JP3513443B2

JP3513443B2 - 落石監視システム

Info

Publication number: JP3513443B2
Application number: JP29027999A
Authority: JP
Inventors: 幸伸時枝; 守川村
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP2001108494A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、落石監視システム
に関し、一層詳細には、落石を監視しようとする領域の
画像を取得し、この画像を解析することによって前記領
域における落石の有無を判定することが可能な落石監視
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、崖から落石が発生したかどうかを
監視する装置としては、ワイヤセンサを用いた装置や、
伸縮計を用いた装置等が使用されていた。

【０００３】ワイヤセンサを用いた装置は、落石の危険
性のある場所にワイヤを張り、このワイヤの切断を検知
することによって落石発生の有無を監視するように構成
された装置である。

【０００４】伸縮計を用いた装置は、滑車のついたワイ
ヤの両端を、落下の危険性のある物体（岩盤）と、絶対
静止物体（絶対的に静止している物体）とにそれぞれ取
り付け、前記滑車の回転角の変化量を測定することによ
って落石発生の有無を監視するように構成された装置で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ワイヤセンサまたは伸縮計を用いた装置には、以下に示
す不都合がある。

【０００６】(1)落石が発生すると装置が破壊されるた
め、運用を続行するためには再設置工事を行う必要があ
る。

【０００７】(2)広範囲において落石を監視しようとす
る場合、装置が複雑化し、また、大規模化するため、設
置コストが増大する。

【０００８】(3) 落下の危険性のある場所に直接装置を
取り付ける必要があるため、装置の設置作業が困難であ
る場合が多い。

【０００９】(4)監視現場の正確な状況を把握するため
には、直接現場を確認する必要がある。

【００１０】本発明は、前記の不都合を解決するために
なされたものであり、容易かつ低コストで設置すること
ができるとともに耐久性に優れ、しかも、監視現場を遠
隔的に監視することが可能な落石監視システムを提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る落石監視シ
ステムは、落石（落石現象）を監視しようとする領域の
画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段によ
って取得された画像を解析して移動物体を抽出する画像
解析手段と、前記画像解析手段によって抽出された移動
物体が落下石（落石によって落下した石）であるかどう
かを判定する判定手段とを有し、前記画像解析手段は、
前記画像取得手段によって時間を隔てて取得された２つ
の画像から移動物体を抽出し、抽出した移動物体の領域
内から、所定画素数からなる小領域の画像を切り取り、
前記移動物体の領域全体にわたって、前記２つの画像中
の先に取得された画像との相関をとり、相関が最小とな
る小領域を特定し、前記判定手段は、さらに時間を隔て
て取得された新たな画像中、前記特定された小領域と同
じ位置にある小領域の画像と、前記移動物体の前記特定
された小領域の画像との相関をとり、相関が所定以上で
あった場合に前記移動物体が落下石であると判定するこ
とを特徴とする（請求項１記載の発明）。このため、容
易かつ低コストで設置することができるとともに耐久性
に優れた落石監視システムを得ることができる。

【００１２】この場合、前記画像解析手段は、前記画像
取得手段によって時間を隔てて取得された２つの画像か
ら差分画像を求め、さらに、この差分画像を２値化し、
ラベリングすることによって前記移動物体を抽出してい
る（請求項２記載の発明）。

【００１３】また、前記判定手段は、前記移動物体が所
定時間以上停止しているかどうかに基づいて、該移動物
体が落下石であるかどうかを判定している（請求項３記
載の発明）。

【００１４】

【００１５】また、落石監視システムは、前記判定手段
における判定結果や、前記画像取得手段によって取得さ
れた画像等を表示する表示処理手段を有している（請求
項４記載の発明）。このため、監視員は、落石発生の有
無を正確に判断することができる。

【００１６】この場合、前記画像取得手段、前記画像解
析手段および前記判定手段は、複数の監視現場に設置さ
れて、前記表示処理手段とそれぞれ通信網を介して接続
されている（請求項５記載の発明）。このため、監視員
は、監視現場を遠隔的に監視することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００１８】図１は、この発明の一実施の形態に係る落
石監視システム１０の構成を示している。

【００１９】落石監視システム１０は、各監視現場に設
置された落石監視装置１２（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎｉ）と、
前記各監視現場とは離れた場所に位置する監視事務所に
設置され、前記落石監視装置１２（ｉ）と無線または有
線の通信網１４を介して接続された表示処理装置１６と
により構成されている。

【００２０】図２は、落石監視装置１２（ｉ）が設置さ
れた監視現場の一例を示している。この監視現場におけ
る監視対象領域は、落石（落石現象）の発生が予想され
る崖１８に隣接し、かつ、落下石（落石によって落下し
た石）Ｃが侵入するおそれがある、前記崖１８の直下に
位置する路面１９上の領域（落石予想領域）２０であ
る。

【００２１】なお、路面１９には、自動車・歩行者用の
道路、鉄道車両用の線路等が含まれるものとする。ま
た、落石予想領域２０としては、トンネルの出入口付近
の領域や、土石流の影響を受けることが予想される領域
等も想定される。この場合、落下石Ｃには、土砂等も含
まれる。さらに、崖１８自体を落石予想領域２０として
もよい。すなわち、落石監視システム１０は、防災情報
システム、道路情報システム、土石流監視システム等と
して利用することが可能である。

【００２２】図１に示すように、落石監視装置１２
（ｉ）は、画像取得手段としてのＣＣＤカメラ２２を備
えており、このＣＣＤカメラ２２は、その視野が図２に
示す落石予想領域２０をカバーするように設置されてい
る。そして、ＣＣＤカメラ２２は、落石予想領域２０を
所定時間（例えば、１秒）毎に撮像し、得られた画像
を、例えば、ＮＴＳＣ(National Television Subcommit
tee) 方式の画像信号Ｓａとして、後述する画像伝送処
理装置３０に対して出力する。

