JP2015052824A - 火災検知装置及び火災検知方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火災検知装置に於いて、
監視領域の画像を撮像する撮像手段と、
撮像手段に略対向して配置され、撮像手段を除く監視領域に所定波長の赤外線光を照射し、撮像手段から見た監視領域を背光照明する照明手段と、
撮像手段で撮像した画像から稜線を抽出する稜線抽出手段と、
稜線抽出手段で抽出した稜線の中から煙による特徴的な所定の稜線を検知して火災を判断する火災判断手段と、
を設けたことを特徴とする。
撮像手段は、監視領域に煙が存在した場合に、照明手段の背光照明による煙の散乱光画像を撮像する。
照明手段の照明光軸に交差する撮像手段の撮像光軸が所定の立体構成角となるように、照明手段及び撮像手段を監視領域に配置する。
稜線抽出手段は、撮像手段で撮像した画像に含まれる照明領域を除く画像を切り出して稜線を抽出する。
撮像手段により撮像した画像に、照明手段の照明領域が入らないように、照明手段及び撮像手段を検煙空間に配置する。
稜線抽出手段は、撮像手段で撮像した画像にエッジ強調処理を施して稜線を抽出し、
火災判断手段は、
稜線抽出手段で抽出した稜線の画像を複数の画像領域に分割し、画像領域毎に稜線の直線成分を抽出する直線成分抽出手段と、
画像領域毎に、直線成分抽出手段で抽出して直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を求める時系列変化検出手段と、
時系列変化検出手段で検出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生累積頻度となる所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する火災判断手段と、
を備える。
火災判断手段は、傾きが一定で発生頻度の異なる直線成分の時系列変化を1又は複数検知した場合に、火災と判断する。
本発明は、火災検知方法に於いて、
撮像手段により監視領域の画像を撮像し、
撮像手段に略対向して配置された照明手段により、撮像手段を除く監視領域に所定波長の赤外線光を照射し、撮像手段から見た監視領域を背光照明し、
撮像手段で撮像した画像から稜線を稜線抽出手段により抽出し、
稜線抽出手段で抽出した稜線の中から火災判断手段により煙による特徴的な所定の稜線を検知して火災を判断することを特徴とする。
本発明の火災検知装置及び火災検知方法によれば、撮像手段に対向して配置した照明手段により所定波長の赤外線光を照射して監視領域を撮像手段から見て背光照明し、撮像部により撮像した監視領域の画像から、煙により発生する稜線の直線成分を抽出し、その傾きと発生頻度について時系列での変化を求め、煙による特徴的な時系列変化を検知するようにしたため、夜間の就寝などに伴い監視領域となる部屋の照明を消した暗い状態であっても、赤外線光の照射による背光照明で監視領域の鮮明な画像を撮像手段で撮像することができ、暗い中であっても、火災の初期の段階で多い燻焼燃焼により発生するごく微量の煙の立ち上りを確実に検知し、火災を早期に判断して報知することを可能とする。
また、撮像手段は、監視領域に煙が存在した場合に、照明手段の背光照明による煙の散乱光画像を撮像するようにしたため、火災初期の段階で多い燻焼燃焼で立ち上がるごく微量の煙であっても、立ち上がる微量の煙に撮像手段の反対側から照明手段により赤外線光を照射して背光照明することで、赤外線光が煙粒子に当って散乱光を発生し、これを撮像手段で撮像すると、暗闇の中に、煙の散乱光画像が明るく浮かび上がるように見える煙画像を撮像することができる。
また、撮像手段により撮像した画像から照明領域を除く領域を切り出したり、照明領域を含まない画像を撮像することで、照明手段による赤外線光が当って照明されている背景画像を処理対象から除外し、背景が暗闇となる検煙空間の部分のみを撮像することで、暗闇の中に背光照明による散乱光の発生で鮮明に浮き上がる微弱な煙の筋を確実に捕らえて火災を検知可能とする。
図1は本発明による火災検知装置を設置した監視領域を透視して示した説明図であり、図2(A)は監視領域を平面で示し、図2(B)は監視領域を対角線上の立面で示し、更に図3に明るい状態で撮像した画面を示す。
(明るい監視領域での検出原理)
本発明により微量の煙を検知する原理を説明すると次のようになる。本発明は、図4(A)に示す火源20から立ち上がる微量の煙24を画像処理により検知するが、この場合、初期の煙24は、図4(B)に示すように、半透明かつ円筒状の物体が、揺らぎつつ火源より上方へ伸びて行く煙モデル24aとして考えられる。
一方、監視領域の照明が消えた暗い状態で、赤外線照明器12を点灯して監視領域を背光照明した場合、監視カメラ10から見た図4(A)に示す火源20から立ち上がる微量の煙24は、赤外線照明器12から照射した赤外線光を背後から受け、煙粒子に当った赤外線が散乱し、監視カメラ10側に強い分布を持つ散乱光を発生する。
