JP2017188724A - 画像取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】監視対象の経時的な変化を常時明確に判別できる画像取得方法を提供する。【解決手段】撮像装置３により監視対象である非移動体２を含む特定の撮像領域を撮像し、画像を取得する方法であって、非移動体２は赤外線を反射する反射部６を具備しており、非移動体２に向けて指向性を有する赤外線を照射する照射ステップと、赤外線が照射された非移動体２を撮像する撮像ステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置により非移動体を含む特定の撮像領域を撮像し、画像を取得する方法に関する。

従来から主に屋外の特定の監視対象の経時的な変化を監視することが行われており、一例として、ダムや堰の堤体に取付けられた量水標の目盛を直接目視することで水位の変化を監視することが行われている。直接目視による監視では、大型のダムの場合には遠方から監視することになり、量水標の目盛が見えにくいことに加え、夜間では更に水面や目盛りが見えにくいという問題があった。そこで、水位計を用いた監視が確立されているが、水位計は機械的な接点不良等により故障が生じることがある。また、水位計はダムや堰の極近傍に配置する必要があり、広大かつ人の移動手段が十分に確保されていないダムや堰の極近傍に、メンテナンスの度に人が設置場所まで移動する事自体が容易ではなく、正確な水位を常時監視できるとはいえない。

また、近年では、ダムに限らず頻繁に近づくことが困難な場所に監視対象がある場合には、監視対象から一定の距離を置いて設置した定点カメラを用いて、この監視対象を撮影し、その経時的な変化を監視することが行われている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１３３３１１号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、定点カメラを用いて監視対象を撮影する際、日光の照射角度や天候が逐次変化するため、外光等の撮影環境を同一にすることができず、特に夜間や悪天候で監視対象周辺が暗い場合等には、撮像した画像の明瞭性に欠け、監視対象の変化を十分に判別できないといった問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、監視対象の経時的な変化を常時明確に判別できる画像取得方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の画像取得方法は、
撮像装置により監視対象である非移動体を含む特定の撮像領域を撮像し、画像を取得する方法であって、
前記非移動体は赤外線を反射する反射部を具備しており、
前記非移動体に向けて指向性を有する赤外線を照射する照射ステップと、
前記赤外線が照射された非移動体を撮像する撮像ステップと、
を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、撮像装置は、非移動体の反射部により反射された赤外線を取り込んで撮像するため、撮像された画像内で反射部を明瞭に表示することができる。そのため、この反射部を基準として監視対象の経時的な変化を常時明確に判別することができる。

前記反射部は、再帰性を有しており、前記非移動体に向けて前記赤外線を照射する赤外線照射装置は、前記撮像装置の近傍に設置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、赤外線照射装置から照射された赤外線は、反射部により赤外線照射装置の方向に反射されることになる。撮像装置は赤外線照射装置近傍に配置されているため、反射部により反射された赤外線の多くが撮像装置に取り込まれ、撮像された画像内で反射部を明瞭に表示することができる。

前記反射部は、複数の再帰性反射体を有して構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、複数の再帰性反射体がそれぞれ赤外線を再帰反射するため、赤外線の指向性の精度を落としたとしても、照射された赤外線の大部分を高い確率で撮像装置に届けることができる。

前記反射部は、前記再帰性反射体である複数の略球体形状のビーズを含有する塗料からなることを特徴としている。
この特徴によれば、ビーズが略球体形状であることから、配置方向に関わらず入射方向へ赤外線を反射させるため、塗料に混入して反射部を容易に所望の形状に形成することができる。

前記非移動体は、その表面が前記反射部と赤外線吸収性を備えた吸収部と、により構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、撮像装置により撮像された画像内においては、吸収部の部分が不明瞭な状態となり、吸収部と反射部との視覚差（コントラスト）が際立ち、反射部を明瞭に識別することができる。

前記撮像装置は固定焦点により撮像するものであり、前記撮像装置から前記撮像領域は少なくとも３０ｍ以上離間していることを特徴としている。
この特徴によれば、焦点距離に応じて広い撮影領域の撮像も可能であり、適応性が高い。

