JP4280823B2 - Image numerical analysis method, system, and program - Google Patents

Image numerical analysis method, system, and program Download PDF

Info

Publication number
JP4280823B2
JP4280823B2 JP2004048784A JP2004048784A JP4280823B2 JP 4280823 B2 JP4280823 B2 JP 4280823B2 JP 2004048784 A JP2004048784 A JP 2004048784A JP 2004048784 A JP2004048784 A JP 2004048784A JP 4280823 B2 JP4280823 B2 JP 4280823B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color
luminance value
average luminance
colors
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2004048784A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005242494A (en
Inventor
高尚 前田
稔 蒲生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2004048784A priority Critical patent/JP4280823B2/en
Publication of JP2005242494A publication Critical patent/JP2005242494A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4280823B2 publication Critical patent/JP4280823B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10Terrestrial scenes
    • G06V20/13Satellite images

Description

本発明は、カラー画像を単純な数値で表現することのできる画像の数値的解析方法及びシステム並びにプログラムに関する。   The present invention relates to an image numerical analysis method, system and program capable of expressing a color image with simple numerical values.

森林による二酸化炭素吸収量などの測定や解析を目的として、定点に設置したカメラを用いて日々の景観の変化を撮影し、植物季節(フェノロジー)を画像として記録するということがよく行われている。通常、このような画像情報を用いたイベント発生日時などの検出は、個別の画像を比較、あるいは動画化し、目視でその変化を観察することによって行っている。この画像情報を単純な数値で表し、時系列を作成できれば、長期間の変動を一目で理解したり、年々の比較を行ったりすることが容易になって非常に便利である。また、撮影と同時に測定されたさまざまな他の数値、たとえば気象要素に画像情報を数値として組み合わせたり、生態系の遠隔監視の自動処理に利用したりといった用途も考えられる。
従来のリモートセンシング的手法による画像解析では、高価な放射量測定器を用いて画素単位で測定された特定波長の放射量(輝度)、もしくは放射量を別の指標に変換した値と、その画素を含む物体、例えば樹冠の葉なのか、積雪なのか,を,物体の放射特性から理論的に,もしくは画像の図柄あるいは実地における目視によって判別した結果とを関連付けた対応表(教師空間)を作成し、この関連付けにより画像の全画素を分類する。この分類により、被写体が未知である画素が何を写したものなのかを判別したり、分類ごとの画素数を画像全体にわたって計数して面積を求めたりすることができる。しかし、この手法は煩雑な処理を伴うものである。また、一般向けに市販されているビデオカメラなどの映像機器の出力は、本来は観賞を目的としたものであり、実際の光エネルギー量の絶対値に関する情報は含まれていないので、精密な解析には適さないが,簡易な解析により,有用な情報を取り出せる可能性がある。
For the purpose of measuring and analyzing the amount of carbon dioxide absorbed by forests, it is often done to take pictures of changes in the landscape using a camera installed at a fixed point and record the plant season (phenology) as an image. . Usually, the detection of the event occurrence date and time using such image information is performed by comparing the individual images or making a moving image and visually observing the change. If this image information is represented by simple numerical values and a time series can be created, it is very convenient because it is easy to understand long-term fluctuations at a glance and to make yearly comparisons. In addition, various other numerical values measured at the same time as photographing, for example, combining image information as numerical values with meteorological elements, or using them for automatic processing of remote monitoring of ecosystems are also conceivable.
In image analysis using a conventional remote sensing method, the amount of radiation (brightness) of a specific wavelength measured in units of pixels using an expensive radiation meter, or the value obtained by converting the radiation into another index, and the pixel Create a correspondence table (teacher space) that correlates the object that contains the object, for example, whether it is a leaf of a tree or snow cover, theoretically from the radiation characteristics of the object, or the result of visual discrimination in the pattern of the image or in the field Then, all the pixels of the image are classified by this association. With this classification, it is possible to determine what a pixel whose subject is unknown is copied, or to obtain the area by counting the number of pixels for each classification over the entire image. However, this method involves complicated processing. In addition, the output of video equipment such as video cameras that are commercially available for general use is intended for viewing purposes only, and does not include information on the absolute value of the actual light energy, so precise analysis is required. Although it is not suitable for use, useful information may be extracted by simple analysis.

画像情報はデータ量が大きいため、遠隔監視に利用する場合、通信手段によっては送受信する情報量の制約から、画像の実時間監視が困難になることがある。
そこで、本発明は、カラー画像を単純な数値で表現することによって、低速な通信手段でも、画像から得られるある程度の有用な情報を実時間で収集することを可能にすることを目的としている。
さらに,複雑な画像情報を単純な数値指標で表現することにより,即時に数値演算的な解析への適用を可能にすることを目的としている。
Since image information has a large amount of data, when used for remote monitoring, real-time monitoring of the image may be difficult due to restrictions on the amount of information transmitted and received depending on the communication means.
Therefore, an object of the present invention is to allow a low-speed communication means to collect a certain amount of useful information obtained from an image in real time by expressing a color image with simple numerical values.
Furthermore, it is intended to enable immediate application to numerical analysis by expressing complex image information with simple numerical indices.

本発明の画像の数値的解析方法及びプログラムは、撮影した複数画素からなるカラー画像を、画素毎に該カラーを複数色に分解したデジタル画像データとして画素毎に保存し、分解した色毎の単色の輝度値及び全色の輝度値について、その画像データに含まれる全画素にわたり平均した単色の平均輝度値及び全色の平均輝度値を求め、かつ、この全色の平均輝度値に基づき正規化した色毎の正規化平均輝度値を求める。この色毎の正規化平均輝度値の時系列を作成し、それぞれの値の1.0に対する大小及び増減傾向の正負を求め、次に、色毎の正規化平均輝度値の1.0に対する大小及び増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応するカラー画像の状態を判定する。   According to the image numerical analysis method and program of the present invention, a captured color image is stored for each pixel as digital image data obtained by separating the color into a plurality of colors for each pixel, and a single color for each separated color The average luminance value of a single color averaged over all pixels included in the image data and the average luminance value of all colors are obtained and normalized based on the average luminance value of all colors. The normalized average luminance value for each color is obtained. Create a time series of normalized average luminance values for each color, determine the magnitude of each value relative to 1.0 and the sign of the increase / decrease trend, and then determine the magnitude and increase / decrease trend of normalized average luminance value for each color relative to 1.0 The state of the corresponding color image is determined from the positive / negative combination pattern.

