JP2018055151A - Flame detector and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flame detector capable of accurately detecting a flame by discriminating a body in motion and the flame fluctuating at the same place.SOLUTION: A flame detector, which detects a flame on the basis of a photographed image, acquires the photographed image, and extracts a vector indicating the movement of an object included in the photographed image. Then, on the basis of the vector, when the object is expanded or contracted, the object is determined as being the flame.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、撮影画像に含まれる炎の部分を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting a flame portion included in a captured image.

カメラによる撮影画像に基づいて火災を検出する技術が知られている。例えば、特許文献1は、カメラで撮影されたビデオ映像から色情報と揺らぎ情報と使って炎色の動体を検出し、その候補から炎特有の動きがあるかを計測することで本物の炎か炎以外の動体かを識別している。   A technique for detecting a fire based on an image captured by a camera is known. For example, Patent Document 1 uses a color information and fluctuation information from a video image taken by a camera to detect a flame-colored moving object and measures whether or not there is a movement specific to the flame from the candidate. Identifies moving objects other than flames.

特開2002−32872号公報JP 2002-32872 A

特許文献1の手法は、動体は同じ場所に長時間留まらないという前提条件を利用して炎の判別を行っている。このため、炎以外の高輝度の物体が同じ場所で揺らいでいる場合、例えば赤い旗が風で揺れている場合などには、これを誤って炎と判定してしまう恐れがある。   The technique of Patent Document 1 performs flame discrimination using a precondition that a moving object does not stay in the same place for a long time. For this reason, when a high-intensity object other than a flame is shaking in the same place, for example, when a red flag is shaken by the wind, this may be erroneously determined as a flame.

本発明は、同じ場所で揺らいでいる動体と炎とを識別することにより、より正確な炎の検出を可能とする炎検出装置を提供することを主な目的とする。   The main object of the present invention is to provide a flame detection device that enables more accurate flame detection by identifying a moving object and a flame that are shaking at the same place.

本発明の1つの観点では、炎検出装置は、撮影画像を取得する画像取得手段と、前記撮影画像に含まれる対象物の動きを示すベクトルを抽出するベクトル抽出手段と、前記ベクトルに基づいて、前記対象物が膨張又は収縮している場合に、当該対象物を炎と判定する判定手段と、を備える。   In one aspect of the present invention, the flame detection device includes: an image acquisition unit that acquires a captured image; a vector extraction unit that extracts a vector indicating a motion of an object included in the captured image; and the vector, Determination means for determining that the object is a flame when the object is expanded or contracted.

上記の炎検出装置は、撮影画像に基づいて炎を検出するものであり、撮影画像を取得し、撮影画像に含まれる対象物の動きを示すベクトルを抽出する。このベクトル抽出は、例えばオプティカルフロー法などにより行われる。そして、抽出されたベクトルに基づいて、対象物が膨張又は収縮している場合に、その対象物を炎と判定する。炎は特有の動きとして膨張収縮運動を行うので、対象物が膨張/収縮しているか否かに基づいて判定を行うことにより、正確な炎検出が可能となる。   The flame detection device detects a flame based on a captured image, acquires the captured image, and extracts a vector indicating the movement of the object included in the captured image. This vector extraction is performed by, for example, an optical flow method. And based on the extracted vector, when the target object is expanding or contracting, the target object is determined to be a flame. Since the flame expands and contracts as a specific motion, it is possible to accurately detect the flame by making a determination based on whether or not the object is expanded / contracted.

上記の炎検出装置の一態様では、前記判定手段は、前記対象物の中心部と、前記ベクトルとのなす角度に基づいて判定を行う。この態様では、対象物の中心部とベクトルとのなす角度に基づいて膨張収縮運動を検出して炎判定を行う。なお、対象物の中心部とは、対象物の重心及び中心を含む概念である。1つの好適な例では、前記判定手段は、前記角度の分布が0度及び180度付近に偏っている場合に、前記対象物を炎と判定する。   In one aspect of the above-described flame detection apparatus, the determination unit performs determination based on an angle formed by the center of the object and the vector. In this aspect, the flame determination is performed by detecting the expansion and contraction motion based on the angle between the center of the object and the vector. In addition, the center part of a target object is the concept containing the gravity center and center of a target object. In one preferable example, the determination unit determines that the object is a flame when the distribution of the angles is biased near 0 degrees and 180 degrees.