実施例１における画像取得方法を用いた屋外の特定の監視対象の変化を監視する監視システムを示す概念図である。 実施例１における赤外線反射材を有する量水標を示す正面図である。 同様に量水標を示すＡ−Ａ断面図である。 赤外線再帰性反射ビーズを示す図である。 赤外線再帰性反射ビーズへの光の入反射を示す図である。 実施例１において、自然光環境下における量水標と水面との関係を示す正面図である。 実施例１において、撮像された画像データにおける量水標と水面との関係を示す正面図である。 変形例における撮像された画像データにおける量水標と水面との関係を示す正面図である。 実施例２において、自然光環境下における赤外線反射材を有する水位表示と水面との関係を示す正面図である。 実施例２において、撮像された画像データにおける赤外線反射材を有する水位表示と水面との関係を示す正面図である。 実施例３における画像取得方法を用いた屋外の特定の監視対象の変化を監視する監視システムを示す概念図である。 同様に、１つの駐車領域に車が駐車した状態を示す概念図である。 実施例３において、撮像された画像データにおける赤外線反射材を有する駐車表示と駐車場の利用状況との関係を示す正面図であり、（ａ）は車が駐車していない状態を示し、（ｂ）は１つの駐車領域に車が駐車した状態を示した図である。

本発明に係る画像取得方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る画像取得方法につき、図１から図７を参照して説明する。本実施例では屋外の特定の監視対象の経時的な変化を監視する画像取得方法について、利用態様としてダムＤの水位の変化を監視する場合を例にとり説明する。

図１に示されるように、監視システム１は、撮像対象物である量水標２と、カメラ等からなる撮像装置３と、赤外線照射装置４と、から主に構成されている。量水標２は、水面に対して略垂直な面であるダムＤの上流壁５０に固定された非移動体である。

撮像装置３と赤外線照射装置４とは、量水標２をなるべく真正面に近い角度で撮像できる対岸等に設置され、より好ましくは、ダムＤの全体を見通せる位置に設けられたダム管理棟（図示せず）の屋上等のメンテナンスが行い易い場所に設置されている。また、撮像装置３と赤外線照射装置４とは、量水標２を含む撮像対象を常時同一の高さ、位置及び角度から撮像できるように、特に図示しないが支柱等の剛体に対し固定に設置され、バッテリーや太陽光発電装置等の所定の電源供給部に接続されている。

本実施例の撮像装置３は、カメラのレンズ部分に図示しない可視光遮断フィルタが取り付けられて構成された所謂、近赤外線カメラである。また撮像装置３の近傍に設けられた赤外線照射装置４は、撮像装置３の撮像領域に対して赤外線を照射するように照射方向が設定されて配置されており、撮像装置３の撮像タイミングに連動して赤外線を照射するように制御されている。

また、撮像装置３は、図示しないクロック及び制御装置に接続されており、量水標２を含む撮像対象を、所定時間間隔（例えば数秒、数分間または数時間等）ごとのタイミングで１枚または複数枚の静止画像、若しくは一定時間連続する動画像を撮像してもよいし、あるいは常時連続する動画像を撮像してもよい。

尚、撮像装置３は、図示しない信号入力部に接続され、一定の外部条件（例えば豪雨または少雨などの気象条件等）に基づき撮像可能としてもよいし、あるいは遠隔操作等の外部操作に基づき撮像可能としてもよく、上記したタイミング・外部条件・外部操作を適宜組み合わせても構わない。

更に尚、撮像装置３は、図示しない一定容量の画像データ記憶部、または画像データ出力部に接続されており、撮像により取得した画像データを、記憶可能または無線・有線で出力可能とされている。

図２に示されるように、量水標２は、板状の基材５と、基材５の表面に再帰反射材により形成された反射部６と、を有して形成されている。詳しくは、図４に示されるように、反射部６は、再帰性反射体である複数のビーズ８が塗料６ｃに混入された表層のビーズ層６ａと、下塗層６ｂと、が積層されて形成されている。ビーズ層６ａは、図に示されるようにビーズ８，８…が略均一に分布するように形成されている。

図５に示されるように、それぞれのビーズ８は、略球体形状であり、このビーズ８に対しいずれの方向から光が入射しても、ビーズ８の内部に入射した光が当該入射方向へ反射されることになる再帰反射材として機能している。尚、ビーズ８が略球体形状であることから、赤外線照射装置４の配置位置に関わらず、該赤外線照射装置４から入射する方向へ反射できるため容易に塗料に混込むことができる。

基材５の表面には赤外線吸収性を有する黒色等の塗装材が塗布されており、反射部６が形成されている部分を除く塗装材部分が吸収部７となっている。吸収部７は、図２，３に示されるように所定間隔離間して配置される横線の目盛と、数字とにより構成されている。なお、吸収部は、必ずしも黒色等の塗装材に限られず、例えばフィルム等の膜材を基材の表面に添付しても構わない。

赤外線照射装置４は、赤外線が量水標２に向いて照射されるように設置されており、赤外線照射装置４から照射された赤外線は、反射部６に混入された複数のビーズ８により赤外線照射装置４の方向に反射されることになる。撮像装置３は赤外線照射装置４近傍に配置されているため、複数のビーズ８により反射された赤外線の多くが撮像装置３に取り込まれる。これによれば、図７に示されるように、撮像された画像データ１０において反射部６が明瞭に表示されることになる。そのため、この反射部６を基準として監視対象の経時的な変化を常時明確に判別することができる。

