(57)【要約】【課題】長期間の利用が可能であるとともに、降水の有無のみならず、降水の開始及び／又は終了、降水の強さ、降水時の風向きを含む降水情報を判定可能な降水検出装置を提供する。【解決手段】降水検出装置１は、降水を受ける検出板１０と、検出板１０を撮像可能に設けられた撮像装置２０とを備え、撮像装置２０が、撮像された画像から検出板１０の背景色と異なる色の画素を取得し、取得された画素が閾値よりも大きくなったときに降水開始と判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
降水検出装置であって、
降水を受ける検出板と、
前記検出板を撮像可能に設けられた撮像装置と、を備え、
前記撮像装置が、撮像された画像から前記検出板の背景色と異なる色の画素を取得し、取得された前記画素が閾値よりも大きくなったときに降水開始と判断することを特徴とする降水検出装置。
【請求項２】
前記撮像装置が、取得された前記画素の色が一定時間以内に前記検出板の背景色と同一になったときに降水終了と判断することを特徴とする請求項１に記載の降水検出装置。
【請求項３】
前記検出板が珪藻土を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の降水検出装置。
【請求項４】
前記撮像装置が、取得された前記画素の数によって降水の強さを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の降水検出装置。
【請求項５】
前記撮像装置が、取得された前記画素の形状によって風向きを判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の降水検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降水検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、降雨検出の手段として、導体間に雨（水分）が付着することで電気が流れることを利用して、降雨を検出する仕組みが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１は、雨水の性質等によらず降雨を検出し、降雨の検出精度を向上できる雨センサ装置を提供することを目的として、電極設置面が形成され、該電極設置面を濡らした雨水の電気的作用を利用して降雨を検出する第１雨検出手段と、第１雨検出手段の直下近傍位置に設置され少なくとも第１雨検出手段の電極部分を流下した雨水を収束する収束部を有し、収束した雨水の重量を利用して降雨を検出する第２雨検出手段と、を備えたことを特徴とする雨センサ装置を開示している。
【０００４】
しかしながら、この手段による場合、長期間利用している間に導体部分が腐食してしまい、雨を検出できなくなるという問題があった。また、この手段では、雨（水分）の有無しか判断できず、雨の降り始め／降り終わりが検出できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３７０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、長期間の利用が可能であるとともに、降水の有無のみならず、降水の開始及び／又は終了、降水の強さ、降水時の風向きを含む降水情報を判定可能な降水検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明は、以下の態様によって把握される。
（１）本発明に係る態様は、降水検出装置であって、降水を受ける検出板と、前記検出板を撮像可能に設けられた撮像装置と、を備え、前記撮像装置が、撮像された画像から前記検出板の背景色と異なる色の画素を取得し、取得された前記画素が閾値よりも大きくなったときに降水開始と判断することを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）に記載の構成において、前記撮像装置が、取得された前記画素の色が一定時間以内に前記検出板の背景色と同一になったときに降水終了と判断する。
【０００９】
（３）上記（１）又は（２）に記載の構成において、前記検出板が珪藻土を含む。
【００１０】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の構成において、前記撮像装置が、取得された前記画素の数によって降水の強さを判定する。
【００１１】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の構成において、前記撮像装置が、取得された前記画素の形状によって風向きを判定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、長期間の利用が可能であるとともに、降水の有無のみならず、降水の開始及び／又は終了、降水の強さ、降水時の風向きを含む降水情報を判定可能な降水検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る降水検出装置の構成を示す概念図である。
【図２】雨滴の形状、大きさを模式的に説明する図であって、（ａ）は無風状態の場合、（ｂ）は弱い風が吹いている場合、（ｃ）は強い風が吹いている場合を、それぞれ示す。
