水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラム
【課題】事前準備なしに水位を監視することを課題とする。
【解決手段】水位監視装置１０は、所定の水域を撮像可能に設けられたカメラ３０から、水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する。さらに、水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ観測画像上で最上位に位置する第１のラインを検出する。さらに、水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインを検出する。さらに、水位監視装置１０は、第１のライン及び第２のラインに基づいて観測地点の水位を監視する。
【解決手段】水位監視装置１０は、所定の水域を撮像可能に設けられたカメラ３０から、水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する。さらに、水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ観測画像上で最上位に位置する第１のラインを検出する。さらに、水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインを検出する。さらに、水位監視装置１０は、第１のライン及び第２のラインに基づいて観測地点の水位を監視する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然災害を防止する技術の一態様として、河川、海や湖沼などの水域における水位を監視する技術が知られている。例えば、河川に設けられた水位計を撮像装置で撮像することにより得られた画像が監視に用いられる。このようにして水位を監視する場合には、監視する箇所ごとに水位計を設置する必要がある。このため、水位計を設置する間隔を狭くして河川を高密度に監視する場合、さらには河川を広域にわたって監視する場合には、水位計の設置コストが膨大になるので、水位計を用いて水位を監視するのは現実的ではない。
【０００３】
かかる水位計を用いずに水位を監視する技術の一例としては、ＣＣＴＶ（Closed-Circuit TeleVision）カメラを用いた水位観測システムが挙げられる。この水位観測システムは、ＣＣＴＶカメラによって水面と河川内に存する構造物等の計測対象物とが撮像された画像から水面を検出して水面の位置と事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像を用いて水位を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術には、以下に説明するように、事前準備なしに水位を監視できないという問題がある。
【０００６】
すなわち、上記の水位観測システムは、ＣＣＴＶカメラによって撮像された画像と、予め計測された三次元空間情報もしくは参照用画像とを比較することによって水位を計測するものである。このため、上記の水位観測システムでは、三次元空間情報や参照用画像を予め用意した上で登録しておく必要がある。さらに、上記の水位観測システムでは、観測対象とする箇所の環境が変化した場合に、三次元空間情報や参照用画像を改めて登録し直さなければならない。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、事前準備なしに水位を監視できる水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラム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】
本願の開示する水位監視装置は、所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する取得部を有する。さらに、前記水位監視装置は、前記取得部によって取得される観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインを検出する。さらに、前記検出部は、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインを検出する。さらに、前記水位監視装置は、前記検出部によって検出された第１のライン及び第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する監視部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する水位監視装置の一つの態様によれば、事前準備なしに水位を監視できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係る防災システムのシステム構成を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係る水位監視装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、観測画像メタデータの一例を示す図である。
【図４】図４は、カメラメタデータの一例を示す図である。
【図５】図５は、河川ラインデータの一例を示す図である。
【図６】図６は、危険地点データの一例を示す図である。
【図７】図７は、模式化された電子地図の一例を示す図である。
【図８】図８は、ライン画像の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施例１に係る水位監視装置の全体処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施例１に係るカメラ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施例１に係るライン検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施例１に係る報知制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施例１に係る水位監視装置の効果を説明するための図である。
【図１４】図１４は、実施例１に係る水位監視装置の効果を説明するための図である。
【図１５】図１５は、実施例１に係る水位監視装置の効果を説明するための図である。
【図１６】図１６は、実施例１及び実施例２に係る水位監視プログラムを実行するコンピュータの一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。そして、各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００１２】
［システム構成］
まず、本実施例に係る防災システムのシステム構成について説明する。図１は、実施例１に係る防災システムのシステム構成を示す図である。図１に示す防災システム１には、水位監視装置１０と、カメラ３０Ａ〜３０Ｃと、河川情報管理装置５０と、利用者端末７０とが収容される。なお、図１の例では、水位監視装置１０が同じ河川の流域に点在して設けられたカメラ３０Ａ〜３０Ｃによって河川の観測地点が撮像された観測画像を用いて、観測地点における河川の水位を監視する場合を想定する。
【００１３】
これら水位監視装置１０と、カメラ３０Ａ〜３０Ｃと、河川情報管理装置５０と、利用者端末７０との間は、ネットワーク３を介して通信可能に接続される。なお、ネットワーク３の一態様としては、インターネット（Internet）、ＬＡＮ（Local Area Network）やＶＰＮ（Virtual Private Network）などの通信網が採用される。
【００１４】
図１の例では、１つの水位監視装置１０、３つのカメラ、１つの河川情報管理装置、１つの利用者端末７０、をそれぞれ図示したが、開示のシステムは図示の構成に限定されない。すなわち、防災システム１は、少なくとも１組のカメラ及び水位監視装置が収容されていればよく、任意の数の水位監視装置、カメラ、河川情報管理装置及び利用者端末を収容できる。なお、以下では、カメラ３０Ａ〜カメラ３０Ｃの各装置を区別なく説明する場合には、「カメラ３０」と表現する場合がある。
【００１５】
カメラ３０は、画像を撮像する撮像装置である。かかるカメラ３０の一例としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを用いた撮像装置が挙げられる。
【００１６】
さらに、カメラ３０は、ネットワークカメラとして機能し、河川の観測地点を撮像した観測画像をネットワーク３を介して水位監視装置１０へ送信する。ここで、河川の観測地点を撮像するにあたって必ずしも新たにカメラを設置する必要はない。例えば、カメラ３０には、河川の管理を目的として既に設置されているＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）カメラを流用することもできる。このように多数の河川で広域かつ高密度に設置されているＣＣＴＶカメラを用いれば、カメラの設置に関するイニシャルコストを低減できる。なお、本実施例では、局地的な豪雨による増水を検知する観点から、観測地点が河川の中心線上に１ｋｍ間隔で設定される場合を想定して説明を行う。
【００１７】
河川情報管理装置５０は、河川に関する総合的な情報、例えば雨量、流量、取水量、水質などを収集して管理する装置である。例えば、河川情報管理装置５０は、図示しないレーダやテレメータによって計測された雨量を取得する。そして、河川情報管理装置５０は、レーダ及びテレメータのうち河川の流域に設けられたレーダ及びテレメータによって計測された雨量から、河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量を算出した上で水位監視装置１０へ通知する。
【００１８】
利用者端末７０は、各種の利用者によって使用される情報処理装置である。かかる利用者端末７０の一態様としては、防災システム１の監視設備として供される監視モニタ、防災システム１の関係者によって使用される情報処理装置などが挙げられる。他の一態様としては、メディアの放送設備として供されるサーバ装置が挙げられる。更なる一態様としては、ネットワーク３にアクセスするエンドユーザによって使用される情報処理装置が挙げられる。なお、上記の情報処理装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）を始めとする固定端末に限定されず、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の移動体端末も採用できる。
【００１９】
水位監視装置１０は、河川の水位を監視する装置である。一例としては、水位監視装置１０は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量を受け付けると、降雨地域内に存在する観測地点を特定する。そして、水位監視装置１０は、降雨地域内に存在する観測地点を撮像可能なカメラ３０を選択し、河川の観測地点をカメラ３０に撮像させる。その上で、水位監視装置１０は、カメラ３０によって撮像された観測画像から検出した観測地点の水位が所定の増水基準を満たしたか否かを判定する。このとき、水位監視装置１０は、観測地点の水位が増水基準を満たすと判定した場合に、増水している観測地点を利用者端末７０へ報知する。
【００２０】
ここで、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の流域を撮像可能に設けられたカメラ３０から、河川の流域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する。そして、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ観測画像上で最上位に位置する第１のラインを検出する。また、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインを検出する。その上で、本実施例に係る水位監視装置１０は、先に検出した第１のライン及び第２のラインに基づいて、観測地点の水位を監視する。
【００２１】
このように、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち最上位に位置し形状が時間変化しない第１のラインを検出することによって観測画像内に写る堤防ラインを推定できる。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち形状が時間変化する第２のラインを検出することによって観測画像内に写る水面ラインを推定できる。これによって、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測画像から検出された堤防ライン及び水面ラインを用いて観測地点の水位を監視できる。
【００２２】
それゆえ、本実施例に係る水位監視装置１０は、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像と観測画像とを比較せずとも、観測画像を使用するだけで観測地点の水位を監視できる。したがって、本実施例に係る水位監視装置１０によれば、事前準備なしに水位を監視できる。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０では、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像を使用しないので、観測地点における河川の環境が変化したとしても三次元空間情報や参照用画像を改めて登録し直す必要もない。
【００２３】
［水位監視装置の構成］
続いて、本実施例に係る水位監視装置の構成について説明する。図２は、実施例１に係る水位監視装置の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、水位監視装置１０は、通信Ｉ／Ｆ（Interface）部１１と、記憶部１２と、制御部１３とを有する。なお、水位監視装置１０は、図２に示した機能部以外にも既知のコンピュータが有する各種の機能部、例えば各種の入力デバイス、音声出力デバイスや表示デバイスなどの機能を有するものとする。
【００２４】
このうち、通信Ｉ／Ｆ部１１は、他の装置、例えばカメラ３０、河川情報管理装置５０や利用者端末７０との間で通信制御を行うインタフェースである。一例としては、通信Ｉ／Ｆ部１１は、カメラ３０の制御コマンドをカメラ３０に送信したり、カメラ３０から観測画像を受信したりする。他の一例としては、通信Ｉ／Ｆ部１１は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量を受信したりする。更なる一例としては、通信Ｉ／Ｆ部１１は、増水している観測地点に関する電子地図、観測画像や電子メールなどを送信したりする。かかる通信Ｉ／Ｆ部１１の一態様としては、ＬＡＮカードなどのネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ：Network Interface Card）やモデムを採用できる。
【００２５】
記憶部１２は、フラッシュメモリ（flash memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク（hard disk）、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部１２は、上記の種類の記憶装置に限定されるものではなく、ＲＡＭ（Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory)であってもよい。
【００２６】
記憶部１２は、制御部１３で実行されるＯＳ（Operating System）や観測画像から観測地点の水位を監視する水位監視プログラムなどの各種プログラムを記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１３で実行されるプログラムの実行に必要なデータを記憶する。一例として、記憶部１２は、観測画像メタデータ１２ａと、カメラメタデータ１２ｂと、電子地図データ１２ｃと、河川ラインデータ１２ｄと、危険地点データ１２ｅとを記憶する。
【００２７】
このうち、観測画像メタデータ１２ａは、観測画像を管理するためのメタデータである。かかる観測画像メタデータ１２ａの一態様としては、地点番号、水系、河川、ｋｐ（キロポスト）、カメラＩＤ（identification）、取込日時及びファイル名などが対応付けられたデータを採用できる。なお、観測画像メタデータ１２ａは、カメラ３０によって河川の観測地点が撮像された観測画像が記憶部１２に格納された場合に後述の取得部１４によって登録される。
【００２８】
ここで言う「地点番号」とは、観測地点を識別する番号を指す。また、「水系」とは、一つの川の流れを中心とし、それにつながる支流を含めた流水を指す。また、「河川」とは、支流および本流などの流水を指す。また、「ｋｐ」とは、河口または合流点からの距離を標示する距離標示を指す。また、「カメラＩＤ」は、カメラ３０を識別する識別子を指す。また、「取込日時」とは、カメラ３０から観測画像が取り込まれた日時を指し、例えば、「mm/dd/hh/mm/ss」で表記される。また、「ファイル名」は、観測画像のファイル名を指し、例えば、後述の取得部１４によって地点番号及び取込日時から生成される。
【００２９】
図３は、観測画像メタデータ１２ａの一例を示す図である。図３は、地点番号「000001」の観測地点が撮像された観測画像のメタデータを示す。図３の例では、水系「××」と河川「○○」とが異なるので、地点番号「000001」の観測地点が支流であることを示す。さらに、図３の例では、本流からの合流点から０キロポストにあるので、支流と本流の合流点であることを示す。さらに、図３の例では、カメラ３０から取得された観測画像が「９月２１日 １０時００分００秒」から１秒おきに取り込まれたことを示す。なお、ここでは、観測画像のファイル名をメタデータとして記憶する場合を例示したが、観測画像そのものをバイナリ形式で記憶することとしてもかまわない。
【００３０】
カメラメタデータ１２ｂは、カメラ３０を管理するためのメタデータである。かかるカメラメタデータ１２ｂの一態様としては、カメラＩＤ、緯度、経度、マルチキャストアドレス、ポート番号、水系、河川、岸別、使用可能な制御コマンド及び基準撮像位置などが対応付けられたデータを採用できる。ここで言う「制御コマンド」とは、カメラ３０を制御するコマンドを指し、一例としては、パンやチルトなどのカメラの姿勢制御、ズーム機能による倍率制御、バッテリ制御が挙げられる。また、「基準撮像位置」とは、カメラ３０の姿勢制御がなされていないニュートラルな状態でカメラ３０が撮像する撮像範囲の中でも中心位置または重心位置を指す。なお、カメラメタデータ１２ｂは、カメラ３０が新たに設置されたり、あるいは取り外されたりした場合にそのカメラ３０のメタデータが追加または削除される。
