(57)【要約】【課題】対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供する。【解決手段】ＩＴＶカメラ１により撮影された対象領域の地形画像を入力して処理する画像処理装置３を備え、入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定記録回路３１と、入力画像上に監視領域を設定する監視領域設定回路３５と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算回路３３と、基準領域のテクスチャ特徴量と監視領域のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別する特徴量比較回路３４とを設けるとともに、対象領域の地図情報を持つ地図情報蓄積手段からの地図情報を参照し特徴量比較回路３４の判別動作に応じて対象領域の浸水を判定する浸水領域判定回路５を設けた。【選択図】図１
2005149035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された入力画像上に水面画像としての画像パターンを持つ基準領域を設定する基準領域設定手段と、前記基準領域における画像パターンと前記入力画像上での比較対象としての比較領域における画像パターンとが所定の近似性を持つかどうかを判別する画像パターン比較手段とを設け、前記画像パターン比較手段の判別動作に応じて対象領域の浸水を判定することを特徴とする浸水監視装置。
【請求項２】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定手段と、前記入力画像上に監視領域を設定する監視領域設定手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算手段と、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記監視領域のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別する特徴量比較手段とを設けるとともに、前記対象領域の地図情報をもつ地図情報蓄積手段からの地図情報を参照し前記特徴量比較手段の判別動作に応じて対象領域の浸水を判定する浸水領域判定手段を設けたことを特徴とする浸水監視装置。
【請求項３】
テクスチャ特徴量として正規化された濃度ヒストグラムをテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項２に記載の浸水監視装置。
【請求項４】
テクスチャ特徴量として濃度ヒストグラムの一次統計量をテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項２に記載の浸水監視装置。
【請求項５】
テクスチャ特徴量として濃度ヒストグラムの二次統計量をテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項２に記載の浸水監視装置。
【請求項６】
テクスチャ特徴量として画像の周波数分布をテクスチャ演算手段によって算出することを特徴とする請求項２に記載の浸水監視装置。
【請求項７】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された入力画像上に所定の構造物を含む監視領域を設定する監視領域設定手段を設け、前記構造物をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより対象領域の浸水を判定することを特徴とする浸水監視装置。
【請求項８】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定手段と、前記画像処理装置に入力された連続する入力画像を所定の時間間隔で時間差分し差分領域を算出する時間差分演算手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算手段と、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記時間差分演算手段により算出された差分領域に対応した画像のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別する特徴量比較手段とを設けたことを特徴とする浸水監視装置。
【請求項９】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された連続する入力画像を所定の時間間隔で時間差分し差分領域を算出する時間差分演算手段を設け、前記時間差分演算手段により算出された差分領域の構造物をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより対象領域の浸水を判定することを特徴とする浸水監視装置。
【請求項１０】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された連続する入力画像を所定の時間間隔で時間差分し水面特有の時間変動による差分画像を算出する時間差分演算手段と、前記時間差分演算手段によって算出された差分画像を入力して水面領域を検出し浸水を判定する時間変動領域検知手段とを設けたことを特徴とする浸水監視装置。
【請求項１１】
対象領域の地形を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記撮影手段の光軸と水平面の法線とのなす角をブリュースタ角に近い角度になるように前記撮影手段の角度を設定し、前記撮影手段の光軸と水平面の法線を含む平面（入射面）に対して偏光軸が平行となるよう設置した偏光手段を通して映像を撮影するように構成することを特徴とする浸水監視装置。
