JP2021171257A - Fire extinguishing system - Google Patents

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Abstract

To cause discharged water to fall at a desired position accurately.SOLUTION: A pixel extraction unit 20 determines whether or not a water discharge part is represented for each pixel from a plurality of thermal images having pixel values according to the temperature, which has captured fire extinguishing activities in a time series manner. A contour extraction unit 22 extracts a pixel group indicating a contour part for each of two contour parts in a water discharge region from a pixel group consisting of the pixels determined to represent the water discharge part. The contour extraction unit 22 obtains an approximate curve corresponding to the pixel group indicating the contour part for each of the two contour parts in the water discharge region, and outputs an image indicating the approximate curve obtained for each of the two contour parts in the water discharge region.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は消火システムに関する。 The present invention relates to a fire extinguishing system.

従来、可視画像の輝度に基づき、泡放射の軌跡を推定する方法が知られている(特許文献1)。 Conventionally, a method of estimating the trajectory of bubble radiation based on the brightness of a visible image has been known (Patent Document 1).

また、風による消火用水の落下地点のズレを風向風速の値から推測し、放水砲を制御して目標位置に消火用水を落下させるための数学モデルが知られている(特許文献2)。 Further, a mathematical model for estimating the deviation of the drop point of the fire extinguishing water due to the wind from the value of the wind direction and the wind speed and controlling the water cannon to drop the fire extinguishing water to the target position is known (Patent Document 2).

また、大空間火災の消火放水条件設定方法とそれを用いた大空間の自動消火設備が知られている(特許文献3)。 Further, a method for setting fire extinguishing and discharging conditions for a large space fire and an automatic fire extinguishing facility for a large space using the method are known (Patent Document 3).

また、複数の炎検知器により火災の発生位置を求め、放水ノズルにより消火する防災システムが知られている(特許文献4)。 Further, there is known a disaster prevention system in which a plurality of flame detectors are used to determine the position where a fire occurs and a water discharge nozzle is used to extinguish the fire (Patent Document 4).

また、監視対象以外の人工光源などを省き、火災領域だけを抽出するためのアルゴリズムが知られている(特許文献5)。 Further, an algorithm for extracting only a fire area by omitting an artificial light source other than the monitoring target is known (Patent Document 5).

特開2014−036756号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-036756 特開2000−042128号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-042128 特開平08−141103号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-141103 特開2002−153572号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-153572 特開平10−188169号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-188169

従来技術では、風向風速の計測値から数学モデルに基づいて着水点を推測し、放水砲の角度を制御する手法があったが、風向風速は測定場所によって大きく異なり、精度が悪かった。また実際の放水近辺で風向風速を測定することは非現実的であった。 In the prior art, there was a method of estimating the landing point based on a mathematical model from the measured value of the wind direction and wind speed and controlling the angle of the water cannon, but the wind direction and wind speed differed greatly depending on the measurement location, and the accuracy was poor. Moreover, it was unrealistic to measure the wind direction and speed near the actual water discharge.

また、従来技術において、大規模空間(例えば、ごみピットやスポーツスタジアム等)における固定式の消火設備では、赤外線カメラと放水砲を組み合わせた機器が広く用いられている。本設備においては、予め防護範囲(防護する座標系)が決定されており、火災時に赤外線カメラで火災発生点の座標を特定するとともに、予め決定してある放水軌跡式を基に、火源発生点に最適に放水できる放水砲旋回・俯仰角を決定して放水、消火を自動で行う方法等が提案されている。 Further, in the prior art, a device combining an infrared camera and a water cannon is widely used in a fixed fire extinguishing system in a large-scale space (for example, a garbage pit, a sports stadium, etc.). In this equipment, the protection range (coordinate system to protect) is determined in advance, and in the event of a fire, the coordinates of the fire occurrence point are specified by an infrared camera, and the fire source is generated based on the predetermined water discharge trajectory formula. A method has been proposed in which water cannons that can optimally discharge water to a point, a method of determining the depression / elevation angle, and automatically discharging water and extinguishing a fire.

一方で、自動消火ロボットや消防車、大容量泡放水砲、特定事業所の自衛防災組織が保有する3点セット等の移動/可搬式の防災資機材等については、火災に応じて放水砲の設置位置や放水目標位置が変わるため、防護範囲が定まっておらず、上記手法をとることが難しかった。 On the other hand, for automatic fire extinguishing robots, fire engines, large-capacity foam water cannons, and mobile / portable disaster prevention equipment such as 3-piece sets owned by the self-defense disaster prevention organization of a specific business establishment, water cannons can be used in response to a fire. Since the installation position and the target water discharge position change, the protection range has not been determined, and it was difficult to take the above method.