【００３１】
図４は、カメラメタデータ１２ｂの一例を示す図である。図４の例では、カメラＩＤ「00001」のカメラが河川「○○」の右岸、すなわち緯度「35.49.20」、経度「139.54.29」の地点に設置されていることを示す。このカメラＩＤ「00001」のカメラには、マルチキャストアドレス「239.196.73.150」及びポート番号「6037」のネットワークアドレスが付与されている。さらに、カメラＩＤ「00001」のカメラは、制御コマンドのうちコマンドＡ〜Ｆを使用可能であり、カメラの姿勢が制御されていない状態で緯度「35.50.00」、経度「139.55.00」、高さ「15.05（ｍ）」の地点を撮像する。
【００３２】
また、図４の例では、カメラＩＤ「00002」のカメラが河川「○○」の右岸、すなわち緯度「35.49.17」、経度「139.54.30」の地点に設置されていることを示す。このカメラＩＤ「00002」のカメラには、マルチキャストアドレス「239.196.73.151」及びポート番号「6038」のネットワークアドレスが付与されている。さらに、カメラＩＤ「00002」のカメラは、制御コマンドのうちコマンドＡ〜Ｇを使用可能であり、カメラの姿勢が制御されていない状態で緯度「35.20.00」、経度「139.55.00」、高さ「5.30（ｍ）」の地点を撮像する。
【００３３】
また、図４の例では、カメラＩＤ「XXXXX」のカメラが河川「○○」の左岸、すなわち緯度「35.31.39」、経度「139.14.08」の地点に設置されていることを示す。このカメラＩＤ「XXXXX」のカメラには、マルチキャストアドレス「239.196.152.41」及びポート番号「8001」のネットワークアドレスが付与されている。さらに、カメラＩＤ「XXXXX」のカメラは、制御コマンドのうちコマンドＡ〜Ｚを使用可能であり、カメラの姿勢が制御されていない状態で緯度「35.35.00」、経度「139.16.00」、高さ「11.20（ｍ）」の地点を撮像する。
【００３４】
電子地図データ１２ｃは、水位監視装置１０が監視対象とする河川の流域を含む地図のデータである。かかる電子地図データ１２ｃの一態様としては、ラスタ形式またはベクタ形式によって表現された河川の地図画像に河川の中心線および観測地点の位置情報が対応付けられたデータを採用できる。なお、電子地図データ１２ｃは、河川の流域の地図が更新された場合に、図示しない外部装置から新たな電子地図データをダウンロードすることもできる。
【００３５】
河川ラインデータ１２ｄは、観測画像から検出される河川の各種ラインに関するデータである。一例として、河川ラインデータ１２ｄは、河川の水位を監視するために、観測画像から検出された堤防ライン及び水面ラインに関する情報が後述の検出部１６によって登録される。ここで言う「堤防ライン」は、後述の第１の検出部１６ｂによって観測画像から堤防と推定して検出されるラインである。この堤防ラインは、あくまでも堤防として推定されるラインであり、実際には堤防でなく川岸であってもかまわない。また、「水面ライン」は、後述の第２の検出部１６ｃによって観測画像から水面と推定して検出されるラインである。他の一例として、河川ラインデータ１２ｄは、観測地点が増水しているか否かを判定するために、後述の監視部１７によって参照される。
【００３６】
かかる河川ラインデータ１２ｄの一態様としては、地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤ、検出日時、水面高及び堤防高が対応付けられたデータを採用できる。ここで言う「検出日時」とは、後述の検出部１６によって堤防ライン及び水面ラインが検出された日時を指す。また、「水面高」は、観測画像内における河川の中心線から水面ラインまでの距離を指す。また、「堤防高」は、観測画像内における河川の中心線から堤防ラインまでの距離を指す。
【００３７】
図５は、河川ラインデータ１２ｄの一例を示す図である。図５の例では、カメラＩＤ「00001」のカメラに撮像させる観測地点が河川の合流点から０キロポストの地点番号「000001」、１キロポストの地点番号「000002」、２キロポストの地点番号「000003」の順に１０分間隔で変更されたことを示す。このうち、図５に示す地点番号「000001」の観測地点では、堤防高「15.0（ｍ）」に対し、水面高が「5.0（ｍ）」「5.1（ｍ）」「5.2（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。また、図５に示す地点番号「000002」の観測地点では、堤防高「15.2（ｍ）」に対し、水面高が「5.1（ｍ）」「5.2（ｍ）」「5.3（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。さらに、図５に示す地点番号「000003」の観測地点では、堤防高「15.3（ｍ）」に対し、水面高が「5.3（ｍ）」「5.4（ｍ）」「5.5（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。
【００３８】
また、図５の例では、カメラＩＤ「00002」のカメラに撮像させる観測地点が河川「○○」の合流点から３キロポストの地点番号「000004」、４キロポストの地点番号「000005」の順に１０分間隔で変更されたことを示す。このうち、図５に示す地点番号「000004」の観測地点では、堤防高「10.3（ｍ）」に対し、水面高が「5.2（ｍ）」「5.3（ｍ）」「5.4（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。
【００３９】
危険地点データ１２ｅは、河川の観測地点のうち増水のおそれがある危険地点に関するデータである。一例として、危険地点データ１２ｅは、報知の対象とする観測地点を抽出するために、観測画像から検出された水位が所定の増水基準を満たすと判定された観測地点が危険地点として後述の監視部１７によって登録される。他の一例として、危険地点データ１２ｅは、危険地点を報知するために、後述の報知制御部１８によって参照される。
【００４０】
かかる危険地点データ１２ｅの一態様としては、地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤ、マルチキャストアドレス、ポート番号、判定日時、緯度及び経度が対応付けられたデータを採用できる。ここで言う「判定日時」とは、後述の監視部１７によって観測地点が危険地点と判定された日時を指す。なお、上記のカメラＩＤ、マルチキャストアドレス、ポート番号、判定日時、緯度及び経度のカラムには、危険地点を撮像したカメラ３０のメタデータが登録される。
【００４１】
図６は、危険地点データ１２ｅの一例を示す図である。図６の例では、河川「○○」が本流に合流する地点から０キロポスト、１キロポスト、２キロポスト、３キロポスト及び４キロポストの地点番号「000001」〜「000005」の観測地点が危険地点としてリストアップされていることを示す。また、地点番号「000001」〜「000005」の観測地点のうち地点番号「000001」〜「000003」の観測地点がカメラＩＤ「00001」のカメラによって撮像された観測地点であることを示す。さらに、地点番号「000004」〜「000005」の観測地点がカメラＩＤ「00002」のカメラによって撮像された観測地点であることを示す。
【００４２】
制御部１３は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部１３は、図２に示すように、取得部１４と、カメラ制御部１５と、検出部１６と、監視部１７と、報知制御部１８とを有する。
【００４３】
取得部１４は、カメラ３０から河川の観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する処理部である。これを説明すると、取得部１４は、後述のカメラ制御部１５によってカメラ３０の水平回転及び／又は仰角とカメラ３０の倍率との調整がなされて撮像された観測画像を取得する。このとき、取得部１４は、カメラ３０によって送信される観測画像がＭＰＥＧ等の動画の圧縮方式により圧縮されている場合には、カメラ３０から受信した動画を所定の間隔、例えば１フレーム／秒ごとにＪＰＥＧ等の静止画の圧縮方式にトランスコードする。そして、取得部１４は、トランスコードした静止画の観測画像を記憶部１２へ格納するとともに、カメラ３０から観測画像を取り込んだ取込日時及びカメラＩＤからファイル名を生成する。その上で、取得部１４は、観測画像のヘッダに含まれる情報、例えば地点番号、水系、河川、ｋｐ及びカメラＩＤとともに取込日時及びファイル名を観測画像メタデータ１２ａとして記憶部１２に登録する。なお、上記の「ＭＰＥＧ」は、「Moving Picture Experts Group」の略称であり、また、上記の「ＪＰＥＧ」は、「Joint Photographic Experts Group」の略称である。
【００４４】
なお、ここでは、カメラ３０によって送信された観測画像の動画を静止画に変換する場合を例示したが、観測画像を動画のまま記憶部１２へ取り込むこととしてもよい。また、ここでは、カメラ３０から受信した動画を１フレーム／秒ごとに静止画に変換して記憶部１２へ取り込む場合を例示したが、記憶部１２へ取り込むレートは任意に変更することができる。
【００４５】
カメラ制御部１５は、カメラ３０を制御する処理部である。これを説明すると、カメラ制御部１５は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量が通知された場合に、記憶部１２に記憶された電子地図データ１２ｃを参照して、降雨地域内に存在する観測地点を抽出する。このとき、カメラ制御部１５は、降雨地域内に存在する観測地点のうち平均雨量が所定値以上である降雨地域に含まれる観測地点に条件を絞って抽出することもできる。続いて、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されたカメラ３０の緯度及び経度と先に抽出した観測地点の緯度及び経度とを用いて、カメラ３０から観測地点までの距離をカメラ３０ごとに算出する。そして、カメラ制御部１５は、カメラ３０のうち観測地点までの距離が最も近いカメラ３０を観測地点の撮像に使用するカメラとして選択する。
【００４６】
続いて、カメラ制御部１５は、観測地点の撮像に使用するカメラとして選択したカメラ３０に撮像させる撮像ポイントの緯度及び経度を抽出する。一例としては、カメラ制御部１５は、電子地図データ１２ｃを参照して、カメラ３０の設置位置から観測地点の位置へ延長して得られる延長線が河川の両岸のうちカメラ３０が設置されている川岸とは逆岸と交わる点の緯度及び経度を撮像ポイントとして抽出する。
【００４７】
その後、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されているカメラ３０の基準撮像位置、観測ポイントの位置及び先に抽出した撮像ポイントの相対値に基づいて撮像パラメータを決定する。ここで言う「撮像パラメータ」とは、カメラ３０の水平回転及び仰角の補正量やカメラ３０の倍率などの撮像に関するパラメータを指す。一例としては、カメラ制御部１５は、カメラ３０の基準撮像位置と撮像ポイントの位置とのズレ量から、カメラ３０の水平回転及び仰角の補正量を算出する。他の一例としては、カメラ制御部１５は、カメラ３０の撮像範囲に観測地点が含まれるように、カメラ３０の倍率を決定する。
【００４８】
そして、カメラ制御部１５は、先に決定した撮像パラメータにしたがってカメラ３０の制御コマンドを生成した上でその制御コマンドをカメラ３０へ送信することより、カメラ３０のパン、チルト及び／又はズームを制御する。このように、カメラ３０のパン及びチルトを制御することにより、カメラ３０の水平回転及び仰角が補正される。さらに、カメラ３０のズームを制御することにより、カメラの倍率が調整される。その後、カメラ３０によって観測地点が撮像された観測画像が取得部１４によって取得されることになる。
【００４９】
図７は、模式化された電子地図の一例を示す図である。図７の例では、河川の中心線を一点鎖線により図示する。また、図７の例では、観測地点２０Ａ〜観測地点２０Ｃを黒丸により図示するとともに、撮像ポイント２２を白丸により図示する。さらに、図７の例では、カメラ３０Ｂの撮像範囲２３を点線により図示する。なお、図７の例では、観測地点２０Ａ〜観測地点２０Ｃのうち観測地点２０Ｂが観測対象として抽出された場合を想定する。
【００５０】
図７に示す例では、カメラ３０Ａと観測地点２０Ｂの距離、カメラ３０Ｂと観測地点２０Ｂの距離、カメラ３０Ｃと観測地点２０Ｂの距離がカメラ制御部１５によって算出される。このようにして算出された各々のカメラ３０と観測地点２０Ｂの距離のうち、カメラ３０Ｂ及び観測地点２０Ｂの距離が最も短い。よって、カメラ制御部１５によってカメラ３０Ｂが観測地点２０Ｂの撮像に使用するカメラとして選択される。続いて、カメラ３０Ｂの設置位置から観測地点２０Ｂの位置へ延長して得られる延長線が河川の両岸のうちカメラ３０Ｂが設置されている川岸とは逆岸と交わる点の緯度及び経度がカメラ制御部１５によって撮像ポイント２２として抽出される。その後、カメラ３０Ｂの基準撮像位置と撮像ポイント２２の位置とのズレ量から、カメラ３０の水平回転及び仰角の補正量がカメラ制御部１５によって算出される。さらに、カメラ３０Ｂの撮像範囲２３に観測地点２２が含まれるように、カメラ制御部１５によってカメラ３０の倍率が決定される。このようにしてカメラ３０の水平回転及び仰角の補正量やカメラ３０の倍率などの撮像パラメータが決定される。
【００５１】
検出部１６は、記憶部１２に記憶された観測画像から、堤防ライン及び水面ラインを検出する処理部である。この検出部１６は、図２に示すように、エッジ処理部１６ａと、第１の検出部１６ｂと、第２の検出部１６ｃとをさらに有する。
【００５２】
このうち、エッジ処理部１６ａは、記憶部１２に記憶された観測画像からエッジ検出されたエッジのうち所定の範囲内にある類似方向のエッジを連結したラインを含むライン画像を生成する処理部である。一例としては、エッジ処理部１６ａは、観測画像メタデータ１２ａを参照して、取得部１４によって記憶部１２に取り込まれた観測画像を取込日時順に読み出し、それぞれ読み出した観測画像のエッジを検出した上で、以下の処理を実行する。
【００５３】
ここで、以下では、１秒おきに取り込まれた観測画像を１分間単位で読み出して後述の第１の検出部１６ｂ及び第２の検出部１６ｃに堤防ライン及び水面ラインを検出させ、ラインの検出を１０分間、すなわち１０回にわたって繰り返し検出させる場合を想定する。このとき、観測画像を１分間で読み出す観測画像のフレーム及びそのフレーム数は、水位監視装置１０の管理者が任意に設定できる。また、観測画像を読み出す時間単位およびラインの検出の繰り返し回数についても、水位監視装置１０の管理者が任意に設定できる。
【００５４】
これを説明すると、エッジ処理部１６ａは、ＧＩＳ（Geographical Information System）機能を用いて、記憶部１２に電子地図データ１２ｃとして記憶された河川の中心線をエッジが検出された観測画像に重ね合わせる。このように、観測画像に河川の中心線を重ね合わせるのは、堤防ライン及び水面ラインと類似する方向を持つと推定される河川の中心線を基準にして堤防ライン及び水面ラインの候補となるラインを抽出するためである。
【００５５】
その後、エッジ処理部１６ａは、観測画像から検出されたエッジのうち、河川の中心線と類似する方向を持つエッジであり、かつ長さが所定の画素数以上であるエッジを抽出する。このようにしてエッジを抽出する際には、あまりに河川の中心線とかけ離れたエッジを含めると堤防ライン及び水面ラインとは無関係のエッジを多く含んで抽出することになる。このため、河川の中心線と略平行なエッジ、例えば河川の中心線との向きのズレが±５°以内であるエッジに限って抽出することが好ましい。さらに、河川の中心線と類似する方向を持つエッジであったとてしても、堤防ライン及び水面ラインとは無関係な建造物や車両などのエッジを含んでしまう場合もある。よって、建造物や車両のエッジと推定される長さ、例えば１０画素以上であるエッジに限定して抽出することが好ましい。
【００５６】
さらに、エッジ処理部１６ａは、先に抽出したエッジの延長線上における所定の画素数以内に存在し、かつ抽出したエッジと類似する方向を持つエッジを抽出する。その上で、エッジ処理部１６ａは、先に抽出したエッジ及びそのエッジを基準にさらに抽出したエッジを連結することにより、堤防ラインや水面ラインの候補となり得るラインを形成させる。その後、エッジ処理部１６ａは、互いのエッジの連結によりラインを形成させた観測画像を後述の第１の検出部１６ｂ及び第２の検出部１６ｃに出力する。以下では、観測画像に検出されたエッジを連結してラインを形成させた画像のことを「ライン画像」と呼ぶ場合がある。
【００５７】
このようにして、エッジ処理部１６ａは、取込日時順に読み出された各々の観測画像のエッジ検出を行った上で一定の条件を満たすエッジ同士を連結することにより、ライン画像をフレームごとに生成する。
【００５８】
第１の検出部１６ｂは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつライン画像上で最上位に位置するラインを堤防ラインとして検出する処理部である。
【００５９】
一例としては、第１の検出部１６ｂは、エッジ処理部１６ａによって生成されたライン画像から、河川の中心線の向きと類似するラインを抽出する。例えば、第１の検出部１６ｂは、ライン画像に含まれるラインの中でも河川の中心線とのズレが±５°以内であるラインを抽出する。その上で、第１の検出部１６ｂは、先に抽出したラインのうちライン画像の最上に位置するラインの形状がライン画像のフレーム間で変化するか否かを判定する。そして、第１の検出部１６ｂは、ライン画像の最上に位置するラインがライン画像のフレーム間で形状が変化しなかった場合に、ライン画像の最上に位置するラインを堤防ラインとして検出する。
【００６０】
