JP2020071698A - 火災検知装置、火災検知方法及び火災監視システム - Google Patents
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また、メガソーラー発電システムと呼ばれる広大な土地に広範囲に設置された太陽光パネルなどの監視対象物の温度異常の有無を赤外線カメラによって監視する装置や、赤外線カメラで検出した温度異常の位置(すなわち、火災位置)に対して消火水を放出する放水ノズルを備えた防災システムが知られている(例えば、特許文献2を参照)。
また、特許文献2には、赤外線検出手段(赤外線カメラ)が検出した火災の最終的な火災位置の特定を、赤外線カメラより安価で高解像度を有する可視光カメラを用いて行う火災検知装置についての記載がある。この特許文献2には、赤外線検出手段(赤外線カメラ)を高解像度のものにすることなく装置全体のコストアップを抑えつつ、放水ノズルの位置ズレが少ない防災システムについての記載がある。
しかしながら、太陽光が存在する日中(すなわち、日の出から日の入りまでの間)に赤外線カメラを用いて監視対象物の温度を監視する場合、監視対象物から反射した太陽光を赤外線カメラが画像解析して温度を求めると監視対象物から火災が発生していると誤検知してしまうという問題がある。
そこで、日中に監視カメラを用いて監視対象物を監視する場合であっても、太陽光に起因する誤検知を防止し、監視対象物の温度を高精度に監視することができる火災検知装置、火災検知方法及び火災監視システムを提供することが好ましい。
具体的には、
所定の時間間隔をおいて監視対象物の画像をそれぞれ取得する赤外線カメラと可視光カメラとを含む温度監視カメラと、
前記赤外線カメラと前記可視光カメラとによってそれぞれ取得した画像を受信して記録する記録部と、該記録部に記録された、温度異常があるとされた画像が太陽光の反射光であるかを判断する反射光解析検出部とを含む画像解析装置と
を含んでなる火災検出装置であって、
前記赤外線カメラによって取得された温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像に対応する可視光カメラの画像において、前記反射光解析検出部は、ローカルコントラストを用いて所定の反射光領域候補基準に基づき反射光領域候補を決定し、該反射光領域候補内のピクセル数を第1ピクセル数として計測し、該反射光領域候補を含む所定の時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像において前記反射光領域候補に対応する位置にある反射光領域候補基準に当てはまるピクセルの数を第2ピクセル数として計測し、該第1ピクセル数と該第2ピクセル数とが予め定める所定の関係を満たす場合に、前記反射光候補領域を太陽による反射光であると決定し、満たさない場合にはアラーム発報に必要な信号を発するものである、火災検知装置を提供する。
また、前記反射光解析検出部は、前記所定の関係を満たす場合には、所定の時間間隔をおいて前記監視対象物の画像を前記温度監視カメラに再び監視させる信号を出力する態様であることが好ましい。
具体的には、
赤外線カメラと可視光カメラとを含む温度監視カメラが、所定の時間間隔をおいて監視対象物の画像をそれぞれ取得するステップと、
画像解析装置が、前記赤外線カメラと前記可視光カメラがそれぞれ取得した前記画像を受信し、該画像解析装置の記録部に記録するステップと、
前記赤外線カメラによって取得された温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像に対応する可視光カメラの画像において、前記画像解析装置の反射光解析検出部は、ローカルコントラストを用いて所定の反射光領域候補基準に基づき反射光領域候補を決定し、該反射光領域候補内のピクセル数を第1ピクセル数として計測し、該反射光領域候補を含む所定の時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像において前記反射光領域候補に対応する位置にある反射光領域候補基準に当てはまるピクセルの数を第2ピクセル数として計測し、該第1ピクセル数と該第2ピクセル数とが予め定める所定の関係を満たす場合に、前記反射光候補領域を太陽による反射光であると決定し、満たさない場合にはアラーム発報に必要な信号を発するステップと
を含んでなる火災検知方法を提供する。
また、前記反射光解析検出部は、前記所定の関係を満たす場合には、所定の時間間隔をおいて前記監視対象物の画像を前記温度監視カメラに再び監視させる信号を出力する態様であってもよい。
また、前記赤外線カメラと前記可視光カメラとは、前記温度監視カメラの筐体内に一体的に収納され、互いに同期して前記監視対象物の同じ位置を監視している態様であることがより好ましい。
まず、画像解析装置2の炎解析検出部は、可視光カメラ10から取得したカラー画像であるRGB画像をYCrCbへと変換し、以下の式に従って各チャンネル間の差分である、Cr_Cb(x,y)とY_Cb(x,y)とを計算する。