【請求項１２】
対象領域の地形を撮影する赤外線カメラと、前記赤外線カメラにより撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置に入力された赤外線画像上に基準領域を設ける基準領域設定手段と、赤外画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算手段と、基準領域のテクスチャ特徴量と入力赤外画像のテクスチャ特徴量の差が一定値以下かどうかを判別する特徴量比較手段とを設け、前記特徴量比較手段の判別動作に応じて前記監視領域の浸水を判定することを特徴とする浸水監視装置。
【請求項１３】
判定結果による浸水領域を前記対象領域の所定部分における水位と対応させて時系列データとして記憶する浸水領域記憶手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の浸水監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、津波、高潮、洪水による水位上昇や海岸浸水等による浸水状況の監視を行う浸水監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、河川情報提供システムがあった（例えば、特許文献１参照）。これは、気象水文状況等を観測する観測システムと、この観測システムにより得られた河川情報を情報機器からなるプラットホームに提供できる河川情報提供システムであった。
また、津波を対象とした津波被害推定システムがあった（例えば、特許文献２参照）。これによれば、津波浸水モデルデータとディジタル地図データを備えて、デジタル地図データをもとにメッシュモデルを作成して、津波浸水モデルデータに基づき浸水被害を推定していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６９６５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１７４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置は、予め氾濫が予想される堤内外に水位計測手段を設置して河川の氾濫情報を提供する。または、シミュレーションに基づき浸水を推定する。そのための水位計測手段の設置場所は限定されており、津波などにより広範囲な浸水が発生した場合に水位計測手段の設置されていない場所の状況が把握できなかった。また、固定または移動カメラの画像による浸水状況の把握については、自動で浸水領域を判別する手段がないため、監視員がモニタに張り付いて多数のカメラを同時または切替えて、連続監視しなければならず、災害発生時に刻々と変化する浸水状況を監視することは監視員に大きな負担を与える問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視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】
【０００６】
この発明に係る浸水監視装置では、基準領域における画像パターンと比較対象としての比較領域における画像パターンとが所定の近似性を持つかどうかを判別する画像パターン比較手段を設け、前記画像パターン比較手段の判別動作に応じて対象領域の浸水を判定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１および図２に基づいて説明する。図１は実施の形態１における構成を示すブロック図である。図２は実施の形態１における監視領域を設定する画像処理の動作を示す説明図である。
【０００９】
図１において、ＩＴＶカメラ１は、所定の対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るものであって、このＩＴＶカメラ１は、ネットワーク２によって浸水監視装置本体ＷＭに接続され、ＣＣＴＶ（Ｃｌｏｓｅｄ＿Ｃｉｒｃｕｉｔ＿Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：閉回路テレビジョン）システムを構成するものである。
浸水監視装置本体ＷＭは、ＩＴＶカメラ１により撮影された地形画像を入力される画像画像処理装置３と地図情報蓄積装置４と浸水判定回路５から構成され、判定結果は外部の表示器６へ出力される。
画像処理装置３は、画像処理装置３へ入力される地形画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路３１、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路３３、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路３４、画像処理装置３へ入力される画像上で監視領域を設定し設定された監視領域の画像を蓄積する監視画像蓄積手段を構成する監視領域設定回路３５から構成される。
ここで、テクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）とは、微視的には細かな繰り返し模様が存在し、巨視的には均一に感じられる画像パターンと定義されるものであって、テクスチャ特徴量は、テクスチャの特徴を示す量的指標であるということができる。
【００１０】
次に、動作について説明する。図２はＩＴＶカメラ１から画像処理装置３に入力された映像の１フレームの画像を示す。