このように、河川の中心線の向きと類似するラインを検出対象とするのは、堤防が河川に沿って構築されることから堤防によって形成される外郭のラインが河川の中心線に類似する方向を持つと推定できるからである。さらに、ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを検出対象とするとするのは、水面などの動体を除外して堤防ラインを検出するためである。さらに、ライン画像上で最上位に位置するラインを検出対象とするのは、洪水等によって水面ラインが堤防ラインを超えない限りは堤防ラインがライン画像上で最上に位置すると推定できるからである。
【００６１】
第２の検出部１６ｃは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、かつライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを水面ラインとして検出する処理部である。
【００６２】
一例としては、第２の検出部１６ｃは、エッジ処理部１６ａによって生成されたライン画像から、河川の中心線の向きと類似するラインを抽出する。例えば、第２の検出部１６ｃは、ライン画像に含まれるラインのうち、河川の中心線とのズレが±５°以内であり、かつ直線ではないラインを抽出する。その上で、第１の検出部１６ｂは、先に抽出したラインのうちライン画像のフレーム間で形状が変化するラインが存在するか否かを判定する。このとき、第１の検出部１６ｂは、ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインが存在する場合に、そのラインを水面ラインとして検出する。
【００６３】
ここで、河川の中心線の向きと類似するラインの中でも直線でないラインを検出対象とするのは、豪雨等によって増水する場合には水面のゆらぎも大きくなり、水面が直線とはならないからである。このとき、直線でないラインを検出対象とすると、水面のゆらぎが穏やかな渇水時には水面ラインが検出されないことも想定される。しかしながら、渇水時には河川の流域に人が近づいても危険が少ないため、増水時の水面ラインが検出できれば渇水時の水面ラインが検出できなくとも問題はない。さらに、ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを検出対象とするとするのは、水面とは異なり動体ではない堤防や建築物などを除外して水面ラインを検出するためである。
【００６４】
このように、第１の検出部１６ｂ及び第２の検出部１６ｃによって堤防ライン及び水面ラインが検出されると、検出部１６は、ライン画像上における堤防ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより、堤防高Ｗａを算出する。さらに、検出部１６は、ライン画像上における水面ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより、水面高Ｗｂを算出する。その上で、検出部１６は、堤防ライン及び水面ラインの検出に使用した観測画像のうち最初のフレームの地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤに先に算出した堤防高Ｗａ、水面高Ｗｂ及びその検出日時を対応付けた河川ラインデータを記憶部１２へ登録する。このように所定の時間単位、本例では１分ごとに検出された堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂの河川ラインデータが１０回にわたって記憶部１２へ登録されることになる。
【００６５】
なお、堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂを算出するにあたっては、任意の座標系を用いることができる。一例としては、検出部１６は、ライン画像の最下位の水平ラインの高さをゼロとし、堤防ライン、水面ライン及び河川の中心線を形成する画素のうち最も高い画素のゼロ点からの高さを堤防ラインの高さ、水面ラインの高さ及び河川の中心線の高さとして計算できる。このとき、水位の監視をよりセーフティに行うために、堤防ライン及び河川の中心線については、各々のラインを形成する画素のうち最も低い画素のゼロ点からの高さを堤防ラインの高さ及び河川の中心線の高さとすることとしてもよい。
【００６６】
図８は、ライン画像の一例を示す図である。図８の例では、ライン画像４０内にライン４１Ａ〜ライン４１Ｆの６つのラインがエッジ処理部１６ａによって検出された場合を例示している。このうち、一点鎖線で図示したライン４１Ｆは、電子地図データ１２ｃを用いて重ね合わせが行われた河川の中心線である。また、二点鎖線で図示したライン４１Ｅは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合には、河川の中心線４１Ｆに類似する方向を持つライン４１Ａ〜ライン４１Ｅのうち、ライン画像４０の最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン４１Ａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン４１Ａ〜ライン４１Ｅのうち、直線ではなく、かつライン画像のフレーム間で形状が変化するライン４１Ｅが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。その後、堤防ラインの高さ、水面ラインの高さ及び河川の中心線の高さから堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂが検出部１６によって算出される。
【００６７】
監視部１７は、検出部１６によって検出された堤防ライン及び水面ラインに基づいて、観測地点の水位を監視する処理部である。一例としては、監視部１７は、堤防ラインと水面ラインとの相対距離が所定の閾値未満であるか否か、もしくは堤防ラインと水面ラインとの相対距離の時間変化が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって観測地点の水位を監視する。
【００６８】
これを説明すると、監視部１７は、記憶部１２に河川ラインデータ１２ｄとして記憶された堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂを用いて、水面から堤防までの距離である水位Ｄと、その水位の増分ΔＬとを算出する。一例としては、監視部１７は、河川ラインデータ１２ｄとして登録されている堤防高Ｗａから水面高Ｗｂを減算することにより時間単位ごとの水位を算出する。このようにして算出された時間単位ごとの水位のうち最新の水位が判定対象の水位Ｄとして使用される。さらに、監視部１７は、最新の水位から最も古い水位を減算することにより、水位の増分ΔＬを算出する。
【００６９】
その後、監視部１７は、水位Ｄが所定の閾値ＤＴＨ以下であるか否かを判定する。このとき、監視部１７は、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下である場合に、水位の増分ΔＬが所定の閾値ΔＬＴＨ以上であるか否かをさらに判定する。ここで、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下であり、かつ水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ以上である場合には、観測地点で水面ラインが堤防ラインにせまっており、さらに、水面が急激に上昇しているので、当該観測地点に増水のおそれありと推定できる。この場合には、監視部１７は、今回に水位の監視の対象とした観測地点と隣接する観測地点を対象に、水位の監視を改めて実行する。その後、監視部１７は、隣接する観測地点でも増水のおそれありと判定した場合には、増水のおそれありと判定した各々の観測地点に関する情報を危険地点データ１２ｅとして記憶部１２へ登録する。なお、危険地点データ１２ｅの一例としては、危険地点の地点番号、水系、河川、ｋｐや危険地点を撮像したカメラ３０のカメラＩＤ、マルチキャストアドレス、ポート番号、緯度、経度の他、危険地点と判定された判定時刻などが登録される。
【００７０】
なお、ここでは、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下であり、かつ水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ以上である場合に増水のおそれありと判断する場合を例示したが、いずれかの一方の条件を満たした場合に増水のおそれありと判断することもできる。
【００７１】
報知制御部１８は、危険地点を利用者端末７０に報知するように制御する処理部である。これを説明すると、報知制御部１８は、監視部１７によって危険地点データ１２ｄが記憶部１２へ登録された場合に、記憶部１２から危険地点データ１２ｄを読み出して下記の報知を利用者端末７０に実行する。一例としては、報知制御部１８は、記憶部１２に記憶された電子地図データ１２ｃを用いて、電子地図上に危険地点をマッピングしたコンテンツデータをウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、コンテンツデータを利用者端末７０に提供する。他の一例としては、報知制御部１８は、複数の危険地点に関する観測画像をつなげ合わせた映像をウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、ブラウザ等でスクロール操作により閲覧可能な映像を利用者端末７０に提供する。更なる一例としては、報知制御部１８は、各々の危険地点の緯度、経度および住所が記述された電子メールを利用者端末７０に送信する。
【００７２】
［処理の流れ］
次に、本実施例に係る水位監視装置の処理の流れについて説明する。ここでは、水位監視装置１０が実行する（１）全体処理、（２）カメラ制御処理、（３）ライン検出処理、（４）報知制御処理の順に説明する。
【００７３】
（１）全体処理
図９は、実施例１に係る水位監視装置の全体処理の手順を示すフローチャートである。この全体処理は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量が通知された場合に処理が起動する。
【００７４】
図９に示すように、カメラ制御部１５は、記憶部１２に記憶された電子地図データ１２ｃを参照して、降雨地域内に存在する観測地点を抽出する（ステップＳ１０１）。そして、カメラ制御部１５は、カメラ３０を撮像ポイントに向けて観測地点を撮像させ、取得部１４に観測画像を取得させる「カメラ制御処理」を実行する（ステップＳ１０２）。
【００７５】
続いて、検出部１６は、取得部１４によって取得された観測画像を用いて堤防ライン及び水面ラインを検出する「ライン検出処理」を実行する（ステップＳ１０３）。その後、監視部１７は、検出部１６によって検出された堤防ライン及び水面ラインから算出された堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂを用いて、水面から堤防までの距離である水位Ｄと、その水位の増分ΔＬとを算出する（ステップＳ１０４）。
【００７６】
その後、監視部１７は、水位Ｄが所定の閾値ＤＴＨ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。このとき、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下である場合（ステップＳ１０５肯定）には、監視部１７は、水位の増分ΔＬが所定の閾値ΔＬＴＨ以上であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１０６）。
【００７７】
そして、水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ以上である場合（ステップＳ１０６肯定）には、監視部１７は、複数の観測地点で増水のおそれありと判定したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、今回始めて観測地点に増水のおそれありと判定した場合（ステップＳ１０７否定）には、監視部１７は、今回に水位の監視の対象とした観測地点と隣接する観測地点を抽出する（ステップＳ１０８）。その後、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６までの水位の監視に関する処理が改めて実行される。
【００７８】
ここで、複数の観測地点で増水のおそれありと判定した場合（ステップＳ１０７肯定）には、監視部１７は、増水のおそれありと判定した各々の観測地点に関する情報を危険地点データ１２ｅとして記憶部１２へ登録する（ステップＳ１０９）。その後、報知制御部１８は、危険地点を利用者端末７０に報知する「報知制御処理」を実行し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。
【００７９】
なお、水位Ｄが閾値ＤＴＨよりも大きいか、あるいは水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ未満である場合（ステップＳ１０５否定またはＳ１０６否定）には、増水のおそれがないので、そのまま処理を終了する。
【００８０】
（２）カメラ制御処理
図１０は、実施例１に係るカメラ制御処理の手順を示すフローチャートである。このカメラ制御処理は、図９に示したステップＳ１０２に対する処理であり、水位を監視する対象の観測地点が抽出された場合に処理が起動する。
【００８１】
図１０に示すように、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されたカメラ３０の緯度及び経度と先に抽出した観測地点の緯度及び経度とを用いて、カメラ３０から観測地点までの距離をカメラ３０ごとに算出する（ステップＳ３０１）。そして、カメラ制御部１５は、カメラ３０のうち観測地点までの距離が最も近いカメラ３０を観測地点の撮像に使用するカメラとして選択する（ステップＳ３０２）。
【００８２】
続いて、カメラ制御部１５は、観測地点の撮像に使用するカメラとして選択したカメラ３０に撮像させる撮像ポイントの緯度及び経度を抽出する（ステップＳ３０３）。その後、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されているカメラ３０の基準撮像位置、観測ポイントの位置及び先に抽出した撮像ポイントの相対値に基づいて撮像パラメータを決定する（ステップＳ３０４）。
【００８３】
そして、カメラ制御部１５は、先に決定した撮像パラメータにしたがってカメラ３０の制御コマンドを生成した上でその制御コマンドをカメラ３０へ送信することより、カメラ３０のパン、チルト及び／又はズームを制御する（ステップＳ３０５）。
【００８４】
その後、取得部１４は、カメラ制御部１５によってカメラ３０の水平回転及び／又は仰角とカメラ３０の倍率との調整がなされて撮像された観測画像を取得し（ステップＳ３０６）、取得した観測画像を記憶部１２へ格納して処理を終了する。
【００８５】
（３）ライン検出処理
図１１は、実施例１に係るライン検出処理の手順を示すフローチャートである。このライン検出処理は、図９に示したステップＳ１０３に対応する処理であり、取得部１４によって観測画像が記憶部１２へ取り込まれた場合に処理を起動する。
【００８６】
図１１に示すように、エッジ処理部１６ａは、観測画像メタデータ１２ａを参照して、取得部１４によって記憶部１２に取り込まれた観測画像を読み出し、読み出した観測画像のエッジを検出する（ステップＳ５０１）。
【００８７】
そして、エッジ処理部１６ａは、ＧＩＳ機能を用いて、記憶部１２に電子地図データ１２ｃとして記憶された河川の中心線をエッジが検出された観測画像に重ね合わせる（ステップＳ５０２）。続いて、エッジ処理部１６ａは、観測画像内のエッジを連結してライン画像を生成する（ステップＳ５０３）。
【００８８】
その後、第１の検出部１６ｂは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつライン画像上で最上位に位置する堤防ラインを検出する（ステップＳ５０４）。
【００８９】
さらに、第２の検出部１６ｃは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、かつライン画像のフレーム間で形状が変化する水面ラインを検出する（ステップＳ５０５）。
【００９０】
その後、検出部１６は、ライン画像上における堤防ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより堤防高Ｗａを算出するとともに、水面ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより水面高Ｗｂを算出する（ステップＳ５０６）。
【００９１】
そして、検出部１６は、堤防ライン及び水面ラインの検出に使用した観測画像のうち最初のフレームの地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤに堤防高Ｗａ、水面高Ｗｂ及び検出日時を対応付けた河川ラインデータを記憶部１２へ登録する（ステップＳ５０７）。
【００９２】
なお、図１１におけるステップＳ５０４及びＳ５０５の処理は、必ずしも図示の順序で実行させる必要はない。すなわち、各々の処理の順序を入れ換えて実行することもできれば、各々の処理を並列して実行することもできる。
【００９３】
（４）報知制御処理
図１２は、実施例１に係る報知制御処理の手順を示すフローチャートである。この報知制御処理は、複数の観測地点で増水のおそれありと判定されて危険地点データ１２ｅが記憶部１２へ登録された場合に処理が起動する。
【００９４】
図１２に示すように、報知制御部１８は、記憶部１２から危険地点データ１２ｄを読み出す（ステップＳ７０１）。そして、報知制御部１８は、電子地図データ１２ｃを用いて、電子地図上に危険地点をマッピングしたコンテンツデータをウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、コンテンツデータを利用者端末７０に提供する（ステップＳ７０２）。
【００９５】
続いて、報知制御部１８は、複数の危険地点に関する観測画像をつなげ合わせた映像をウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、ブラウザ等でスクロール操作により閲覧可能な映像を利用者端末７０に提供する（ステップＳ７０３）。
【００９６】
その後、報知制御部１８は、各々の危険地点の緯度、経度および住所が記述された電子メールを利用者端末７０に送信し（ステップＳ７０４）、処理を終了する。
【００９７】
なお、図１２におけるステップＳ７０２及びＳ７０４の処理は、必ずしも図示の順序で実行させる必要はない。すなわち、各々の処理の順序を入れ換えて実行することもできれば、各々の処理を並列して実行することもできる。