【図３】本発明の実施形態に係る降水検出装置の検出板において降水を検出する状況を示す図であって、（ａ）は降水開始前の場合を、（ｂ）は塵や傷が付着した場合を、（ｃ）は霧雨や小雨の場合を、（ｄ）は通常の降雨の場合を、（ｅ）は大雨の場合を、それぞれ示す。
【図４】同じく、（ａ）は風向きを判定する場合を、（ｂ）は降雨が終了する場合を、（ｃ）は降雪である場合を、（ｄ）は大雪の場合を、それぞれ示す。
【図５】降水の開始を判定するフローチャートを示す図である。
【図６】降水の終了を判定するフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態の構成）
以下、本発明の実施の形態（以下、単に実施形態という）に係る電話装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号または符号を付している。
【００１５】
降水検出装置１は、図１に示すように、降水を受ける検出板１０と、検出板１０を撮像可能に設けられた撮像装置２０とを備えている。撮像装置２０は、撮像された画像から検出板１０の背景色と異なる色の画素を取得し、検出板１０の背景色と画素の色の異動、大きさ、形状などから、降水の開始及び／又は終了、降水の強さ、降水時の風向きを含む降水情報を判定する。以下、各別に説明する。
【００１６】
検出板１０は、吸水性に優れ、速乾性で、かつ、色変化が明瞭に識別できる平板である。例えば、黒板のような、濡れると色が大きく変化する小型の板を利用することができ、現在では風呂の足拭きマットとしても利用されている珪藻土が含まれているものが好ましい。検出板１０は、初期状態すなわち乾燥した状態で例えば緑色をしており、降水によって濡れると黒色に色変化する。検出板１０は、上空からの降水（降雨、降雪など）をそのままに受けるため、地上に対し水平になるようにセットされる。
【００１７】
撮像装置２０は、検出板１０の表面の全体を映し出せるような位置に配置されている。撮像装置２０としては、専用のカメラのほかに、利用者の身近にある小型カメラ（携帯電話、スマートフォン、ＷＥＢカメラ等）を利用してもよい。撮像装置２０は、撮像によって得られた画像を解析して、後述するような手順によって、検出板１０に受けられた降水（雨滴、雪の結晶など）の検出を行う。なお、図１では図示していないが、設置場所によっては、撮像装置２０が直接的に降水を受けないように、カバーや屋根などの防雨対策を設ける。
【００１８】
撮像によって得られた画像からの降水の検出は、画像を解析して、検出板１０の色変化に基づいて行う。例えば、降水開始の場合、色変化があった画素数が閾値よりも大きくなったときに降水が開始したと判断する。
【００１９】
ここで、図２を参照して、降水が降雨の場合について、検出板１０に受けられた雨滴の形状や大きさの態様を説明する。図２（ａ）は、無風状態で雨滴が検出板１０に受けられた場合を示しており、雨滴の形状はほぼ円形で、長辺Ｌと短辺Ｗとの比率は概ねＬ＝Ｗとなる。これに対し、図２（ｂ）は、弱い風が図中上方向から吹いている場合を示しており、雨滴の形状は図中下側が太く、上側すなわち風向きの方向が細い形状となる。この場合、長辺Ｌと短辺Ｗとの比率はＬ＞Ｗとなる。図２（ｃ）は、図２（ｂ）よりも強い風が吹いている場合を示しており、長辺Ｌと短辺Ｗとの比率はＬ＞＞１となる。
【００２０】
このように、検出板１０に表れた雨滴の形状をもとに、先細りとなっている方向を風向きとして把握するとともに、長辺Ｌと短辺Ｗの比率によって風の強さを把握することが可能となる。また、雨滴の大きさ（面積）をもとに、雨粒の大きさを把握することが可能となる。
【００２１】
この判断の具体的態様について、以下に、画像解析の例を図３及び図４を用いて説明する。図３（ａ）は、検出板１０の初期状態すなわち降水の開始前（晴天又は曇天時）の乾燥状態の表面を表している。この場合、検出板１０の背景色に変化はなく、例えば緑色をしている。
【００２２】
図３（ｂ）は、検出板１０の表面に色変化が生じたが、その色変化が塵又は傷Ａによる場合を表している。一定程度の大きさの色変化を塵又は傷Ａと判断するが、位置の変動があれば塵と、位置の変動がなければ傷と判断する。なお、雨などの降水は、検出板１０の表面の全体に対する色変化の割合が時間的及び／又は空間的に増加することで把握する。
【００２３】
図３（ｃ）は、霧雨や小雨などの降雨の場合を表している。この場合、例えば、検出板１０の背景色の緑色に対し、小さ目の黒点Ｂ（ただし、何色に変化するかは材質による）が発生する。霧雨や小雨の場合、黒点Ｂの形状や大きさは比較的均一であり、一定時間（例えば３０秒）以内に消滅する。降雨の初期は雨（水分）が即時蒸発するため、黒点Ｂは発生と消滅を繰り返すこととなる。なお、この黒点Ｂのサイズによって、雨量を想定することができる。
【００２４】
図３（ｄ）は、通常の降雨の場合を表している。この場合、大き目の黒点Ｃが発生する。その形状はまちまちであり、検出板１０の表面の全体に占める黒点Ｃの空間的割合が時間的に上昇していく。
【００２５】
図３（ｅ）は、いわゆるゲリラ豪雨などの大雨の場合を表している。この場合は、黒点Ｃとして観測できる時間は極めて短時間となり、瞬く間に、検出板１０の表面の全体が黒く塗りつぶされる。
【００２６】
図４（ａ）は、検出板１０の表面に形成された黒点Ｄの形状から風向きを判定する場合を表している。雨滴の長辺Ｌの方向から侵入角を判断し、形状すなわち先が細い側から風向きを判定する。ここでは、雨滴の形状が、左下隅が太く、右上隅が細くなっている例を示しており、検出板１０の四辺を東西南北とした場合、風向きが北東の風であることを示している。
