JP2000099851A - 監視システム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル内が火災の煙で充満してもその現場
を映し出せる監視システム装置を提供する。 【解決手段】 画像入力手段２及び火災判定手段３を介
して入力されるビデオカメラ１からの映像から背景画像
を生成して蓄積する背景画像設定手段４と、火災判定手
段３により火災発生が検知されたとき、蓄積された背景
画像とビデオカメラ１により撮影された映像とを合成す
る画像合成手段８と、画像合成手段８により合成された
合成画像を表示する画像表示手段９とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトンネル内
での火災発生時に、トンネルの壁面に設置されたビデオ
カメラからの映像を用いて状況を把握し、後続の走行車
輌に情報提供する監視システム装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置は、例えば特開平５
−４６８８６号公報、特開平８−２０２９６７号公報等
に開示されている。特開平５−４６８８６号公報におい
ては、撮影対象物が放射する温度の分布を測定し画像と
して表示できる赤外線カメラを備えている。火災発生に
よりトンネル内が煙で充満して対象物が可視光で見えな
くても、温度分布により火災元の位置や周辺の様子を知
ることができる。例えば、予め設定した温度以上の領域
を抽出し、この抽出した領域から火災発生の有無を判定
し、火災発生と判断したときにその旨を表示装置を通し
て知らせるようになっている。

【０００３】特開平８−２０２９６７号公報において
は、ビデオカメラを備え、平常時のビデオ映像の輝度ヒ
ストグラムを算出し、この値と火災発生時における輝度
ヒストグラムとを比較することにより火災発生を検出し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−４６８８６
号公報に記載の防災システム装置では、赤外線カメラの
感度を一定に保って正常に動作させる冷却装置が必要で
あるため、システム装置そのものが高価なものとなって
いた。

【０００５】また、特開平８−２０２９６７号公報に記
載の火災検出装置では、火災元が見えている間はビデオ
カメラでの監視が可能であるが、煙が充満して煙だけし
か見えない状態になった場合には、火災発生の現場付近
の様子を知ることができなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る監視システ
ム装置は、ビデオカメラと、該ビデオカメラにより撮影
された映像から背景画像を生成して蓄積する背景画像設
定手段と、異常発生時、蓄積された背景画像とビデオカ
メラにより撮影された映像とを合成する画像合成手段
と、該画像合成手段により合成された合成画像を表示す
る画像表示手段とを備えたものである。

【０００７】本発明においては、背景画像設定手段は、
ビデオカメラにより撮影された映像から背景画像を生成
して蓄積する。異常が発生したときには、画像合成手段
が、背景画像設定手段によって蓄積された背景画像を読
み込んでビデオカメラからの映像と合成し、その合成画
像を画像表示手段に表示させる。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施形態１に係る監視システム装置の構成を示すブロック
図であり、図において、１は例えばトンネル内の映像を
撮影し映像信号に変換するビデオカメラ、２はビデオカ
メラ１からの映像信号をデジタル化し、画像データとし
て画像メモリ（図示せず）に書き込む画像入力手段であ
る。

【０００９】３は画像メモリに書き込まれた画像データ
（入力画像）からトンネル内で火災が発生したかどうか
を判定する火災判定手段で、例えば、トンネル内を走行
する車輌等で遮られることのない地点に所定の目標物を
予め設置しておき、ビデオカメラ１の撮像に基づく入力
画像にその目標物が認識されなかったとき火災発生と判
定する。火災発生と判断したときは入力画像を後述の画
像合成手段に出力し、火災が発生していないときは入力
画像を後述の背景画像設定手段４の背景画像生成部に出
力する。なお、火災発生の有無の判定については、火災
を感知する火災感知システム装置からの信号に基づいて
行うようにしてもよい。

【００１０】５は背景画像生成部で、火災判定手段３か
らの入力画像が入ってくると、時間のカウント値Ｔがゼ
ロかどうかを判定し、カウント値Ｔがゼロのときは時間
のカウントを開始すると共に、その入力画像を画像表示
手段９に出力し、その後は、開始した時間のカウント値
Ｔが例えば１０分経過するまで入力画像を画像表示手段
９に出力し、カウント値Ｔが１０分経過したときは、入
力画像を画像表示手段９に出力すると共に、その時の入
力画像から背景画像を生成する。

【００１１】この背景画像は、ビデオカメラ１によって
撮像された画像の中に車輌や動物等の移動物体が存在し
ない画像で、例えばある時間の間、入力画像の各画素の
輝度値を加算し、その平均輝度値を用いて作成されたも
のである。なお、背景画像の生成に平均輝度値を用いる
ようにしたが、トンネル内に移動物体が存在していない
ときの画像を読み込み、それを背景画像として用いるよ
うにしてもよい。また、背景画像の生成を１０分毎に自
動的に行うようにしたが、キーボードの操作による所定
の命令が入力されたときに背景画像を生成するようにし
てもよい。