図２(ａ)は河川Ｒに氾濫がない通常状態の画像である。図２（ａ）の河川Ｒの画像に基準領域設定記録回路３１によって基準領域Ｓを設定するとともに基準領域Ｓの画像を蓄積し、基準領域Ｓの画像からテクスチャ特徴量演算回路３３によって基準領域Ｓのテクスチャ特徴量として正規化された濃度ヒストグラムが算出され記憶される。
一方、監視領域設定回路３５によって、浸水を監視すべき領域として道路Ｐに監視領域［Ａ］ＭＡ、監視領域［Ｂ］ＭＢが設定され、それぞれの画像が蓄積され、監視領域［Ａ］ＭＡ、監視領域［Ｂ］ＭＢの画像からテクスチャ特徴量演算回路３３によって監視領域［Ａ］ＭＡおよび監視領域［Ｂ］ＭＢのテクスチャ特徴量として正規化された濃度ヒストグラムが算出され記憶される。
【００１１】
図２（ｂ）は河川Ｒが氾濫して道路Ｐが浸水した場合の画像である。図２（ｂ）の画像が画像処理装置３に入力され、画像の監視領域［Ａ］ＭＡ、監視領域［Ｂ］ＭＢについて監視領域設定回路３５およびテクスチャ特徴量演算回路３３によってテクスチャ特徴量が算出される。
これらのテクスチャ特徴量と予め記録されている基準領域Ｓにおける画像のテクスチャ特徴量が特徴量比較手段３４に入力され、特徴量比較手段３４では監視領域［Ａ］ＭＡにおける画像のテクスチャ特徴量と基準領域Ｓにおける画像のテクスチャ特徴量の差が一定値以下であることから、監視領域［Ａ］ＭＡが河川Ｒと同様の水面であることを検知する。
その結果、画像処理装置３から監視領域［Ａ］ＭＡにおける水面検知の情報が浸水領域判定手段５に入力されるとともに、地図情報蓄積手段４から監視領域［Ａ］ＭＡが含まれている地点の等高線情報が読み出されて浸水領域判定手段５に入力される。浸水領域判定手段５では等高線情報から監視領域［Ａ］ＭＡが含まれている地点のうち監視領域［Ａ］ＭＡと結合しており標高が監視領域［Ａ］ＭＡ以下の領域が浸水したと判定する。判定結果は外部の表示器６に送られて対象地域の地図上に浸水領域が表示される。
【００１２】
上記ではテクスチャ特徴量の比較による場合を説明したが、監視領域が構造物などに対応しており、見えていた構造物の画像が見えなくなる等で画像の変化が明らかな場合は、テクスチャ特徴量の比較を省略し構造物の画像をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより処理することもできる。
ここで、テンプレートマッチングとは、予め対象物体の画像パターンをモデルとして演算装置に格納しておき、入力画像と比較することで画像パターン同士の類似度を演算するものである。
【００１３】
上記では基準領域設定記録回路３１およびテクスチャ特徴量演算回路３３により予め基準領域のテクスチャ特徴量を算出しておく場合について述べたが、基準領域のテクスチャ特徴量を随時更新することにより朝、昼、夕方、夜などの映像の明暗変化に対応してより正確に浸水を検知することができる。
【００１４】
上記では等高線情報をもとに浸水領域を判定して表示する場合について説明したが、カメラ１の高さ、画角は既知であり、水面は地図の水平面とみなせるので、カメラ１の高さ、画角から画像処理によって求められた水面領域を座標変換して水平面へ射影することにより地図に直接、重畳して表示することも可能である。
【００１５】
上記では照明なしの場合について述べたが、予め基準領域と監視領域を局所的に照明し撮影することにより、環境条件を均一にして画像処理の精度を向上させることができるのは勿論である。
【００１６】
この発明による実施の形態１によれば、対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るＩＴＶカメラ１からなる撮影手段と、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記画像処理装置３に入力された入力画像上の水面部分に基準領域を設ける基準領域設定記録回路３１からなる基準領域設定手段と、前記入力画像上の非水面部分に比較領域としての監視領域を設定する監視領域設定回路３５からなる監視領域設定手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算回路３３からなるテクスチャ演算手段、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記監視領域のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別し前記基準領域の画像パターンと前記監視領域の画像パターンとが所定の近似性を持つかどうかを判別する画像パターン比較手段としての特徴量比較回路３４からなる特徴量比較手段とを設けるとともに、前記対象領域の地図情報をもつ地図情報蓄積装置４からなる地図情報蓄積手段からの地図情報を参照し前記特徴量比較手段の判別動作に応じて対象領域の浸水を判定する浸水領域判定回路５からなる浸水領域判定手段とを設けたので、対象領域の地形画像を処理し基準領域と監視領域のテクスチャ特徴量を比較することにより大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【００１７】
また、この発明による実施の形態１によれば、前項の構成において、テクスチャ特徴量として、正規化された濃度ヒストグラム、分散などの濃度ヒストグラムの一次統計量、濃度ヒストグラムの二次統計量、画像の周波数分布のいずれかをテクスチャ演算回路３３からなるテクスチャ演算手段によって算出するようにしたので、対象領域の画像を処理し基準領域と監視領域の正規化された濃度ヒストグラム、分散などの濃度ヒストグラムの一次統計量、濃度ヒストグラムの二次統計量、画像の周波数分布のいずれかによるテクスチャ特徴量を比較することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【００１８】
