、図8に示すような画像となる。図8の画像では、図7の画像に含まれる画素のうち、所定の輝度より輝度の高い領域が特定される。なお、図8では、2値化処理により所定の輝度より高い領域として特定された部分を黒色で示してある。
In step S504, the
ステップS505で、面積算出部42は、ステップS504の2値化処理により抽出された領域の面積を算出する。ここでいう面積とは、画像上の各領域の面積そのものではなく、各領域の水面上での実際の面積に対応するものである。図3に示したように、レーザレーダ1は、水面から高さHがレーザ光の照射位置となるように配置されているとともに、受光部12のカメラ俯角がφとされている。従って、画像の上部領域と画像の下部領域とでは、画像上の面積が同一の領域であっても水面上の実際の面積に換算すると面積が異なったものとなる。具体的には、画像の上部に存在する領域Aと画像の下部に存在する領域Bとで画像上の面積が同一となる場合、水面上での面積は、領域Aの方が大きくなる。したがって、面積算出部42は、ステップS504の2値化処理により抽出された画像上の領域の面積と、各領域の画像上での位置を考慮して、水面上での面積を算出する。
In step S505, the
ステップS506で、領域抽出部48は、ステップS505の面積算出処理により算出された面積が所定の面積条件に合致しているかどうかを判定し、所定の面積条件に合致している領域を抽出する。ここで所定の面積条件とは、浮遊物検出装置が検出対象とする浮遊物を考慮して予め記憶部45に記憶させておく条件のことをいう。例えば、面積として検出対象とする浮遊物に適したある範囲の面積を設定しておくものとする。図8に示す例では、領域8aと領域8bが、所定の面積条件に合致しないと判定され、領域8aと領域8b以外の他の領域が、領域抽出部48により抽出される。ステップS506の領域抽出処理により抽出された領域の一例が図9に示されている。図9では、図8にて抽出されていた複数の領域の中から領域8aと領域8bが除去されている。
In step S506, the
ステップS507で、周囲長算出部43は、ステップS506の領域抽出処理により抽出された領域の周囲長を算出する。ここでいう周囲長とは、画像上の各領域の周囲長そのものではなく、各領域の水面上での実際の周囲長に対応するものである。図3に示したように、レーザレーダ1は、水面から高さHがレーザ光の照射位置となるように配置されているとともに、受光部12の俯角がφとされている。従って、画像の上部領域と画像の下部領域とでは、画像上の周囲長が同一の長さであっても水面上の実際の周囲長に換算すると周囲長が異なったものとなる。具体的には、画像の上部に存在する領域Aと画像の下部に存在する領域Bとで画像上の周囲長が同一なる場合、水面上での周囲長は、領域Aの方が長くなる。したがって、周囲長算出部43は、ステップS506の領域抽出処理により抽出された画像上の領域の周囲長と、各領域の画像上での位置を考慮して、水面上での周囲長を算出する。
In step S507, the
ステップS508で、領域抽出部48は、ステップS507の周囲長算出処理により算出された周囲長が所定の周囲長条件に合致しているかどうかを判定し、所定の周囲長条件に合致している領域を抽出する。ここで所定の周囲長条件とは、浮遊物検出装置が検出対象とする浮遊物を考慮して予め記憶部45に記憶させておく条件のことをいう。例えば、周囲長として検出対象とする浮遊物に適したある範囲の周囲長を設定しておくものとする。図9に示す例では、領域9aと領域9bと領域9cが、所定の周囲長条件に合致しないと判定され、領域9aと領域9bと領域9c以外の他の領域が、領域抽出部48により抽出される。ステップS508の領域抽出処理により抽出された領域の一例が図10に示されている。図10では、図9にて抽出されていた複数の領域の中から領域9aと領域9bと領域9cが除去されている。
In step S508, the
ステップS509で、テンプレート選択部49は、ステップS501にて入力された波高に基づいて記憶部45に記憶された複数のテンプレート画像の中から、入力された波高に対応するテンプレート画像を選択する。ここで、記憶部45に記憶されているテンプレート画像の例を図12に示す。図12で、(a)は波高がH2より高い場合に選択されるテンプレート画像を示し、(b)は波高がH1より高くH2以下である場合に選択されるテンプレート画像を示し、(c)は波高がH1以下である場合に選択されるテンプレート画像を示す。波高が高い場合、浮遊物が水面から大きく浮き出る場合があるが、波高が低い場合は浮遊物が水面から大きく浮き出ることはない。従って、波高がH2より高い場合には、水面から大きく浮き出ても浮遊物を検出可能な(a)のテンプレート画像を選択する。一方で、波高がH1以下である場合には、水面から大きく浮き出ない場合の浮遊物を検出可能な(c)のテンプレート画像を選択する。また、波高がH1より高くH2以下である場合には、(b)のテンプレート画像を選択する。
In step S509, the
ステップS510で、類似度算出部44は、ステップS508抽出した領域と、ステップS509で選択したテンプレート画像の類似度を算出する。類似度算出部44は、類似度を算出するにあたって、ステップS508抽出した領域の全領域を類似度の算出対象とはしない。類似度算出部44は、ステップS508で抽出した領域のうち、領域の上部の領域を類似度の算出対象として用いる。上部の領域を類似度の算出対象としているのは、浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくいからである。言い換えれば、浮遊物の周囲の波の状況等による影響を受けやすい下部領域を除いた方が、類似度の計算に適しているからである。下部領域は、浮遊物の周囲の波の状況により影響を受けて画像が変化しやすいので、この下部領域を除き、上部領域を類似度の算出対象とすることで、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出するため類似度を算出することができる。
