JP3819289B2

JP3819289B2 - 監視装置

Info

Publication number: JP3819289B2
Application number: JP2001388650A
Authority: JP
Inventors: 雅史清水; 博人須田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003187348A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視装置および当該監視装置を昼間に使用する方法に関し、特に、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を迅速かつ正確に把握することができる監視装置および当該監視装置を昼間に使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生しやすい道路や峠道などの監視は、人手によって行われる場合が多い。この場合、道路や峠道などの監視者は、道路や峠道やその周辺などを目視によって点検するとともに、その道路や峠道などの登り口、下り口または峠の頂上付近などに設置した雨量計を点検する。そして、雨量が一定値以上に達した場合に、その道路や峠道などを通行止めにする措置を取る。
【０００３】
一方、このような人手による監視以外の監視も、わずかではあるが行われている。たとえば、特願平１−１６５２８４号に記載されている測点の変位自動計測装置を用いた監視や、特願平６−２６８２０号に記載されている測点の変位自動計測装置を用いた監視などである。
【０００４】
特願平１−１６５２８４号に記載されている測点の変位自動計測装置は、地すべりや堀削・盛土工事に伴う斜面の挙動を監視する装置であって、あらかじめ設定した測点の計測データに基づき、その側点に向けてレーザ光照射手段によりレーザ光を照射し、前記測点に設置した反射プリズムなどの反射などの反射手段で反射される前記レーザ光の反射光をＣＣＤカメラで検知するものである。
【０００５】
そして、当該ＣＣＤカメラで検知した画像データより、前記反射光の変位した受光位置を識別すると共に、当該識別により得られた受光位置データと前記計測位置データとから得られる前記測点の角度データおよび、前記斜面距離データとにより前記測点の三次元座標を得るというものである。
【０００６】
また、特願平６−２６８２０号に記載されている測点の変位自動計測装置は、上記特願平１−１６５２８４号に記載されている測点の変位自動計測装置において、測点に照射するレーザ光をダイオット光にし、このダイオット光を照射する光波距離計およびＣＣＤカメラを水平、鉛直方向に連続的に駆動させるとともに、計測位置記憶手段が記憶する複数の計測位置（測点）データに基づいて、各測点の計測を連続的に次々と実施するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、人手による監視では、土砂崩や雪崩や崖崩等が発生したか否かを判断するための材料が監視者による目視点検と雨量データとのみしか存在しないため、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を正確に把握することはできない。特に、夜間に発生する小規模な土砂崩や雪崩や崖崩等を検知することは困難である。
【０００８】
また、監視者の点検回数は、現在、目視点検については一日に一回程度、土止め箇所については年に一回程度行われているが、かかる点検回数を増やすにも限界がある。したがって、人手による監視では、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生をリアルタイムに把握することができない。
【０００９】
また、特願平６−２６８２０号に記載されている測点の変位自動計測装置は、計測位置（測点）をあらかじめ設定しておき、監視カメラをこの測点に固定するものである。したがって、気象状況によっては、測点付近が曇っているなどのため、この測点の変位を観測できない場合がある。
【００１０】
さらには、特願平１−１６５２８４号に記載されている測点の変位自動計測装置は、上記測点を連続的に監視していくものである。したがって、監視している測点と離れている測点が変位しても、監視カメラは測点を順番にしか捉えることができないため、この変位を瞬時に捉えることはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑み、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を迅速かつ正確に把握することができる監視装置および当該監視装置を昼間に使用する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、前記特許請求の範囲に記載の手段により解決される。すなわち、請求項１に記載の発明は、画像をデジタルデータに変換するカメラと、当該カメラにより監視される監視領域内に配置され光を反射する複数のマークとを有し、前記マークを前記カメラで監視して当該マークの位置変化を検知することにより、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を監視する監視装置であって、