さらに、この発明による実施の形態１によれば、対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るＩＴＶカメラ１からなる撮影手段と、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記画像処理装置３に入力された入力画像上に所定の構造物を含む監視領域を設定する監視領域設定回路３５からなる監視領域設定手段を設け、前記監視領域における前記構造物をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより対象領域の浸水を判定するようにしたので、対象領域の地形画像を処理し構造物をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【００１９】
実施の形態２．
この発明による実施の形態１を図３および図４について説明する。図３は実施の形態２における構成を示すブロック図である。図４は実施の形態２における監視領域を設定しない画像処理の動作を示す説明図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２０】
実施の形態１では監視領域を予め設定する場合について述べた。監視領域を設定することなく画面全体を機械的に分割して順次、基準領域と比較して水面領域を検知することもできる。
この実施の形態２では、時間差分をとることによって監視領域を設定することなく効率的に浸水検知する浸水監視装置について説明する。
【００２１】
図３において、ＩＴＶカメラ１は、所定の対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るものであって、このＩＴＶカメラ１は、ネットワーク２によって浸水監視装置本体ＷＭに接続されている。
浸水監視装置本体ＷＭは、ＩＴＶカメラ１により撮影された地形画像を入力される画像処理装置３と地図情報蓄積装置４と浸水判定回路５から構成され、判定結果は外部の表示器６へ出力される。
画像処理装置３は、画像処理装置３へ入力される地形画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路３１、画像処理装置３へ入力される映像の任意の時点における２枚のフレームの差分をとる時間差分演算回路３２、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路３３、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路３４および時間差分演算手段３２の処理結果から時間変動領域を検知する時間変動領域検知回路３６から構成される。
【００２２】
図４は画像処理装置３に入力された映像をある時間間隔で抽出したフレーム画像である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）と順に浸水領域が拡大している。
図４（ｂ）の画像が画像処理装置３に入力した時点で、時間差分演算手段３２によって、前回抽出された図４（ａ）の画像と図４（ｂ）の画像の差分演算を行うと、図４（ｂ）の差分領域［Ａ］ＤＡが算出される。
同様に、図４（ｃ）の画像が画像処理装置３に入力された時点で図４（ｂ）の画像と図４（ｃ）の画像の差分演算を行うと、図４（ｃ）の差分領域［Ｂ］ＤＢが算出される。
【００２３】
このように、一定以上の面積の差分領域が生じた場合にのみ、差分前の画像のこの差分領域に対応した領域のテクスチャ特徴量をテクスチャ特徴量演算回路３３によって算出して予め基準領域設定記録回路３１で設定しておいた基準領域のテクスチャ特徴量との比較を特徴量比較回路３４によって行い、テクスチャ特徴量の差が一定値以下である場合に差分領域を水面と判定することにより、演算量を減らして画像処理の効率化を図ることができる。
【００２４】
上記ではテクスチャ特徴量として、正規化された濃度ヒストグラムとしたが、濃度ヒストグラムの分散等の第一次統計量、第二次統計量、画像をフーリエ変換してもとめた周波数分布を適用することにより同様の処理を行うことが可能である。
【００２５】
上記ではテクスチャ特徴量の比較による場合を説明したが、差分領域が構造物などに対応しており、見えていた構造物の画像が見えなくなる等で画像の変化が明らかな場合は、テクスチャ特徴量の比較を省略し構造物の画像をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより処理することもできる。
【００２６】
この発明による実施の形態２によれば、対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るＩＴＶカメラ１からなる撮影手段と、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記画像処理装置３に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定記録回路３１からなる基準領域設定手段と、連続する入力画像をある時間間隔で時間差分し差分領域を算出する時間差分演算回路３２からなる時間差分演算手段と、画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算回路３３からなるテクスチャ演算手段と、前記基準領域のテクスチャ特徴量と前記時間差分演算回路３２からなる時間差分演算手段により算出された差分領域のテクスチャ特徴量の差が所定値以下かどうかを判別し前記基準領域の画像パターンと前記差分領域の画像パターンとが所定の近似性を持つかどうかを判別する画像パターン比較手段としての特徴量比較回路３４からなる特徴量比較手段とを設けたので、対象領域の地形画像を処理し基準領域のテクスチャ特徴量と差分領域のテクスチャ特徴量を比較することにより監視領域を設定することなく対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【００２７】
