DE69721147T2

DE69721147T2 - Feueralarmsystem

Info

Publication number: DE69721147T2
Application number: DE69721147T
Authority: DE
Inventors: Misaki Kishimoto; Taketoshi Yamagishi
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1997-07-19
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2017-07-20
Also published as: EP0822526B1; JP3481397B2; EP0822526A3; US5926280A; DE69721147D1; JPH1049771A; EP0822526A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Feueralarmsystem mit einem Bilderfassungsmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein System zur Erkennung eines Feuers, welches eine Bildverarbeitungseinheit benutzt, ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-20559 offenbart worden. Das Hauptprinzip dieser Art von System ist es, die Flamme eines Feuers zu sensieren durch Extraktion eines Bereichs, der einen vorgegebenen Leuchtwert zeigt, aus einem erzeugten Bild.
Wenn das Feueralarmsystem in einem überwachten Bereich, beispielsweise einem Tunnel, installiert wird, gibt es außer einer Flamme die folgenden Lichtquellen mit einem vorgegebenen Leuchtwert:
< 1> eine künstliche Lichtquelle zur Beleuchtung (Natriumlampe)
< 2> eine Lichtquelle auf der Rückseite eines Fahrzeuges (Rückleuchte oder Positionslampe)
< 3> eine Lichtquelle auf der Frontseite eines Fahrzeuges (Scheinwerfer, Halogenleuchten oder Nebelscheinwerfer)
< 4> eine Lichtquelle auf einem Einsatzfahrzeug (rotierende Leuchte)
Diese Lichtquelle können Ursache eines Fehlalarms werden.
Die US 5,289,275 A offenbart ein Überwachungssystem mit Verwendung einer Bildverarbeitung, wobei die Temperatur einer vermuteten Flamme, die Flammenumrißlinie und die Entfernung benutzt werden, um die Strahlungsenergie zu berechnen. Die Größe der Strahlungsenergie selber, die Größe ihrer Änderung über die Zeit, die Größe der Flamme und die Größe ihrer Änderung über die Zeit können verwendet werden, um zu entscheiden, ob ein Feuer vorhanden ist oder nicht.
Die US 5,153,722 A beschreibt ein Feueralarmsystem mit Entwicklung der Bilder einer Kamera, um helle Flächenobjekte, deren Lage, Kantenprofil, Kantenflackern, Stationärität und spektrale Eigenschaften ebenso wie ein spektrales Flackern zu bestimmen, um ein Feuerereignis zu bestätigen. Die Wachstumsrate eines Feuers wird durch Differenzbilder bestimmt. Ein Feuer wird festgestellt, wenn drei Bilder die überprüften Eigenschaften erfüllen.
Die US 5,237,308 A offenbart ein Rauchüberwachungssystem, wobei Referenzbilder berechnet werden aus gemeinsamen Überlappungen einer Serie von Bildern. Ein sich bewegendes, unveränderliches Ziel wird identifiziert, keine überlappenden Koordinaten zu haben, während ein stationäres unveränderliches Ziel identifiziert wird, eine konstante Form und keine Bewegung der Koordinaten zu haben. Die System scheitern in Fällen von langsam beweglichen Zielen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Alarmsystem zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, Flammen allein zuverlässig durch Verwendung von Überwachungsbildern festzustellen, während es unbeeinflußt bleibt durch solche künstlichen Lichtquellen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Die Zusammenhangsbeziehung kann auf einer räumlichen Ebene und/oder auf einer zeitlichen Ebene untersucht werden. Dadurch kann das Mittel zur Berechnung der Größe einer Abweichung ein Mittel zur Berechnung des Flächenverhältnisses eines überlappenden Paares von fuereverdächtigen Bereichen und/oder ein Mittel zur Berechnung zweier Arten von Größen unter Verwendung zweier unterschiedlicher vorgegebener Zeitintervalle sein.
Sowohl ein stillstehendes Fahrzeug als auch ein Flamme können in einem überwachten Bereich existieren. Da die Fläche eines überlappenden Teils von Bereichen der Bilder, welche die Scheinwerfer eines stillstehenden Fahrzeuges oder dergleichen darstellen, übereinstimmt mit der Gesamtfläche der Bereiche, erreicht das Flächenverhältnis zwischen den Bereichen, welche die Scheinwerfer eines stillstehenden Fahrzeuges oder dergleichen darstellen, den Maximalwert von 1. Im Gegensatz dazu hat das Flächenverhältnis zwischen Bereichen, welche ein Flamme darstellen, deren Fläche sich die ganze Zeit ändert, immer einen Wert kleiner als 1. Die zwei Lichtquellen können daher von einander unterschieden werden. Ein Fehlalarm aufgrund der Scheinwerfer kann vermieden werden.
Im Falle einer rotierenden Lampe oder dergleichen, liegen die Flächenverhältnisse zwischen extrahierten Bereichen von Bildern, die mit einem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugt wurden, welche die rotierende Lampe darstellen, nahe bei den Flächenverhältnissen zwischen extrahierten Bereichen von Bildern, die eine Flamme darstellen. Nichtsdestoweniger kann, da die extrahierten Bereiche von Bildern, die mit einem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugt wurden, zur Berechnung der Flächenverhältnisse verwendet werden, die Lichtquelle, welche die extrahierten Bereiche beschreibt, identifiziert werden durch Unterscheidung einer Flamme von einer rotierenden Lampe. So kann ein Fehlalarm aufgrund der rotierenden Lampe verhindert werden.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches ein System der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines von einer Überwachungskamera erzeugten Bildes (Rohbild);
Fig. 3 ist ein Beispiel eines sich aus Bildverarbeitung (Extraktion) ergebenden Bildes welches in einem Binärspeicher gespeichert ist;
Fig. 4(1) bis 4(4) zeigen Binärbilder von extrahierten Bereichen, welche ine zeitliche Änderung darstellen;
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches extrahierte Bereiche von überlagerten Bildern zeigt, die zu verschiedenen Zeitpunkten erzeugt wurden;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches die Prozeßschritte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches den Bildaufnahmezeitablauf zeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Feueralarmsystem der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Überwachungskamera 1, einen Analog-zu- Digital-Wandler 2, einen Bildspeicher 3, einen Binärspeicher 7 und eine Bildverarbeitungseinheit 8.
Die Überwachungskamera 1, welche als ein Bilderfassungsmittel dient, ist beispielsweise eine CCD-Kamera und nimmt einen überwachten Bereich auf in Intervallen eines vorgegebenen Abtastzyklus. Die Überwachungskamera 1 gibt in Intervallen von 1/30 sec ein Farbbildsignal aus, welches zusammengesetzt ist aus Rot-, Grün- und Blaukomponentensignalen entsprechend dem NTSC-System. Die Überwachungskamera 1 ist an einer Stelle installiert, an welcher der überwachte Bereiche als Ganzes eingesehen werden kann, in beispielsweise einem Tunnel, der den überwachten Bereich bildet, und überwacht, falls ein Feuer ausbricht. Es ist die Bildverarbeitungseinheit, welche feststellt, ob ein erzeugtes Bild einen Feuerbereich enthält oder nicht.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines von der Überwachungskamera 1 erzeugten Bildes. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ist die Überwachungskamera 1 beispielsweise in einem oberen Bereich auf der Seitenwand des Tunnels installiert, so daß sie Bilder eines fortfahrenden Fahrzeuges C erzeugen kann. Dies ist beabsichtigt, um von den Scheinwerfern des Fahrzeuges C abgestrahltes Licht daran zu hindern, auf die Überwachungskamera 1 zu fallen. Wenn die Überwachungskamera auf diese Weise installiert ist, wird nicht stattfinden, daß den Scheinwerfer darstellende Bildbereiche während der Bildverarbeitung nicht als Feuerbereiche extrahiert werden.
Der Analog-zu-Digital-Wandler 2 wandelt Pixel für Pixel ein Farbbild, welches von der Überwachungskamera 1 erzeugt wurde, d. h. Rot-, Grün- und Blau-Signale in digitale Signal um, von denen jedes eine von mehreren Graustufen, beispielsweise 256 Graustufen, darstellt. Der Bildspeicher 3 zum Speichern der digitalisierten Videosignale besteht aus einem Rot-Komponenten-Bildspeicher 3R, einem Grün-Komponenten-Bildspeicher 3G, und einem Blau-Komponenten-Bildspeicher 3B und speichert Bilder, die von der Überwachungskamera 1 erzeugt wurden und ein Gesamtbild ausmachen. Jeder der Bildspeicher 3R, 3G und 3B des Bildspeichers 3 ist aus einer Vielzahl von Speichern zusammengesetzt, so daß eine Vielzahl von Bildern gespeichert werden kann. Während das älteste Bild gelöscht wird, wird ein neues Bild gespeichert, um das neueste Bild auf den neuesten Stand zu bringen.
