JP4108593B2 - 浸水監視装置 - Google Patents
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Description
また、津波を対象とした津波被害推定システムがあった(例えば、特許文献2参照)。これによれば、津波浸水モデルデータとディジタル地図データを備えて、デジタル地図データをもとにメッシュモデルを作成して、津波浸水モデルデータに基づき浸水被害を推定していた。
また、この発明に係る浸水監視装置では、前記画像処理装置に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定手段と、前記画像処理装置に入力された連続する入力画像を所定の時間間隔で時間差分し差分領域を算出する時間差分演算手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算手段と、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記時間差分演算手段により算出された差分領域に対応した画像のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別する特徴量比較手段とを設けたものである。
この発明による実施の形態1を図1および図2に基づいて説明する。図1は実施の形態1における構成を示すブロック図である。図2は実施の形態1における監視領域を設定する画像処理の動作を示す説明図である。
浸水監視装置本体WMは、ITVカメラ1により撮影された地形画像を入力される画像画像処理装置3と地図情報蓄積装置4と浸水判定回路5から構成され、判定結果は外部の表示器6へ出力される。
画像処理装置3は、画像処理装置3へ入力される地形画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路31、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路33、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路34、画像処理装置3へ入力される画像上で監視領域を設定し設定された監視領域の画像を蓄積する監視画像蓄積手段を構成する監視領域設定回路35から構成される。
ここで、テクスチャ(texture)とは、微視的には細かな繰り返し模様が存在し、巨視的には均一に感じられる画像パターンと定義されるものであって、テクスチャ特徴量は、テクスチャの特徴を示す量的指標であるということができる。
図2(a)は河川Rに氾濫がない通常状態の画像である。図2(a)の河川Rの画像に基準領域設定記録回路31によって基準領域Sを設定するとともに基準領域Sの画像を蓄積し、基準領域Sの画像からテクスチャ特徴量演算回路33によって基準領域Sのテクスチャ特徴量として正規化された濃度ヒストグラムが算出され記憶される。
一方、監視領域設定回路35によって、浸水を監視すべき領域として道路Pに監視領域[A]MA、監視領域[B]MBが設定され、それぞれの画像が蓄積され、監視領域[A]MA、監視領域[B]MBの画像からテクスチャ特徴量演算回路33によって監視領域[A]MAおよび監視領域[B]MBのテクスチャ特徴量として正規化された濃度ヒストグラムが算出され記憶される。
これらのテクスチャ特徴量と予め記録されている基準領域Sにおける画像のテクスチャ特徴量が特徴量比較手段34に入力され、特徴量比較手段34では監視領域[A]MAにおける画像のテクスチャ特徴量と基準領域Sにおける画像のテクスチャ特徴量の差が一定値以下であることから、監視領域[A]MAが河川Rと同様の水面であることを検知する。
その結果、画像処理装置3から監視領域[A]MAにおける水面検知の情報が浸水領域判定手段5に入力されるとともに、地図情報蓄積手段4から監視領域[A]MAが含まれている地点の等高線情報が読み出されて浸水領域判定手段5に入力される。浸水領域判定手段5では等高線情報から監視領域[A]MAが含まれている地点のうち監視領域[A]MAと結合しており標高が監視領域[A]MA以下の領域が浸水したと判定する。判定結果は外部の表示器6に送られて対象地域の地図上に浸水領域が表示される。
ここで、テンプレートマッチングとは、予め対象物体の画像パターンをモデルとして演算装置に格納しておき、入力画像と比較することで画像パターン同士の類似度を演算するものである。
この発明による実施の形態1を図3および図4について説明する。図3は実施の形態2における構成を示すブロック図である。図4は実施の形態2における監視領域を設定しない画像処理の動作を示す説明図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
この実施の形態2では、時間差分をとることによって監視領域を設定することなく効率的に浸水検知する浸水監視装置について説明する。
浸水監視装置本体WMは、ITVカメラ1により撮影された地形画像を入力される画像処理装置3と地図情報蓄積装置4と浸水判定回路5から構成され、判定結果は外部の表示器6へ出力される。
画像処理装置3は、画像処理装置3へ入力される地形画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路31、画像処理装置3へ入力される映像の任意の時点における2枚のフレームの差分をとる時間差分演算回路32、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路33、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路34および時間差分演算手段32の処理結果から時間変動領域を検知する時間変動領域検知回路36から構成される。
図4(b)の画像が画像処理装置3に入力した時点で、時間差分演算手段32によって、前回抽出された図4(a)の画像と図4(b)の画像の差分演算を行うと、図4(b)の差分領域[A]DAが算出される。
同様に、図4(c)の画像が画像処理装置3に入力された時点で図4(b)の画像と図4(c)の画像の差分演算を行うと、図4(c)の差分領域[B]DBが算出される。
この発明による実施の形態3を図5および図6について説明する。図5は実施の形態3における構成を示すブロック図である。図6は実施の形態3における時間差分による画像処理の動作を示す説明図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1または実施の形態2と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
浸水監視装置本体WMは、ITVカメラ1により撮影された地形画像を入力される画像処理装置3と地図情報蓄積装置4と浸水判定回路5から構成され、判定結果は外部の表示器6へ出力される。
画像処理装置3は、画像処理装置3へ入力される地形画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路31、画像処理装置3へ入力される映像の任意の時点の2枚のフレームの差分をとる時間差分演算手段32および時間差分演算手段32の処理結果から時間変動領域を検知する時間変動領域検知手段36から構成される。
図6(a)は画像処理装置3に入力された映像の1フレームの画像である。図6(a)の画像中で河川Rの画像は水面特有の時間変動があるのに対して、堤防B、道路Pの画像は日照、影などによる変化はあるが、水面の変動に比較して長周期であるため、上記の時間差分では、図6(b)に示すように、水面部分のみ差分が一定以上の値をとり、時間差分領域DTを識別することができる。