【００２７】
図４（ｂ）は、降雨が終了していく場合を図中左側から右側に向かって表している。雨が降り止んでいく際、検出板１０の表面は、全体が黒色になっている状態から、検出板１０の背景色と黒点Ｅが区別できる状態になり、最終的には初期の背景色（ここでは緑色）に変化していく。この黒点Ｅが消滅し、検出板１０の背景色と同一に戻ったときに、降雨の終了を検出することができる。
【００２８】
図４（ｃ）は、降水が降雪である場合を表している。雪の場合、雨とは異なり、検出板１０の背景色が即時に黒くはならず、雪が結晶Ｓとして一定時間留まるため、その状態を画像にて判定することとなる。そして、時間の経過によって結晶Ｓが溶解すると黒点となるので、パターン化し降雪として判断する。
【００２９】
図４（ｄ）は、大雪の場合を表している。この場合は、雪は早い時間で板状（層状）に降り積もるため、検出板１０の背景色と黒色とに区別された状態ではなく、検出板１０の表面の全体が白色（グレー）系になることで降雪を判定する。
【００３０】
（実施形態の動作）
次に、図５及び図６に示したフローチャートを参照して、降水検出装置１の動作を説明する。
【００３１】
図５は、降水が降雨の場合について、その開始を判定する場合のフローチャートを示している。降水検出装置１のスイッチがＯＮにされて動作がスタートする（Ｓ１０）と、まず、撮像装置２０は、検出板１０の初期状態（乾燥状態）を基準画像として取得する（Ｓ１１）。次に、現状について、現画像を取得する（Ｓ１２）。
【００３２】
撮像装置２０は、基準画像と現画像を比較して差分を抽出する（Ｓ１３）。そして、差分があるか否かを判定し（Ｓ１４）、その判定の結果がＹＥＳ（基準画像と現画像で差分あり）であると、その差分の大きさを取得する（Ｓ１５）。Ｓ１４において、判定の結果がＮＯ（基準画像と現画像で差分なし）であると、降雨が開始していないと判断し、このフローはエンド（Ｓ２１）となる。なお、このフローは、利用者が設定した一定時間ごとに繰り返される。
【００３３】
撮像装置２０は、Ｓ１５で取得した差分の大きさ（面積）が閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ１６）、判定の結果がＮＯ（閾値未満の大きさ）であると、差分の位置を取得する（Ｓ１７）。そして、差分の位置が動いたかどうかを判定し（Ｓ１８）、判定の結果がＮＯ（位置の変動なし）であると、差分が雨滴であり降雨の開始と判断することにより（Ｓ１９）、このフローはエンド（Ｓ２１）となる。
【００３４】
Ｓ１６において、判定の結果がＹＥＳ（閾値以上の大きさ）であると、差分は塵（ゴミ、埃）と判断し（Ｓ２０）、このフローはエンド（Ｓ２１）となる。また、Ｓ１８において、判定の結果がＹＥＳ（位置の変動あり）であるときも、当該差分は塵（ゴミ、埃）と判断し（Ｓ２０）、このフローはエンド（Ｓ２１）となる。
【００３５】
次に、図６は、降水が降雨の場合について、その終了を判定するフローチャートを示している。降水検出装置１のスイッチがＯＮにされて動作がスタートする（Ｓ３０）と、まず、図４と同様に、撮像装置２０は、検出板１０の初期状態を基準画像として取得しておき（Ｓ３１）、現状について、現画像を取得する（Ｓ３２）。
【００３６】
撮像装置２０は、基準画像と現画像を比較して差分を抽出する（Ｓ３３）。そして、差分があるか否かを判定し（Ｓ３４）、その判定の結果がＮＯ（基準画像と現画像で差分なし）であると、降雨の終了と判断することにより（Ｓ３５）、このフローはエンド（Ｓ３６）となる。Ｓ３４において、その判定の結果がＹＥＳ（基準画像と現画像で差分あり）であると、Ｓ３２に戻って現画像の取得を利用者が設定した一定時間ごとに繰り返す。
【００３７】
（変形例）
降水検出装置１は、次のように変形することができる。例えば、主婦向けの洗濯物の取り込み支援（降水監視）として、撮像装置２０からスマートフォンなどの携帯情報端末へ降水情報を報知するように構成してもよい。さらに、各家庭のホームセキュリティに降水検出装置１を組み込むことにより、撮像装置２０によって解析された情報をホームセキュリティに付加してより一層の使用価値を向上させるようにしてもよい。
【００３８】
また、農業分野において、テレメータシステムに降水検出装置１を組み込むことにより、ビニルハウス等の監視機能を充実させてもよい。特に、降雨の開始と終了が従来の装置よりも早く確実に把握され、また、風の情報も得られることから、ビニルハウスの開閉を適時適切に行うことができる。さらに、温度、湿度などの他の天気情報と連動させることにより、さらに判定精度を向上させるようにしてもよい。
【００３９】
（実施形態の効果）
上記した実施形態に係る降水検出装置１は、水分により腐食してしまう導体を備えていないことから、長期間にわたって利用が可能である。また、降水検出装置１は、検出板１０の状況を撮像装置２０によって画像解析することから、降水の有無のみならず、降水の開始及び／又は終了、降水の強さ、降水時の風向きを含む降水情報を判定可能である。
【００４０】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４１】
１…降水検出装置
１０…検出板
２０…撮像装置
【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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