上記の炎検出装置の他の一態様では、前記ベクトル抽出手段は、複数の撮影画像に基づいて、前記対象物を構成する複数の画素の移動ベクトルを抽出し、前記判定手段は、前記複数の撮影画像毎に前記対象物の中心部を決定することを特徴とする。この態様では、複数の撮影画像毎に対象物の中心部を求めて判定を行う。   In another aspect of the above-described flame detection device, the vector extraction unit extracts a movement vector of a plurality of pixels constituting the object based on a plurality of captured images, and the determination unit includes the plurality of the plurality of pixels. The center portion of the object is determined for each captured image. In this aspect, the determination is performed by determining the center of the object for each of the plurality of captured images.

上記の炎検出装置の他の一態様では、前記判定手段は、前記ベクトルの方向が360度に均等に分散している場合に、前記対象物を炎と判定する。この態様では、抽出されたベクトルの方向に基づいて炎判定を行う。   In another aspect of the above-described flame detection device, the determination unit determines that the object is a flame when the direction of the vector is evenly distributed at 360 degrees. In this aspect, flame determination is performed based on the direction of the extracted vector.

好適な実施例では、前記撮影画像を生成する撮影手段と、上記の炎検出装置と、を備えるカメラを構成することができる。   In a preferred embodiment, it is possible to configure a camera including an imaging unit that generates the captured image and the flame detection device.

本発明の他の観点では、コンピュータを備える炎検出装置により実行されるプログラムは、撮影画像を取得する画像取得手段、前記撮影画像に含まれる対象物の動きを示すベクトルを抽出するベクトル抽出手段、前記ベクトルに基づいて、前記対象物が膨張又は収縮している場合に、当該対象物を炎と判定する判定手段、として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記の炎検出装置を実現することができる。   In another aspect of the present invention, a program executed by a flame detection apparatus including a computer includes: an image acquisition unit that acquires a captured image; a vector extraction unit that extracts a vector indicating a motion of an object included in the captured image; Based on the vector, when the object is inflated or contracted, the computer is caused to function as determination means for determining the object as a flame. By executing this program on a computer, the above-described flame detection apparatus can be realized.

実施形態に係る炎検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the flame detection apparatus which concerns on embodiment. 炎検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of a flame detection process. 揺らぎピクセルの抽出方法を模式的に示す。A fluctuation pixel extracting method is schematically shown. 炎色領域累積処理を示す。The flame area accumulation processing is shown. 炎判定処理のフローチャートである。It is a flowchart of a flame determination process. 炎と炎でない物体の移動ベクトルの例を示す。An example of a movement vector of a flame and a non-flame object is shown. ベクトル方向角を説明する図である。It is a figure explaining a vector direction angle. 炎判定の具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example of flame determination. 膨張収縮する炎の移動ベクトルの例を示す。The example of the movement vector of the flame which expands and contracts is shown.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
[構成]
図1は、本発明の実施形態に係る炎検出装置10の構成を示すブロック図である。炎検出装置10は、撮影画像から炎を検出する装置であり、外部のカメラ5による撮影画像が入力される。炎検出装置10は、典型的にはPCなどのコンピュータ装置により構成され、インタフェース(I/F)11と、記憶部12と、判定部13と、背景モデルデータベース(DB)14と、炎色モデルDB15と、表示部16と、入力部16と、スピーカ18とを備える。なお、これらの構成要素は、バス19を介して接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Constitution]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a flame detection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The flame detection device 10 is a device that detects a flame from a captured image, and receives an image captured by the external camera 5. The flame detection device 10 is typically configured by a computer device such as a PC, and includes an interface (I / F) 11, a storage unit 12, a determination unit 13, a background model database (DB) 14, and a flame color model. DB15, the display part 16, the input part 16, and the speaker 18 are provided. Note that these components are connected via a bus 19.

カメラ5からは、インタフェース11を通じて撮影画像が入力される。記憶部12は、メモリなどにより構成され、カメラ5から入力された撮影画像を一時的に記憶する。また、記憶部12は、後述する判定処理のためのプログラムを記憶し、炎検出処理の実行中には作業メモリとしても機能する。   A photographed image is input from the camera 5 through the interface 11. The storage unit 12 is configured by a memory or the like, and temporarily stores a captured image input from the camera 5. The storage unit 12 also stores a program for determination processing described later, and also functions as a work memory during execution of the flame detection processing.

判定部13は、カメラ5から入力された撮影画像を解析することにより、撮影画像に含まれる炎を検出する。なお、撮影画像は複数のフレーム画像からなる動画である。判定部13により実行される炎検出処理については後述する。   The determination unit 13 detects a flame included in the captured image by analyzing the captured image input from the camera 5. The captured image is a moving image composed of a plurality of frame images. The flame detection process executed by the determination unit 13 will be described later.