本発明の画像の数値的解析システムは、現場設置モジュールと、データ集積・解析モジュールとから成っている。現場設置モジュールは、複数画素からなるカラー画像を撮影して、画素毎に該カラーを複数色に分解したデジタル画像データに変換する撮影部と、分解した色毎の単色の輝度値及び全色の輝度値について、その画像データに含まれる全画素にわたり平均した単色の平均輝度値及び全色の平均輝度値を求め、かつ、この全色の輝度値の平均値に基づき正規化した色毎の正規化平均輝度値を算出するデータ収集及び演算部と、この算出した色毎の正規化平均輝度値を送信する通信部とを有している。データ集積・解析モジュールは、現場設置モジュールより送信された色毎の正規化平均輝度値を受信する通信部と、色毎の正規化平均輝度値の時系列を作成し、かつ、それぞれの値の1.0に対する大小及び増減傾向の正負を求めて、色毎の正規化平均輝度値の1.0に対する大小及び増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応するカラー画像の状態を判定するデータ収録及び演算部とを有している。   The numerical analysis system for images according to the present invention comprises a field installation module and a data accumulation / analysis module. The on-site installation module captures a color image composed of a plurality of pixels and converts the color into digital image data obtained by separating the color into a plurality of colors for each pixel, a monochrome luminance value for each separated color, and all colors For the luminance value, the average luminance value of the single color averaged over all the pixels included in the image data and the average luminance value of all the colors are obtained, and the normalization for each color normalized based on the average value of the luminance values of all the colors A data collection and calculation unit for calculating the normalized average luminance value, and a communication unit for transmitting the calculated normalized average luminance value for each color. The data accumulation / analysis module creates a communication unit that receives the normalized average luminance value for each color transmitted from the field installation module, and creates a time series of the normalized average luminance value for each color. A data recording and calculation unit for determining the magnitude of the magnitude and the increase / decrease tendency with respect to 1.0, and determining the state of the corresponding color image from the pattern of a combination of the magnitude of the normalized average luminance value for each color with respect to 1.0 and the positive / negative tendency of the increase / decrease have.

本発明によれば、画像を単純な数値で表現することができ、これによって、低速な通信手段でも、画像から得られるある程度有用なの情報を実時間で収集することができる。
さらに,複雑な画像情報を単純な数値指標で表現することにより,即時に数値演算的な解析に適用することができる。
近年、デジタルスチルカメラなどのデジタル映像機器が安価に入手できるようになり、多点で同時に画像情報を記録することが可能になったことにより、画像情報を記録、蓄積する観測所が増えるものと予想される。精密な物理量測定ではないため、リモートセンシング的な定量解析は困難であるが、本発明のような簡易な解析は可能であり、有用な情報が得られるものと期待される。
According to the present invention, an image can be expressed by a simple numerical value, and thereby, even a low-speed communication means can collect some useful information obtained from the image in real time.
Furthermore, by expressing complex image information with simple numerical indices, it can be immediately applied to numerical analysis.
In recent years, digital video equipment such as digital still cameras has become available at low cost, and it has become possible to record image information simultaneously at multiple points, which increases the number of observation stations that record and store image information. is expected. Since it is not precise physical quantity measurement, quantitative analysis by remote sensing is difficult, but simple analysis as in the present invention is possible and useful information is expected to be obtained.

以下、本発明の画像の数値的解析を、植物季節の自動判定を行う場合を例として説明する。なお、本明細書中で用いた以下の用語は、以下のような意味で用いている。
植物季節:植生(樹木および草本)の状態の季節変化。たとえば樹木の葉が開く(展葉),紅葉,落葉など。
輝度値: 被写体から放射される光エネルギー量を指す「輝度」に対応して,映像機器が撮影後に記録媒体に整数値として記録した相対的な値。
単色の輝度値:カラーを分解した単色(RGBの場合は赤,緑,青それぞれ)の輝度値
全色の輝度値:カラーの輝度値
(全色の,単色の)平均輝度値:全色の輝度値あるいは単色の輝度値の単一の画像に含まれる全画素にわたる平均値
正規化平均輝度値:各色の単色の平均輝度値について,全色の平均輝度値に基づき正規化した値
Hereinafter, the numerical analysis of the image of the present invention will be described by taking as an example the case of performing automatic plant season determination. In addition, the following terms used in this specification are used with the following meanings.
Plant season: Seasonal change in the state of vegetation (trees and herbs). For example, tree leaves open (extended leaves), autumn leaves, fallen leaves, etc.
Luminance value: Relative value recorded as an integer value on the recording medium after shooting by the video equipment, corresponding to “luminance” indicating the amount of light energy emitted from the subject.
Luminance value of a single color: Luminance value of a single color (red, green, and blue in RGB) for all colors Luminance value of all colors: Luminance value of a color (all colors, single color) Average luminance value: All colors Average value over all pixels in a single image of luminance value or single color luminance value Normalized average luminance value: A value obtained by normalizing the average luminance value of single color of each color based on the average luminance value of all colors

図1は、植物季節自動判定のアルゴリズムを例示する図である。ステップST1で、毎日同時刻(正午前後)に撮影し、撮影したカラー画像を分解する複数色(以下、RGBの3色を例として説明する)の画素毎のデジタル画像データとして保存する。各色について,その画像データに含まれる全画素にわたる平均の輝度値r,g,b(色毎の単色の平均輝度値)と、画像データ全体に含まれる全画素にわたる全色の平均輝度値Iを求め(ST2)、r,g,bそれぞれをIで正規化した値rav,gav,bavを求める(ST3)。次に、このrav,gav,bavの時系列を作成し、それぞれの値の所定値1.0(色毎の単色の平均輝度値が全色の平均輝度値に等しい)に対する大小、増減傾向の正負を求める(ST4)。そして、rav,gav,bavの所定値1.0に対する大小および増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応する森林の状態を判定する(ST5)。以下、このアルゴリズムの各ステップについてさらに説明する。 FIG. 1 is a diagram illustrating an algorithm for automatic plant season determination. In step ST1, images are taken every day at the same time (after noon), and are stored as digital image data for each pixel of a plurality of colors (hereinafter, RGB three colors will be described as an example) for separating the photographed color image. For each color, average luminance values r, g, b (monochromatic average luminance values for all colors) in all pixels included in the image data and average luminance values I of all colors in all pixels included in the entire image data are obtained. Obtained (ST2), values r av , g av , and b av obtained by normalizing r, g, and b with I are obtained (ST3). Next, the magnitude for this r av, g av, to create a time series of b av, a predetermined value of 1.0 for each value (average luminance value of a single color for each color is equal to the average luminance value of all colors), The sign of the increase / decrease tendency is obtained (ST4). Then, r av, g av, a pattern of positive and negative of the combination of large and small and increasing or decreasing trend for a given value of 1.0 b av, determines the state of the corresponding forest (ST5). Hereinafter, each step of this algorithm will be further described.