【００１３】
前記カメラとネットワークで接続される監視者端末と、前記マークに内蔵され、当該マークの周辺土砂の加速度または傾斜または降雨降雪を検知するセンサと、前記ネットワークと接続されるセンサ制御器と、前記ネットワークおよび前記カメラに接続されるカメラ制御器と、を有し、前記センサが検知した値が一定の値を超えた場合に、当該センサは前記センサ制御器へ直接又は１つ以上の前記センサを経由して送信し、前記センサ制御器は、前記ネットワークを介して当該センサを内蔵している前記マークの位置に関する情報を前記カメラ制御器へ送信し、前記カメラ制御器は、前記センサ制御器から送信されるデータを受信し、当該受信したデータに基づいて前記カメラを当該マークの方向に指向させたうえで画像を撮影し、前記監視者端末に送信し、前記監視者端末において、前記送信された画像と、土砂崩や雪崩や崖崩等が発生する前の画像とを比較可能とすることで当該マークの位置変化を検知することを特徴とする監視装置である。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、土砂の周辺に設置されたマークに取り付けられたセンサからカメラ制御器へ加速度や傾斜または降雨降雪などのデータが送信される。土砂に変化があった場合には、かかるデータに変化が生じるため、かかるデータを用いることにより、変位のあった場所を迅速に特定することができる。
【００１５】
カメラ制御器は、センサから送信されるデータに基づいて、土砂に変位があった位置およびその範囲などを特定する。そして、カメラ制御器は、特定した位置および範囲に基づいて、カメラの指向を制御する。
【００１６】
したがって、請求項１に記載の発明によれば、カメラを土砂崩や雪崩や崖崩等の発生した方向に自動的に指し向けることができる。また、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生した範囲に応じて、自動的にカメラの倍率を変化させ、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を正確に把握することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の監視装置において、前記センサは、定期的に情報を発信しており、前記カメラ制御器は、当該情報の発信されない前記センサを検出した場合に、当該センサを内蔵している前記マークの方向に前記カメラを指向させたうえで画像を撮影し、前記監視者端末に送信し、前記監視者端末において、前記送信された画像と、土砂崩や雪崩や崖崩等が発生する前の画像とを比較可能とすることで当該マークの埋没を検知することを特徴とする監視装置である。土砂崩や雪崩や崖崩等で１個または複数のセンサからの信号がこなくなった場合には、そのセンサが土砂崩や雪崩や崖崩等で埋没し通信不能になったと判断し、当該センサの設置された地点にカメラを指向させる。したがって、監視者は、センサが埋没した場合であっても、正確、かつ、迅速に土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を知ることができる。又、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の監視装置において、前記カメラは複数台設置され、設置された各々の当該カメラと計算機が接続されており、前記計算機は、一つの前記マークが移動した場合に、当該マークを観測する複数の前記カメラから取得される画像と前記カメラの位置情報とから三角測量の原理を用いて当該マークの３次元位置を計算し、計算結果を前記監視者端末へ送信し、前記監視者端末において、当該送信されるデータを用いて、当該マークの移動量を検出することを特徴とする監視装置である。したがって、監視者は、マークが実際に動いた移動量を知ることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の監視装置において、前記カメラの写野を照射する照射器を有することを特徴とする監視装置である。請求項４に記載の発明によれば、カメラは、気象状況にかかわらずにマークを捕捉することができるため、より正確に土砂の変位を観測することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記カメラは、前記照射部が照射する光の波長に合わせた偏光フィルタを装着する偏光フィルタ装着部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視装置である。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、カメラに到達する、マークからの反射光以外の反射光を効果的に遮断することができる。したがって、請求項４に記載の発明によれば、カメラがマークではないものをマークとして撮影することがなくなるため、より正確に土砂の変位を観測することができる。
