(57)【要約】【課題】簡易な構成で、確実かつ迅速な対象領域の監視が可能になる路面状態監視システムを提供すること。【解決手段】路面状態監視システム１００において、基準物画像抽出部６１により対象領域において基準物画像を抽出し、水位推定部６２により抽出した基準物画像に基づいて水位の推定をし、発報決定部６４により推定結果から発報の要否を決定することで、水害状況の把握に際して、実測を要しない簡易な構成で、確実かつ迅速な対象領域の監視が可能になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域を撮像した画像から前記対象領域にある基準物画像を抽出し、
前記基準物画像に基づいて前記対象領域における水位を推定し、
前記対象領域についての推定水位に基づいて発報の要否を決定する、路面状態監視システム。
【請求項２】
前記推定水位の度合に応じて、車両に対する発報の要否を決定する、請求項１に記載の路面状態監視システム。
【請求項３】
前記対象領域を撮像した連続画像から前記対象領域における流速を推定し、
前記対象領域についての推定水位と推定流速とに基づいて発報の要否を決定する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の路面状態監視システム。
【請求項４】
前記推定水位と前記推定流速とについて、水位によって異なる流速の閾値を定めたテーブルデータを参照して、人に対する発報の要否を決定する、請求項３に記載の路面状態監視システム。
【請求項５】
前記推定水位に基づいて、前記対象領域が冠水状態にあるか否かを判定し、
冠水状態にあると判定された場合に、前記対象領域における流速を推定する、請求項３及び４のいずれか一項に記載の路面状態監視システム。
【請求項６】
前記対象領域における流速の方向に基づいて、水の噴出であるか否かを判定する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の路面状態監視システム。
【請求項７】
前記対象領域における流速を、オプティカルフロー法により推定する、請求項３〜６のいずれか一項に記載の路面状態監視システム。
【請求項８】
前記基準物画像は、既存の高さで路面に固定される道路設置物の画像であり、前記道路設置物の高さを基準として前記対象領域における水位を推定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の路面状態監視システム。
【請求項９】
前記道路設置物は、縁石であり、前記縁石の上面と前記対象領域における水面との比較から前記推定水位を算出する、請求項８に記載の路面状態監視システム。
【請求項１０】
前記道路設置物は、車両用防護柵であり、前記車両用防護柵のビームと前記対象領域における水面との比較から前記推定水位を算出する、請求項８に記載の路面状態監視システム。
【請求項１１】
前記対象領域は、交差点に設置された信号灯器に取り付けた撮像部により撮像される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の路面状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差点等に配置され路面状態を監視する路面状態監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
路面の冠水等を検知する方法として、例えば２次元画像と３次元空間情報とを組み合わせて被写体についての情報を得るものや、超音波計測により路面の状況について情報を取得するものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
引用文献１、２等に例示する方法では、水位の計測あるいは検知のために、３次元画像情報を得るための複雑な処理を要したり、超音波計測を要したりするものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８３４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６４６０号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、確実かつ迅速な対象領域の監視が可能になる路面状態監視システムを提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る路面状態監視システムは、対象領域を撮像した画像から対象領域にある基準物画像を抽出し、基準物画像に基づいて対象領域における水位を推定し、対象領域についての推定水位に基づいて発報の要否を決定する。
【０００７】
上記路面状態監視システムでは、対象領域において抽出した基準物画像に基づいて水位の推定をし、推定結果から発報の要否を決定することで、水害状況の把握に際して、実測を要しない簡易な構成で、確実かつ迅速な対象領域の監視が可能になる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、推定水位の度合に応じて、車両に対する発報の要否を決定する。この場合、適切なタイミングで発報の決定が行える。
【０００９】