(ステップST1:撮影記録)
まず、撮影記録を行う。図2は、カメラによる撮影を説明する図である。例示のカメラは、高さ約22mの鉄塔上にやや斜め下向きに設置した。より広い範囲を撮影するため、レンズには広角アタッチメントを装着している。画像に収められる範囲は地表で直径およそ40mの円内である。図3に示すように、ビデオカメラの撮像素子で捕らえられた画像は、エンコーダによりアナログのビデオ信号(NTSCコンポジット信号)に変換され、信号線を通じ、塔下に設置した記録装置に送信される。記録装置はパーソナルコンピュータとビデオキャプチャアダプタ(ビデオ信号用アナログ/デジタル変換器)からなり、カメラから受信したビデオ信号をデジタル画像データに変換し、記憶装置(パーソナルコンピュータ)に記録する仕組みになっている。デジタル化した画像データの解像度は横320画素、縦240画素である。なお、この景観カメラシステムは、記憶容量の軽量化を重視し、デジタル化した画像はJPEG形式に圧縮したデータファイルとして記録している。そのため、画像の曖昧化を伴う圧縮によりある程度の誤差(画質の劣化)を伴っている。精密な解析を行うには撮像素子が捕らえた画像を加工せずに記録することが望ましい。
(Step ST1: Shooting record)
First, shooting recording is performed. FIG. 2 is a diagram for explaining photographing by the camera. The example camera was installed slightly diagonally downward on a steel tower with a height of about 22 m. In order to capture a wider range, the lens is equipped with a wide-angle attachment. The area that can be included in the image is within a circle with a diameter of about 40 m on the ground surface. As shown in FIG. 3, an image captured by an image pickup device of a video camera is converted into an analog video signal (NTSC composite signal) by an encoder, and transmitted to a recording device installed under the tower through a signal line. The recording device comprises a personal computer and a video capture adapter (analog / digital converter for video signal), and converts the video signal received from the camera into digital image data and records it in a storage device (personal computer). . The resolution of digitized image data is 320 pixels wide and 240 pixels long. This landscape camera system places importance on reducing the storage capacity, and digitized images are recorded as data files compressed in JPEG format. For this reason, a certain amount of error (degradation of image quality) is caused by compression accompanied by image obscuration. In order to perform a precise analysis, it is desirable to record an image captured by the image sensor without being processed.

一般に、デジタル映像機器から得られる情報は、2次元に分布する画素のそれぞれについて、色みや明るさ、鮮やかさを、光の三原色であるR(red、赤、一般には波長700nm)、G(green、緑、一般には波長546.1nm)、B(blue、青、一般には波長435.8nm)の単色光に分解し、それぞれの単色光の強さを相対的な値(輝度値、多くは各色について0から255の整数)の組として表現した3次元配列である。ここで用いた撮影画像は、RGB各256階調の整数値で記録されている。   In general, information obtained from digital video equipment is based on the three primary colors of light, R (red, red, generally 700 nm), G (green) , Green, generally 546.1nm), B (blue, blue, generally 435.8nm) monochromatic light, and the relative intensity of each monochromatic light (luminance value, most of which is 0 for each color) Is a three-dimensional array expressed as a set of integers from 255 to 255. The captured image used here is recorded with integer values of 256 gradations for each RGB.

(ステップST2:R、G、Bそれぞれの単色の平均輝度値及び全色の平均輝度値を求める)
分布を持つものを単一の数値で扱うもっとも簡単な方法は平均値を求めることである。そこで、各日の画像について、R、G、Bの単色それぞれについて輝度値の画像全体にわたる平均値(単色の平均輝度値)の経時変化を求める。R、G、Bの単色の平均輝度値
で求める。rj、gj、bjは、ある画素jにおけるR、G、Bそれぞれの単色の輝度値、nは画像全体に含まれる画素の総数である。
(Step ST2: Obtain the average luminance value of each single color of R, G, and B and the average luminance value of all colors)
The simplest way to handle a distribution with a single number is to find an average value. Therefore, with respect to each day's image, the temporal change of the average value (monochromatic average luminance value) over the entire image of the luminance value for each of the R, G, and B single colors is obtained. R, G, B monochromatic average brightness value
Ask for. r j , g j , and b j are the luminance values of single colors of R, G, and B in a certain pixel j, and n is the total number of pixels included in the entire image.

また、カメラのレンズに入射する光量は、同時刻に撮影していても、生態系の変化の他に、撮影時の天気や太陽高度、地表面反射率の季節変化などの影響を受け、日々変化している。露光の自動調整機能を持つカメラは、撮影された画像の明るさが一定になるようレンズの絞りや露光時間を制御している。また、アナログビデオ信号をデジタルデータ化する際にも同様の調整を行っている。画素jの視覚的な明るさ(輝度値)iは
で計算できる。記録した画像の視覚的明るさを一定に保つよう露光調整をするカメラは、画素ごとの入射光量を、画像内の位置により係数を変えた(多くのカメラでは画像の中央に近いほど係数を大きくしている)加重平均値を画像全体の明るさの指標として調整して記録している。このため、画像の一部に偏って入射光量が多い画素が現れた場合、画像全体を面的に覆う比較的暗い部分の明るさが過小評価された輝度値として記録されてしまう場合がある。そこで、撮影された画像全体に含まれる全画素にわたる全色の輝度値の単純平均値(全色の平均輝度値)
により改めて求めた。
In addition, the amount of light incident on the camera lens is affected by the weather at the time of shooting, the solar altitude, and seasonal changes in the surface reflectance, etc. It has changed. A camera having an automatic exposure adjustment function controls the aperture and exposure time of a lens so that the brightness of a captured image is constant. The same adjustment is performed when the analog video signal is converted into digital data. The visual brightness (luminance value) i of pixel j is
It can be calculated with Cameras that adjust the exposure so that the visual brightness of the recorded image is kept constant change the coefficient of incident light intensity for each pixel depending on the position in the image (in many cameras, the coefficient increases as it approaches the center of the image). The weighted average value is adjusted and recorded as an index of the brightness of the entire image. For this reason, when a pixel with a large amount of incident light appears on a part of the image, the brightness of a relatively dark portion that covers the entire image may be recorded as an underestimated luminance value. Therefore, the simple average value of the luminance values of all colors over all pixels included in the entire captured image (average luminance value of all colors)
I asked again.

(ステップST3:全色の平均輝度値で正規化)
撮影した(高山サイト)画像では、年間を通じ、全色の平均輝度値が256階調表示で153〜204の範囲でおおむね一定であったが、日によって多少のばらつきがある。この全色の平均輝度値のばらつきを除去し、明るさを一定にした条件下での森林生態系の色の変化を扱うため、
により、全色の平均輝度値で正規化した値(正規化平均輝度値)rav、gav、bavとした。
(Step ST3: Normalized by average luminance value of all colors)
In the photographed (Takayama site) image, the average luminance value of all colors was generally constant in the range of 153 to 204 in 256 gradations throughout the year, but there is some variation from day to day. To remove this variation in the average brightness value of all colors and to handle changes in the color of the forest ecosystem under constant light conditions,
Thus, values normalized by the average luminance values of all colors (normalized average luminance values) r av , g av , and b av were used.

(ステップST4:画像の平均的な色の経時変化を求める)
rav、gav、bavの値の時系列により、画像の平均的な色の経時変化を求め,それぞれの値の所定値、例えば1.0に対する大小,増減傾向の正負を求める。画像周辺の遮蔽物の影響を除くため、平均値を求める範囲を図4のように画像中央部の横220、縦200の44000画素を対象として計算を行った。
(Step ST4: Obtain an average color change with time)
A time-dependent change in the average color of the image is obtained from the time series of the values of r av , g av , and b av, and the magnitude of each value, for example, 1.0 with respect to 1.0 and the sign of the increase / decrease tendency are obtained. In order to eliminate the influence of the shielding around the image, the range for obtaining the average value was calculated for 44000 pixels of 220 horizontal and 200 vertical in the center of the image as shown in FIG.