【００２３】図１に示すように、落石監視装置１２
（ｉ）は、画像伝送処理装置３０を備えている。

【００２４】図３は、画像伝送処理装置３０の構成を示
している。この画像伝送処理装置３０は、画像入力部３
２と、フレームメモリ３４と、作業用のメモリ３６と、
演算制御部４０と、画像圧縮部４２と、Ｉ／Ｏ制御部４
４とを有している。

【００２５】画像入力部３２は、Ｉ／Ｏ制御部４４から
の制御信号Ｓｆに従ってＣＣＤカメラ２２からの画像信
号Ｓａを取り込み、これをデジタル化することによって
得られた画像データＤａをフレームメモリ３４に供給す
る。

【００２６】フレームメモリ３４は、画像入力部３２か
らの画像データＤａを格納するとともに、この画像デー
タＤａをメモリ３６、演算制御部４０および画像圧縮部
４２に対して出力する。

【００２７】画像圧縮部４２は、フレームメモリ３４か
らの画像データＤａを、例えば、ＪＰＥＧ（Joint Phot
ographic Experts Group）方式で圧縮し、得られた画像
データＤａ′を演算制御部４０に供給する。なお、この
圧縮処理は、演算制御部４０からの指示に基づいて行う
ようにしてもよい。

【００２８】メモリ３６には、フレームメモリ３４から
の画像データＤａとともに、後述するテンプレートＴ
（ｊ）等が蓄積される。

【００２９】演算制御部４０は、ＣＰＵ（Central Proc
essing Unit）と、システムプログラムやアプリケーシ
ョンプログラム等が記憶されるＲＯＭ（Read Only Memo
ry）と、作業用等として使用されるＲＡＭ（Random Acc
ess Memory）と、計時用のタイマ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／
Ａ変換器等の入出力インタフェース等が含まれるマイク
ロコンピュータにより構成されている。

【００３０】演算制御部４０は、後述するように、前記
フレームメモリ３４からの画像データＤａを解析するこ
とによって、落石予想領域２０（図２参照）に落石が発
生しているかどうかを判定する。そして、落石が発生し
ていると判定した場合には、そのことを示す情報、落石
が発生した落石監視装置１２（ｉ）を識別するためのコ
ード、画像圧縮部４２からの画像データＤａ′等を通知
データＤｂとしてＩ／Ｏ制御部４４に供給する。

【００３１】Ｉ／Ｏ制御部４４は、演算制御部４０から
の通知データＤｂを、通信網１４を介して表示処理装置
１６に供給する。また、Ｉ／Ｏ制御部４４は、画像入力
部３２に対して、ＣＣＤカメラ２２からの画像信号Ｓａ
を取り込む指示を、例えば、所定時間（例えば、１秒）
毎に、または、演算制御部４０からの指示に従って、制
御信号Ｓｆとして出力する。

【００３２】図１に示す表示処理装置１６は、落石監視
装置１２（ｉ）からの通知データＤｂを受けると、図示
しない発音部から警報音を発するとともに、図示しない
表示器の画面上に前記通知データＤｂに含まれる画像デ
ータＤａ′に基づく落石予想領域２０の画像情報等を表
示する。

【００３３】図４は、落下石Ｃ（図２参照）を含む移動
物体の情報を個別に記録するためのテンプレートＴ
（ｊ）（ｊ＝０〜Ｎｊ−１）の構成を示している。この
テンプレートＴ（ｊ）は、ｐｏｓフィールド、ｓｉｚｅ
フィールド、ｐｏｉｎｔフィールド、ｃｎｔフィール
ド、ｆｌｇフィールドおよびｉｍａｇｅフィールドを有
している。

【００３４】ｐｏｓフィールドは、後述する移動物体の
位置（後述するラベリングの際に求める外接矩形の左上
端座標：ｐｏｓ）を記録するためのフィールドである。

【００３５】ｓｉｚｅフィールドは、移動物体の大きさ
（外接矩形の幅と高さ：ｓｉｚｅ）を記録するためのフ
ィールドである。

【００３６】ｐｏｉｎｔフィールドは、移動物体の代表
点座標（ｐｏｉｎｔ）を記録するためのフィールドであ
る。

【００３７】ｃｎｔフィールドは、移動物体が静止して
いる時間に対応するカウンタ値（ｃｎｔ）を記録するた
めのフィールドである。

【００３８】ｆｌｇフィールドは、当該テンプレートＴ
（ｊ）の有効性を示すフラグ｛ｆｌｇ（ＴＲＵＥ：有
効、ＦＡＬＳＥ：無効）｝を記録するためのフィールド
である。

【００３９】ｉｍａｇｅフィールドは、代表点座標（ｐ
ｏｉｎｔ）を中心とする１６×１６平方画素の領域の原
画像（ｉｍａｇｅ）を記録するためのフィールドであ
る。

【００４０】テンプレートＴ（ｊ）は、各移動物体毎に
設定されており、図３に示すメモリ３６に格納されてい
る。また、テンプレートＴ（ｊ）は、図５に示すよう
に、ポインタｐ（ｊ）（図５中、矢印で示す。）によっ
て連結されており、仮想的に単方向に並べられている。
すなわち、テンプレートＴ（ｊ）は、単方向リスト構造
を有している。なお、テンプレートＴ（ｊ）の番号
（ｊ）は、単方向に並べられたテンプレートＴ（ｊ）の
順番を便宜的に示したものである。