本発明の別の側面では、対象領域を撮像した連続画像から対象領域における流速を推定し、対象領域についての推定水位と推定流速とに基づいて発報の要否を決定する。この場合、推定水位と推定流速とに基づいて、より適切かつ多彩な情報提供が可能となる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、推定水位と推定流速とについて、水位によって異なる流速の閾値を定めたテーブルデータを参照して、人に対する発報の要否を決定する。この場合、水害に伴う人の通行に関して適切な情報提供ができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、推定水位に基づいて、対象領域が冠水状態にあるか否かを判定し、冠水状態にあると判定された場合に、対象領域における流速を推定する。この場合、冠水発生時における水の流れについて情報提供できる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、対象領域における流速の方向に基づいて、水の噴出であるか否かを判定する。この場合、路面における水の噴出の発生に応じた情報提供が可能になる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、対象領域における流速を、オプティカルフロー法により推定する。この場合、水害発生時の流速を簡易かつ的確に捉えることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、基準物画像は、既存の高さで路面に固定される道路設置物の画像であり、道路設置物の高さを基準として対象領域における水位を推定する。この場合、既存の高さで路面に固定される道路設置物の高さを基準として利用することで、現場での実測等を要しない簡易な事前設定で推移の推定ができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、道路設置物は、縁石であり、縁石の上面と対象領域における水面との比較から推定水位を算出する。この場合、対象領域に設置された縁石を水位推定のための基準として利用できる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、道路設置物は、車両用防護柵であり、車両用防護柵のビームと対象領域における水面との比較から推定水位を算出する。この場合、対象領域に設置された車両用防護柵を水位推定のための基準として利用できる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、対象領域は、交差点に設置された信号灯器に取り付けた撮像部により撮像される。この場合、交通を妨げることなく確実に交差点について監視するための撮像ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る路面状態監視システムの一構成例について説明するためのブロック図である。
【図２】路面状態監視システムの交差点への設置状況の一例を概念的に示す平面図である。
【図３】路面状態監視システムを組み入れた水害警報システムの一例について説明するための概念的な斜視図である。
【図４】（Ａ）は、撮像部により撮像される通常時の対象領域について一例を示す概念的な画像図であり、（Ｂ）は、水害発生時の対象領域について一例を示す概念的な画像図である。
【図５】抽出した基準物画像に基づく水位推定のための高さ基準の決定について一例を説明するための画像図である。
【図６】冠水時における水位推定の様子について一例を説明するための画像図である。
【図７】抽出した基準物画像に基づく水位推定のための高さ基準の決定について他の一例を説明するための画像図である。
【図８】水害発生時における流速の推定について一例を示す画像図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、オプティカルフロー法による流速の推定について説明するための概念図である。
【図１０】路面状態監視システムにおける発報の要否決定までの処理について説明するための概念図である。
【図１１】人が安全に避難できるための水深と流速の関係について示すグラフである。
【図１２】推定を行うための事前処理について説明するためのフローチャートである。
【図１３】運用時における動作の一例について説明するためのフローチャートである。
【図１４】冠水検知に関する処理について一例を説明するためのフローチャートである。
【図１５】流速検知に関する処理について一例を説明するためのフローチャートである。
【図１６】人への発報の要否決定について一例を説明するためのフローチャートである。
【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は、縁石（歩車道境界ブロック）の形状データについて説明するための図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１等を参照して、一実施形態に係る路面状態監視システムについて一例を説明する。図１は、本実施形態に係る路面状態監視システム１００の一構成例について説明するための図であり、図２は、路面状態監視システム１００の交差点ＴＬへの設置状況の一例を概念的に示しており、図３は、路面状態監視システム１００を組み入れた水害警報システム５００の一例について示している。すなわち、図１〜３では、一例として、路面状態監視システム１００による監視の対象となる領域を交差点ＴＬとしており、交差点ＴＬすなわち対象領域は、交差点ＴＬに設置された信号灯器ＬＰに取り付けた撮像部１０により撮像される。なお、図２に示す例では、４つの信号灯器ＬＰのうちの一つに撮像部１０が取り付けられている。
【００２０】
以下、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る路面状態監視システム１００の一構成例について詳細に説明する。
【００２１】
図示のように、本実施形態に係る路面状態監視システム１００は、撮像部（カメラ）１０と、情報処理装置５０とを備える。
【００２２】
撮像部１０は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の個体撮像素子で構成される撮像カメラである。ここでの一例では、撮像部１０は、連続画像データＧＤとして、例えば３０ｆｐｓのフレームレートで２次元画像データを取得する。撮像部１０は、取得した連続画像データＧＤを、情報処理装置５０に対して送信する。ここでは、図２及び図３に例示したように、撮像部１０は、信号灯器ＬＰに設置されて、監視の対象領域である交差点ＴＬについて、上方から交差点ＴＬ付近の路面全体とその周辺を含む範囲を、路面状態監視システム１００における監視の対象領域として撮像する。
