JP7074182B2 - 領域判定装置、監視システム、領域判定方法、及び、コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像の処理に関し、特に、画像における領域を判定する領域判定装置などに関する。

河川の水位を監視している河川事務所は、河川の水位の監視用として、監視カメラを使用している。そして、河川事務所の職員（監視者）が、監視カメラの画像を基に、危険水位などを確認している。

河川の監視点は、複数である。そのため、複数の監視カメラが設置されている。河川事務所によっては、数百台の監視カメラが、設置されている。

このような河川事務所において、監視カメラごとに表示モニタを備えることは、表示モニタの数が多くなりすぎ、困難である。また、多くの表示モニタを設置しても、監視者が監視できる数には、限界がある。

そこで、一般的な監視システムでは、所定の間隔で監視カメラからの画像を切り替えながら表示することが行われている。一般的に、切替え間隔は、数秒から十数秒である。監視者は、表示モニタにおいて、所定の間隔で切り替わる画像を確認する。表示モニタが複数の場合、それぞれの表示モニタに割り当てられた監視カメラからの画像が、所定の間隔で切り替えられながら、それぞれの表示モニタに表示される。

しかし、このような監視システムでは、表示モニタにおいて短い間隔で画像が切り替わるため、監視者の確認に用いる時間が、制限される。そのため、監視者における確認の精度が、低くなる可能性がある。特に、表示モニタが複数の場合、監視者は、画像が切り替わっている複数の表示モニタを監視する必要がある。そのため、監視者における確認の精度の低下が、想定される。

なお、監視カメラの画像は、表示モニタに繰り返し表示される。そのため、監視者が最初の表示において見落としたとしても、いずれ監視者は、表示される画像において危険などを検知できる。しかし、この場合、検知の時間的な遅れの発生の可能性が、想定される。

監視カメラの切替え間隔を長くすれば、監視者における見落としの可能性は、低減される。しかし、この場合、全ての監視カメラの画像を確認するために必要となる時間が長くなる。その結果として、全ての画像を確認するために必要となる時間が長くなる。そのため、この場合も、監視者の検知における時間的な遅れが発生する可能性がある。

また、監視者の確認には、人的なミスの発生の可能性がある。

このような監視者などの人での確認における問題点を解決するための一つの対策として、コンピュータなどを用いて、危険水位を確認することが行われている（例えば、特許文献１及び２を参照）。

特許文献１に記載の水位計測装置は、監視カメラの画像において、予め定められた監視領域を識別画像として切り出し、切り出した画像における水領域と非水領域とを識別して水位を算定する。

特許文献２に記載の水位計測装置は、画像における量水板の傾きを検出し、検出した傾きを用いて画像の水面を補正し、補正後の画像における量水板と水位とを基に水位を計測する。

特許第６１２５１３７号公報 特開２００１－２８１０４６号公報

監視者の監視及びコンピュータの監視のどちらの場合も、適切な監視領域を用いることは、監視の精度を向上させることにつながる。例えば、監視領域として、監視者における視認性の高い領域を用いると、監視者の見落としなどの可能性を低下させることができる。視認性の高い領域を用いることは、短い間隔で切り替わる画像を確認する場合には、特に有効である。

このように、監視に用いる領域が所定の判定条件に対して適切であるか否かの判定は、重要である。

特許文献１に記載の水位計測装置は、設定された監視領域における水位を判定する。しかし、特許文献１は、適切な監視領域を設定するための情報を開示していない。つまり、特許文献１に記載の水位計測装置は、設定された領域が適切であるか否かを判定できないという問題点があった。例えば、特許文献１に記載の水位計測装置を用いる場合、監視者が、監視領域の設定において、事前に起きた氾濫に関する情報などを基に設定する領域の適切さを判断する必要があった。そのため、監視者における試行錯誤などが必要であった。

特許文献２に記載の水位計測装置は、監視用の画像内の量水板など、基準となる物体が必要である。そのため、特許文献２に記載の水位計測装置は、適用できる監視カメラの画像が、所定の基準となる物体を含む画像に限定されるという問題点があった。また、特許文献２に記載の水位計測装置は、領域そのものを判定するものではない。つまり、特許文献２に記載の水位計測装置は、設定された領域が適切であるか否かを判定できないという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、基準となる物体を必要としないで、領域を判定する領域判定装置などを提供することにある。

本発明の一形態における領域判定装置は、複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出する尤度算出手段と、フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に尤度が入る非水画素の数を計測する非水画素計測手段と、判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に尤度が入り、かつ、判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に尤度が入る、境界画素の数を計測する境界画素計測手段と、非水画素の数及び境界画素の数を基に、判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを判定する領域判定手段とを含む。

本発明の一形態における監視システムは、画像を撮影する監視カメラと、上記の領域判定装置と、領域判定装置が判定した結果を基に、画像における判定領域を警報の判断に用いるか否かを決定する警報装置とを含む。

本発明の一形態における領域判定方法は、複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出し、フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に尤度が入る非水画素の数を計測し、判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に尤度が入り、かつ、判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に尤度が入る、境界画素の数を計測し、非水画素の数及び境界画素の数を基に、判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを判定する。

本発明の一形態における記録媒体は、複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出する処理と、フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に尤度が入る非水画素の数を計測する処理と、判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に尤度が入り、かつ、判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に尤度が入る、境界画素の数を計測する処理と、非水画素の数及び境界画素の数を基に、判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを、判定する処理とをコンピュータに実行させるプログラムを記録する。

本発明に基づけば、基準となる物体を必要としないで、領域を判定するとの効果を奏することができる。

図１は、第１の実施形態に係る領域判定装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係る領域判定装置の動作の一例を示すフロー図である。 図３は、第２の実施形態に係る領域判定装置の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、第２の実施形態に係る領域判定装置の動作の一例を示すフロー図である。 図５は、第３の実施形態に係る領域判定装置の構成の一例を示すブロック図である。 図６は、第４の実施形態に係る領域判定装置の構成の一例を示すブロック図である。 図７は、追加領域決定部を含む領域判定装置の構成の一例を示すブロック図である。 図８は、本発明における実施形態の概要の一例である領域判定装置の構成の一例を示すブロック図である。 図９は、領域判定装置のハードウェア構成の一例である情報処理装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、領域判定装置を含む監視システムの一例を示すブロック図である。 図１１は、監視システムの概要の一例を示すブロック図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

なお、各図面は、本発明の実施形態を説明するためのものである。ただし、本発明は、各図面の記載に限られるわけではない。また、各図面における同様の構成には、同じ番号を付し、その繰り返しの説明を、省略する場合がある。また、以下の説明に用いる図面において、本発明の説明に関係しない部分の構成については、記載を省略し、図示しない場合もある。

以下の実施形態の説明において用いる語を整理しておく。

処理の対象となる「画像」は、所定の間隔で撮影された複数の静止画（以下、「フレーム」と呼ぶ）を含む。例えば、画像は、監視対象を所定の間隔（例えば、１秒間隔）で撮影した動画像である。具体的な処理の対象となる画像の一例は、河川の増水を監視するために設けられた監視カメラが撮影した河川の動画像である。

フレームの間隔は、一定に限られず、複数の値を取ってもよく、時間帯又は季節に伴って変化してもよい。

例えば、画像に含まれる複数のフレームは、時間帯、季節、又は天候時などの外部環境が異なるときに撮影されたフレームでもよい。外部環境が異なる多数のフレームを用いる場合、各実施形態は、外乱の影響を低減することができる。「外乱」とは、照明光（日照又は街灯）の変動、物体の影、水面の状態（例えば、波面）、季節の変化、又は植生の影響などである。

「尤度」は、各画素における「水らしさの尤度（以下、「水尤度」と呼ぶ）」である。ただし、各実施形態が用いる尤度は、これに限定されない。例えば、「水尤度」は、その値を１から引くと、「非水らしさの尤度（以下、「非水尤度」と呼ぶ）」となる。各実施形態が非水尤度を用いる場合、以下の説明において、水尤度に対する判定を、非水尤度に対する判定に読み替えればよい。例えば、「水尤度に対する所定の閾値以上」との条件は、「非水尤度に対する所定の閾値未満」との条件となる。