時間変動領域検知手段36によって、ノイズ等一定画素以下のサイズの差分領域を除外し差分結果を累積することにより水面をより確実に抽出することができる。
この発明による実施の形態4を図7に基づいて説明する。図7は実施の形態4における偏光板を用いて検知する場合の説明図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1から実施の形態3までのいずれかと同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図7(a)に示すように、ITVカメラ1の光軸CAと水平面の法線WVとのなす角をブリュースタ角(約53°)と同一またはそれに近い角度になるようにカメラ1の画角を設定し、カメラ1の光軸CAと水平面の法線WVを含む平面(入射面)に対して偏光軸が平行となるよう設置した偏光板11を通して映像を撮影するように構成する。
この発明による実施の形態5を図8および図9に基づいて説明する。図8は実施の形態5における構成を示すブロック図である。図9は実施の形態5における赤外線カメラ画像の画像処理の動作を示す説明図である。
この実施の形態5において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1から実施の形態4までのいずれかと同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
浸水監視装置本体WMは、赤外線カメラ10により撮影された地形画像を入力される画像画像処理装置3と地図情報蓄積装置4と浸水判定回路5から構成され、判定結果は外部の表示器6へ出力される。
画像処理装置3は、画像処理装置3へ入力される画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路31、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路33、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路34、画像処理装置3へ入力される画像上で監視領域を設定し設定された監視領域の画像を蓄積する監視画像蓄積手段を構成する監視領域設定回路35から構成される。
図9(a)に示すように、陸地部の材質はコンクリート、アスファルト、土砂等材質が多様であり、材質による温度差、放射率の差があるため赤外画像の濃度が均一にならない。一方、水面は温度差が小さく、放射率が一定で赤外画像の濃度が均一になる。河川が氾濫した場合についても時間経過とともに図9(b)の差分領域[A]DAすなわち浸水領域[A]、図9(c)の差分領域[B]DBすなわち浸水領域[B]も浸水するにつれて赤外画像の濃度が均一に変化する。
予め赤外画像の水面領域を基準領域設定記録回路31によって基準領域Sとして設定しておいて、赤外画像を画像処理装置3に入力してテクスチャ特徴量演算回路33によってテクスチャ特徴量を算出し、特徴量比較回路34により基準領域の特徴量との差が一定値以下の領域を水面として検知することにより、夜間に照明がない場所においても浸水監視が可能になる。
この発明による実施の形態6を図10について説明する。図10は実施の形態6における構成を示すブロック図である。
この実施の形態6において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1から実施の形態5までのいずれかと同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
浸水監視装置本体WMは、ITVカメラ1により撮影された地形画像を入力される画像画像処理装置3と地図情報蓄積装置4と浸水判定回路5と浸水領域記憶回路51から構成され、判定結果は外部の表示器6へ出力される。
画像処理装置3は、画像処理装置3へ入力される画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路31、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路33、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路34、画像処理装置3へ入力される画像上で監視領域を設定し設定された監視領域の画像を蓄積する監視画像蓄積手段を構成する監視領域設定回路35から構成される。
対象領域のITVカメラで撮影可能な位置に量水板を設置し、撮影された量水板の目盛りの画像を量水板目盛り読取り手段で読取ることにより水位を計測するとともに、上記の実施の形態1の構成と同様の図10に示す構成によって浸水領域を検知して、水位と浸水領域を対応させた時系列データとして浸水領域記憶手段41に記憶させる。
このようにしてデータを蓄積することにより、水位と浸水領域の関係から補間演算により基準潮位時の浸水領域を容易に算出することができる。さらに、測量なしで海岸や堤外地の浸水領域の地形データと長期的な変動状況を低コストで把握し監視することができる。
ここでは、量水板目盛り読取り手段で水位計測する場合を説明したが、水位計で計測したデータを流用しても同様の効果が得られる。
Claims (6)
- 対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定手段と、前記入力画像上に監視領域を設定する監視領域設定手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算手段と、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記監視領域のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別する特徴量比較手段とを設けるとともに、前記対象領域の地図情報をもつ地図情報蓄積手段からの地図情報を参照し前記特徴量比較手段の判別動作に応じて対象領域の浸水を判定する浸水領域判定手段を設けたことを特徴とする浸水監視装置。
- テクスチャ特徴量として正規化された濃度ヒストグラムをテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項1に記載の浸水監視装置。
- テクスチャ特徴量として濃度ヒストグラムの一次統計量をテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項1に記載の浸水監視装置。
- テクスチャ特徴量として濃度ヒストグラムの二次統計量をテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項1に記載の浸水監視装置。
- テクスチャ特徴量として画像の周波数分布をテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項1に記載の浸水監視装置。
- 対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定手段と、前記画像処理装置に入力された連続する入力画像を所定の時間間隔で時間差分し差分領域を算出する時間差分演算手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算手段と、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記時間差分演算手段により算出された差分領域に対応した画像のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別する特徴量比較手段とを設けたことを特徴とする浸水監視装置。
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