【００２３】
情報処理装置５０は、例えばＣＰＵや記憶装置等により構成されており、撮像部１０からの連続画像データＧＤについての各種画像処理を行う画像処理部として機能するとともに、処理結果に基づく災害発生（水害発生）に関する判定を行う判定部として機能する。このため、主制御部６０と、記憶部７０と、通信部８０とを備える。
【００２４】
情報処理装置５０のうち、主制御部６０は、ＣＰＵ等で構成され、水位推定のための基準となる基準物画像を抽出する基準物画像抽出部６１と、基準物画像に基づいて水位推定を行う水位推定部６２と、路面上に発生した水の流速を測定する流速推定部６３と、画像についての処理結果に基づいて発報の要否を決定する発報決定部６４とを備える。主制御部６０は、例えば必要に応じて、記憶部７０に格納された各種プログラムを読み出して、上記各部として機能することが可能となっている。
【００２５】
基準物画像抽出部６１は、記憶部７０に予め格納されている水位推定のための基準となる物体についての画像情報や寸法データ等に基づいて、連続画像データＧＤとして取得される対象領域を撮像した画像から、対象領域にある基準物画像を抽出する。また、基準物画像抽出部６１は、抽出した基準物画像についての高さ方向を定めることで、冠水時における冠水部分の水面の高さを推定するための比較基準を決定する高さ基準決定部６１ａとして機能する。
【００２６】
水位推定部６２は、基準物画像抽出部６１において定められる基準物画像に基づいて対象領域における水位を推定する。すなわち、冠水時における冠水部分の水面の高さを基準物画像の高さとの比較から推定する。
【００２７】
流速推定部６３は、対象領域を撮像した連続画像から対象領域における流速を推定する。なお、ここでは、後述するように、冠水部分の水面の凹凸（波紋）を捉えてオプティカルフロー法により流速の推定を行う。
【００２８】
発報決定部６４は、記憶部７０に予め格納されている各種データを参照して、水位推定部６２や流速推定部６３において推定された対象領域についての推定水位と推定流速とに基づいて発報の要否を決定する。
【００２９】
情報処理装置５０のうち、記憶部７０は、各種ストレージデバイス等で構成され、各種データを格納する。記憶部７０は、例えば、基準物画像に関する各種データを格納する基準物画像データ部７１と、主制御部６０において作成される推定基準のデータを格納する推定基準格納部７２と、流水と水深との関係について各種データを格納する流水・水深テーブルデータ部７３とを備える。
【００３０】
基準物画像データ部７１は、基準物画像抽出部６１における基準物画像の抽出や決定に必要な各種データを有している。本実施形態では、例えば基準物画像の対象となるべき物すなわち基準物たるべき物として、道路に沿って設置される縁石やガードレール等に関するデータが格納されている。例えば、縁石であれば、その形状（特に高さ）について、予め規定で定められている。つまり、道路上における設置物（道路設置物）としての縁石は、その上面が地面からのどの程度の高さにあるかが予め決まっている。同様に、典型的にはガードレール等の車両用防護柵についても同様であり、例えば、ガードレールのビームの地面からの高さについては、規定があり、例えばビームの下端の高さがどの程度であるかが予め決まっている。以上のように、基準物画像データ部７１には、これらの道路設置物のうち特に既存の高さで路面に固定される物についての各種データが格納されている。
【００３１】
推定基準格納部７２は、高さ基準決定部６１ａ等における決定結果を格納する。すなわち、推定基準格納部７２には、上記のような水位推定を可能とするための事前準備の段階で取得される各種データが格納されており、運用時すなわち冠水等の水害発生時において、格納された各種データが都度読み出される。
【００３２】
流水・水深テーブルデータ部７３は、水害発生に関して既に知られている水深と車両の走行可能性との関係や、人の歩行可能か否かの境界となる流水の速度と水深との関係といった事柄に関するデータが格納されている。例えば、発報決定部６４は、発報の要否を決定する上で、推定水位や推定流速について、流水・水深テーブルデータ部７３に格納された各種情報を参照する。例えば、流水・水深テーブルデータ部７３は、推定水位と推定流速とについて、水位によって異なる流速の閾値を定めたテーブルデータを格納しており、発報決定部６４は、当該テーブルデータを参照して、人に対する発報の要否を決定する。
【００３３】
通信部８０は、主制御部６０の発報決定部６４において作成された発報の要否に関する決定情報を外部に送信する信号情報送信部である。なお、ここでは、図３に例示する水害警報システム５００の一構成要素であり、各種データ管理を行う管理サーバーＳＶに対して送信する。
【００３４】