In step S510, the
図10には、ステップS508にて抽出された領域として、領域10a、領域10b、領域10cの3つの領域が示されている。そして、類似度算出部44は、類似度の算出対象となる画像の上部領域として、領域10aについては図13(a)の点線で囲まれた領域を特定する。また、類似度算出部44は、類似度の算出対象となる画像の上部領域として、領域10bについては図13(b)の点線で囲まれた領域を特定する。また、類似度算出部44は、類似度の算出対象となる画像の上部領域として、領域10cについては図13(c)の点線で囲まれた領域を特定する。
FIG. 10 shows three regions,
ステップS508抽出した領域の中から上部の領域を特定する方法としては、種々の方法を用いることができる。例えば、ステップS508にて抽出された領域の重心位置より上方の領域を特定する方法を用いることができる。また、例えば、ステップS508にて抽出された領域の上部から高さ方向の一定の割合の領域(例えば、領域の高さの50%の領域)を特定する方法を用いることができる。 In step S508, various methods can be used as a method for specifying the upper region from the extracted regions. For example, it is possible to use a method for specifying a region above the center of gravity of the region extracted in step S508. Further, for example, a method of specifying a certain proportion of the area in the height direction from the upper part of the area extracted in step S508 (for example, an area of 50% of the area height) can be used.
なお、類似度算出部44は、類似度を算出するにあたって、類似度の算出対象となるステップS508抽出した領域の位置に応じてテンプレート画像の大きさを拡大あるいは縮小して用いる。例えば、画像の中心位置に適した大きさのテンプレート画像を記憶部45に記憶しておく場合、ステップS508抽出した領域が画像の上部に存在する領域である場合は、テンプレート画像を縮小した上で類似度の算出に用いる。また、ステップS508抽出した領域が画像の下部に存在する領域である場合は、テンプレート画像を拡大した上で類似度の算出に用いる。このようにすることで、ステップS508抽出した領域の画像上の位置に応じて、適切な類似度の算出をすることができる。
Note that, when calculating the similarity, the
さらに、類似度算出部44は、類似度を算出するにあたって、テンプレート画像の角度を変えながら複数回の類似度の算出を行い、複数回の算出の中で一番類似度の高い結果がでた場合の類似度を出力結果とする。このようにすることで、テンプレート画像における浮遊物の角度と実際に撮像された浮遊物の角度が異なっている場合であっても、適切に類似度を算出することができる。
Furthermore, when calculating the similarity, the
ステップS511で、浮遊物検出部46は、ステップS510で算出された類似度が所定値よりも高いかどうかを判定し、所定値より高いと判定した場合に、類似度が所定値よりも高いと判定された領域を浮遊物が存在する領域として検出する。なお、ステップS510で算出された類似度が所定値よりも低い場合には、浮遊物が存在する領域が検出されなかったものする。なお、所定値は、検出対象とする浮遊物を考慮して、予め記憶部45に記憶させておくものとする。
図11では、図10の3つの領域の中から、領域10aが、浮遊物が存在する領域として検出されたことが示されている。
In step S511, the suspended
In FIG. 11, it is shown that the
ステップS512で、画像処理装置25は、ステップS511にて浮遊物が存在する領域が検出されたかどうかを判定し、浮遊物が存在する領域が検出されたと判定された場合にステップS513に処理を進める。
一方、浮遊物が存在する領域が検出されたと判定されない場合には、ステップS502の撮像処理以降の処理が再び実行される。
In step S512, the
On the other hand, when it is not determined that the region where the suspended matter exists is detected, the processing after the imaging processing in step S502 is executed again.
