JP2013530389A - 地震を検出するためのコンピュータビデオカメラの使用 - Google Patents

Abstract

コンピュータのビデオカメラ（２４）からの画像は、例えば、数ミリ秒毎に経時的に比較され（４６）、ピクセルデータから、コンピュータの動きが地震のＰ波に対応するテンプレートの動きに一致するか否かを判定する。一致する場合、警報が発生され（５８）、通信ネットワークにアップロードされ、ネットワーク上で他のコンピュータに伝達される。
【選択図】図１

Description

本出願は、概して地震の早期警報を行うためのコンピュータのビデオカメラの使用に関する。

地震の早期警報システムは、損害を与える地盤振動に先立って、警報を受ける実在物の震源地からの距離に応じて数秒から数十秒の警報を提供できる。本質的に、早期警報システムは加速度計を使用して、一般に振動として感知され、早く伝達するので大きな損害を与える第二波（Ｓ波）に先行する、地震の最初の第一波（Ｐ波）を検出するようになっている。

短い警報ウインドを提供することになるが、それでもなお早期警報システムは、輸送システムの減速及び停止、工業及び公共施設システムのセーフモードへの切り換え、及び個人防御手段の取得を含む、短時間の緩和対策を可能にする。換言すれば、数秒は十分でないように思えるが、生徒が机の下に飛び込む、ガス及び電力会社がシステムを停止又は切り離す、電話会社が別のルートに変更する、空港が離着陸を停止する中断する、及び緊急時プロバイダが災害エリアを特定するには十分な時間である。このようなアクションにより生命及び財産を守ることができる。

本明細書で理解できるように、既存のインフラを利用して差し迫った地震の早期警報を行うことができる。

従って、コンピュータは、ハウジングと、ハウジング内のプロセッサと、ハウジングに結合され、前記プロセッサと通信するビデオカメラとを備える。プロセッサは、第１の時間にビデオカメラが発生した第１の画像情報と、少なくとも第２の時間にビデオカメラが発生した第２の画像情報とを使用して、動き出力をレンダリングするロジックを実行する。動き出力の少なくとも一部に基づいて、地震が差し迫っていることを示す地震検出信号（ＥＤＳ）を選択的に発生するようになっている。

特定の実施形態において、プロセッサは、比較結果が所定時間内の周期的な動きを示すという判定に応答してＥＤＳを発生する。所望であれば、動き出力が地震を示すという判定に応答して、プロセッサは、ＥＤＳを通信ネットワークにアップロードして、ＥＤＳを他のコンピュータに伝送する。特定の実施形態において、コンピュータは第１のコンピュータであり、ＥＤＳは第１のＥＤＳであり、地震警報は、第１のＥＤＳの所定時間内に第１のＥＤＳを検証するために少なくとも第２のコンピュータが第２のＥＤＳを発生した場合にのみ第１のＥＤＳに応答して発生する。

動き出力はテンプレートと比較することができ、ＥＤＳは、動き出力とテンプレートとの間の実質的な一致の判定に応答して発生する。動き出力は、地球表面に対する水平方向の動き及び／又は地球表面に対する垂直方向の動きを表すことができる。非限定的な実施形態において、動き出力は、サブピクセルの動き推定値から得る。

別の態様において、本方法は、ビデオ画像を発生する段階と、第１のコンピュータを使用して、画像内の動きを検出する段階とを含む。本方法は、画像内の動きが少なくとも１つの地震基準に一致するか否かを判定する段階を更に含む。画像内の動きが少なくとも１つの地震基準に一致するという判定に応答してコンピュータディスプレイ上に地震が差し迫っているという通知を提示する。

別の態様において、コンピュータは、ビデオカメラから画像信号を受信するプロセッサと、非一時的なコンピュータ記憶媒体とを備える。プロセッサは、画像信号の１つの物体の動きに応答して地震が差し迫っていることを選択的に判定するロジックを実行する。地震が差し迫っているという判定に応答して地震検出信号（ＥＤＳ）が発生する。