「非水画素」とは、尤度に基づいて、非水の画素と見なされる画素である。言い換えると、非水画素とは、水尤度が低い画素（非水尤度が高い画素）である。具体的には、非水画素とは、所定数（以下、「第１のフレーム数」と呼ぶ）以上のフレームにおいて、所定の非水らしさの範囲（以下、「第１の非水範囲」と呼ぶ）に尤度が入る画素である。例えば、非水画素は、第１のフレーム数以上において、水尤度が所定の閾値（以下、「第１の閾値」と呼ぶ）未満である。例えば、画像が１００フレームを含む場合、非水画素は、９０フレーム以上において、水尤度が０．１未満である。ただし、第１のフレーム数は、限定されない。非水画素は、いずれかのフレームにおいて尤度が第１の非水範囲に入ればよい。

「境界画素」とは、水と非水との境界（例えば、水位又は水面）の画素のように、尤度に基づいて、水と非水とに変化する画素とみなされる画素である。言い換えると、境界画素は、水尤度が高いフレームと、水尤度が低い（非水尤度が高い）フレームとが、それぞれある程度多い画素である。具体的には、境界画素とは、所定数（以下、「第２のフレーム数」と呼ぶ）以上のフレームにおいて、所定の水らしさの範囲（以下、「第１の水範囲」と呼ぶ）に尤度が入る画素である。さらに、境界画素は、所定数（以下、「第３のフレーム数」と呼ぶ）以上のフレームにおいて、所定の非水らしさの範囲（以下、「第２の非水範囲」と呼ぶ）に尤度が入る画素である。例えば、境界画素は、第２のフレーム数以上において水尤度が所定の閾値（以下、「第２の閾値」と呼ぶ）以上であり、かつ、第３のフレーム数以上において水尤度が所定の閾値（以下、「第３の閾値」と呼ぶ）未満である。例えば、画像が１００フレームを含む場合、境界画素は、４０フレーム以上において水尤度が０．９以上であり、かつ、別の４０フレーム以上において水尤度が０．１未満である。ただし、第２のフレーム数及び第３のフレーム数は、限定されない。境界画素は、いずれかのフレームにおいて尤度が第１の水範囲に入り、いずれかのフレームにおいて尤度が第２の非水範囲に入ればよい。

「水画素」とは、尤度に基づいて、水の画素と見なされる画素である。言い換えると、水画素は、水尤度が高い（非水尤度が低い）画素である。具体的には、水画素は、所定数（以下、「第４のフレーム数」と呼ぶ）以上のフレームにおいて、所定の水らしさの範囲（以下、「第２の水範囲」と呼ぶ）に尤度が入る画素である。例えば、水画素は、第４のフレーム数以上において、水尤度が所定の閾値（以下、「第４の閾値」と呼ぶ）以上である。例えば、画像が１００フレームを含む場合、水画素は、９０フレーム以上において、水尤度が０．９以上である。ただし、第４のフレーム数は、限定されない。水画素は、いずれかのフレームにおいて尤度が第２の水範囲に入ればよい。

「水画素」、「非水画素」及び「境界画素」の判定に用いられるフレーム数（第１ないし第４のフレーム数）は、同じでもよく、一部又は全てが異なっていてもよい。「第１の非水範囲」は、「第２の非水範囲」と同じでもよく、異なっていてもよい。「第１の水範囲」は、「第２の水範囲」と同じでもよく、異なっていてもよい。あるいは、第１ないし４の閾値は、同じでもよく、一部又は全て異なっていてもよい。

「水画素」、「非水画素」及び「境界画素」は、上記に限定されない。

例えば、それぞれの画素は、複数のフレームにおける尤度から算出した値（例えば、尤度の平均値）を用いて決定されてもよい。例えば、画像が１００フレームを含む場合、水画素は、最初から１０フレーム毎のグループにおける尤度の平均値が０．９以上であるグループの数が９以上である画素でもよい。

第１ないし第４のフレーム数、及び、第１ないし第４の閾値（又は、第１の非水範囲、第２の非水範囲、第１の水範囲、及び第２の水範囲）は、各実施形態において、予め設定されている値である。あるいは、これらの値は、各実施形態が画像などを取得するときに合わせて取得されてもよい。

あるいは、「水画素」、「非水画素」及び／又は「境界画素」の判定に用いられる閾値（又は、範囲）は、それぞれ、画像を基に設定されてもよい。例えば、閾値は、それぞれ、画像全体、又は、所定の領域全体の尤度の平均値及び標準偏差を基に算出された値でもよい。

あるいは、閾値（又は、範囲）は、フレーム毎に設定されてもよい。例えば、閾値は、それぞれ、フレーム毎の画素における尤度の平均値及び標準偏差を基に算出された値でもよい。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明における第１の実施形態に係る領域判定装置１１について説明する。

領域判定装置１１は、画像における判定の対象として指定された領域（以下、「判定領域」と呼ぶ）が、所定の条件（以下、「判定条件」と呼ぶ）を満足するか否かを判定する。領域判定装置１１は、図示しない外部の装置から、処理の対象となる画像、判定領域、及び、判定条件を取得する。あるいは、領域判定装置１１は、図示しない記憶部などに予め保持された、画像、判定領域、及び判定条件を用いて動作してもよい。

判定条件は、限定されない。判定条件は、判定領域を用いる目的に沿って決定されればよい。例えば、判定領域が増水時における水位の監視に用いられる領域の場合、判定領域は、「水の領域と、非水の領域と、境界の領域とを所定の広さ以上を含む領域」であることが望ましい。そこで、この場合の判定条件の一例は、「判定領域が、水画素、非水画素、及び、境界画素を、それぞれに指定された値以上含む」である。

判定条件は、１つの条件に限定されず、複数の条件を含んでもよい。例えば、水位の判定に用いられる領域は、「水の領域と、非水の領域と、境界の領域とを所定の広さ以上含む領域」に加え、「水の領域と非水の領域との区別が明確である」ことが望ましい。そこで、例えば、この場合の判定条件は、次に示す２つの条件を含んでもよい。
条件１：水画素の数、非水画素の数、及び、境界画素の数が、それぞれに設定された数以上である。
条件２：水画素の尤度の平均値と非水画素の尤度の平均値との差の絶対値が、所定の閾値以上である。

判定領域の形状及び大きさは、限定されない。判定領域の形状は、例えば、三角形、四角形、多角形、円形、又は、楕円形でもよい。あるいは、判定領域の形状は、正多角形のような凸型の形状に限られず、凹型の形状でもよい。あるいは、判定領域は、上記の形状の組合せでもよい。

［構成の説明］
まず、図面を参照して、第１の実施形態に係る領域判定装置１１の構成について説明する。

図１は、第１の実施形態に係る領域判定装置１１の構成の一例を示すブロック図である。

領域判定装置１１は、尤度算出部１１０と、水画素計測部１２０と、非水画素計測部１３０と、境界画素計測部１４０と、領域判定部１５０とを含む。

尤度算出部１１０は、それぞれの画素に対して、水尤度を算出する。あるいは、尤度算出部１１０は、それぞれの画素に対して、非水尤度を算出してもよい。以下の説明は、一例として、尤度は、水尤度とする。つまり、最も水らしい画素の場合、画素の尤度は「１」である。反対に、最も水らしくない画素の場合（最も非水らしい画素の場合）、画素の尤度は「０」である。その他の画素の尤度は、０から１の間の値となる。

尤度算出部１１０が尤度の算出に用いる手法は、限定されない。尤度の算出に用いる手法の例を説明する。

（１）Ｄｅｅｐ Ｌｅａｒｎｉｎｇベース
尤度算出部１１０は、セマンティックセグメンテーションを用いて、事前に河川画像(水の画素と非水の画素とを含む画像)を入力として、水尤度（又は、非水尤度）の算出を学習したニューラルネットワークを構築する。そして、尤度算出部１１０は、学習後のニューラルネットワークを用いて、判定対象のフレームの各画素に対する水尤度（又は、非水尤度）を算出する。