【００９８】
［実施例１の効果］
上述してきたように、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち最上位に位置し形状が時間変化しない第１のラインを検出することによって観測画像内に写る堤防ラインを推定する。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち形状が時間変化する第２のラインを検出することによって観測画像内に写る水面ラインを推定する。
【００９９】
それゆえ、本実施例に係る水位監視装置１０は、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像と観測画像とを比較せずとも、観測画像を使用するだけで観測地点の水位を監視できる。したがって、本実施例に係る水位監視装置１０によれば、事前準備なしに水位を監視できる。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０では、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像を使用しないので、観測地点における河川の環境が変化したとしても三次元空間情報や参照用画像を改めて登録し直す必要もない。
【０１００】
ここで、本実施例に係る水位監視装置１０がカメラ３０によって観測地点が任意の方向から撮像された観測画像を用いて水位を監視できる。図１３〜図１５は、実施例１に係る水位監視装置１０の効果を説明するための図である。図１３の例では、河川が流れる方向とカメラ３０が撮像する方向とが略垂直である場合におけるラインの検出例を示す。図１４及び図１５の例では、カメラ３０が撮像する方向を河川が流れる方向に近づけた場合におけるラインの検出例を示す。
【０１０１】
図１３に示す例では、観測画像６０Ａからエッジを検出することによりエッジ画像６１Ａがエッジ処理部１６ａによって生成される。このとき、電子地図における河川の中心線をエッジ画像６１Ａに重ね合わせることにより、河川の中心線６２Ａが得られる。そして、河川の中心線６２Ａを基準にしてエッジ同士を連結することによりライン画像６４Ａがエッジ処理部１６ａによって生成される。ここで、ライン画像６４Ａに含まれるライン６３Ａａ〜６３Ａｄの４つのラインのうちライン６３Ａｄは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合、河川の中心線６２Ａに類似する方向を持つライン６３Ａａ〜６３Ａｄのうち、ライン画像６４Ａの最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン６３Ａａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン６３Ａａ〜６３Ａｄのうち、ライン画像のフレーム間で形状が変化するライン６３Ａｄが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。
【０１０２】
図１４に示す例では、観測画像６０Ｂからエッジを検出することによりエッジ画像６１Ｂがエッジ処理部１６ａによって生成される。このとき、電子地図における河川の中心線をエッジ画像６１Ｂに重ね合わせることにより、河川の中心線６２Ｂが得られる。そして、河川の中心線６２Ｂを基準にしてエッジ同士を連結することによりライン画像６４Ｂがエッジ処理部１６ａによって生成される。ここで、ライン画像６４Ｂに含まれるライン６３Ｂａ〜６３Ｂｃの３つのラインのうちライン６３Ｂｃは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合、河川の中心線６２Ｂに類似する方向を持つライン６３Ｂａ〜６３Ｂｃのうち、ライン画像６４Ｂの最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン６３Ｂａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン６３Ｂａ〜６３Ｂｃのうち、ライン画像のフレーム間で形状が変化するライン６３Ｂｃが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。
【０１０３】
図１５に示す例では、観測画像６０Ｃからエッジを検出することによりエッジ画像６１Ｃがエッジ処理部１６ａによって生成される。このとき、電子地図における河川の中心線をエッジ画像６１Ｃに重ね合わせることにより、河川の中心線６２Ｃが得られる。そして、河川の中心線６２Ｃを基準にしてエッジ同士を連結することによりライン画像６４Ｃがエッジ処理部１６ａによって生成される。ここで、ライン画像６４Ｃに含まれるライン６３Ｃａ〜６３Ｃｆの６つのラインのうちライン６３Ｃｆは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合、河川の中心線６２Ｃに類似する方向を持つライン６３Ｃａ〜６３Ｃｆのうち、ライン画像６４Ｃの最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン６３Ｃａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン６３Ｃａ〜６３Ｃｆのうち、ライン画像のフレーム間で形状が変化するライン６３Ｃｆが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。
【０１０４】
このように、本実施例に係る水位監視装置１０では、河川が流れる方向とカメラ３０が撮像する方向とが略垂直である場合でも、カメラ３０が撮像する方向を河川が流れる方向に近づけた場合でも、堤防ライン及び水面ラインを適切に検出できる。
【０１０５】
また、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出されたエッジのうち所定の範囲内にある類似方向のエッジを連結したラインを含むライン画像を生成する。その上で、本実施例に係る水位監視装置１０は、ライン画像から堤防ライン及び水面ラインを検出する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測画像から検出されたエッジのうち堤防または水面を形成するエッジが一部欠けていたとしても、堤防ライン及び水面ラインを検出することが可能になる。
【０１０６】
さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測地点に対応する地図情報を基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつライン画像上で最上位に位置するラインを堤防ラインとして検出する。また、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の中心線の向きと類似し、かつライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを水面ラインとして検出する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、堤防ライン及び水面ラインと類似する方向を持つ可能性が高い河川の中心線を基準に堤防ライン及び水面ラインできる。それゆえ、本実施例に係る水位監視装置１０では、ライン画像において互いの向きが類似する複数のラインの中でも、堤防ライン及び水面ラインを適切に検出できる。
【０１０７】
また、本実施例に係る水位監視装置１０は、堤防ラインと水面ラインとの相対距離が所定の閾値未満であるか否か、もしくは堤防ラインと水面ラインとの相対距離の時間変化が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって観測地点の水位を監視する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測地点で水面ラインが堤防ラインにせまっているか否か、あるいは水面が急激に上昇しているか否かを監視できる。よって、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測地点の増水を正確に監視できる。
【０１０８】
さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、堤防ライン及び水面ラインの相対距離が閾値未満であるか、もしくは相対距離の時間変化が閾値以上であると判定された場合に、当該観測地点を報知するように制御する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、増水のおそれがある観測地点を危険地点として周知することが可能になる。
【０１０９】
また、本実施例に係る水位監視装置１０は、堤防ライン及び水面ラインの相対距離が閾値未満であるか、もしくは相対距離の時間変化が閾値以上であると複数の観測地点を対象に判定された場合に、報知を実行する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、１つの観測地点で増水が発生した場合には隣接する観測地点でも増水が発生するという河川の増水傾向に適合した場合に限って観測地点を危険地点と報知できる。よって、本実施例に係る水位監視装置１０では、１つの観測地点が誤判定により増水のおそれありと判定した場合に報知するのを防止でき、誤報を発するのを防止できる。
【実施例２】
【０１１０】
さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【０１１１】
［応用例］
上記の実施例１では、河川の中心線を基準に堤防ライン及び水面ラインを検出する場合を例示したが、開示の装置はこれに限定されない。例えば、開示の装置は、ライン画像のフレーム間で形状が変化する水面ラインを最初に検出してから、ライン画像上で水面ラインよりも上に存在するラインのうち最上に位置するラインを堤防ラインとして検出することもできる。
【０１１２】
［適用範囲］
上記の実施例１では、観測地点を一定間隔に設ける場合を説明したが、河川における観測地点の設定は実施例１の態様に限定されない。例えば、開示の装置は、カメラ３０によって検出精度の高い画像を得られる地点を観測地点としてもよい。また、開示の装置は、観測地点を一定間隔で設定することなく、河川の合流点、流量が急激に変化する地点などの観測地点の設置間隔を縮めたりすることができる。
【０１１３】
また、上記の実施例１では、河川の水位を監視する場合を例示したが、開示の装置はこれに限定されない。すなわち、開示の装置は、河川以外の海や湖沼などの水域にも同様に適用できる。
【０１１４】
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７または報知制御部１８を水位監視装置の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。また、取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７または報知制御部１８を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の水位監視装置の機能を実現するようにしてもよい。
【０１１５】
［水位監視プログラム］
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１６を用いて、上記の実施例と同様の機能を有する水位監視プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。
【０１１６】
図１６は、実施例１及び実施例２に係る水位監視プログラムを実行するコンピュータの一例について説明するための図である。図１６に示すように、コンピュータ１００は、操作部１１０ａと、スピーカ１１０ｂと、カメラ１１０ｃと、ディスプレイ１２０と、通信部１３０とを有する。さらに、このコンピュータ１００は、ＣＰＵ１５０と、ＲＯＭ１６０と、ＨＤＤ１７０と、ＲＡＭ１８０と有する。これら１１０〜１８０の各部はバス１４０を介して接続される。
【０１１７】
ＨＤＤ１７０には、図１６に示すように、上記の実施例１で示した取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７及び報知制御部１８と同様の機能を発揮する水位監視プログラム１７０ａが予め記憶される。この水位監視プログラム１７０ａについては、図２に示した各々の取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７及び報知制御部１８の各構成要素と同様、適宜統合又は分離しても良い。すなわち、ＨＤＤ１７０に格納される各データは、常に全てのデータがＨＤＤ１７０に格納される必要はなく、処理に必要なデータのみがＨＤＤ１７０に格納されれば良い。
【０１１８】
そして、ＣＰＵ１５０が、水位監視プログラム１７０ａをＨＤＤ１７０から読み出してＲＡＭ１８０に展開する。これによって、図１６に示すように、水位監視プログラム１７０ａは、水位監視プロセス１８０ａとして機能する。この水位監視プロセス１８０ａは、ＨＤＤ１７０から読み出した各種データを適宜ＲＡＭ１８０上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開した各種データに基づいて各種処理を実行する。なお、水位監視プロセス１８０ａは、図２に示した取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７及び報知制御部１８にて実行される処理、例えば図９〜図１２に示す処理を含む。また、ＣＰＵ１５０上で仮想的に実現される各処理部は、常に全ての処理部がＣＰＵ１５０上で動作する必要はなく、処理に必要な処理部のみが仮想的に実現されれば良い。
【０１１９】
なお、上記の水位監視プログラム１７０ａについては、必ずしも最初からＨＤＤ１７０やＲＯＭ１６０に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータ１００に挿入されるフレキシブルディスク、いわゆるＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させる。そして、コンピュータ１００がこれらの可搬用の物理媒体から各プログラムを取得して実行するようにしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１００に接続される他のコンピュータまたはサーバ装置などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータ１００がこれらから各プログラムを取得して実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 防災システム
３ ネットワーク
１０ 水位監視装置
１１ 通信Ｉ／Ｆ部
１２ 記憶部
１２ａ 観測画像メタデータ
１２ｂ カメラメタデータ
１２ｃ 電子地図データ
１２ｄ 河川ラインデータ
１２ｅ 危険地点データ
１３ 制御部
１４ 取得部
１５ カメラ制御部
１６ 検出部
１６ａ エッジ処理部
１６ｂ 第１の検出部
１６ｃ 第２の検出部
１７ 監視部
１８ 報知制御部
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ カメラ
５０ 河川情報管理装置
７０ 利用者端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然災害を防止する技術の一態様として、河川、海や湖沼などの水域における水位を監視する技術が知られている。例えば、河川に設けられた水位計を撮像装置で撮像することにより得られた画像が監視に用いられる。このようにして水位を監視する場合には、監視する箇所ごとに水位計を設置する必要がある。このため、水位計を設置する間隔を狭くして河川を高密度に監視する場合、さらには河川を広域にわたって監視する場合には、水位計の設置コストが膨大になるので、水位計を用いて水位を監視するのは現実的ではない。
【０００３】
かかる水位計を用いずに水位を監視する技術の一例としては、ＣＣＴＶ（Closed-Circuit TeleVision）カメラを用いた水位観測システムが挙げられる。この水位観測システムは、ＣＣＴＶカメラによって水面と河川内に存する構造物等の計測対象物とが撮像された画像から水面を検出して水面の位置と事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像を用いて水位を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術には、以下に説明するように、事前準備なしに水位を監視できないという問題がある。
【０００６】
すなわち、上記の水位観測システムは、ＣＣＴＶカメラによって撮像された画像と、予め計測された三次元空間情報もしくは参照用画像とを比較することによって水位を計測するものである。このため、上記の水位観測システムでは、三次元空間情報や参照用画像を予め用意した上で登録しておく必要がある。さらに、上記の水位観測システムでは、観測対象とする箇所の環境が変化した場合に、三次元空間情報や参照用画像を改めて登録し直さなければならない。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、事前準備なしに水位を監視できる水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラム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】
本願の開示する水位監視装置は、所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する取得部を有する。さらに、前記水位監視装置は、前記取得部によって取得される観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインを検出する。さらに、前記検出部は、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインを検出する。さらに、前記水位監視装置は、前記検出部によって検出された第１のライン及び第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する監視部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する水位監視装置の一つの態様によれば、事前準備なしに水位を監視できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係る防災システムのシステム構成を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係る水位監視装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、観測画像メタデータの一例を示す図である。