以下、図３を参照して、水害警報システム５００について概要を説明する。図３に示すように、水害警報システム５００は、複数の路面状態監視システム１００のほか、管理サーバーＳＶや、光ビーコンＢＥ等を備える。水害警報システム５００では、例えば道路上に連なる複数の交差点ＴＬごとに設置された路面状態監視システム１００等から送信された各種信号を管理サーバーＳＶにおいて集約し、水害の信号に関する総合的な各種処理や動作を行う。ここでは、特に、集約した情報を周辺の車両等に上記のような各交差点での灯色に関する情報である信号情報を提供することを可能にするため、水害警報システム５００は、上記した複数の路面状態監視システム１００（より具体的にはこれらを構成する情報処理装置５０）において提供すべき信号情報の作成を行うとともに、管理サーバーＳＶにおいて各路面状態監視システム１００からの情報を含む各種情報を統合的に管理して、必要な情報を整理し、各部へ配信する。例えば、管理サーバーＳＶは、各路面状態監視システム１００からの各種信号情報をそれぞれ受け付けるとともにこれらの情報を集約し、集約された情報を含む各種情報を、路面に沿って配置された光ビーコンＢＥに対して当該光ビーコンＢＥの配置場所に応じた情報を配信する。つまり、管理サーバーＳＶが、道路に設置された光ビーコンＢＥに対して送信を行い、光ビーコンＢＥと車両ＶＥに搭載された車載器（車両車載器）ＶＭとの間での送受信がなされることにより情報伝達が可能となっている。また、管理サーバーＳＶは、スマートフォン等の各種通信携帯端末といった通信端末ＣＴに対しても、情報提供を行う。また、詳しい説明や図示を省略するが、管理サーバーＳＶは、上記のほか、集約した水害に関する各種情報を、インターネット回線等を通じて水害の報知や水害対策を行うための各種機関等へ送信する。以上のように、路面状態監視システム１００からの各種信号情報は、光ビーコンＢＥや通信端末ＣＴ等を介して、走行する車両や人に対して、水害に関する現状についての情報を迅速に送信可能としている。
【００３５】
以下、図４等を参照して、路面状態監視システム１００における一連の処理内容について一具体例によって説明する。なお、ここでは、図２での例示のように、交差点ＴＬの信号灯器ＬＰに設置された撮像部１０により撮像された画像について各種情報処理を行い、水害の発報の要否を決定するまでを説明する。
【００３６】
図４（Ａ）は、撮像部１０により撮像される通常時の対象領域について一例を示す概念的な画像図であり、図４（Ｂ）は、水害発生時の対象領域について一例を示す概念的な画像図である。なお、以下では、実物としての物体と、当該物体に対応する画像上の物体とを、特に区別せずに記載する。
【００３７】
図４（Ａ）に示される撮像範囲についての全体画像Ｇ１に映し出された対象領域である交差点ＴＬの画像中に存在する各構成部分について、情報処理装置５０の主制御部６０は、画像処理部として、各種オブジェクト画像（部分画像）を切り出して抽出を行う。特に、ここでは、主制御部６０の基準物画像抽出部６１は、基準物画像として、道路あるいはその近辺に設置されている道路設置物の画像のうち、水位推定を行う上での基準となる既存の高さで路面に固定される物の画像を抽出する。ここで、全体画像Ｇ１の例示では、道路設置物の画像として、画像としての縁石ＣＵや、車両用防護柵であるガードレールＧＲのほか、中央分離帯ＭＳ、マンホールＭＡが映し出されている。基準物画像抽出部６１は、これらのうち、既存の高さで路面に固定される縁石ＣＵ及びガードレールＧＲを基準物画像として抽出する。すなわち、この場合、道路設置物の高さを基準として対象領域における水位を推定している。
【００３８】
本実施形態では、縁石ＣＵやガードレールＧＲのように、形状やサイズが予め定まっており、特に、設置に際して、地面からの高さが予め定まっている物の場合、わざわざ個別の測定を要することなく地面からの高さが既知となっている。このような物を、水位推定を行うための基準として採用することにより、例えば定規等の目盛りのついた部材を撮像範囲内において地面に対する高さ方向に沿って設置する、といった手間を要しないようにしている。したがって、図示の例において、例えば中央分離帯ＭＳの高さが未知である場合には、これを水位推定のための基準としては取り扱わない。
【００３９】
図４（Ａ）に例示した縁石ＣＵやガードレールＧＲを基準物画像として、例えば図４（Ｂ）において全体画像Ｇ２として例示するように、冠水が発生した状態において、これらの基準物画像に基づいて、図中ハッチングで示す発生した冠水部分ＦＰの水面の高さを測定する、すなわち水位推定がなされる。
【００４０】
以下、基準物画像抽出部６１における水位推定を可能とするための事前処理について、説明する。基準物画像抽出部６１は、全体画像Ｇ１中から各種オブジェクト画像（部分画像）を切り出すとともに、基準物画像データ部７１に格納された縁石ＣＵやガードレールＧＲについての各種データを読み出し、切り出した部分画像に対して、例えばフィッティング処理を行い、縁石ＣＵやガードレールＧＲに対応するものを抽出する。さらに、基準物画像抽出部６１は、高さ基準決定部６１ａとして、抽出した基準物画像としての縁石ＣＵやガードレールＧＲについての高さ方向を定め、その高さ方向についての画素数をカウントする。具体的には、高さ基準決定部６１ａは、例えば図４（Ａ）の全体画像Ｇ１のうち左上の部分を拡大した画像図である図５に示す部分画像Ｇ１ａのように、縁石ＣＵ１から、縁石ＣＵ１のうち地面（路面）と接している基線ＦＬ１と、縁石ＣＵ１の上面と側面との稜線である基準稜線ＲＬ１とを抽出し、基線ＦＬ１から基準稜線ＲＬ１までの幅を高さとして定め、この間の画素数をカウントする。すなわち、図中における高さＨ１を画像上の縁石ＣＵ１の高さＨ１とし、個々の画素数をカウントする。一方、基準物画像データ部７１には、一般的な既定の縁石の高さに関する情報が予め格納されており、高さ基準決定部６１ａは、当該高さに関する情報とカウントした画素数とを関連付ける。すなわち、高さＨ１の方向についての画素１つ分が、縁石の高さにして何センチに相当するものかを決定する。高さ基準決定部６１ａは、決定結果を、記憶部７０の推定基準格納部７２に格納する。以上が、事前の準備処理となる。
【００４１】
