JP3869780B2 - 地表面監視システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地表面の崩落などの危険箇所をインターネットなどのネットワークを通じて遠隔地からでも常時監視する地表面監視システム、殊に、危険箇所の地表にターゲット撮影カメラによる差分検知信号だけでなく、地表状態量検知手段による状態量検知信号をも地表面判断を行うデータとして利用することで、誤判断を回避し、確実で安定した地表面監視を行える地表面監視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地滑り、崩落のおそれのある危険箇所を観測する手段として、例えばワイヤハーセンサを使用する技術が公知である。これは、観測対象となる地表面にワイヤを設置し、ワイヤが切れるかどうかで判定しているため、決定的な異常の検知をリアルタイムで監視しながら行える。ところが、係るワイヤセンサによる観測は、あくまでもワイヤが切れたか否かの判断しか行わないため、現場の状況がわからないばかりか、センサの切れた原因を調べるために、現場に赴かなければならず、例え現場に到着できたとしても、その間に講ずべき崖くずれによる事故回避のための道路閉鎖などが遅れてしまうといった欠点がある。
そこで、このような欠点を回避するために、監視カメラを用いて危険地帯の地表を監視をし、映像データを差分検知装置により差分検知する技術が知られている。これは、無人監視をリアルタイムで行うことが可能であり、地表面に変化が発生した状況からさかのぼって数秒前の状況を再生でき、状況の把握が容易となるものであった。
【０００３】
しかしながら、このような監視カメラを用いた差分検知装置では、無人で遠隔監視しながらリアルタイムで処理できる利点はあるものの、監視カメラによる映像データを差分検知するとき、映像上の輝度変化を追跡するだけであるため、屋外での監視カメラ使用による検知障害となる誤警報を頻繁に発生してしまう問題があり、また、誤差を生じないようにするために、監視範囲を絞り込んだ設定とか、差分が発生したかどうかの判定を設定しなおしたりすることができないものであったため、監視精度が著しく低下してしまう問題があった。また、このような差分検知装置を使用することで危険箇所を外面的に監視してはいても、実際に地表面に亀裂が発生しているかどうかを物理的、内面的な側面から観測していない。このため、物理的に亀裂などが生じていないにも拘わらず、差分検知装置からの検地信号だけで地表面の状態を判断していたため、それだけ誤検知の判断を生じるおそれが増大し、より確実な地表面の監視には未だ不十分となる問題もあった。
【０００４】
なお、２台のカメラを使用して監視対象を監視する技術として、例えば特開平９−２１１３３９号公報が公知である。しかしながら、このものは、ただ単に光学フィルタを設けることにより、背景光である太陽光とその散乱光を除去したり、光量を減光したりして夜空を観測する技術に過ぎないものであり、地表面を監視する技術ではない。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みて工夫されたものであり、地表面の崩落などの危険箇所をインターネットなどのネットワークを通じて遠隔地からでも常時監視し、危険箇所の地表にターゲット撮影カメラによる差分検知信号だけでなく、地表状態量検知手段による状態量検知信号をも地表面の状態を判断する物理的データとして加えることにより、誤判断を回避し、確実で安定した地表面監視を行える地表面監視システムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、次のような構成を有する。