(ステップST5:経時変化を解析し、森林の状態を判別する)
解析結果を図5に示す。毎日14時に撮影、記録した画像を2001年1月から2002年12月までの2年間にわたって蓄積したものを解析した。各年を図中の上下2つの図に示している。各図中の折れ線は、rav、gav、bavの時系列である。rav、gav、bavを合成して作成した色は、各日の画像全体の平均の色、つまり図5の折れ線を日々について色で表したもの(以下、平均の色という)に相当する。大雑把に見て、冬季にはrav、gav、bavともにほぼ1.0、平均の色は灰色、4月(ユリウス日90日付近)以降に各色が1.0の線を離れ、平均の色はやや赤みを帯びる。6月初め(ユリウス日140日付近)から10月(ユリウス日270日付近)まではgavが最も大きく、平均の色も緑色を帯びている。その後、10月にravが約1ヶ月間卓越して大きく、11月(ユリウス日で300日付近)にはrav、gav、bavが再び1.0の線に収束しており、各年とも同じ季節変化がみられる。直感的には、これらの変化は、冬季の積雪の白色、雪解け後の地面と下草の茶ないし薄茶色、夏季の樹木の葉の緑色、紅葉および落葉の黄色ないし薄茶色と対応していると理解できる。ravは土や枯草、紅葉、落葉の茶系色、gavは下草や樹木の葉の緑色の主な色成分としてわかりやすく、それぞれの状況が発生する季節と正規化平均輝度値の増減が整合していると見ることができる、bav、つまり青色は森林の持つ色成分としては理解しにくい。しかし、bavの減少をその補色である黄色成分の増加として考えると、枯草や樹木の葉、紅葉と落葉に含まれる色として理解しやすい。なお、春から秋の間で、時折bavが0.9〜1.0まで急増することがあるが、これは霧の発生、もしくはカメラのレンズカバーに結露あるいは着霜が生じたことによって画像全体が白くなったためである。今後詳しい検討を行う必要があるが、これを霧の発生の検出に利用できる可能性もある。
(Step ST5: Analyze changes over time and determine the state of the forest)
The analysis results are shown in FIG. The images collected and recorded every day at 14:00 were analyzed for two years from January 2001 to December 2002. Each year is shown in the upper and lower two figures. The broken line in each figure is a time series of r av , g av , and b av . The color created by combining r av , g av , and b av is equivalent to the average color of the entire image of each day, that is, the line in FIG. 5 expressed in color for each day (hereinafter referred to as the average color). To do. Roughly, in winter, r av , g av , and b av are almost 1.0, the average color is gray, each color leaves the 1.0 line after April (around Julian day 90), and the average color is slightly Reddish. From the beginning of June (around Julius day 140) to October (around Julius day 270), g av is the largest, and the average color is also green. After that, r av was outstandingly large for about one month in October, and r av , g av , b av converged again to the 1.0 line in November (Julius day, around 300 days) Both have the same seasonal changes. Intuitively, these changes correspond to winter snow cover white, ground and undergrowth brown or light brown after thaw, green leaves of summer trees, yellow and light brown leaves of fall and fall. it can. r av is the tea color of soil, hay, autumn leaves and deciduous leaves, and g av is easy to understand as the main color component of green color of undergrowth and leaves. B av , that is, blue is difficult to understand as a color component of forests. However, considering the decrease in b av as an increase in the yellow component that is its complementary color, it is easy to understand as the color contained in hay and tree leaves, autumn leaves and fallen leaves. Note that the b av sometimes increases suddenly from 0.9 to 1.0 between spring and autumn, but this may be caused by fogging or condensation or frost formation on the camera lens cover. This is because. Although it is necessary to carry out detailed examination in the future, there is a possibility that this can be used to detect the occurrence of fog.

以上のように、植物季節のイベントを、rav、gav、bavの値や画像平均の色の季節変化の特徴と関係付けることができた。これをまとめると表1のようになる。生態系の状態とrav、gav、bavの値の関係は、値のレベル、特に1.0に対する大小、およびその増減の傾向として現れ、生態系の季節の遷移とその境界は、rav、gav、bavの値の増減傾向が変化、あるいは極大および極小値が発生する点として現れている。 As described above, plant season events could be related to the values of r av , g av , b av , and the characteristics of seasonal changes in color of the image average. These are summarized in Table 1. The relationship between the state of the ecosystem and the values of r av , g av , b av appears as a level of value, especially a magnitude relative to 1.0, and the trend of its increase and decrease, and the ecological seasonal transition and its boundary are r av , The increase / decrease tendency of the values of g av and b av appears as a point where the change or the maximum and minimum values occur.

以上の解析から推定される2001年1月〜2003年10月の高山サイト周辺における植物季節イベントの発生日は表2のとおりである。 Table 2 shows the occurrence dates of plant seasonal events around the Takayama site from January 2001 to October 2003 estimated from the above analysis.

図6は、図1に例示の植物季節自動判定アルゴリズムを実行する植物季節映像テレメトリシステムを例示する図である。このシステムは、現場設置モジュールとデータ集積・解析モジュールにより構成される。現場設置モジュールは、撮影部と、データ収集、演算部と、通信部を有している。撮影部は、毎日同時刻(正午前後)に撮影し、デジタル(RGB)画像データとして保存する。データ収集、演算部は、R、G、Bそれぞれについてのその画像データ全体にわたる単色の平均輝度値r,g,bと画像全体にわたる全色の平均輝度値
I を求め、r,g,bそれぞれをIで正規化したrav,gav,bavを算出する。通信部は、この算出したrav,gav,bavを、送信する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a plant season video telemetry system that executes the plant season automatic determination algorithm illustrated in FIG. 1. This system is composed of an on-site installation module and a data collection / analysis module. The on-site installation module includes an imaging unit, a data collection / calculation unit, and a communication unit. The imaging unit captures images every day at the same time (after noon) and saves them as digital (RGB) image data. The data collection and calculation unit calculates the average luminance values r, g, and b for the entire image data for R, G, and B, and the average luminance values for all colors for the entire image.
I is obtained, and r av , g av , and b av obtained by normalizing r, g, and b with I are calculated. The communication unit transmits the calculated r av , g av , and b av .

データ集積・解析モジュールでは、その通信部が、rav,gav,bavを受信する。データ収録、演算部(1)では、このrav,gav,bavを蓄積して、その時系列を作成する。これによって、森林の植物季節を目視により判定することも可能であるが、データ収録、演算部(2)では、それぞれの値の1.0に対する大小、増減傾向の正負を算出し、rav,gav,bavの1.0に対する大小および増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応する森林の植物季節を判定する。以下、このパターン自動判定についてさらに説明する。 In the data accumulation / analysis module, the communication unit receives r av , g av , and b av . Data acquisition, the arithmetic unit (1), the r av, g av, accumulates b av, to create a time series. In this way, it is possible to visually determine the plant season of the forest, but the data recording and calculation unit (2) calculates the magnitude of each value with respect to 1.0 and the positive / negative of the increase / decrease trend, r av , g av , a pattern of positive and negative of the combination of large and small and increasing or decreasing trend with respect to 1.0 b av, determines plant season corresponding forest. Hereinafter, this automatic pattern determination will be further described.