ステップS513で、位置特定部50は、ステップS511にて浮遊物が存在する領域として検出された領域の画像上での位置に基づいて、浮遊物のレーザレーダ1からの相対位置を特定し、図5のフローチャートの各処理を終了させる。
In step S513, the
次に、ステップS505において面積算出部42が面積を算出する処理、ステップS513で位置特定部50が位置を特定する処理について、図14を用いてより詳細に説明する。図14は、受光部12により撮像される画像と、画像上の目標物を示す領域(以下、目標物T)を示す図である。受光部12により撮像される画像は、横方向がXmax画素、縦方向がYmax画素からなる画像である。図14は、左上をX座標およびY座標の原点としており、原点から座標(Xmax、Ymax)の範囲が図2の撮像領域30に対応する画像となる。
Next, the process in which the
図14中の目標物Tは、図5のステップS504で抽出された領域に対応するものであり、横方向(X軸方向)の幅がXw画素、縦方向(Y軸方向)の長さもXw画素の領域である。この目標物Tの中心位置のX軸上の座標はXtとなり、Y軸条の座標はYtとなる。そして、受光部12により撮像される画像上の目標物Tと実際の目標物に関して、下記の条件式が成り立つ。 The target T in FIG. 14 corresponds to the region extracted in step S504 in FIG. 5, the width in the horizontal direction (X-axis direction) is Xw pixels, and the length in the vertical direction (Y-axis direction) is also Xw. This is a pixel area. Coordinates X t next on the X-axis of the center position of the target T, the coordinate of the Y-axis strip becomes Y t. Then, the following conditional expression holds for the target T on the image captured by the light receiving unit 12 and the actual target.
Spix/(Xw)2=St/(Tw)2 (1)
Tw/W=Xw/Xmax (2)
W=2・Lt・tan(θ1/2) (3)
Lt=H/tan(θt) (4)
θt=φ+θ2・(Yt−Ymax/2)/Ymax (5)
γt=θ1・(Xt−Xmax/2)/Xmax (6)
ここで、Spix:画像上の目標物Tの面積[画素]、St:目標物Tの実際の面積[m2]、Xw:画像上での目標物Tの幅[画素]、Tw:目標物Tの実際の幅[m]、W:目標物Tの位置における撮像領域30の幅[m]、Lt:受光部12と目標物Tの距離[m]、θ1:受光部12の横方向の視野角[度]、θ2:受光部12の縦方向の視野角[度]、θt:目標物Tの俯角[度]、γt:目標物の方位角[度]、φ:レーザレーダ1のカメラ俯角[度]、Xt:目標物Tの画像上のX座標、Yt:目標物Tの画像上のY座標、Xmax:画像の横方向の画素数[画素]、Ymax:画像の縦方向の画素数[画素]、H:レーザレーダ1のレーザ光の照射位置の水面からの高さ[m]である。
S pix / (X w ) 2 = S t / (T w ) 2 (1)
Tw / W = Xw / Xmax (2)
W = 2 · L t · tan (θ 1/2) (3)
L t = H / tan (θ t ) (4)
θ t = φ + θ 2 · (Y t −Y max / 2) / Y max (5)
γ t = θ 1 · (X t −X max / 2) / X max (6)
Here, S pix : Area of the target T on the image [pixel], S t : Actual area of the target T [m 2 ], X w : Width of the target T on the image [pixel], T w : actual width [m] of the target T, W: width [m] of the
前述した図5のステップS505で、面積算出部42は、以上の条件式(1)から(6)に基づいて目標物Tの実際の面積Stを算出する。また、前述した図5のステップS513で、位置特定部50は、以上の条件式(1)から(6)に基づいて目標物の方位角γtとレーザレーダ1と目標物Tの距離Ltを算出し、目標物T(浮遊物)のレーザレーダ1からの相対位置を特定する。
In step S505 of FIG. 5 described above, the
以上説明したように、第1実施形態の浮遊物検出装置は、撮像された水面の画像の中から浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出し、抽出された領域の浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域とテンプレート画像との類似度を算出し、算出された類似度が所定値よりも高い場合に抽出された領域を浮遊物が存在する領域として検出する。このようにすることで、浮遊物の抽出条件に合致する領域として抽出された領域の中から、浮遊物の周囲の波の状況等による影響を受けやすい下部領域を除いた上部領域をテンプレート画像との類似度の算出の対象とすることができる。したがって、浮遊物の周囲の波の状況等により画像として撮像される浮遊物の形状が変化する場合であっても、適切に浮遊物を検出することができる。 