【００２１】
前記カメラは、高感度カメラであることが好ましい。夜間でもマークを正確に観測することができるため、夜間に発生する土砂崩や雪崩や崖崩等を正確に検知することができる。
【００２２】
前記カメラに装着される偏光フィルタを２枚組み合わせて、これを回転させ、前記カメラのレンズに入射する光の量を調節することが好ましい。
【００２３】
前記カメラに装着される偏光フィルタを２枚組み合わせて、これを回転させ、前記カメラのレンズに入射する光の量を調節すれば、通常、昼間に使用することができない高感度カメラを昼間に使用することができるようになり、経済的である。
【００２４】
前記センサは、太陽電池で動作することが好ましい。センサの電源が太陽電池であるため、経済的に土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を監視することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、前記センサが検知する加速度または傾斜などに基づいて、当該センサの休止または運転の時間を制御するセンサ制御部を有することを特徴とする監視装置である。請求項６に記載の発明によれば、前記センサが検知する加速度または傾斜などからみて、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生する可能性が低い場合に、センサの電池を節約することができる。
【００２６】
したがって、請求項６に記載の発明によれば、実際に土砂崩や雪崩や崖崩等が発生した時に、センサが電池切れで機能しなかったという事態を回避することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る監視装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図であり、図２は、図１に示す第１の実施の形態を傾斜地に適用した図である。図２に示すように、土砂崩や雪崩や崖崩等の危険性のある斜面に道路が走っている。この斜面を見張らせる場所にデジタルカメラ１が設置されている。
【００２９】
このデジタルカメラ１には、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。カメラ位置には、カメラの写野をカバーするようにレーザ光をスキャンさせるレーザ光源２が配置されている。なお、レーザ光源の代わりに照射域を絞り込んだ発光管などのフラッシュ装置を用いて、カメラの写野に投光してもよい。
【００３０】
後記するマークからの反射光を大きなコントラストをつけて撮影するために、カメラに、レーザの波長のみを投下することができる偏光フィルタが装着されている（レーザ光源を用いる場合）。
【００３１】
なお、発光管などのフラッシュ装置を用いる場合には、特定の波長のみを投下させる偏光フィルタをカメラに装着するとともに、当該偏光フィルタを発光管にも取り付けることによって、マークからの反射光を大きなコントラストをつけて撮影することができる。
【００３２】
デジタルカメラには、カメラの向き、すなわち、カメラの指向を回転させるカメラ制御器３が取り付けられている。上記斜面には、高い光反射率を有するレトロリフレクタ４が貼り付けられたセンサ５が取り付けられた杭６（本実施の形態においては、これがマークとなる）が一定間隔で地中に打ち込まれている。センサ間およびセンサ制御器８は、無線ＬＡＮ７などの通信手段で接続されており、センサ５の中には、加速度計または傾斜計が設置されている。
【００３３】
マークの加速度またはマークの傾斜は、加速度計または傾斜計を備えた上記センサ５により計測される。このようにして計測される加速度値または傾斜値が一定の値を超えた場合、上記センサ制御器８がこれを感知し、公衆網を経由してカメラ制御器３に、当該変化のあったマークの位置を通知する。
【００３４】
図３は、カメラ制御器３によるカメラの制御フローを示す図である。上記通知を受けたカメラ制御器３は、カメラの架台９を回転させることにより、カメラを当該変化のあったマークの方向に指向させ、当該マークのある斜面を撮影する。カメラ制御器３は、撮影により得られた画像（図４）を監視者の端末１０に伝送する。
【００３５】
伝送された画像（図４）と土砂崩や雪崩や崖崩等発生前の画像（図５）とを比較すると、図４から図５にかけてマークＡが下に動いているため、監視者は土砂崩や雪崩や崖崩等が発生したことを容易に知ることができる。
【００３６】
