JP4337256B2 - Weather detection device, weather detection system, and weather detection method - Google Patents

Weather detection device, weather detection system, and weather detection method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理技術を用いて降雪などの気象状況を検出する気象検出装置、気象検出システム及び気象検出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
高速道路などにおいて、冬期には気象状況により道路の除雪作業などが必要となる。この除雪作業は、単位時間当たりの降雪量などの気象状況に応じて除雪車を出動させ、除雪車で路上の雪を除去することにより行われる。その際、迅速かつ的確な除雪作業を行うためには、気象状況を正確に知る必要がある。
【0003】
従来、気象状況は、作業員が降雪計などを用いて1時間あたり1m2に何gの雪が降ったかを直接計測することにより、計測されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような気象検出の手法では、迅速に気象状況を把握することができない。また、気象状況の計測箇所が多数ある場合、それに応じて作業員を配備する必要があり、多くの人員を要する。このようなことから、多数箇所にわたる気象状況を迅速に検出できる装置などの技術開発が切望されている。
【0005】
そこで本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、多数箇所の気象状況を迅速に検出できる気象検出装置、気象検出システム及び気象検出方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る気象検出装置は、降雪監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの総和を算出する算出手段と、パワースペクトルの総和の値に基づいて降雪監視領域の降雪状態を判断する降雪判断手段とを備えている。
【0007】
また本発明に係る気象検出システムは、降雪状況を監視すべき監視領域を撮影する撮影手段と、撮影手段から出力される映像信号を入力し、その映像信号の画像データに基づいて監視領域の降雪状態を検出する前述の気象検出装置とを備えている。
【0008】
また本発明に係る気象検出方法は、降雪監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換工程と、二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの総和を算出する算出工程と、パワースペクトルの総和の値に基づいて降雪監視領域の降雪状態を判断する降雪判断工程とを備えている。
【0009】
これらの発明によれば、画像データを二次元離散フーリエ変換することにより、画像データにおける周期性を通じて降雪状態を検出することができる。また、この検出結果は、撮影時の周囲の明るさなどの影響を受けにくく、正確な降雪検出が可能となる。
【0010】
また、本発明に係る気象検出装置において、降雪判断手段は、パワースペクトルの総和と降雪状態との関係を示す関係式を用いて、降雪状態を判断することが好ましい。このような構成を採用した場合、関係式にパワースペクトルの総和を代入することで、降雪状態を定量的に数値で示すことができる。
【0011】
また本発明に係る気象検出装置は、監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの分布状態に基づいて、監視領域の風力を判断する風力判断手段とを備えている。
【0012】
また本発明に係る気象検出システムは、監視領域を撮影する撮影手段と、撮影手段から出力される映像信号を入力し、その映像信号の画像データに基づいて監視領域の風力を検出する前述の気象検出装置とを備えている。
【0013】
また本発明に係る気象検出方法は、監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換工程と、二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの分布状態に基づいて、監視領域の風力を判断する風力判断工程とを備えている。
【0014】
これらの発明によれば、画像データを二次元離散フーリエ変換することにより、画像データにおける周期性を通じて監視領域の風力を検出することができる。また、この検出結果は、撮影時の周囲の明るさなどの影響を受けにくく、正確な風力検出が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【0016】
(第一実施形態)
図1は、本実施形態に係る気象検出システム及び気象検出装置の構成図である。
【0017】
図1に示すように、気象検出システム1は、車両などが走行する高速道路での降雪状況を検出するシステムであって、監視カメラ2、気象検出装置3を備えている。
【0018】
監視カメラ2は、高速道路上又は一般国道などを撮影する撮影手段であり、例えば、CCDカメラなどが用いられる。なお、監視カメラ2としては、動画を撮像するものに限られず、静止画を撮像するものであってもよい。また、監視カメラ2としては、撮影位置を変えられる可動式のものであってもよい。この場合、後述する検出板21を一定時間間隔で定期的に撮影するものであってもよい。
【0019】
また、道路の交通監視システムに用いられる監視用カメラが設置されているときには、その交通監視用カメラを気象検出システム1の監視カメラ2として用いてもよい。この場合、既存の監視用カメラで得られた映像信号を用い、その映像信号に基づいて気象検出が可能となる。従って、気象検出システム1のために別個に監視カメラ2を設置する必要がなく、気象検出システム1の設置コストが大幅に削減できる。
【0020】
監視カメラ2の前方には、検出板21が設けられている。検出板21は、降る雪の検出するための背景として機能するものであり、黒色の板体により構成されている。検出板21を黒色とすることにより、白色の雪の存在が明瞭となり、雪の撮像が容易なものとなる。また、検出板21は、表面に防水コーティングするのが望ましい。この場合、検出板21の表面に雪が付着することが防止され、雪の撮影時の背景としての機能が損なわれない。更に、夜間でも降雪状態が検出できるように検出板21を照らす照明を設置するのが望ましい。
【0021】
なお、図1では監視カメラ2を一台のみ図示しているが、気象検出システム1は、複数の監視カメラ2を備えており、道路の各箇所に監視カメラ2が設置されている。
【0022】
各監視カメラ2は、気象検出装置3と電気的に接続されており、その気象検出装置3に映像信号を出力する。気象検出装置3は、監視カメラ2の映像信号を入力し、その映像信号に基づいて画像処理を行い、監視領域における気象状況を検出するものであり、気象検出システム1において気象検出手段として機能する。
【0023】
この気象検出装置3は、映像入力部31、画像処理部32、計測処理部33、外部装置出力部34及びヒューマンインターフェース35を備えて構成されている。
【0024】
映像入力部31は、監視カメラ2から出力される映像信号を入力するものであり、アナログ信号である映像信号をデジタル信号にA/D変換し、一定周期ごとにA/D変換した映像信号を画像データとして画像メモリに入力する。この画像データの入力は、一定周期で行われ、例えば、3sec.ごとに行われる。入力される画像データは、例えば、x軸、y軸の座標点ごとに濃淡値を持つ画素の集合であり、その画素の濃淡は例えば8ビットの256階調とされる。
【0025】
画像処理部32は、画像データのフーリエ変換処理、パワースペクトルの算出処理、降雪モードの判定などの処理を行うものであり、例えば、画像処理プロセッサなどにより構成される。計測処理部33は、データ蓄積処理や外部装置との通信処理などの制御処理を行うものであり、例えば、汎用マイクロプロセッサなどにより構成される。
【0026】
外部出力部34は、監視領域における気象状況を検出信号として出力するものであり、外部装置4と接続されている。外部装置4は、気象情報の表示などを行うものであり、例えば、管制センタに設置される気象データベース又は警告表示板、高速道路付近に設置される表示パネルなどである。