【００１２】５は背景画像更新部で、背景画像生成部５
により生成された背景画像とその前に生成して背景画像
蓄積部７に蓄積した背景画像とを比較し、鮮明度及び撮
影した時間から最適な方の背景画像を選択して、それを
背景画像蓄積部７内の背景画像に上書きして更新する。
この背景画像蓄積部７は例えば読み書き可能なメモリか
らなっている。８は画像合成手段で、火災判定手段３か
らの入力画像が入ってくると、背景画像蓄積部７に蓄積
された背景画像を読み込んで入力画像と合成し、その合
成画像を画像表示手段９に出力してディスプレイ（図示
せず）に表示させる。

【００１３】ここで、背景画像と入力画像の合成につい
て具体的に説明する。図２はトンネル内の背景画像を示
す図で、図３は煙が充満したときのトンネル内の入力画
像を示す図であるが、これらの画像の各画素は、ＲＧＢ
という光の３原色で表現されているものとする。例え
ば、フルカラーの画像の場合、画素の色は７７ｆ９５５
等と表現され、赤が0x７７、緑が0xｆ９、青が0x５５と
いう色成分をもっている。但し、各色成分の値は、0x０
０から0xｆｆまでの２５６段階の値をとる。この色成分
の値を互いに混合することによって、背景画像と入力画
像が合成される。

【００１４】例えば、背景画像のｉ行ｊ列の画素の色を
ＲＲＧＧＢＢと表し、入力画像のｉ行ｊ列の画素の色を
ｒｒｇｇｂｂとした場合、入力画像の合成する割合をｆ
rate（０≦ｆrate≦１）とすると、背景画像を合成する
割合ｂrateは、 ｂrate＝１−ｆrate となる。従って、背景画像の色成分からｂrateの割合だ
け取り出し、入力画像の色成分からｆrateの割合だけ取
り出して足し合わせる。つまり、合成後のｉ行ｊ列の画
素の色は、 (RR*ｂrate＋rr* ｆrate)(GG* ｂrate＋gg* ｆrate)(BB
* ｂrate＋bb* ｆrate) となる。この処理を画像の全ての画素に対して行うこと
により、背景画像と入力画像の合成を実現できる。

【００１５】次に、背景画像と入力画像の色成分の割合
を変えたときの合成画像について説明する。図４は背景
画像と入力画像の色成分の割合を制御したときの合成画
像の一例図である。例えば、入力画像の割合ｆrateを
「１」とした場合、背景画像との合成の画像は入力画像
のみとなり、逆に、入力画像の割合ｆrateを「０」とし
た場合は背景画像のみとなる。つまり、入力画像のｆra
teの値を制御することにより、様々な合成比で合成画像
を表示することができる。例えば、実際に火災が発生し
て煙がトンネル内に充満し、入力画像がほとんど煙だけ
となった場合に、入力画像の割合を２０％に設定したと
きは図５（ａ）に示すように煙を排除したような合成画
像となり、入力画像の割合を５０％に設定したときは同
図（ｂ）に示すように前記と比べ鮮明さに欠ける合成画
像となり、また、入力画像を８０％に設定したときは同
図（ｃ）のように煙によって僅かに照明の光のみが見え
るような合成画像となる。この割合の調整は、例えばキ
ー操作に基づいて行うようになっている。

【００１６】次に、図５のフローチャートに沿って動作
を説明する。図５は本実施形態の監視システム装置の動
作を示すフローチャートである。本システム装置は、キ
ー操作等によりトンネル内の監視を開始した再、監視終
了の命令があったかどうかを判定する（Ｓ１，Ｓ２）。
監視終了の命令を受けたときは終了処理に入るが（Ｓ１
５）、その命令がなかったときは以下の処理を繰り返し
実行する。

【００１７】その場合、画像入力手段２が、ビデオカメ
ラ１からの映像信号をデジタル化し、画像データとして
画像メモリに書きみ（Ｓ３）、火災判定手段３が、画像
メモリ内の画像データ（１フレームの入力画像）を順次
に読み込んで、火災が発生したかどうかを判定する（Ｓ
４）。入力画像に所定の目標物を認識できなかったとき
はトンネル内に火災が発生したと判断するが、入力画像
に所定の目標物を認識したときは火災が発生していない
と判断して、入力画像を背景画像生成部５に出力する。

【００１８】背景画像生成部５は、火災判定手段３から
の入力画像が入ってくると、時間のカウント値Ｔがゼロ
かどうかを判定する（Ｓ７）。このカウント値Ｔは背景
画像を作成するための時間で、カウント値Ｔがゼロのと
きはカウント値をインクリメントすると共に、入力画像
を画像表示手段９に出力する（Ｓ８，Ｓ９）。その後
は、カウント値Ｔが例えば１０分経過するまで入力画像
を画像表示手段９に出力し、カウント値Ｔが１０分経過
したときは、そのカウント値Ｔをゼロにクリアすると共
に、その時の入力画像から背景画像を生成し（Ｓ１１，
Ｓ１２）、背景画像更新部６に出力する。背景画像更新
部６は、背景画像が入力されると、その前に背景画像蓄
積部７に蓄積した背景画像と比較し、鮮明度及び撮影し
た時間から最適な方の背景画像を選択して、それを背景
画像蓄積部７内の背景画像に上書きして新たに蓄積する
（Ｓ１３，Ｓ１４）。