Eine Minimalwert-Berechnungseinheit 4 (auf die auch als Minimalwertfilter Bezug genommen wird) vergleicht die Signalwerte der Rot- und Grün-Komponentensignal der Farbkomponentensignale, welche zum gleichen Zeitpunkt erzeugt und in dem Rot- Komponenten-Bildspeicher 3R und Grün-Komponenten-Bildpseicher 3 G gespeichert werden, und gibt einen Leuchtwert aus, welcher den kleineren Signalwert darstellt. Kurz gesagt, wird der kleinere der Leuchtwerts von rot und grün, welche in einer 255-stufigen Grauwertskala ausgedrückt sind, ausgegeben. Eine Feuerbereichsextraktionseinheit 6 kodiert binär ein Ausgabesignal der Minimalwert-Berechnungseinheit 4 in Bezug auf einen vorgegebenen Wert und extrahiert einen Bereich, welcher durch ein Signal dargestellt wird, das den vorgegebenen Wert übersteigt, als einen feuerverdächtigen Bereich (einen Bildbereich, der eine Lichtquelle beschreibt, welche ein Feuer sein könnte). In anderen Worten gesagt, wird ein feuerverdächtiger Bildbereich durch eine "1" wiedergegeben, und die anderen Bereiche davon (mit Signalwerten kleiner als der vorgegebenene Wert) werden durch eine "0" wiedergegeben. In der nachfolgenden Beschreibung kann auf einen feuerverdächtigen Bereich als einen extrahierten Bereich Bezug genommen werden. Der vorgegebenen Wert wird auf einen Wert eingestellt, der es möglich macht, ein Feuer von künstlichen Lichtquellen zu unterscheiden, um so eine Lichtquelle zu identifizieren, welche durch Bereiche beschrieben wird, die durch eine vorgegebene Helligkeit dargestellt sind. Der Binärspeicher 7 speichert durch die Feuerbereichsextraktionseinheit 6 binärkodierte Bilder, besteht aus einer Vielzahl von Speichern wieder Bildspeicher 3, und speichert nacheinander eine Vielzahl neuester, vom Bildspeicher 3 gelesener Bilder.
Ein Zusammenhangsentscheidungsmittel 11, ein erstes Feuerentscheidungsmittel 12, ein Flächenberechungsmittel 15, ein Verhältnisberechnungsmittel 20 und ein zweites Feuerentscheidungsmittel 22 werden später beschrieben werden. Die Minimalwert-Berechnungseinheit 4 und die Feuerbereichsextraktionseinheit 6 dienen als Beispiele eines Feuerbereichsextraktionsmittels 5 zur Auswahl und Extraktion eines Bildbereichs, der zeitweilig eine Lichtquelle beschreibt (welche mit einem vorgegebenen Leuchtwert abstrahlt) oder insbesondere einen feuerverdächtigen Bereich. Minimalwert-Berechnungseinheit 4, Feuerbereichsextraktionseinheit 6, Zusammenhangsentscheidungsmittel 11, Feuerentscheidungsmittel 11 und 22, Flächenberechungsmittel 15 und Verhältnisberechnungsmittel 20 bilden die Bildverarbeitungseinheit 8 zur Bildverarbeitung. Die Bildverarbeitungseinheit 8 setzt sich zusammen aus einem als Speichermittel dienenden ROM 3, einem als zeitweiliges Speichermittel dienenden RAM 32 und einer als Rechenmittel dienenden Mikroprozesssoreinheit (MPU) 33. Verschiedene von der Bildverarbeitungseinheit 8 ausgeführte Berechnungen werden von der MPU 33 ausgeführt gemäß einer im ROM 31 gespeicherten Aufgabe (Flußdiagramm von Fig. 6). Berechnete Werte werden im RAM 32 gespeichert. Das ROM 31 speichert einen zur Binärkodierung verwendeten, vorgegebenen Wert und zur Feuerentscheidung verwendete, vorgegebene Werte.
Nun werden die Prinzipien der Feuererkennung kurz beschrieben. Angenommen, daß ein von der Überwachungskamera 1 erzeugtes Bild ein Fahrzeugs C beschreibt, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Natriumlampe N zur Beleuchtung und eine Flamme F eines Feuers, was drei verschiedene Leuchtwerte liefert, da die Lichtquellen eine vorgegebene Helligkeit haben. CT in der Zeichnung bezeichnet Rücklichter (einschließlich Positionslichter) des Fahrzeuges C. Tabelle 1 listet Leuchtwerte auf, die durch drei Arten von Farbkomponentensignalen angegeben sind, welche die Rücklichter CT des Fahrzeuges, Natriumlampe N und Flamme F in einer 255-stufigen Grauskala wiedergeben. Tabelle 1 Leuchtwerte von rot, grün und blau von Lichtquellen im überwachten Bereich
Wenn die Farbkomponenten von rot, grün und blau in Betracht gezogen werden, kann man sehen n daß die roten und grünen Komponenten der Flamme F hohe Leuchtwerte darstellen, aber nur die rote Komponente jeder der künstlichen Lichtquellen der Rücklichter und Natriumlampe, welche eine der drei Farbkomponenten ist, einen hohen Leuchtwert darstellt. In anderen Worten gesagt, können durch Extrahieren eines Bereichs (Pixel), dessen rote und grüne Komponeten hohe Leuchtwerte darstellen, künstliche Lichtquellen darstellende Bereiche aus einem überwachten Bereich eliminiert werden, und ein alleiniger Feuerbereich kann hieraus extrahiert werden. Unter Berücksichtigung der Prinzipien werden die Betriebsvorgänge gemäß der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschrieben werden.
Ein Farbbildsignal, welches ein von der Überwachungskamera 1 erzeugtes Bild eines überwachten Bereichs darstellt, wird durch einen Analog-zu-Digital-Konverter 2 digitalisiert und dann im Bildspeicher 3 gespeichert. Genauer gesagt, werden die roten, grünen und blauen Signale digitalisiert und dann in den Rot-Komponenten-Bildspeicher 3R, Grün- Komponenten-Bildspeicher 3G beziehungsweise Blau-Komponenten-Bildspeicher 3B geschrieben. Jeder im Bildpseicher 3 gespeicherte Pixel des Bildes wird einer Minimalwertberechnung unterworfen mittels der Minimalwertberechnungseinheit 4. Nun wird die Bildverarbeitung beschrieben, indem beispielsweise Bildbereiche genommen werden, welche die Rücklichter CT des Fahrzeuges C darstellen, und mittels der Farbkomponentensignale wiedergegeben werden.
Die Minimalwertberechnungseinheit 4 vergleicht Leuchtwerte der roten und grünen Komponeten jedes Pixels, welche durch die Rot- und Grün-Komponentensignalen der Farbkomponentensignale, die im Rot-Komponenten-Bildspeicher 3R und Grün-Komponenten-Bildspeicher 3G gespeichert sind, angegeben werden und gibt ein Komponetensignal aus, welches den niedrigeren Leuchtwert angibt. Die rote Komponente eines die Rücklichter CT darstellenden Bildbereichs hat einen Leuchtwert von 160, und die grüne Komponente davon hat einen Leuchtwert von 75. Der Leuchtwert 75 der grünen Komponente wird daher ausgegeben. Basierend auf den ausgegebenen Werten führt die Feuerbereichsextraktionseinheit 6 eine Binärkodierung aus. Angenommen daß ein vorgegebener Wert, d. i. ein Schwellwert für die Binärkodierung, aus 180 eingestellt ist, wird dem Bereich eine "0" (Dunkelwert) zugeordnet, da der von der Minimalwertberechnungseinheit 4 ausgegebene Wert 75 beträgt. Entsprechend unterzieht sich ein die Natriumlampe N darstellender Bereich der Minimalwertberechnung und wird mittels der Feuerbereichsextraktionseinheit 6 einer Binärkodierung unterworfen. Folglich wird dem Bereich eine "0" zugeordnet.
Nun wird die Flamme eines Feuers diskutiert werden. Die grüne Komponente der Flamme F hat einen geringeren Leuchtwert als die rote Komponente davon, wie im Falle der Rücklichter CT und Natriumlampe N (wobei die rote Komponente einen geringeren Leuchtwert haben könnte). Der Leuchtwert der grünen Komponente wir daher von der Minimalwertberechnungseinheit 4 ausgegeben. Die Feuerbereichsextraktionseinheit 6 führt dann die Binärkodierung aus. Da der Leuchtwert der grünen Komponente der Flamme F 210 beträgt, d. h. größer ist als der vorgegebene Wert von 180, wird dem die Flamme F darstellenden Bildbereich eine "1" zugeordnet. Da der von der Minimalwertberechnungseinheit 4 ausgegebene Leuchtwert 210 beträgt, wird für die rote Komponente entschieden, daß sie größer als 210 ist. In anderen Worten gesagt, kann ein Bereich extrahiert werden, dessen dargestellte rote und grüne Leuchtwerte größer sind als der vorgegebene Wert.