一方、路面状態監視システム１００の実際の運用上（監視動作上）においては、推定基準格納部７２に格納された上記決定結果を利用して水位測定がなされる。具体的には、例えば図４（Ｂ）の全体画像Ｇ２のうち左上の部分を拡大した画像図である図６に示す部分画像Ｇ２ａのように、図中ハッチングで示す冠水部分ＦＰの水面と縁石ＣＵの側面との境界部分ＢＰを、主制御部６０の水位推定部６２が抽出し、さらに、水位推定部６２は、境界部分ＢＰから基準稜線ＲＬ１までの幅を算出するすなわち、高さ方向についての差分Ｄ１を算出する。水位推定部６２は、算出した差分Ｄ１と推定基準格納部７２に格納されている高さＨ１との差Ｄ２を、算出し、算出した差Ｄ２を推定水位とする。なお、以上の算出に際しては、高さ基準決定部６１ａにおいて決定された画素数と実際の高さとの関連付けを利用する。すなわち、境界部分ＢＰから基準稜線ＲＬ１までの幅について画素数をカウントすることで、水位の推定が可能となっている。
【００４２】
なお、基準物画像としての縁石ＣＵやガードレールＧＲについては、上記のような縁石ＣＵ１だけとしてもよいが、例えば図４（Ａ）の全体画像Ｇ１のうち右上の部分を拡大した画像図である図７に示す部分画像Ｇ１ｂのように、他の縁石ＣＵ２やガードレールＧＲを適用してもよい。すなわち、縁石ＣＵ２の高さＨ２を利用してもよい。また、ガードレールＧＲの支柱ＳＵと地面との境界を結んだ仮想線を基線ＦＬ２とし、ガードレールＧＲのビームＢＭの下端及びこの下端を延長させた線を基準下端ＢＴ２とした場合において、基線ＦＬ２から基準下端ＢＴ２までの高さを高さＨ３とし、この高さＨ３を利用してもよい。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、縁石ＣＵの上面に関する高さＨ１，Ｈ２と対象領域における冠水部分ＦＰの水面との比較や、車両用防護柵であるガードレールＧＲのビームＢＭの下端までの高さＨ３と対象領域における冠水部分ＦＰの水面との比較から、推定水位を算出している。
【００４４】
なお、中央分離帯ＭＳの高さが既知であれば、基準物画像としてこれを採用し、上記と同様に取り扱ってもよい。
【００４５】
次に、図８等を参照して、流速推定部６３における流速推定の処理について説明する。図８は、水害発生時における流速の推定について一例を示す画像図であり、図示の全体画像Ｇ３では、図４（Ｂ）において全体画像Ｇ２として例示したような状況下において、冠水部分ＦＰの水面のうち、道路上に相当する範囲における水の流れの大きさや向きを、多数の矢印ＶＡで示している。なお、上記のような各部の流速すなわち矢印ＶＡについては、例えばオプティカルフロー法により推定することが考えられる。すなわち、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に概念的に例示するように、画像中の水面における注目画素ＡＰ１について、連続画像の第１フレームＦＭ１と第ｋフレームＦＭｋ（ｋ≧２）とにおける位置の差を算出することで、矢印ＶＡが求められる。なお、ここでの注目画素ＡＰ１については、例えば水面（図８の冠水部分ＦＰの表面）に生じた凹凸（波紋）とすることが考えられる。凹凸（波紋）については、時間経過とともに変化すると考えられるが、上記のような矢印ＶＡを求めるのに要する時間は、例えば連続画像の数フレーム分程度であり、３０ｆｐｓのフレームレートとすれば極僅かの時間であるため、この程度であれば、凹凸（波紋）が生じたまま維持されると考えられる。
【００４６】
図８の全体画像Ｇ３に戻って、この場合の対象領域の流速については、例えば多数の矢印ＶＡで示される速度の平均をもってこの領域全体としての速度とする、といった態様が考えられる。
【００４７】
以下、図１０の概念図を参照して、路面状態監視システム１００における上記態様での冠水検知から発報の要否決定までの処理について説明する。
【００４８】
まず、主制御部６０は、対象領域を撮像した様子を概念的に示す画像Ａ１から、画像Ａ２に示すように、地面（道路）の部分ＰＧや基準物画像となるべき部分画像ＰＡ等を事前に抽出しておくことで、画像Ａ３に示すような冠水時において、水位推定を可能なものとする。
【００４９】
一方、主制御部６０は、画像Ａ３に例示されるような冠水時の画像についての連続画像Ｂ１から、既述のオプティカルフロー法により画像Ｂ２に示すような流速の推定を行う。
【００５０】
以上により取得された情報すなわち水位推定の結果と流速推定の結果とを利用して、主制御部６０の発報決定部６４は、発報の要否を決定する。具体的には、発報決定部６４は、流水・水深テーブルデータ部７３から流水と水深との関係について各種データを読み出し、水位推定及び流速推定の結果と照合することで、発報すべき状態にあるか否かを判断する。
【００５１】
ここで、自動車の走行や、人が避難できるか否かの基準としては、例えば以下のようなことが知られている。
【００５２】
まず、自動車走行については、下記表１のようなことが知られている。
【表１】
2020112945.tif 000003
従って、水深が１０ｃｍ以下であれば、問題となる可能性は低いが、１０ｃｍ以上となる、特に、２０ｃｍ以上となる場合には、既に危険な状態になりつつある、あるいはなっていると考えられる。
【００５３】
また、人が歩行する上での安全性に関しては、図１１のグラフ（国土交通省「洪水ハザードマップ作成の手引き（改訂版）」より引用）に示すように、人が安全に避難できるための水深と流速の関係が知られている。すなわち、この場合も、特に、水深が１０ｃｍ以上、特に、２０ｃｍ以上となる場合には、既に危険な状態になりつつある、あるいはなっている場合が多いと考えられる。
【００５４】
本実施形態では、これらの情報を、記憶部７０に格納しておき、発報決定部６４が必要に応じてこれらの情報と現状とを照合することで、的確かつ迅速な判断を可能としている。特に、ここでの一例では、図１１のグラフに基づいて、下記表２のようなテーブルデータが、流水・水深テーブルデータ部７３に格納されているものとする。
【表２】
2020112945.tif 000004