【0027】
ヒューマンインターフェース35は、システムパラメータの設定や処理結果の出力などを行うものであり、画像処理部32、計測処理部33及び外部出力部34とモニタ・保守コンソール5との間に設置されている。モニタ・保守コンソール5は、図示しない管制センタに設置され、気象検出装置3の設定などを行うものである。管制センタでは、監視カメラ2から伝送される映像信号を気象検出装置3を介してモニタに入力し、監視領域を監視員が目視にて監視できるようになっている。
【0028】
次に、本実施形態に係る気象検出システム及び気象検出装置における気象検出方法について説明する。
【0029】
図1において、監視カメラ2により、高速道路における監視領域が撮影される。監視カメラ2の映像信号は、気象検出装置3の映像入力部31に入力され、A/D変換され、画像データとして記憶される。そして、この画像データに基づき、気象検出装置3により、気象状況が検出される。
【0030】
図2に気象検出装置3における気象検出処理のフローチャートを示す。
【0031】
図2のステップS10(以下、単に「S10」と示す。他のステップについても同様とする。)にて、画像データの読み込みが行われる。画像データは、例えば、3secの一定周期で読み込まれる。次いで、S12に移行し、読み込まれた画像データを二次元離散フーリエ変換するフーリエ変換処理が行われる。
【0032】
このフーリエ変換処理は、画像データ中の一部の領域、即ち計測領域において行われる。計測領域は、画素数が2の階乗となる領域が設定され、例えば64×64からなる領域が設定される。
【0033】
そして、次の式(1)により、計測領域におけるパワースペクトルF(u、v)の算出が行われる。
【数1】

Figure 0004337256
但し、f(x、y)は計測領域中の画素の輝度値、Mは計測領域の横方向における画素数、Nは計測領域の縦方向における画素数である。u、vは、−M/2≦u≦M/2、−N/2≦v≦N/2にそれぞれ設定される。
【0034】
次いで、S14に移行し、式(1)のパワースペクトルF(u、v)に基づいて、次の式(2)に示すように、パワースペクトルの強さ(振幅スペクトル)P(u、v)が算出される。
P(u、v)=(R2+I2)1/2 ‥‥(2)
但し、RはF(u、v)の実部であり、IはF(u、v)の虚部である。
【0035】
そして、パワースペクトルの強さP(u、v)に基づいて、次の式(3)に示すように、計測領域におけるパワースペクトルの総和PMの算出が行われる。
【数2】
Figure 0004337256
但し、PMは、P(0、0)を除いた値とする。
【0036】
次いで、S16に移行し、降雪状態の判定が行われる。降雪状態の判定は、算出されたパワースペクトルの総和PMに基づいて行われる。
【0037】
例えば、降雪モードを降雪強度の順に「強」、「中」、「弱」、「なし」として設定し、降雪モードの「強」と「中」のしきい値をA1、降雪モードの「中」と「弱」のしきい値をA2、降雪モードの「弱」と「なし」のしきい値をA3と設定する。この場合、しきい値A1、A2及びA3は、A1>A2>A3と設定される。
【0038】
そして、算出して得られたパワースペクトルの総和PMがしきい値A1以上であれば降雪モードが「強」と判定され、算出して得られたパワースペクトルの総和PMがしきい値A1より小さくしきい値A2以上であれば降雪モードが「中」と判定され、算出して得られたパワースペクトルの総和PMがしきい値A2より小さくしきい値A3以上であれば降雪モードが「弱」と判定され、算出して得られたパワースペクトルの総和PMがしきい値A3より小さいときには降雪モードが「なし」と判定される。
【0039】
そして、S18に移行し、判定された降雪モードの情報が外部出力部34から外部装置4へ出力され、制御処理を終了する。
【0040】
次に、本実施形態に係る気象検出装置、気象検出システム及び気象検出方法を用いて行った実際の気象検出結果について説明する。
【0041】
図3〜図6に監視カメラ2の撮影映像に基づいて得られた画像データを示す。図3は、降雪状態が強い時の画像データである。図4は、降雪状態が中程度の時の画像データである。図5は、降雪状態が弱い時の画像データである。図6は、降雪していない時の画像データである。なお、図3〜図6の画像データは、横m×縦nが320×240(76800点)のbmp画像である。また、図3〜図6において、黒い部分は、黒色の検出板21である。
【0042】
これらの画像データの検出板上の画素について、上述した図2のS12〜S14までの画像処理、即ちフーリエ変換処理を行った。その結果、図7〜図14のフーリエ変換データを得た。
【0043】
図7は、降雪状態が強い時の画像データをフーリエ変換して得られたものであって、それを立体的に示したものである。図7において、u、vの横方向は周波数成分を示し、PMの縦方向は各周波数成分における強度を示している。図8は、図7を平面的に示したものであり、降雪状態が強い時のフーリエ変換における周波数分布を示すものである。
【0044】
図9は、降雪状態が中程度の時の画像データをフーリエ変換して得られたものであり、それを立体的に示したものである。また、図10は、図9を平面的に示したものであり、降雪状態が中程度の時のフーリエ変換における周波数分布を示すものである。
【0045】
図11は、降雪状態が弱い時の画像データをフーリエ変換して得られたものであり、それを立体的に示したものである。また、図12は、図11を平面的に示したものであり、降雪状態が弱い時のフーリエ変換における周波数分布を示すものである。
【0046】
図13は、降雪なしの時の画像データをフーリエ変換して得られたものであり、それを立体的に示したものである。また、図14は、図13を平面的に示したものであり、降雪なしの時のフーリエ変換における周波数分布を示すものである。
【0047】
なお、図7〜図14は、u、vの各周波数成分において、低周波成分を中心部分に分布させ高周波成分を4隅の部分に分布させて、シャッフリングしたものである。
【0048】
図7及び図8の降雪状態が強い場合のフーリエ変換を見ると、低周波成分を中心としてパワースペクトル(PM)が大きくなっており、縦方向(v)の周期性が強く示されている。
【0049】
図9及び図10の降雪状態が中程度の場合のフーリエ変換を見ると、低周波成分を中心としてパワースペクトル(PM)が大きくなっているが、縦方向(v)の周期性がやや強く示されている。
【0050】
図11及び図12の降雪状態が弱い場合のフーリエ変換を見ると、全体としてパワースペクトル(PM)が小さくなっている。
【0051】
図13及び図14の降雪なしの場合のフーリエ変換を見ると、全体としてパワースペクトル(PM)が微少なものとなっている。
【0052】
そして、各降雪状態におけるパワースペクトルの総和を算出すると、図15に示すように、降雪状態が強い場合は1181291.1であり、降雪状態が中程度の場合は1015720.0であり、降雪状態が弱い場合は885125.7であり、降雪なしの場合は399316.7であった。
【0053】
このように各降雪状態をパワースペクトルの総和の大小により判別することが可能である。この場合、降雪状態を判別するしきい値としては、例えば、降雪状態の「強」と「中」のしきい値A1を1050000、降雪状態の「中」と「弱」のしきい値A2を950000、降雪状態の「弱」と「なし」のしきい値A3を450000とすれば、降雪状態をパワースペクトルの総和に基づいて判別することができる。
【0054】
以上のように、本実施形態に係る気象検出システム、気象検出装置及び気象検出方法によれば、気象状況を検出すべき場所を撮影した画像データを画像処理することにより、降雪状況を検出することができる。このため、多数の場所の降雪状況を迅速に検出することができる。
【0055】
また、画像処理としてフーリエ変換を行うことにより、画像データにおいて降雪による画像の周期性を検出し、その周期性の程度に基づいて降雪状態を判別することができる。従って、監視領域の周囲の明るさによる画像の明暗などに影響されることなく、降雪状態の判別が確実に行える。
【0056】
また、フーリエ変換により得られたパワースペクトルの最大値でなく、パワースペクトルの総和に基づいて降雪状態を判別することにより、降雪状態が「強」と「中」の場合でも確実に判別することができる。
【0057】