図６は、マークＡが土砂に埋没してしまった場合に移動量計算器が取得する画像を示す図である。土砂崩や雪崩や崖崩等が発生した場合、マークＡが土砂に埋没してしまう場合がある。この際、カメラ制御器は、信号が来なくなったマークＡの地点にデジタルカメラを指向させる。
【００３７】
デジタルカメラは、当該地点の撮影を行い、得られた画像を監視者の端末に伝送する。監視者は、伝送された画像（図６）を土砂崩や雪崩や崖崩等発生前の画像（図４）と比較すれば、マークＡについて変位があることを知ることができる。
【００３８】
なお、カメラ制御器３は、撮影により直接得られた画像に代えて、または、撮影により直接得られた画像とともに、カメラが撮影したマークに基づいて、上記画像の２値化、重心計算などの計算を行い、この計算結果を監視者の端末に対して伝送してもよい。
【００３９】
上記第１の実施の形態によれば、土砂崩や雪崩や崖崩等発生の蓋然性の高い地点を正確、かつ、迅速に特定し、当該地点にカメラ１を自動的に指向させることができるため、カメラ１の倍率を高くすることができる。したがって、本実施の形態によれば、従来よりも鮮明な画像を得ることができるため、小規模の土砂崩や雪崩や崖崩等であっても、その発生を正確、かつ、迅速に特定することができる。
【００４０】
また、図６に示す場合においては、カメラ制御器３は、土砂崩や雪崩や崖崩等で１個または複数のセンサ５からの信号がこなくなった場合には、そのセンサ５が土砂崩や雪崩や崖崩等で埋没し通信不能になったと判断し、当該センサ５の設置された地点にカメラ１を指向させる。したがって、第２の実施の形態によれば、監視者は、センサ５が埋没した場合であっても、正確、かつ、迅速に土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を知ることができる。
【００４１】
なお、上記加速度計、傾斜計に代えて、または、これとともに、センサに降雨降雪計を設置すれば、監視者は警戒雨量を超えたかどうかを判断することができる。
【００４２】
図７は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、図２に示す斜面を上から見た図である。図７においては、カメラが２台設置されている（カメラ１、カメラ２）。カメラＡおよびカメラＢに接続されている計算機は、これらのカメラの位置を記憶する手段を備えている。
【００４３】
当該計算機は、前記カメラ位置とこれらのカメラで得られたパララックスを含んだ２枚以上の画像とカメラ１が取得した画像とカメラＢが取得した画像とから三角測量の原理でマークの３次元位置を計算する。
【００４４】
そして、計算機は、かかる計算結果を監視者の端末に伝送する。したがって、監視者は、マークが実際に動いた移動量を知ることができる。なお、本実施の形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。センサ制御器には、センサの電源を管理する手段を設けることができる。
【００４５】
図８は、本発明の全体のフローを示す図である。センサ制御器は、センサへの電源供給を定期的に休止させる。センサ制御器は、センサを休止させる間隔として、長短２つの時間間隔を記憶している。センサには、雨量計が取り付けられている。
【００４６】
センサ制御器は、かかる雨量計の値を基準にして、最後の降雨から一定時間の間は、休止間隔として短い方の時間を選択する。土砂崩や雪崩や崖崩等の発生する可能性が高いからである。これにより、センサは、一定時間の間、前記短い方の時間間隔で休止することになる。
【００４７】
一方、センサ制御器は、最後の降雨から一定時間経過した後は、長い方の時間を選択する。土砂崩や雪崩や崖崩等の発生する可能性が低いからである。これにより、センサは、一定時間の間、前記長い方の時間間隔で休止することになる。
【００４８】
雪崩れの検知を目的とする場合には、センサに降雪計および温度計を取り付ける。センサ制御器は、かかる降雪計の値を基準にして、最後の降雪から一定時間の間は、休止間隔として短い方の時間を選択する。雪雪崩れの発生する可能性が高いからである。これにより、センサは、一定時間の間、前記短い方の時間間隔で休止することになる。
【００４９】
一方、センサ制御器は、最後の降雪から一定時間経過した後は、長い方の時間を選択する。雪崩れの発生する可能性が低いからである。これにより、センサは、一定時間の間、前記長い方の時間間隔で休止することになる。
【００５０】
また、センサ制御器は、上記温度計の値を基準として、雪雪崩の発生しやすい温度を検知した場合には、休止間隔として短い方の時間を選択する。これによっても、センサは、一定時間の間、前記短い方の時間間隔で休止することになる。
【００５１】
また、センサ制御器は、加速度計の値を基準として、全てのセンサの加速度計で一定以上の加速度を感知した場合には、休止間隔として短い方の時間を選択する。地震が発生した可能性が高いため、土砂崩や雪崩や崖崩等発生の可能性が高いためである。
【００５２】