すなわち、請求項１記載の発明に係る地表面監視システムは、地表に設置された複数個のターゲットと対になるように、互いに離れた位置に設置した複数台のターゲット撮影用カメラに接続されて、同各ターゲット撮影用カメラからの動画像に基づいて差分検知を行う複数個の差分検知用コンピュータと、前記ターゲットを含む前記地表の全景を撮影して記録する全景記録用カメラに接続されて、同全景記録用カメラからの動画を連続して記録する機能、および前記差分検知用コンピュータから出力された差分検知信号を受信する機能を有する全景記録用コンピュータとを備え、この全景記録用コンピュータに、ネットワークを通じてクライアント端末が接続されると共に、同全景記録用コンピュータが、前記各差分検知用コンピュータから出力された各差分検知信号をＡＮＤフィルタリングにより選別して選別差分検知信号を出力するＡＮＤフィルタリング手段、前記ターゲット近傍に設置された地表の状態を検知する地表状態量検知手段からの地表状態量検知信号と前記選別差分検知信号とにより地表面に変化が生じているかどうかを判断する地表面判断手段を有し、当該地表面判断手段が、地表面の変化発生を判断したとき、前記全景記録用コンピュータから前記ネットワークを通じて前記クライアント端末に、地表面状況を示す画像データが送信されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、全景記録用コンピュータが、差分検知用コンピュータのＡＮＤフィルタリング手段から出力された選別差分検知信号だけでなく、地表状態量検知手段から出力された地表状態量検知信号をも加味して、地表面判断手段で判断されるため、検知障害となる警報が頻繁に発生することを回避しつつ、より確実で安定的で信頼性ある検知結果を出力し、クライアント端末からネットワークを通じてサーバ機能を有する全景記録用コンピュータにアクセスすることにより、地表面に関する動画像、静止画像、全景画像などの情報を閲覧して、円滑な遠隔監視の実現が可能となる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の地表面監視システムに係り、前記差分検知用コンピュータで行う差分検知は、前後のフレームの間で、所定の解像度において、赤、緑、青の各色の変化を比較検査することで行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
かかる請求項２記載の発明によれば、ただ単に映像上の輝度の変化を追跡するようなものでなく、赤、緑、青の色の変化を比較判断することにより差分検知を行なうので、ターゲットの監視範囲や差分が発生するしきい値を種々に設定することで、地表面監視現場毎に応じた設定をして使用が可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の地表面監視システムに係り、上記所定の解像度は、秒間３０フレームに対して、最高で４８０ピクセル×６４０ピクセルに設定されることを特徴とする。
係る請求項３記載の地表面の監視システムによれば、１秒×３０フレーム×６４０Ｘ４８０ピクセル＝９，２１６，０００。赤、緑、青の３色であるので、９，２１６，０００×３＝２７，６４８，０００回／毎秒もの比較検査が、差分検知用コンピュータで行われる。そのため、精度の高い異常監視システムを実現することが可能となる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載の地表面監視システムに係り、前記ターゲット撮影用コンピュータは、マスク機能により前記各ターゲットを、監視対象領域と、監視対象とされない領域とに区分けし、当該監視対象としない領域を、無視するように設定しうるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の地表面監視システムによれば、マスク機能により監視対象としない領域を設定し、監視領域以外を無視するように設定することで、天候、時間による明るさの変化、風などで監視対象上にある草などの変化、野生動物などがカメラの前と横切るなどにより、望まない警報が多発して、どれが真に必要な警報か判断できなくなるのを回避し、確実、安定、信頼性ある出力が得られるようにすることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態に係る地表面監視システムを、図１〜図３に基づいて詳述する。
図１は、地表面監視システムの概要を示す概要構成図、図２は、システム全体をブロックで示したブロック図、図３は、そのフローチャートである。
