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公開番号2024133874
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023043871
出願日2023-03-20
発明の名称画像解析システム
出願人株式会社日立国際電気
代理人弁理士法人第一国際特許事務所
主分類G01C 13/00 20060101AFI20240926BHJP(測定;試験)
要約【課題】本発明では、新たな水位センサを使用せずに、画像解析によって水位の情報を取得することが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の画像解析システムの一つは、水位を推定する画像解析システムであって、標尺を含む監視範囲を撮像し解析対象画像を取得する撮像装置と、前記標尺の全体が含まれる画像である基準画像と前記解析対象画像を比較し、水位を推定する処理装置と、を含み、前記処理装置は、前記基準画像に含まれる前記標尺を複数のブロック画像に分けて、各ブロック画像の座標において、前記基準画像と前記解析対象画像の間の類似度を計算するパターンマッチング処理を行い、前記類似度が設定した閾値未満となる場合に当該ブロック画像の高さまで水位が上昇したと判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水位を推定する画像解析システムであって、
標尺を含む監視範囲を撮像し解析対象画像を取得する撮像装置と、
前記標尺の全体が含まれる画像である基準画像と前記解析対象画像を比較し、水位を推定する処理装置と、を含み、
前記処理装置は、
前記基準画像に含まれる前記標尺を複数のブロック画像に分けて、各ブロック画像の座標において、前記基準画像と前記解析対象画像の間の類似度を計算するパターンマッチング処理を行い、前記類似度が設定した閾値未満となる場合に当該ブロック画像の高さまで水位が上昇したと判定する画像解析システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の画像解析システムにおいて、
前記処理装置は、
前記複数のブロック画像のうち最下段のブロック画像から前記パターンマッチング処理を行い、前記計算した類似度が閾値以上である場合、前記閾値以上の類似度が計算された前記ブロック画像の標尺部分に水位が到達していないと判定し、類似度が閾値未満である場合、前記閾値未満の類似度が計算されたブロック画像の前記標尺部分に水位が到達していると判定して一段上のブロック画像のパターンマッチング処理を行う画像解析システム。
【請求項３】
請求項１に記載の画像解析システムにおいて、
前記処理装置は、
前記複数のブロック画像のうち最下段のブロック画像から順に前記パターンマッチング処理を行い、前記閾値以上の類似度が計算された場合、前記閾値以上の類似度が計算されたブロック画像の標尺部分の高さを推定水位として結果を出力して当該ブロック画像より下のブロック画像まで水位が上昇したと判定し、当該ブロック画像より高い位置のブロック画像の前記パターンマッチング処理は行わない、画像解析システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像解析システムにおいて、
前記処理装置は、水位推定を１フレームだけでなく、連続する複数フレームに対して行う、画像解析システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像解析システムにおいて、
前記処理装置は、
水平方向に前記複数のブロック画像を分割し、分割した各ブロック画像のパターンマッチング結果のＯＲを取る、画像解析システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像解析システムにおいて、
前記処理装置は、推定する水位の分解能を上げる際には、前記基準画像に含まれる前記標尺を複数のブロック画像に分ける場合、ブロック画像のサイズを小さくせずに、ブロック画像同士が重なるように前記複数のブロック画像を設定する画像解析システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像解析システムにおいて、
前記処理装置は、
想定されるズレ分だけ水平方向及び垂直方向に探索範囲を設けて、前記複数のブロック画像のうちの所定のブロック画像を１ピクセルずつ移動させながらパターンマッチングを複数回行い、最も高い類似度を閾値判定に利用する画像解析システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像解析システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、水害のリスクを住民に事前に周知する監視システムが知られており、河川や下水道に水位センサを設置し水害情報の事前把握を行うことが行われている。また、河川等に設置された監視システムには画像解析を利用するシステムも提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１における河川状態予測監視システム１００は、河川を撮影する撮像装置１０と、撮像装置１０により撮影された河川映像に基づいて河川の状態を判定する計算装置１３０とを備える。計算装置１３０は、事前に流速計１２０を用いて計測された流速と、その計測時に撮影された河川映像上のオプティカルフローとの対応関係を表す変換式（又は対応表）に基づいて、判定時の河川映像上のオプティカルフローから河川の流速を算出し、算出結果の流速を所定の閾値と比較して、河川が危険な状態か否かを判定する。
【０００４】
また、特許文献２における水位計測方法は、画角設定の処理後、エリア設定処理部が、設定した画角の中心から任意の一定範囲を処理エリアとして設定する（Ｓ２１）。次に、フロー処理部６２が、処理エリアから動き情報（フロー）及びフローの方向を算出し（Ｓ２２、Ｓ２３）、フローの密度を計算し、密度が高くかつフロー方向が近い領域を水流のフローと判定し、それ以外の方向のフローを削除する（Ｓ２４）。つづいて、グラフカット処理部６３が、グラフカット用のオブジェクトｓｅｅｄ及び背景ｓｅｅｄを作成し（Ｓ２５、Ｓ２６）、自動グラフカットにより水面を検出する（Ｓ２７）。エッジ抽出処理部６４がエッジ抽出を行った後（Ｓ２８）、水位算出処理部６５は、所定条件を満たすエッジを水位線として決定し、水位計測結果を出力する（Ｓ２９）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－４７１５６号公報
特許第６４４２６４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、監視システムに水位センサが用いられる場合、水位センサは定期的な校正が必要なうえ、また特に投げ込み式と呼ばれる河川の底に設置する水位センサに関しては設置の作業が必要となる。水位センサを用いる監視システムを運用する場合には、多くの労力やコストがかかる。
また、近年では、河川の氾濫による水害（いわゆる外水氾濫）に加えて、用水路や下水溝等の排水機能に余裕がなくなり氾濫する水害（いわゆる内水氾濫）が発生する場合も増加している。用水路や下水溝における氾濫は水位が徐々に上昇するものであり、河川における氾濫のように氾濫の兆候を示すような目立った水流が観測されない場合がある。特許文献１および特許文献２では主に河川の水流を分析することが行われているが、用水路や下水溝等における氾濫の監視については改良の余地が残されている。
【０００７】
そこで、本発明では、新たな水位センサを使用せずに、画像解析によって水位の情報を取得することが可能な技術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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、代表的な本発明の画像解析システムの一つは、水位を推定する画像解析システムであって、標尺を含む監視範囲を撮像し解析対象画像を取得する撮像装置と、前記標尺の全体が含まれる画像である基準画像と前記解析対象画像を比較し、水位を推定する処理装置と、を含み、前記処理装置は、前記基準画像に含まれる前記標尺を複数のブロック画像に分けて、各ブロック画像の座標において、前記基準画像と前記解析対象画像の間の類似度を計算するパターンマッチング処理を行い、前記類似度が設定した閾値未満となる場合に当該ブロック画像の高さまで水位が上昇したと判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、新たな水位センサを使用せずに、画像解析によって水位の情報を取得することが可能となる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１実施形態における画像解析システムの構成図である。
図２は、基準画像と解析対象画像の一例を示す図である。
図３は、パターンマッチング処理のフローチャート図である。
図４は、解析対象画像の一例を示す図である。
図５は、複数フレーム処理時のフローチャート図である。
図６は、複数フレーム処理が有効となるシーンを示す図である。
図７は、第３実施形態における解析対象画像および画像ブロックの設定方法を示す図である。
図８は、第４実施形態における基準画像の一例を示す図である。
図９は、標尺部分画像の探索方法の一例を示す図である。
図１０は、第５実施形態におけるパターンマッチング処理のフローチャート図である。
図１１は、データ表示装置によって示される画像の一例を示す図である。
図１２は、実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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