ここで、流速推定に基づく水害状況の検出に関して、上記とは別の事項についても考察できる。例えば図８において、ほとんどの矢印ＶＡの向きは、冠水部分ＦＰの水面に沿った方向となっているが、破線で囲って示す領域の矢印ＶＡは、冠水部分ＦＰの水面に対して垂直な方向を向いている。これは、対応する図４（Ａ）にあるように、マンホールＭＡが存在することに起因する。図４（Ａ）や図８等に示すように、この箇所では、マンホールＭＡから水が噴出している様子が捉えられている、ということになる。したがって、このような検出結果を利用して、対象領域における流速の方向に基づいて、水の噴出であるか否かを判定することができる。
【００５５】
以下、図１２のフローチャートを参照して、推定を行うための事前処理について一例を説明し、図１３〜図１６のフローチャートを参照して、運用時における動作の一例を説明する。
【００５６】
図１２に示す準備段階に関して、まず、撮像部１０からの連続画像データＧＤを取得した情報処理装置５０は、主制御部６０において、連続画像データＧＤ中の一のフレームとして、例えば図４（Ａ）に例示するような全体画像Ｇ１を適宜選択し、全体画像Ｇ１に示されている画像中の各オブジェクトについて解析する。より具体的には、主制御部６０は、例えば全体画像Ｇ１における道路の端部分となるエッジ画像を抽出して、車道とそれ以外の部分を切り分ける（ステップＳ１）。さらに、主制御部６０は、基準物画像抽出部６１として、各道路設置物を抽出する（ステップＳ２）。より具体的には、全体画像Ｇ１から切り出した部分画像（オブジェクト画像）から特徴点を抽出し、基準物画像データ部７１に基づいて、基準物画像に相当するものを選び出す。すなわち、縁石ＣＵやガードレールＧＲに相当するものを選び出し、これらについての全体画像Ｇ１における位置のデータを記憶部７０に格納することで記憶する。また、この際、マンホールＭＡについても併せてデータ化してもよい。この場合、冠水時において水が噴出し得る箇所を予め特定しておくことができる。次に、主制御部６０の基準物画像抽出部６１は、高さ基準決定部６１ａとして、抽出した基準物画像としての縁石ＣＵやガードレールＧＲについての高さ方向を定め、その高さ方向についての画素数をカウントし、カウントした結果を実際の縁石等に相当する高さとして、記憶部７０の推定基準格納部７２に格納する（ステップＳ３）。以上により、水位推定を可能とするための事前準備が完了する。
【００５７】
次に、図１３のフローチャートを参照して、運用時の動作の全体に関して説明する。なお、ここでは、路面状態監視システム１００は、上述したような水害検知に関する処理に加え、路面状態に関する種々の監視を行っているものとする。このため、まず、路面状態監視システム１００は、監視の対象領域すなわち図２に例示する交差点ＴＬ等を通行する車両や人についての検知を行う（ステップＳ１０１）。また、路面状態監視システム１００は、対象領域において障害物の有無を検知する（ステップＳ１０２）。さらに、対象領域の路面上における陥没や亀裂の有無を検知する（ステップＳ１０３）。なお、上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３のような各種動作については、撮像部１０において取得される連続画像データＧＤを解析することで可能となる。
【００５８】
上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３のような各種動作に加えて、本実施形態では、既述のように、水害検知のための各種動作を行っている（ステップＳＡ）。より具体的には、冠水検知及び流速検知を行っている。ここでは、ステップＳＡにおいて、まず、冠水検知を行う（ステップＳ１０４）、すなわち水位推定部６２における水位推定による推定水位の値に基づいて、対象領域が冠水状態にあるか否かやそれに伴う安全性等を判定し、冠水状態にあると判定された場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、さらに、対象領域における流速を推定する、すなわち流速推定部６３による流速検知を行う（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０５において、冠水状態にあると判定された場合は（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、流速検知をすることなく次の処理へ移る。ステップＳ１０４の冠水検知及びステップＳ１０６の流速検知について、処理内容の詳細は、図１４及び図１５を参照して後述する。
【００５９】
ステップＳＡの後、主制御部６０は、例えば制御停止の指令の有無等に基づき、路面状態監視システム１００による監視の必要性を確認し（ステップＳ１０７）、必要であれば（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の動作を繰り返し、監視について終了すべき旨の指令等により監視動作を終了するまで（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）継続される。
【００６０】
以下、図１４を参照して、上記した図１３のステップＳ１０４の動作、すなわち冠水検知のための各種処理動作について一例を説明する。なお、ここでは、基準物画像の一例として縁石ＣＵを採用している。また、ステップＳ１０４の前提として、水位推定部６２は、水位推定を行っているものとする。
【００６１】
まず、発報決定部６４は、水位推定部６２での水位推定の結果から、基準物画像たる縁石ＣＵの上面が見える状態にあるか否かを確認する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において、見える状態になければ（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、水位（深さ）が２０〜３０ｃｍ程度に達していることになり、車両におけるエンジン停止の危険性がある、すなわち車両の通行が危険であると判定する（ステップＳ２０２）。この場合、発報決定部６４は、車両に対して「警告」を発報すべき旨の決定を行う（ステップＳ２０３）。すなわち、路面状態監視システム１００は、通信部８０を介して、例えば当該交差点ＴＬへの車両通行は不能である旨の決定結果を、管理サーバーＳＶに対して送信する。