【００４１】テンプレートＴ（ｊ）は、任意の順番（例
えば、作成された順番）でメモリ３６に格納されてい
る。すなわち、番号（ｊ）順には並べられていない。こ
のため、ポインタｐ（ｊ）によって、次の番号（ｊ＋
１）のテンプレートＴ（ｊ＋１）が格納されているメモ
リ３６上のアドレスを指定することによって、テンプレ
ートＴ（ｊ）が番号（ｊ）順に配列される。

【００４２】また、最後のテンプレートＴ（Ｎｊ−１）
のポインタｐ（Ｎｊ−１）には、それ以上テンプレート
Ｔ（ｊ）が存在しないことを示す終端記号（ＮＵＬＬ）
が設定されている。

【００４３】なお、メモリ３６には、テンプレートＴ
（ｊ）のリスト構造を管理するための管理構造体Ｔａが
格納されている。この管理構造体Ｔａには、先頭のテン
プレートＴ（０）へのポインタｐ（ｈｅａｄ）、および
最後のテンプレートＴ（Ｎｊ−１）へのポインタｐ（ｔ
ａｉｌ）が記録されている。従って、この管理構造体Ｔ
ａから得られるポインタｐ（ｈｅａｄ）およびポインタ
ｐ（ｔａｉｌ）によって、テンプレートＴ（ｊ）の仮想
配列を構成することができる。

【００４４】『落石監視処理』次に、図３の画像伝送処
理装置３０の、主に、演算制御部４０における落石を監
視するための処理について、図６のフローチャートを参
照しながら説明する。

【００４５】この処理においては、落石の発生に伴っ
て、落下石Ｃがある時点において路面１９上に侵入し、
その後、その全部または一部が路面１９上に静止する特
性を利用して、落石発生の有無を検出するようにしてい
る（図２参照）。

【００４６】まず、ステップＳ１１において、演算制御
部４０は、テンプレートＴ（ｊ）を初期化する処理を行
う。具体的には、図５に示す管理構造体Ｔａのポインタ
ｐ（ｈｅａｄ）およびポインタｐ（ｔａｉｌ）に終端記
号（ＮＵＬＬ）を書き込む。これによって、登録された
テンプレートＴ（ｊ）が存在しないこととなる。

【００４７】続くステップＳ１２において、演算制御部
４０は、ＣＣＤカメラ２２で撮像され、フレームメモリ
３４に格納されている最新の画像データＤａを取り込
む。そして、この画像データＤａを背景画像（ＢＫＧ）
として格納する（ＢＫＧ←Ｄａ）。

【００４８】次のステップＳ１３において、演算制御部
４０は、ＣＣＤカメラ２２で新たに撮像され、フレーム
メモリ３４に格納されている最新の画像データＤａを取
り込む。そして、この画像データＤａを比較対象画像
（ＩＭＧ）として格納する（ＩＭＧ←Ｄａ）。

【００４９】これに続いて、ステップＳ１４において、
落石の有無を検知する処理｛判定結果ＢがＴＲＵＥ（落
石有り）であるか、または、ＦＡＬＳＥ（落石無し）で
あるかを判定する処理｝を行う（このステップＳ１４の
処理については後述する。）。

【００５０】そして、続くステップＳ１５において、落
石の有無を確認する処理を行う。具体的には、前記ステ
ップＳ１４で得られた判定結果ＢがＢ＝ＴＲＵＥである
か、Ｂ＝ＦＡＬＳＥであるかを確認し、Ｂ＝ＴＲＵＥで
あった場合には、次のステップＳ１６に移行し、一方、
Ｂ＝ＦＡＬＳＥであった場合には、ステップＳ１６の後
段のステップＳ１７に移行する。

【００５１】ステップＳ１６において、演算制御部４０
は、画像圧縮部４２からの画像データＤａ′を取り込
み、これを判定結果Ｂ（落石が発生していることを示す
情報）や、落石が発生している落石監視装置１２（ｉ）
を識別するためのコード等とともに、通知データＤｂと
して出力する。

【００５２】この通知データＤｂは、通信網１４を介し
て表示処理装置１６に供給され、これに伴って表示処理
装置１６では、警報音を発する処理、落石予想領域２０
の画像情報等の表示処理等が行われる。なお、前記ステ
ップＳ１４で落石の発生が検知されなかった場合にも、
例えば所定の時間毎に、表示処理装置１６に通知データ
Ｄｂを供給するようにしてもよい。

【００５３】ステップＳ１７において、演算制御部４０
は、背景画像（ＢＫＧ）を更新する処理を行う。具体的
には、背景画像（ＢＫＧ）を前記ステップＳ１３で得ら
れた比較対象画像（ＩＭＧ）で置き換えて新たな背景画
像（ＢＫＧ）として格納する（ＢＫＧ←ＩＭＧ）。

【００５４】このステップＳ１７の処理の後、ステップ
Ｓ１３の処理に戻る。

【００５５】『落石検知処理』次に、ステップＳ１４の
処理（落石検知処理）について図７を参照しながら説明
する。

【００５６】ステップＳ１４においては、落石判定処理
（ステップＳ２１：図８）、移動物体検出処理（ステッ
プＳ２２：図９）およびテンプレート更新処理（ステッ
プＳ２３：図１０）が順次行われる。

【００５７】『落石判定処理』まず、ステップＳ２１の
落石判定処理について図８を参照しながら説明する。こ
の落石判定処理は、すでに登録されているテンプレート
Ｔ（ｊ）に対応する移動物体が落下石Ｃであるかどうか
を判定する処理であり、演算制御部４０の判定手段を構
成している。

【００５８】初めに、ステップＳ３１において、演算制
御部４０は、判定結果Ｂを初期値であるＦＡＬＳＥ（落
石無し）に設定する処理（判定結果Ｂの初期化処理）を
行う（Ｂ←ＦＡＬＳＥ）。