赤外線カメラ12から取得したサーマル画像は、RGB画像(実際にはYV12画像)であるが、実質的にはグレースケール画像であるため、そのままY成分(すなわち、Y(x,y))として扱うことができる。そのため、赤外線カメラ12から取得したグレースケール画像のY成分についての最小値Ymin(t)及び最大値Ymax (t)は、min(Y (x,y))及びmax(Y (x,y))として以下の式に示すように求められる。ここで、tは時間(ビデオフレーム)であり、x及びyはそれぞれ垂直位置及び水平位置を意味する。
図4(a)は、画像解析装置2の炎解析検出部が上記のバイナリマスク(Maskcolor(t)又はMask(t,x,y))から抽出した複数の楕円で表される炎ピクセルの輪郭を抽出したことを示す図である。この図4(a)では、近い場所にある輪郭をひとまとまりの炎とみなすために、輪郭を楕円で表している。また、図4(b)は、図4(a)の楕円同士の重ね合わせを画像解析装置2の炎解析検出部が判定し、重なりがある領域を一つにまとめた炎領域の輪郭を示している。このように一つにまとめた輪郭を炎領域候補Clusters(t,i)とする。
次に、炎の揺らぎ(又は炎の動き)に注目し、画像解析装置2の炎解析検出部は、動きによる炎ピクセルの候補を検出する。ここで、画像解析装置2の炎解析検出部は、可視光カメラ10から取得したカラー画像に基づいて炎解析を行う場合には、YCrCb画像のうちのY成分のみに注目して前後のフレームの差分を計算する。一方、画像解析装置2の炎解析検出部は、赤外線カメラ12から取得したサーマル画像に基づいて炎解析を行う場合には、グレースケール画像をそのままY成分として扱い、このY成分のみに注目して前後のフレームの差分を計算することができる。以下、説明を簡潔にするために、上記のサーマル画像の場合を例として説明する。
画像解析装置2の炎解析検出部は、以下の式によって、サーマル画像のY成分についての前後のフレームの差分であるYdiff(t,x,y)を求める。
次に、画像解析装置2の炎解析検出部は、炎領域候補の重み付けを行う。まず、画像解析装置2の炎解析検出部は、炎ピクセル候補F(t,x,y)と変化量Mcum(t,x,y)とを0〜1の範囲で正規化し、それぞれFnorm(t,x,y)及びMnorm(t,x,y)にする。そして、画像解析装置2の炎解析検出部は、以下の式のように、Fnorm(t,x,y)とMnorm(t,x,y)とを掛け合わせてW(t,x,y)を得る。このW(t,x,y)の値は、輝度(温度)が高く、変化量の大きい箇所ほど大きい値となる。
画像解析装置2の炎解析検出部は、炎であるかどうかを判別する。その際、連続する50フレームで上記の重みを計算し、30フレーム以上現れたClusterだけを対象とする。なお、炎は上下方向に伸びたり縮んだりする動きを伴うものであるため、その面積が最初から最後までほとんど変化しない領域については、画像解析装置2の炎解析検出部は、(成長率フィルタを適用するなどにより)炎ではないとして炎領域の候補の対象外とすることができる。
具体的には、画像解析装置2の炎解析検出部は、以下の式のように、累積した重みであるwのピークの前後合計30フレームのwの平均値wmeanが0.5以上のClusterを炎領域であると判別する。
また、高温部と低温部の境界部分(エッジ部分)では、サーマル画像にチラつきが生じやすく、炎と無関係な箇所が炎領域として抽出され、後続する変化量の計算に悪影響を与えることがある。そのため、画像解析装置2の炎解析検出部は、サーマル画像において高温部と低温部の境界部分を予めマスキング処理を適用することもできる。
次に、図6は、図5(a)の対象画像についての強度V(x,y)と輝度L(x,y)と彩度S(x,y)とローカルコントラストC(x,y)を用いて、反射光領域の候補となるGphoto(x,y)の画像を示している。このGphoto(x,y)は、以下の式によって計算される。この式によって、画像解析装置2の反射光解析検出部は、高光強度領域と低彩度領域と低ローカルコントラスト領域とを検出する。
ここで、太陽光からの反射光は、太陽の位置が時間とともに変わることから、常に同じ場所に反射光が存在するとは考えにくい。つまり、太陽光からの反射光である場合には、反射光領域の候補Gphoto(x,y)は、所定の時間間隔だけ前の同じ場所の画像では同じ場所が光っていない可能性が高いといえる。
10 可視光カメラ
12 赤外線カメラ
2 画像解析装置
なお、本願の出願当初の開示事項を維持するために、本願の出願当初の請求項1〜13の記載内容を以下に追加する。
(請求項1)
所定の時間間隔をおいて監視対象物の画像をそれぞれ取得する赤外線カメラと可視光カメラとを含む温度監視カメラと、
前記赤外線カメラと前記可視光カメラとによってそれぞれ取得した画像を受信して記録する記録部と、該記録部に記録された、温度異常があるとされた画像が太陽光の反射光であるかを判断する反射光解析検出部とを含む画像解析装置と
を含んでなる火災検出装置であって、