また、センサ制御器は、加速度計の値を基準として、特定のセンサの加速度計で一定以上の加速度を感知した場合にも、休止間隔として短い方の時間を選択する。何らかの異常が発生した可能性が高いため、土砂崩や雪崩や崖崩等発生の可能性が高いためである。
【００５３】
カメラ制御器は、予め定められた時間になると定時的に動作を開始する。ただし、異常なセンサデータがある場合には、予め定められた時間でなくとも直ちに動作を開始する。
【００５４】
動作を開始したカメラ制御器は、現在時刻が減光フィルタの必要な時間である場合には、カメラに減光フィルタをかけ、その後、カメラを、異常を示したセンサに指向させる。ただし、異常なセンサデータがある場合であって、直ちに動作する場合には、減光フィルタをカメラにかけることなく、異常を示したセンサに対して、カメラを直ちに指向させる。
【００５５】
カメラを指向させた後、カメラ制御器は、上記センサ付近の画像を取得し、これを監視者の端末に送信する。カメラ制御器は、異常を示したセンサについて、全て画像を監視者の端末に送信した後に、動作を休止する。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、傾斜地の監視者は、画像または当該画像の重心などから、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を迅速かつ正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示す第１の実施の形態を傾斜地に適用した図である。
【図３】カメラ制御器によるカメラの制御フローを示す図である。
【図４】土砂崩や雪崩や崖崩等発生後の画像である。
【図５】土砂崩や雪崩や崖崩等発生前の画像である。
【図６】マークＡが土砂に埋没してしまった場合に移動量計算器が取得する画像を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明の全体のフローを示す図である。

Claims

画像をデジタルデータに変換するカメラと、当該カメラにより監視される監視領域内に配置され光を反射する複数のマークとを有し、前記マークを前記カメラで監視して当該マークの位置変化を検知することにより、土砂崩や雪崩や崖崩等の発生を監視する監視装置であって、
前記カメラとネットワークで接続される監視者端末と、
前記マークに内蔵され、当該マークの周辺土砂の加速度または傾斜または降雨降雪を検知するセンサと、
前記ネットワークと接続されるセンサ制御器と、
前記ネットワークおよび前記カメラに接続されるカメラ制御器と、を有し、
前記センサが検知した値が一定の値を超えた場合に、当該センサは前記センサ制御器へ直接又は１つ以上の前記センサを経由して送信し、
前記センサ制御器は、前記ネットワークを介して当該センサを内蔵している前記マークの位置に関する情報を前記カメラ制御器へ送信し、
前記カメラ制御器は、前記センサ制御器から送信されるデータを受信し、当該受信したデータに基づいて前記カメラを当該マークの方向に指向させたうえで画像を撮影し、前記監視者端末に送信し、
前記監視者端末において、前記送信された画像と、土砂崩や雪崩や崖崩等が発生する前の画像とを比較可能とすることで当該マークの位置変化を検知することを特徴とする監視装置。
請求項１に記載の監視装置において、
前記センサは、定期的に情報を発信しており、
前記カメラ制御器は、当該情報の発信されない前記センサを検出した場合に、当該センサを内蔵している前記マークの方向に前記カメラを指向させたうえで画像を撮影し、前記監視者端末に送信し、
前記監視者端末において、前記送信された画像と、土砂崩や雪崩や崖崩等が発生する前の画像とを比較可能とすることで当該マークの埋没を検知することを特徴とする監視装置。
請求項１又は請求項２に記載の監視装置において、
前記カメラは複数台設置され、設置された各々の当該カメラと計算機が接続されており、
前記計算機は、一つの前記マークが移動した場合に、当該マークを観測する複数の前記カメラから取得される画像と前記カメラの位置情報とから三角測量の原理を用いて当該マークの３次元位置を計算し、計算結果を前記監視者端末へ送信し、
前記監視者端末において、当該送信されるデータを用いて、当該マークの移動量を検出することを特徴とする監視装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の監視装置において、前記カメラの写野を照射する照射器を有することを特徴とする監視装置。
前記カメラは、前記照射部が照射する光の波長に合わせた偏光フィルタを装着する偏光フィルタ装着部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視装置。
前記センサが検知する加速度または傾斜などに基づいて、当該センサの休止または運転の時間を制御するセンサ制御部を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の監視装置。