背景モデルDB14は、撮影画像から動体を抽出するために使用される背景モデルを記憶している。具体的には、背景モデルDB14には、複数のフレーム画像間で動きのない背景画像のモデルが蓄積されている。   The background model DB 14 stores a background model used for extracting a moving object from a captured image. Specifically, the background model DB 14 stores models of background images that do not move between a plurality of frame images.

炎色モデルDB15は、炎に相当する色を示すデータが記憶されている。具体的には、各種の炎の色データをLAB変換して学習することにより、炎に相当する色をLAB色空間における座標で示したルックアップテーブルが記憶されている。   The flame color model DB 15 stores data indicating the color corresponding to the flame. Specifically, a look-up table in which the color corresponding to the flame is represented by coordinates in the LAB color space is stored by learning the color data of various flames by LAB conversion.

表示部16は、例えば液晶ディスプレイなどにより構成され、監視中に撮影画像が表示される他、判定部13が炎を検出したときにはその旨の警告などが表示される。入力部17は、キーボード、マウスなどであり、監視を行う者などにより操作される。スピーカ18は、判定部13が炎を検出したときに警告音などを出力する。   The display unit 16 is configured by a liquid crystal display, for example, and displays a captured image during monitoring, and displays a warning or the like when the determination unit 13 detects a flame. The input unit 17 is a keyboard, a mouse, or the like, and is operated by a person who performs monitoring. The speaker 18 outputs a warning sound or the like when the determination unit 13 detects a flame.

上記の構成において、インタフェース11は本発明の画像取得手段の一例であり、判定部13は本発明のベクトル抽出手段及び判定手段の一例であり、カメラ5は本発明における撮影手段の一例である。   In the above configuration, the interface 11 is an example of an image acquisition unit of the present invention, the determination unit 13 is an example of a vector extraction unit and a determination unit of the present invention, and the camera 5 is an example of a photographing unit in the present invention.

[炎検出処理]
次に、炎検出装置10により行われる炎検出処理について説明する。図2は、炎検出処理のフローチャートである。この処理は、主として炎検出装置10の判定部13が予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。
[Flame detection processing]
Next, the flame detection process performed by the flame detection apparatus 10 will be described. FIG. 2 is a flowchart of the flame detection process. This process is realized mainly by the determination unit 13 of the flame detection apparatus 10 executing a program prepared in advance.

まず、判定部13は、背景差分法を用いて背景差分処理を行う(ステップS11)。具体的には、判定部13は、背景モデルDB14に記憶されている背景モデルを参照することにより、カメラ5から入力された撮影画像における背景領域を特定し、背景領域分以外の部分を差分処理により動体領域として抽出する。その際、判定部13は、入力された撮影画像に基づいて背景モデルDB14内に記憶されている背景モデルを適宜更新しながら動体領域の抽出を行う。これにより、撮影画像に含まれる対象物のうち、炎の可能性のある動体領域が抽出される。   First, the determination unit 13 performs background difference processing using the background difference method (step S11). Specifically, the determination unit 13 refers to the background model stored in the background model DB 14 to identify the background region in the captured image input from the camera 5 and performs a difference process on a portion other than the background region. To extract as a moving object region. At that time, the determination unit 13 extracts the moving object region while appropriately updating the background model stored in the background model DB 14 based on the input captured image. Thereby, the moving body area | region with the possibility of a flame is extracted among the target objects contained in a picked-up image.

次に、判定部13は、色ベース分類処理を行う(ステップS12)。色ベース分類処理は、色情報に基づいて炎の領域を抽出する処理である。具体的に判定部13は、例えばSVM(Support Vector Machine)などの機械学習手法を用い、炎色モデルDB15に記憶されている炎色モデルを参照して、撮影画像に含まれる炎色領域を抽出する。この際、判定部13は、背景差分処理により得られた動体領域における炎色領域を抽出する。これにより、背景差分処理により得られた動体領域のうち、炎の可能性が高い領域が抽出される。   Next, the determination unit 13 performs color-based classification processing (step S12). The color-based classification process is a process for extracting a flame region based on color information. Specifically, the determination unit 13 uses a machine learning method such as SVM (Support Vector Machine), for example, to extract a flame color area included in the photographed image with reference to the flame color model stored in the flame color model DB 15. To do. At this time, the determination unit 13 extracts a flame color region in the moving object region obtained by the background difference process. Thereby, the area | region with high possibility of a flame is extracted among the moving body area | regions obtained by the background difference process.