（２）機械学習ベース
尤度算出部１１０は、予め準備された、水画素だけを含む画像領域の画像セット、及び、非水画素だけを含む画像領域の画像セットから、色又はエッジに関する特徴量を抽出する。尤度算出部１１０は、特徴量の抽出の手法として、一般的な手法（例えば、Ｈｕｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓヒストグラム、又は、エッジヒストグラム)を用いればよい。そして、尤度算出部１１０は、抽出した特徴量を用いて、２クラス分類(水と非水との分類)を実現するように、水及び非水を識別するサポートベクターマシンを学習する。そして、尤度算出部１１０は、学習後のサポートベクターマシンを用いた画素の識別結果を基に、水尤度（又は、非水尤度）を算出する。

なお、尤度を算出する単位は、画素に限定されない。尤度算出部１１０は、所定の画素範囲に対して尤度を算出してもよい。

さらに、尤度算出部１１０は、水尤度（又は、非水尤度）の算出精度を高めるため、尤度の算出前に画像に対して画像補正を実行してもよい。画像補正は、限定されない。例えば、画像補正は、不鮮明な画像を鮮明にする補正である。具体的には、尤度算出部１１０は、夜間又は霞などの影響のために鮮明度が低下した画像を鮮明にする補正（ｄｅｈａｚｅ）、又は、ノイズを除去する補正（ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ)を用いてもよい。

なお、尤度算出部１１０は、画像に含まれる全ての画素に対して尤度を算出してもよい。あるいは、尤度算出部１１０は、判定領域の画素に対して尤度を算出してもよい。

水画素計測部１２０は、判定領域に含まれる水画素の数を計測する。

非水画素計測部１３０は、判定領域に含まれる非水画素の数を計測する。

境界画素計測部１４０は、判定領域に含まれる境界画素の数を計測する。

なお、水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０は、逐次的に動作してもよい。その際、水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０の動作の順番は、限定されない。水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０は、いずれから動作を開始してもよい。あるいは、水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０は、少なくとも一部の動作を並列的に同時に実行してもよい。

あるいは、一つの構成が、水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０のいずれか２つ以上の計測を実行してもよい。

例えば、図１に破線で示した画素計測部２１０は、一つの構成として、水画素の数と、非水画素の数と、境界画素の数とを計測する構成の一例である。

水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び、境界画素計測部１４０が別の構成の場合、それぞれの計測部が、画素に対して算出された尤度を取得する。つまり、画素に対して算出された尤度は、３回読み出される。

一方、画素計測部２１０が各画素の数を計測する場合、画素計測部２１０は、画素に対して算出された尤度を一回読み込めばよい。この場合、画素に対して算出された尤度は、１回読み出される。

このように、一つの構成（例えば、画素計測部２１０）が、水画素と、非水画素と、境界画素とを計測する場合、領域判定装置１１は、尤度の読み出しの処理の回数を削減できる。

領域判定部１５０は、水画素の数、非水画素の数、及び境界画素の数を基に、判定領域が判定条件を満足するか否かを判定する。

領域判定部１５０は、判定結果を出力する。例えば、領域判定部１５０は、判定領域を指定した装置に、判定結果を送信してもよい。

領域判定部１５０は、領域の判定に所定のモデルを用いてもよい。

なお、増水における危険性を判定するための領域は、通常の水位からの増加（増水）を判定できればよい。そのため、増水における危険を判定するための領域は、水と非水との境界の領域（境界画素の領域）と、非水の領域（非水画素の領域）とを含めばよい。領域判定装置１１がこのような領域を用いる場合、領域判定装置１１は、水画素計測部１２０を含まなくてもよい。この場合、領域判定部１５０は、非水画素の数と、境界画素の数とを基に、判定領域が判定条件を満足するか否かを判定する。

さらに、領域判定装置１１における判定は、同じ位置を撮影した画像における画素(同一画角の同一位置の画素)を用いた判定に限定されない。

例えば、領域判定装置１１は、同一の被写体を含む異なる画角の画像を用いて、判定領域を判定してもよい。異なる画角の画像は、異なる画角で撮影された一枚ずつの画像でもよく、異なる画角で撮影された複数の画像でもよい。

この場合の動作の一例を説明する。

まず、領域判定装置１１は、全てのフレームに含まれ、かつ、動かない被写体を検出する。

そして、領域判定装置１１は、その被写体に基づいて、フレーム間でのマッチングを取る。例えば、領域判定装置１１は、フレーム間における画素の位置の変換規則を算出する。

そして、領域判定装置１１は、マッチングの結果を基に、各フレームにおける判定領域の位置を決定する。例えば、領域判定装置１１は、あるフレームにおいて指定された判定領域の位置と、変換規則とを基に、他のフレームにおける判定領域の位置及び対応する画素を決定する。そして、領域判定装置１１は、各フレームにおける判定領域の画素を用いて、判定を実行すればよい。

［動作の説明］
次に、図面を参照して、第１の実施形態に係る領域判定装置１１の動作について説明する。

図２は、第１の実施形態に係る領域判定装置１１の動作の一例を示すフロー図である。

まず、尤度算出部１１０が、画像全体又は判定領域における全ての画素の尤度を算出する（ステップＳ４０２）。

水画素計測部１２０が、判定領域における水画素の数を計測する（ステップＳ４０３）。

非水画素計測部１３０は、判定領域における非水画素の数を計測する（ステップＳ４０４）。

境界画素計測部１４０は、判定領域における境界画素の数を計測する（ステップＳ４０５）。

水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０は、逐次的に動作してもよい。あるいは、水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０は、少なくとも一部の動作を並列的に実行してもよい。水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０の動作の順番は、入れ替わってもよい。

そして、領域判定部１５０は、計測結果を基に、判定領域が判定条件を満足するか否かを判定する（ステップＳ４０６）。

領域判定部１５０は、所定の装置などに判定結果を出力する。

［効果の説明］
次に、第１の実施形態に係る領域判定装置１１の効果を説明する。

領域判定装置１１は、基準となる物体を必要としないで、領域を判定するとの効果を奏することができる。

その理由は、次のとおりである。

領域判定装置１１は、尤度算出部１１０と、非水画素計測部１３０と、境界画素計測部１４０と、領域判定部１５０とを含む。尤度算出部１１０は、複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出する。非水画素計測部１３０は、フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に尤度が入る非水画素の数を計測する。境界画素計測部１４０は、判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に尤度が入り、かつ、判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に尤度が入る、境界画素の数を計測する。領域判定部１５０は、非水画素の数及び境界画素の数を基に、判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを判定する。

水位を判定する領域は、少なくとも、水面の領域（水と非水との境界となる領域）と、水位が増加する領域（非水の領域）とを含む必要がある。

そこで、第１の実施形態に係る領域判定装置１１は、次のように、判定領域が判定条件を満足するか否かを、判定する。まず、尤度算出部１１０が、画像の画素の尤度（例えば、水尤度）を算出する。そして、非水画素計測部１３０が、判定領域において、算出した尤度を基に非水画素の数を計測する。さらに、境界画素計測部１４０が、判定領域において、境界画素の数を計測する。そして、領域判定部１５０は、判定領域において、非水画素の数と境界画素の数とが判定条件を満足するか否かを判定する。例えば、領域判定部１５０は、判定領域が、非水画素及び境界画素を、それぞれ所定数以上含むか否かを判定する。

領域判定装置１１は、画素の尤度を用いて領域を判定する。詳細には、領域判定装置１１は、尤度を基に非水画素の数と境界画素の数とを算出し、非水画素の数と境界画素の数とを用いて判定領域が判定条件を満足するか否かを判定している。この判定において、領域判定装置１１は、領域内に基準となる物体を必要としない。このように、領域判定装置１１は、基準となる物体を必要としないで、判定領域を判定することができる。

さらに、領域判定装置１１は、水画素計測部１２０を含む。一般的に、非水の領域は、物が置かれたり、撤去されたりする。また、非水の領域は、植物が生える及び枯れたりする。非水の領域は、水の領域に比べ、変化の幅が大きい。言い換えると、水画素の尤度は、非水画素の尤度より安定している。