更に、本実施形態に係る気象検出システム、気象検出装置及び気象検出方法によれば、既存の監視カメラの映像を利用すれば、新たに監視カメラの設置工事などが必要なく、気象検出システムの導入が容易である。
【0058】
なお、本実施形態では高速道路の降雪状況を検出する気象検出システム、気象検出装置及び気象検出方法について説明したが、本発明に係る気象検出システム、気象検出装置及び気象検出方法はこのようなものに限られるものではなく、その他の場所の降雪状況を検出するものであってもよい。
【0059】
(第二実施形態)
次に、第二実施形態に係る気象検出装置、気象検出システム及び気象検出方法について説明する。
【0060】
第一実施形態に係る気象検出装置、気象検出システム及び気象検出方法は監視領域の降雪状態を検出するものであったが、本実施形態に係る気象検出装置、気象検出システム及び気象検出方法は監視領域の降雪時の風力を検出するものである。
【0061】
本実施形態に係る気象検出装置及び気象検出システムは、図1に示す第一実施形態の気象検出装置及び気象検出システムと同様なハード構成を有している。
【0062】
図16に気象検出装置等に係る気象検出処理のフローチャートを示す。
【0063】
図16のステップS20にて、画像データの読み込みが行われる。画像データは、例えば、3secの一定周期で読み込まれる。次いで、S22に移行し、読み込まれた画像データのフーリエ変換処理が行われる。このフーリエ変換処理は、前述した図2のS12のフーリエ変換処理と同様に行われる。
【0064】
次いで、S24に移行し、パワースペクトルの分布の検出が行われる。例えば、パワースペクトルの分布検出は、画像データをフーリエ変換における周波数成分のパワースペクトルの分布を検出することにより行われる。
【0065】
そして、S26に移行し、パワースペクトルの分布に基づいて監視領域の風力の判定が行われる。例えば、図8に示すように、周波数分布の縦方向(v)にパワースペクトルが分布しているときには、画像データにおいて横方向の周期性が強いことを意味するため、雪が横方向に降っており、風力が強いと判断することができる。一方、周波数分布の横方向(u)にパワースペクトルが分布しているときには、画像データにおいて縦方向の周期性が強いことを意味するため、雪が縦方向に降っており、風力が弱いと判断することができる。
【0066】
なお、画像データのフーリエ変換は、この場合もシャッフリングしたものが用いられる。
【0067】
そして、S28に移行し、判定された風力の情報が外部出力部34から外部装置4へ出力され、制御処理を終了する。
【0068】
以上のように、本実施形態に係る気象検出システム、気象検出装置及び気象検出方法によれば、気象状況を検出すべき場所を撮影した画像データを画像処理することにより、監視領域の風力を検出することができる。このため、多数の場所の風力状況を迅速に検出することができる。
【0069】
また、画像処理としてフーリエ変換を行うことにより、画像データにおいて降雪等による画像の周期性を検出し、その周期性の程度に基づいて監視領域の風力を判別することができる。従って、監視領域の周囲の明るさによる画像の明暗などに影響されることなく、風力の判別が確実に行える。
【0070】
(第三実施形態)
次に、第三実施形態に係る気象検出システム及び気象検出装置について説明する。本実施形態が第一実施形態と異なるのは、計測処理部33の内部構成、及び、計測処理部33においてパワースペクトルの総和に基づいて降雪状態を判断する方法である。
【0071】
図17は、本実施形態の気象検出装置3に備えられた計測処理部33を示す図である。同図に示すように、計測処理部33には、パワースペクトルの総和PMと降雪状態との関係を示す関係式が記憶された関係式記憶部33aが内蔵されている。以下において、この関係式を「降雪強度算出式」と称する。
【0072】
図18を参照して、降雪強度算出式について説明する。図18は、降雪強度算出式を起てるために使用したグラフである。まず、第一実施形態の気象検出システムを用いてパワースペクトルの総和PMを求めてこれを横軸とし、各パワースペクトルの総和を求めたときの実際の降雪強度(cm/h)を縦軸としてプロットした。尚、このグラフは、昼間の測定によって得られた結果を示している。そして、プロットされた各点の分布を示す最適な曲線を求めたところ、画像出力結果x(パワースペクトルの総和)と降雪強度y(cm/h)との相関を示す以下のような二元二次の降雪強度算出式が得られた。
y=ax2+bx+c
(但し、a=3.0×10-17、b=−4.0×10-9、c=0.1113)
尚、この降雪強度関係式のピアソンの積率相関係数Rは0.8462となり、パワースペクトルの総和xと降雪強度yとは強い相関があることが分かった。
【0073】
そして、本実施形態の気象検出システム1によって実際に降雪状態を検出するには、まず、第一実施形態と同様に、図2のS10〜S20の動作を行う。そして、S14においてパワースペクトルの総和PMを求めた後に、計測処理部33は、関係式記憶部33aに記憶された上記の降雪強度算出式にパワースペクトルの総和PMを代入することで、降雪強度(cm/h)を判定する(S16)。このようにして得られた降雪強度は、降雪状態を定量的に数値で示すものであり、第一実施形態で検出された結果よりもさらに信頼度の高いものとなる。
【0074】
図19及び図20は、時刻と降雪強度との関係を示すグラフであり、本実施形態の気象検出システム1で検出された降雪強度を実線で表し、手作業で計測した降雪強度(以下、真値という)を破線で表している。図19は、9時40分から10時25分までの測定結果を示し、図20は、12時10分から14時05分までの測定結果を示している。各グラフに示すように、気象検出システム1で検出された降雪強度の傾向は、真値に近似しており、本実施形態の気相検出装置及び気象検出システムの気象検出精度が極めて優れていることが分かる。このため、多数の場所の気象状況を迅速且つ正確に検出することができる。
【0075】
図21は、夜間用の降雪強度算出式を起てるために使用したグラフである。まず、昼間用の降雪強度算出式を求める場合と同様に、第一実施形態の気象検出システムを用いてパワースペクトルの総和PMを求めてこれを横軸とし、各パワースペクトルの総和PMを求めたときの実際の降雪強度(cm/h)を縦軸としてプロットした。そして、プロットされた各点の分布を示す最適な曲線を求めたところ、パワースペクトルの総和xと降雪強度y(cm/h)との相関を示す以下のような二元二次の降雪強度算出式が得られた。
y=ax2+bx+c
(但し、a=2.39×10-16、b=−7.32×10-8、c=5.601)
尚、この降雪強度関係式のピアソンの積率相関係数Rは0.8590となり、パワースペクトルの総和xと降雪強度yとは強い相関があることが分かった。
【0076】
図22は、時刻と降雪強度との関係を示すグラフであり、本実施形態の気象検出システム1で検出された降雪強度を実線で表し、真値を破線で表している。尚、測定時刻は、夜間の18時05分から20時20分までである。このグラフに示すように、気象検出システム1で検出された降雪強度の傾向は真値に近似しており、夜間においても、本実施形態に係る気相検出装置及び気象検出システムの気象検出精度は優れていることが分かる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、気象状況を検出すべき場所を撮影した画像データを画像処理することにより、その気象状況を検出することができる。このため、多数の場所の気象状況を迅速に検出することができる。
【0078】
また、画像データを二次元離散フーリエ変換することにより、画像データにおける周期性を通じて気象状況を検出することができる。また、この検出結果は、撮影時の周囲の明るさなどの影響を受けにくく、正確な気象状況の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態に係る気象検出システムの説明図である。
【図2】気象検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】画像データの説明図である。
【図4】画像データの説明図である。
【図5】画像データの説明図である。
【図6】画像データの説明図である。