Der Leuchtwert eines helleren Bereichs, der in der 255-stufigen Skala ausgedrückt werden soll, wird höher. Den Bildbereichen, die den Körper des Fahrzeuges C darstellen und anderen, welche kein Licht abstrahlen, wird auf der Ebene der von der Feuerbereichsextraktionseinheit 6 durchgeführten Binärkodierung eine "0" zugeordnet, ungeachtet einem von der Minimalwertberechnungseinheit 4 gelieferten Ergebnis. Fig. 3 zeigt ein Bild, welches sich aus einer Bildverarbeitung (Minimalwertberechung und Binärkodierung) ergibt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann nur ein Bereich eines im Bildspeicher 3 gespeicherten Bildes (Rohbild), welcher eine Flamme beschreibt, extrahiert und wiedergegeben werden, während Bereiche davon, welche die als eine Lichtquelle auf der Rückseite eines Fahrzeuges dienenden Rücklichter CT und die als Beleuchtungs-Lichtquelle dienende Natriumlampe N darstellen, eliminiert werden.
Wie im Zusammenhang mit den Prinzipien der Feuererkennung beschrieben, kann, wenn ein Bildbereich (Pixel), dessen rote und grüne Komponenten hohe Leuchtwerte zeigen, aus dem Bildspeicher 3 extrahiert wird, nur ein die Flamme darstellender Bereich extrahiert werden. Die einfachste Methode ist derart, daß Bereiche, von denen die roten Komponenten Leuchtwerte zeigen, deren Werte größer sind als der vorgegebene Wert (etwa 180), aus dem Rot-Komponenten-Bildspeicher 3R extrahiert werden, Bereiche, von denen die grünen Komponenten Leuchtwerte zeigen, deren Werte größer sind als der vorgegebene Wert (etwa 180), aus dem Grün-Komponenten-Bildspeicher 3G extrahiert werden, und dann irgendeiner der aus dem Rot-Komponenten-Bildspeicher extrahierten Bereiche und irgendeiner der aus dem Grün-Komponenten-Bildspeicher extrahierten Bereiche, welche mit einander übereinstimmen, als Flammen darstellende Bereiche ausgewählt werden.
In diesem Fall werden drei Prozeßschritte benötigt: ein Schritt des Suchens im Rot-Komponenten-Bildspeichers 3R nach Pixeln, deren rote Komponenten Leuchtwerte zeigen, die einen vorgegebenen Wert von beispielsweise 180 übersteigen, ein Schritt des Suchens im Grün-Komponenten-Bildspeichers 3G nach Pixeln, deren grüne Komponenten Leuchtwerte zeigen, die einen vorgegebenen Wert von beispielsweise 180 übersteigen, und ein Schritt des Suchens nach irgendwelchen extrahierten Pixeln, welche miteinander übereinstimmen. Wenn die Minimalwertberechnungseinheit 4 verwendet wird, werden nur zwei Schritte, d. h. der Schritt des Vergleichens der Leuchtwerte der roten und grünen Komponenten und der Schritt der Ausführung der Binärkodierung in Bezug auf einen vorgegebenen Wert, gebraucht. Folglich können Flammen darstellende Bereiche rasch erkannt werden. Der Vorteil der Verwendung der Minimalwertberechnungseinheit 4 beim Extrahieren von Bereichen, deren Rot und Grün hohe Leuchtwerte darstellen, liegt darin, daß der Schritt des Suchens nach Pixeln, deren rote und grüne Komponenten hohe Leuchtwerte darstellen, verkürzt werden kann, und darin, daß keine arithmetische Operation ausgeführt werden muß.
Wenn von den Scheinwerfern eines nachfolgenden Fahrzeuges abgestrahltes Licht zum Großteil auf das in Fig. 2 gezeigte Fahrzeug C fällt, bewirkt das Rückfenster des Fahrzeuges C Spiegelreflexionen. Dies bewirkt bei einem Bild, ein Bereich zu enthalten, der ein seitlich verlängertes Glänzen im Rückfenster zu zeigen. Es besteht die Möglichkeit, daß dieser Bereich extrahiert wird, selbst nachdem er einer Minimalwertberechnung und einer Binärkodierung unterworfen worden ist. Eine Kantenverarbeitungseinheit ist daher in der Bildverarbeitungseinheit enthalten, um die Kanten aus einem Rohbild zu extrahieren. Die Kanten werden von einem sich aus der Binärkodierung ergebenden Binärbild abgezogen, wobei die Kanten des Binärbildes ausgeschnitten werden können. In anderen Worten gesagt, haben die extrahierten Bereiches eines Binärbildes die Ränder davon ausgeschnitten, um so um eine Größe kleiner zu werden. Nur Bereiche mit einer bestimmten Breite (Größe) verbleiben. Bereiche mit geringen Breiten werden alle als Bereiche des Rauschens eliminiert. Der Bereich, der ein seitlich verlängertes, durch die Spiegelreflexion des Glases hervorgerufenes Glänzen zeigt, kann mittels Durchführung der vorstehenden Verarbeitung eliminiert werden.
Eine Kennzeichnung wird in einem Bereich durchgeführt, der vom Feuerbereichsextraktionsmittel 5 extrahiert wurde, und im Binärspeicher 7 gespeichert. Genauer gesagt, wenn eine Vielzahl von feuerverdächtigen Bereichen in einem Bild enthalten sind, das zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugt wurde, werden den Bereichen verschiedene Nummern (Kennzeichen) zugeordnet. Danach werden die Ergebnisse der Flächenberechnungen der Bereiche in einer Eins-zu-eins-Beziehung mit den Nummern im RAM 32 gespeichert.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das Feuerbereichsextraktionsmittel 5 verbessert wirksam das Eliminieren von Bereichen, die eine Lichtquelle auf der Rückseite eines Fahrzeuges oder eine Lichtquelle zur Beleuchtung zeigen, aus einem von der Überwachungskamera 1 erzeugten Bild, aber es ist nicht wirksam im Eliminieren eines Bereichs aus dem Bild, der eine Lichtquelle auf der Frontseite eines Fahrzeuges oder eine gelbe rotierende Lampe zeigt. Vorzugsweise wird das Feuerbereichsextraktionsmittel 5 als Mittel zur vorübergehenden Extraktion eines feuerverdächtigen Bereichs aus einem Rohbild verwendet, und das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 und Flächenberechnungsmittel 15 werden benutzt, um zu entscheiden, ob ein feuerverdächtiger Bereich ein wirklicher Feuerbereich ist oder nicht.
Angenommen, daß der Tunnel eng sei, laufen die Fahrbahnen in zwei Richtungen, und ein auf die Überwachungskamera zu fahrendes Fahrzeug muß erfaßt werden, falls die gelben Nebelleuchten (oder gelben Halogenlampen) auf der Frontseite des Fahrzeuges angeordnet sind, wirkt die Lampe als ein Faktor des Fehlalarms. Genauer gesagt, wird gemäß den Prinzipien der Feuererkennung im ersten Ausführungsbeispiel ein Bildbereich extrahiert, dessen Rot und Grün hohe Leuchtwerte zeigt. In Farben ausgedrückt bedeutet dies, daß Farben im Bereich zwischen gelb und weiß extrahiert werden. Das will sagen, daß ein Bereich, dessen rote und grüne Komponenten einen hohen Leuchtwert zeigen und dessen blaue Komponente ebenfalls einen hohen Leuchtwert zeigt, weiß ist, und daß ein Bereich, dessen rote und grüne Komponenten einen hohen Leuchtwert zeigen und dessen blaue Komponente einen niedrigen Leuchtwert zeigt, gelb ist. Falls ein gelb oder weiß glänzender Körper auf der Frontseite eines Fahrzeuges angeordnet ist, kann ein ihn zeigender Bereich als ein Feuerbereich extrahiert werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist daher ein Feueralarmsystem dafür ausgelegt, einen zeitlichen Übergang zwischen extrahierten Bereichen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu beobachten, d. h. zeitliche Abweichungen zwischen extrahierten Bereichen für einen vorgegebenen Zeitraum. Dies führt zu einem Feueralarmsystem, daß von einer auf der Frontseite eines Fahrzeuges angeordneten Lichtquelle unbeeinflußt bleibt.
In Fig. 1, wenn Bilder, die periodisch von der Überwachungskamera 1 erzeugt werden, zusammenhängende feuerverdächtige Bereiche enthalten, d. h. wenn feuerverdächtige Bereiche nach und nach im Binärspeicher 7 gespeichert werden, entscheidet das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11, ob zwei feuerverdächtige Bereiche von Bildern, die zu verschiedenen Zeitpunkten erzeugt wurden, eine Zusammenhangsbeziehung haben oder nicht, d. h. ob die Bereiche die gleiche Lichtquelle zeigen oder nicht. Das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 kann benutzt werden zu entscheiden, ob eine von extrahierten Bereichen gezeigte Lichtquelle in einem überwachten Bereich für einen vorgegebenen Zeitraum existiert oder nicht. Wenn die Anzahl der aufeinander folgenden Paare von feuerverdächtigen Bereichen mit einer Zusammenhangsbeziehung einen vorgegebenen Wert übersteigt, entscheidet das erste Feuerentscheidungsmittel 12, daß die feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind.