【図４】図４は、カメラメタデータの一例を示す図である。
【図５】図５は、河川ラインデータの一例を示す図である。
【図６】図６は、危険地点データの一例を示す図である。
【図７】図７は、模式化された電子地図の一例を示す図である。
【図８】図８は、ライン画像の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施例１に係る水位監視装置の全体処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施例１に係るカメラ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施例１に係るライン検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施例１に係る報知制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施例１に係る水位監視装置の効果を説明するための図である。
【図１４】図１４は、実施例１に係る水位監視装置の効果を説明するための図である。
【図１５】図１５は、実施例１に係る水位監視装置の効果を説明するための図である。
【図１６】図１６は、実施例１及び実施例２に係る水位監視プログラムを実行するコンピュータの一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する水位監視装置、水位監視方法及び水位監視プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。そして、各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００１２】
［システム構成］
まず、本実施例に係る防災システムのシステム構成について説明する。図１は、実施例１に係る防災システムのシステム構成を示す図である。図１に示す防災システム１には、水位監視装置１０と、カメラ３０Ａ〜３０Ｃと、河川情報管理装置５０と、利用者端末７０とが収容される。なお、図１の例では、水位監視装置１０が同じ河川の流域に点在して設けられたカメラ３０Ａ〜３０Ｃによって河川の観測地点が撮像された観測画像を用いて、観測地点における河川の水位を監視する場合を想定する。
【００１３】
これら水位監視装置１０と、カメラ３０Ａ〜３０Ｃと、河川情報管理装置５０と、利用者端末７０との間は、ネットワーク３を介して通信可能に接続される。なお、ネットワーク３の一態様としては、インターネット（Internet）、ＬＡＮ（Local Area Network）やＶＰＮ（Virtual Private Network）などの通信網が採用される。
【００１４】
図１の例では、１つの水位監視装置１０、３つのカメラ、１つの河川情報管理装置、１つの利用者端末７０、をそれぞれ図示したが、開示のシステムは図示の構成に限定されない。すなわち、防災システム１は、少なくとも１組のカメラ及び水位監視装置が収容されていればよく、任意の数の水位監視装置、カメラ、河川情報管理装置及び利用者端末を収容できる。なお、以下では、カメラ３０Ａ〜カメラ３０Ｃの各装置を区別なく説明する場合には、「カメラ３０」と表現する場合がある。
【００１５】
カメラ３０は、画像を撮像する撮像装置である。かかるカメラ３０の一例としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを用いた撮像装置が挙げられる。
【００１６】
さらに、カメラ３０は、ネットワークカメラとして機能し、河川の観測地点を撮像した観測画像をネットワーク３を介して水位監視装置１０へ送信する。ここで、河川の観測地点を撮像するにあたって必ずしも新たにカメラを設置する必要はない。例えば、カメラ３０には、河川の管理を目的として既に設置されているＣＣＴＶ（Closed-circuit Television）カメラを流用することもできる。このように多数の河川で広域かつ高密度に設置されているＣＣＴＶカメラを用いれば、カメラの設置に関するイニシャルコストを低減できる。なお、本実施例では、局地的な豪雨による増水を検知する観点から、観測地点が河川の中心線上に１ｋｍ間隔で設定される場合を想定して説明を行う。
【００１７】
河川情報管理装置５０は、河川に関する総合的な情報、例えば雨量、流量、取水量、水質などを収集して管理する装置である。例えば、河川情報管理装置５０は、図示しないレーダやテレメータによって計測された雨量を取得する。そして、河川情報管理装置５０は、レーダ及びテレメータのうち河川の流域に設けられたレーダ及びテレメータによって計測された雨量から、河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量を算出した上で水位監視装置１０へ通知する。
【００１８】
利用者端末７０は、各種の利用者によって使用される情報処理装置である。かかる利用者端末７０の一態様としては、防災システム１の監視設備として供される監視モニタ、防災システム１の関係者によって使用される情報処理装置などが挙げられる。他の一態様としては、メディアの放送設備として供されるサーバ装置が挙げられる。更なる一態様としては、ネットワーク３にアクセスするエンドユーザによって使用される情報処理装置が挙げられる。なお、上記の情報処理装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）を始めとする固定端末に限定されず、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の移動体端末も採用できる。
【００１９】
水位監視装置１０は、河川の水位を監視する装置である。一例としては、水位監視装置１０は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量を受け付けると、降雨地域内に存在する観測地点を特定する。そして、水位監視装置１０は、降雨地域内に存在する観測地点を撮像可能なカメラ３０を選択し、河川の観測地点をカメラ３０に撮像させる。その上で、水位監視装置１０は、カメラ３０によって撮像された観測画像から検出した観測地点の水位が所定の増水基準を満たしたか否かを判定する。このとき、水位監視装置１０は、観測地点の水位が増水基準を満たすと判定した場合に、増水している観測地点を利用者端末７０へ報知する。
【００２０】
ここで、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の流域を撮像可能に設けられたカメラ３０から、河川の流域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する。そして、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ観測画像上で最上位に位置する第１のラインを検出する。また、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインを検出する。その上で、本実施例に係る水位監視装置１０は、先に検出した第１のライン及び第２のラインに基づいて、観測地点の水位を監視する。
【００２１】
このように、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち最上位に位置し形状が時間変化しない第１のラインを検出することによって観測画像内に写る堤防ラインを推定できる。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち形状が時間変化する第２のラインを検出することによって観測画像内に写る水面ラインを推定できる。これによって、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測画像から検出された堤防ライン及び水面ラインを用いて観測地点の水位を監視できる。
【００２２】
それゆえ、本実施例に係る水位監視装置１０は、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像と観測画像とを比較せずとも、観測画像を使用するだけで観測地点の水位を監視できる。したがって、本実施例に係る水位監視装置１０によれば、事前準備なしに水位を監視できる。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０では、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像を使用しないので、観測地点における河川の環境が変化したとしても三次元空間情報や参照用画像を改めて登録し直す必要もない。
【００２３】
［水位監視装置の構成］
続いて、本実施例に係る水位監視装置の構成について説明する。図２は、実施例１に係る水位監視装置の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、水位監視装置１０は、通信Ｉ／Ｆ（Interface）部１１と、記憶部１２と、制御部１３とを有する。なお、水位監視装置１０は、図２に示した機能部以外にも既知のコンピュータが有する各種の機能部、例えば各種の入力デバイス、音声出力デバイスや表示デバイスなどの機能を有するものとする。
【００２４】
このうち、通信Ｉ／Ｆ部１１は、他の装置、例えばカメラ３０、河川情報管理装置５０や利用者端末７０との間で通信制御を行うインタフェースである。一例としては、通信Ｉ／Ｆ部１１は、カメラ３０の制御コマンドをカメラ３０に送信したり、カメラ３０から観測画像を受信したりする。他の一例としては、通信Ｉ／Ｆ部１１は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量を受信したりする。更なる一例としては、通信Ｉ／Ｆ部１１は、増水している観測地点に関する電子地図、観測画像や電子メールなどを送信したりする。かかる通信Ｉ／Ｆ部１１の一態様としては、ＬＡＮカードなどのネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ：Network Interface Card）やモデムを採用できる。
【００２５】
記憶部１２は、フラッシュメモリ（flash memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク（hard disk）、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部１２は、上記の種類の記憶装置に限定されるものではなく、ＲＡＭ（Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory)であってもよい。
【００２６】
記憶部１２は、制御部１３で実行されるＯＳ（Operating System）や観測画像から観測地点の水位を監視する水位監視プログラムなどの各種プログラムを記憶する。さらに、記憶部１２は、制御部１３で実行されるプログラムの実行に必要なデータを記憶する。一例として、記憶部１２は、観測画像メタデータ１２ａと、カメラメタデータ１２ｂと、電子地図データ１２ｃと、河川ラインデータ１２ｄと、危険地点データ１２ｅとを記憶する。
【００２７】
このうち、観測画像メタデータ１２ａは、観測画像を管理するためのメタデータである。かかる観測画像メタデータ１２ａの一態様としては、地点番号、水系、河川、ｋｐ（キロポスト）、カメラＩＤ（identification）、取込日時及びファイル名などが対応付けられたデータを採用できる。なお、観測画像メタデータ１２ａは、カメラ３０によって河川の観測地点が撮像された観測画像が記憶部１２に格納された場合に後述の取得部１４によって登録される。
【００２８】
ここで言う「地点番号」とは、観測地点を識別する番号を指す。また、「水系」とは、一つの川の流れを中心とし、それにつながる支流を含めた流水を指す。また、「河川」とは、支流および本流などの流水を指す。また、「ｋｐ」とは、河口または合流点からの距離を標示する距離標示を指す。また、「カメラＩＤ」は、カメラ３０を識別する識別子を指す。また、「取込日時」とは、カメラ３０から観測画像が取り込まれた日時を指し、例えば、「mm/dd/hh/mm/ss」で表記される。また、「ファイル名」は、観測画像のファイル名を指し、例えば、後述の取得部１４によって地点番号及び取込日時から生成される。
【００２９】
図３は、観測画像メタデータ１２ａの一例を示す図である。図３は、地点番号「000001」の観測地点が撮像された観測画像のメタデータを示す。図３の例では、水系「××」と河川「○○」とが異なるので、地点番号「000001」の観測地点が支流であることを示す。さらに、図３の例では、本流からの合流点から０キロポストにあるので、支流と本流の合流点であることを示す。さらに、図３の例では、カメラ３０から取得された観測画像が「９月２１日 １０時００分００秒」から１秒おきに取り込まれたことを示す。なお、ここでは、観測画像のファイル名をメタデータとして記憶する場合を例示したが、観測画像そのものをバイナリ形式で記憶することとしてもかまわない。
【００３０】
カメラメタデータ１２ｂは、カメラ３０を管理するためのメタデータである。かかるカメラメタデータ１２ｂの一態様としては、カメラＩＤ、緯度、経度、マルチキャストアドレス、ポート番号、水系、河川、岸別、使用可能な制御コマンド及び基準撮像位置などが対応付けられたデータを採用できる。ここで言う「制御コマンド」とは、カメラ３０を制御するコマンドを指し、一例としては、パンやチルトなどのカメラの姿勢制御、ズーム機能による倍率制御、バッテリ制御が挙げられる。また、「基準撮像位置」とは、カメラ３０の姿勢制御がなされていないニュートラルな状態でカメラ３０が撮像する撮像範囲の中でも中心位置または重心位置を指す。なお、カメラメタデータ１２ｂは、カメラ３０が新たに設置されたり、あるいは取り外されたりした場合にそのカメラ３０のメタデータが追加または削除される。
【００３１】
図４は、カメラメタデータ１２ｂの一例を示す図である。図４の例では、カメラＩＤ「00001」のカメラが河川「○○」の右岸、すなわち緯度「35.49.20」、経度「139.54.29」の地点に設置されていることを示す。このカメラＩＤ「00001」のカメラには、マルチキャストアドレス「239.196.73.150」及びポート番号「6037」のネットワークアドレスが付与されている。さらに、カメラＩＤ「00001」のカメラは、制御コマンドのうちコマンドＡ〜Ｆを使用可能であり、カメラの姿勢が制御されていない状態で緯度「35.50.00」、経度「139.55.00」、高さ「15.05（ｍ）」の地点を撮像する。
【００３２】
また、図４の例では、カメラＩＤ「00002」のカメラが河川「○○」の右岸、すなわち緯度「35.49.17」、経度「139.54.30」の地点に設置されていることを示す。このカメラＩＤ「00002」のカメラには、マルチキャストアドレス「239.196.73.151」及びポート番号「6038」のネットワークアドレスが付与されている。さらに、カメラＩＤ「00002」のカメラは、制御コマンドのうちコマンドＡ〜Ｇを使用可能であり、カメラの姿勢が制御されていない状態で緯度「35.20.00」、経度「139.55.00」、高さ「5.30（ｍ）」の地点を撮像する。
【００３３】
また、図４の例では、カメラＩＤ「XXXXX」のカメラが河川「○○」の左岸、すなわち緯度「35.31.39」、経度「139.14.08」の地点に設置されていることを示す。このカメラＩＤ「XXXXX」のカメラには、マルチキャストアドレス「239.196.152.41」及びポート番号「8001」のネットワークアドレスが付与されている。さらに、カメラＩＤ「XXXXX」のカメラは、制御コマンドのうちコマンドＡ〜Ｚを使用可能であり、カメラの姿勢が制御されていない状態で緯度「35.35.00」、経度「139.16.00」、高さ「11.20（ｍ）」の地点を撮像する。
【００３４】
電子地図データ１２ｃは、水位監視装置１０が監視対象とする河川の流域を含む地図のデータである。かかる電子地図データ１２ｃの一態様としては、ラスタ形式またはベクタ形式によって表現された河川の地図画像に河川の中心線および観測地点の位置情報が対応付けられたデータを採用できる。なお、電子地図データ１２ｃは、河川の流域の地図が更新された場合に、図示しない外部装置から新たな電子地図データをダウンロードすることもできる。
【００３５】
河川ラインデータ１２ｄは、観測画像から検出される河川の各種ラインに関するデータである。一例として、河川ラインデータ１２ｄは、河川の水位を監視するために、観測画像から検出された堤防ライン及び水面ラインに関する情報が後述の検出部１６によって登録される。ここで言う「堤防ライン」は、後述の第１の検出部１６ｂによって観測画像から堤防と推定して検出されるラインである。この堤防ラインは、あくまでも堤防として推定されるラインであり、実際には堤防でなく川岸であってもかまわない。また、「水面ライン」は、後述の第２の検出部１６ｃによって観測画像から水面と推定して検出されるラインである。他の一例として、河川ラインデータ１２ｄは、観測地点が増水しているか否かを判定するために、後述の監視部１７によって参照される。
【００３６】
かかる河川ラインデータ１２ｄの一態様としては、地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤ、検出日時、水面高及び堤防高が対応付けられたデータを採用できる。ここで言う「検出日時」とは、後述の検出部１６によって堤防ライン及び水面ラインが検出された日時を指す。また、「水面高」は、観測画像内における河川の中心線から水面ラインまでの距離を指す。また、「堤防高」は、観測画像内における河川の中心線から堤防ラインまでの距離を指す。
【００３７】