【図7】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図8】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図9】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図10】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図11】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図12】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図13】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図14】フーリエ変換後の画像データの説明図である。
【図15】画像データにおけるパワースペクトル総和の説明図である。
【図16】第二実施形態に係る気象検出装置等の説明図である。
【図17】第三実施形態に係る気象検出システムの計測処理部を示す図である。
【図18】昼間用の降雪強度算出式を求めるためのグラフである。
【図19】第三実施形態の気象検出システムで得られた結果と真値との関係を示すグラフである。
【図20】第三実施形態の気象検出システムで得られた結果と真値との関係を示すグラフである。
【図21】夜間用の降雪強度算出式を求めるためのグラフである。
【図22】第三実施形態の気象検出システムで得られた結果と真値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…気象検出システム、2…監視カメラ(撮影手段)、3…気象検出装置、21…検出板、33…計測処理部、33a…関係式記憶部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a weather detection device, a weather detection system, and a weather detection method for detecting a weather situation such as snowfall using an image processing technique.
[0002]
[Prior art]
On highways and the like, it is necessary to remove snow on the road in winter due to weather conditions. This snow removal work is performed by driving a snowplow according to weather conditions such as the amount of snowfall per unit time and removing snow on the road with the snowplow. At that time, it is necessary to know the weather condition accurately in order to perform snow removal work quickly and accurately.
[0003]
Conventionally, the weather situation is 1m per hour by a worker using a snow gauge. 2 It was measured by directly measuring how many grams of snow fell on the ground.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a weather detection method cannot quickly grasp the weather situation. In addition, when there are a large number of measurement points for weather conditions, it is necessary to deploy workers accordingly, which requires a lot of personnel. For this reason, there is an urgent need for technological development such as a device that can quickly detect weather conditions in many places.
[0005]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a weather detection device, a weather detection system, and a weather detection method that can quickly detect weather conditions at many locations. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the meteorological detection apparatus according to the present invention inputs image data obtained by photographing a snowfall monitoring region, and obtains the Fourier transform means for performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data, and two-dimensional discrete Fourier transform. Calculation means for calculating the total sum of the power spectra, and snowfall judgment means for judging the snowfall state of the snowfall monitoring area based on the value of the sum of the power spectra.
[0007]
In addition, the weather detection system according to the present invention inputs an image capturing unit that captures a monitoring area where a snowfall situation should be monitored, and a video signal output from the image capturing unit, and snowfall in the monitoring area is based on image data of the video signal. And the above-described weather detection device for detecting the state.
[0008]
In addition, the weather detection method according to the present invention is obtained by inputting the image data obtained by photographing the snowfall monitoring region and performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data, and the two-dimensional discrete Fourier transform. A calculation step for calculating the sum of the power spectra, and a snowfall determination step for determining the snowfall state of the snowfall monitoring region based on the value of the sum of the power spectra.