それゆえ、上記資機材等では人間が放水付近で放水軌跡や落下地点を目視によって監視し、当人の感覚によって手動で放水砲を制御する手法が主流となっている。また、特に逆光や曇り、夜間等の目視による判断が困難となる環境下では、熱画像カメラにて放水軌跡や放水中心点を観測しやすくする手法が従来から用いられているものの、あくまで目視の補助用途として熱画像を(データではなく)イメージとして用いるに留まっており、放水砲の制御等へは用いられていなかった。 Therefore, in the above-mentioned materials and equipment, a method in which a human visually monitors the water discharge trajectory and the drop point in the vicinity of the water discharge and manually controls the water cannon according to the person's sense is the mainstream. In addition, especially in an environment where it is difficult to make a visual judgment such as backlight, cloudy weather, or at night, a method of making it easier to observe the water discharge trajectory and the water discharge center point with a thermal image camera has been used conventionally, but it is only visual. It was only used as an image (not data) as an auxiliary application, and was not used for controlling water cannons.

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、放水された水を所望の位置に精度よく落下させることができる消火システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fire extinguishing system capable of accurately dropping discharged water to a desired position.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る消火システムは、放水砲と、前記放水砲による放水を撮影する熱画像カメラと、前記撮影された熱画像から、放水の軌跡と、放水中心位置又は着水点とを解析し、前記解析の結果に応じて前記放水砲の放水の角度を制御する放水軌跡推定装置と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, the fire extinguishing system according to one aspect of the present invention includes a water cannon, a thermal image camera for photographing the water discharged by the water cannon, and a water discharge trajectory and water discharge from the photographed thermal image. It includes a water discharge locus estimation device that analyzes the center position or the landing point and controls the water discharge angle of the water cannon according to the result of the analysis.

本発明の一態様である消火システムによれば、撮影された熱画像から、放水の軌跡と、放水中心位置又は着水点とを解析し、前記解析の結果に応じて前記放水砲の放水の角度を制御することにより、放水された水を所望の位置に精度よく落下させることができる、という効果が得られる。 According to the fire extinguishing system according to one aspect of the present invention, the locus of water discharge and the water discharge center position or water landing point are analyzed from the captured thermal image, and the water discharge of the water cannon is performed according to the result of the analysis. By controlling the angle, it is possible to obtain the effect that the discharged water can be accurately dropped to a desired position.

本発明の実施の形態に係る消火システム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 fire extinguishing system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る消防ロボット制御装置として機能するコンピュータの一例の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of an example of a computer functioning as a firefighting robot control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る消防ロボット制御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 fire-fighting robot control device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る消防ロボット制御装置における放水軌跡推定処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the water discharge locus estimation processing routine in the firefighting robot control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 第1のノイズ除去の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st method of noise removal. 第1のノイズ除去により得られた二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the binarization data obtained by the 1st noise removal. 第2のノイズ除去の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd noise removal method. 第2のノイズ除去により得られた二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the binarization data obtained by the 2nd noise removal. 走査原点画素の決定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of determining a scan origin pixel. 画素の走査方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning method of a pixel. 画素の走査方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning method of a pixel. 放水領域の上部の輪郭を表す点群データのイメージ図である。It is an image diagram of the point cloud data showing the outline of the upper part of the water discharge area. 近似関数を算出する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating an approximate function. 画素の走査方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning method of a pixel. ノイズ除去により得られた二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the binarization data obtained by noise removal. 近似関数によって画素抽出範囲を決定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of determining a pixel extraction range by an approximation function. 放水領域の下部の輪郭を表す点群データのイメージ図である。It is an image diagram of the point cloud data showing the outline of the lower part of the water discharge area. 放水領域の上部の輪郭を表す点群データの近似曲線を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drew the approximate curve of the point cloud data which shows the outline of the upper part of a water discharge area on a thermal image. 放水領域の下部の輪郭を表す点群データの近似曲線を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drew the approximate curve of the point cloud data which shows the outline of the lower part of a water discharge area on a thermal image. 放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drew an approximate curve representing two contours of a water discharge area on a thermal image. 水平線を設定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of setting a horizontal line. 水平線上に放水中心点を描画したイメージ図である。It is an image diagram which drew the center point of water discharge on the horizon. 水平線上に放水目標位置を設定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of setting the water discharge target position on the horizon. 背面撮影時の熱画像及び二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the thermal image and the binarization data at the time of the back-view photography. 第1のノイズ除去により得られた二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the binarization data obtained by the 1st noise removal. 第2のノイズ除去の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd noise removal method. 第2のノイズ除去により得られた二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the binarization data obtained by the 2nd noise removal. 各画素の画像座標を逆転させることにより得られた二値化データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the binarization data obtained by reversing the image coordinates of each pixel. 放水領域の輪郭を表す点群データの近似曲線を二値化データ上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drew the approximate curve of the point cloud data which shows the outline of a water discharge area on the binarized data. 放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drew an approximate curve representing two contours of a water discharge area on a thermal image. 放水旋回角別の放水軌跡画像イメージである。It is an image of the discharge trajectory for each discharge turning angle. 放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drew an approximate curve representing two contours of a water discharge area on a thermal image. 放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線及び放水中心点を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drawn the approximate curve which shows the two contours of a water discharge area and the center point of a water discharge on a thermal image. 放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線及び放水中心点を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drawn the approximate curve which shows the two contours of a water discharge area and the center point of a water discharge on a thermal image. 放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線、垂直線、及び放水中心点を熱画像上に描画したイメージ図である。It is an image figure which drawn the approximate curve, the vertical line, and the center point of a water discharge which represent two contours of a water discharge area on a thermal image.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<本発明の実施の形態の概要>
本発明の実施の形態では、石油コンビナート等の大規模火災や特殊火災において自動的かつ自律的に消火活動を行う消防ロボットシステムにおいて、放水砲から放射された水又は泡消火薬剤の軌跡(以下、放水軌跡)及び放水中心点を熱画像で撮影し、当該軌跡、及び放水中心点又は着水点を画像処理により識別、可視化して、当該識別結果を基に放水砲を制御する消火システムについて説明する。
<Outline of Embodiment of the present invention>
In the embodiment of the present invention, in a fire-fighting robot system that automatically and autonomously extinguishes a large-scale fire such as an oil complex or a special fire, the trajectory of water or foam fire extinguishing agent emitted from a water cannon (hereinafter referred to as Explains a fire extinguishing system that captures the water discharge locus) and the water discharge center point with a thermal image, identifies and visualizes the locus and the water discharge center point or the water landing point by image processing, and controls the water cannon based on the identification result. do.