図１、図２において、地表面監視システムの構成を説明する。監視対象となる山の崖といった地表面Ｅの監視法面上に、落雪防護柵（図示しない）が設置され、その落雪防護柵に一対の監視ターゲットＡ，Ｂ（以下「ターゲット」という）が隣り合わせの状態で設置されている。これらターゲットＡ，Ｂは、天候などの不確定要素を排除するため、例えば白地に赤でＶマークを施したコントラストの大きなシェブロン看板で形成される。
【００１４】
各ターゲットＡ，Ｂには、対をなすターゲット撮影用カメラ２台がそれぞれ設置される。なお、据え付けられるカメラの台数は、２台以上であってもよいものである。すなわち、ターゲットＡには、これを撮影するターゲット撮影用カメラ１（以下「カメラ１」という）が、また、ターゲットＢには、これを撮影するターゲット撮影用カメラ２（以下「カメラ２」という）が、それぞれ図示されない別個の監視小屋内のコンクリート台座１ａ，２ａに据え付けられる。
【００１５】
カメラ１は、カメラ１の動画像に基づいて差分検知を行う差分検知用コンピュータＰＣ１に接続され、また、カメラ２は、同様にカメラ２の動画像に基づいて差分検知を行う差分検知用コンピュータＰＣ２に接続される。各差分検知用コンピュータＰＣ１，ＰＣ２は、各カメラ１，２から出力された信号をエンコードするエンコーダ３，４、同エンコーダ３，４からの出力信号を差分検知する差分検知部５，６を備えている。差分検知部５，６における差分検知は、一枚毎の画像が圧縮して保存されていき、前フレームと後フレームとの間にどのような差があるかを認識していくことで達成されるように形成されるものである。本実施の形態の場合には、最高解像度が、秒間で３０フレームであり、６４０Ｘ４８０ピクセルに設定され、ピクセルすべてに対してリアルタイムで検知動作をしている。したがって、毎秒１秒×３０フレーム×６４０Ｘ４８０ピクセル＝９，２１６，０００であるから、９，２１６、０００ピクセルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対する階調を比較検査する。これらの処理は、差分検知用コンピュータＰＣ１，ＰＣ２上で所定のソフトウェアにより行われる。
【００１６】
また、カメラ１を取り付ける台座１ａには、監視する地表面Ｅの全景を撮影して記録するための全景記録用カメラ７が設けられている。この全景記録用カメラ７は、全景記録用コンピュータ８に接続される。この全景記録用コンピュータ８は、統合サーバとしての機能を有する他に、例えば、全景記録用カメラ７からの動画を連続して記録する機能、各差分検知用コンピュータＰＣ１，ＰＣ２から出力されてきた出力信号（警報信号）をＡＮＤフィルタリングする機能、警報信号を後述するインターネット１３上の中継サーバ（図示されない）に送出する機能、観測室内部で警報ランプ１４（図２参照）を作動させる機能などをも備えている。
【００１７】
すなわち、全景記録用コンピュータ８は、カメラ７から出力される映像信号をエンコードするエンコーダ９、記憶部１０、ＣＰＵ１１（中央演算処理部）、出力部１２を備えている。記憶部１０には、エンコーダ９、差分検知部５、差分検知部６、それにターゲットＡ，Ｂ近傍の地表面Ｅに設置した地表状態量検知手段であって、地表面Ｅに生じるゆかみ、ひずみなどの変化を検知する、例えば電解センサなどの地表状態量検知センサ１７の出力信号が入力される。なお、係る地表状態量検知センサ１７は、監視する地表面Ｅに応じてＰ１〜ＰＮというように適宜数設置されるものである。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、差分検知部５，６から出力された差分検知信号を、ＡＮＤフィルタリングするＡＮＤフィルタリング部１１ａと、地表状態検知部１１ｂと、真に地表面Ｅに崩落などの変化が生じているか否かを判断する地表面判断手段としての判定部１１ｃとでなる。ＡＮＤフィルタリングとは、通常の場合、差分検知のための検出しきい値を設定することでカバーされるが、必要な監視箇所以外には写らないようにカメラの設定を行ったり、さらには、差分検知システムにおけるマスク機能を利用して行う、すなわち、マスク機能により各ターゲットＡ，Ｂを、監視対象領域と、監視対象とされない領域とに区分けし、監視対象とならない領域は無視するように設定するなどして行われる。こうして、ＡＮＤフィルタリング部１１ａは、各差分検知部５，６から出力された差分検知信号を選別し、選別された選別差分検知信号が判定部１１ｃへ出力される。