As described above, the floating substance detection apparatus according to the first embodiment extracts a region that matches the extraction condition of the floating substance from the captured image of the water surface, and the waves around the floating substance in the extracted area. The similarity between the upper region that is not easily affected by the situation and the template image is calculated, and when the calculated similarity is higher than a predetermined value, the extracted region is detected as the region where the suspended matter exists. By doing this, the upper region excluding the lower region that is easily affected by the state of waves around the floating material from the region extracted as the region that matches the extraction condition of the floating material is defined as the template image. The similarity can be calculated. Therefore, even when the shape of the floating object picked up as an image changes depending on the state of waves around the floating object, the floating object can be detected appropriately.
また、第1実施形態の浮遊物検出装置は、複数の波高のそれぞれに対応する複数のテンプレート画像を記憶部45に記憶しておき、入力された波高に応じたテンプレート画像を選択して、選択されたテンプレート画像を類似度の算出の対象とする。このようにすることで、波高に応じた適切な浮遊物の検出をすることができる。
また、第1実施形態の浮遊物検出装置は、浮遊物検出部46により検出された領域のレーザレーダ1からの相対位置を、領域抽出部48により抽出された領域の水面の画像中の位置に基づいて特定する。このようにすることで、浮遊物検出部46により検出された領域の位置を、レーザレーダ1からの相対位置として特定することができる。
In addition, the floating object detection apparatus of the first embodiment stores a plurality of template images corresponding to each of a plurality of wave heights in the
In addition, the floating object detection apparatus of the first embodiment sets the relative position of the area detected by the floating
また、第1実施形態の浮遊物検出装置は、水面の画像の中から所定輝度より輝度の高い領域を特定する2値化フィルタ41と、2値化フィルタ41により特定された領域の面積を算出する面積算出部42と、を備え、領域抽出部48が、2値化フィルタ41により特定された領域の中から、面積算出部42により算出された面積が所定の面積条件に合致する領域を抽出する。このようにすることで、所定の面積条件に合致する面積となる領域を、浮遊物が存在する領域の候補として抽出することができる。
さらに、第1実施形態の浮遊物検出装置は、面積条件に合致する領域として抽出された領域の周囲長を算出する周囲長算出部43を備え、領域抽出部48が、面積条件に合致する領域として抽出された領域の中から、周囲長算出部43により算出された周囲長が所定の周囲長条件に合致する領域を抽出する。このようにすることで、所定の面積条件に合致し、かつ所定の周囲長条件に合致する周囲長となる領域を、浮遊物が存在する領域の候補として抽出することができる。
In addition, the floating object detection apparatus according to the first embodiment calculates the area of the area specified by the
Furthermore, the floating substance detection apparatus according to the first embodiment includes a peripheral
また、第1実施形態の浮遊物検出装置は、受光部12がレーザ光源の反射光を画像として撮像し、レーザ光源が照射するレーザ光の波長が、1400nm以上かつ2600nm以下である。このような波長のレーザ光を用いることで、水面からのレーザ光の反射が抑えられ、水上に浮遊する浮遊物からの反射光をより鮮明に撮像することができる。したがって、水上に浮遊する浮遊物の検出精度を向上させることができる。 In the floating object detection apparatus of the first embodiment, the light receiving unit 12 captures the reflected light of the laser light source as an image, and the wavelength of the laser light emitted by the laser light source is 1400 nm or more and 2600 nm or less. By using laser light having such a wavelength, reflection of the laser light from the water surface can be suppressed, and reflected light from a suspended matter floating on the water can be imaged more clearly. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of floating substances floating on the water.