領域判定装置１１の領域判定部１５０は、水画素計測部１２０が計測した水画素の数を用いて、より安定的に領域を判定できる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態に係る領域判定装置１１は、監視者などから与えられた領域を判定する。第１の実施形態を利用する場合、監視者は、判定領域を選択して領域判定装置１１に送信し、領域判定装置１１からの判定結果を基に、判定領域が希望の条件（判定条件）を満足するか否かを知ることができる。ただし、指定した判定領域が判定条件を満足しない場合、監視者は、別の判定領域を探す必要がある。監視者に対して、監視者が希望する条件（判定条件）を満足する判定領域を提供できると、監視者に対する利便性が向上する。

第２の実施形態に係る領域判定装置１２は、図示しない外部の装置から、処理の対象となる画像、領域の設定に対する所定の規則（以下、「設定規則」と呼ぶ）、及び判定条件を取得する。あるいは、領域判定装置１２は、図示しない記憶部などに予め保持された、画像、設定規則、及び判定条件を用いて動作してもよい。

そして、領域判定装置１２は、設定規則を基に画像において判定領域を設定し、設定した判定領域が判定条件を満足するか否かを判定する。設定した判定領域が判定条件を満足しない場合、領域判定装置１２は、設定規則を用いて別の判定領域を設定する。領域判定装置１２は、設定した判定領域が判定条件を満足するまで同様の動作を繰り返す。設定した判定領域が判定条件を満足する場合、領域判定装置１２は、その判定領域を出力する。

設定規則は、限定されない。例えば、設定規則は、判定領域の形状及び大きさである。

設定規則は、判定領域の変更に関する所定の規則（以下、「変更規則」と呼ぶ）を含んでもよい。変更規則は、限定されない。例えば、変更規則は、判定領域の大きさ（例えば、幅と高さ）の増加量、及び／又は、判定領域を移動させる移動量である。

さらに、設定規則は、設定される判定領域が満足する条件（以下、「設定条件」と呼ぶ）を含んでもよい。設定条件は、限定されない。例えば、設定条件は、判定領域における画素の輝度の変化量、又は、判定領域に含まれるエッジの長さである。

さらに、領域判定装置１２は、変更規則を含む設定規則を基に複数の判定領域を設定し、判定領域それぞれに対する判定結果を用いて複数の判定領域の中から判定条件を満足する一つ又は複数の判定領域を選択し、選択した判定領域を出力してもよい。

次に、図面を参照して、第２の実施形態に係る領域判定装置１２について説明する。

［構成の説明］
まず、図面を参照して、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の構成について説明する。

図３は、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の構成の一例を示すブロック図である。

領域判定装置１２は、第１の実施形態に係る領域判定装置１１の構成と比較すると、領域判定部１５０に替えて領域判定部１５１を含む。さらに、領域判定装置１２は、領域設定部１６０を含む。第１の実施形態と同様の構成の詳細な説明を適宜省略し、第２の実施形態に係る領域判定装置１２に特有の構成について説明する。

領域設定部１６０は、設定規則に基づいて、判定領域を設定する。そして、領域設定部１６０は、設定規則に基づいて設定した判定領域を、水画素計測部１２０と、非水画素計測部１３０と、境界画素計測部１４０と、領域判定部１５１とに通知する。

領域設定部１６０における判定領域の設定の手法は、限定されない。

例えば、領域設定部１６０は、次のように判定領域を設定する。

領域設定部１６０は、設定規則として、判定領域の形状（例えば、四角形の高さと幅）を取得する。そして、領域設定部１６０は、ランダムに、画像における位置を選択する。領域設定部１６０は、選択した位置に判定領域を設定する。

設定規則が設定条件を含む場合、領域設定部１６０は、次のように判定領域を設定する。

領域設定部１６０は、設定規則として、判定領域の形状（例えば、四角形の高さと幅）と設定条件（例えば、判定領域における画素の輝度幅の下限、又は、判定領域におけるエッジ長の下限）とを取得する。そして、領域設定部１６０は、ランダムに、画像における位置を選択する。領域設定部１６０は、選択した位置に判定領域を設定し、判定領域が設定条件を満足するか否かを判定する。設定した判定領域が設定条件を満足しない場合、領域設定部１６０は、ランダムに次の位置を選択し、同様の動作を繰り返す。設定した判定領域が設定条件を満足する場合、領域設定部１６０は、その位置に判定領域を設定する。

あるいは、設定規則が、設定条件と変更規則とを含む場合、領域設定部１６０は、次のように判定領域を設定する。

領域設定部１６０は、判定領域の大きさ（例えば、四角形の高さと幅）と、判定領域の変更規則（例えば、高さと幅との増加量と上限）と、設定条件（例えば、領域内における輝度幅の下限）とを取得する。そして、領域設定部１６０は、ランダムに、画像における位置を選択する。領域設定部１６０は、選択した位置に、取得した大きさの判定領域を設定して、判定領域が設定条件を満足するか否かを判定する。設定した判定領域が設定条件を満足しない場合、領域設定部１６０は、変更規則を用いて判定領域を変更し、設定した判定領域が設定条件を満足するか否かを判定する。判定領域が判定条件を満足するまで、領域設定部１６０は、変更規則に沿って判定領域を変更しながら、同様の動作を繰り返す。変更規則に沿った全ての変更を適用しても設定した判定領域が設定条件を満足しない場合、領域設定部１６０は、ランダムに次の位置を選択し、同様の動作を繰り返す。設定した判定領域が設定条件を満足する場合、領域設定部１６０は、その時の判定領域を各構成に通知する。

変更規則が複数の変更内容（例えば、大きさの増加量と移動量）を含み、それぞれの変更内容の使用順が指定されていない場合、領域設定部１６０は、複数の変更内容の使用順を限定されない。例えば、変更規則が大きさに関する増加量と移動量とを含む場合、領域設定部１６０は、各位置において、まず判定領域の大きさを変更し、いずれの大きさの判定領域も判定条件を満足しない場合に判定領域の位置を変更してもよい。あるいは、領域設定部１６０は、まず判定領域の位置を変更し、いずれの位置の判定領域も判定条件を満足しない場合に判定領域の大きさを変更してもよい。

領域設定部１６０は、一つに限られず、一度に複数の判定領域を設定してもよい。例えば、領域設定部１６０は、変更規則に基づいて、複数の判定領域を設定してもよい。

具体的な例を用いて説明する。

例えば、画像、及び判定領域は、四角形とする。そして、領域設定部１６０が、設定規則として、「判定領域の大きさ」及び「（変更規則として）１ピクセルの移動」を取得したとする。この場合、領域設定部１６０は、次のように複数の判定領域を設定してもよい。

領域設定部１６０は、最初に、画像の最左端の最上端において上記の大きさの判定領域を設定する。次に、領域設定部１６０は、右方向に１ピクセル移動した位置に判定領域を設定する。領域設定部１６０は、右端にたどり着くまで、１ピクセルずつ移動しながら判定領域を設定する。判定領域が右端までたどり着くと、領域設定部１６０は、左端における下方向に１ピクセル移動した位置に判定領域を設定する。そして、領域設定部１６０は、同様に、左端から右端まで、１ピクセルずつ移動した判定領域を設定する。以降、領域設定部１６０は、最下端の最右端の判定領域まで、同様の動作を繰り返して判定領域を設定する。

なお、領域設定部１６０が判定領域を１ピクセルずつ移動させる場合、領域設定部１６０は、最も重なり合った判定領域を設定する。一方、領域設定部１６０が横方向の移動量として判定領域の幅以上、及び、縦方向の移動量として判定領域の高さ以上を用いて判定領域を移動させる場合、領域設定部１６０は、重なりがない判定領域を設定する。

領域判定部１５１は、領域判定部１５０と同様に、水画素の数、非水画素の数、及び境界画素の数を基に、判定領域を判定する。さらに、領域判定部１５１は、判定条件を満足する判定領域を出力する。例えば、領域判定部１５１は、図示しない装置（例えば、設定規則と判定条件とを送付してきた装置）に判定領域を出力する。あるいは、領域判定部１５１は、図示しない表示機器に判定領域を表示してもよい。