【００５９】続いて、各テンプレートＴ（ｊ）に対する
判定処理を開始する。具体的には、まず、ステップＳ３
２において、登録されているテンプレートＴ（ｊ）のう
ち、番号（ｊ）が最も小さいテンプレート｛すなわち、
図５に示す管理構造体Ｔａのポインタｐ（ｈｅａｄ）で
指定されるテンプレート｝Ｔ（０）を選択し、これを選
択テンプレート（ｔｍｐ）として記憶する｛ｔｍｐ←Ｔ
（０）｝。なお、ポインタｐ（ｈｅａｄ）が終端記号
（ＮＵＬＬ）である場合には、このステップＳ２１の落
石判定処理を終了する。

【００６０】次のステップＳ３３およびＳ３４におい
て、演算制御部４０は、前記ステップＳ３２または後述
するステップＳ４０で選択された選択テンプレート（ｔ
ｍｐ）に登録されている移動物体が移動している（移動
中である）かどうかを判定する処理を行う。

【００６１】具体的には、まず、ステップＳ３３におい
て、ステップＳ１３（図６参照）で得られた比較対象画
像（ＩＭＧ）から、選択テンプレート（ｔｍｐ）中の代
表点座標（ｐｏｉｎｔ）（後述するステップＳ７３で求
められる。）を中心とする１６×１６平方画素の領域の
画像を切り取り、この画像と選択テンプレート（ｔｍ
ｐ）中の原画像（ｉｍａｇｅ）（後述するステップＳ７
３で得られる。）を比較して正規化相関係数（画像の類
似性を表し、類似性の高さに応じて０〜１の値をと
る。）を求める。すなわち、時間を隔てて得られた２つ
の画像中の、特定の移動物体に対応する同じ座標範囲に
含まれる画像どうしを比較することによって正規化相関
係数を求める。

【００６２】そして、続くステップＳ３４において、正
規化相関係数の値を所定値（例えば、０．９９）と比較
する処理を行い、この正規化相関係数の値が０．９９以
上であれば、移動物体が静止している（ＮＯ）と判定
し、一方、正規化相関係数の値が０．９９未満であれ
ば、移動物体が移動している（ＹＥＳ）と判定する。

【００６３】これらステップＳ３３およびＳ３４の処理
について、ＣＣＤカメラ２２で実際に取得される画像と
して、画像Ａ１〜Ａ３（図１１〜図１３参照）を例に挙
げて説明すると、図１１に示す画像Ａ１を原画像（ｉｍ
ａｇｅ）が含まれる画像とし、図１２に示す画像Ａ２を
比較対象画像（ＩＭＧ）とした場合、画像Ａ１中の車両
Ｍは移動中であると判定される。

【００６４】また、図１２に示す画像Ａ２を原画像（ｉ
ｍａｇｅ）が含まれる画像とし、図１３に示す画像Ａ３
を比較対象画像（ＩＭＧ）とした場合、画像Ａ２中の車
両Ｍは移動中であると判定されるが、これに対して、落
下石Ｃおよび崖Ｅは静止していると判定される。

【００６５】ステップＳ３４における判定結果がＹＥＳ
（移動物体が移動中）であった場合には、ステップＳ３
５に移行する。このステップＳ３５において、演算制御
部４０は、選択テンプレート（ｔｍｐ）中のフラグ（ｆ
ｌｇ）をＦＡＬＳＥ（無効）にする処理を行う（ｆｌｇ
←ＦＡＬＳＥ）。そして、このステップＳ３５の後、ス
テップＳ３９に移行する。なお、フラグ（ｆｌｇ）の初
期値はＴＲＵＥ（有効）である。

【００６６】一方、ステップＳ３４における判定結果が
ＮＯ（移動物体が静止中）であった場合には、ステップ
Ｓ３６に移行する。このステップＳ３６において、演算
制御部４０は、選択テンプレート（ｔｍｐ）中のカウン
タ値（ｃｎｔ）をカウントアップする処理（すなわち、
計時処理）を行う（ｃｎｔ←ｃｎｔ＋１）。なお、カウ
ンタ値（ｃｎｔ）の初期値は「０」である。

【００６７】続くステップＳ３７において、演算制御部
４０は、カウンタ値（ｃｎｔ）が所定の判定値（例え
ば、３０秒に対応するカウンタ値：Ｔｍａｘ）に到達し
ているかどうか（すなわち、移動物体が３０秒以上静止
しているかどうか）を判定する処理を行う。

【００６８】このステップＳ３７において、カウンタ値
（ｃｎｔ）が判定値（Ｔｍａｘ）に到達している（ＹＥ
Ｓ）と判定された場合には、次のステップＳ３８におい
て、判定結果ＢをＴＲＵＥ（落石有り）とし（Ｂ←ＴＲ
ＵＥ）、その後、ステップＳ３９に移行する。一方、カ
ウンタ値（ｃｎｔ）が判定値（Ｔｍａｘ）に到達してい
ない（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ３８の
処理を行わずにステップＳ３９に移行する。

【００６９】すなわち、テンプレートＴ（ｊ）に登録さ
れているすべての移動物体のうち、静止時間が３０秒以
上のものが１つでもあれば、判定結果ＢはＴＲＵＥ（落
石有り）とされ、前記ステップＳ１６（図６参照）にお
ける通知データＤｂの出力処理が行われる。

【００７０】ステップＳ３９において、演算制御部４０
は、ステップＳ２１の処理（落石判定処理）を終了すべ
きかどうかを判定する。具体的には、選択テンプレート
（ｔｍｐ）として設定されているテンプレートＴ（ｊ）
が最後のテンプレートＴ（Ｎｊ−１）であるかどうか
｛すなわち、ポインタｐ（ｊ）に終端記号（ＮＵＬＬ）
が設定されているかどうか｝を判定し、ポインタｐ
（ｊ）が終端記号（ＮＵＬＬ）である場合（ＹＥＳ）に
は、ステップＳ２１の処理を終了する。一方、選択テン
プレート（ｔｍｐ）の番号（ｊ）が終端記号（ＮＵＬ
Ｌ）ではない場合（ＮＯ）には、次のステップＳ４０に
移行する。