Fig. 4(1) bis 4(4) sind Diagramme, welche den Zeitablauf (1) der Aufnahme von Bildern der Überwachungskamera 1 und die aufgrund des Zeitablaufs erzeugten Bilder zeigen. Die in den Fig. 4(2) bis 4(4) gezeigten Bilder sind acht Bilder, die eine Flamme F zeigende Bereiche (2) enthalten, acht Bilder, die Bereiche (3) enthalten, welche als Lichtquelle auf der Frontseite eines Fahrzeuges dienende Scheinwerfer CF zeigen, und acht Bilder, die eine rotierende Lampe (K) zeigende Bereiche (4) enthalten, von denen alle zu vorgegebenen Intervallen von der Überwachungskamera 1 erzeugt worden sind. Wenn die Zeit abläuft, wird ein Bild linker Hand durch ein Bild rechter Hand erneuert. Die Bilder sind Bilder, welche Bereiche derselben enthalten, die durch das Feuerbereichsextraktionsmittel 5 extrahiert und im Binärspeicher 7 gespeichert wurden. Die extrahierten Bereiche sind allein für ein besseres Verständnis vergrößert.
Wie aus Fig. 4(2) ersichtlich, kann gesehen werden, daß die Positionen der extrahierten, die Flamme F darstellenden Bereiche kaum über die Zeit variieren, und daß im Gegensatz dazu die Positionen der extrahierten, die Scheinwerfer CF darstellenden Bereiche über die Zeit variieren, wie in Fig. 4(3) gezeigt. Durch Entscheiden, ob die extrahierten, im Binärspeicher 7 gespeicherten Bereiche eine sich bewegende Lichtquelle zeigen oder nicht, kann ein Fehlalarm aufgrund der Lichtquelle auf der Frontseite (oder Rückseite) eines Fahrzeuges vermieden werden. Der Betrieb des Zusammenhangsentscheidungsmittels 11 zur Identifikation einer beweglichen Lichtquelle auf der Basis extrahierter, im Binärspeicher 7 gespeicherter Bereiche wird erläutert werden unter Verwendung der Fig. 4(1) bis 4(4).
Die Überwachungskamera erzeugt, wie oben erwähnt, 30 Bilder pro Sekunde, d. h. erzeugt ein Bild in einem Intervall von 1/30 sec. Ein pulsierendes Signal, wie in Fig. 4(1) gezeigt, zeigt eine Bildaufnahmezeitablauf (Bilderfassungszeitpunkte) an. Zeitpunkte, zu welchen ein Puls erzeugt wird, d. h. Zeitpunkte T11 bis T18, T21 bis T28 und T31 bis T38 sind Zeitpunkte, zu welchen die Überwachungskamera 1 ein Bild erzeugt. Der Zyklus t des Pulses ist daher 1/30 sec. Das Abtastzyklus kann auf irgend einen Wert eingestellt werden. Beispielsweise wenn Frequenzanalyse oder dergleichen auf einem Bereich durchgeführt wird, der vom Feuerbereichsextraktionsmittel 5 extrahiert wurde, sollte der Abtastzyklus, da die Flamme eine Fluktuation von etwa 8 Hz hat, wenn das Sampling-Theorem berücksichtigt wird, vorzugsweise auf einen Werte kleiner als 1/16 sec eingestellt werden.
Wenn eine vorgegebene Anzahl von Bildern, beispielsweise fünf bis acht Bilder, im Binärspeicher 7 gespeichert sind, entscheidet das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11, ob die Bilder Bereiche enthalten, welche die gleiche Lichtquelle zeigen. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird jedesmal, wenn acht Bilder im Binärspeicher 7 gespeichert sind, einmal entschieden, ob die extrahierten Bereiche eine Zusammenhangsbeziehung haben oder nicht. Eine Reihe dieser einmal durchgeführten Vorgänge soll als ein Prozeß betrachtet werden. Eine vorhergehende der zwei Ziffern hinter dem einen Zeitpunkt meinenden Buchstaben T gibt die Nummer eine betroffenen Prozesses an, und die andere Ziffer gibt die Nummer eines Bildes unter den während eines Prozesses bearbeiteten Bildern an. Zum Beispiel gibt T25 das fünfte Bild an, welches während des zweiten Prozesses bearbeitet wird.
Eine Situation, in welcher von der Überwachungskamera erzeugte Bilder zwei Lichtquellen von Flamme F und Scheinwerfer CF darstellen, wird beschrieben werden unter Verwendung der zu den Zeitpunkten T21 bis T28 erzeugten Bilder. Wenn entschieden wird, daß acht Bilder im Binärspeicher 7 gespeichert sind, vergleicht das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 die zu den Zeitpunkten T28 und T26 erzeugten Bilder, um zu prüfen, ob die Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben. Hierbei werden die zu den Zeitpunkten T28 und T26 erzeugten und im Binärspeicher 7 gespeicherten Bilder einander überlagert. Falls extrahierte feuerverdächtige Bereiche der Bilder nur leicht überlappen, wird für die Bereiche der zu den Zeitpunkten T28 und T26 erzeugten Bilder entschieden, daß sie eine Zusammenhangsbeziehung haben, d. h. die gleiche Lichtquelle darstellen.
Wenn das Zeitintervall eines Bilderzyklus, d. h. ein Zyklus t, sehr kurz ist, kann die Entscheidung für eine Zusammenhangsbeziehung lediglich getroffen werden, wenn das Ausmaß der Überlappung ein bestimmtes Niveau übersteigt. Das Verfahren, bei welchem das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 benutzt wird, um zu prüfen, ob Bereiche von zeitlich vorhergehenden und nachfolgenden Bildern eine Zusammenhangsbeziehung haben, beinhaltet beispielsweise ein Verfahren, das Koordinaten eines Schwerpunktes benutzt. Jedoch kann jedes Verfahren angenommen werden, so lange es Bildbereich eliminieren kann, die Lichtquellen darstellen, welche große Ausmaße von Bewegungen pro Zeiteinheit zeigen. Wenn zwei Bereiche eines Bildes mit einem Bereich eines weiteren Bildes überlappen, wie für einen der beiden Bereiche, dessen Ausmaß des Überlappens größer ist, entschieden, der in Zusammenhang stehende Bereich zu sein.
Nachdem entschieden worden ist, ob die extrahierten Bereiche der zu den Zeitpunkten T28 und T26 erzeugten Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben oder nicht, wird entschieden, ob die extrahierten Bereiche der zu den Zeitpunkten T26 und T24 erzeugten Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben oder nicht. Die zu den Zeitpunkten T24 und T23 erzeugten Bilder, die zu den Zeitpunkten T23 und T22 erzeugten und die zu den Zeitpunkten T22 und T21 erzeugten werden nacheinander geprüft, um zu sehen, ob die extrahierten Bereiche davon eine Zusammenhangsbeziehung haben. Insgesamt fünf Paare von extrahierten Bereichen sind geprüft worden, um zu sehen, ob sie eine Zusammenhangsbeziehung haben. Falls entschieden wird, daß alle fünf Paare von extrahierten Bereichen eine Zusammenhangsbeziehung haben, wird entschieden, daß die extrahierten Bereiche der Bilder, die zu den Zeitpunkten T21 bis T28 erzeugt und während eines Prozesses verarbeitet wurden, wechselseitig in Zusammenhang stehen. Das heißt, daß entschieden wird, daß die gleiche Lichtquelle während des Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten T21 bis T28 existiert. Wenn vier oder weniger der fünf Paare von extrahierten Bereichen eine Zusammenhangsbeziehung haben, wird entschieden, daß die extrahierten Bereiche der während eines Prozesses verarbeiteten Bilder keine Zusammenhangsbeziehung haben.
Nachdem ein Prozeß beendet ist durch Entscheiden, ob die extrahierten Bildbereiche eine Zusammenhangsbeziehung haben, wird geprüft, ob der extrahierte Bereich eines während des vorgehenden Prozesses (zwischen den Zeitpunkten T11 und T28) verarbeiteten Bildes und der extrahierte Bereich eines während des laufenden Prozesses verarbeiteten Bildes eine Zusammenhangsbeziehung haben. In diesem Fall werden die Bereiche der während des vorhergehenden und laufenden Prozesses letzten Bilder, d. h. die feuerverdächtigen Bereiche der zu den Zeitpunkten T18 und T28 erzeugten Bilder in der gleichen Weise wie oben beschrieben geprüft, um zu sehen, ob sie eine Zusammenhangsbeziehung haben. Falls die feuerverdächtigen Bereiche eine Zusammenhangsbeziehung haben, wird für die extrahierten Bereiche der während des vorhergehenden Prozesses (erster Prozeß) verarbeiteten Bilder und die extrahierten Bereiche der während des laufenden Prozesses (zweiter Prozeß) verarbeiteten Bilder entschieden, wechselseitig in Zusammenhang zu stehen. Wenn die Bereiche der zu den Zeitpunkten T18 und T28 erzeugten Bilder keine Zusammenhangsbeziehung haben, werden die Bereiche der zu den Zeitpunkten T18 und T28 erzeugten Bilder als neu entwickelte Bereiche behandelt. Die Kennzeichnungsnummer der Bereiche und eine Auftrittszeit davon, d. h. die Nummer des Prozesses, während dessen die Bereiche auftauchen, werden im RAM 32 gespeichert.