本発明は、構成及び作動の両方に関して、同じ参照符号が同じ部品に言及する添付図面を参照して十分に理解できる。

本原理による例示的なシステムのブロック図である。 地震メッセージ及び／又は警報をもたらす例示的なロジックのフローチャートである。 例示的で非限定的な地震波テンプレートである。

最初に図１を参照すると、システム１０は、ラップトップ又はノートブック式コンピュータ、ＰＣ、又は一般に同様にデジタルプロセッサ１６を搭載した携帯式軽量プラスチックハウジング１４をもつ携帯情報端末等のコンピュータ１２を含む。プロセッサ１６は、可視ディスプレイ１８及び１つ又はそれ以上のスピーカ等の可聴ディスプレイ２０を制御できる。

本原理を実施するために、プロセッサ１６は、限定されるものではないがディスク式又は半導体式記憶装置等の１つ又はそれ以上のコンピュータ可読記憶媒体２２にアクセスできる。例示的で非限定的な実施形態において、媒体２２は、例えば、本原理を実行するためにプロセッサが実行可能なモジュール搭載ロジックを含む、種々のソフトウェアモジュールを記憶できる。

また、ビデオカメラ２４はハウジング１４に結合できる。例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）を含むことができるカメラ２４は、画像を表す信号をプロセッサ１６に送る。また、プロセッサ１６は、他の同様のコンピュータ２６及び／又はサーバプロセッサ３０及びサーバ記憶媒体３２を有するインタネットサーバ２８と、有線又は無線モデム又は電話機等の通信用インタフェース３４を用いて通信できる。コンピュータ１２、２６の各々は、本明細書のロジックの一部を実行でき、同様にサーバ２８は、以下に説明する特定の認証ロジック等を実行できる。キーパッド３６及びポイントアンドクリック式装置３８等の１つ又はそれ以上の入力装置は、コンピュータ１２に（及び図示するようにコンピュータ２６にも）設けることができ、ユーザコマンドをプロセッサ１６に入力する手段を提供するようになっている。

ここで図２を参照すると、ブロック４０において、プロセッサ１６は、時間「ｔ０」でカメラ２４からピクセル情報を受信し、次に、ブロック４２において、１つ又はそれ以上の後続の時間、つまり「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」、「ｔ４」で追加のピクセル情報を受信する。各時間は、密に時差があり、例えば数ミリ秒又は数マイクロ秒だけ離れている。

ブロック４４に進み、種々の時間でビデオカメラ２４が発生した情報を用いて、動きを判定する。非限定的な例示において、画像のピクセルのマクロブロック又は画像認識原理は、カメラ前方の画像を識別するために使用でき、連続時間の画像情報は、カメラの視野内の経時的な画像の相対運動を判定するために使用する。このことは画像内の人間の顔、机、又は他の認識可能な物体を特定して、次に画像内の「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」、「ｔ４」の経時的な物体の位置変化を確認して動きを判定することであり簡単であろう。この動きは、地球表面に対する物体の垂直方向の動き及び／又は物体の南北方向の水平方向の動き及び／又は物体の東西方向の水平方向の動きを表すことができる。

または、画像内の物体の動きは、サブピクセルに基づく動き検出技術を用いて判定できる。この技術の非限定的な実施例は、Ｓｕｈ ｅｔ ａｌ．， Ｆａｓｔ Ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｌｏｗｅｒ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ， ５０ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ３ （Ａｕｇｕｓｔ ２００４）、及びＡｒｇｙｒｉｏｕ ｅｔ ａｌ．， Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈａｓｅ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ， ａｖａｉｌａｂｌｅ ａｔ ｗｗｗ．ｍａｃｓ．ｈｗ．ａｃ．ｕｋ／ｂｍｖｃ２００６／ｐａｐｅｒｓ／３２８．ｐｄｆ．に開示される。前述の文献は本出願の審査経過に掲載され、その開示内容は参照によって本明細書に引用される。

ブロック４４において判定された動きに基づいて、地震が差し迫っていることを示す地震検出信号（ＥＤＳ）が選択的に生じる。１つの実施例において、これはブロック４６に進んで、検出した動きを地震が引き起こす動きのテンプレートと比較することでよって行うことができる。例示的なテンプレートは以下に詳細に説明する。決定ブロック４８において、検出された動きがテンプレートと所定の閾値内で一致しないと判定される場合にはロジックはステート５０で終了するが、検出された動きがテンプレートと実質的に一致する場合には地震の兆候を示す。