[0009]
According to these inventions, it is possible to detect a snowfall state through periodicity in image data by performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data. In addition, this detection result is not easily affected by the brightness of the surroundings at the time of shooting, and it is possible to accurately detect snowfall.
[0010]
In the meteorological detection apparatus according to the present invention, it is preferable that the snowfall determining means determine the snowfall state using a relational expression indicating the relationship between the sum of the power spectra and the snowfall state. When such a configuration is adopted, it is possible to quantitatively indicate the snowfall state by substituting the sum of the power spectrum into the relational expression.
[0011]
In addition, the weather detection apparatus according to the present invention receives image data obtained by photographing a monitoring region, and obtains Fourier transform means for performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data, and two-dimensional discrete Fourier transform. A wind force judging means for judging the wind force in the monitoring area based on the distribution state of the power spectrum.
[0012]
In addition, the weather detection system according to the present invention includes an imaging unit that captures a monitoring area, and a video signal output from the imaging unit, and detects the wind force in the monitoring area based on image data of the video signal. And a detection device.
[0013]
The meteorological detection method according to the present invention is obtained by inputting the image data obtained by photographing the monitoring area and performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data, and the two-dimensional discrete Fourier transform. A wind force determination step of determining the wind force in the monitoring area based on the distribution state of the power spectrum.
[0014]
According to these inventions, by performing two-dimensional discrete Fourier transform on image data, it is possible to detect wind force in the monitoring region through periodicity in the image data. Further, this detection result is not easily affected by ambient brightness at the time of shooting, and accurate wind power detection is possible.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and description is abbreviate | omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0016]
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a weather detection system and a weather detection device according to the present embodiment.
[0017]
As shown in FIG. 1, the weather detection system 1 is a system that detects a snowfall situation on an expressway where a vehicle travels, and includes a monitoring camera 2 and a weather detection device 3.
[0018]
The monitoring camera 2 is a photographing means for photographing a highway or a general national road, and for example, a CCD camera is used. Note that the surveillance camera 2 is not limited to capturing a moving image, and may be a camera that captures a still image. The surveillance camera 2 may be a movable camera whose photographing position can be changed. In this case, you may image | photograph the detection plate 21 mentioned later regularly at a fixed time interval.
[0019]
Further, when a monitoring camera used in a road traffic monitoring system is installed, the traffic monitoring camera may be used as the monitoring camera 2 of the weather detection system 1. In this case, a weather signal can be detected based on the video signal obtained using an existing surveillance camera. Therefore, it is not necessary to separately install the monitoring camera 2 for the weather detection system 1, and the installation cost of the weather detection system 1 can be greatly reduced.
[0020]
A detection plate 21 is provided in front of the monitoring camera 2. The detection plate 21 functions as a background for detecting falling snow, and is formed of a black plate. By making the detection plate 21 black, the presence of white snow becomes clear and it becomes easy to image snow. Further, it is desirable that the detection plate 21 has a waterproof coating on the surface. In this case, it is possible to prevent snow from adhering to the surface of the detection plate 21, and the function as the background when photographing snow is not impaired. Furthermore, it is desirable to install illumination that illuminates the detection plate 21 so that a snowfall state can be detected even at night.
[0021]
Although only one monitoring camera 2 is illustrated in FIG. 1, the weather detection system 1 includes a plurality of monitoring cameras 2, and the monitoring cameras 2 are installed at various locations on the road.
[0022]
Each monitoring camera 2 is electrically connected to the weather detection device 3 and outputs a video signal to the weather detection device 3. The weather detection device 3 receives a video signal from the monitoring camera 2 and performs image processing based on the video signal to detect a weather condition in the monitoring area, and functions as a weather detection means in the weather detection system 1. .
[0023]
The weather detection device 3 includes a video input unit 31, an image processing unit 32, a measurement processing unit 33, an external device output unit 34, and a human interface 35.
[0024]
The video input unit 31 inputs a video signal output from the surveillance camera 2, A / D converts a video signal that is an analog signal into a digital signal, and converts the A / D converted video signal at regular intervals. Input to the image memory as image data. The input of the image data is performed at a constant cycle, for example, 3 sec. Done every time. The input image data is, for example, a set of pixels having gradation values for each coordinate point on the x-axis and y-axis, and the gradation of the pixels is, for example, 8-bit 256 gradations.
[0025]
The image processing unit 32 performs processing such as Fourier transform processing of image data, power spectrum calculation processing, snowfall mode determination, and the like, and includes, for example, an image processing processor. The measurement processing unit 33 performs control processing such as data storage processing and communication processing with an external device, and is configured by, for example, a general-purpose microprocessor.
[0026]
The external output unit 34 outputs a weather condition in the monitoring area as a detection signal, and is connected to the external device 4. The external device 4 displays weather information and the like, and is, for example, a weather database or warning display board installed in the control center, a display panel installed near the expressway, or the like.
[0027]
The human interface 35 is for setting system parameters, outputting processing results, and the like, and is installed between the image processing unit 32, the measurement processing unit 33, the external output unit 34, and the monitor / maintenance console 5. The monitor / maintenance console 5 is installed in a control center (not shown), and performs settings of the weather detection device 3 and the like. In the control center, the video signal transmitted from the monitoring camera 2 is input to the monitor via the weather detection device 3, and the monitoring area can be visually monitored by the monitoring person.
[0028]
Next, a weather detection method in the weather detection system and the weather detection apparatus according to the present embodiment will be described.
[0029]
In FIG. 1, a surveillance area on a highway is photographed by the surveillance camera 2. The video signal of the monitoring camera 2 is input to the video input unit 31 of the weather detection device 3, A / D converted, and stored as image data. Based on this image data, the weather detection device 3 detects the weather condition.
[0030]
FIG. 2 shows a flowchart of the weather detection process in the weather detection device 3.
[0031]
In step S10 of FIG. 2 (hereinafter simply referred to as “S10”, the same applies to other steps), image data is read. The image data is read at a constant cycle of 3 sec, for example. Next, the process proceeds to S12, where a Fourier transform process is performed for two-dimensional discrete Fourier transform on the read image data.