領域判定装置１２は、判定領域を一つずつ、処理してもよい。この場合の動作の一例を説明する。

領域設定部１６０は、設定規則を基に、一つの判定領域を設定する。水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び、境界画素計測部１４０は、判定領域におけるそれぞれの画素を計測する。そして、領域判定部１５１は、判定条件を基に判定領域を判定する。判定領域が判定条件を満足しない場合、領域判定部１５１は、領域設定部１６０に、次の判定領域の設定を指示する。領域判定装置１２は、判定領域が判定条件を満足するまで、上記の動作を繰り返す。判定領域が判定条件を満足した場合、領域判定部１５１は、判定条件を満足した判定領域を出力する。

領域判定装置１２は、複数の判定領域をまとめて処理してもよい。この場合の動作の一例を説明する。

領域設定部１６０は、設定規則を基に、複数の判定領域を設定する。水画素計測部１２０、非水画素計測部１３０、及び境界画素計測部１４０は、複数の判定領域それぞれにおける画素を計測する。領域判定部１５１は、複数の判定領域の中から判定条件を満足する判定領域を選択し、選択した判定領域を出力する。

領域判定装置１２は、所定の処理単位の判定領域の集合ごとに、上記の動作を繰り返してもよい。

領域判定部１５１が判定領域として出力する情報は、限定されない。例えば、領域判定部１５１は、判定領域の外形を示す情報を出力してもよい。判定領域の形状が四角形の場合、判定領域の外形を示す情報の一例は、「頂点（例えば、画面上の左上の頂点）の位置、幅、及び高さ」である。あるいは、判定領域が多角形の場合、判定領域の外形を示す情報は、例えば、全ての頂点の座標である。

領域判定部１５１は、所定の評価値を用いて、複数の判定領域から判定領域を選択してもよい。例えば、領域判定部１５１は、判定条件を満足する判定領域の中から所定の評価値が最も高い一つの判定領域を出力してもよい。あるいは、領域判定部１５１は、判定条件を満足する判定領域の中から、所定の評価値が高い方から所定数の判定領域、又は、所定の評価値が所定の閾値より高い複数の判定領域を出力してもよい。

なお、領域判定部１５１が用いる評価値は、限定されない。例えば、領域判定部１５１は、評価値として、水画素の尤度の平均値と非水画素の尤度の平均値との差の絶対値を用いてもよい。

複数の判定領域の評価値が同程度の値となる場合が想定される。なお、同程度とは、複数の評価値が完全に一致する場合に限られない。同程度は、誤差及び／又はマージンを考慮すると実質的には差がないと判定される範囲に、複数の評価値が含まれる場合を含む。

評価値が同程度の値となる場合、領域判定部１５１は、追加情報を用いて、判定領域を選択してもよい。

追加情報は、限定されない。例えば、領域判定部１５１は、追加情報として、判定領域を用いた判定において有用となる特徴を用いてもよい。

例えば、人が判定する判定領域の場合、領域判定部１５１は、水画素の領域と非水画素の領域とにおけるコントラストの差（輝度、彩度、及び又は色相の差）が大きい判定領域を選択してもよい。あるいは、領域判定部１５１は、画素値の飽和を避けるために、画素値が所定の範囲内となっている判定領域を選択してもよい。

あるいは、コンピュータが判定する場合、領域判定部１５１は、コンピュータが用いる手法（例えば、機械学習を用いて学習したモデルを用いた判別）の算出に適した判定領域を選択してもよい。例えば、領域判定部１５１は、画素の特徴量の範囲が広い判定領域を選択してもよい。あるいは、領域判定部１５１は、水画素の尤度の平均値と非水画素の尤度の平均値の差が大きく、それぞれの尤度の標準偏差が小さい判定領域を選択してもよい。

あるいは、複数の判定領域の評価値が同程度となった場合、領域判定部１５１は、全ての判定領域を選択してもよい。あるいは、領域判定部１５１は、所定の選択手法（例えば、ラウンドロビン、又は、疑似乱数）を用いて、一つ又は一部の判定領域を選択してもよい。

領域判定部１５１は、判定領域に加え、評価値などを出力してもよい。

なお、領域設定部１６０及び／又は領域判定部１５１は、所定のモデルを用いて動作してもよい。

［動作の説明］
次に、図面を参照して、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の動作について説明する。

図４は、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の動作の一例を示すフロー図である。第１の実施形態と同様の動作の説明を適宜省略し、第２の実施形態に係る領域判定装置１２に特有の動作について説明する。

領域設定部１６０は、設定規則に基づいて判定領域を設定する（ステップＳ４０１）。

ステップＳ４０２からＳ４０５において、領域判定装置１２は、第１の実施形態の領域判定装置１１と同様に動作する。

領域判定部１５１は、判定領域が判定条件を満足する否かを判定する（ステップＳ４０７）。

判定領域が判定条件を満足しない場合（ステップＳ４０７でＮｏ）、領域判定装置１２は、ステップＳ４０１に戻る。

判定領域が判定条件を満足する場合（ステップＳ４０７でＹｅｓ）、領域判定部１５１は、判定領域を出力する（ステップＳ４０８）。

なお、領域判定装置１２は、複数の判定領域を一度に処理してもよい。この場合、領域判定装置１２は、ステップＳ４０７の動作を実行しないで、次のように動作する。

ステップＳ４０１において、領域設定部１６０は、複数の判定領域を設定する。

ステップＳ４０２ないしＳ４０５において、尤度算出部１１０と、水画素計測部１２０と、非水画素計測部１３０と、境界画素計測部１４０は、複数の判定領域に対して動作する。

そして、ステップＳ４０８において、領域判定部１５１は、複数の判定領域の中から、判定条件を満足する判定領域を出力する。

［効果の説明］
次に、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の効果を説明する。

第２の実施形態に係る領域判定装置１２は、第１の実施形態の効果に加え、監視者などにおける判定領域の設定作業を軽減するとの効果を得ることができる。

その理由は、領域判定装置１２が、指定された設定規則に基づいて、判定条件を満足する判定領域を出力するためである。詳細には、領域判定部１５１において判定領域が判定条件を満足すると判定されるまで、領域設定部１６０が、判定領域の設定を繰り返すためである。

例えば、監視者が、領域判定装置１２に、所定の記憶装置などに保存されている画像に対する設定規則と、判定条件とを通知する。領域設定部１６０は、設定規則に基づいて判定領域を設定する。領域判定部１５１は、設定された判定領域が判定条件を満足するか否かを判定する。判定領域が判定条件を満足しない場合、領域判定部１５１は、領域設定部１６０に、判定領域の再設定を指示する。領域判定装置１２は、領域設定部１６０が設定した判定領域が判定条件を満足するまで、同様の動作を繰り返す。判定領域が判定条件を満足した場合、領域判定部１５１は、判定領域を出力する。このような動作を基に、領域判定装置１２は、判定条件を満足する判定領域を出力する。

さらに、領域設定部１６０は、複数の判定領域を設定してもよい。この場合、領域判定部１５１は、複数の判定領域において、判定条件を満足する判定領域を出力する。

＜第３の実施形態＞
第２の実施形態に係る領域判定装置１２は、設定規則及び判定条件を基に、判定領域を設定する。ただし、設定規則及び判定条件を満足する領域において、車などの移動物が含まれる場合が想定される。移動物は、時間とともに位置などを変更する。そのため、移動体を含む領域は、監視対象（例えば、河川）に関連しない変化が発生する。そのような領域は、選択されない方がよい。

第３の実施形態に係る領域判定装置１３は、より適切な判定領域を設定する。

次に、図面を参照して、第３の実施形態について説明する。

［構成の説明］
図面を参照して、第３の実施形態に係る領域判定装置１３の構成について説明する。

図５は、第３の実施形態に係る領域判定装置１３の構成の一例を示すブロック図である。

領域判定装置１３は、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の構成と比較すると、領域設定部１６０に替えて領域設定部１６１を含む。さらに、領域判定装置１３は、領域検出部１７０を含む。第２の実施形態と同様の構成の詳細な説明を適宜省略し、第３の実施形態に係る領域判定装置１３に特有の構成について説明する。