Nachdem die ersten und zweiten Prozesse der Zusammenhangsbeziehungs-Entscheidung beendet sind, und wenn acht während des dritten Prozesses zu verarbeitende Bilder im Binärspeicher 7 gespeichert sind, wird der dritte Prozeß in der gleichen Weise ausgeführt wie der zweite Prozeß, um zu prüfen, ob die extrahierten Bereiche der acht Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben. Wenn das erste Feuerentscheidungsmittel 12 erkennt, daß die Anzahl der aufeinander folgenden Paare von feuerverdächtigen Bildbereichen mit einer Zusammenhangsbeziehung einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 5, übersteigt (die Anzahl der Bilder ist 40), entscheidet das erste Feuerentscheidungsmittel 12, daß die extrahierten Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind. Dies ist dem Prinzip zuzuschreiben, daß, falls die extrahierten feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind, die Positionen der Bereiche kaum variieren.
Angenommen, daß ein Gegenstand sich bewegt, kann, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit langsam und der Zyklus t sehr kurz ist, falls der extrahierte Bereich eines den Gegenstand darstellenden Bildes und der extrahierte Bereich ein unmittelbar darauf folgenden Bildes, das mit einem sehr kurzen Zeitintervall früher erzeugt wurde, geprüft werden, um zu sehen, ob sie eine Zusammenhangsbeziehung haben, wahrscheinlich die Zusammenhangsbeziehung hergestellt werden. Während eines Prozesses werden daher die extrahierten Bereiche der mit zwei verschiedenen Zeitintervallen dazwischen erzeugten Bilder geprüft, um zu sehen, ob sie eine Zusammenhangsbeziehung haben. Zum Beispiel werden die zu den Zeitpunkten T21 bis T24 erzeugten Bilder benutzt, um zu entscheiden, ob Paare von extrahierten Bereichen der mit einem Zyklus t dazwischen erzeugten Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben. Die zu den Zeitpunkten T24 bis T28 erzeugten Bilder werden benutzt, um zu entscheiden, ob Paare von Bereichen der mit einem Zyklus 2t dazwischen erzeugten Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben, wobei die zu den Zeitpunkten T25 und T27 erzeugten Bilder ungenutzt bleiben. Unter Verwendung der zu den Zeitpunkten T28 und T18 erzeugten Bildern wird ein Paar von extrahierten Bereichen von mit einem Zyklus 8t dazwischen erzeugten Bildern geprüft, um zu sehen, ob sie eine Zusammenhangsbeziehung haben. So haben, wie aus den in Fig. 4(1) bis 4(4) gezeigten Bildern ersichtlich ist, all die Paare von Bildbereichen, die die Flamme F darstellen, eine Zusammenhangsbeziehung. Obgleich die extrahierten Bereiche der zu den Zeitpunkten T21 und T22 mit einem kurzen Zyklus dazwischen erzeugten Bilder, welche die Scheinwerfer CF darstellen, eine Zusammenhangsbeziehung haben, überlappen die extrahierten Bereiche der zu den Zeitpunkten T26 und T28 mit einem doppelten Zyklus dazwischen erzeugten Bilder, welche die Scheinwerfer CF darstellen, überhaupt nicht und haben keine Zusammenhangsbeziehung.
So können, da Paare von Bildern, die mit verschiedenen Zykluszeiten dazwischen erzeugt wurden, verglichen werden, Bereiche von Bildern, die einen Gegenstand wie eine Flamme darstellen, deren Fläche für einen vorgegebenen Zeitraum variiert, aber sich kaum bewegt, als Feuerbereiche identifiziert werden. Ein Fehlalarm aufgrund von Bildbereichen, die einen sich bewegenden Gegenstand darstellen, wie die Scheinwerfer CF eines Fahrzeuges, wird nicht stattfinden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele verhindert werden, daß < 1> eine Natriumlampe, < 2> eine Lichtquelle auf der Rückseite eines Fahrzeuges und < 3> eine Lichtquelle auf der Frontseite eines Fahrzeuges, welche als drei Ursachen eines Fehlalarms angesehen werden, als ein Feuer identifiziert wird. Dieses Ausführungsbeispiel wird beschrieben unter Bezugnahme auf beispielsweise eine Situation, in der ein Fahrzeug, das für Bauarbeiten oder Inspektionen gebraucht wird, in einem Tunnel während einer Inspektion still steht.
Zurück zu Fig. 1, berechnet das Flächenberechnungsmittel 15 die Flächen der Bildbereiche, die im Binärspeicher 7 gespeichert sind, d. h. von der Feuerbereichsextraktionseinheit 5 extrahiert sind, oder insbesondere die Flächen der Bildbereiche, für die durch das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 entschieden wurde, daß eine Zusammenhangsbeziehung besteht, und die in einem vorgegebenen Zeitraum erzeugt wurden. Das Flächenberechungsmittel 15 berechnet die Fläche eines überlappenden Teils eines Paares von feuerverdächtigen Bereichen (extrahierten Bereichen) der Bilder, die mit einem vorgegebenen Zeitintervall dazwischen erzeugt wurden, und die Gesamtfläche der Bereiche.
Das Verhältnisberechnungsmittel 20 berechnet das Verhältnis der Fläche eines überlappenden Teils der feuerverdächtigen Bereiche der mit einem vorgegebenen Zeitintervall dazwischen erzeugten Bilder und der Gesamtfläche der Bereiche, d. h. das Flächenverhältnis zwischen den feuerverdächtigen Bereichen. Das Flächenverhältnis nimmt einen Wert im Bereich zwischen 0 und 1 an. Wenn die Fläche eines überlappenden Teils der Bereiche mit der Gesamtfläche der Bereiche übereinstimmt, nimmt das Flächenverhältnis den Maximalwert von 1 an. Ein zweites Feuerentscheidungsmittel 22 entscheidet nach einem vom Verhältnisberechnungsmittel 20 berechneten Flächenverhältnis, ob die extrahierten Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind oder nicht. Ein allgemeiner Weg zur Berechnung der Fläche eines extrahierten Bereichs ist derart, daß die Anzahl der durch eine "1" repräsentierten und im Binärspeicher 7 gespeicherten Pixel, welche einen Bereich des Bildes bilden, als die Fläche des Bereichs angesehen wird. Ein Rechteck, das den extrahierten Bereich umschreibt, kann definiert werden, und die Fläche des Rechtecks kann als Fläche des Bereichs angenommen werden. Das Flächenberechnungsmittel 15 und das Verhältnisberechnungsmittel 20 sind Beispiele für Mittel zur Berechnung der Größe von Abweichungen zwischen den feuerverdächtigen Bereichen der mit einem vorgegebenen Zeitintervall dazwischen erzeugten Bilder.
Das Flächenberechnungsmittel 15 und das Verhältnisberechnungsmittel 20 nehmen eine vorgegebene Anzahl von Bildern auf, die mit dem gleichen Zeitintervall dazwischen erzeugt wurden, beispielsweise vier Bilder von acht während eines Prozesses verarbeiteten Bildern. Drei Flächenverhältnisse werden unter Verwendung der vier Bilder berechnet, und die Summe der drei Flächenverhältnisse wird als endgültiges Flächenverhältnis angenommen. Beispielsweise werden die zu den Zeitpunkten T21 und T22 erzeugten Bilder, die zu den Zeitpunkten T22 und T23 erzeugten Bilder und die zu den Zeitpunkten T23 und T24 erzeugten Bilder (Bilder mit einem Zyklus t dazwischen) zur Berechnung der Flächenverhältnisse verwendet. Wenn Flächenverhältnisse unter Verwendung von Bildern, die mit einem gegenüber dem Zyklus t längern Zeitintervall, beispielsweise einem Zyklus 2t, dazwischen erzeugt wurden, berechnet werden, werden die zu den Zeitpunkten T22 und T24 erzeugten Bilder, die zu den Zeitpunkten T24 und T26 erzeugten Bilder und die zu den Zeitpunkten T26 und T28 erzeugten Bilder verwendet (siehe Fig. 4).
Im dritten Ausführungsbeispiel entscheidet das zweite Feuerentscheidungsmittel 22, wenn das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 entscheidet, daß eine Vielzahl von Paaren von feuerverdächtigen Bildbereichen eine Zusammenhangsbeziehung hat, aus der Größe der Abweichungen zwischen den Paaren von feuerverdächtigen Bereichen der mit zwei verschiedenen vorgegebenen Zeitintervallen dazwischen erzeugten Bilder, d. i. Der Zyklus t und der Zyklus 2t dazwischen, oder in diesem Ausführungsbeispiel aus den Flächenverhältnissen zwischen Paaren von feuerverdächtigen Bereichen, ob die feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind. Um genauer zu sein, wenn die Paare von feuerverdächtigen Bereichen der mit einem Zyklus t dazwischen erzeugten Bilder und die Paare davon mit einem Zyklus 2t dazwischen die gleiche Größe von Abweichungen zeigen, d. h. wenn die berechneten Größen der Abweichungen (Flächenverhältnisse) gegenseitig die gleichen sind, entscheidet das zweite Feuerentscheidungsmittel 22, daß die feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind.