【００１９】
地表状態検知部１１ｂは、地表状態量検知センサ１７から出力された信号に基づき、地表面Ｅにひずみ、ひび割れ、クラック、ゆがみ、変形等の変化が生じていないか否かが検知されるものである。
【００２０】
判定部１１ｃは、ＡＮＤフィルタリング部１１ａから出力された選別差分検知信号と、地表状態検知部１１ｂから出力された地表状態量検知信号とにより、地表面Ｅに変化が生じたか否かを総合的に判断するものである。この判定部１１ｃが、選択差分検知信号により外面的に地表面Ｅに異常があると検知し、また地表状態量検知信号により地表面内部にも異常があると検知することで、崩落の予兆ないしは崩落が生じつつある状況を事前に察知するようになっている。
【００２１】
こうして、差分検知用コンピュータＰＣ１、差分検知用コンピュータＰＣ２、および全景記録用コンピュータ８の各コンピュータ間は、ルータ２０によりＬＡＮ接続され、ネットワークであるインターネット１３に接続される。なお、インターネット１３の代わりに、専用通信回線網であってもよいものである。また、図示はしないが、ファイアーウォールなどの要素も適宜ネットワークに設置されるのは言うまでもない。そして、サーバ機能を有する全景記録用コンピュータ８は、地表面に異常が生じたことが検知された場合に、携帯電話端末１６や、パーソナルコンピュータ端末１５から要求されたタイミングで、監視対象の地表面の状況を、動画像や静止画像といった映像情報で閲覧できたり、電子メールで即時に通報できるように構成されているものである。
【００２２】
次に、図３に示すフローチャートにより、本実施の形態に係る地表面監視システムの地表面の崩落監視の流れを説明する。すなわち、崩落の発生を監視しようとする地表面Ｅに落雪防止柵に設置した一対のターゲットＡ，Ｂに向けてカメラ１，カメラ２が同時に撮影をする（ステップＳ１，ステップＳ１'）。カメラ１，カメラ２で撮影された動画データは、画像信号を圧縮するために、差分検知用コンピュータＰＣ１，ＰＣ２でエンコードされ（ステップＳ２，ステップＳ２'）、差分検知部５，６において差分検知される（ステップＳ３，ステップＳ３'）。ステップＳ４，ステップＳ４'において、差分が検知されたか否かが判断される。そして、差分を検知した場合には、差分検知信号Ｗ１，Ｗ２が全景記録カメラ用コンピュータ８の記憶部１０に出力されるが（ステップＳ５，ステップＳ５'）、差分を検知しない場合にはステップＳ１〜ステップＳ４（ステップＳ１'〜ステップＳ４'）までのステップを繰り返す。次いで、記憶部１０からＡＮＤフィルタリング部１１ａに各差分検知信号Ｗ１，Ｗ２が出力されると（ステップＳ６）、ＡＮＤフィルタリング部１１ａにおいて、２つのカメラ１，カメラ２による差分検知が共にＡＮＤ条件として成立したかどうかが判断される（ステップＳ７）。そして、ＡＮＤ条件が成立した場合には、選択差分検知信号として判定部１１ｃに出力される。
【００２３】
また、カメラ１，カメラ２による映像は、記憶部１０から画像データ送出部１２ａからクライアント端末１５，１６からの要求に応じて、動画像あるいは静止画像として出力され、異常対象の状況を映像情報として把握することができる。
【００２４】
同様に、全景記録用カメラ７が撮影した映像は、画像信号を圧縮するために、エンコーダ９でエンコードされた後、記憶部１０に格納されていく。記憶部１０の映像情報は、クライアント端末１５，１６からの要求がある場合に、画像データ送出部１２ａから出力されていく。
【００２５】
他方、地表状態量検知センサ１７で地表面が検知されると（ステップＳ８）、地表状態検知部１１ｂで異常を検知したか否かが判断される（ステップＳ９）。異常を検知した場合には、状態異常検知信号を判定部１１ｃに出力される。
【００２６】
ステップＳ１０では、ＡＮＤフィルタリング部１１ａの選定差分検知信号と、地表状態検知部１１ｂの状態異常検知信号とが、判定部１１ｃにおいてチェックされて、地表面に崩落などの変化が生じているかどうかが判断される。すなわち、判定部１１ｃが、選定差分検知信号と、状態異常検知信号とが出力されてきた場合には、地表面に異常が発生したと判断し、出力部１２に出力される。