まず、各日、rav,gav,bavからそれぞれ1を差し引き、画像平均の輝度からの相対的乖離値rr,rg,rbとする。
各日を含む前15日間のrr,rg,rbそれぞれの時間平均値を求める。改めてこれをrr,rg,rbとする。rr,rg,rbを移動平均値として扱うことにより、霧や降雪、撮影時の天気によって発生する1日単位の微細な変動(誤差)を除去し、季節的なトレンドを抽出する。
移動平均値rr,rg,rbそれぞれについて、15日前の移動平均値rr,rg,rbとの差を求める。これをdr,dg,dbとし、15日前におけるrr,rg,rbの増減傾向を表すものとする。
一定のしきい値を設定し、rr,rg,rb,dr,dg,dbの値が正か負か、あるいはゼロであるかを判定する。この例ではrr,rg,rbのしきい値を±0.03,dr,dg,dbのしきい値を±0.003とし、値がこの範囲内にある時はゼロ(0)、この範囲以上であれば正(+)、この範囲以下であれば負(-)とした。
以上6つの変数を3種類に分類した結果(+,-,0)をrr,rg,rb,dr,dg,dbの順に並べ、1つのパターンとする。たとえば、解析結果の図中にあるユリウス日90日に現れたパターンは(+0-+0-)である。なお、ある日に求められるrr,rg,rbは当日から7日前に関する値、dr,dg,dbは当日から15日前に関する値であるので、日付を合わせた上でパターンを作成する必要がある。
First, each day, 1 is subtracted from r av , g av , and b av to obtain relative deviation values rr, rg, and rb from the average image brightness.
Calculate the time average of rr, rg, and rb for the previous 15 days including each day. Let this be rr, rg, rb. By treating rr, rg, and rb as moving average values, minute fluctuations (errors) caused by fog, snowfall, and weather at the time of shooting are removed, and seasonal trends are extracted.
For each of the moving average values rr, rg, rb, the difference from the moving average values rr, rg, rb 15 days ago is obtained. Let this be dr, dg, and db, and represent the increase and decrease trends of rr, rg, and rb 15 days ago.
A certain threshold value is set, and it is determined whether the values of rr, rg, rb, dr, dg, and db are positive, negative, or zero. In this example, the threshold values for rr, rg, and rb are ± 0.03, the threshold values for dr, dg, and db are ± 0.003. If the value is within this range, it is zero (0). Positive (+), and negative (-) if below this range.
The results of classifying the above six variables into three types (+,-, 0) are arranged in the order of rr, rg, rb, dr, dg, and db to form one pattern. For example, the pattern that appeared on the Julian day 90 in the figure of the analysis result is (+ 0- + 0-). Since rr, rg, and rb required on a certain day are values relating to 7 days before the current day, and dr, dg, and db are values relating to 15 days before the current day, it is necessary to create a pattern after combining the dates.

図7は、2002年の各日についての判定結果を示し、また、図8は、年間を通じて出現した28種類のパターンを示している。各パターンには最初に現れた日の順にパターン1からパターン28の番号を付してある。図でわかるように、同じパターンが繰り返し現れるのは盛夏の時のみであり、その他は植物季節(森林の状態)ごとに独特のパターンとして分類することができた。
各パターンと当該日の画像を目視して判別される森林の状態の対応は図に示す通りである。同じパターンが繰り返し現れたパターン12からパターン19はいずれも樹木に夏の葉がついている状態であり、ひとまとまりのものとして扱って差しつかえない。
FIG. 7 shows the determination results for each day in 2002, and FIG. 8 shows 28 types of patterns that appear throughout the year. Each pattern is numbered from pattern 1 to pattern 28 in the order of the first appearance. As can be seen in the figure, the same pattern appeared repeatedly only during the midsummer, and the others could be classified as unique patterns by plant season (forest condition).
The correspondence between each pattern and the state of the forest determined by visually observing the image of the day is as shown in the figure. Patterns 12 to 19 in which the same pattern appears repeatedly are in a state where summer leaves are attached to the tree, and can be handled as a group.

以上の手法を用いると、数学的には3の6乗=729組のパターンがあり得るため、2002年に現れた28種類以外の状態についても、現れたパターンが他の季節のものと重複しなければ、画像の目視判別と照合した上で新たな分類として加えることができる。   When the above method is used, there can be 3 6 = 729 patterns mathematically. Therefore, in the states other than the 28 types that appeared in 2002, the displayed patterns overlap with those of other seasons. If not, it can be added as a new classification after collating with visual discrimination of the image.

図9は、高山観測所に設置した定点景観カメラシステムによる観測を説明する図である。本明細書で用いた画像は、岐阜県丹生川村内の森林に産業技術総合研究所が設置した二酸化炭素フラックス測定所(高山サイト)において撮影されたものである。測定所周辺の森林は主にダケカンバ、ミズナラ、シナノキ、シラカンバ、コハウチワカエデなどからなる冷温帯落葉広葉樹林で、季節を代表する画像は冬季の積雪、雪解け後のササを主とする下草と樹木の幹および枝、初夏の展葉、盛夏の樹冠の濃い緑、秋の紅葉および落葉と、明瞭な変化がある。   FIG. 9 is a diagram for explaining the observation by the fixed point landscape camera system installed at the Takayama Observatory. The images used in this specification were taken at a carbon dioxide flux measurement station (Takayama site) set up by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology in a forest in Niugawa Village, Gifu Prefecture. The forest around the measuring station is a cold-temperate deciduous broad-leaved forest mainly composed of birch, quail, linden, birch, and maple wings. And there is a clear change, with branches, early summer leafs, dark green crowns in midsummer, autumn leaves and fallen leaves.

図5に示した季節変化を、画像の欠損が少ない2002年を例として具体的に述べる。冬季にrav、gav、bavがともに1.0付近であることは、画像のほとんどが白〜灰色〜黒の無彩色で占められていることを意味しており、これは地表の積雪によるものである。解析対象範囲の樹木のほとんどは落葉広葉樹であるため、冬季には樹木の葉がなく、樹木の枝の下に見える地表面はすべて積雪で覆われている。 The seasonal change shown in FIG. 5 will be specifically described by taking 2002 as an example with few image defects. The fact that r av , g av , and b av are all near 1.0 in winter means that most of the image is occupied by white to gray to black achromatic colors, which is due to snow on the ground surface. It is. Most of the trees in the analysis area are deciduous broad-leaved trees, so there are no leaves in the winter and all the ground surface under the tree branches is covered with snow.

3月28日にrav、gav、bavがそれぞれ1.0付近から変化し始めた。これは画像に彩度を持つ色が現れ始めたことを意味している。雪解けに伴って、地表の土、下草が露出し始めたため、雪解けが進行するにつれ、ravが増加し、bavが減少している。ravが極大に達したところで地表の積雪が完全に消えている。この間、gavの値は1.02付近で冬季からほとんど変化がない。2002年の場合、雪解けは4月18日に完了し、この後約1ヶ月間rav、gav、bavはほぼ一定であった。 On March 28, r av , g av and b av started to change from around 1.0. This means that a saturated color has begun to appear in the image. As the snow thaws, the soil and undergrowth on the surface began to be exposed, and as the thaw progressed, r av increased and b av decreased. When r av reaches the maximum, the snow on the surface is completely gone. During this time, the value of g av is around 1.02 and has hardly changed since winter. In 2002, the thaw was completed on April 18, and r av , g av , and b av were almost constant for about a month thereafter.