図５は、河川ラインデータ１２ｄの一例を示す図である。図５の例では、カメラＩＤ「00001」のカメラに撮像させる観測地点が河川の合流点から０キロポストの地点番号「000001」、１キロポストの地点番号「000002」、２キロポストの地点番号「000003」の順に１０分間隔で変更されたことを示す。このうち、図５に示す地点番号「000001」の観測地点では、堤防高「15.0（ｍ）」に対し、水面高が「5.0（ｍ）」「5.1（ｍ）」「5.2（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。また、図５に示す地点番号「000002」の観測地点では、堤防高「15.2（ｍ）」に対し、水面高が「5.1（ｍ）」「5.2（ｍ）」「5.3（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。さらに、図５に示す地点番号「000003」の観測地点では、堤防高「15.3（ｍ）」に対し、水面高が「5.3（ｍ）」「5.4（ｍ）」「5.5（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。
【００３８】
また、図５の例では、カメラＩＤ「00002」のカメラに撮像させる観測地点が河川「○○」の合流点から３キロポストの地点番号「000004」、４キロポストの地点番号「000005」の順に１０分間隔で変更されたことを示す。このうち、図５に示す地点番号「000004」の観測地点では、堤防高「10.3（ｍ）」に対し、水面高が「5.2（ｍ）」「5.3（ｍ）」「5.4（ｍ）」と１分間で０．１ｍずつ変化していることを表す。
【００３９】
危険地点データ１２ｅは、河川の観測地点のうち増水のおそれがある危険地点に関するデータである。一例として、危険地点データ１２ｅは、報知の対象とする観測地点を抽出するために、観測画像から検出された水位が所定の増水基準を満たすと判定された観測地点が危険地点として後述の監視部１７によって登録される。他の一例として、危険地点データ１２ｅは、危険地点を報知するために、後述の報知制御部１８によって参照される。
【００４０】
かかる危険地点データ１２ｅの一態様としては、地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤ、マルチキャストアドレス、ポート番号、判定日時、緯度及び経度が対応付けられたデータを採用できる。ここで言う「判定日時」とは、後述の監視部１７によって観測地点が危険地点と判定された日時を指す。なお、上記のカメラＩＤ、マルチキャストアドレス、ポート番号、判定日時、緯度及び経度のカラムには、危険地点を撮像したカメラ３０のメタデータが登録される。
【００４１】
図６は、危険地点データ１２ｅの一例を示す図である。図６の例では、河川「○○」が本流に合流する地点から０キロポスト、１キロポスト、２キロポスト、３キロポスト及び４キロポストの地点番号「000001」〜「000005」の観測地点が危険地点としてリストアップされていることを示す。また、地点番号「000001」〜「000005」の観測地点のうち地点番号「000001」〜「000003」の観測地点がカメラＩＤ「00001」のカメラによって撮像された観測地点であることを示す。さらに、地点番号「000004」〜「000005」の観測地点がカメラＩＤ「00002」のカメラによって撮像された観測地点であることを示す。
【００４２】
制御部１３は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部１３は、図２に示すように、取得部１４と、カメラ制御部１５と、検出部１６と、監視部１７と、報知制御部１８とを有する。
【００４３】
取得部１４は、カメラ３０から河川の観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する処理部である。これを説明すると、取得部１４は、後述のカメラ制御部１５によってカメラ３０の水平回転及び／又は仰角とカメラ３０の倍率との調整がなされて撮像された観測画像を取得する。このとき、取得部１４は、カメラ３０によって送信される観測画像がＭＰＥＧ等の動画の圧縮方式により圧縮されている場合には、カメラ３０から受信した動画を所定の間隔、例えば１フレーム／秒ごとにＪＰＥＧ等の静止画の圧縮方式にトランスコードする。そして、取得部１４は、トランスコードした静止画の観測画像を記憶部１２へ格納するとともに、カメラ３０から観測画像を取り込んだ取込日時及びカメラＩＤからファイル名を生成する。その上で、取得部１４は、観測画像のヘッダに含まれる情報、例えば地点番号、水系、河川、ｋｐ及びカメラＩＤとともに取込日時及びファイル名を観測画像メタデータ１２ａとして記憶部１２に登録する。なお、上記の「ＭＰＥＧ」は、「Moving Picture Experts Group」の略称であり、また、上記の「ＪＰＥＧ」は、「Joint Photographic Experts Group」の略称である。
【００４４】
なお、ここでは、カメラ３０によって送信された観測画像の動画を静止画に変換する場合を例示したが、観測画像を動画のまま記憶部１２へ取り込むこととしてもよい。また、ここでは、カメラ３０から受信した動画を１フレーム／秒ごとに静止画に変換して記憶部１２へ取り込む場合を例示したが、記憶部１２へ取り込むレートは任意に変更することができる。
【００４５】
カメラ制御部１５は、カメラ３０を制御する処理部である。これを説明すると、カメラ制御部１５は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量が通知された場合に、記憶部１２に記憶された電子地図データ１２ｃを参照して、降雨地域内に存在する観測地点を抽出する。このとき、カメラ制御部１５は、降雨地域内に存在する観測地点のうち平均雨量が所定値以上である降雨地域に含まれる観測地点に条件を絞って抽出することもできる。続いて、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されたカメラ３０の緯度及び経度と先に抽出した観測地点の緯度及び経度とを用いて、カメラ３０から観測地点までの距離をカメラ３０ごとに算出する。そして、カメラ制御部１５は、カメラ３０のうち観測地点までの距離が最も近いカメラ３０を観測地点の撮像に使用するカメラとして選択する。
【００４６】
続いて、カメラ制御部１５は、観測地点の撮像に使用するカメラとして選択したカメラ３０に撮像させる撮像ポイントの緯度及び経度を抽出する。一例としては、カメラ制御部１５は、電子地図データ１２ｃを参照して、カメラ３０の設置位置から観測地点の位置へ延長して得られる延長線が河川の両岸のうちカメラ３０が設置されている川岸とは逆岸と交わる点の緯度及び経度を撮像ポイントとして抽出する。
【００４７】
その後、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されているカメラ３０の基準撮像位置、観測ポイントの位置及び先に抽出した撮像ポイントの相対値に基づいて撮像パラメータを決定する。ここで言う「撮像パラメータ」とは、カメラ３０の水平回転及び仰角の補正量やカメラ３０の倍率などの撮像に関するパラメータを指す。一例としては、カメラ制御部１５は、カメラ３０の基準撮像位置と撮像ポイントの位置とのズレ量から、カメラ３０の水平回転及び仰角の補正量を算出する。他の一例としては、カメラ制御部１５は、カメラ３０の撮像範囲に観測地点が含まれるように、カメラ３０の倍率を決定する。
【００４８】
そして、カメラ制御部１５は、先に決定した撮像パラメータにしたがってカメラ３０の制御コマンドを生成した上でその制御コマンドをカメラ３０へ送信することより、カメラ３０のパン、チルト及び／又はズームを制御する。このように、カメラ３０のパン及びチルトを制御することにより、カメラ３０の水平回転及び仰角が補正される。さらに、カメラ３０のズームを制御することにより、カメラの倍率が調整される。その後、カメラ３０によって観測地点が撮像された観測画像が取得部１４によって取得されることになる。
【００４９】
図７は、模式化された電子地図の一例を示す図である。図７の例では、河川の中心線を一点鎖線により図示する。また、図７の例では、観測地点２０Ａ〜観測地点２０Ｃを黒丸により図示するとともに、撮像ポイント２２を白丸により図示する。さらに、図７の例では、カメラ３０Ｂの撮像範囲２３を点線により図示する。なお、図７の例では、観測地点２０Ａ〜観測地点２０Ｃのうち観測地点２０Ｂが観測対象として抽出された場合を想定する。
【００５０】
図７に示す例では、カメラ３０Ａと観測地点２０Ｂの距離、カメラ３０Ｂと観測地点２０Ｂの距離、カメラ３０Ｃと観測地点２０Ｂの距離がカメラ制御部１５によって算出される。このようにして算出された各々のカメラ３０と観測地点２０Ｂの距離のうち、カメラ３０Ｂ及び観測地点２０Ｂの距離が最も短い。よって、カメラ制御部１５によってカメラ３０Ｂが観測地点２０Ｂの撮像に使用するカメラとして選択される。続いて、カメラ３０Ｂの設置位置から観測地点２０Ｂの位置へ延長して得られる延長線が河川の両岸のうちカメラ３０Ｂが設置されている川岸とは逆岸と交わる点の緯度及び経度がカメラ制御部１５によって撮像ポイント２２として抽出される。その後、カメラ３０Ｂの基準撮像位置と撮像ポイント２２の位置とのズレ量から、カメラ３０の水平回転及び仰角の補正量がカメラ制御部１５によって算出される。さらに、カメラ３０Ｂの撮像範囲２３に観測地点２２が含まれるように、カメラ制御部１５によってカメラ３０の倍率が決定される。このようにしてカメラ３０の水平回転及び仰角の補正量やカメラ３０の倍率などの撮像パラメータが決定される。
【００５１】
検出部１６は、記憶部１２に記憶された観測画像から、堤防ライン及び水面ラインを検出する処理部である。この検出部１６は、図２に示すように、エッジ処理部１６ａと、第１の検出部１６ｂと、第２の検出部１６ｃとをさらに有する。
【００５２】
このうち、エッジ処理部１６ａは、記憶部１２に記憶された観測画像からエッジ検出されたエッジのうち所定の範囲内にある類似方向のエッジを連結したラインを含むライン画像を生成する処理部である。一例としては、エッジ処理部１６ａは、観測画像メタデータ１２ａを参照して、取得部１４によって記憶部１２に取り込まれた観測画像を取込日時順に読み出し、それぞれ読み出した観測画像のエッジを検出した上で、以下の処理を実行する。
【００５３】
ここで、以下では、１秒おきに取り込まれた観測画像を１分間単位で読み出して後述の第１の検出部１６ｂ及び第２の検出部１６ｃに堤防ライン及び水面ラインを検出させ、ラインの検出を１０分間、すなわち１０回にわたって繰り返し検出させる場合を想定する。このとき、観測画像を１分間で読み出す観測画像のフレーム及びそのフレーム数は、水位監視装置１０の管理者が任意に設定できる。また、観測画像を読み出す時間単位およびラインの検出の繰り返し回数についても、水位監視装置１０の管理者が任意に設定できる。
【００５４】
これを説明すると、エッジ処理部１６ａは、ＧＩＳ（Geographical Information System）機能を用いて、記憶部１２に電子地図データ１２ｃとして記憶された河川の中心線をエッジが検出された観測画像に重ね合わせる。このように、観測画像に河川の中心線を重ね合わせるのは、堤防ライン及び水面ラインと類似する方向を持つと推定される河川の中心線を基準にして堤防ライン及び水面ラインの候補となるラインを抽出するためである。
【００５５】
その後、エッジ処理部１６ａは、観測画像から検出されたエッジのうち、河川の中心線と類似する方向を持つエッジであり、かつ長さが所定の画素数以上であるエッジを抽出する。このようにしてエッジを抽出する際には、あまりに河川の中心線とかけ離れたエッジを含めると堤防ライン及び水面ラインとは無関係のエッジを多く含んで抽出することになる。このため、河川の中心線と略平行なエッジ、例えば河川の中心線との向きのズレが±５°以内であるエッジに限って抽出することが好ましい。さらに、河川の中心線と類似する方向を持つエッジであったとてしても、堤防ライン及び水面ラインとは無関係な建造物や車両などのエッジを含んでしまう場合もある。よって、建造物や車両のエッジと推定される長さ、例えば１０画素以上であるエッジに限定して抽出することが好ましい。
【００５６】
さらに、エッジ処理部１６ａは、先に抽出したエッジの延長線上における所定の画素数以内に存在し、かつ抽出したエッジと類似する方向を持つエッジを抽出する。その上で、エッジ処理部１６ａは、先に抽出したエッジ及びそのエッジを基準にさらに抽出したエッジを連結することにより、堤防ラインや水面ラインの候補となり得るラインを形成させる。その後、エッジ処理部１６ａは、互いのエッジの連結によりラインを形成させた観測画像を後述の第１の検出部１６ｂ及び第２の検出部１６ｃに出力する。以下では、観測画像に検出されたエッジを連結してラインを形成させた画像のことを「ライン画像」と呼ぶ場合がある。
【００５７】
このようにして、エッジ処理部１６ａは、取込日時順に読み出された各々の観測画像のエッジ検出を行った上で一定の条件を満たすエッジ同士を連結することにより、ライン画像をフレームごとに生成する。
【００５８】
第１の検出部１６ｂは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつライン画像上で最上位に位置するラインを堤防ラインとして検出する処理部である。
【００５９】
一例としては、第１の検出部１６ｂは、エッジ処理部１６ａによって生成されたライン画像から、河川の中心線の向きと類似するラインを抽出する。例えば、第１の検出部１６ｂは、ライン画像に含まれるラインの中でも河川の中心線とのズレが±５°以内であるラインを抽出する。その上で、第１の検出部１６ｂは、先に抽出したラインのうちライン画像の最上に位置するラインの形状がライン画像のフレーム間で変化するか否かを判定する。そして、第１の検出部１６ｂは、ライン画像の最上に位置するラインがライン画像のフレーム間で形状が変化しなかった場合に、ライン画像の最上に位置するラインを堤防ラインとして検出する。
【００６０】
このように、河川の中心線の向きと類似するラインを検出対象とするのは、堤防が河川に沿って構築されることから堤防によって形成される外郭のラインが河川の中心線に類似する方向を持つと推定できるからである。さらに、ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを検出対象とするとするのは、水面などの動体を除外して堤防ラインを検出するためである。さらに、ライン画像上で最上位に位置するラインを検出対象とするのは、洪水等によって水面ラインが堤防ラインを超えない限りは堤防ラインがライン画像上で最上に位置すると推定できるからである。
【００６１】
第２の検出部１６ｃは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、かつライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを水面ラインとして検出する処理部である。
【００６２】
一例としては、第２の検出部１６ｃは、エッジ処理部１６ａによって生成されたライン画像から、河川の中心線の向きと類似するラインを抽出する。例えば、第２の検出部１６ｃは、ライン画像に含まれるラインのうち、河川の中心線とのズレが±５°以内であり、かつ直線ではないラインを抽出する。その上で、第１の検出部１６ｂは、先に抽出したラインのうちライン画像のフレーム間で形状が変化するラインが存在するか否かを判定する。このとき、第１の検出部１６ｂは、ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインが存在する場合に、そのラインを水面ラインとして検出する。
【００６３】
ここで、河川の中心線の向きと類似するラインの中でも直線でないラインを検出対象とするのは、豪雨等によって増水する場合には水面のゆらぎも大きくなり、水面が直線とはならないからである。このとき、直線でないラインを検出対象とすると、水面のゆらぎが穏やかな渇水時には水面ラインが検出されないことも想定される。しかしながら、渇水時には河川の流域に人が近づいても危険が少ないため、増水時の水面ラインが検出できれば渇水時の水面ラインが検出できなくとも問題はない。さらに、ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを検出対象とするとするのは、水面とは異なり動体ではない堤防や建築物などを除外して水面ラインを検出するためである。
【００６４】
このように、第１の検出部１６ｂ及び第２の検出部１６ｃによって堤防ライン及び水面ラインが検出されると、検出部１６は、ライン画像上における堤防ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより、堤防高Ｗａを算出する。さらに、検出部１６は、ライン画像上における水面ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより、水面高Ｗｂを算出する。その上で、検出部１６は、堤防ライン及び水面ラインの検出に使用した観測画像のうち最初のフレームの地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤに先に算出した堤防高Ｗａ、水面高Ｗｂ及びその検出日時を対応付けた河川ラインデータを記憶部１２へ登録する。このように所定の時間単位、本例では１分ごとに検出された堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂの河川ラインデータが１０回にわたって記憶部１２へ登録されることになる。
【００６５】
なお、堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂを算出するにあたっては、任意の座標系を用いることができる。一例としては、検出部１６は、ライン画像の最下位の水平ラインの高さをゼロとし、堤防ライン、水面ライン及び河川の中心線を形成する画素のうち最も高い画素のゼロ点からの高さを堤防ラインの高さ、水面ラインの高さ及び河川の中心線の高さとして計算できる。このとき、水位の監視をよりセーフティに行うために、堤防ライン及び河川の中心線については、各々のラインを形成する画素のうち最も低い画素のゼロ点からの高さを堤防ラインの高さ及び河川の中心線の高さとすることとしてもよい。
【００６６】