【００２７】
クライアント端末１５，１６から、インターネット１３を通じて画像閲覧要求があると、画像データ送出部から適宜異常を検知された地表面の動画像や静止画像が、クライアント端末１５，１６に転送される（ステップＳ１１）。また、変化、つまり異常が生じた場合には、監視小屋内に設置した警報ランプ１４が、警報ランプ作動部１２ｂにより作動して点灯し、周囲に異常を生じていることを報知する。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、地表面の状態をカメラ１，カメラ２、全景記録カメラ７で撮影して視覚的に監視するだけでなく、地表状態量検知センサ１７を用いて地表面Ｅの状態を監視し、その監視している地表状態検知信号をも変化（異常）が生じているかどうかの判断データとして判定部１１ｃで判断している。そのため、判定部１１ｃで異常が発生したと判断した場合には、変化の生じる予兆段階から監視対象の地表面Ｅの状態を、動画像や静止画像でクライアントに送出することができ、常時、誤判断がなく、確実で、安定かつ信頼性のある地表面監視を実現することができる。
【００２９】
上記実施の形態では、地表面Ｅとして、崩落のおそれある危険箇所を対象としたが、土石流、堤防決壊などといった河川を監視対象とすることもできる。
また、カメラ１，カメラ２、全景記録用カメラ７は、夜間撮影の場合には、赤外線カメラを使用することも勿論可能である。
また、クライアント側の端末として、携帯電話１６を例示したが、移動通信手段であればよく、例えば自動車に搭載されるＧＰＳなどの衛生通信を利用した端末を流用するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、地表に設置された複数個のターゲットと対になるように、互いに離れた位置に設置した複数台のターゲット撮影用カメラに接続されて、同各ターゲット撮影用カメラからの動画像に基づいて差分検知を行う複数個の差分検知用コンピュータと、前記ターゲットを含む前記地表の全景を撮影して記録する全景記録用カメラに接続されて、同全景記録用カメラからの動画を連続して記録する機能、および前記差分検知用コンピュータから出力された差分検知信号を受信する機能を有する全景記録用コンピュータとを備え、この全景記録用コンピュータに、ネットワークを通じてクライアント端末が接続されると共に、同全景記録用コンピュータが、前記各差分検知用コンピュータから出力された各差分検知信号をＡＮＤフィルタリングにより選別して選別差分検知信号を出力するＡＮＤフィルタリング手段、前記ターゲット近傍に設置された地表の状態を検知する地表状態量検知手段からの地表状態量検知信号と前記選別差分検知信号とにより地表面に変化が生じているかどうかを判断する地表面判断手段を有し、当該地表面判断手段が、地表面の変化発生を判断したとき、前記全景記録用コンピュータから前記ネットワークを通じて前記クライアント端末に、地表面状況を示す画像データが送信されるようにした構成を有している。
【００３１】
このため、全景記録用コンピュータが、差分検知用コンピュータのＡＮＤフィルタリング手段から出力された選別差分検知信号だけでなく、地表状態量検知手段から出力された地表状態量検知信号をも加味して、地表面判断手段で判断されるため、検知障害となる警報が頻繁に発生することを回避しつつ、より確実で安定的で信頼性ある検知結果を出力し、クライアント端末からネットワークを通じてサーバ機能を有する全景記録用コンピュータにアクセスすることにより、地表面に関する動画像、静止画像、全景画像などの情報を閲覧して、円滑な遠隔監視の実現ができ、誤判断のない地表面監視システムを得ることができる効果を奏する。
【００３２】
また、請求項２記載の発明は、差分検知用コンピュータで行う差分検知は、前後のフレームの間で、所定の解像度において、赤、緑、青の各色の変化を比較検査することで行うように構成しているため、ただ単に映像上の輝度の変化を追跡するようなものでなく、赤、緑、青の色の変化を比較判断することにより差分検知を行なうので、ターゲットの監視範囲や差分が発生するしきい値を種々に設定することで、地表面監視現場毎に応じた設定をして使用をできる効果を奏する。