【００７１】ステップＳ４０においては、それまでに選
択テンプレート（ｔｍｐ）として設定されていたテンプ
レートＴ（ｊ）の次に番号（ｊ）が大きいテンプレート
｛すなわち、ポインタｐ（ｊ）で指示されるテンプレー
ト｝Ｔ（ｊ＋１）を選択し、これを新たな選択テンプレ
ート（ｔｍｐ）として記憶する｛ｔｍｐ←Ｔ（ｊ＋
１）｝。なお、このとき、元の選択テンプレート（ｔｍ
ｐ）の保存処理｛リンクするテンプレートＴ（ｊ）への
書き込み処理｝も行われる。そして、このステップＳ４
０の処理が終わると、ステップＳ３３の処理に戻り、新
たな選択テンプレート（ｔｍｐ）に対する処理を行う。

【００７２】『移動物体検出処理』次に、図７中、ステ
ップＳ２２の移動物体検出処理について、図９を参照し
ながら説明する。この移動物体検出処理は、新たな移動
物体を検出し、これをテンプレートＴ（ｊ）に登録する
処理であり、演算制御部４０の画像解析手段を構成して
いる。

【００７３】まず、ステップＳ５１において、演算制御
部４０は、前記ステップＳ１２（またはステップＳ１
７）およびステップＳ１３（図６参照）でそれぞれ求め
られた背景画像（ＢＫＧ）と比較対象画像（ＩＭＧ）と
の差（すなわち、所定の時間を隔てて取得された２つの
画像の差）の絶対値を差分画像（ＤＩＦ）として求める
（ＤＩＦ←｜ＩＭＧ−ＢＫＧ｜）。このようにして求め
られた差分画像（ＤＩＦ）においては、移動物体の現在
の位置と過去の位置に高輝度の塊状の領域が存在してい
る。

【００７４】次のステップＳ５２において、演算制御部
４０は、登録されているテンプレートＴ（ｊ）のうち、
番号（ｊ）が最も小さいテンプレート｛すなわち、図５
に示す管理構造体Ｔａのポインタｐ（ｈｅａｄ）で指定
されるテンプレート｝Ｔ（０）を選択して選択テンプレ
ート（ｔｍｐ）として記憶する｛ｔｍｐ←Ｔ（０）｝。
なお、ポインタｐ（ｈｅａｄ）が終端記号（ＮＵＬＬ）
である場合には、次のステップＳ５３〜Ｓ５５の処理は
行わない。

【００７５】続くステップＳ５３において、前記ステッ
プＳ５２または後述するステップＳ５５で選択された選
択テンプレート（ｔｍｐ）中の位置（ｐｏｓ）および大
きさ（ｓｉｚｅ）で定められる差分画像（ＤＩＦ）上の
領域（移動物体の過去の位置）を特定し、この領域に含
まれる差分画像（ＤＩＦ）の値をゼロ値（０）に設定す
る。この場合、差分画像（ＤＩＦ）においては、移動物
体の現在の位置にのみ高輝度の塊状の領域が存在するこ
ととなる。

【００７６】このようにして得られた差分画像（ＤＩ
Ｆ）について、ＣＣＤカメラ２２で実際に取得される画
像の例としての画像Ａ１〜Ａ４（図１１〜図１４参照）
に基づいて説明する。

【００７７】図１１に示す画像Ａ１を背景画像（ＢＫ
Ｇ）とし、図１２に示す画像Ａ２を比較対象画像（ＩＭ
Ｇ）とした場合、これらから求められる差分画像（ＤＩ
Ｆ）は、図１４の画像Ａ４に示すように、図１２の画像
Ａ２中の車両Ｍ、各落下石Ｃおよび崖Ｅが塊として強調
されている。なお、図１１の画像Ａ１中の車両Ｍは、前
記ステップＳ５３において消去されている。

【００７８】一方、図１２に示す画像Ａ２を背景画像
（ＢＫＧ）とし、図１３に示す画像Ａ３を比較対象画像
（ＩＭＧ）とした場合、差分画像（ＤＩＦ）において
は、塊として強調されるものは存在しない。すなわち、
図１３の画像Ａ３中には、新たな移動物体として抽出さ
れる物体は存在しないこととなる。

【００７９】次に、ステップＳ５４において、演算制御
部４０は、選択テンプレート（ｔｍｐ）のポインタｐ
（ｊ）が終端記号（ＮＵＬＬ）である（ＹＥＳ）か、ま
たは、終端記号（ＮＵＬＬ）ではない（ＮＯ）かを判定
し、判定結果がＹＥＳであった場合には、ステップＳ５
６に移行して、移動物体を抽出する処理を開始する。一
方、判定結果がＮＯであった場合には、次のステップＳ
５５に移行する。

【００８０】ステップＳ５５においては、それまでに選
択テンプレート（ｔｍｐ）として設定されていたテンプ
レートＴ（ｊ）の次に番号（ｊ）が大きいテンプレート
｛すなわち、ポインタｐ（ｊ）で指示されるテンプレー
ト｝Ｔ（ｊ＋１）を選択し、これを新たな選択テンプレ
ート（ｔｍｐ）として設定する｛ｔｍｐ←Ｔ（ｊ＋
１）｝。そして、このステップＳ５５の処理の後、前記
ステップＳ５３の処理に戻る。