【００１９】火災判定手段３が火災発生を検知し（Ｓ
４）、入力画像を画像合成手段８に出力したときは、画
像合成手段８が、背景画像蓄積部７に蓄積された背景画
像を読み込んで入力画像と合成し（Ｓ５）、画像表示手
段９に出力する。この時、キー操作によって入力画像と
背景画像の色成分の割合が指示されたときは、その割合
に基づいて合成画像を生成し（Ｓ５）、画像表示手段９
に出力する。画像表示手段９は、背景画像生成部５から
の画像が入力されたときはその入力画像をディスプレイ
に表示し、画像合成手段８からの合成画像が入力された
ときはその画像をディスプレイに表示する（Ｓ６）。こ
の一連の動作は、前述した如く監視終了の命令が入力さ
れるまでビデオカメラ１からの映像信号と同期をとって
繰り返し行われる。

【００２０】以上のように本実施形態においては、ビデ
オカメラ１の撮影による入力画像とその入力画像を基に
予め作成しておいた背景画像の色成分の割合を変更して
合成できるようにしたので、火災発生により入力画像が
ほとんど煙の映像になって火災発生現場の様子が分から
なくなっても、その現場の様子を透過的に把握でき、ま
た、充満している煙の様子も監視でき、このため、火災
発生に対して迅速にかつ的確に対処できるという効果が
ある。

【００２１】なお、前記の実施形態では、火災発生によ
りトンネル内が煙で充満してもその火災現場を監視でき
るシステム装置として説明したが、霧、雨、雪、排気ガ
ス等で視界が遮られる環境下でも使用できることはいう
までもない。

【００２２】実施形態２．実施形態２における監視シス
テム装置は、図示していないが、図１に示す背景画像更
新部６及び背景画像蓄積部７に代えて外部記憶手段を備
えたものである。この外部記憶手段は例えばディスク装
置からなっている。トンネル内を監視しているときは、
背景画像生成部５が、火災判定手段３を介して入ってく
るビデオカメラ１からの入力画像をそのディスク装置に
書き込み、容量が一杯になったときは古い画像から順に
消去すると共に新しい入力画像を書き込む。火災判定手
段３によって火災が検知されると、ディスク装置に書き
込んだ火災発生前までの画像の中から最適な画像を選択
して背景画像とし、画像合成手段８に出力する。 この
ように実施形態２においては、背景画像として火災等の
異常発生直前の画像を利用するため、異常発生の原因を
的確に判断できるという効果がある。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ビデオカ
メラにより撮影された映像から背景画像を生成して蓄積
し、異常発生時には、蓄積した背景画像とビデオカメラ
により撮影された映像とを合成して表示するようにした
ので、異常発生の周囲の状況やその異常状態の様子を正
確に把握でき、このため、異常発生に対して迅速にかつ
的確に対処できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る監視システム装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】トンネル内の背景画像を示す図である。

【図３】煙が充満したときのトンネル内の入力画像を示
す図である。

【図４】背景画像と入力画像の色成分の割合を制御した
ときの合成画像の一例図である。

【図５】実施形態１の監視システム装置の動作を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ ビデオカメラ ２ 画像入力手段 ３ 火災判定手段 ４ 背景画像設定手段 ５ 背景画像生成部 ６ 背景画像更新部 ７ 背景画像蓄積部 ８ 画像合成手段 ９ 画像表示手段

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Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオカメラにより撮影された映像から
   背景画像を生成して蓄積する背景画像設定手段と、 異常発生時、蓄積された背景画像とビデオカメラにより
   撮影された映像とを合成する画像合成手段と、 該画像合成手段により合成された合成画像を表示する画
   像表示手段とを備えたことを特徴とする監視システム装
   置。
2. 【請求項２】 前記背景画像設定手段は、ビデオカメラ
   により撮影された映像から背景画像を生成する背景画像
   生成部と、背景画像を一時的に蓄積するための背景画像
   蓄積部と、該背景画像蓄積部内の背景画像と背景画像生
   成部により生成された背景画像とを比較し、鮮明度及び
   撮影した時間から最適な方の背景画像を選択して、背景
   画像蓄積部内の背景画像を更新する背景画像更新部とか
   らなっていることを特徴とする請求項１記載の監視シス
   テム装置。
3. 【請求項３】 前記画像合成手段は、前記背景画像とビ
   デオカメラの撮影による映像の色成分の割合を相互に変
   更して合成することを特徴とする請求項１又は２の何れ
   かに記載の監視システム装置。
4. 【請求項４】 前記背景画像更新部及び背景画像蓄積部
   に代えて外部記憶手段を備え、前記背景画像生成部は、
   ビデオカメラの撮影による映像をその外部記憶手段に格
   納し、容量が一杯のときは古い映像から順に消去すると
   共に、入力される映像を格納し、異常発生時には外部記
   憶手段に格納した異常発生前までの映像の中から最適な
   映像を選択して背景画像とし、前記画像合成手段に出力
   することを特徴とする請求項２又は３の何れかに記載の
   監視システム装置。