【００６２】
一方、ステップＳ２０１において、縁石ＣＵの上面が見える状態であれば（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、発報決定部６４は、さらに、縁石ＣＵが見える高さが、すなわち図６の差分Ｄ１が、縁石ＣＵの高さＨ１に対して、予め定めた閾値以下であるか否かを確認する（ステップＳ２０４）。なお、上記閾値については、例えば高さＨ１の半分の値とすることが考えられる。縁石ＣＵが見える高さ閾値以下である場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、水位（深さ）が１０〜２０ｃｍ程度に達していることになり、車両におけるブレーキ性能の低下の可能性があると判定する（ステップＳ２０５）。この場合、発報決定部６４は、車両に対して「注意」を発報すべき旨の決定を行う（ステップＳ２０６）。すなわち、路面状態監視システム１００は、通信部８０を介して、例えば当該交差点ＴＬへの車両通行は困難であり迂回を勧める旨の決定結果を、管理サーバーＳＶに対して送信する。
【００６３】
一方、ステップＳ２０４において、縁石ＣＵが見える高さ閾値よりも大きい場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、車両の通行には支障が無い状態であるものと判定する（ステップＳ２０７）。この場合、発報決定部６４は、車両に対する発報を行わないことを決定する（ステップＳ２０８）。
【００６４】
以上のように、ステップＳ２０３、ステップＳ２０６又はステップＳ２０８のいずれかを経ることで、図１３のステップＳ１０４の冠水検知の処理を完了し、次のステップＳ１０５へ処理が進む。なお、以上の場合、ステップＳ１０４の冠水検知に基づいて、車両に対する発報内容が決定されることになる。
【００６５】
以下、図１５及び図１６を参照して、上記した図１３のステップＳ１０６の動作、すなわち流速検知のための各種処理動作について一例を説明する。ここでは、冠水部分ＦＰの水面に沿った方向についての流速検知に加え、冠水部分ＦＰの水面に対して垂直な方向についての流速検知すなわちマンホール等による水の噴出があるか否かの判定についても、併せて行うものとする。また、ステップＳ１０６の前提として、ステップＳ１０５での判断の結果、少なくとも冠水状態にあるものと判断されており、この判断に伴って、流速推定部６３は、流速推定を行っているものとする。
【００６６】
まず、発報決定部６４は、矢印ＶＡの向きについて、冠水部分ＦＰの水面に対して垂直な方向に相当するものが存在するか否かを確認する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１において、垂直な方向に相当するものが存在する場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、発報決定部６４は、さらに、当該箇所における矢印ＶＡの大きさが、予め定めた閾値以上であるか否かを確認する（ステップＳ３０２）。なお、ここでの閾値としては、マンホールＭＡから水が噴出する場合と想定される程度に大きなものであるか一時的に発生したしぶき程度の小さなものであるかが判定できるように適宜定めればよい。ステップＳ３０２において、閾値以上である（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、すなわち水の噴出が発生していると判定され、人及び車両の通行が危険である場合（ステップＳ３０３）、発報決定部６４は、人及び車両に対して「警告」を発報すべき旨の決定を行う（ステップＳ３０４）。すなわち、この場合、路面状態監視システム１００は、通信部８０を介して、例えば当該水の噴出箇所への人及び車両通行は不能である旨の決定結果を、管理サーバーＳＶに対して送信する。
【００６７】
一方、ステップＳ３０２において、閾値未満である（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、すなわち当該箇所で水の噴出は発生していないと判定され、発報決定部６４は、人及び車両の通行には支障が無い場合（ステップＳ３０５）、発報を行わないことを決定する（ステップＳ３０６）。
【００６８】
次に、ステップＳ３０１において、垂直な方向に相当するものが存在しない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、あるいは、ステップＳ３０４又はステップＳ３０６を完了した後、発報決定部６４は、監視の対象領域において、人の歩行すなわち人の避難等が可能な状態にあるか否かを判定すべく、冠水部分ＦＰの水面に沿った方向についての流速、すなわち冠水部分ＦＰの水面に沿った方向についての矢印ＶＡについて、水深と関連付けて判定する処理を行う（ステップＳＢ）。
【００６９】
以下、図１６を参照して、上述したステップＳＢにおける処理の詳細について一例を説明する。
【００７０】
まず、発報決定部６４は、流水・水深テーブルデータ部７３から表２として例示したテーブルデータを読み出して、冠水状態にある現状の推定水位に対応する水深において、人が非難困難（歩行困難）となる流速の値を、閾値として設定する（ステップＳ４０１）。さらに、発報決定部６４は、流速推定部６３での流速推定の結果を読出し（ステップＳ４０２）、読出した閾値と流速推定との照合結果から、流速が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３において、閾値以上である場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、発報決定部６４は、人の避難（歩行）が困難な状態にあると判断し（ステップＳ４０４）、人に対して「警告」を発報すべき旨の決定を行う（ステップＳ４０５）。すなわち、この場合、路面状態監視システム１００は、通信部８０を介して、例えば当該交差点ＴＬへの人の通行は不能である旨の決定結果を、管理サーバーＳＶに対して送信する。