領域検出部１７０は、画像において、領域設定部１６１が判定領域を設定する際に参照する領域を検出し、領域設定部１６１に通知する。

例えば、領域検出部１７０は、画像において、判定領域に含ませるのを避けた方がよい領域（以下、「非推奨領域」と呼ぶ）を検出する。非推奨領域とは、例えば、移動物（例えば、浮遊物、船、歩行者又は自動車）を含む領域（例えば、樹木の近傍、航路又は道路）、又は、外観又は形状が変化する物体（例えば、植物が多い領域）を含む領域である。あるいは、非推奨領域とは、物体の影の領域のように、時間、季節、又は、天候などの影響を受けやすい領域である。

領域検出部１７０が非推奨領域を検出する場合、領域設定部１６１は、非推奨領域を含まない判定領域を設定することが望ましい。ただし、例えば、桟橋の周辺は、移動物である船が行き来する領域であるが、水位を判定したい領域でもある。この場合、領域設定部１６１は、桟橋の周辺を含む判定領域を設定することが望ましい。このように、非推奨領域を判定される領域でも、周囲との関係から判定領域に含ませた方がよい領域もある。そこで、領域設定部１６１は、非推奨領域を必要な範囲で含むように、又は、非推奨領域を可能な範囲で含まないように、判定領域を設定すればよい。つまり、領域設定部１６１は、領域検出部１７０が検出した非推奨領域を参照して判定領域を設定する。

あるいは、領域検出部１７０は、判定領域に含ませた方がよい領域（以下、「推奨領域」と呼ぶ）を検出してもよい。推奨領域とは、例えば、アスファルトの領域である。アスファルトは、構造が固定化され、水と非水との境界を明確に判定しやすいためである。推奨領域は、所定の条件を満たす領域（例えば、増水時における危険ライン）でもよい。

領域検出部１７０が推奨領域を検出する場合、領域設定部１６１は、領域検出部１７０が検出した推奨領域を可能な範囲で含むように、又は、推奨領域を必要な範囲で含むように、判定領域を設定すればよい。つまり、領域設定部１６１は、領域検出部１７０が検出した推奨領域を参照して判定領域を設定する。

領域検出部１７０は、非推奨領域と、推奨領域との両方を検出してもよい。この場合、領域設定部１６１は、領域検出部１７０が検出した非推奨領域及び／又は推奨領域を参照して判定領域を設定する。

さらに、領域検出部１７０は、尤度に対する信頼度を用いて、非推奨領域及び／又は推奨領域を検出してもよい。

例えば、高輝度及び低輝度の画素は、飽和する可能性が高い。そこで、領域検出部１７０は、高輝度及び低輝度となっている画素に低い信頼度を設定し、中輝度となっている画素に高い信頼度を設定する。そして、領域検出部１７０は、信頼度を基に推奨領域及び／又は非推奨領域を検出する。例えば、信頼度が低い画素の比率が高い領域は、非推奨領域の一例である。信頼度が高い画素の比率が高い領域は、推奨領域の一例である。上記の動作を基に、領域検出部１７０は、飽和する可能性が高い画素を避けた領域を検出できる。

ただし、信頼度の算出方法は、上記に限定されない。例えば、領域検出部１７０は、テンプレートなどを用いて、フレームに含まれる移動体（例えば、人、車、及び／又は船）を検出してもよい。そして、領域検出部１７０は、移動体の画素に対して低い信頼度を設定し、固定物の画素に対して高い信頼度を設定してもよい。

また、領域検出部１７０は、信頼度の算出に複数のフレームを用いてもよい。例えば、領域検出部１７０は、複数のフレームを用いて、移動体を検出してもよい。

あるいは、領域検出部１７０は、時間経過に応じた画素における輝度変化及び／又は色変化を用いてもよい。例えば、領域検出部１７０は、画素の信頼度として、時間経過において変化が少ない画素に高い信頼度を設定し、変化が多い画素に低い信頼度を設定してもよい。

あるいは、領域検出部１７０は、信頼度として、所定数のフレームの信頼度の平均値を用いてもよい。

あるいは、領域検出部１７０は、信頼度の算出に、画像の特徴を用いてもよい。例えば、画像が、画像特徴の変化が多い領域（例えば、テクスチャ領域）と、画像特徴が一定となっている領域（平坦領域）とを含むとする。テクスチャ領域は、表面の形状が複雑となっている場合が想定される。このような形状が複雑な領域は、外乱の影響を受けやすい。テクスチャ領域が複雑な形状と推定される場合、領域検出部１７０は、平坦領域に高い信頼度を設定し、テクスチャ領域に低い信頼度を設定してもよい。

ただし、テクスチャ領域が、高い信頼度を備えた領域の場合もある。例えば、タイルを敷き詰めた堤防は、テクスチャ領域であり、かつ、構造が固定化されている。この場合、領域検出部１７０は、そのテクスチャ領域に高い信頼度を設定してもよい。なお、テクスチャ領域は、類似した特徴を備えた領域の繰り返しとなる。そこで、領域検出部１７０は、類似した特徴における単位領域の中の一つを選択して信頼度を算出し、他の単位領域に同様の信頼度を設定してもよい。この場合、領域検出部１７０は、信頼度の算出に必要な負荷を低減できる。

領域設定部１６１は、領域検出部１７０が検出した領域（非推奨領域及び／又は推奨領域）を参照する以外は、領域設定部１６０と同様に動作する。

［効果の説明］
次に、第３の実施形態に係る領域判定装置１３の効果について説明する。

第３の実施形態に係る領域判定装置１３は、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の効果に加え、より適切な判定領域を設定するとの効果を得ることができる。

その理由は、次のとおりである。

領域検出部１７０が、設定される判定領域に含ませない方がよい領域、及び／又は、設定される領域に含ませない方がよい領域を検出する。領域設定部１６１は、領域検出部１７０が検出した領域を参照して、判定領域を設定する。このような動作を基に、領域判定装置１３は、より適切な判定領域を設定できる。

＜第４の実施形態＞
第２の実施形態に係る領域判定装置１２が設定する判定領域は、所定の検知に用いられる。例えば、その判定領域は、増水時において、警報を発する高さ（危険ライン）まで水位が達したかなどの検知に用いられる。この場合、実際の判定に用いられる領域は、検知に用いられる領域（例えば、危険ライン）を含むことが望ましい。ただし、検知に用いられる領域が、最も判定条件を満足する領域に含まれると限らない。領域判定装置１２が設定した判定領域が検知に用いられる領域を含まない場合がある。

第４の実施形態に係る領域判定装置１４は、所定の領域（例えば、危険ラインを含む領域）を、設定された判定領域に追加する。第４の実施形態において、追加される領域は、限定されない。例えば、追加される領域は、増水時などにおける通報を判定する領域（危険ライン）を含む領域である。あるいは、追加される領域は、空の領域など、水領域とはならない非水領域である。

次に、図面を参照して、第４の実施形態について説明する。

［構成の説明］
第４の実施形態に係る領域判定装置１４の構成について、図面を参照して説明する。

図６は、第４の実施形態に係る領域判定装置１４の構成の一例を示すブロック図である。

領域判定装置１４は、第２の実施形態に係る領域判定装置１２の構成に加え、領域追加部１８０を含む。第２の実施形態と同様の構成の詳細な説明を適宜省略し、第４の実施形態に係る領域判定装置１４に特有の構成について説明する。

なお、領域判定装置１４は、第３の実施形態における領域設定部１６１、及び領域検出部１７０を含んでもよい。

領域追加部１８０は、領域判定部１５１が出力した判定領域に、所定の追加領域を追加した領域を出力する。領域追加部１８０における追加領域の取得元は、限定されない。領域追加部１８０は、図示しない外部の装置などから、追加領域を取得すればよい。

追加領域の一部は、判定領域と重なっていてもよい。この場合、領域追加部１８０は、判定領域に含まれない追加領域を、判定領域に追加した領域を出力すればよい。

あるいは、追加領域は、判定領域から離れた領域でもよい。この場合、領域追加部１８０は、判定領域と追加領域とを出力してもよく、判定領域と追加領域とそれらに挟まれる領域とを含めた領域を出力してもよい。

［追加の構成］
実際の監視には、多くの画像及び監視カメラが、用いられている。そのため、危険ラインの領域の設定は、多くの工数を必要とする。領域判定装置１４は、所定の参照情報を基に、追加領域を決定してもよい。