Fig. 5 ist ein Diagramm, welches Paare von extrahierten Bereichen binärer Bilder, welche im Binärspeicher 7 gespeichert sind, zeigt, die mit einem vorgegebenen Zeitintervall dazwischen erzeugt wurden. Ein überlappender Teil jedes Paares von extrahierten Bereichen wird ermittelt. Die extrahierten Bereiche stellen drei Lichtquellen dar, beispielsweise die Scheinwerfer eines stillstehenden Fahrzeuges, eine rotierende Lampe und eine Flamme. In der Diagrammhälfte linkerhand sind die überlappenden Zustände der Paare von extrahierten Bereichen der Bilder gezeigt, die mit einem Zyklus t dazwischen erzeugt wurden, und die Flächenverhältnisse. In der Hälfte rechterhand davon sind die überlappenden Zustände der Paare von extrahierten Bereichen der Bilder gezeigt, die mit einem Zyklus 2t dazwischen erzeugt wurden, welcher zweimal so lang wie der Zyklus t ist, und die Flächenverhältnisse.
Bezug nehmend auf Fig. 5 werden die Prozeßschritte des Flächenberechnungsmittels 15 beschrieben. Wenn das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11 entscheidet, daß eine vorgegebene Anzahl von Paaren extrahierter Bereiche eine Zusammenhangsbeziehung haben, berechnet das Flächenberechnungsmittel 15 Flächen betreffend die Paare extrahierter Bereiche, für die entschieden wurde, daß eine Zusammenhangsbeziehung besteht. Es wird begonnen, das Berechnen der Flächenverhältnisse zwischen den Paaren von extrahierten Bereichen, welche die Scheinwerfer eines stillstehenden Fahrzeuges darstellen, zu beschreiben. Da das Fahrzeug still steht, haben die extrahierten Bereiche der zu den Zeitpunkten T21 bis T28 erzeugten Bilder genau die gleiche Position und Größe. Die Fläche des überlappenden Teils der extrahierten Bereiche der zu den Zeitpunkten T21 und T22 erzeugten Bilder und die Gesamtfläche der extrahierten Bereiche, welche durch das Flächenberechnungsmittel 15 berechnet werden, stimmen genauerem. Das Verhältnis der Fläche des überlappenden Teils zur Gesamtfläche ist daher 1,0. Es erübrigt sich, zu erwähnen, daß die Flächenverhältnisse zwischen den extrahierten Bereichen der zu den Zeitpunkten T22 und T23 erzeugten Bilder und dasjenigen zwischen den extrahierten Bereichen der zu den Zeitpunkten T23 und T24 erzeugten Bilder ebenfalls 1,0 sind. Selbst wenn der Zyklus geändert wird in den Zyklus 2t, sind die Flächenverhältnisse 1,0 (zum Beispiel das Flächenverhältnis zwischen den extrahierten Bereichen der zu den Zeitpunkten T22 und T24 erzeugten Bilder).
Nun werden die Flächenverhältnisse zwischen Paaren von extrahierten Bildbereichen, welche eine rotierende Lampe darstellen, die auf einem Notfallwagen, beispielsweise einem Streifenwagen, oder auf einem zur Überwachung und Inspektion einer Straße benutzten Fahrzeug angebracht ist, beschrieben werden. Die rotierende Lampe hat eine Lichtabstrahlquelle im Zentrum derselben und ein Bauteil (lichtabfangendes Bauteil), welches mit einer bestimmten Geschwindigkeit um die Lichtabstrahlquelle rotiert. Von der rotierenden Lampe abgestrahltes Licht sieht daher flackernd aus. Wenn die rotierende Lampe von der Überwachungskamera 1 aufgenommen wird, werden extrahierte Bereiche von die rotierende Lampe darstellenden Bildern an Positionen wiedergegeben, in einem Bereich von beispielsweise der linkesten zur rechtesten Position innerhalb einer begrenzten Bereichs reichen. Nachdem ein extrahierter Bereich an der rechtesten Position wiedergegeben wurde, geht das flackernde Licht kurzzeitig aus und ein extrahierter Bereich eines weiteren Bildes wird an der linkesten Position wiedergegeben (siehe Fig. 4).
Wenn Paare von mit dem Zyklus t dazwischen erzeugten Bildern (zum Beispiel zu den Zeitpunkten T21 und T22 erzeugte Bilder) verwendet werden, um Flächenverhältnisse zu berechnen, werden die Flächenverhältnisse, da die Positionen der extrahierten Bereiche sich im Laufe der Zeit nach reghts hin ändern, kleiner als 1,0, reichen zum Beispiel von 0,6 bis 0,8. Wenn Paare von mit dem Zyklus 2t dazwischen erzeugten Bildern (zum Beispiel zu den Zeitpunkten T22 und T24 erzeugte Bilder) verwendet werden, um Flächenverhältnisse zu berechnen, sind die Flächenverhältnisse kleiner oder reichen von 0 bis etwa 0,2. So ist die rotierende Lampe durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die durch das Verhältnisberechnungsmittel 20 berechneten Flächenverhältnisse variieren in Abhängigkeit des Zeitinterballs zwischen den Zeitpunkten, zu denen die Gegenstands-Bilder erzeugt wurden.
Zum Schluß werden Flächenverhältnisse beschrieben, die berechnet werden, wenn eine Flamme eines Feuers aufgenommen wird. Die Fläche der Flamme variiert im laufe der Zeit, aber die Position derselben ändert sich kaum. Die Flächenverhältnisse werden daher nicht 1,0, aber haben relativ große Werte, die von 0,65 bis 0,85 reichen. Im Falle einer Flamme werden die Flächenverhältnisse sich nicht ändern, selbst wenn das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten sich ändert, zu welchen die Flamme aufgenommen wird. Jedoch sind die Werte unterschiedlich, wenn der Wind bläst oder wenn der Wind nicht bläst. Wenn der Wind bläst, wird die Form der Flamme vom Wind in Unordnung gebracht. Die Flächenverhältnisse tendieren daher dazu, kleinere Werte anzunehmen.
Wenn die vom Verhältnisberechungsmittel 20 berechneten Flächenverhältnisse 20 in einen vorgegebenen Bereich fallen, beispielsweise einen Bereich von 0,63 bis etwa 0,87, entscheidet das zweite Feuerentscheidungsmittel 22, daß die extrahierten Bereiche (feuerverdächtige Bereiche) wirkliche Fuerebereiche sind. Selbst wenn die Scheinwerfer eines stillstehendes Fahrzeuges oder eine rotierende Lampe eines für die Überwachung und Inspektion benützten Fahrzeuges von der Überwachungskamera aufgenommen wird, kann das zweite Feuerentscheidungsmittel 22, falls das Feuerbereichsextraktiorismittel 5 Bereiche von Bildern extrahiert, welche die Scheinwerfer oder die rotierende Lampe als feuerverdächtige Bereiche darstellen, und falls die extrahierten Bereiche in Bildern enthalten sind, welche für einen vorgegebenen Zeitraum erzeugt wurden, da das Flächenberechnungsmittel 15 und das Verhältnisberechnungsmittel 20 enthalten sind, entscheiden, daß die feuerverdächtigen Bereiche keine wirklichen Feuerbereiche sind. Ein Fehlalarm findet daher nicht statt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wenn die rotierende Lampe aufgenommen wird, falls das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten, zu denen Bilder mit Gegenstand-extrahierten Bereichen erzeugt werden, der Zyklus t ist, fallen die Flächenverhältnisse in den Bereich der vorgegebenen Werte. Zur Berechnung von Flächenverhältnissen sollten Bilder mit Gegenstand-extrahierten Bereichen vorzugsweise mit zwei verschiedenen Zeitintervallen dazwischen erzeugt werden. Dabei wird ein Fehlalarm aufgrund der rotierenden Lampe nicht stattfinden. Wie oben erwähnt, werden eine Vielzahl von Flächenverhältnissen, beispielsweise drei Flächenverhältnisse und nicht ein Flächenverhältnis, während eines Prozesses zur Verarbeitung von acht Bildern berechnet. Dies führt zu einer verbesserten Zuverlässigkeit der Feuerentscheidung. In diesem Fall sind die vorgegebenen Werte drei mal so groß die die vorgenannten Werte, d. h. 1,89 bis 2,61.