また、この発明による実施の形態によれば、対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るＩＴＶカメラ１からなる撮影手段と、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記画像処理装置３に入力された入力画像上に基準領域を設ける基準領域設定記録回路３１からなる基準領域設定手段と、前記画像処理装置３に入力された連続する入力画像をある時間間隔で時間差分し差分領域を算出する時間差分演算回路３２からなる時間差分演算手段と、前記時間差分演算回路３２からなる時間差分演算手段により算出された差分領域の構造物をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより対象領域の浸水を判定するようにしたので、対象領域の地形画像を処理し時間差分演算手段により算出された差分領域の構造物をテンプレートとしたテンプレートマッチングにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【００２８】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図５および図６について説明する。図５は実施の形態３における構成を示すブロック図である。図６は実施の形態３における時間差分による画像処理の動作を示す説明図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２９】
上記実施の形態では、１フレームの画像のテクスチャ特徴量によって浸水領域を検知する場合について述べたが、水面の画像は、波、さざなみ、流れ等により特有の変動をするため時間差分をとることにより変動を抽出して水面特有の変動のある領域を浸水領域として検知する場合について述べる。
【００３０】
図５において、ＩＴＶカメラ１は、所定の対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るものであって、このＩＴＶカメラ１は、ネットワーク２によって浸水監視装置本体ＷＭに接続されている。
浸水監視装置本体ＷＭは、ＩＴＶカメラ１により撮影された地形画像を入力される画像処理装置３と地図情報蓄積装置４と浸水判定回路５から構成され、判定結果は外部の表示器６へ出力される。
画像処理装置３は、画像処理装置３へ入力される地形画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路３１、画像処理装置３へ入力される映像の任意の時点の２枚のフレームの差分をとる時間差分演算手段３２および時間差分演算手段３２の処理結果から時間変動領域を検知する時間変動領域検知手段３６から構成される。
【００３１】
図６において、画像処理装置３に入力した映像を、水面の時間変動の周期の数分の１程度の取込み周期を設定して、時間差分演算手段３２によって現在の画像と一周期前の画像との差分をとる。
図６（ａ）は画像処理装置３に入力された映像の１フレームの画像である。図６（ａ）の画像中で河川Ｒの画像は水面特有の時間変動があるのに対して、堤防Ｂ、道路Ｐの画像は日照、影などによる変化はあるが、水面の変動に比較して長周期であるため、上記の時間差分では、図６（ｂ）に示すように、水面部分のみ差分が一定以上の値をとり、時間差分領域ＤＴを識別することができる。
時間変動領域検知手段３６によって、ノイズ等一定画素以下のサイズの差分領域を除外し差分結果を累積することにより水面をより確実に抽出することができる。
【００３２】
河川が氾濫した場合には、図６（ｃ）に示すように、時間差分領域ＤＴが拡大し、浸水領域を確認することができる。
【００３３】
予め河川の水面であることが分かっている領域に基準領域を設定して、図６（ｂ）の基準領域Ｓのテクスチャ特徴量と河川境界以外で一定以上の差分のある領域のテクスチャ特徴量を比較して差が一定値以下であることを確認することにより確実に水面領域を検知することができる。
【００３４】
また、取込み周期の設定に当たって、基準領域の差分値が大きな値になるように設定することにより容易に取込み周期の設定が実現できる。
【００３５】
この発明による実施の形態３によれば、対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るＩＴＶカメラ１からなる撮影手段と、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記画像処理装置３に入力された連続する入力画像を水面特有の時間変動の検出のため水面特有の時間変動の間隔よりも短い所定の時間間隔で時間差分し水面特有の時間変動による差分画像を算出する時間差分演算回路３２からなる時間差分演算手段と、前記時間差分演算回路３２からなる時間差分演算手段により算出された差分画像によって差分領域としての時間変動領域を検知する時間変動領域検知回路３６からなる時間変動領域検知手段とを設けたので、対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行える浸水監視装置を提供することができる。