一方、吸収部７に照射された赤外線は反射され難いばかりか、微量に反射された赤外線はその大半が撮像装置３方向に反射されないため、撮像装置３に取り込まれる赤外線の総量が少なく、図７に示されるように、撮像装置３により撮像された画像データ１０には、吸収部７の部分が反射部６の部分に比して意図した不明瞭な状態となる。

監視システム１が上記した構成であることから、赤外線照射装置４から赤外線を照射する照射ステップと、赤外線が照射された量水標２を撮像装置３により撮像する撮像ステップとを行うことにより、撮像された画像データ１０において、吸収部７と反射部６との視覚差（コントラスト）が際立ち、反射部６に囲まれた吸収部７からなる目盛や数字を明瞭に識別することができるようになっている。

例えば、量水標２の目盛Ｍまで水位が上がっている場合（図６参照）、水面Ｓより下の水中に浸っている部分の目盛は、水中での光の屈折により照射された赤外線が反射部６に届き難く、撮像装置３で撮像された画像データ１０内では明瞭に表示されない。そのため、画像データ１０に結像された目盛の内、明瞭に表示された一番下の目盛Ｍを読むことで、撮影時の水位を判断することができる。

尚、反射部６と吸収部７とを逆にし、図８の変形例に示されるように、反射部６’が目盛及び数字を形成する構成としてもよい。この場合、撮像装置３で撮像された画像データ１０には、反射部６’である目盛及び数字が明瞭に結像され、その他の部位の吸収部７’が不明瞭となり、目盛を読み取り易くなる。

尚、判断方法は、撮像された画像データ１０から目視にて水位を判断する構成に限らず、例えば画像データ１０を画像解析し、反射部と吸収部との輝度差から自動的に水位を割り出す構成としてもよい。

尚、このように量水標２の目盛を明瞭に読み取れるようにする構成は、ダムに限らず、例えば堰や河川や下水等の水位の変化を監視する場合に用いられても、同様の効果を奏するものであることはいうまでもない。更に尚、撮像装置３は固定焦点により撮像するものであり、撮像装置３から撮像領域は少なくとも３０ｍ以上離間していれば、焦点距離に応じて広い撮影領域の撮像も可能であり、適応性が高い。

次に、実施例２に係る屋外の特定の監視対象の変化を監視する画像取得方法につき、図９と図１０とを参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

図９に示されるように、水面に対して垂直な面であるダムの上流壁５０には、再帰反射材を有する非移動体としての水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…が所定の間隔ｉ１で離間されて複数設置されている。図１０に示されるように、水中での光の屈折により上流壁５０に比べ、赤外線を反射しづらい水面Ｓは、撮像された画像データ１０では濃い色合いで表示される。

また、水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…は、それぞれ所定の水位を示しており、かつ水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…の実際の間隔ｉ１は、画像データ１０中における水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…の間隔ｉ２から算出できるようになっている。そのため、画像データ１０中における水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…の間隔ｉ２に基づき、最下位置の水位表示３０Ｂと水面との距離（ｉ２×個数）を算出することで、撮影時の水位が最下位置の水位表示３０Ｂよりも低い場合でも判断することができる。

これによれば、例えば水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…を設置する際に、水位が比較的高く、上流壁５０の水面下の部位に水位表示を取り付けることが困難であっても、上流壁５０の上部に水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…を設置することで、撮影時の水位が低くても、水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…の間隔ｉ２に基づき水位を判断することができ、導入時の作業が容易である。なお、隣接する水位表示３０Ａ，３０Ｂ，…同士の間を上記した赤外線吸収性を有する塗装材若しくは膜材等で形成してもよい。

また、図に示すように、水位表示３０Ａ，３０Ａの横幅と水位表示３０Ｂ，３０Ｂの横幅とに差が設けられ、これら水位表示３０Ａと水位表示３０Ｂとが交互に設置されるようにすることで、水位表示３０Ａ同士又は水位表示３０Ｂ同士の距離（隣接する水位表示３０Ａと水位表示３０Ｂの距離の２倍）を撮影時の水位を判断する際に利用できる。

次に、実施例３に係る屋外の特定の監視対象の変化を監視する画像取得方法につき、図１１から図１３を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する構成の説明を省略する。

尚、本実施例では利用態様として駐車場Ｐの利用状況の変化を監視する際を例にとり説明する。

図１１に示されるように、撮像装置３と赤外線照射装置４とが、駐車場Ｐの複数の駐車領域６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄをなるべく真正面から撮像できる位置に設置されている。