次に、判定部13は、揺らぎ測定処理を行う(ステップS13)。具体的には、判定部13は、色ベース分類処理により抽出された炎色領域において、フレーム画像間で色が変わった部分を揺らぎピクセルとして抽出する。図3は、揺らぎピクセルの抽出方法を模式的に示す。図3に示すように、(i−1)番目フレームとi番目フレームとの差分を取ることにより、(i−1)番目フレームでは炎色でなかった(非炎色)がi番目フレームで炎色になったピクセル、及び、(i−1)番目フレームで炎色であったがi番目フレームでは炎色でなくなった(非炎色)ピクセルが抽出される。このような、炎色と非炎色との変化の頻度が所定の閾値を超えたピクセルを揺らぎピクセルとして抽出する。そして、判定部13は、揺らぎピクセルを複数フレーム分累積して揺らぎ累積画像を生成する。この揺らぎ累積画像は、揺らぎピクセルの位置を示す画像であり、炎の周辺部(輪郭部)の形状を示す画像となる。具体的には、判定部13は、各フレームの炎色ピクセルの輝度を2値化して揺らぎ領域バイナリ画像を生成し、揺らぎ領域バイナリ画像を複数フレーム分累積して揺らぎ累積グレースケール画像を生成する。   Next, the determination unit 13 performs a fluctuation measurement process (step S13). Specifically, the determination unit 13 extracts, as a fluctuation pixel, a portion where the color has changed between frame images in the flame color region extracted by the color-based classification process. FIG. 3 schematically shows a fluctuation pixel extraction method. As shown in FIG. 3, by taking the difference between the (i-1) th frame and the ith frame, the flame that was not flame in the (i-1) th frame (non-flame color) was flamed in the ith frame. Pixels that have become colored and pixels that are flame colors in the (i-1) th frame but are no longer flame colors (non-flame color) in the i-th frame are extracted. Such a pixel whose frequency of change between flame color and non-flame color exceeds a predetermined threshold is extracted as a fluctuation pixel. Then, the determination unit 13 accumulates fluctuation pixels for a plurality of frames to generate a fluctuation accumulated image. This fluctuation accumulated image is an image showing the position of the fluctuation pixel, and is an image showing the shape of the peripheral part (outline part) of the flame. Specifically, the determination unit 13 binarizes the luminance of each flame color pixel in each frame to generate a fluctuation region binary image, accumulates the fluctuation region binary image for a plurality of frames, and generates a fluctuation accumulated grayscale image. .

次に、判定部13は、炎色領域累積処理を行う(ステップS14)。この処理は、色ベース分類処理により得られた炎色領域の画像を複数フレーム分累積することにより、炎色累積画像を生成する。炎色累積画像は、炎の全体形状を示す画像となり、特に炎の中心部に相当する領域ほど輝度が高い画像となる。図4は、炎色領域累積処理の例を示す。判定部13は各フレームの炎色ピクセルの輝度を2値化して炎色領域バイナリ画像を生成し、炎色領域バイナリ画像を複数フレーム分累積して炎色累積グレースケール画像を生成する。   Next, the determination unit 13 performs flame color area accumulation processing (step S14). In this process, a flame color accumulation image is generated by accumulating a plurality of frames of flame color area images obtained by the color-based classification process. The flame color cumulative image is an image showing the entire shape of the flame, and in particular, the region corresponding to the center portion of the flame has a higher luminance. FIG. 4 shows an example of flame color area accumulation processing. The determination unit 13 binarizes the luminance of the flame color pixel in each frame to generate a flame color region binary image, and accumulates the flame color region binary image for a plurality of frames to generate a flame color accumulation grayscale image.