【００３６】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図７に基づいて説明する。図７は実施の形態４における偏光板を用いて検知する場合の説明図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかと同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３７】
上記の実施の形態１から実施の形態３まででは、通常の可視カメラの映像によって浸水領域を検知する場合について述べたが、この実施の形態４では、水面の偏光特性を利用して検知する場合について述べる。
図７（ａ）に示すように、ＩＴＶカメラ１の光軸ＣＡと水平面の法線ＷＶとのなす角をブリュースタ角（約５３°）と同一またはそれに近い角度になるようにカメラ１の画角を設定し、カメラ１の光軸ＣＡと水平面の法線ＷＶを含む平面（入射面）に対して偏光軸が平行となるよう設置した偏光板１１を通して映像を撮影するように構成する。
【００３８】
このような構成にすると、水面部分の反射が小さくなり水面部は陸上部と比較して図７（ｂ）に示すように暗い領域ＤＫとして暗く撮像されるため、容易に両者を区別して精度を向上させることができる。
【００３９】
この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３までのいずれかの構成において、対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るＩＴＶカメラ１からなる撮影手段と、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段の光軸ＣＡと水平面の法線ＷＶとのなす角をブリュースタ角に近い角度になるように前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段の角度を設定し、前記ＩＴＶカメラ１からなる撮影手段の光軸ＣＡと水平面の法線ＷＶを含む平面（入射面）に対して偏光軸が平行となるよう設置した偏光板１１からなる偏光手段を通して映像を撮影し水面部分とそれ以外の部分との明暗を明瞭に識別できるようにして識別性を改善するように構成したので、対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行えるとともに、精度を向上できる浸水監視装置を提供することができる。
【００４０】
実施の形態５．
この発明による実施の形態５を図８および図９に基づいて説明する。図８は実施の形態５における構成を示すブロック図である。図９は実施の形態５における赤外線カメラ画像の画像処理の動作を示す説明図である。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態４までのいずれかと同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４１】
図８において、赤外線カメラ１０は、所定の対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るものであって、この赤外線カメラ１０は、ネットワーク２によって浸水監視装置本体ＷＭに接続されている。
浸水監視装置本体ＷＭは、赤外線カメラ１０により撮影された地形画像を入力される画像画像処理装置３と地図情報蓄積装置４と浸水判定回路５から構成され、判定結果は外部の表示器６へ出力される。
画像処理装置３は、画像処理装置３へ入力される画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路３１、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路３３、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路３４、画像処理装置３へ入力される画像上で監視領域を設定し設定された監視領域の画像を蓄積する監視画像蓄積手段を構成する監視領域設定回路３５から構成される。
【００４２】
以下では、赤外線カメラを用いて浸水領域を検知する場合について述べる。
図９（ａ）に示すように、陸地部の材質はコンクリート、アスファルト、土砂等材質が多様であり、材質による温度差、放射率の差があるため赤外画像の濃度が均一にならない。一方、水面は温度差が小さく、放射率が一定で赤外画像の濃度が均一になる。河川が氾濫した場合についても時間経過とともに図９（ｂ）の差分領域［Ａ］ＤＡすなわち浸水領域［Ａ］、図９（ｃ）の差分領域［Ｂ］ＤＢすなわち浸水領域［Ｂ］も浸水するにつれて赤外画像の濃度が均一に変化する。
予め赤外画像の水面領域を基準領域設定記録回路３１によって基準領域Ｓとして設定しておいて、赤外画像を画像処理装置３に入力してテクスチャ特徴量演算回路３３によってテクスチャ特徴量を算出し、特徴量比較回路３４により基準領域の特徴量との差が一定値以下の領域を水面として検知することにより、夜間に照明がない場所においても浸水監視が可能になる。
【００４３】
図８の構成では、図１に示す構成を具備する実施の形態１に赤外線カメラを適用した場合について説明したが、実施の形態２から実施の形態４のいずれかの構成において、ＩＴＶカメラ１の代わりに赤外線カメラ１０を用いて、この実施の形態５の赤外線カメラ１０による構成を実施の形態２から実施の形態４のいずれかに適用することができる。
【００４４】