(火災検知装置の機能構成)
図5は本発明による火災検知装置の機能構成の概略を示したブロック図である。図5に示すように、火災検知装置は、監視カメラ10と画像処理装置14で構成され、画像処理装置14は、そのハードウェアとしてCPU、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等で構成され、CPUによるプログラムの実行により実現される機能として、制御部32、稜線抽出手段として機能する稜線抽出部38、火災判断手段として機能する火災判断部40を備え、更に、火災判断部40の機能として、直線成分抽出手段として機能する直線成分抽出部42、時系列変化検出手段として機能する時系列変化検出部44、及び火災検知手段として機能する火災検知部46を設けている。
ベクトルB1は(θ1,2)
ベクトルB2は(θ2,2)
ベクトルB2は(θ3,1)
となり、時刻t2〜t4では、その時系列変化に応じて累積的に増加していく。
ベクトルB1は(θ1,1)、
ベクトルB2は(θ2,1)
ベクトルB3は(θ3,2)、
ベクトルB4は(θ4,1)、
ベクトルB5は(θ5,1)
となり、時刻t2〜t4では、その時系列変化に応じて累積的に増加していく。
例えば、時系列変化検出部44により、図10及び図12の時刻t4に示す直線成分の傾きと発生頻度の累積で与えられる時系列変化が検知された場合、煙による特徴的な時系列変化は、傾きと発生頻度と異なる累積ベクトルが放射状に複数存在する所謂デイジーパターンとなっている。そこで、火災検知部36は、煙による特徴的な時系列変化を示すデイジーパターンを検知して火災を判断する。
図13は、赤外線照明器12の背光照明を必要としない監視領域が明るい場合に監視カメラ10で撮像した画像について、図5の稜線抽出部38により抽出された画像30であり、火源18から立ち上る煙稜線24cを抽出し、また背景の床と壁の境目や壁にある筋の稜線を抽出している。
図16は図5の画像処理装置による火災検知動作を示したフローチャートである。
図17は監視領域における監視カメラと赤外線照明器の他の配置を示した説明図であり、図2(B)と同様に、図1の監視領域18を対角線上の立面で示している。
図19は照明光軸と撮像光軸を交差しないようにする監視カメラと赤外線照明器の配置を示した説明図であり、図19(A)は監視領域の平面を示し、図19(B)は監視領域の側面を示している。
(監視カメラと赤外線照明器の配置)
上記の実施形態では、監視カメラと赤外線照明器を、監視領域の対角方向に位置するコーナ上部に対向して配置しているが、コーナ部を外れた位置に対向して配置しても良い。
上記の実施形態にあっては、夜間などの監視領域が暗くなっている場合に、赤外線照明器を連続点灯して監視領域を背光照明しているが、所定の監視周期毎に所定時間だけ赤外線照明器を点灯して監視カメラによる撮像を行って火災を検知する処理を繰り返しても良い。これにより赤外線照明器の消費電力を低減可能とする。
上記の実施形態では、赤外線照明器で照明した状態で、監視カメラにより撮像した画像について、非照明エリアを切り出して稜線抽出処理を行っているが、非照明エリアの切り出しを行わず、照明エリアと非照明エリアを含む画像を対象に稜線抽出処理を行っても良い。この場合には、照明領域となる背景部分についても稜線が抽出されるが、その後の背景稜線の直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化から背景稜線の定常パターンが検知されて除外されることから、照明領域に煙の筋が立ちあがっても、背景稜線から煙稜線を区別して火災を検知することが可能である。
上記の実施形態にあっては、画像にゾーベルフィルタを適用して煙の稜線を抽出しているが、プレヴィットフィルタ(Prewitt Filter)等のエッジ強調処理に用いた適宜のフィルタを適用しても良い。
上記の実施形態にあっては、ハフ変換を適用して煙の稜線を抽出しているが、Line Segment Detector(LSD)等の画像から直線成分を抽出する処理方法を適用しても良い。
上記の実施形態にあっては、監視カメラと画像処理装置を分離配置して伝送路により接続しているが、両者を一体化した装置としても良い。
10a:撮像光軸
12:赤外線照明器
12a:照明光軸
14:画像処理装置
16:火災報知設備
18:監視領域
20:火源
24:煙
24a:煙モデル
24b:煙散乱光像
24c:煙稜線
26:照明エリア
28:撮像エリア
30:画像
32:制御部
34:照明駆動部
36:伝送部
38:稜線抽出部
40:火災判断部
42:直線成分抽出部
44:時系列変化検出部
46:火災検知部
Claims (14)