次に、判定部13は、炎候補領域選出処理を行う(ステップS15)。この処理は、ステップS13で得られた揺らぎ累積グレースケール画像と、ステップS14で得られた炎色累積グレースケール画像とに基づいて、炎候補領域を決定する処理である。1つの方法では、判定部13は、図4に示すように、炎色累積グレースケール画像に含まれるピクセルのうち、所定の閾値(図4の例では「4」)を超えるピクセルを内包する矩形領域を炎候補領域と決定する。そして、決定された炎候補領域の輪郭を、揺らぎ累積グレースケール画像に基づいて必要に応じて補正する。他の方法では、判定部13は、炎色累積グレースケール画像と揺らぎ累積グレースケール画像を合成して合成累積グレースケール画像を生成し、それに含まれるピクセルのうち所定の閾値を超えるピクセルを内包する矩形を炎候補領域と決定する。こうして、判定部13は、撮影画像から炎候補領域を決定する。   Next, the determination unit 13 performs a flame candidate area selection process (step S15). This process is a process of determining a flame candidate region based on the fluctuation accumulated grayscale image obtained in step S13 and the flame color accumulated grayscale image obtained in step S14. In one method, as illustrated in FIG. 4, the determination unit 13 includes a rectangle that includes pixels that exceed a predetermined threshold (“4” in the example of FIG. 4) among pixels included in the flame color cumulative grayscale image. The region is determined as a flame candidate region. Then, the determined outline of the flame candidate region is corrected as necessary based on the fluctuation accumulated grayscale image. In another method, the determination unit 13 generates a combined cumulative grayscale image by combining the flame color accumulated grayscale image and the fluctuation accumulated grayscale image, and includes pixels that exceed a predetermined threshold among the pixels included in the image. A rectangle is determined as a flame candidate region. Thus, the determination unit 13 determines a flame candidate region from the captured image.

次に、判定部13は、炎判定処理を行う(ステップS16)。炎判定処理は、ステップS15で選出された炎候補領域が炎であるか否かを判定する処理である。ここで、本実施形態では、炎特有の動き、具体的には炎の膨張収縮運動(炎のブレス)に着目して判定を行う。より具体的には、炎の膨張収縮運動を、オプティカルフローを使った移動ベクトルで表し、炎の中心部とのなす角をに基づいて炎であるか否かを判定する。   Next, the determination part 13 performs a flame determination process (step S16). The flame determination process is a process for determining whether or not the flame candidate region selected in step S15 is a flame. Here, in the present embodiment, the determination is performed by paying attention to the movement peculiar to the flame, specifically, the expansion / contraction movement (flame breath) of the flame. More specifically, the expansion and contraction motion of the flame is represented by a movement vector using optical flow, and it is determined whether or not the flame is based on the angle formed with the center of the flame.

図5は、炎判定処理のフローチャートを示す。まず、判定部13は、ステップS15で選出された炎候補領域内の炎色領域を抽出する(ステップS20)。次に、判定部13は、オプティカルフロー法を利用して、前後するフレーム間の移動ベクトルを取得する(ステップS21)。図6(A)は、異なる時点において炎候補領域を構成する各画素の移動ベクトルの例を示す。炎は膨張/収縮を繰り返すため、炎の周辺部には基本的に炎の中心部から全方向に外側へ向かう移動ベクトルと、外側から炎の中心部に向かう移動ベクトルとが生じる。従って、炎候補領域の移動ベクトルが、炎の中心部から外側へ向かうベクトル及び外側から炎の中心部へ集まるようなベクトルを多く含んでいれば、それを炎の膨張収縮運動であると推定することができ、その炎候補領域を炎であると判定することができる。   FIG. 5 shows a flowchart of the flame determination process. First, the determination unit 13 extracts a flame color area in the flame candidate area selected in step S15 (step S20). Next, the determination unit 13 acquires a movement vector between frames before and after using the optical flow method (step S21). FIG. 6A shows an example of the movement vector of each pixel constituting the flame candidate region at different time points. Since the flame repeats expansion / contraction, a movement vector that basically goes outward from the center of the flame in all directions and a movement vector that goes from the outside to the center of the flame are generated at the periphery of the flame. Therefore, if the movement vector of the flame candidate region includes many vectors that go from the center of the flame to the outside and vectors that gather from the outside to the center of the flame, it is estimated that this is the expansion and contraction motion of the flame. And it can be determined that the flame candidate region is a flame.

これに対し、例えば輝度の高い色を有する旗など、炎以外の動体は特定の方向に平行移動することが多いため、図6(B)に例示するように特定の方向のベクトルが多くなる。よって、炎色領域を構成する複数の点の移動ベクトルを求め、その傾向を分析することにより、炎であるか否かの判定が可能となる。   On the other hand, for example, a moving body other than a flame, such as a flag having a high-luminance color, often translates in a specific direction, so that the vector in a specific direction increases as illustrated in FIG. 6B. Therefore, it is possible to determine whether or not a flame is present by obtaining movement vectors of a plurality of points constituting the flame color area and analyzing the tendency thereof.