駐車領域６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄの路面略中央には、表面の一部または全部に再帰反射材を有する非移動体としての駐車表示３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが個別に配置されている。いずれの駐車領域６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄにも車両が駐車していない場合、撮像された画像データ１０には、全ての駐車表示３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが明瞭に表示されるようになっている（図１３（ａ）参照）。

これによれば、例えば図１２に示されるように、駐車領域６０Ｃに車Ｖが駐車されている場合には、駐車表示３１Ｃが車体Ｖの下敷きになって隠れ、撮像された画像データ１０には、駐車表示３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｄのみが明瞭に表示されることになる（図１３（ｂ）参照）。これにより、駐車領域６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｄには駐車されておらず、駐車領域６０Ｃに車Ｖが駐車されていることを判断することができる。上記した画像データ１０に基づき、例えば、駐車場Ｐの空車状況または満車状況を表示する図示しない表示部を制御するようにしてもよい。また例えば、駐車場Ｐが有料駐車場である場合、上記した画像データ１０を経時的に取得することで、駐車場Ｐの利用者に対し駐車料金を従量的に課金するように制御してもよい。なおこの場合、駐車した車のナンバーを識別可能なカメラを設置することで、当該車及びその利用者を特定することが可能となる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、本発明の画像取得方法は上述した３つの実施例の利用形態に限らず、主に屋外の特定の監視対象の経時的な変化を監視する用途において様々な分野に利用可能である。また監視対象は、必ずしも屋外におけるものに限られず、例えば暗渠内の下水溝の水位や、建屋内の駐車場等、外光や気象条件等が直接影響されないエリアを監視対象としてもよい。

また、量水標２は、図２に示すような、所定間隔離間して配置される横線の目盛と、数字とを有するものに限らず、例えば予め各目盛に対応する水位を把握しておくことで、数字を省略してもよい。

また、前記実施例では、再帰性反射体として微細なビーズを用いた例で説明したが、これに限らず、例えば、再帰反射性が高いプリズムを基材表面に複数固定してもよい。

また、再帰性の反射を行う特性を有するものであれば、量水標の構造は上述した反射部にビーズ等の再帰性反射体を有する構成に限定されない。尚、再帰性の反射を行う特性とは、例えば反射率の高い素材は、少なからず再帰方向への反射も行うため、照射された赤外線の大半を再帰方向へ反射させるものを含んでいる。

一方で、反射部で反射された赤外線を撮像装置に多く取り込むことができる構成であればよいため、例えば、平板上の鏡等を反射部に用い、反射部に向けて斜め方向から赤外線を照射するようにし、かつ赤外線の反射角方向に撮像装置を配置する態様も考えられ、これによれば、反射部に再帰性の反射を行う特性を必要としない。尚、このような構成とした場合、撮像装置と赤外線照射装置とは互いに離れた位置に配置されることになる。

１ 監視システム
２ 量水標（非移動体）
３ 撮像装置
４ 赤外線照射装置
５ 基材
６ 反射部
７ 吸収部
８ ビーズ（再帰性反射体）
１０ 画像データ
３０Ａ，３０Ｂ 水位表示（非移動体）
３１Ａ〜Ｄ 駐車表示（非移動体）
５０ ダム上流壁
６０Ａ〜Ｄ 駐車領域
Ｄ ダム
ｉ１ 間隔
ｉ２ 間隔
Ｍ 目盛
Ｐ 駐車場
Ｓ 水面

Claims (6)

1. 撮像装置により監視対象である非移動体を含む特定の撮像領域を撮像し、画像を取得する方法であって、
   前記非移動体は赤外線を反射する反射部を具備しており、
   前記非移動体に向けて指向性を有する赤外線を照射する照射ステップと、
   前記赤外線が照射された非移動体を撮像する撮像ステップと、
   を含むことを特徴とする画像取得方法。
2. 前記反射部は、再帰性を有しており、前記非移動体に向けて前記赤外線を照射する赤外線照射装置は、前記撮像装置の近傍に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像取得方法。
3. 前記反射部は、複数の再帰性反射体を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像取得方法。
4. 前記反射部は、前記再帰性反射体である複数の略球体形状のビーズを含有する塗料からなることを特徴とする請求項３に記載の画像取得方法。
5. 前記非移動体は、その表面が前記反射部と赤外線吸収性を備えた吸収部と、により構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像取得方法。
6. 前記撮像装置は固定焦点により撮像するものであり、前記撮像装置から前記撮像領域は少なくとも３０ｍ以上離間していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像取得方法。

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