図８は、ライン画像の一例を示す図である。図８の例では、ライン画像４０内にライン４１Ａ〜ライン４１Ｆの６つのラインがエッジ処理部１６ａによって検出された場合を例示している。このうち、一点鎖線で図示したライン４１Ｆは、電子地図データ１２ｃを用いて重ね合わせが行われた河川の中心線である。また、二点鎖線で図示したライン４１Ｅは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合には、河川の中心線４１Ｆに類似する方向を持つライン４１Ａ〜ライン４１Ｅのうち、ライン画像４０の最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン４１Ａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン４１Ａ〜ライン４１Ｅのうち、直線ではなく、かつライン画像のフレーム間で形状が変化するライン４１Ｅが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。その後、堤防ラインの高さ、水面ラインの高さ及び河川の中心線の高さから堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂが検出部１６によって算出される。
【００６７】
監視部１７は、検出部１６によって検出された堤防ライン及び水面ラインに基づいて、観測地点の水位を監視する処理部である。一例としては、監視部１７は、堤防ラインと水面ラインとの相対距離が所定の閾値未満であるか否か、もしくは堤防ラインと水面ラインとの相対距離の時間変化が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって観測地点の水位を監視する。
【００６８】
これを説明すると、監視部１７は、記憶部１２に河川ラインデータ１２ｄとして記憶された堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂを用いて、水面から堤防までの距離である水位Ｄと、その水位の増分ΔＬとを算出する。一例としては、監視部１７は、河川ラインデータ１２ｄとして登録されている堤防高Ｗａから水面高Ｗｂを減算することにより時間単位ごとの水位を算出する。このようにして算出された時間単位ごとの水位のうち最新の水位が判定対象の水位Ｄとして使用される。さらに、監視部１７は、最新の水位から最も古い水位を減算することにより、水位の増分ΔＬを算出する。
【００６９】
その後、監視部１７は、水位Ｄが所定の閾値ＤＴＨ以下であるか否かを判定する。このとき、監視部１７は、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下である場合に、水位の増分ΔＬが所定の閾値ΔＬＴＨ以上であるか否かをさらに判定する。ここで、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下であり、かつ水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ以上である場合には、観測地点で水面ラインが堤防ラインにせまっており、さらに、水面が急激に上昇しているので、当該観測地点に増水のおそれありと推定できる。この場合には、監視部１７は、今回に水位の監視の対象とした観測地点と隣接する観測地点を対象に、水位の監視を改めて実行する。その後、監視部１７は、隣接する観測地点でも増水のおそれありと判定した場合には、増水のおそれありと判定した各々の観測地点に関する情報を危険地点データ１２ｅとして記憶部１２へ登録する。なお、危険地点データ１２ｅの一例としては、危険地点の地点番号、水系、河川、ｋｐや危険地点を撮像したカメラ３０のカメラＩＤ、マルチキャストアドレス、ポート番号、緯度、経度の他、危険地点と判定された判定時刻などが登録される。
【００７０】
なお、ここでは、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下であり、かつ水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ以上である場合に増水のおそれありと判断する場合を例示したが、いずれかの一方の条件を満たした場合に増水のおそれありと判断することもできる。
【００７１】
報知制御部１８は、危険地点を利用者端末７０に報知するように制御する処理部である。これを説明すると、報知制御部１８は、監視部１７によって危険地点データ１２ｄが記憶部１２へ登録された場合に、記憶部１２から危険地点データ１２ｄを読み出して下記の報知を利用者端末７０に実行する。一例としては、報知制御部１８は、記憶部１２に記憶された電子地図データ１２ｃを用いて、電子地図上に危険地点をマッピングしたコンテンツデータをウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、コンテンツデータを利用者端末７０に提供する。他の一例としては、報知制御部１８は、複数の危険地点に関する観測画像をつなげ合わせた映像をウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、ブラウザ等でスクロール操作により閲覧可能な映像を利用者端末７０に提供する。更なる一例としては、報知制御部１８は、各々の危険地点の緯度、経度および住所が記述された電子メールを利用者端末７０に送信する。
【００７２】
［処理の流れ］
次に、本実施例に係る水位監視装置の処理の流れについて説明する。ここでは、水位監視装置１０が実行する（１）全体処理、（２）カメラ制御処理、（３）ライン検出処理、（４）報知制御処理の順に説明する。
【００７３】
（１）全体処理
図９は、実施例１に係る水位監視装置の全体処理の手順を示すフローチャートである。この全体処理は、河川情報管理装置５０から河川の流域に含まれる降雨地域の平均雨量が通知された場合に処理が起動する。
【００７４】
図９に示すように、カメラ制御部１５は、記憶部１２に記憶された電子地図データ１２ｃを参照して、降雨地域内に存在する観測地点を抽出する（ステップＳ１０１）。そして、カメラ制御部１５は、カメラ３０を撮像ポイントに向けて観測地点を撮像させ、取得部１４に観測画像を取得させる「カメラ制御処理」を実行する（ステップＳ１０２）。
【００７５】
続いて、検出部１６は、取得部１４によって取得された観測画像を用いて堤防ライン及び水面ラインを検出する「ライン検出処理」を実行する（ステップＳ１０３）。その後、監視部１７は、検出部１６によって検出された堤防ライン及び水面ラインから算出された堤防高Ｗａ及び水面高Ｗｂを用いて、水面から堤防までの距離である水位Ｄと、その水位の増分ΔＬとを算出する（ステップＳ１０４）。
【００７６】
その後、監視部１７は、水位Ｄが所定の閾値ＤＴＨ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。このとき、水位Ｄが閾値ＤＴＨ以下である場合（ステップＳ１０５肯定）には、監視部１７は、水位の増分ΔＬが所定の閾値ΔＬＴＨ以上であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１０６）。
【００７７】
そして、水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ以上である場合（ステップＳ１０６肯定）には、監視部１７は、複数の観測地点で増水のおそれありと判定したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、今回始めて観測地点に増水のおそれありと判定した場合（ステップＳ１０７否定）には、監視部１７は、今回に水位の監視の対象とした観測地点と隣接する観測地点を抽出する（ステップＳ１０８）。その後、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６までの水位の監視に関する処理が改めて実行される。
【００７８】
ここで、複数の観測地点で増水のおそれありと判定した場合（ステップＳ１０７肯定）には、監視部１７は、増水のおそれありと判定した各々の観測地点に関する情報を危険地点データ１２ｅとして記憶部１２へ登録する（ステップＳ１０９）。その後、報知制御部１８は、危険地点を利用者端末７０に報知する「報知制御処理」を実行し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。
【００７９】
なお、水位Ｄが閾値ＤＴＨよりも大きいか、あるいは水位の増分ΔＬが閾値ΔＬＴＨ未満である場合（ステップＳ１０５否定またはＳ１０６否定）には、増水のおそれがないので、そのまま処理を終了する。
【００８０】
（２）カメラ制御処理
図１０は、実施例１に係るカメラ制御処理の手順を示すフローチャートである。このカメラ制御処理は、図９に示したステップＳ１０２に対する処理であり、水位を監視する対象の観測地点が抽出された場合に処理が起動する。
【００８１】
図１０に示すように、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されたカメラ３０の緯度及び経度と先に抽出した観測地点の緯度及び経度とを用いて、カメラ３０から観測地点までの距離をカメラ３０ごとに算出する（ステップＳ３０１）。そして、カメラ制御部１５は、カメラ３０のうち観測地点までの距離が最も近いカメラ３０を観測地点の撮像に使用するカメラとして選択する（ステップＳ３０２）。
【００８２】
続いて、カメラ制御部１５は、観測地点の撮像に使用するカメラとして選択したカメラ３０に撮像させる撮像ポイントの緯度及び経度を抽出する（ステップＳ３０３）。その後、カメラ制御部１５は、カメラメタデータ１２ｂに定義されているカメラ３０の基準撮像位置、観測ポイントの位置及び先に抽出した撮像ポイントの相対値に基づいて撮像パラメータを決定する（ステップＳ３０４）。
【００８３】
そして、カメラ制御部１５は、先に決定した撮像パラメータにしたがってカメラ３０の制御コマンドを生成した上でその制御コマンドをカメラ３０へ送信することより、カメラ３０のパン、チルト及び／又はズームを制御する（ステップＳ３０５）。
【００８４】
その後、取得部１４は、カメラ制御部１５によってカメラ３０の水平回転及び／又は仰角とカメラ３０の倍率との調整がなされて撮像された観測画像を取得し（ステップＳ３０６）、取得した観測画像を記憶部１２へ格納して処理を終了する。
【００８５】
（３）ライン検出処理
図１１は、実施例１に係るライン検出処理の手順を示すフローチャートである。このライン検出処理は、図９に示したステップＳ１０３に対応する処理であり、取得部１４によって観測画像が記憶部１２へ取り込まれた場合に処理を起動する。
【００８６】
図１１に示すように、エッジ処理部１６ａは、観測画像メタデータ１２ａを参照して、取得部１４によって記憶部１２に取り込まれた観測画像を読み出し、読み出した観測画像のエッジを検出する（ステップＳ５０１）。
【００８７】
そして、エッジ処理部１６ａは、ＧＩＳ機能を用いて、記憶部１２に電子地図データ１２ｃとして記憶された河川の中心線をエッジが検出された観測画像に重ね合わせる（ステップＳ５０２）。続いて、エッジ処理部１６ａは、観測画像内のエッジを連結してライン画像を生成する（ステップＳ５０３）。
【００８８】
その後、第１の検出部１６ｂは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつライン画像上で最上位に位置する堤防ラインを検出する（ステップＳ５０４）。
【００８９】
さらに、第２の検出部１６ｃは、観測地点に対応する電子地図データ１２ｃを基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、かつライン画像のフレーム間で形状が変化する水面ラインを検出する（ステップＳ５０５）。
【００９０】
その後、検出部１６は、ライン画像上における堤防ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより堤防高Ｗａを算出するとともに、水面ラインの高さから河川の中心線の高さを減算することにより水面高Ｗｂを算出する（ステップＳ５０６）。
【００９１】
そして、検出部１６は、堤防ライン及び水面ラインの検出に使用した観測画像のうち最初のフレームの地点番号、水系、河川、ｋｐ、カメラＩＤに堤防高Ｗａ、水面高Ｗｂ及び検出日時を対応付けた河川ラインデータを記憶部１２へ登録する（ステップＳ５０７）。
【００９２】
なお、図１１におけるステップＳ５０４及びＳ５０５の処理は、必ずしも図示の順序で実行させる必要はない。すなわち、各々の処理の順序を入れ換えて実行することもできれば、各々の処理を並列して実行することもできる。
【００９３】
（４）報知制御処理
図１２は、実施例１に係る報知制御処理の手順を示すフローチャートである。この報知制御処理は、複数の観測地点で増水のおそれありと判定されて危険地点データ１２ｅが記憶部１２へ登録された場合に処理が起動する。
【００９４】
図１２に示すように、報知制御部１８は、記憶部１２から危険地点データ１２ｄを読み出す（ステップＳ７０１）。そして、報知制御部１８は、電子地図データ１２ｃを用いて、電子地図上に危険地点をマッピングしたコンテンツデータをウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、コンテンツデータを利用者端末７０に提供する（ステップＳ７０２）。
【００９５】
続いて、報知制御部１８は、複数の危険地点に関する観測画像をつなげ合わせた映像をウェブ上に公開したり、配信したりすることにより、ブラウザ等でスクロール操作により閲覧可能な映像を利用者端末７０に提供する（ステップＳ７０３）。
【００９６】
その後、報知制御部１８は、各々の危険地点の緯度、経度および住所が記述された電子メールを利用者端末７０に送信し（ステップＳ７０４）、処理を終了する。
【００９７】
なお、図１２におけるステップＳ７０２及びＳ７０４の処理は、必ずしも図示の順序で実行させる必要はない。すなわち、各々の処理の順序を入れ換えて実行することもできれば、各々の処理を並列して実行することもできる。
【００９８】
［実施例１の効果］
上述してきたように、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち最上位に位置し形状が時間変化しない第１のラインを検出することによって観測画像内に写る堤防ラインを推定する。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の観測画像から検出される略平行なライン群のうち形状が時間変化する第２のラインを検出することによって観測画像内に写る水面ラインを推定する。
【００９９】
それゆえ、本実施例に係る水位監視装置１０は、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像と観測画像とを比較せずとも、観測画像を使用するだけで観測地点の水位を監視できる。したがって、本実施例に係る水位監視装置１０によれば、事前準備なしに水位を監視できる。さらに、本実施例に係る水位監視装置１０では、事前に計測した三次元空間情報もしくは参照用画像を使用しないので、観測地点における河川の環境が変化したとしても三次元空間情報や参照用画像を改めて登録し直す必要もない。
【０１００】
ここで、本実施例に係る水位監視装置１０がカメラ３０によって観測地点が任意の方向から撮像された観測画像を用いて水位を監視できる。図１３〜図１５は、実施例１に係る水位監視装置１０の効果を説明するための図である。図１３の例では、河川が流れる方向とカメラ３０が撮像する方向とが略垂直である場合におけるラインの検出例を示す。図１４及び図１５の例では、カメラ３０が撮像する方向を河川が流れる方向に近づけた場合におけるラインの検出例を示す。
【０１０１】
図１３に示す例では、観測画像６０Ａからエッジを検出することによりエッジ画像６１Ａがエッジ処理部１６ａによって生成される。このとき、電子地図における河川の中心線をエッジ画像６１Ａに重ね合わせることにより、河川の中心線６２Ａが得られる。そして、河川の中心線６２Ａを基準にしてエッジ同士を連結することによりライン画像６４Ａがエッジ処理部１６ａによって生成される。ここで、ライン画像６４Ａに含まれるライン６３Ａａ〜６３Ａｄの４つのラインのうちライン６３Ａｄは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合、河川の中心線６２Ａに類似する方向を持つライン６３Ａａ〜６３Ａｄのうち、ライン画像６４Ａの最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン６３Ａａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン６３Ａａ〜６３Ａｄのうち、ライン画像のフレーム間で形状が変化するライン６３Ａｄが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。
【０１０２】
図１４に示す例では、観測画像６０Ｂからエッジを検出することによりエッジ画像６１Ｂがエッジ処理部１６ａによって生成される。このとき、電子地図における河川の中心線をエッジ画像６１Ｂに重ね合わせることにより、河川の中心線６２Ｂが得られる。そして、河川の中心線６２Ｂを基準にしてエッジ同士を連結することによりライン画像６４Ｂがエッジ処理部１６ａによって生成される。ここで、ライン画像６４Ｂに含まれるライン６３Ｂａ〜６３Ｂｃの３つのラインのうちライン６３Ｂｃは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合、河川の中心線６２Ｂに類似する方向を持つライン６３Ｂａ〜６３Ｂｃのうち、ライン画像６４Ｂの最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン６３Ｂａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン６３Ｂａ〜６３Ｂｃのうち、ライン画像のフレーム間で形状が変化するライン６３Ｂｃが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。
【０１０３】
図１５に示す例では、観測画像６０Ｃからエッジを検出することによりエッジ画像６１Ｃがエッジ処理部１６ａによって生成される。このとき、電子地図における河川の中心線をエッジ画像６１Ｃに重ね合わせることにより、河川の中心線６２Ｃが得られる。そして、河川の中心線６２Ｃを基準にしてエッジ同士を連結することによりライン画像６４Ｃがエッジ処理部１６ａによって生成される。ここで、ライン画像６４Ｃに含まれるライン６３Ｃａ〜６３Ｃｆの６つのラインのうちライン６３Ｃｆは、他のライン画像との間で形状の変化が検出されたラインであることとする。この場合、河川の中心線６２Ｃに類似する方向を持つライン６３Ｃａ〜６３Ｃｆのうち、ライン画像６４Ｃの最上に位置し、かつライン画像のフレーム間で形状の変化が検出されなかったライン６３Ｃａが堤防ラインとして第１の検出部１６ｂによって検出される。また、ライン６３Ｃａ〜６３Ｃｆのうち、ライン画像のフレーム間で形状が変化するライン６３Ｃｆが水面ラインとして第２の検出部１６ｃによって検出される。