- 監視領域の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段に略対向して配置され、前記撮像手段を除く監視領域に所定波長の赤外線光を照射し、前記撮像手段から見た監視領域を背光照明する照明手段と、
前記撮像手段で撮像した画像から稜線を抽出する稜線抽出手段と、
前記稜線抽出手段で抽出した稜線の中から煙による特徴的な所定の稜線を検知して火災を判断する火災判断手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知装置。
- 請求項1記載の火災検知装置に於いて、前記撮像手段は、前記監視領域に煙が存在した場合に、前記照明手段の背光照明による煙の散乱光画像を撮像することを特徴とする火災検知装置。
- 請求項1記載の火災検知装置に於いて、前記照明手段の照明光軸に交差する前記撮像手段の撮像光軸が所定の立体構成角となるように、前記照明手段及び前記撮像手段を前記監視領域に配置したことを特徴とする火災検知装置。
- 請求項1記載の火災検知装置に於いて、前記稜線抽出手段は、前記撮像手段で撮像した画像に含まれる照明領域を除く画像を切り出して稜線を抽出することを特徴とする火災検知装置。
- 請求項1記載の火災検知装置に於いて、前記撮像手段により撮像した画像に、前記照明手段の照明領域が入らないように、前記照明手段及び前記撮像手段を前記監視領域に配置したことを特徴とする火災検知装置。
- 請求項1記載の火災検知装置に於いて、
前記稜線抽出手段は、前記撮像手段で撮像した画像にエッジ強調処理を施して稜線を抽出し、
前記火災判断手段は、
前記稜線抽出手段で抽出した稜線の画像を複数の画像領域に分割し、前記画像領域毎に稜線の直線成分を抽出する直線成分抽出手段と、
前記画像領域毎に、前記直線成分抽出手段で抽出して直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を求める時系列変化検出手段と、
前記時系列変化検出手段で検出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生累積頻度となる所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する火災検知手段と、
を備えたことを特徴とする火災検知装置。
- 請求項6記載の火災検知装置に於いて、前記火災検知手段は、傾きが一定で発生頻度の異なる直線成分の時系列変化を1又は複数検知した場合に、火災と判断することを特徴とする火災検知装置。
- 撮像手段により監視領域の画像を撮像し、
前記撮像手段に略対向して配置された照明手段により、前記撮像手段を除く監視領域に所定波長の赤外線光を照射し、前記撮像手段から見た監視領域を背光照明、
前記撮像手段で撮像した画像から稜線を稜線抽出手段により抽出し、
前記稜線抽出手段で抽出した稜線の中から火災判断手段により煙による特徴的な所定の稜線を検知して火災を判断することを特徴とする火災検知方法。
- 請求項8記載の火災検知方法に於いて、前記撮像手段は、前記監視領域に煙が存在した場合に、前記照明手段の背光照明による煙の散乱光画像を撮像することを特徴とする火災検知方法。
- 請求項8記載の火災検知方法に於いて、前記照明手段の照明光軸に交差する前記撮像手段の撮像光軸が所定の立体構成角となるように、前記照明手段及び前記撮像手段を前記監視領域に配置したことを特徴とする火災検知方法。
- 請求項8記載の火災検知方法に於いて、前記稜線抽出手段は、前記撮像手段で撮像した画像に含まれる照明領域を除く画像を切り出して稜線を抽出することを特徴とする火災検知方法。
- 請求項8記載の火災検知方法に於いて、前記撮像手段により撮像した画像に、前記照明手段の照明領域が入らないように、前記照明手段及び前記撮像手段を前記監視領域に配置したことを特徴とする火災検知方法。
- 請求項8記載の火災検知装置に於いて、
前記撮像手段で撮像した画像に前記稜線抽出手段によりエッジ強調処理を施して稜線を抽出し、
前記火災判断手段は、
前記稜線抽出手段で抽出した稜線の画像を複数の画像領域に分割し、前記画像領域毎に稜線の直線成分を抽出し、
前記画像領域毎に、前記直線成分抽出手段で抽出して直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を求め、
前記時系列変化検出手段で検出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生累積頻度となる所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する、
ことを特徴とする火災検知方法。
- 請求項13記載の火災検知方法に於いて、前記火災検知手段は、傾きが一定で発生頻度の異なる直線成分の時系列変化を1又は複数検知した場合に、火災と判断することを特徴とする火災検知方法。
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