図７は、追加領域決定部１９０を含む領域判定装置１５の構成の一例を示すブロック図である。

領域判定装置１５は、領域判定装置１４の構成に加え、追加領域決定部１９０を含む。

追加領域決定部１９０は、追加するための領域を決定する。例えば、追加領域決定部１９０は、図示しない装置から増水時の水位を含む参照画像を取得し、取得した参照画像を用いて追加領域を決定する。

より具体的な例として、河川の増水時における危険ラインを含む領域を追加する場合について説明する。

危険となる増水時は、河川の水の色及び／又は状態（例えば、波の形状及び数、並びに、泡の有無など）、並びに、河川の流速が、変化する。そこで、追加領域決定部１９０は、参照画像として、増水時の水位及び／又は水面の特徴を備えた画像を取得する。そして、追加領域決定部１９０は、増水時の特徴を備えた画像における水位を危険ラインとして判定する。そして、追加領域決定部１９０は、追加領域として、その危険ラインを含む領域を決定する。

なお、追加領域決定部１９０は、参照画像として、例えば、所定の気象情報（例えば、大雨注意報、又は、洪水注意報）が発令された時の画像を、所定の機関（例えば、気象庁又は気象予報会社）から取得すればよい。

あるいは、追加領域決定部１９０は、追加領域として、増水時における水位の監視対象（例えば、橋、水門、及び／又は、堤防）を含む領域を決定してもよい。

追加領域決定部１９０は、決定した追加領域を、領域追加部１８０に通知する。

領域追加部１８０は、通知された追加領域を、領域判定部１５１が出力した判定領域に追加する。

［効果の説明］
次に、第４の実施形態に係る領域判定装置１４及び１５の効果について説明する。

領域判定装置１４及び１５は、第２の実施形態に係る効果に加え、所定の処理（例えば、増水の検知）に用いられる領域を出力するとの効果を得ることができる。

その理由は、領域追加部１８０が、領域判定部１５１が出力する判定領域に、所定の追加領域を追加した領域を出力するためである。

さらに、領域判定装置１５は、追加領域の作成工数を軽減するとの効果を得ることができる。

その理由は、追加領域決定部１９０が、参照情報を基に、追加領域を決定するためである。

＜実施形態の概要＞
図面を参照して、本発明における実施形態の概要を説明する。

図８は、本発明における実施形態の概要の一例である領域判定装置１０の構成の一例を示すブロック図である。

領域判定装置１０は、尤度算出部１１０と、非水画素計測部１３０と、境界画素計測部１４０と、領域判定部１５０とを含む。尤度算出部１１０は、複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出する。非水画素計測部１３０は、フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に尤度が入る非水画素の数を計測する。境界画素計測部１４０は、判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に尤度が入り、かつ、判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に尤度が入る、境界画素の数を計測する。領域判定部１５０は、非水画素の数及び境界画素の数を基に、判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを判定する。

領域判定装置１０の各構成は、領域判定装置１１などにおける対応する各構成と同様に動作する。

このように構成された領域判定装置１０は、領域判定装置１１と同様の効果を得ることができる。

その理由は、領域判定装置１０の各構成が、領域判定装置１１における同様の構成と同様に動作し、判定領域に対する評価結果を出力するためである。

なお、領域判定装置１０は、本発明に実施形態における最小構成である。

＜ハードウェア構成＞
次に、領域判定装置１０を用いて、ハードウェアの構成について説明する。領域判定装置１１ないし１４は、以下のハードウェア構成と同様の構成を用いて構成されてもよい。

例えば、領域判定装置１０の各構成部は、ハードウェア回路で構成されてもよい。

あるいは、領域判定装置１０において、各構成部は、ネットワークを介して接続した複数の装置を用いて、構成されてもよい。

あるいは、領域判定装置１０において、複数の構成部は、１つのハードウェアで構成されてもよい。

あるいは、領域判定装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを含むコンピュータ装置として実現されてもよい。領域判定装置１０は、上記構成に加え、さらに、入出力接続回路（ＩＯＣ：Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含むコンピュータ装置として実現されてもよい。領域判定装置１０は、上記構成に加え、さらに、ネットワークインターフェース回路（ＮＩＣ：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含むコンピュータ装置として実現されてもよい。

図９は、領域判定装置１０のハードウェア構成の一例である情報処理装置６００の構成を示すブロック図である。

情報処理装置６００は、ＣＰＵ６１０と、ＲＯＭ６２０と、ＲＡＭ６３０と、内部記憶装置６４０と、ＩＯＣ６５０と、ＮＩＣ６８０とを含み、コンピュータ装置を構成している。

ＣＰＵ６１０は、ＲＯＭ６２０からプログラムを読み込む。そして、ＣＰＵ６１０は、読み込んだプログラムに基づいて、ＲＡＭ６３０と、内部記憶装置６４０と、ＩＯＣ６５０と、ＮＩＣ６８０とを制御する。そして、ＣＰＵ６１０を含むコンピュータは、これらの構成を制御し、図８に示されている、尤度算出部１１０と、非水画素計測部１３０と、境界画素計測部１４０と、領域判定部１５０としての各機能を実現する。

ＣＰＵ６１０は、各機能を実現する際に、ＲＡＭ６３０又は内部記憶装置６４０を、プログラムの一時記憶媒体として使用してもよい。

また、ＣＰＵ６１０は、コンピュータで読み取り可能にプログラムを記憶した記憶媒体７００が含むプログラムを、図示しない記憶媒体読み取り装置を用いて読み込んでもよい。あるいは、ＣＰＵ６１０は、ＮＩＣ６８０を介して、図示しない外部の装置からプログラムを受け取り、ＲＡＭ６３０又は内部記憶装置６４０に保存して、保存したプログラムを基に動作してもよい。

ＲＯＭ６２０は、ＣＰＵ６１０が実行するプログラム及び固定的なデータを記憶する。ＲＯＭ６２０は、例えば、Ｐ－ＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ－ＲＯＭ）又はフラッシュＲＯＭである。

ＲＡＭ６３０は、ＣＰＵ６１０が実行するプログラム及びデータを一時的に記憶する。ＲＡＭ６３０は、例えば、Ｄ－ＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ－ＲＡＭ）である。

内部記憶装置６４０は、情報処理装置６００が長期的に保存するデータ及びプログラムを記憶する。また、内部記憶装置６４０は、ＣＰＵ６１０の一時記憶装置として動作してもよい。内部記憶装置６４０は、例えば、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）又はディスクアレイ装置である。

ＲＯＭ６２０と内部記憶装置６４０とは、不揮発性（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）の記憶媒体である。一方、ＲＡＭ６３０は、揮発性（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）の記憶媒体である。そして、ＣＰＵ６１０は、ＲＯＭ６２０、内部記憶装置６４０、又は、ＲＡＭ６３０に記憶されているプログラムを基に動作可能である。つまり、ＣＰＵ６１０は、不揮発性記憶媒体又は揮発性記憶媒体を用いて動作可能である。

ＩＯＣ６５０は、ＣＰＵ６１０と、入力機器６６０及び表示機器６７０とのデータを仲介する。ＩＯＣ６５０は、例えば、ＩＯインターフェースカード又はＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）カードである。さらに、ＩＯＣ６５０は、ＵＳＢのような有線に限らず、無線を用いてもよい。

入力機器６６０は、情報処理装置６００の操作者からの入力指示を受け取る機器である。入力機器６６０は、例えば、キーボード、マウス又はタッチパネルである。

表示機器６７０は、情報処理装置６００の操作者に情報を表示する機器である。表示機器６７０は、例えば、液晶ディスプレイである。

ＮＩＣ６８０は、ネットワークを介して図示しない外部の装置とのデータのやり取りを中継する。ＮＩＣ６８０は、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）カードである。さらに、ＮＩＣ６８０は、有線に限らず、無線を用いてもよい。

このように構成された情報処理装置６００は、領域判定装置１０と同様の効果を得ることができる。

その理由は、情報処理装置６００のＣＰＵ６１０が、プログラムに基づいて領域判定装置１０と同様の機能を実現できるためである。

＜監視システム＞
図１０は、領域判定装置１１を含む監視システム６０の一例を示すブロック図である。監視システム６０は、領域判定装置１１に替えて、領域判定装置１０及び１２ないし１５のいずれか一つの装置を含んでもよい。