Paare von feuerverdächtigen Bereichen von mit einem vorgegebenen Zeitintervall dazwischen erzeugten Bilder werden einander überlagert, und dann werden die Flächen der überlappenden Teile der paare von Bereichen und die gesamtflächen der Paare von bereichen durch das Flächenberechnungsmittel 15 berechnet. Alternativ können ein Flächenberechnungsmittel zur Berechnung der Fläche eines feuerverdächtigen Bereichs, der vom Feuerbereichsextraktionsmittel 5 extrahiert wurde, eines zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugten Bildes und ein Größe-der-Abweichung-Berechnungsmittel zur Berechnung der Größe der Abweichungen zwischen den Flächen der feuerverdächtigen Bereiche, welche vom Flächenberechnungsmittel berechnet werden, der für einen vorgegebenen Zeitraum erzeugten Bildern enthalten sein. Wenn die Größe einer Abweichung einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird entschieden, daß die feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind. Angenommen, daß extrahierte Bildbereiche eine Flamme darstellen, wird, da die Fläche der Flamme die ganze Zeit variiert, wenn eine zu diesem Zeitpunkt berechnete Fläche von einer zuvor berechneten Fläche abweicht, eine bestimmte Differenz berechnet. Die Subtraktion wird mehrere Males für einen vorgegebenen Zeitraum ausgeführt, und die Differenzen werden aufaddiert. Wenn die sich ergebende Differenz einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird entschieden, daß die extrahierten Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind. Im Gegensatz dazu bleibt die Fläche der Scheinwerfer eines Stillstehenden Fahrzeuges immer konstant, und eine Differenz zwischen einer zu dieser Zeit berechnten Fläche und einer zuvor berechneten Fläche ist im wesentlichen verschwindend. Selbst falls sowohl ein stillstehendes Fahrzeugs als auch eine Flamme im überwachten Bereich existieren, ändert sich die Fläche der Scheinwerfer des Fahrzeuges nicht, aber die Fläche der Flamme variiert die ganze Zeit. Die zwei Lichtquellen können voneinander unterschieden werden. Ein Fehlalarm aufgrund der Scheinwerfer kann vermieden werden.
In den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen werden acht Bilder während eines Prozesses genommen und dazu verwendet, Zusammenhangsentscheidungen und Flächenberechnungen durchzuführen. Die Anzahl der während eines Prozesses zu verarbeitenden Bilder ist nicht auf acht beschränkt, sondern kann irgend ein Wert sein. Vorzugsweise sollte die Anzahl der während eines Prozesses zu verarbeitenden Bilder auf vier oder mehr eingestellt sein. Dies ist, weil eine Vielzahl von Flächenverhältnissen berechnet werden kann unter Verwendung von Paaren von Bereichen von mit zwei verschiedenen Zyklen erzeugten Bildern, d. h. darunter die Zyklen t und 2t. Obgleich acht Bilder während eines Prozesses geholt werden, bleiben die fünften und siebten Bilder, zum Beispiel die zu den Zeitpunkten T25 und T27 erzeugten Bilder für irgendwelche Verrabeitungen ungenutzt. Die von der Überwachungskamera gesendeten fünften und siebten Bilder brauchen nicht in den Bildspeicher 3 geholt werden, sondern können gelöscht werden.
Insbesondere, da die Bilder mittels der MPU 33 periodisch in den Bildspeicher 3 geholt werden, kann ein Unterbrechungssignal gemäß der Zeitsteuerung des Holens des fünften und siebenten Bildes an die MPU 33 gesendet werden, das die MPU 33 veranlaßt, eine andere Aufgabe zu erfüllen. Der selbe Prozeß, der auszuführen ist, wenn acht Bilder geholt werden, kann noch ausgeführt werden unter Verwendung von nur sechs Bildern. Darüber hinaus kann die Anzahl der Speicher, welche den Bildspeicher bilden, reduziert werden. In diesem Fall wird die in Fig. 4 (1) gezeigte Bildaufnahmezeitsteuerung in eine in Fig. 7 gezeigte abgeändert. Genuer gesagt, nachdem vier Bilder in Intervallen von 1/30 sec erzeugt wurden, werden zwei Bilder in Intervallen von 1/15 sec erzeugt. Eine Reihe von Prozeßschritten, die mit diesen Bildern durchgeführt werden, sollen als ein Prozeß betrachtet werden. Die Bildaufnahme wird wiederholt.
Wie oben beschrieben, sind es das erste Feuerentscheidungsmittel 12 und das zweite Feuerentscheidungsmittel 22, welche entscheiden, ob ein feuerverdächtiger Bildbereich, der durch das Feuerbereichsextraktionsmittel 5 extrahiert wurde, wirkliche Feuerbereich sind oder nicht. Ein Schaltmittel kann enthalten sein, so daß wenn Fahrzeuge in einem überwachten Bereich ruhig fahren, das erste Feuerentscheidungsmittel 12 verwendet werden kann, und wenn Fahrzeuge die Fahrbahnen verstopfen, das zweite Feuerentscheidungsmittel 22 verwendet werden kann.
Die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, zweiten Ausführungsbeispiel und dritten Ausführungsbeispiel ausgeführten Prozeßschritte werden kurz unter Verwendung des Flußdiagramms von Fig. 6 beschrieben werden.
In Schritte 1 werden die von der Überwachungskamera 1 erzeugten Bilder in den Bildspeicher 3 geholt. Die Leuchtwerte der roten und grünen Komponenten jedes Pixels jedes Bildes, welche in den Rot-Komponenten-Bildspeicher 3R und Grün-Komponenten-Bildspeicher 3G des Bildspeichers 3 geholt werden, werden durch die Minimalwertberechnungseinheit 4 miteinander verglichen. Der niedriger Leuchtwert entweder der roten oder der grünen Komponente wird ausgegeben (Schritt 3). Der ausgegebenen Leuchtwert wird in Bezug auf einen vorgegebenen Wert von der Feuerbereichsextraktionseinheit 6 binärkodiert (Schritt 5). Ein Bildbereich mit einem Wert gleich oder größer als der vorgegebene Wert wird als feuerverdächtiger Bereich extrahiert. Der extrahierte Bereich ist ein Bereich, der eine Lichtquelle darstellt, welche etwas Licht abstrahlt.
In Schritt 7 wird das der Binärkodierung unterworfene Bild im Binärspeicher 7 gespeichert. Es wird dann entschieden, ob eine vorgegebene Anzahl von Bildern, beispielsweise acht Bilder, im Binärspeicher 7 gespeichert sind (Schritt 9). Falls acht Bilder gespeichert sind (Ja in Schritt 9), entscheidet in Schritt 11 das Zusammenhangsentscheidungsmittel 11, ob Paare von extrahierten Bereichen eine Zusammenhangsbeziehung haben. Hierbei werden sechs der acht Bilder verwendet, um zu prüfen, ob fünf Paare von Bildern eine Zusammenhangsbeziehung haben. Wenn alle fünf Paare von während eine Prozesses bearbeitenden Bildern eine Zusammenhangsbeziehung haben (Ja in Schritt 13), werden ein letztes während des vorhergehenden Prozesses verarbeitetes Bild und ein letztes während dieses Prozesses verarbeitetes Bild miteinander verglichen und geprüft, um zu sehen, ob die extrahierten Bereiche davon eine Zusammenhangsbeziehung haben (Schritt 15).
In Schritt 19 wird entscheiden, ob fünf aufeinander folgende Paare von extrahierten Bildbereichen eine Zusammenhangsbeziehung haben. Falls dies so ist, geht der Ablauf zu Schritt 21 über. Im Gegensatz dazu, wenn nur vier oder weniger Paare von extrahierten Bildbereichen eine Zusammenhangsbeziehung haben, kehrt der Ablauf zu Schritt 1 zurück, und neue Bilder werden geholt. Falls in Schritt 9 festgestellt wird, daß eine vorgegebene Anzahl von Bildern nicht im Binärspeicher 7 gespeichert sind, oder in Schritt 13 festgestellt wird, daß vier oder weniger Paare von extrahierten Bildbereichen in einem Prozeß einen Zusammenhangsbeziehung haben, kehrt der Ablauf zu Schritt 1 zurück. Falls in Schritt 15 festgestellt wird, daß der extrahierten Bereich eines während des vorhergehenden Prozesses verarbeiteten Bildes und derjenige eines während dieses Prozesses verarbeiteten Bildes keine Zusammenhangsbeziehung haben, werden die extrahierten Bereiche der während dieses Prozesses verarbeiteten Bilder als neue Bereiche gespeichert. Der Ablauf kehrt dann zu Schritt 1 zurück.
In Schritt 21 berechnet das Flächenberechnungsmittel 15 die Fläche eines überlappenden Teils von zwei extrahierten Bildbereichen und die Gesamtfläche der Bereiche, und das Verhältnisberechnungsmittel 20 berechnet das Verhältnis der Fläche des überlappenden Teils zur Gesamtfläche, d. h. das Flächenverhältnis zwischen den extrahierten Bereichen. Es wird entschieden, ob die berechneten Flächenverhältnisse in einen Bereich mit vorgegebenen Werten fallen oder nicht (Schritt 23). Falls die Flächenverhältnisse in den Bereich fallen, entscheidet das zweite Feuerentscheidungsmittel 22, daß die extrahierten Bereiche Feuerbereiche sind, und gibt einen Feueralarm. Im Gegensatz dazu, wenn die Flächenverhältnisse außerhalb des Bereichs von vorgegebenen Werten fallen, wird für die extrahierten Bereiche entschieden, daß sie eine andere Lichtquelle als eine Flamme darstellen. Der Ablauf kehrt dann zu Schritt 1 zurück.
Die Beschreibung wurde vorgenommen unter der Annahme, daß die Überwachungskamera 1 in einem Tunnel installiert ist, d. h. einem überwachten Bereich. Alternativ kann die Überwachungskamera in einem großen Raum, beispielsweise einem Baseballstadion oder einem Innenhof. Die vorliegende Erfindung ist beschreiben worden, daß sie an ein Feueralarmsystem angepaßt ist, um eine Flamme allein unter mehreren Lichtquellen zu erkennen. Alternativ kann die vorliegende Erfindung an ein Lichtquellen-Unterscheidungssystem angepaßt sein, um eine Lichtquelle von mehreren anderen Lichtquellen zu unterscheiden.