【００８１】ステップＳ５６において、演算制御部４０
は、差分画像（ＤＩＦ）を２値化する処理を行う。

【００８２】さらに、ステップＳ５７において、２値化
された差分画像（ＤＩＦ）に対するラベリング処理を行
う。すなわち、２値化された差分画像（ＤＩＦ）中の各
移動物体に対応する外接矩形を求めるとともに、この外
接矩形にラベル番号ｋ（ｋ＝１〜Ｎｋ）を付ける。この
処理によって、移動物体（例えば、図１４の画像Ａ４中
の車両Ｍ、各落下石Ｃおよび崖Ｅ）が１つ１つの塊とし
て抽出される。

【００８３】続いて、演算制御部４０は、各移動物体の
有効／無効を判定する処理を行う。まず、ステップＳ５
８において、ラベル番号ｋを１に設定する処理を行う
（ｋ←１）。

【００８４】次いで、ステップＳ５９において、前記ス
テップＳ５８または後述するステップＳ６１で設定され
たラベル番号ｋが付された移動物体をその面積に基づい
て評価する。具体的には、前記ステップＳ５７において
移動物体として抽出された塊（外接矩形）の面積Ｓを求
め、この面積Ｓが所定の基準面積Ｓｔｈより大きい（Ｓ
≧Ｓｔｈ）かどうかを判定する処理を行う。なお、この
基準面積Ｓｔｈは、ＣＣＤカメラ２２の設置条件等に依
存して決められる値であり、例えば、Ｓｔｈ＝５０平方
画素である。

【００８５】ステップＳ５９において、塊の面積Ｓが基
準面積Ｓｔｈ以上である（ＹＥＳ：有効）と判定された
場合には、次のステップＳ６０において、この塊に対応
する移動物体をテンプレートＴ（ｊ）に登録する処理を
行う。

【００８６】具体的には、前記ステップＳ５７で得られ
た外接矩形の位置（ｐｏｓ）および大きさ（ｓｉｚｅ）
を、それぞれ、ｐｏｓフィールドおよびｓｉｚｅフィー
ルドに書き込んでテンプレートＴ（ｊ）を作成し、この
テンプレートＴ（ｊ）をすでに存在しているテンプレー
トＴ（ｊ）の配列の末尾に繋ぐ。

【００８７】すなわち、既存の末尾のテンプレートＴ
（Ｎｊ−１）｛図５に示す管理構造体Ｔａのポインタｐ
（ｔａｉｌ）で指定されているテンプレートＴ（ｊ）｝
のポインタｐ（Ｎｊ−１）に、新たに作成されたテンプ
レートＴ（Ｎｊ）のアドレスを設定するとともに、この
テンプレートＴ（Ｎｊ）のポインタｐ（Ｎｊ）に、終端
記号（ＮＵＬＬ）を設定する。また、管理構造体Ｔａの
ポインタｐ（ｔａｉｌ）として、このテンプレートＴ
（Ｎｊ）のアドレスを登録する。

【００８８】このステップＳ６０の後、ステップＳ６１
に移行する。なお、前記ステップＳ５９において、塊の
面積Ｓが基準面積Ｓｔｈ未満である（ＮＯ：無効）と判
定された場合には、ステップＳ６０の処理は行わずにス
テップＳ６１に移行する。この場合、移動物体は、ノイ
ズ画像として処理される。

【００８９】ステップＳ６１において、演算制御部４０
は、ラベル番号ｋに１を加える処理を行う（ｋ←ｋ＋
１）。そして、続くステップＳ６２において、新たに設
定されたラベル番号ｋに対応する移動物体が存在するか
どうかを判定する。移動物体が存在する場合（ＹＥＳ）
には、前記ステップＳ５９に戻り、一方、移動物体が存
在しない場合（ＮＯ）には、ステップＳ２２の処理（移
動物体検出処理）を終了する。

【００９０】『テンプレート更新処理』次に、図７中、
ステップＳ２３のテンプレート更新処理について、図１
０を参照しながら説明する。このテンプレート更新処理
は、登録されているテンプレートＴ（ｊ）を更新し、ま
たは、削除する処理である。

【００９１】まず、ステップＳ７１において、演算制御
部４０は、登録されているテンプレートＴ（ｊ）のう
ち、番号（ｊ）が最も小さいテンプレート｛すなわち、
図５に示す管理構造体Ｔａのポインタｐ（ｈｅａｄ）で
指定されるテンプレート｝Ｔ（０）を選択して選択テン
プレート（ｔｍｐ）として記憶する｛ｔｍｐ←Ｔ
（０）｝。なお、ポインタｐ（ｈｅａｄ）が終端記号
（ＮＵＬＬ）である場合には、このステップＳ２３のテ
ンプレート更新処理を終了する。

【００９２】続くステップＳ７２において、前記ステッ
プＳ７１または後述するステップＳ７６で選択された選
択テンプレート（ｔｍｐ）中のフラグ（ｆｌｇ）（図８
中のステップＳ３５で設定されている。）がＴＲＵＥ
（有効）であるか、または、ＦＡＬＳＥ（無効）である
かを判定（確認）する。

【００９３】このステップＳ７２において、フラグ（ｆ
ｌｇ）がＴＲＵＥであると判定された場合には、ステッ
プＳ７３に移行する。

【００９４】ステップＳ７３において、演算制御部４０
は、移動物体の画像を原画像（ｉｍａｇｅ）として選択
テンプレート（ｔｍｐ）に登録する処理を行う。すなわ
ち、新規のテンプレートＴ（ｊ）に対する原画像（ｉｍ
ａｇｅ）の登録処理、または、既存のテンプレートＴ
（ｊ）に対する原画像（ｉｍａｇｅ）の更新処理を行
う。