[0032]
This Fourier transform process is performed in a part of the image data, that is, in the measurement region. As the measurement area, an area where the number of pixels is a factorial of 2 is set, for example, an area of 64 × 64 is set.
[0033]
Then, the power spectrum F (u, v) in the measurement region is calculated by the following equation (1).
[Expression 1]
Figure 0004337256
Here, f (x, y) is the luminance value of the pixel in the measurement region, M is the number of pixels in the horizontal direction of the measurement region, and N is the number of pixels in the vertical direction of the measurement region. u and v are set to −M / 2 ≦ u ≦ M / 2 and −N / 2 ≦ v ≦ N / 2, respectively.
[0034]
Next, the process proceeds to S14, and based on the power spectrum F (u, v) of the formula (1), as shown in the following formula (2), the power spectrum strength (amplitude spectrum) P (u, v) Is calculated.
P (u, v) = (R2 + I2) 1/2 (2)
Where R is the real part of F (u, v) and I is the imaginary part of F (u, v).
[0035]
Based on the power spectrum strength P (u, v), as shown in the following equation (3), the sum PM of the power spectrum in the measurement region is calculated.
[Expression 2]
Figure 0004337256
However, PM is a value excluding P (0, 0).
[0036]
Next, the process proceeds to S16, and a snowfall state is determined. The determination of the snowfall state is performed based on the calculated sum PM of power spectra.
[0037]
For example, the snowfall mode is set as “strong”, “medium”, “weak”, “none” in the order of snowfall intensity, the threshold values of “strong” and “medium” in the snowfall mode are A1, and “medium” in the snowfall mode. ”And“ weak ”threshold values are set to A2, and the“ weak ”and“ none ”threshold values in the snowfall mode are set to A3. In this case, the threshold values A1, A2, and A3 are set as A1>A2> A3.
[0038]
If the sum PM of the calculated power spectrum is equal to or greater than the threshold value A1, the snowfall mode is determined to be “strong”, and the calculated sum PM of the power spectrum obtained is smaller than the threshold value A1. If it is equal to or greater than the threshold A2, the snowfall mode is determined to be “medium”. If the sum PM of the power spectra obtained by calculation is smaller than the threshold A2 and greater than or equal to the threshold A3, the snowfall mode is “weak”. When the total PM of the power spectrum obtained by calculation is smaller than the threshold value A3, the snowfall mode is determined as “none”.
[0039]
And it transfers to S18, the information of the determined snowfall mode is output to the external device 4 from the external output part 34, and a control process is complete | finished.
[0040]
Next, actual weather detection results performed using the weather detection device, the weather detection system, and the weather detection method according to the present embodiment will be described.
[0041]
3 to 6 show image data obtained based on the captured video of the monitoring camera 2. FIG. 3 shows image data when the snowfall is strong. FIG. 4 shows image data when the snowfall state is medium. FIG. 5 shows image data when the snowfall state is weak. FIG. 6 shows image data when there is no snow. Note that the image data in FIGS. 3 to 6 are bmp images having a horizontal m × vertical n of 320 × 240 (76800 points). 3 to 6, the black portion is the black detection plate 21.
[0042]
The above-described image processing from S12 to S14 in FIG. 2, that is, Fourier transform processing was performed on the pixels on the image data detection plate. As a result, Fourier transform data shown in FIGS.
[0043]
FIG. 7 is obtained by Fourier transforming image data when the snowfall is strong, and shows it three-dimensionally. In FIG. 7, the horizontal directions u and v indicate frequency components, and the vertical direction of PM indicates the intensity at each frequency component. FIG. 8 is a plan view of FIG. 7 and shows the frequency distribution in the Fourier transform when the snowfall state is strong.
[0044]
FIG. 9 is obtained by performing Fourier transform on the image data when the snowfall state is medium, and shows it three-dimensionally. FIG. 10 is a plan view of FIG. 9 and shows the frequency distribution in the Fourier transform when the snowfall state is medium.
[0045]
FIG. 11 is obtained by Fourier transforming image data when the snowfall state is weak, and shows it three-dimensionally. FIG. 12 is a plan view of FIG. 11 and shows the frequency distribution in the Fourier transform when the snowfall state is weak.
[0046]
FIG. 13 is obtained by Fourier transforming image data when there is no snowfall, and shows it three-dimensionally. FIG. 14 is a plan view of FIG. 13 and shows the frequency distribution in the Fourier transform when there is no snowfall.
[0047]
7 to 14 are shuffled by distributing the low frequency component in the central portion and the high frequency component in the four corner portions in each frequency component of u and v.
[0048]
7 and 8, when the Fourier transform is strong when the snowfall state is strong, the power spectrum (PM) is large around the low frequency component, and the periodicity in the vertical direction (v) is strongly shown.
[0049]
9 and FIG. 10, the Fourier transform in the case where the snowfall state is moderate shows that the power spectrum (PM) is large centering on the low frequency component, but the periodicity in the vertical direction (v) is slightly stronger. Has been.
[0050]
Looking at the Fourier transform when the snowfall state is weak in FIGS. 11 and 12, the power spectrum (PM) is small as a whole.
[0051]
Looking at the Fourier transform in the case of no snowfall in FIGS. 13 and 14, the power spectrum (PM) is very small as a whole.
[0052]
Then, when the sum of the power spectrum in each snowfall state is calculated, as shown in FIG. 15, when the snowfall state is strong, it is 1181291.1, and when the snowfall state is medium, it is 1015720.0, and the snowfall state is It was 885125.7 when it was weak and 39316.7 when there was no snowfall.
[0053]
In this way, it is possible to determine each snowfall state based on the sum of the power spectra. In this case, as threshold values for determining the snowfall state, for example, a threshold value A1 of “strong” and “medium” in the snowfall state is 1050000, and a threshold value A2 of “medium” and “weak” in the snowfall state is set. If the threshold value A3 of “weak” and “none” in the snowfall state is 450,000, the snowfall state can be determined based on the sum of the power spectra.
[0054]
As described above, according to the weather detection system, the weather detection device, and the weather detection method according to the present embodiment, it is possible to detect a snowfall situation by performing image processing on image data of a place where a weather situation should be detected. Can do. For this reason, the snowfall situation of many places can be detected rapidly.