5月11日頃には樹木の枝で展葉が始まり、画像上では地表の下草を遮蔽するようになる。これに伴い、樹冠の緑色が写った面積の増加によってgavが増加し、相対的に下草のravが減少する。gavの増加は、画像内のすべての樹木で展葉が完了する6月1日頃まで続く。この間、gavが増加するとともにbavの値が4月に比べさらに減少し、展葉が完了した際に極小値をとる。展葉直後の樹木の葉の色は下草の色より輝度の高い黄色成分を持っているため、前述したようにbavの減少を補色である黄色成分の増加として理解できる。 Around May 11th, tree leaves begin to spread, and on the image, the undergrowth of the ground is shielded. Along with this, g av increases due to an increase in the area where the green color of the canopy appears, and r av of the undergrowth relatively decreases. The increase in g av continues until around June 1 when the leaves of all the trees in the image are complete. During this period, g av increases and b av decreases further compared to April, and takes a local minimum when leaf opening is complete. Since the color of the leaves of the tree immediately after spreading has a yellow component with a higher luminance than the color of the undergrowth, the decrease in b av can be understood as an increase in the yellow component that is a complementary color as described above.

展葉が完了してから7、8、9月の間は画像全体が樹冠に覆われ、gavが卓越している。しかし、詳細に見ると、時間の経過とともに漸減傾向にあることがわかる。また、ravとbavが増加していることもわかる。これは平均の色が無彩色に近づいていることを意味している。画像全体の全色の平均輝度値によって正規化しているため、図には表れていないが、季節の進行に伴って樹木の葉が劣化し、色が黒ずんだためであると考えられる。 The entire image is covered with a canopy between July, August and September after the exhibition is completed, and g av is outstanding. However, in detail, it can be seen that there is a gradual decrease with time. It can also be seen that r av and b av are increasing. This means that the average color is approaching an achromatic color. Since it is normalized by the average luminance value of all the colors of the entire image, it does not appear in the figure, but it is thought that this is because the leaves of the tree deteriorated and the color became dark as the season progressed.

9月下旬になると、gavの減少が加速し、同時にravが増加、bavが再び減少し始める。これは紅葉に伴って、樹冠の色が緑色から黄色ないし赤色〜薄茶色に変化したためである。平均の色も、紅葉の特徴である赤みと黄みを帯びた色を示している。この紅葉の開始は、他のイベント、雪解けや展葉のようにrav、gav、bavの線グラフに明瞭な屈曲がなく、日の特定が困難である。雪解けや展葉は、雪の白色や樹木の葉の緑色を示す画素が画像中に占める面積の増減によって現れるのに対して、紅葉は被写体そのものの色が徐々に変化することによるものであるためと考えられる。 At the end of September, the decrease in g av accelerates, at the same time r av increases and b av begins to decrease again. This is because the color of the crown changed from green to yellow to red to light brown with autumn leaves. The average color also shows the reddish and yellowish color characteristic of autumn leaves. The start of the autumn leaves is difficult to identify the day because there is no clear bending in the line graphs of r av , g av , and b av like other events, thaw and exhibition leaves. Melting snow and spreading leaves appear due to the increase or decrease in the area occupied by the white color of the snow or the green color of the leaves of the tree, whereas autumn leaves are due to the gradual change in the color of the subject itself. Conceivable.

gavがほぼ1.0に減少し、ravが卓越して極大、bavが極小の値をとった10月16日頃に画像では緑色の葉が見られなくなり、紅葉が最盛期に達したものと思われる。これを境に落葉が始まって、ravが減少し、bavが増加する。図4を細かく見ると、紅葉の最盛期に伴うrav、gav、bavの変化は一斉に起きるのではなく、それぞれ時間差をおいていることが分かる。画像に含まれている樹木は5種類程度あるため、樹種によって紅葉期と色が異なり、さらに樹種によって樹冠の高さも異なるため、それらがrav、gav、bavそれぞれの変化に数日の差を生じているものと思われる。紅葉期の日々の画像を観察すると、最初にシナノキの紅葉が始まり、10月16日に落葉を完了している。同日、画像内の多く範囲を占めるダケカンバ、ミズナラの黄みを帯びた紅葉が最盛期となると同時に落葉が始まり、bavが極小に達している。これと入れ替わるように、樹冠が他の樹木より低いコハウチワカエデが紅葉し、3日後にravが極大に達し、落葉とともに減少している。 The green leaves disappeared in the image around October 16, when g av decreased to almost 1.0, r av was exceptionally maximal, and b av was minimal, and the autumn leaves reached their peak. Seem. At this point, littering begins, r av decreases, and b av increases. Looking closely at FIG. 4, it can be seen that the changes in r av , g av , and b av associated with the peak season of autumn leaves do not occur all at once, but have a time difference. Since trees contained in the image have a approximately five, different colored leaves life and color by species, further also different for the height of the crown on species, of which r av, g av, b av few days each change It seems that there is a difference. Observing the daily images of the autumnal leaves, the autumn leaves of linden trees began first, and the fallen leaves were completed on October 16. On the same day, yellow leaves of Dake birch and Mizunara, which occupy a large area in the image, reached the peak, and at the same time, defoliation began, and b av reached a minimum. As replaced with this crown is colored leaves lower Kohauchiwakaede other trees, r av is maximum reached after 3 days, it decreases with litter.

2002年には、落葉が完了する前の10月29日に降雪があり、11月3日には積雪期に入ってしまったため、4月に見られたような地表の土や下草、落葉が露出した期間がなかったが、2001年は10月28日に落葉が完了し、地表面の一部に積雪が現れた12月7日まで、樹木に葉がなく、画像全体が地表面の土、下草、落葉で占められている期間があった。この間、2002年4月と同様に、gavがほぼ1.0付近、ravが1.05付近と若干ながら他の2色より大きく、bavが極小と1.0の中間である0.85付近でそれぞれ一定の値をとっていた。その後、地表が積雪によって覆われるとrav、gav、bavが1.0付近に収束している。 In 2002, there was snowfall on October 29, before the fallen leaves were completed, and the snowy season began on November 3, so the soil, undergrowth, and fallen leaves on the surface as seen in April. There was no exposed period, but until December 7th when the fallen leaves were completed on October 28 in 2001 and snow appeared on a part of the ground surface, the trees had no leaves and the entire image was soil on the ground surface. There was a period occupied by undergrowth, fallen leaves. During this period, as in April 2002, g av is almost 1.0, r av is slightly larger than 1.05, and slightly larger than the other two colors, and b av is a constant value between 0.85, which is between the minimum and 1.0. I was taking it. After that, when the ground surface is covered with snow, r av , g av and b av converge to around 1.0.