【００９５】具体的には、図１５に示すように、まず、
ステップＳ１３およびＳ１７（図６参照）でそれぞれ得
られた比較対象画像（ＩＭＧ）および背景画像（ＢＫ
Ｇ）から、選択テンプレート（ｔｍｐ）中の位置（ｐｏ
ｓ）および大きさ（ｓｉｚｅ）（ステップＳ６０で登録
されている。）で定められる移動物体（落下石Ｃ、車両
Ｍ等）の外接矩形の範囲Ｗを特定する。そして、この範
囲Ｗから、１６×１６平方画素の同じ領域ｗの画像ｗ
ａ、ｗｂをそれぞれ切り取る。

【００９６】この場合、１６×１６平方画素の領域ｗを
上または下、および左または右に１画素単位でずらしな
がら、範囲Ｗ内のすべての領域ｗにおいて画像ｗａ、ｗ
ｂを切り取るようにする。例えば、範囲Ｗの大きさが９
０×４０画素である場合には、領域ｗの数は、１８７５
［＝｛９０−（１６−１）｝×｛４０−（１６−
１）｝］個となる。

【００９７】次いで、各領域ｗ毎に切り取った画像ｗ
ａ、ｗｂどうしを比較して正規化相関係数を求め、さら
に、求められたすべての正規化相関係数どうしを比較し
て、正規化相関係数が最小となる領域（画像ｗａ、ｗｂ
の不一致性が最も顕著となる領域）ｗを抽出する。そし
て、この領域ｗの中心座標を代表点座標（ｐｏｉｎｔ）
としてｐｏｉｎｔフィールドに書き込む。なお、外接矩
形の範囲Ｗの高さまたは幅が１６画素に満たない場合に
は、この範囲Ｗの重心位置を代表点座標（ｐｏｉｎｔ）
とする。

【００９８】この場合、正規化相関係数は、画像ｗａ、
ｗｂの濃淡の分布に基づいて求められている。さらに、
正規化相関係数が最小となる領域ｗは、主に、移動物体
と背景の境界部分に跨る領域（例えば、図１５中、領域
ｗ′）である。このため、輝度の値が近い画像どうし
（例えば、車両の屋根部分の画像と、路面の画像）を同
じ画像であると誤って判断してしまうことが回避され
る。

【００９９】なお、ステップＳ７３においては、既存の
テンプレート｛既に代表点座標（ｐｏｉｎｔ）が記録さ
れているテンプレート｝Ｔ（ｊ）に対しては、代表点座
標（ｐｏｉｎｔ）の更新処理は行わない。

【０１００】演算制御部４０は、前記代表点座標（ｐｏ
ｉｎｔ）の設定に続いて、原画像（ｉｍａｇｅ）の登録
処理を行う。具体的には、比較対象画像（ＩＭＧ）か
ら、ｐｏｉｎｔフィールドに書き込まれた前記代表点座
標（ｐｏｉｎｔ）を中心とする１６×１６平方画素の領
域の画像を切り取り、これを原画像（ｉｍａｇｅ）とし
てｉｍａｇｅフィールドに書き込む。

【０１０１】前記ステップＳ７２において、フラグ（ｆ
ｌｇ）がＦＡＬＳＥであると判定された場合には、ステ
ップＳ７４に移行する。このステップＳ７４において、
演算制御部４０は、選択テンプレート（ｔｍｐ）｛実際
には、これに対応するテンプレートＴ（ｊ）｝を削除す
る処理を行う。すなわち、図１４に示す例では、画像Ａ
４中の車両Ｍに対応するテンプレートＴ（ｊ）は削除さ
れる。

【０１０２】このステップＳ７４においては、削除しよ
うとするテンプレートＴ（ｊ）の１つ前のテンプレート
Ｔ（ｊ−１）におけるポインタｐ（ｊ−１）として、前
記テンプレートＴ（ｊ）の１つ後のテンプレートＴ（ｊ
＋１）のアドレスを設定する。この処理によって、配列
構造からテンプレートＴ（ｊ）が外される。

【０１０３】なお、削除しようとするテンプレートＴ
（ｊ）が最後のテンプレートＴ（Ｎｊ−１）である場合
には、その１つ前のテンプレートＴ（Ｎｊ−２）におけ
るポインタｐ（Ｎｊ−２）に終端記号（ＮＵＬＬ）を設
定する。そして、図５に示す管理構造体Ｔａのポインタ
ｐ（ｔａｉｌ）として、このテンプレートＴ（Ｎｊ−
２）のアドレスを設定する。また、削除しようとするテ
ンプレートＴ（ｊ）が最初のテンプレートＴ（０）であ
る場合には、管理構造体Ｔａのポインタｐ（ｈｅａｄ）
として、その１つ後のテンプレートＴ（１）のアドレス
を設定する。

【０１０４】ステップＳ７３またはＳ７４の処理が行わ
れた後、ステップＳ７５に移行する。このステップＳ７
５において、演算制御部４０は、選択テンプレート（ｔ
ｍｐ）のポインタｐ（ｊ）が終端記号（ＮＵＬＬ）であ
る（ＹＥＳ）か、または、終端記号（ＮＵＬＬ）ではな
い（ＮＯ）かを判定し、判定結果がＹＥＳであった場合
には、ステップＳ２３の処理（移動物体検出処理）を終
了し、一方、判定結果がＮＯであった場合には、次のス
テップＳ７６に移行する。

【０１０５】ステップＳ７６においては、それまでに選
択テンプレート（ｔｍｐ）として設定されていたテンプ
レートＴ（ｊ）の次に番号（ｊ）が大きいテンプレート
｛すなわち、ポインタｐ（ｊ）で指示されるテンプレー
ト｝Ｔ（ｊ＋１）を選択し、これを新たな選択テンプレ
ート（ｔｍｐ）として設定する｛ｔｍｐ←Ｔ（ｊ＋
１）｝。なお、このとき、元の選択テンプレート（ｔｍ
ｐ）の保存処理｛リンクするテンプレートＴ（ｊ）への
書き込み処理｝も行われる。そして、このステップＳ７
６の処理の後、前記ステップＳ７２の処理に戻る。