〔第2実施形態〕
第1実施形態の浮遊物検出装置は、図5のステップS501で入力された波高に基づいて、記憶部45に記憶された複数のテンプレート画像の中から、入力された波高に対応する1つのテンプレート画像を選択する。そして、第1実施形態は、その選択された1つのテンプレート画像を類似度の算出の対象とするものであった。
それに対して、第2実施形態は、波高が高い場合には、記憶部45に記憶された複数のテンプレート画像の中から複数のテンプレート画像を選択するものである。
[Second Embodiment]
The floating object detection apparatus of the first embodiment is based on the wave height input in step S501 of FIG. 5, and one template corresponding to the input wave height from among a plurality of template images stored in the
In contrast, the second embodiment selects a plurality of template images from a plurality of template images stored in the
例えば、波高がH2より高い場合には、図12(a)に示すテンプレート画像だけでなく、図12(b)および図12(c)に示すテンプレート画像を含め、3つのテンプレート画像を選択する。この場合、類似度算出部44は、ステップS508にて抽出した領域と、3つのテンプレート画像との類似度をそれぞれ算出する。そして、3つのテンプレート画像を対象にして算出した3つの類似度のうち、いずれか一番数値の高い類似度を用いて、ステップS512の処理を実行する。
For example, when the wave height is higher than H2, not only the template image shown in FIG. 12 (a) but also three template images including the template images shown in FIG. 12 (b) and FIG. 12 (c) are selected. In this case, the
波高がH2より高い場合に、図12(a)、(b)、(c)に示す3つのテンプレート画像を選択しているのは、波高がH2より高い場合には、浮遊物が水面から大きく浮き出る状態と、そうでない状態とが時間経過に従って変化するからである。第1実施形態に比べて類似度を算出する対象とするテンプレート画像が増加することで、画像処理装置25の処理負荷が増えるが、その分、浮遊物の検出精度を向上させることができる。
When the wave height is higher than H2, the three template images shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C are selected because when the wave height is higher than H2, the suspended matter is larger from the water surface. This is because the state of rising and the state of not changing change over time. Although the processing load of the
なお、波高がH1より高くH2以下である場合には、ステップS509で、図12(b)と図12(c)の2つのテンプレート画像を選択する。図12(a)のテンプレート画像を選択しないのは、波高がH2以下であるので図12(a)のテンプレート画像に合致するような浮遊物がレーザレーダ1により撮像されないからである。 If the wave height is higher than H1 and lower than H2, two template images shown in FIGS. 12B and 12C are selected in step S509. The reason why the template image shown in FIG. 12A is not selected is that the suspended object that matches the template image shown in FIG.
また、波高がH1以下である場合には、ステップS509で、図12(c)の1つのテンプレート画像を選択する。図12(a)と図12(b)のテンプレート画像を選択しないのは、波高がH1以下であるので図12(a)と図12(b)のテンプレート画像に合致するような浮遊物がレーザレーダ1により撮像されないからである。 If the wave height is equal to or less than H1, one template image shown in FIG. 12C is selected in step S509. The template images in FIGS. 12A and 12B are not selected because the wave height is equal to or lower than H1, and the suspended matter that matches the template images in FIGS. 12A and 12B is a laser. This is because the image is not picked up by the radar 1.