特定の実施形態において、警報の発生前に、必要であれば、ロジックは判定ブロック４８での肯定的検査結果から、図１に示すコンピュータ２６等の第２のコンピュータ（一般にはすぐ近くの）にアクセスすることで地震の検証を得るブロック５２に進むことができる。また、第１のコンピュータ（例えば、コンピュータ１２）による動き検出は、ブロック５４において第２のコンピュータ２６に送信することができ、両方のコンピュータは独立して地震を検証できる。さらにもう一度、両方のコンピュータは、判定結果をサーバ２８に送信できる。検証ステップを実施して検証結果をコンピュータ１２、２６に戻すことができる。所望であれば、２つ以上のコンピュータからの信号を用いて検証を行うことができる。

換言すると、２つ又はそれ以上のコンピュータからの動き信号は相互相関があり誤認警報を拒絶することができる。別のコンピュータから受信した信号の類似性（又はその欠如）は識別して比較することができ、各々のパターンが一致する場合に信号が地震を表しているという判定を行うことができる。一方で、例えば、１つのコンピュータが地震ではなく移動する机の動きを検出する場合、この動き信号は、他のコンピュータの信号と相互相関がないので、地震の通知が拒絶されることになる。

どのような場合でも、両方のコンピュータが判定ブロック５６において地震のような動きを検出したと決定したことを検証ステップが示す場合、ロジックはブロック５８に進み、地震が差し迫っているメッセージを表す（例えば、ディスプレイ１８／スピーカ２０で）可聴の及び／又は可視の警報を発生する。検証が行われていない場合、ロジックは、直ぐ判定ブロック４８の肯定的検査結果からブロック５８に進む。

図３は、検出された動きが比較される例示的なテンプレート６０を示す。ｙ軸の振幅又は速度は、前述のように垂直面、又は東西又は南北の水平面におけるものとことができる。実際に、前述の各々の次元に関して３つの比較を行うことができ、３つ全て又は３つのうちの２つがテンプレートと一致した場合にＥＤＳが発生する。

図示のように、最も早い波形はＰ波であり、Ｓ波がこれに続く。従って、図２の比較ブロックは、画像化された物体の検出された動きの周波数及び振幅減衰をテンプレートと比較することができ、例えば、閾値内であることが判定されるとＥＤＳが発生する。換言すると、ＥＤＳは、所定時間内の所定の振幅減衰の画像化された物体の周期的な動きの判定に応答して発生することができる。

地震は、カメラ２４を備えるコンピュータ１２だけでなくカメラの視野内の物体にも影響を与えることになるが、それでも構造的相違、材料的相違、異なる取り付け方法等に起因してカメラと視野内の物体との間の相対運動が期待できる。

ブロック５８で発生する警報及び／又はメッセージは、Ｐ波の特性に基づいて、更にＳ波の到着までの予想時間を示すことができる。例えば、Ｐ波の周波数が高い場合は直ぐにＳ波が到着するがＰ波の周波数が低い場合はＳ波が遅れて到着することになり、このようなメッセージを発生することができる。さらにもう一度、Ｓ波の予想される深刻さは、Ｐ波の周波数又は他の特性に基づいて、ブロック５８においてメッセージ／警報に含めることができ、例えば、周波数が高い場合は強いＳ波を示唆し、低い周波数は弱いＳ波を示唆する。

本明細書では特定の地震を検出するためのコンピュータビデオカメラの使用が示されて詳細に説明されるが、本発明が包含する主題は請求項のみによって限定されることを理解されたい。

Claims (19)