本発明による画像の数値的解析方法の利用による森林の二酸化炭素収支テレメトリシステムについて、高山観測所に設置した定点景観カメラシステムを例示する図9を参照して説明する。このテレメトリシステムは、森林による二酸化炭素の吸収・放出の常時無人監視を行うことができる。二酸化炭素排出削減、排出権取引に絡み、森林は産業由来の二酸化炭素排出を少なからず低減する吸収・固定を行っていると考えられている。京都議定書の運用ルールでは、排出削減目標に森林等による吸収を計上することが認められた。この吸収量を算定するため、科学的裏付けのある測定方法の検討が行われつつある。また、実態把握のための研究レベルでは広域をカバーする多点において森林による二酸化炭素固定量の監視を行うことが必要とされ、監視網を構築するプロジェクトが発足するなど整備が急がれている。現在進行中の研究レベルのプロジェクトのみならず、将来、森林保全による排出低減を含む二酸化炭素排出権取引が実行段階に入った場合には、排出権に関わる事業者においても二酸化炭素固定量を低コストで監視する手段が必要になる。   A forest carbon dioxide balance telemetry system using a numerical image analysis method according to the present invention will be described with reference to FIG. 9 illustrating a fixed-point landscape camera system installed at a high mountain observatory. This telemetry system can always perform unattended monitoring of carbon dioxide absorption and release by forests. In connection with carbon dioxide emission reduction and emission trading, forests are thought to absorb and fix to reduce industrial carbon dioxide emissions. Under the Kyoto Protocol's operational rules, it was allowed to include absorption by forests, etc. as emission reduction targets. In order to calculate this amount of absorption, a scientifically supported measurement method is being studied. Also, at the research level for grasping the actual situation, it is necessary to monitor the amount of carbon dioxide fixed by forests at many points covering a wide area, and the development of a project to build a monitoring network is urgently required . Not only research-level projects that are currently underway, but also carbon dioxide emission trading including emission reductions due to forest conservation will be put into the implementation stage in the future. A means of monitoring at cost is required.

本装置における主な監視項目は、気温、湿度、土壌水分量、光量子量、葉面積指数、フェノロジー(樹木の展葉・落葉、地表面の積雪などの景観)の画像情報などである。これらの情報を用いて二酸化炭素の吸収・放出量の簡易推定を行う。二酸化炭素濃度(フラックス)の精密な測定が行われている観測地点では、その情報収集、処理にも対応する。また、この装置の使用が想定される場所の多くは商用電源の確保や常駐保守要員の配置が困難な遠隔地である。このため、太陽光や風力などの自然エネルギーにより発電し、システムを動作させる。同様に、利用者が習熟していなくとも簡便に扱え、運用コストの低減も可能とする、観測データの自動オンサイト処理や、携帯電話、衛星通信を利用してデータ集積拠点にデータを自動回収するなどのテレメトリ技術を導入する。以上のシステムを、耐久性、価格、操作の簡易性を考慮してパッケージ(製品)化する。最終的には監視パッケージ利用者から回収したデータを自動的にデータベース化し、インターネットを通じて配信するネットワーク化する。   The main monitoring items in this device are temperature, humidity, soil moisture content, light quantum amount, leaf area index, image information of phenology (landscapes such as tree leaves and fallen leaves, snow on the ground surface), and the like. Using these information, simple estimation of carbon dioxide absorption / release amount is performed. At observation points where precise measurement of carbon dioxide concentration (flux) is being conducted, the information collection and processing are also supported. Many of the places where the use of this apparatus is assumed are remote places where it is difficult to secure commercial power and arrange resident maintenance personnel. For this reason, electric power is generated by natural energy such as sunlight and wind power to operate the system. Similarly, automatic on-site processing of observation data, which can be easily handled even if the user is not proficient, and can reduce operating costs, and data is automatically collected at the data collection base using mobile phones and satellite communications Introduce telemetry technology such as The above system is packaged (product) in consideration of durability, price, and ease of operation. Eventually, data collected from monitoring package users is automatically converted into a database and networked for distribution over the Internet.

制御通信モジュールは、観測サイト側パッケージに取り付けるすべてのセンサ類の制御およびデータ取得、データ集積拠点との通信、さらにデータのオンサイト処理(各センサからの情報を論理的に処理統合し、観測地点周囲の森林による二酸化炭素の吸収・排出量をその場で算出する)機能を担う核となる装置である。通常のパーソナルコンピュータを用いても、これらの機能は実現できる。しかし、それには大きな電力を要するため、自然エネルギーで駆動するのは困難である。また、筐体が大きくなり、設置の自由度を下げることになる。そこで、最近注目を集めている「組み込み型コンピュータ」の技術を応用した。本装置では、センサ類の装着が容易であり、かつ消費電力や必要とする容積が小さく、ハウジングを小型化しやすいことなどを考慮し、1枚の基板上に構築されたものを採用した。   The control and communication module controls all sensors attached to the observation site side package and acquires data, communicates with the data collection base, and further on-site processing of data (information from each sensor is logically integrated and It is a core device that plays a role in calculating carbon dioxide absorption and emission by the surrounding forest on the spot. These functions can also be realized using a normal personal computer. However, since it requires large electric power, it is difficult to drive with natural energy. In addition, the casing becomes large, and the degree of freedom in installation is lowered. Therefore, we applied the technology of “embedded computer” which has been attracting attention recently. In this apparatus, a sensor constructed on a single substrate is adopted in consideration of easy mounting of sensors, small power consumption and required volume, and easy housing miniaturization.

植物季節自動判定のアルゴリズムを例示する図である。It is a figure which illustrates the algorithm of a plant season automatic determination. カメラによる撮影を説明する図である。It is a figure explaining imaging | photography with a camera. 撮影記録を行うシステムを例示する図である。It is a figure which illustrates the system which performs imaging | photography recording. 画像の平均的な色の経時変化を求める範囲を説明する図である。It is a figure explaining the range which calculates | requires the time-dependent change of the average color of an image. 毎日定時に撮影、記録した画像を2001年1月から2002年12月までの2年間にわたって蓄積したものを解析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having analyzed the thing image | photographed and recorded at the fixed time every day for two years from January 2001 to December 2002. 図1に例示の植物季節自動判定アルゴリズムを実行する植物季節映像テレメトリシステムを例示する図である。It is a figure which illustrates the plant season image | video telemetry system which performs the plant season automatic determination algorithm illustrated in FIG. 2002年の各日についての判定結果を示す図である。It is a figure which shows the determination result about each day of 2002. 年間を通じて出現した29種類のパターンを示す図である。It is a figure which shows 29 types of patterns which appeared throughout the year. 高山観測所に設置した定点景観カメラシステムによる観測を説明する図である。It is a figure explaining the observation by the fixed point landscape camera system installed in the Takayama observatory.