【００３３】
また、請求項３記載の発明は、所定の解像度として、秒間３０フレームに対して、最高で４８０ピクセル×６４０ピクセルに設定した構成としているので、秒×３０フレーム×６４０Ｘ４８０ピクセル＝９，２１６，０００。赤、緑、青の３色であるので、９，２１６，０００×３＝２７，６４８，０００回／毎秒もの比較検査が、差分検知用コンピュータで行われる。そのため、精度の高い異常監視システムを実現できる効果を奏する。
【００３４】
請求項４記載の発明は、ターゲット撮影用コンピュータは、マスク機能により各ターゲットを、監視対象領域と、監視対象とされない領域とに区分けし、当該監視対象としない領域を、無視するように設定しうる構成としたため、マスク機能により監視対象としない領域を設定し、監視領域以外を無視するように設定することで、天候、時間による明るさの変化、風などで監視対象上にある草などの変化、野生動物などがカメラの前と横切るなどにより、望まない警報が多発して、どれが真に必要な警報か判断できなくなるのを回避し、確実、安定、信頼性ある出力が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る地表面監視システムの概要を示す概要構成図である。
【図２】 図１を、ブロックで示したブロック図である。
【図３】 図２のブロック図を流れ図で示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…カメラ（ターゲット撮影用カメラ）
２…カメラ（ターゲット撮影用カメラ）
７…全景記録用カメラ
８…全景記録用コンピュータ
１１ａ…ＡＮＤフィルタリング部
１１ｂ…地表状態検知部
１１ｃ…判定部
１３…インターネット
１５…クライアント端末
１６…携帯電話
Ａ…ターゲット
Ｂ…ターゲット
Ｅ…地表面
ＰＣ１…差分検知用コンピュータ
ＰＣ２…差分検知用コンピュータ

Claims (4)

1. 地表に設置された複数個のターゲットと対になるように、互いに離れた位置に設置した複数台のターゲット撮影用カメラに接続されて、同各ターゲット撮影用カメラからの動画像に基づいて差分検知を行う複数個の差分検知用コンピュータと、前記ターゲットを含む前記地表の全景を撮影して記録する全景記録用カメラに接続されて、同全景記録用カメラからの動画を連続して記録する機能、および前記差分検知用コンピュータから出力された差分検知信号を受信する機能を有する全景記録用コンピュータとを備え、この全景記録用コンピュータに、ネットワークを通じてクライアント端末が接続されると共に、同全景記録用コンピュータが、前記各差分検知用コンピュータから出力された各差分検知信号をＡＮＤフィルタリングにより選別して選別差分検知信号を出力するＡＮＤフィルタリング手段、前記ターゲット近傍に設置された地表の状態を検知する地表状態量検知手段からの地表状態量検知信号と前記選別差分検知信号とにより地表面に変化が生じているかどうかを判断する地表面判断手段を有し、当該地表面判断手段が、地表面の変化発生を判断したとき、前記全景記録用コンピュータから前記ネットワークを通じて前記クライアント端末に、地表面状況を示す画像データが送信されるようにしたことを特徴とする地表面監視システム。
2. 前記差分検知用コンピュータで行う差分検知は、前後のフレームの間で、所定の解像度において、赤、緑、青の各色の変化を比較検査することで行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の地表面監視システム。
3. 上記所定の解像度は、秒間３０フレームに対して、最高で６４０Ｘ４８０ピクセルに設定されることを特徴とする請求項１または２記載の地表面の監視システム。
4. 前記ターゲット撮影用コンピュータは、マスク機能により前記各ターゲットを、監視対象領域と、監視対象とされない領域とに区分けし、当該監視対象としない領域を、無視するように設定しうるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の地表面監視システム。

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