具体的には、図7に示すように、判定部13はステップS21で求めた複数の移動ベクトルの各々について、炎色領域の重心の方向と、移動ベクトルとがなす角度(以下、「ベクトル方向角」と呼ぶ。)を算出する(ステップS22)。これにより、各フレームについて、炎色領域内のベクトルの数だけベクトル方向角が得られる。   Specifically, as illustrated in FIG. 7, the determination unit 13 determines, for each of the plurality of movement vectors obtained in step S <b> 21, an angle formed by the direction of the center of gravity of the flame area and the movement vector (hereinafter, “vector direction”). (Referred to as "angle") (step S22). Thereby, the vector direction angle is obtained for each frame by the number of vectors in the flame color region.

次に、判定部13は、複数フレームについて、ベクトル方向角の分布を集計する(ステップS23)。図8(A)は、集計により得られたベクトル方向角の分布例を示す。前述のように炎は膨張収縮運動するので、炎候補領域内の炎色領域が炎である場合、ベクトル方向角は0度又は180度付近に偏った分布となる。これに対して、炎候補領域内の炎色領域が炎以外の動体である場合、ベクトル方向角はある特定の方向に偏った分布となる。よって、判定部13は、ベクトル方向角の分布に基づいて炎であるか否かの判定を行う。   Next, the determination unit 13 aggregates the vector direction angle distribution for a plurality of frames (step S23). FIG. 8A shows an example of distribution of vector direction angles obtained by aggregation. As described above, since the flame expands and contracts, when the flame color region in the flame candidate region is a flame, the vector direction angle has a distribution biased to 0 degrees or around 180 degrees. On the other hand, when the flame color area in the flame candidate area is a moving object other than the flame, the vector direction angle is distributed in a certain specific direction. Therefore, the determination part 13 determines whether it is a flame based on distribution of a vector direction angle.

即ち、判定部13は、図8(A)に示すように、ベクトル方向角の分布が0度又は180度付近に偏っているか否かを判定する(ステップS24)。ベクトル方向角が0度又は180度に偏っている場合(ステップS24:Yes)、判定部13はその炎色領域を炎であると判定する(ステップS25)。一方、ベクトル方向角が0度又は180度に偏っていない場合(ステップS24:No)、判定部13はその炎色領域を炎でないと判定する(ステップS26)。   That is, as shown in FIG. 8A, the determination unit 13 determines whether or not the vector direction angle distribution is biased to 0 degrees or around 180 degrees (step S24). When the vector direction angle is biased to 0 degrees or 180 degrees (step S24: Yes), the determination unit 13 determines that the flame color area is a flame (step S25). On the other hand, when the vector direction angle is not biased to 0 degrees or 180 degrees (step S24: No), the determination unit 13 determines that the flame color area is not flame (step S26).

ステップS24における判定の1つの具体例では、判定部13は、図8(A)に示すようなベクトル方向角の分布を示すグラフを2次曲線とみなして近似式を算出して判定を行う。具体的には、図8(A)の横軸に沿って括弧で示すように、0度から180度を20度毎の10段階の数値で表現し、ベクトル方向角の分布を示す2次曲線の近似式(y=ax+bx+c)を求める。炎色領域が炎である場合、ベクトル方向角の分布を示す2次曲線は図8(A)に示すように下に凸であり、かつ、その頂点は横軸(0〜180度)の中央付近に位置するはずである。よって、判定部13は、まず得られた近似式の係数「a」がa>0であり、かつ、2次曲線の頂点のX座標がX軸の中央付近であるか否かを判定する。例えば、図8(B)に示すように、判定部13は、近似式の係数aが所定の閾値a>a1(>0)であり、かつ、頂点のX座標xapが所定の閾値x1<xap<x2であるときに、炎色領域を炎であると判定する。 In one specific example of the determination in step S24, the determination unit 13 performs the determination by regarding the graph indicating the vector direction angle distribution as illustrated in FIG. 8A as a quadratic curve and calculating an approximate expression. Specifically, as shown in parentheses along the horizontal axis of FIG. 8A, a quadratic curve representing the distribution of vector direction angles by expressing 0 to 180 degrees with 10-step numerical values every 20 degrees. An approximate expression (y = ax 2 + bx + c) is obtained. When the flame color region is flame, the quadratic curve indicating the distribution of the vector direction angle is convex downward as shown in FIG. 8A, and the vertex is the center of the horizontal axis (0 to 180 degrees). Should be located nearby. Therefore, the determination unit 13 first determines whether the coefficient “a” of the obtained approximate expression is a> 0 and whether the X coordinate of the vertex of the quadratic curve is near the center of the X axis. For example, as illustrated in FIG. 8B, the determination unit 13 determines that the coefficient a of the approximate expression is a predetermined threshold value a> a1 (> 0), and the vertex X coordinate x ap is a predetermined threshold value x1 < When x ap <x2, the flame color area is determined to be flame.