前記赤外線カメラによって取得された温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像に対応する可視光カメラの画像において、前記反射光解析検出部は、ローカルコントラストを用いて所定の反射光領域候補基準に基づき反射光領域候補を決定し、該反射光領域候補内のピクセル数を第1ピクセル数として計測し、該反射光領域候補を含む所定の時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像において前記反射光領域候補に対応する位置にある反射光領域候補基準に当てはまるピクセルの数を第2ピクセル数として計測し、該第1ピクセル数と該第2ピクセル数とが予め定める所定の関係を満たす場合に、前記反射光領域候補を太陽による反射光であると決定し、満たさない場合にはアラーム発報に必要な信号を発するものである、火災検知装置。
(請求項2)
前記反射光解析検出部は、前記第1ピクセル数に対する前記第2ピクセル数の比の値を所定の閾値と比較することによって前記所定の関係を満たすか否かを判断するものである請求項1に記載の火災検知装置。
(請求項3)
前記反射光解析検出部は、前記所定の関係を満たす場合には、所定の時間間隔をおいて前記監視対象物の画像を前記温度監視カメラに再び監視させる信号を出力するものである請求項1または2に記載の火災検知装置。
(請求項4)
前記記録部に記録された前記画像を解析し、前記温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像について該画像が炎の一部を表すかどうかを判断する炎解析検出部を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の火災検知装置。
(請求項5)
前記所定時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像は、前記温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像よりも30分以上前に取得された画像である請求項1〜4のいずれかに記載の火災検知装置。
(請求項6)
前記赤外線カメラと前記可視光カメラとは、前記温度監視カメラの筐体内に一体的に収納され、互いに同期して前記監視対象物の同じ位置を監視している請求項1〜5のいずれか一項に記載の火災検知装置。
(請求項7)
請求項1〜6のいずれか一項に記載の火災検出装置と、
前記火災検出装置から出力された前記アラーム発報に必要な信号を受信してアラームを発報する警報装置と
含んでなる火災監視システム。
(請求項8)
赤外線カメラと可視光カメラとを含む温度監視カメラが、所定の時間間隔をおいて監視対象物の画像をそれぞれ取得するステップと、
画像解析装置が、前記赤外線カメラと前記可視光カメラがそれぞれ取得した前記画像を受信し、該画像解析装置の記録部に記録するステップと、
前記赤外線カメラによって取得された温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像に対応する可視光カメラの画像において、前記画像解析装置の反射光解析検出部は、ローカルコントラストを用いて所定の反射光領域候補基準に基づき反射光領域候補を決定し、該反射光領域候補内のピクセル数を第1ピクセル数として計測し、該反射光領域候補を含む所定の時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像において前記反射光領域候補に対応する位置にある反射光領域候補基準に当てはまるピクセルの数を第2ピクセル数として計測し、該第1ピクセル数と該第2ピクセル数とが予め定める所定の関係を満たす場合に、前記反射光領域候補を太陽による反射光であると決定し、満たさない場合にはアラーム発報に必要な信号を発するステップと
を含んでなる火災検知方法。
(請求項9)
前記反射光解析検出部は、前記第1ピクセル数に対する前記第2ピクセル数の比の値を所定の閾値と比較することによって前記所定の関係を満たすか否かを判断するものである請求項8に記載の火災検知方法。
(請求項10)
前記反射光解析検出部は、前記所定の関係を満たす場合には、所定の時間間隔をおいて前記監視対象物の画像を前記温度監視カメラに再び監視させる信号を出力するものである請求項8に記載の火災検知方法。
(請求項11)
前記画像解析装置の炎解析検出部が、前記記録部に記録された前記画像を解析し、前記温度異常があるとされた画像について該画像が炎の一部を表すかどうかを判断するステップを更に含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の火災検知方法。
(請求項12)
前記所定時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像は、前記温度異常があるとされた画像よりも30分以上前に取得された画像である請求項8〜11のいずれかに記載の火災検知方法。
(請求項13)
前記赤外線カメラと前記可視光カメラとは、前記温度監視カメラの筐体内に一体的に収納され、互いに同期して前記監視対象物の同じ位置を監視している請求項8〜12のいずれか一項に記載の火災検知方法。
Claims (13)
- 所定の時間間隔をおいて監視対象物の画像をそれぞれ取得する赤外線カメラと可視光カメラとを含む温度監視カメラと、
前記赤外線カメラと前記可視光カメラとによってそれぞれ取得した画像を受信して記録する記録部と、該記録部に記録された、温度異常があるとされた画像が太陽光の反射光であるかを判断する反射光解析検出部とを含む画像解析装置と