【０１０６】このように、この発明の一実施の形態に係
る落石監視システム１０においては、落石予想領域２０
を見渡せる位置に設置されたＣＣＤカメラ２２によって
取得された前記落石予想領域２０の画像に基づいて、落
石の有無を監視することができる。すなわち、監視現場
における落石予想領域２０に近接する場所には、ＣＣＤ
カメラ２２を設置するだけでよいため、設置コストの低
減および設置作業の容易化が実現される。

【０１０７】この場合、ＣＣＤカメラ２２は、落石予想
領域２０に対して非接触であるため、落石によって損傷
を受けることがない。従って、落石の発生後でも、継続
して使用することができる。すなわち、長期間の、さら
には、半永久的な装置寿命を実現することができる。

【０１０８】また、落石監視装置１２（ｉ）によって落
石の発生が検知されると、その情報は、落石予想領域２
０の画像情報とともに、監視事務所に設置された表示処
理装置１６に供給される。このため、監視事務所に駐在
する監視員は、迅速に災害対応業務を遂行することがで
きる。

【０１０９】さらに、監視員は、表示処理装置１６の画
面に表示された落石予想領域２０の画像情報を確認する
ことによって、落石発生の有無を的確に判断することが
できる。このため、路面１９上の駐停車車両等を落下石
Ｃとして誤検知するようなことも回避される。

【０１１０】また、監視現場の具体的な状況を、遠隔的
にしかも速やかに把握することが可能であるため、パト
ロールの回数を減らしたり、さらには、パトロールを不
要とすることも可能である。

【０１１１】

【発明の効果】本発明によれば、容易かつ低コストで設
置することができるとともに耐久性に優れ、しかも、監
視現場を遠隔的に監視することが可能な落石監視システ
ムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る落石監視システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１の落石監視システムを構成する落石監視装
置が設置された監視現場の一例を示す図である。

【図３】図１の落石監視システムを構成する画像伝送処
理装置を示すブロック図である。

【図４】移動物体の情報が記録されるテンプレートを示
す図である。

【図５】図４のテンプレートの配列構造を示す図であ
る。

【図６】図３の画像伝送処理装置の、主に、演算制御部
における落石を監視するための処理を示すフローチャー
トである。

【図７】図６のフローチャート中の落石検知処理を示す
フローチャートである。

【図８】図７のフローチャート中の落石判定処理を示す
フローチャートである。

【図９】図７のフローチャート中の移動物体検出処理を
示すフローチャートである。

【図１０】図７のフローチャート中のテンプレート更新
処理を示すフローチャートである。

【図１１】ＣＣＤカメラで実際に取得される画像の例を
示す図である。

【図１２】ＣＣＤカメラで実際に取得される画像の例を
示す図である。

【図１３】ＣＣＤカメラで実際に取得される画像の例を
示す図である。

【図１４】図１１の画像と、図１２の画像との差として
得られた差分画像の例を示す図である。

【図１５】移動物体の代表点座標を求めるための処理を
示す説明図である。

【符号の説明】

１０…落石監視システム１２（ｉ）…落石監
視装置１４…通信網１６…表示処理装置２０…落石予想領域２２…ＣＣＤカメラ３０…画像伝送処理装置３２…画像入力部３４…フレームメモリ３６…メモリ４０…演算制御部４２…画像圧縮部４４…Ｉ／Ｏ制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−211700（ＪＰ，Ａ) 特開平６−231252（ＪＰ，Ａ) 特開平８−241480（ＪＰ，Ａ) 特開平８−77487（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−157862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 21/00 G01B 11/00 G06T 7/00 H04N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】落石を監視しようとする領域の画像を取得
する画像取得手段と、前記画像取得手段によって取得された画像を解析して移
動物体を抽出する画像解析手段と、前記画像解析手段によって抽出された移動物体が落下石
であるかどうかを判定する判定手段とを有し、前記画像解析手段は、前記画像取得手段によって時間を隔てて取得された２つ
の画像から移動物体を抽出し、抽出した移動物体の領域内から、所定画素数からなる小
領域の画像を切り取り、前記移動物体の領域全体にわた
って、前記２つの画像中の先に取得された画像との相関
をとり、相関が最小となる小領域を特定し、前記判定手段は、さらに時間を隔てて取得された新たな画像中、前記特定
された小領域と同じ位置にある小領域の画像と、前記移
動物体の前記特定された小領域の画像との相関をとり、
相関が所定以上であった場合に前記移動物体が落下石で
あると判定することを特徴とする落石監視システム。
【請求項２】請求項１記載の落石監視システムにおい
て、前記画像解析手段は、前記２つの画像から差分画像を求
め、さらに、この差分画像を２値化し、ラベリングする
ことによって前記移動物体を抽出することを特徴とする
落石監視システム。
【請求項３】請求項１または２記載の落石監視システム
において、前記判定手段は、前記移動物体が所定時間以上停止して
いるかどうかに基づいて、該移動物体が落下石であるか
どうかを判定することを特徴とする落石監視システム。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の落石
監視システムにおいて、前記判定手段における判定結果や、前記画像取得手段に
よって取得された画像等を表示する表示処理手段を有す
ることを特徴とする落石監視システム。
【請求項５】請求項４記載の落石監視システムにおい
て、前記画像取得手段、前記画像解析手段および前記判定手
段は、複数の監視現場に設置されて、前記表示処理手段
とそれぞれ通信網を介して接続されていることを特徴と
する落石監視システム。