【０１０４】
このように、本実施例に係る水位監視装置１０では、河川が流れる方向とカメラ３０が撮像する方向とが略垂直である場合でも、カメラ３０が撮像する方向を河川が流れる方向に近づけた場合でも、堤防ライン及び水面ラインを適切に検出できる。
【０１０５】
また、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測画像からエッジ検出されたエッジのうち所定の範囲内にある類似方向のエッジを連結したラインを含むライン画像を生成する。その上で、本実施例に係る水位監視装置１０は、ライン画像から堤防ライン及び水面ラインを検出する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測画像から検出されたエッジのうち堤防または水面を形成するエッジが一部欠けていたとしても、堤防ライン及び水面ラインを検出することが可能になる。
【０１０６】
さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、観測地点に対応する地図情報を基準に設定された河川の中心線の向きと類似し、ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつライン画像上で最上位に位置するラインを堤防ラインとして検出する。また、本実施例に係る水位監視装置１０は、河川の中心線の向きと類似し、かつライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを水面ラインとして検出する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、堤防ライン及び水面ラインと類似する方向を持つ可能性が高い河川の中心線を基準に堤防ライン及び水面ラインできる。それゆえ、本実施例に係る水位監視装置１０では、ライン画像において互いの向きが類似する複数のラインの中でも、堤防ライン及び水面ラインを適切に検出できる。
【０１０７】
また、本実施例に係る水位監視装置１０は、堤防ラインと水面ラインとの相対距離が所定の閾値未満であるか否か、もしくは堤防ラインと水面ラインとの相対距離の時間変化が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって観測地点の水位を監視する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測地点で水面ラインが堤防ラインにせまっているか否か、あるいは水面が急激に上昇しているか否かを監視できる。よって、本実施例に係る水位監視装置１０では、観測地点の増水を正確に監視できる。
【０１０８】
さらに、本実施例に係る水位監視装置１０は、堤防ライン及び水面ラインの相対距離が閾値未満であるか、もしくは相対距離の時間変化が閾値以上であると判定された場合に、当該観測地点を報知するように制御する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、増水のおそれがある観測地点を危険地点として周知することが可能になる。
【０１０９】
また、本実施例に係る水位監視装置１０は、堤防ライン及び水面ラインの相対距離が閾値未満であるか、もしくは相対距離の時間変化が閾値以上であると複数の観測地点を対象に判定された場合に、報知を実行する。このため、本実施例に係る水位監視装置１０では、１つの観測地点で増水が発生した場合には隣接する観測地点でも増水が発生するという河川の増水傾向に適合した場合に限って観測地点を危険地点と報知できる。よって、本実施例に係る水位監視装置１０では、１つの観測地点が誤判定により増水のおそれありと判定した場合に報知するのを防止でき、誤報を発するのを防止できる。
【実施例２】
【０１１０】
さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【０１１１】
［応用例］
上記の実施例１では、河川の中心線を基準に堤防ライン及び水面ラインを検出する場合を例示したが、開示の装置はこれに限定されない。例えば、開示の装置は、ライン画像のフレーム間で形状が変化する水面ラインを最初に検出してから、ライン画像上で水面ラインよりも上に存在するラインのうち最上に位置するラインを堤防ラインとして検出することもできる。
【０１１２】
［適用範囲］
上記の実施例１では、観測地点を一定間隔に設ける場合を説明したが、河川における観測地点の設定は実施例１の態様に限定されない。例えば、開示の装置は、カメラ３０によって検出精度の高い画像を得られる地点を観測地点としてもよい。また、開示の装置は、観測地点を一定間隔で設定することなく、河川の合流点、流量が急激に変化する地点などの観測地点の設置間隔を縮めたりすることができる。
【０１１３】
また、上記の実施例１では、河川の水位を監視する場合を例示したが、開示の装置はこれに限定されない。すなわち、開示の装置は、河川以外の海や湖沼などの水域にも同様に適用できる。
【０１１４】
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７または報知制御部１８を水位監視装置の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。また、取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７または報知制御部１８を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の水位監視装置の機能を実現するようにしてもよい。
【０１１５】
［水位監視プログラム］
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１６を用いて、上記の実施例と同様の機能を有する水位監視プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。
【０１１６】
図１６は、実施例１及び実施例２に係る水位監視プログラムを実行するコンピュータの一例について説明するための図である。図１６に示すように、コンピュータ１００は、操作部１１０ａと、スピーカ１１０ｂと、カメラ１１０ｃと、ディスプレイ１２０と、通信部１３０とを有する。さらに、このコンピュータ１００は、ＣＰＵ１５０と、ＲＯＭ１６０と、ＨＤＤ１７０と、ＲＡＭ１８０と有する。これら１１０〜１８０の各部はバス１４０を介して接続される。
【０１１７】
ＨＤＤ１７０には、図１６に示すように、上記の実施例１で示した取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７及び報知制御部１８と同様の機能を発揮する水位監視プログラム１７０ａが予め記憶される。この水位監視プログラム１７０ａについては、図２に示した各々の取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７及び報知制御部１８の各構成要素と同様、適宜統合又は分離しても良い。すなわち、ＨＤＤ１７０に格納される各データは、常に全てのデータがＨＤＤ１７０に格納される必要はなく、処理に必要なデータのみがＨＤＤ１７０に格納されれば良い。
【０１１８】
そして、ＣＰＵ１５０が、水位監視プログラム１７０ａをＨＤＤ１７０から読み出してＲＡＭ１８０に展開する。これによって、図１６に示すように、水位監視プログラム１７０ａは、水位監視プロセス１８０ａとして機能する。この水位監視プロセス１８０ａは、ＨＤＤ１７０から読み出した各種データを適宜ＲＡＭ１８０上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開した各種データに基づいて各種処理を実行する。なお、水位監視プロセス１８０ａは、図２に示した取得部１４、カメラ制御部１５、検出部１６、監視部１７及び報知制御部１８にて実行される処理、例えば図９〜図１２に示す処理を含む。また、ＣＰＵ１５０上で仮想的に実現される各処理部は、常に全ての処理部がＣＰＵ１５０上で動作する必要はなく、処理に必要な処理部のみが仮想的に実現されれば良い。
【０１１９】
なお、上記の水位監視プログラム１７０ａについては、必ずしも最初からＨＤＤ１７０やＲＯＭ１６０に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータ１００に挿入されるフレキシブルディスク、いわゆるＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させる。そして、コンピュータ１００がこれらの可搬用の物理媒体から各プログラムを取得して実行するようにしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１００に接続される他のコンピュータまたはサーバ装置などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータ１００がこれらから各プログラムを取得して実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 防災システム
３ ネットワーク
１０ 水位監視装置
１１ 通信Ｉ／Ｆ部
１２ 記憶部
１２ａ 観測画像メタデータ
１２ｂ カメラメタデータ
１２ｃ 電子地図データ
１２ｄ 河川ラインデータ
１２ｅ 危険地点データ
１３ 制御部
１４ 取得部
１５ カメラ制御部
１６ 検出部
１６ａ エッジ処理部
１６ｂ 第１の検出部
１６ｃ 第２の検出部
１７ 監視部
１８ 報知制御部
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ カメラ
５０ 河川情報管理装置
７０ 利用者端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する取得部と、
前記取得部によって取得される観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインと、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインとを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された第１のライン及び第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する監視部と
を有することを特徴とする水位監視装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記取得部によって取得される観測画像からエッジ検出されたエッジのうち所定の範囲内にある類似方向のエッジを連結したラインを含むライン画像を生成するエッジ処理部をさらに有し、
前記エッジ処理部によって生成されたライン画像から前記第１のライン及び前記第２のラインを検出することを特徴とする請求項１に記載の水位監視装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記観測地点に対応する地図情報を基準に設定された基準ラインの向きと類似し、前記ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記ライン画像上で最上位に位置するラインを前記第１のラインとして検出する第１の検出部と、
前記基準ラインの向きと類似し、かつ前記ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを前記第２のラインとして検出する第２の検出部と
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の水位監視装置。
【請求項４】
前記監視部は、前記第１のラインと前記第２のラインとの相対距離が所定の閾値未満であるか否か、もしくは前記第１のラインと前記第２のラインとの相対距離の時間変化が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって前記観測地点の水位を監視する請求項１、２または３に記載の水位監視装置。
【請求項５】
前記監視部によって前記相対距離が閾値未満であるか、もしくは前記相対距離の時間変化が閾値以上であると判定された場合に、当該観測地点を報知するように制御する報知制御部をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の水位監視装置。
【請求項６】
前記報知制御部は、
前記監視部によって前記相対距離が閾値未満であるか、もしくは前記相対距離の時間変化が閾値以上であると複数の観測地点を対象に判定された場合に、報知を実行することを特徴とする請求項５に記載の水位監視装置。
【請求項７】
コンピュータが、
所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得し、
前記観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインと、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインとを検出し、
前記第１のライン及び前記第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する処理
を実行することを特徴とする水位監視方法。
【請求項８】
コンピュータに、
所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得し、
前記観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインと、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインとを検出し、
前記第１のライン及び前記第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する処理
を実行させることを特徴とする水位監視プログラム。
【請求項１】
所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得する取得部と、
前記取得部によって取得される観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインと、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインとを検出する検出部と、
前記検出部によって検出された第１のライン及び第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する監視部と
を有することを特徴とする水位監視装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記取得部によって取得される観測画像からエッジ検出されたエッジのうち所定の範囲内にある類似方向のエッジを連結したラインを含むライン画像を生成するエッジ処理部をさらに有し、
前記エッジ処理部によって生成されたライン画像から前記第１のライン及び前記第２のラインを検出することを特徴とする請求項１に記載の水位監視装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記観測地点に対応する地図情報を基準に設定された基準ラインの向きと類似し、前記ライン画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記ライン画像上で最上位に位置するラインを前記第１のラインとして検出する第１の検出部と、
前記基準ラインの向きと類似し、かつ前記ライン画像のフレーム間で形状が変化するラインを前記第２のラインとして検出する第２の検出部と
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の水位監視装置。
【請求項４】
前記監視部は、前記第１のラインと前記第２のラインとの相対距離が所定の閾値未満であるか否か、もしくは前記第１のラインと前記第２のラインとの相対距離の時間変化が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって前記観測地点の水位を監視する請求項１、２または３に記載の水位監視装置。
【請求項５】
前記監視部によって前記相対距離が閾値未満であるか、もしくは前記相対距離の時間変化が閾値以上であると判定された場合に、当該観測地点を報知するように制御する報知制御部をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の水位監視装置。
【請求項６】
前記報知制御部は、
前記監視部によって前記相対距離が閾値未満であるか、もしくは前記相対距離の時間変化が閾値以上であると複数の観測地点を対象に判定された場合に、報知を実行することを特徴とする請求項５に記載の水位監視装置。
【請求項７】
コンピュータが、
所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得し、
前記観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインと、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインとを検出し、
前記第１のライン及び前記第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する処理
を実行することを特徴とする水位監視方法。
【請求項８】
コンピュータに、
所定の水域を撮像可能に設けられた撮像装置から、前記水域のうち観測対象とする観測地点を含んで撮像された観測画像を取得し、
前記観測画像からエッジ検出によって得られる互いの向きが類似する複数のラインのうち、前記観測画像のフレーム間で形状が変化せず、かつ前記観測画像上で最上位に位置する第１のラインと、前記観測画像のフレーム間で形状が変化する第２のラインとを検出し、
前記第１のライン及び前記第２のラインに基づいて、前記観測地点の水位を監視する処理
を実行させることを特徴とする水位監視プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１９８０７９（Ｐ２０１２−１９８０７９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１７６２（Ｐ２０１１−６１７６２）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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