この発明による実施の形態５によれば、対象領域を河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得る赤外線カメラ１０と、前記赤外線カメラ１０により撮影された地形画像を入力して処理する画像処理装置３とを備え、前記画像処理装置３に入力された赤外線画像上に基準領域Ｓを設ける基準領域設定記録回路３１からなる基準領域設定手段と、赤外画像のテクスチャ特徴量を算出するテクスチャ演算回路３３からなるテクスチャ演算手段と、基準領域のテクスチャ特徴量と入力赤外画像のテクスチャ特徴量の差が一定値以下かどうかを判別する特徴量比較回路３４からなる特徴量比較手段とを設け、前記特徴量比較回路３４からなる特徴量比較手段の判別動作に応じて前記監視領域の浸水を判定するようにしたので、対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行えるとともに、夜間に照明がない場所においても浸水監視が可能な浸水監視装置を提供することができる。
【００４５】
実施の形態６．
この発明による実施の形態６を図１０について説明する。図１０は実施の形態６における構成を示すブロック図である。
この実施の形態６において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態５までのいずれかと同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
【００４６】
図１０において、ＩＴＶカメラ１は、所定の対象領域について河川などの水面部分および道路などの非水面部分を含む地形を撮影対象として撮影し地形画像を得るものであって、このＩＴＶカメラ１は、ネットワーク２によって浸水監視装置本体ＷＭに接続されている。
浸水監視装置本体ＷＭは、ＩＴＶカメラ１により撮影された地形画像を入力される画像画像処理装置３と地図情報蓄積装置４と浸水判定回路５と浸水領域記憶回路５１から構成され、判定結果は外部の表示器６へ出力される。
画像処理装置３は、画像処理装置３へ入力される画像上で基準領域を設定し設定された基準領域の画像を蓄積する基準画像蓄積手段を構成する基準領域設定記録回路３１、画像のテクスチャ特徴量を演算するテクスチャ特徴量演算回路３３、テクスチャ特徴量の比較を行う特徴量比較回路３４、画像処理装置３へ入力される画像上で監視領域を設定し設定された監視領域の画像を蓄積する監視画像蓄積手段を構成する監視領域設定回路３５から構成される。
【００４７】
この実施の形態６では、下記のように、この発明を海岸侵食、砂州の変化の監視に適用する場合について説明する。
対象領域のＩＴＶカメラで撮影可能な位置に量水板を設置し、撮影された量水板の目盛りの画像を量水板目盛り読取り手段で読取ることにより水位を計測するとともに、上記の実施の形態１の構成と同様の図１０に示す構成によって浸水領域を検知して、水位と浸水領域を対応させた時系列データとして浸水領域記憶手段４１に記憶させる。
このようにしてデータを蓄積することにより、水位と浸水領域の関係から補間演算により基準潮位時の浸水領域を容易に算出することができる。さらに、測量なしで海岸や堤外地の浸水領域の地形データと長期的な変動状況を低コストで把握し監視することができる。
ここでは、量水板目盛り読取り手段で水位計測する場合を説明したが、水位計で計測したデータを流用しても同様の効果が得られる。
【００４８】
以上では、図１に示す構成を具備する実施の形態１と同様の図１０に示す構成に適用した場合について説明したが、実施の形態２から実施の形態５のいずれかの構成に、この実施の形態６の構成を適用することができる。
【００４９】
この発明による実施の形態６によれば、実施の形態１から実施の形態６までのいずれかの構成において、浸水領域判定回路５からなる浸水領域判定手段の判定結果による浸水領域を前記対象領域の所定部分における水位と対応させて時系列データとして記憶する浸水領域記憶回路５１からなる浸水領域記憶手段を設けたので、対象領域の地形画像を処理することにより対象領域の地形に即した大局的な浸水判定を的確かつ適切に行えるとともに、水位と浸水領域の関係から補間演算により基準潮位時の浸水領域を容易に算出することができ、しかも、測量なしで海岸や堤外地の浸水領域の地形データと長期的な変動状況を低コストで把握し監視することができる浸水監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明による実施の形態１における構成を示すブロック図である。
【図２】この発明による実施の形態１における監視領域を設定する画像処理の動作を示す説明図である。
【図３】この発明による実施の形態２における構成を示すブロック図である。
【図４】この発明による実施の形態２における監視領域を設定しない画像処理の動作を示す説明図である。
【図５】この発明による実施の形態３における構成を示すブロック図である。
【図６】この発明による実施の形態３における時間差分による画像処理の動作を示す説明図である。
【図７】この発明による実施の形態４における偏光板を用いて検知する場合の説明図である。
【図８】この発明による実施の形態５における構成を示すブロック図である。
【図９】この発明による実施の形態５における赤外線カメラ画像の画像処理の動作を示す説明図である。
【図１０】この発明による実施の形態６における構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ＩＴＶカメラ、２  ネットワーク、３  画像処理装置、４  地図情報蓄積装置、５  浸水領域判定回路、６  表示器、１０  赤外線カメラ、１１  偏光版、３１  基準領域設定記録回路、３２  時間差分演算回路、３３  テクスチャ特徴量演算回路、３４  特徴量比較回路、３５  監視領域設定回路、３６  時間変動領域検知回路、５１  浸水領域記憶回路。
【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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