〔他の実施形態〕
第1実施形態では、図5のステップS513で、浮遊物のレーザレーダ1からの相対位置を特定したが、他の態様であっても良い。例えば、浮遊物の絶対位置を緯度および経度にて特定するようにしても良い。
この場合、浮遊物検出装置は、GPS(Global Positioning System)等の自装置の緯度および経度を認識できる認識装置(認識手段)を備えるものとする。
そして、第2実施形態の浮遊物検出装置は、認識装置により認識した絶対位置(緯度および経度)と、第1実施形態の図5のステップS511にて浮遊物が存在する領域として検出された領域の画像上での位置とに基づいて、浮遊物検出装置の絶対位置(緯度および経度)を特定する。
[Other Embodiments]
In the first embodiment, the relative position of the suspended object from the laser radar 1 is specified in step S513 in FIG. 5, but other modes may be used. For example, the absolute position of the suspended matter may be specified by latitude and longitude.
In this case, the floating object detection device includes a recognition device (recognition unit) capable of recognizing the latitude and longitude of its own device such as GPS (Global Positioning System).
And the floating object detection apparatus of 2nd Embodiment is the area | region detected as an area | region where a floating substance exists in step S511 of FIG. 5 of 1st Embodiment and the absolute position (latitude and longitude) recognized by the recognition apparatus. The absolute position (latitude and longitude) of the floating object detection device is specified based on the position on the image.
他の実施形態の浮遊物検出装置は、浮遊物検出装置の位置を認識する認識装置と、浮遊物検出部46により検出された領域の位置を、領域抽出部48により抽出された領域の水面の画像中の位置と認識装置が認識する浮遊物検出装置の位置とに基づいて特定する。このようにすることで、浮遊物検出部46により検出された領域の位置を、絶対位置(緯度および経度)として特定することができる。
In another embodiment, the floating body detection device recognizes the position of the floating body detection device, and the position of the region detected by the floating
第1実施形態では、受光部12がICCカメラヘッド123を用いて画像を撮像するものであったが、他の態様であってもよい。例えば、受光部12は、赤外線(Infrared(IR))カメラを用いて撮像するものであってもよい。
In 1st Embodiment, although the light-receiving part 12 imaged an image using the
1 レーザレーダ
25 画像処理装置
40 平均化フィルタ
41 2値化フィルタ
42 面積算出部
43 周囲長算出部
44 類似度算出部
45 記憶部
46 浮遊物検出部
47 波高入力部
48 領域検出部
49 テンプレート選択部
50 位置特定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
水面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された水面の画像の中から前記浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出する抽出手段と、
前記浮遊物を検出するためのテンプレート画像を記憶する記憶手段と、
前記抽出手段により抽出された領域の前記浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域と、前記記憶手段に記憶された前記テンプレート画像との類似度を算出する類似度算出手段と、
前記類似度算出手段により算出された類似度が所定値よりも高い場合に前記抽出手段により抽出された領域を前記浮遊物が存在する領域として検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする浮遊物検出装置。 A floating substance detection device for detecting floating substances floating on water,
Imaging means for imaging the water surface;
Extraction means for extracting a region that matches the extraction condition of the suspended matter from the image of the water surface imaged by the imaging means;
Storage means for storing a template image for detecting the suspended matter;
Similarity calculation means for calculating the similarity between the upper region of the region extracted by the extraction means that is not easily affected by the state of waves around the suspended matter and the template image stored in the storage means;
Detecting means for detecting an area extracted by the extracting means as an area where the suspended matter is present when the similarity calculated by the similarity calculating means is higher than a predetermined value;
A suspended matter detection apparatus comprising:
前記浮遊物検出装置が、
前記水面の波高を入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された波高に応じたテンプレート画像を前記記憶手段に記憶された複数のテンプレート画像の中から選択する選択手段を備え、
前記類似度算出手段が、前記抽出手段により抽出された領域の前記上部領域と、前記選択手段により選択されたテンプレート画像との類似度を算出することを特徴とする請求項1に記載の浮遊物検出装置。 The storage means stores a plurality of template images respectively corresponding to a plurality of wave heights;
The floating substance detection device is
Input means for inputting the wave height of the water surface;
Selecting means for selecting a template image corresponding to the wave height input by the input means from a plurality of template images stored in the storage means;
The suspended matter according to claim 1, wherein the similarity calculation unit calculates a similarity between the upper region of the region extracted by the extraction unit and the template image selected by the selection unit. Detection device.