以上のようにして炎判定処理が終了すると、処理は図2のメインルーチンへ戻る。そして、判定部13は、炎判定処理の結果に基づいて出力処理を行う(ステップS17)。具体的に、炎判定処理により炎と判定された場合、判定部13は表示部16及び/又はスピーカ18を利用して警告などを出力する。一方、炎でないと判定された場合、判定部13は何も出力を行わないか、又は、炎でないことを示す表示/音声を出力する。こうして、炎検出処理は終了する。   When the flame determination process is completed as described above, the process returns to the main routine of FIG. And the determination part 13 performs an output process based on the result of a flame determination process (step S17). Specifically, when it is determined that the flame is determined by the flame determination process, the determination unit 13 outputs a warning or the like using the display unit 16 and / or the speaker 18. On the other hand, when it is determined that it is not flame, the determination unit 13 does not output anything or outputs display / sound indicating that it is not flame. Thus, the flame detection process ends.

以上のように、本実施形態では、炎の特有の動きである膨張収縮運動に着目して炎の検出を行う。よって、例えば赤い旗の如き同じ場所で揺らめいている動体と炎とを高精度で識別することができるようになり、炎検出の信頼性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the flame is detected by paying attention to the expansion and contraction motion that is a specific motion of the flame. Therefore, for example, it is possible to identify a moving object and a flame swaying at the same place, such as a red flag, with high accuracy, and the reliability of flame detection can be improved.

[変形例]
(変形例1)
上記の実施形態では、炎判定処理において、炎色領域の重心の方向と移動ベクトルとのなす角をベクトル方向角としているが、重心の代わりに、炎色領域の中心の方向と移動ベクトルとのなす角をベクトル方向角としてもよい。即ち、本発明では炎色領域の重心又は中心を「中心部」とし、炎色領域の中心部の方向と移動ベクトルとのなす角をベクトル方向角として使用すればよい。
[Modification]
(Modification 1)
In the above embodiment, in the flame determination process, the angle formed by the direction of the center of gravity of the flame color area and the movement vector is the vector direction angle, but instead of the center of gravity, the direction of the center of the flame color area and the movement vector The formed angle may be a vector direction angle. In other words, in the present invention, the center of gravity or the center of the flame-colored region is set as the “center”, and the angle formed by the direction of the center of the flame-colored region and the movement vector may be used as the vector direction angle.

(変形例2)
上記の実施形態及び変形例1では、炎色領域の重心又は中心の方向と移動ベクトルとのなす角をベクトル方向角とし、その分布に基づいて炎判定を行っているが、その代わりに、移動ベクトルの方向に基づいて炎判定を行っても良い。図9(A)は炎が膨張する場合の移動ベクトルの方向を模式的に示し、図9(B)は炎が収縮する場合の移動ベクトルの方向を模式的に示す。基本的に、炎が膨張する場合には図9(A)に示すように各移動ベクトルは炎の外側へ向かうベクトルとなり、炎が収縮する場合には図9(B)に示すように各移動ベクトルは炎の中心へ向かうベクトルとなる。即ち、炎が膨張する場合も収縮する場合も、移動ベクトルの方向は全周囲(360度)にほぼ均等に分布すると考えられる。そこで、炎判定処理では、炎候補領域の炎色領域内の移動ベクトルの方向を集計し、その分布が360度の方向にほぼ均等に分散している場合に、その炎色領域を炎と判定することとしてもよい。
(Modification 2)
In the above embodiment and the first modification, the angle formed by the center of gravity or the center direction of the flame color area and the movement vector is the vector direction angle, and flame determination is performed based on the distribution. Flame determination may be performed based on the direction of the vector. FIG. 9A schematically shows the direction of the movement vector when the flame expands, and FIG. 9B schematically shows the direction of the movement vector when the flame contracts. Basically, when the flame expands, each movement vector becomes a vector toward the outside of the flame as shown in FIG. 9A, and when the flame contracts, each movement as shown in FIG. 9B. The vector goes to the center of the flame. That is, it is considered that the direction of the movement vector is distributed almost uniformly over the entire circumference (360 degrees) regardless of whether the flame expands or contracts. Therefore, in the flame determination process, the direction of the movement vector in the flame color area of the flame candidate area is totaled, and when the distribution is almost evenly distributed in the direction of 360 degrees, the flame color area is determined to be flame. It is good to do.