[0055]
Further, by performing Fourier transform as image processing, it is possible to detect the periodicity of the image due to snowfall in the image data and determine the snowfall state based on the degree of the periodicity. Therefore, it is possible to reliably determine the snowfall state without being affected by the brightness of the image due to the brightness around the monitoring area.
[0056]
In addition, by determining the snowfall state based on the sum of the power spectrum, not the maximum power spectrum obtained by Fourier transform, it is possible to reliably determine whether the snowfall state is “strong” or “medium”. it can.
[0057]
Furthermore, according to the weather detection system, the weather detection device, and the weather detection method according to the present embodiment, if the video of the existing monitoring camera is used, there is no need to newly install the monitoring camera and the introduction of the weather detection system. Is easy.
[0058]
In the present embodiment, the weather detection system, the weather detection device, and the weather detection method for detecting the snowfall situation on the expressway have been described. However, the weather detection system, the weather detection device, and the weather detection method according to the present invention are as described above. However, the present invention is not limited to this, and it may be one that detects snowfall conditions in other places.
[0059]
(Second embodiment)
Next, a weather detection device, a weather detection system, and a weather detection method according to the second embodiment will be described.
[0060]
The meteorological detection device, the meteorological detection system, and the meteorological detection method according to the first embodiment detect a snowfall state in the monitoring area, but the meteorological detection device, the meteorological detection system, and the meteorological detection method according to the present embodiment monitor. This is to detect wind force during snowfall in the area.
[0061]
The weather detection device and the weather detection system according to the present embodiment have the same hardware configuration as the weather detection device and the weather detection system of the first embodiment shown in FIG.
[0062]
FIG. 16 shows a flowchart of a weather detection process according to the weather detection device and the like.
[0063]
In step S20 in FIG. 16, image data is read. The image data is read at a constant cycle of 3 sec, for example. Next, the process proceeds to S22, and Fourier transform processing of the read image data is performed. This Fourier transform process is performed in the same manner as the Fourier transform process in S12 of FIG.
[0064]
Next, the process proceeds to S24, and the distribution of the power spectrum is detected. For example, the power spectrum distribution detection is performed by detecting the power spectrum distribution of the frequency component in the Fourier transform of the image data.
[0065]
And it transfers to S26 and the determination of the wind force of a monitoring area | region is performed based on distribution of a power spectrum. For example, as shown in FIG. 8, when the power spectrum is distributed in the vertical direction (v) of the frequency distribution, it means that the horizontal periodicity is strong in the image data, so that snow is falling in the horizontal direction. It can be judged that wind power is strong. On the other hand, when the power spectrum is distributed in the horizontal direction (u) of the frequency distribution, it means that the periodicity in the vertical direction is strong in the image data. Therefore, it is determined that the snow is falling in the vertical direction and the wind force is weak. be able to.
[0066]
The Fourier transform of the image data is also shuffled in this case.
[0067]
And it transfers to S28, the information of the determined wind force is output to the external device 4 from the external output part 34, and a control process is complete | finished.
[0068]
As described above, according to the weather detection system, the weather detection device, and the weather detection method according to the present embodiment, the wind power in the monitoring region is detected by performing image processing on the image data obtained by photographing the place where the weather situation should be detected. can do. For this reason, it is possible to quickly detect wind power conditions in a large number of places.
[0069]
Further, by performing Fourier transform as image processing, it is possible to detect the periodicity of the image due to snowfall or the like in the image data and determine the wind force in the monitoring region based on the degree of the periodicity. Therefore, it is possible to reliably determine the wind force without being affected by the brightness of the image due to the brightness around the monitoring area.
[0070]
(Third embodiment)
Next, a weather detection system and a weather detection apparatus according to the third embodiment will be described. This embodiment is different from the first embodiment in the internal configuration of the measurement processing unit 33 and the method for determining the snowfall state based on the sum of the power spectrum in the measurement processing unit 33.
[0071]
FIG. 17 is a diagram illustrating the measurement processing unit 33 provided in the weather detection device 3 of the present embodiment. As shown in the figure, the measurement processing unit 33 incorporates a relational expression storage unit 33a in which a relational expression indicating the relation between the sum PM of power spectra and the snowfall state is stored. Hereinafter, this relational expression is referred to as “snowfall intensity calculation expression”.
[0072]
The snowfall intensity calculation formula will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a graph used to generate the snowfall intensity calculation formula. First, the sum PM of power spectra is obtained using the weather detection system of the first embodiment, and this is taken as the horizontal axis, and the actual snowfall intensity (cm / h) when the sum of each power spectrum is found is taken as the vertical axis. Plotted. This graph shows the results obtained by daytime measurements. Then, when an optimum curve indicating the distribution of each plotted point is obtained, the following two-way binary indicating the correlation between the image output result x (total power spectrum) and the snowfall intensity y (cm / h) is shown. The following snowfall strength calculation formula was obtained.
y = ax 2 + Bx + c
(However, a = 3.0 × 10 -17 B = −4.0 × 10 -9 C = 0.1113)
Note that the Pearson product moment correlation coefficient R in this snowfall intensity relational expression is 0.8462, which indicates that the sum x of the power spectrum and the snowfall intensity y have a strong correlation.
[0073]
And in order to actually detect a snowfall state by the weather detection system 1 of this embodiment, operation | movement of S10-S20 of FIG. 2 is first performed similarly to 1st embodiment. And after calculating | requiring total PM of a power spectrum in S14, the measurement process part 33 substitutes the total PM of a power spectrum for said snowfall intensity | strength calculation formula memorize | stored in the relational expression memory | storage part 33a, and snowfall intensity | strength ( cm / h) is determined (S16). The snowfall intensity obtained in this manner quantitatively indicates the snowfall state as a numerical value, and has a higher reliability than the result detected in the first embodiment.
[0074]
19 and 20 are graphs showing the relationship between time and snowfall intensity. The snowfall intensity detected by the weather detection system 1 of the present embodiment is indicated by a solid line, and the snowfall intensity measured manually (hereinafter, true) is shown. Value)) is represented by a broken line. FIG. 19 shows the measurement results from 9:40 to 10:25, and FIG. 20 shows the measurement results from 12:10 to 14:05. As shown in each graph, the tendency of the snowfall intensity detected by the weather detection system 1 approximates the true value, and the weather detection accuracy of the gas phase detection device and the weather detection system of the present embodiment is extremely excellent. I understand that. For this reason, the weather conditions of many places can be detected quickly and accurately.