【００７１】
一方、ステップＳ４０３において、閾値未満である場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、発報決定部６４は、人の通行には支障が無い状態であるものと判定する（ステップＳ４０６）。この場合、発報決定部６４は、人に対する発報を行わないことを決定する（ステップＳ４０７）。
【００７２】
以上のように、ステップＳ４０５又はステップＳ４０７のいずれかを経ることで、図１５のステップＳＢ延いては図１３のステップＳ１０６の流速検知の処理を完了し、次のステップＳ１０７へ処理が進む。なお、以上の場合、ステップＳ１０６の流速検知に基づいて、主に人に対する発報内容が決定される。なお、水の噴出が検知された場合には、車両に対する発報もなされることになる。
【００７３】
以上のように、本実施形態に係る路面状態監視システム１００では、対象領域において抽出した基準物画像に基づいて水位の推定をし、推定結果から発報の要否を決定することで、水害状況の把握に際して、実測を要しない簡易な構成で、確実かつ迅速な対象領域の監視が可能になっている。
【００７４】
〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【００７５】
まず、上記において、基準物画像データ部７１に格納する基準物画像に関する各種データについては、種々の態様が考えられる。例えば、縁石（歩車道境界ブロック）の形状データについては、例えば図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）に示すようなものが知られている。すなわち、図１７（Ａ）の側面図及び図１７（Ｂ）の正面図のような形状の縁石ＣＵにおいて、各寸法が図１７（Ｃ）に示すデータ表のような仕様の３種類のもの（Ａ〜Ｃ）が知られている。本実施形態では、特に、高さについての寸法ｈが最も重要となるが、例えばより安全性の高いうちからであっても警報をするという観点から、これらのうち、例えば寸法ｈが最も大きい３０ｃｍのみを基準とすることも考えられる。一方、これらのデータ全てを採用し、３次元形状のフィッティング等を行うことで、画像中の縁石ＣＵが、３種類のもの（Ａ〜Ｃ）のうちいずれであるかについてまで判断可能なものとしてもよい。
【００７６】
また、上記では、図２に例示したように、交差点ＴＬにおいて、設置されている４つの信号灯器ＬＰのうちの１つに対して、撮像部１０を設けるものとしているが、これに限らず、例えば、複数の撮像部１０を設けて、異なる信号灯器ＬＰの設置位置から撮像可能な態様としてもよい。これにより、より多くの基準物画像を捉えることが可能となり、これらから取得されるデータを平均化したり、あるいは、撮像状況が最もよいものを基準としたりすることで、より精度の高い水位推定が可能となる。
【００７７】
また、上記では、監視の対象領域を交差点やその周辺としているが、これ以外にも、例えば交差点のない通常の道路や、歩道、あるいは、アンダーパス等を、対象領域とすることも考えられる。
【００７８】
また、通信手順やタイミング等については、一例であり、上記以外にも種々の態様が考えられる。例えば、上記では、発報の程度については、警告、注意、発報しない、の３段階あるいは、警告、発報しない、の２段階を例示しているが、さらに細かく段階的にしてもよい。また、予兆等を考慮して、発報するか否かの基準（閾値）を上記の場合と異なるものとすることもできる。
【００７９】
また、上記では、冠水検知を行った後に流速検知をするものとしているが、例えば、冠水検知のみを行う態様とすることも考えられる。
【００８０】
また、上記において、路面状態監視システム１００からの情報を、管理サーバーＳＶを介して各部へ送信するものとしているが、これについては、種々の態様が考えられる。例えば、上記では、路面状態監視システム１００を含む水害警報システム５００については、水害専用としてもよいが、災害一般に対応するものとしてもよい。さらには、既存の交通制御システムが存在する場合には、当該交通制御システムの中に路面状態監視システム１００を組み込んでもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０…撮像部、５０…情報処理装置、６０…主制御部、６１…基準物画像抽出部、６１ａ…高さ基準決定部、６２…水位推定部、６３…流速推定部、６４…発報決定部、７０…記憶部、７１…基準物画像データ部、７２…推定基準格納部、７３…流水・水深テーブルデータ部、８０…通信部、１００…路面状態監視システム、５００…水害警報システム、Ａ１−Ａ３…画像、ＡＰ１…注目画素、Ｂ１，Ｂ２…連続画像、ＢＥ…光ビーコン、ＢＭ…ビーム、ＢＰ…境界部分、ＢＴ２…基準下端、ＣＴ…通信端末、ＣＵ，ＣＵ１，ＣＵ２…縁石、Ｄ１…差分、Ｄ２…差、ＦＬ１，ＦＬ２…基線、ＦＭ１，ＦＭｋ…フレーム、ＦＰ…冠水部分、Ｇ１−Ｇ３…全体画像、ＧＤ…連続画像データ、ＧＲ…ガードレール、Ｈ１−Ｈ３…高さ、ＬＰ…信号灯器、ＭＡ…マンホール、ＭＳ…中央分離帯、ＰＡ…部分画像、ＰＧ…部分、ＲＬ１…基準稜線、ＳＵ…支柱、ＳＶ…管理サーバー、ＴＬ…交差点、ＶＡ…矢印、ＶＥ…車両、ＶＭ…車載器（車両車載器）、ｈ…寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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