監視システム６０は、監視カメラ２０と、切替え装置３０と、表示モニタ４０と、領域判定装置１１と、警報装置５０とを含む。

監視カメラ２０は、監視対象の画像（動画像）を撮影する。監視カメラ２０の数は、限定されない。監視システム６０は、１つの監視カメラ２０を含んでもよく、複数の監視カメラ２０を含んでもよい。

切替え装置３０は、接続されている複数の監視カメラ２０の中から、所定の間隔及び所定の切替え規則に沿って表示モニタ４０などに接続する監視カメラ２０を選択し、選択した監視カメラ２０の画像を表示モニタ４０などに出力する。監視システム６０が、一つの監視カメラ２０を含む場合、監視システム６０は、切替え装置３０を含まない。

表示モニタ４０は、切替え装置３０からの画像を表示する。なお、監視システム６０は、一つの表示モニタ４０を含んでもよく、複数の表示モニタ４０を含んでもよい。監視システム６０が、一つの監視カメラ２０を含む場合、監視システム６０は、１つの表示モニタ４０を含む。この場合、表示モニタ４０は、監視カメラ２０からの画像を表示する。

領域判定装置１１は、既に説明したとおり、画像と判定条件とを基に判定領域を判定し、判定結果を警報装置５０に送信する。

領域判定装置１１が画像などを取得する装置は、限定されない。領域判定装置１１は、監視カメラ２０、切替え装置３０又は警報装置５０から画像を取得すればよい。領域判定装置１１は、判定条件及び判定領域を警報装置５０又は図示しない外部の装置から受信すればよい。

警報装置５０は、領域判定装置１１の判定結果を基に、判定領域を警報の判定に用いるか否かを決定する。

警報装置５０が、領域判定装置１１に判定領域を送信する場合、警報装置５０は、判定条件を満足するまで、判定領域の送信及び判定結果の受信を繰り返してもよい。

判定領域が判定条件を満足する場合、警報装置５０は、判定領域を用いて警報を発するか否かを判定する。判定領域が警報を発する状態となると、警報装置５０は、警報を発する。なお、警報装置５０は、判定領域を表示している表示モニタ４０又は図示しない報知機器を用いて警報を発してもよい。

このように構成された監視システム６０は、警報装置５０が判定条件を満足する判定領域を用いるため、警報装置５０における適切な警報を実現できる。

なお、監視システム６０が領域判定装置１２又は１３を含む場合、警報装置５０は、領域判定装置１２又は１３から、設定規則と判定条件とを満足する判定領域を受信できる。この場合、警報装置５０は、その判定領域を警報の判定に用いればよい。

監視システム６０が領域判定装置１４又は１５を含む場合、警報装置５０は、領域判定装置１４又は１５から受信する追加領域を含む領域を用いて動作すればよい。

（監視システムの概要）
図１１は、監視システム６０の概要である監視システム６１の構成の一例を示す図である。

監視システム６１は、監視カメラ２０と、領域判定装置１１と、警報装置５０とを含む。

監視カメラ２０は、画像を撮影する。領域判定装置１１は、監視カメラ２０からの画像における判定領域を判定する。警報装置５０は、領域判定装置１１が判定した結果を基に、画像における判定領域を警報の判断に用いるか否かを決定する。

このように構成された監視システム６１は、監視システム６０と同様の効果を奏することができる。

その理由は、監視システム６１に含まれる装置が、監視システム６０に含まれる対応する装置と同様に動作するためである。

なお、監視システム６１は、監視システム６０の最小構成の一例である。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１８年 ３月１４日に出願された日本出願特願２０１８－０４６１３４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ 領域判定装置
１１ 領域判定装置
１２ 領域判定装置
１３ 領域判定装置
１４ 領域判定装置
１５ 領域判定装置
２０ 監視カメラ
３０ 切替え装置
４０ 表示モニタ
５０ 警報装置
６０ 監視システム
６１ 監視システム
１１０ 尤度算出部
１２０ 水画素計測部
１３０ 非水画素計測部
１４０ 境界画素計測部
１５０ 領域判定部
１５１ 領域判定部
１６０ 領域設定部
１６１ 領域設定部
１７０ 領域検出部
１８０ 領域追加部
１９０ 追加領域決定部
２１０ 画素計測部
６００ 情報処理装置
６１０ ＣＰＵ
６２０ ＲＯＭ
６３０ ＲＡＭ
６４０ 内部記憶装置
６５０ ＩＯＣ
６６０ 入力機器
６７０ 表示機器
６８０ ＮＩＣ
７００ 記憶媒体

Claims (10)

1. 複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出する尤度算出手段と、
   前記フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に前記尤度が入る非水画素の数を計測する非水画素計測手段と、
   前記判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に前記尤度が入り、かつ、前記判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に前記尤度が入る、境界画素の数を計測する境界画素計測手段と、
   前記非水画素の数及び前記境界画素の数を基に、前記判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを判定する領域判定手段と
   を含む領域判定装置。
2. 前記判定領域のいずれかにおいて、第２の水範囲に前記尤度が入る水画素の数を計測する水画素計測手段をさらに含み、
   前記領域判定手段が、さらに、前記水画素の数を用いて前記判定領域を判定する
   請求項１に記載の領域判定装置。
3. 前記非水画素が、第１のフレーム数以上における前記判定領域において前記第１の非水範囲に前記尤度が入る画素であり、
   前記境界画素が、第２のフレーム数以上における前記判定領域において前記第１の水範囲に前記尤度が入り、かつ、第３のフレーム数以上における前記判定領域において前記第２の非水範囲に前記尤度が入る画素であり、
   前記水画素が、第４のフレーム数以上における前記判定領域において前記第２の水範囲に前記尤度が入る画素である
   請求項２に記載の領域判定装置。
4. 所定の設定規則を基に前記判定領域を設定する領域設定手段をさらに含み、
   前記領域判定手段が、前記判定領域が前記判定条件を満足するまで前記領域設定手段に前記判定領域の設定を繰り返させ、前記判定条件を満足した前記判定領域を出力する
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の領域判定装置。
5. 所定の設定規則を基に、前記画像における複数の前記判定領域を設定する領域設定手段をさらに含み、
   前記領域判定手段が、設定された前記判定領域の中から前記判定条件を満足する前記判定領域を出力する
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の領域判定装置。
6. 前記画像において、前記判定領域に含ませない方がよい非推奨領域及び／又は前記判定領域に含ませた方がよい推奨領域を検出する領域検出手段をさらに含み、
   前記領域設定手段が、前記非推奨領域及び／又は前記推奨領域を参照して前記判定領域を設定する
   請求項４又は５に記載の領域判定装置。
7. 所定の参照画像における水位の位置を基に前記判定領域に追加するための追加領域を決定する追加領域決定手段と、
   前記追加領域を前記判定領域に追加する領域追加手段と
   をさらに含む請求項６に記載の領域判定装置。
8. 前記画像を撮影する監視カメラと、
   前記画像を用いて前記判定領域を判定する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の前記領域判定装置と、
   前記領域判定装置が判定した結果を基に、前記画像における前記判定領域を警報の判断に用いるか否かを決定する警報装置と
   を含む監視システム。
9. コンピュータによって、
   複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出し、
   前記フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に前記尤度が入る非水画素の数を計測し、
   前記判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に前記尤度が入り、かつ、前記判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に前記尤度が入る、境界画素の数を計測し、
   前記非水画素の数及び前記境界画素の数を基に、前記判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを判定する
   領域判定方法。
10. 複数のフレームを含む画像における画素の水らしさの尤度を算出する処理と、
    前記フレームそれぞれにおける判定の対象である判定領域のいずれかにおいて、第１の非水範囲に前記尤度が入る非水画素の数を計測する処理と、
    前記判定領域のいずれかにおいて第１の水範囲に前記尤度が入り、かつ、前記判定領域のいずれかにおいて第２の非水範囲に前記尤度が入る、境界画素の数を計測する処理と、
    前記非水画素の数及び前記境界画素の数を基に、前記判定領域が所定の判定条件を満足するか否かを、判定する処理と
    をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

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