[0075]
FIG. 21 is a graph used to generate the snowfall intensity calculation formula for nighttime. First, as in the case of obtaining the snowfall intensity calculation formula for daytime, the sum PM of the power spectra was obtained using the weather detection system of the first embodiment, and this was taken as the horizontal axis, and the sum PM of each power spectrum was obtained. The actual snowfall intensity (cm / h) was plotted as the vertical axis. Then, when the optimum curve showing the distribution of each plotted point was obtained, the following binary secondary snowfall intensity calculation showing the correlation between the sum x of the power spectrum and the snowfall intensity y (cm / h) The formula was obtained.
y = ax 2 + Bx + c
(However, a = 2.39 × 10 -16 , B = −7.32 × 10 -8 C = 5.601)
Note that the Pearson product moment correlation coefficient R in this snowfall intensity relational expression is 0.8590, which indicates that the sum x of the power spectrum and the snowfall intensity y have a strong correlation.
[0076]
FIG. 22 is a graph showing the relationship between time and snowfall intensity. The snowfall intensity detected by the weather detection system 1 of the present embodiment is indicated by a solid line, and the true value is indicated by a broken line. The measurement time is from 18:05 to 20:20 at night. As shown in this graph, the tendency of the snowfall intensity detected by the weather detection system 1 is close to a true value, and the weather detection accuracy of the gas phase detection device and the weather detection system according to the present embodiment is even at night. It turns out that it is excellent.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the weather condition can be detected by performing image processing on the image data obtained by photographing the place where the weather condition should be detected. For this reason, the weather conditions of many places can be detected quickly.
[0078]
In addition, weather conditions can be detected through periodicity in image data by performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data. Further, this detection result is not easily affected by ambient brightness at the time of shooting, and an accurate weather condition can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a weather detection system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the weather detection apparatus.
FIG. 3 is an explanatory diagram of image data.
FIG. 4 is an explanatory diagram of image data.
FIG. 5 is an explanatory diagram of image data.
FIG. 6 is an explanatory diagram of image data.
FIG. 7 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 8 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 9 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 10 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 11 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 12 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 13 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 14 is an explanatory diagram of image data after Fourier transform.
FIG. 15 is an explanatory diagram of power spectrum summation in image data.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a weather detection device and the like according to a second embodiment.
FIG. 17 is a diagram illustrating a measurement processing unit of a weather detection system according to a third embodiment.
FIG. 18 is a graph for obtaining a snowfall intensity calculation formula for daytime.
FIG. 19 is a graph showing a relationship between a result obtained by the weather detection system of the third embodiment and a true value.
FIG. 20 is a graph showing a relationship between a result obtained by the weather detection system of the third embodiment and a true value.
FIG. 21 is a graph for obtaining a snowfall intensity calculation formula for night use.
FIG. 22 is a graph showing a relationship between a result obtained by the weather detection system of the third embodiment and a true value.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Weather detection system, 2 ... Monitoring camera (imaging means), 3 ... Weather detection apparatus, 21 ... Detection board, 33 ... Measurement processing part, 33a ... Relational expression memory | storage part.

Claims (7)

降雪監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、
前記二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの総和を算出する算出手段と、
前記パワースペクトルの総和の値に基づいて前記降雪監視領域の降雪状態を判断する降雪判断手段と、
を備えた気象検出装置。
Fourier transform means for inputting image data obtained by photographing a snowfall monitoring area and performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
Calculating means for calculating the sum of the power spectra obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform;
Snowfall judging means for judging a snowfall state of the snowfall monitoring area based on a value of the sum of the power spectra;
A weather detection device.
前記降雪判断手段は、前記パワースペクトルの総和と降雪状態との関係を示す関係式を用いて、前記降雪状態を判断することを特徴とする請求項1記載の気象検出装置。The weather detection apparatus according to claim 1, wherein the snowfall determination unit determines the snowfall state using a relational expression indicating a relationship between the sum of the power spectra and the snowfall state. 降雪状況を監視すべき監視領域を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段から出力される映像信号を入力し、その映像信号の画像データに基づいて前記監視領域の降雪状態を検出する請求項1又は請求項2に記載の気象検出装置と、
を備えた気象検出システム。
Photographing means for photographing the monitoring area where the snowfall situation should be monitored;
The weather detection device according to claim 1 or 2, wherein a video signal output from the photographing unit is input, and a snowfall state of the monitoring area is detected based on image data of the video signal;
Weather detection system with.
降雪監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換工程と、
前記二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの総和を算出する算出工程と、
前記パワースペクトルの総和の値に基づいて前記降雪監視領域の降雪状態を判断する降雪判断工程と、
を備えた気象検出方法。
A Fourier transform step of inputting image data obtained by photographing the snowfall monitoring area and performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
A calculation step of calculating a sum of power spectra obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform;
A snowfall determining step of determining a snowfall state of the snowfall monitoring region based on a value of the sum of the power spectra;
A weather detection method.
監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、
前記二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの分布状態に基づいて、前記監視領域の風力を判断する風力判断手段と、
を備えた気象検出装置。
Fourier transform means for inputting image data obtained by photographing the monitoring area, and performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
Wind power judgment means for judging the wind power of the monitoring region based on the distribution state of the power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform,
A weather detection device.
監視領域を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段から出力される映像信号を入力し、その映像信号の画像データに基づいて前記監視領域の風力を検出する請求項5に記載の気象検出装置と、
を備えた気象検出システム。
Photographing means for photographing the surveillance area;
The weather detection device according to claim 5, wherein a video signal output from the imaging unit is input, and wind force in the monitoring area is detected based on image data of the video signal;
Weather detection system with.
監視領域を撮影して得られた画像データを入力し、その画像データについて二次元離散フーリエ変換を行うフーリエ変換工程と、
前記二次元離散フーリエ変換により得られたパワースペクトルの分布状態に基づいて、前記監視領域の風力を判断する風力判断工程と、
を備えた気象検出装置。
A Fourier transform step of inputting image data obtained by photographing the monitoring region and performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
A wind force determination step of determining the wind force of the monitoring region based on the distribution state of the power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform;
A weather detection device.
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