を含んでなる火災検出装置であって、
前記赤外線カメラによって取得された温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像に対応する可視光カメラの画像において、前記反射光解析検出部は、ローカルコントラストを用いて所定の反射光領域候補基準に基づき反射光領域候補を決定し、該反射光領域候補内のピクセル数を第1ピクセル数として計測し、該反射光領域候補を含む所定の時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像において前記反射光領域候補に対応する位置にある反射光領域候補基準に当てはまるピクセルの数を第2ピクセル数として計測し、該第1ピクセル数と該第2ピクセル数とが予め定める所定の関係を満たす場合に、前記反射光候補領域を太陽による反射光であると決定し、満たさない場合にはアラーム発報に必要な信号を発するものである、火災検知装置。 - 前記反射光解析検出部は、前記第1ピクセル数に対する前記第2ピクセル数の比の値を所定の閾値と比較することによって前記所定の関係を満たすか否かを判断するものである請求項1に記載の火災検知装置。
- 前記反射光解析検出部は、前記所定の関係を満たす場合には、所定の時間間隔をおいて前記監視対象物の画像を前記温度監視カメラに再び監視させる信号を出力するものである請求項1または2に記載の火災検知装置。
- 前記記録部に記録された前記画像を解析し、前記温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像について該画像が炎の一部を表すかどうかを判断する炎解析検出部を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の火災検知装置。
- 前記所定時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像は、前記温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像よりも30分以上前に取得された画像である請求項1〜4のいずれかに記載の火災検知装置。
- 前記赤外線カメラと前記可視光カメラとは、前記温度監視カメラの筐体内に一体的に収納され、互いに同期して前記監視対象物の同じ位置を監視している請求項1〜5のいずれか一項に記載の火災検知装置。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の火災検出装置と、
前記火災検出装置から出力された前記アラーム発報に必要な信号を受信してアラームを発報する警報装置と
含んでなる火災監視システム。 - 赤外線カメラと可視光カメラとを含む温度監視カメラが、所定の時間間隔をおいて監視対象物の画像をそれぞれ取得するステップと、
画像解析装置が、前記赤外線カメラと前記可視光カメラがそれぞれ取得した前記画像を受信し、該画像解析装置の記録部に記録するステップと、
前記赤外線カメラによって取得された温度異常があると前記画像解析装置が判断した画像に対応する可視光カメラの画像において、前記画像解析装置の反射光解析検出部は、ローカルコントラストを用いて所定の反射光領域候補基準に基づき反射光領域候補を決定し、該反射光領域候補内のピクセル数を第1ピクセル数として計測し、該反射光領域候補を含む所定の時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像において前記反射光領域候補に対応する位置にある反射光領域候補基準に当てはまるピクセルの数を第2ピクセル数として計測し、該第1ピクセル数と該第2ピクセル数とが予め定める所定の関係を満たす場合に、前記反射光候補領域を太陽による反射光であると決定し、満たさない場合にはアラーム発報に必要な信号を発するステップと
を含んでなる火災検知方法。 - 前記反射光解析検出部は、前記第1ピクセル数に対する前記第2ピクセル数の比の値を所定の閾値と比較することによって前記所定の関係を満たすか否かを判断するものである請求項8に記載の火災検知方法。
- 前記反射光解析検出部は、前記所定の関係を満たす場合には、所定の時間間隔をおいて前記監視対象物の画像を前記温度監視カメラに再び監視させる信号を出力するものである請求項8に記載の火災検知方法。
- 前記画像解析装置の炎解析検出部が、前記記録部に記録された前記画像を解析し、前記温度異常があるとされた画像について該画像が炎の一部を表すかどうかを判断するステップを更に含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の火災検知方法。
- 前記所定時間間隔だけ前に取得された可視光カメラの画像は、前記温度異常があるとされた画像よりも30分以上前に取得された画像である請求項8〜11のいずれかに記載の火災検知方法。
- 前記赤外線カメラと前記可視光カメラとは、前記温度監視カメラの筐体内に一体的に収納され、互いに同期して前記監視対象物の同じ位置を監視している請求項8〜12のいずれか一項に記載の火災検知方法。
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