を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の浮遊物検出装置。 Position specifying means for specifying the relative position of the area detected by the detecting means from the imaging means based on the position in the image of the water surface of the area extracted by the extracting means;
The suspended | floating matter detection apparatus of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記検出手段により検出された領域の位置を、前記抽出手段により抽出された領域の前記水面の画像中の位置と前記認識手段が認識する前記浮遊物検出装置の位置とに基づいて特定する位置特定手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の浮遊物検出装置。 Recognizing means for recognizing the position of the floating substance detecting device;
Position specification for specifying the position of the area detected by the detection means based on the position of the area extracted by the extraction means in the image of the water surface and the position of the floating substance detection device recognized by the recognition means The suspended | floating matter detection apparatus of any one of Claim 1 to 3 provided with a means.
前記領域特定手段により特定された領域の面積を算出する面積算出手段と、を備え、
前記抽出手段が、前記領域特定手段により特定された領域の中から、前記面積算出手段により算出された面積が所定の面積条件に合致する領域を抽出することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の浮遊物検出装置。 Area specifying means for specifying an area having a luminance higher than a predetermined luminance from the water surface image;
An area calculating means for calculating the area of the area specified by the area specifying means,
2. The extraction unit according to claim 1, wherein the extraction unit extracts a region in which the area calculated by the area calculation unit matches a predetermined area condition from the regions specified by the region specification unit. 6. The suspended | floating matter detection apparatus of any one of 5.
前記抽出手段が、前記面積条件に合致する領域として抽出された領域の中から、前記周囲長算出手段により算出された周囲長が所定の周囲長条件に合致する領域を抽出することを特徴とする請求項6に記載の浮遊物検出装置。 A perimeter calculation unit that calculates the perimeter of the region extracted as a region that matches the area condition,
The extraction unit extracts a region in which the perimeter calculated by the perimeter calculation unit matches a predetermined perimeter condition from regions extracted as regions that match the area condition. The suspended | floating matter detection apparatus of Claim 6.
前記撮像手段は、前記レーザ光源の反射光を画像として撮像し、
前記レーザ光源が照射するレーザ光の波長が、1400nm以上かつ2600nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の浮遊物検出装置。 A laser light source for irradiating laser light;
The imaging means captures the reflected light of the laser light source as an image,
The floating object detection apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a wavelength of laser light emitted by the laser light source is 1400 nm or more and 2600 nm or less.
水面を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された水面の画像の中から前記浮遊物の抽出条件に合致する領域を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程により抽出された領域の前記浮遊物の周囲の波の状況による影響を受けにくい上部領域と、前記浮遊物を検出するためのテンプレート画像との類似度を算出する類似度算出工程と、
前記類似度算出工程により算出された類似度が所定値よりも高い場合に前記抽出工程により抽出された領域を前記浮遊物が存在する領域として検出する検出工程と、
を備えることを特徴とする浮遊物検出方法。 A suspended matter detection method for detecting suspended matter floating on water,
An imaging process for imaging the water surface;
An extraction step for extracting a region that matches the extraction condition of the suspended matter from the image of the water surface imaged by the imaging step;
A similarity calculation step of calculating a similarity between the upper region of the region extracted by the extraction step that is not easily affected by the state of waves around the suspended matter and a template image for detecting the suspended matter,
A detection step of detecting a region extracted by the extraction step as a region where the suspended matter exists when the similarity calculated by the similarity calculation step is higher than a predetermined value;
A suspended matter detection method comprising:
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