(変形例3)
上記の実施形態では、炎検出装置10をPCなどにより構成し、外部のカメラ5からの撮影画像を供給している。他の構成例では、炎検出装置10を小型化してカメラ5に内蔵し、炎検出機能付きのカメラとして構成してもよい。さらに他の構成例では、ネットワークを通じて炎検出装置10による検出結果をサーバ装置へ送信し、サーバ装置で統括制御するシステムを構築しても良い。さらに他の構成例では、炎検出装置10をサーバ装置として構成してよい。この場合には、ネットワークを通じてカメラ5からの撮影画像をサーバ装置へ送信し、サーバ装置が炎検出処理を実行して炎を検出する。これにより、複数のカメラを監視場所ごとに設けて撮影画像をサーバ装置へ送信し、サーバ装置で多数の場所を同時に監視するシステムを構築することができる。
(Modification 3)
In the above embodiment, the flame detection device 10 is configured by a PC or the like, and a captured image from the external camera 5 is supplied. In another configuration example, the flame detection device 10 may be downsized and built in the camera 5 to be configured as a camera with a flame detection function. In still another configuration example, a system may be constructed in which the detection result from the flame detection device 10 is transmitted to the server device through a network, and the server device performs overall control. In still another configuration example, the flame detection device 10 may be configured as a server device. In this case, a photographed image from the camera 5 is transmitted to the server device through the network, and the server device executes a flame detection process to detect the flame. As a result, it is possible to construct a system in which a plurality of cameras are provided for each monitoring location, and a captured image is transmitted to the server device, and a large number of locations are simultaneously monitored by the server device.

5 カメラ
10 炎検出装置
12 記憶部
13 判定部
14 背景モデルデータベース
15 炎色モデルデータベース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Camera 10 Flame detection apparatus 12 Memory | storage part 13 Judgment part 14 Background model database 15 Flame color model database

Claims (7)

撮影画像を取得する画像取得手段と、
前記撮影画像に含まれる対象物の動きを示すベクトルを抽出するベクトル抽出手段と、
前記ベクトルに基づいて、前記対象物が膨張又は収縮している場合に、当該対象物を炎と判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする炎検出装置。
Image acquisition means for acquiring a captured image;
Vector extraction means for extracting a vector indicating the movement of the object included in the captured image;
Based on the vector, when the object is inflated or contracted, determination means for determining the object as a flame,
A flame detection apparatus comprising:
前記判定手段は、前記対象物の中心部と、前記ベクトルとのなす角度に基づいて判定を行うことを特徴とする請求項1に記載の炎検出装置。   The flame detection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit performs the determination based on an angle formed by a center portion of the object and the vector. 前記判定手段は、前記角度の分布が0度及び180度付近に偏っている場合に、前記対象物を炎と判定することを特徴とする請求項2に記載の炎検出装置。   The flame detection device according to claim 2, wherein the determination unit determines that the object is a flame when the angle distribution is biased to around 0 degrees and 180 degrees. 前記ベクトル抽出手段は、複数の撮影画像に基づいて、前記対象物を構成する複数の画素の移動ベクトルを抽出し、
前記判定手段は、前記複数の撮影画像毎に前記対象物の中心部を決定することを特徴とする請求項2に記載の炎検出装置。
The vector extracting means extracts movement vectors of a plurality of pixels constituting the object based on a plurality of captured images,
The flame detection apparatus according to claim 2, wherein the determination unit determines a central portion of the object for each of the plurality of captured images.
前記判定手段は、前記ベクトルの方向が360度に均等に分散している場合に、前記対象物を炎と判定することを特徴とする請求項2に記載の炎検出装置。   The flame detection device according to claim 2, wherein the determination unit determines that the object is a flame when the direction of the vector is evenly distributed at 360 degrees. 前記撮影画像を生成する撮影手段と、
請求項1乃至5に記載の炎検出装置と、
を備えることを特徴とするカメラ。
Photographing means for generating the photographed image;
The flame detection device according to claim 1,
A camera comprising:
コンピュータを備える炎検出装置により実行されるプログラムであって、
撮影画像を取得する画像取得手段、
前記撮影画像に含まれる対象物の動きを示すベクトルを抽出するベクトル抽出手段、
前記ベクトルに基づいて、前記対象物が膨張又は収縮している場合に、当該対象物を炎と判定する判定手段、
として前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
A program executed by a flame detection device including a computer,
Image acquisition means for acquiring a captured image;
Vector extraction means for extracting a vector indicating the movement of the object included in the captured image;
A determination means for determining the object as a flame when the object is inflated or contracted based on the vector;
A program for causing the computer to function as:
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