Claims

1. Feueralarmsystem mit einem Bilderfassungsmittel (1) zur Erfassung von Bildern eines überwachten Bereichs und Ausgabe eines Bildsignals und einem Bildspeicher (3) zum Speichern von durch das Bilderfassungsmittel (1) erzeugten Bildern, das ein Feuer erkennt durch Verarbeitung von im Bildspeicher (3) gespeicherten Bildern, wobei das Feueralarmsystem aufweist:

ein Feuerbereichsextraktionsmittel (5) zum Extrahieren eines feuerverdächtigen Bereichs in jedem der Bilder;

ein Zusammenhangsentscheidungsmittel (11) zum Entscheiden, ob ein Paar von feuerverdächtigen Bereichen der durch das Bilderfassungsmittel (1) erzeugten Bilder mit einem bestimmten Zeitintervall dazwischen eine Zusammenhangsbeziehung hat oder nicht;

ein erstes Feuerentscheidungsmittel (12), das, wenn besagtes Zusammenhangsentscheidungsmittel entscheidet, dass eine bestimmte Anzahl von Paaren von feuerverdächtigen Bereichen der Bilder eine Zusammenhangsbeziehung haben, entscheidet, dass die feuerverdächtigen Bereichen wirkliche Feuerbereiche sind;

ein Mittel (15, 20) zur Berechnung der Größe einer Abweichung zwischen feuerverdächtigen Bereichen der mit dem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugten Bilder; und

ein zweites Feuerentscheidungsmittel (22), das, wenn die Größe der Abweichungen in einen bestimmten Bereich fällt, entscheidet, dass die feuerverdächtigen Bereichen wirkliche Feuerbereiche sind;

dadurch gekennzeichnet,

dass das Mittel (15, 20) zur Berechnung der Größe einer Abweichung ein Flächenberechnungsmittel (15) zur Berechnung der Fläche eines überlappenden Teils eines Paares von feuerverdächtigen Bereichen der mit dem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugten Bilder und der Gesamtfläche des Paares von feuerverdächtigen Bereichen, und ein Verhältnisberechnungsmittel (20) zur Berechnung des Verhältnisses der Fläche des überlappenden Teils zur Gesamtfläche des Paares von feuerverdächtigen Bereichen aufweist.

2. Feueralarmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Flächenverhältnisse in einen bestimmten Bereich fallen, das zweite Feuerentscheidungsmittel (22) entscheidet, dass die feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind.

3. Feueralarmsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (15, 20) zur Berechnung der Größe einer Abweichung ein Mittel zur Berechnung ein Mittel zur Berechnung zweier Arten von Größen der Abweichungen ist, nämlich der Größe einer Abweichung zwischen feuerverdächtigen Bereichen von mit dem bestimmten ersten Zeitintervall dazwischen erzeugten Bildern und der Größe einer Abweichung zwischen feuerverdächtigen Bereichen von mit einem bestimmten, vom ersten Zeitintervall verschiedenen, zweiten Zeitintervall dazwischen erzeugten Bildern.

4. Feueralarmsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Größen der Abweichungen zwischen feuerverdächtigen Bereichen von mit dem bestimmten ersten Zeitintervall dazwischen erzeugten Bildern von den Größen der Abweichungen zwischen feuerverdächtigen Bereichen von mit dem bestimmten zweiten Zeitintervall dazwischen erzeugten Bildern verschiedene Werte aufweisen, das zweite Feuerentscheidungsmittel (22) entscheidet, dass die feuerverdächtigen Bereiche wirkliche Feuerbereiche sind.

5. Feueralarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedesmal, wenn eine Vielzahl von Bildern in besagtem Bildspeicher (3) gespeichert ist, das Zusammenhangsentscheidungsmittel (11) entscheidet, ob Paare von extrahierten Bereichen der Vielzahl von Bildern eine Zusammenhangsbeziehung haben oder nicht, wobei die Bilder, welche mit einem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugt worden sind und welche geprüft werden, um zu sehen, ob deren extrahierte Bereiche die Zusammenhangsbeziehung haben, ein Paar von unmittelbar vorhergehenden und nachfolgenden Bildern sind.

6. Feueralarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedesmal, wenn eine Vielzahl von Bildern in besagtem Bildspeicher (3) gespeichert ist, das Zusammenhangsentscheidungsmittel (11) entscheidet, ob Paare von extrahierten Bereichen der Vielzahl von Bildern eine Zusammenhangsbeziehung haben oder nicht, wobei die Bilder, welche mit einem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugt worden sind und welche geprüft werden, um zu sehen, ob deren extrahierte Bereiche die Zusammenhangsbeziehung haben, ein Paar von gegenseitig durch die Vielzahl von Bildern getrennten Bildern sind.

7. Feueralarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Bilder, die während einer Periode zu erzeugen ist, in welcher die Vielzahl der Bilder mit einem bestimmten Zeitintervall dazwischen erzeugt werden kann, reduziert wird, um die gesparte Zeit der Bildverarbeitung zuzuweisen.

8. Feueralarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungsmittel (1) ein Farbbildsignal, bestehen aus Rot-, Grün- und Blau- Komponentensignale, bestehen.

9. Feueralarmsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuerbereichsextraktionsmittel (5) einen Bereich, welcher durch ein Farbkomponentensignal dargestellt wird, dessen Rot-Komponenten- und Grün-Komponentensignale einen bestimmten Wert übersteigen, von jedem der im Bildspeicher (3) gespeicherten Bilder extrahiert.

10. Feueralarmsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuerbereichsextraktionsmittel (5) eine Minimumswert-Berechnungseinheit zum pixelweisen Vegleich des Rot-Komponentensignals und des Grün-Komponentensignals der Farbkomponentensignale und zum Auswerfen desjenigen der Farbkomponentensignale mit einem niedrigeren Wert und eine Feuerbereichsextraktionseinheit zum Extrahieren eines Bereichs, welcher durch ein Ausgabesignal von besagter Minimumswert-Berechnungseinheit dargestellt wird, das den bestimmten Wert übersteigt, als einen feuerverdächtigen Bereich aufweist.

11. Feueralarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der überwachte Bereich ein Tunnel ist und das Bilderfassungsmittel (1) in besagtem Tunnel in einer solchen Weise installiert ist, dass von den Schweinwerfern eines durch den Tunnel fahrenden Fahrzeuges abgestrahltes Licht nicht auf das Bilderfassungsmittel (1) fällt.