Claims (3)

撮影した複数画素からなるカラー画像を、画素毎にこのカラーを複数色に分解したデジタル画像データとして画素毎に保存し、
分解した色毎の単色の輝度値及び全色の輝度値について、その画像データに含まれる全画素にわたり平均した単色の平均輝度値及び全色の平均輝度値を求め、かつ、この全色の平均輝度値に基づき正規化した色毎の正規化平均輝度値を求め、
色毎に正規化平均輝度値の時系列を作成し、それぞれの値の所定値に対する大小及び増減傾向の正負を求め、
色毎の正規化平均輝度値の前記所定値に対する大小及び増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応するカラー画像の状態を判定することから成る画像の数値的解析方法。
A captured color image consisting of a plurality of pixels is stored for each pixel as digital image data obtained by separating this color into a plurality of colors for each pixel,
With respect to the luminance value of a single color and the luminance value of all colors for each separated color, the average luminance value of the single color and the average luminance value of all colors averaged over all the pixels included in the image data are obtained, and the average of all the colors is obtained. Find the normalized average luminance value for each color normalized based on the luminance value,
Create a time series of normalized average luminance values for each color, determine the magnitude of each value relative to the predetermined value and the sign of the increase / decrease trend,
A numerical analysis method for an image, comprising: determining a state of a corresponding color image from a pattern of a combination of magnitude of the normalized average luminance value for each color with respect to the predetermined value and a positive / negative combination of increasing / decreasing tendency.
現場設置モジュールと、データ集積・解析モジュールとから成る画像の数値的解析システムにおいて、
前記現場設置モジュールは、複数画素からなるカラー画像を撮影して、画素毎にこのカラーを複数色に分解したデジタル画像データに変換する撮影部と、
分解した色毎の単色の輝度値及び全色の輝度値について、その画像データに含まれる全画素にわたり平均した単色の平均輝度値及び全色の平均輝度値を求め、かつ、この全色の輝度値の平均値に基づき正規化した色毎の正規化平均輝度値を算出するデータ収集及び演算部と、
この算出した色毎の正規化平均輝度値を送信する通信部とを有し、
前記データ集積・解析モジュールは、前記現場設置モジュールより送信された色毎の正規化平均輝度値を受信する通信部と、
色毎の正規化平均輝度値の時系列を作成し、かつ、それぞれの値の所定値に対する大小及び増減傾向の正負を求めて、色毎の正規化平均輝度値の前記所定値に対する大小及び増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応するカラー画像の状態を判定するデータ収録及び演算部と、を有する、
ことから成る画像の数値的解析システム。
In a numerical analysis system for images consisting of an on-site installation module and a data collection / analysis module,
The on-site installation module captures a color image composed of a plurality of pixels and converts the color into digital image data obtained by separating the color into a plurality of colors for each pixel; and
With respect to the luminance value of the single color and the luminance value of all colors for each separated color, the average luminance value of the single color averaged over all pixels included in the image data and the average luminance value of all the colors are obtained, and the luminance of all the colors A data collection and calculation unit for calculating a normalized average luminance value for each color normalized based on the average value,
A communication unit for transmitting the calculated normalized average luminance value for each color,
The data collection / analysis module includes a communication unit that receives a normalized average luminance value for each color transmitted from the field installation module;
Create a time series of normalized average luminance values for each color, and calculate the magnitude and increase / decrease of the normalized average luminance value for each color with respect to the predetermined value. A data recording and calculation unit for determining the state of the corresponding color image from a pattern of positive and negative combinations of trends,
A numerical analysis system for images.
撮影した複数画素からなるカラー画像を、画素毎にこのカラーを複数色に分解したデジタル画像データとして画素毎に保存し、
その画像データ毎に含まれる全画素にわたり平均した単色の平均輝度値及び全色の平均輝度値を求め、かつ、この全色の平均輝度値に基づき正規化した色毎の正規化平均輝度値を求め、
色毎の正規化平均輝度値の時系列を作成し、それぞれの値の所定値に対する大小及び増減傾向の正負を求め、
色毎の正規化平均輝度値の前記所定値に対する大小及び増減傾向の正負の組み合わせのパターンから、対応するカラー画像の状態を判定する各手順を実行する画像の数値的解析プログラム。
A captured color image consisting of a plurality of pixels is stored for each pixel as digital image data obtained by separating this color into a plurality of colors for each pixel,
The average luminance value of a single color averaged over all pixels included in each image data and the average luminance value of all colors are obtained, and the normalized average luminance value for each color normalized based on the average luminance value of all colors is obtained. Seeking
Create a time series of normalized average luminance values for each color, find the magnitude of each value relative to the predetermined value and the positive / negative of the increase / decrease trend,
An image numerical analysis program for executing each procedure for determining a state of a corresponding color image from a pattern of a combination of magnitude of the normalized average luminance value for each color with respect to the predetermined value and a positive / negative combination of increase / decrease tendency.
JP2004048784A 2004-02-24 2004-02-24 Image numerical analysis method, system, and program Expired - Lifetime JP4280823B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004048784A JP4280823B2 (en) 2004-02-24 2004-02-24 Image numerical analysis method, system, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004048784A JP4280823B2 (en) 2004-02-24 2004-02-24 Image numerical analysis method, system, and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005242494A JP2005242494A (en) 2005-09-08
JP4280823B2 true JP4280823B2 (en) 2009-06-17

Family

ID=35024199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004048784A Expired - Lifetime JP4280823B2 (en) 2004-02-24 2004-02-24 Image numerical analysis method, system, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4280823B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013206955A1 (en) * 2013-04-17 2014-11-06 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG communicator
JP6421574B2 (en) * 2014-12-11 2018-11-14 富士通株式会社 Abandoned farmland judgment method, abandoned farmland judgment program, and abandoned farmland judgment device
JP7340788B2 (en) * 2019-03-27 2023-09-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Lighting system and lighting method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005242494A (en) 2005-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
White et al. Measuring fractional cover and leaf area index in arid ecosystems: digital camera, radiation transmittance, and laser altimetry methods
Winkler et al. Assessing the effects of post‐pine beetle forest litter on snow albedo
Key et al. Landscape assessment (LA)
Zhang et al. Determining digital hemispherical photograph exposure for leaf area index estimation
Richardson et al. Near-surface sensor-derived phenology
Richardson et al. Use of digital webcam images to track spring green-up in a deciduous broadleaf forest
Inoue et al. Utilization of ground-based digital photography for the evaluation of seasonal changes in the aboveground green biomass and foliage phenology in a grassland ecosystem
Abd Latif et al. Determination of tree species using Worldview-2 data
Toda et al. Estimation of plant area index and phenological transition dates from digital repeat photography and radiometric approaches in a hardwood forest in the Northeastern United States
Pitt et al. Use of remote sensing for forest vegetation management: a problem analysis
Sakamoto et al. Application of day and night digital photographs for estimating maize biophysical characteristics
Lang et al. Digital photography for tracking the phenology of an evergreen conifer stand
Peltoniemi et al. Webcam network and image database for studies of phenological changes of vegetation and snow cover in Finland, image time series from 2014 to 2016
JP4280823B2 (en) Image numerical analysis method, system, and program
Zhong et al. Empirical models on urban surface emissivity retrieval based on different spectral response functions: A field study
JP2010220569A (en) Method for continuously measuring change in growth of plant body
AU2021204034B2 (en) Information processing device, information processing method and program
Coops et al. Procedures for predicting habitat and structural attributes in eucalypt forests using high spatial resolution remotely sensed imagery
Doi Simple luminosity normalization of greenness, yellowness and redness/greenness for comparison of leaf spectral profiles in multi-temporally acquired remote sensing images
Law Estimation of leaf area index and light intercepted by shrubs from digital videography
Xiang et al. Monitoring mangrove phenology using camera images
US20230408889A1 (en) Imaging apparatus and lens apparatus
Sharma et al. Tracking the seasonal dynamics of Himalayan birch using a time-lapse camera
Toda et al. Determination of species-specific leaf angle distribution and plant area index in a cool-temperate mixed forest from UAV and upward-pointing digital photography
Wilkinson et al. Can upward-facing digital camera images be used for remote monitoring of forest phenology?

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051004

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090210

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350