1. ハウジング（１４）と、
   前記ハウジング内のプロセッサ（１６）と、
   前記ハウジングに結合され、前記プロセッサと通信するビデオカメラ（２４）と、
   を備えるコンピュータであって、
   前記プロセッサは、第１の時間に前記ビデオカメラが発生した第１の画像情報と、少なくとも第２の時間に前記ビデオカメラが発生した第２の画像情報とを使用して、動き出力をレンダリングして（４４）、前記動き出力の少なくとも一部に基づいて、地震が差し迫っていることを示す地震検出信号（ＥＤＳ）を選択的に発生する（５８）ロジックを実行するコンピュータ。
2. 前記プロセッサ（１６）は、比較結果が所定時間内の周期的な動きを示すという判定に応答して前記ＥＤＳを発生する、請求項１に記載のコンピュータ。
3. 前記動き出力が地震を示すという判定に応答して、プロセッサは、前記ＥＤＳを通信ネットワークにアップロードして（５４）、前記ＥＤＳを他のコンピュータに伝送する、請求項１に記載のコンピュータ。
4. 前記コンピュータは第１のコンピュータであり、前記ＥＤＳは第１のＥＤＳであり、地震警報は、前記第１のＥＤＳの所定時間内に前記第１のＥＤＳを検証するために少なくとも第２のコンピュータが第２のＥＤＳを発生した場合にのみ前記第１のＥＤＳに応答して発生する（５６）、請求項３に記載のコンピュータ。
5. 前記動き出力はテンプレートと比較され、前記ＥＤＳは、前記動き出力と前記テンプレートとの間の実質的な一致の判定に応答して発生する、請求項１に記載のコンピュータ。
6. 前記動き出力は、地球表面に対する水平方向の動きを表す、請求項１に記載のコンピュータ。
7. 前記動き出力は、地球表面に対する垂直方向の動きを表す、請求項１に記載のコンピュータ。
8. 前記動き出力は、サブピクセルの動き推定から得る、請求項１に記載のコンピュータ。
9. ビデオ画像を発生する段階（４０）と、
   第１のコンピュータを使用して、画像内の動きを検出する段階（４４）と、
   前記画像内の動きが少なくとも１つの地震基準に一致するか否かを判定する段階（４８）と、
   前記画像内の動きが少なくとも１つの地震基準に一致するという判定に応答してコンピュータディスプレイ上に地震が差し迫っているという通知を提示する段階（５８）と、
   を含む方法。
10. 前記提示する段階は、前前記画像内の動きが少なくとも１つの地震基準に一致するという判定が記第１のコンピュータとは異なる少なくとも第２のコンピュータにより検証された場合にのみ行われる（５６）、請求項９に記載の方法。
11. 前記画像内の動きが少なくとも１つの地震基準に一致するか否かを判定する段階は、前記画像内の動きをテンプレートと比較することで行われ、地震が差し迫っているという通知は、前記テンプレートと前記画像内の動きとの間の実質的な一致の判定に応答して発生する、請求項９に記載の方法。
12. 前記画像内の動きは、地球表面に対する水平方向の動きを表す、請求項９に記載の方法。
13. 前記画像内の動きは、地球表面に対する垂直方向の動きを表す、請求項９に記載の方法。
14. 前記画像内の動きは、サブピクセルの動き検出から得る、請求項９に記載の方法。
15. ビデオカメラ（２４）から画像信号を受信するプロセッサ（１６）と、
    非一時的なコンピュータ記憶媒体（２２）と、
    を備えるコンピュータであって、
    前記コンピュータ記憶媒体は前記プロセッサがアクセス可能であり、前記プロセッサに、
    前記画像信号の１つの物体の動きに応答して地震が差し迫っていることを選択的に判定させ（４８）、地震が差し迫っているという判定に応答して地震検出信号（ＥＤＳ）を発生させる（５８）ロジックを搭載するコンピュータ。
16. 前記ＥＤＳは、テキストメッセージを発生するために使用される、請求項１５に記載のコンピュータ。
17. 前記ＥＤＳは、コンピュータ上に提示される可聴又は可視警報を発生するために使用される、請求項１５に記載のコンピュータ。
18. 前記画像信号は、テンプレートと比較され、前記ＥＤＳは、両者の実質的な一致の判定に応答して発生する、請求項１５に記載のコンピュータ。
19. 前記プロセッサは、サブピクセルの動き検出を用いた前記画像信号内の少なくとも１つの物体の動きに応答して、地震が差し迫っていることを選択的に判定する（４４）、請求項１５に記載のコンピュータ。

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