具体的には、放水軌跡を熱画像カメラにて複数枚撮影し、画像処理にて放水軌跡及び放水中心点又は着水点を識別し、上記放水中心点又は着水点をGUI上に可視化し、操作者が同GUIで設定する目標放水中心点又は目標着水点からのズレに応じて、放水砲の旋回角又は俯仰角の修正を自動で行う。 Specifically, a plurality of water discharge loci are photographed with a thermal image camera, the water discharge locus and the water discharge center point or the water landing point are identified by image processing, and the water discharge center point or the water landing point is visualized on the GUI. , The turning angle or depression / elevation angle of the water cannon is automatically corrected according to the deviation from the target water discharge center point or the target water landing point set by the operator in the GUI.

上述したように、大規模空間における固定式の消火設備では、予め防護範囲(防護する座標系)が定まっており、火災時に赤外線カメラで火災発生点の座標を特定するとともに、予め決定してある放水軌跡式を基に、火源発生点に最適に放水できる放水砲旋回・俯仰角を決定して放水、消火を自動で行う(特許文献4)。 As described above, in a fixed fire extinguishing facility in a large-scale space, a protection range (coordinate system to protect) is predetermined, and in the event of a fire, the coordinates of the fire occurrence point are specified by an infrared camera and determined in advance. Based on the water discharge trajectory formula, the water cannon that can optimally discharge water to the fire source generation point, the turning and depression / elevation angles are determined, and water is discharged and the fire is extinguished automatically (Patent Document 4).

一方、消防車や、大容量泡放水砲、特定事業所の自衛防災組織が保有する3点セット等の移動式可搬式の防災資機材等については、火災に応じて放水砲ノズルの設置位置や放水目標位置が変わるため、防護範囲が固定されていない。それゆえ前記消火方法をとることが難しく、未だに人間が目視によって放水軌跡や放水中心点を識別し、手動で放水砲を制御する手法が主流となっている。 On the other hand, for fire engines, large-capacity foam water cannons, mobile portable disaster prevention equipment such as 3-piece sets owned by the self-defense disaster prevention organization of a specific business establishment, etc. The protection range is not fixed because the target position of the water discharge changes. Therefore, it is difficult to take the fire extinguishing method, and a method in which a human visually identifies the water discharge trajectory and the water discharge center point and manually controls the water cannon is still the mainstream.

そこで本発明の実施の形態では、放水軌跡を撮影した複数の熱画像データを基に、熱画像上(画像座標系)のどこに放水軌跡や放水中心点又は着水点が存在するのかを独自の画像処理にて識別し、可視化する。当該可視化により、放水状況(操作者が任意に設定する放水目標位置と、現在の着水位置のズレ等)を容易に把握することが可能となり、更には、画像上の前記ズレ量を計算することで、放水砲の旋回角又は俯仰角の修正を自動で行うことも可能とした。本発明の実施の形態により、大規模空間での火災時に、放水砲付近に人間が常駐して放水砲操作を行う必要が無くなり、安全性が向上する。 Therefore, in the embodiment of the present invention, based on a plurality of thermal image data obtained by photographing the water discharge locus, it is unique to determine where on the thermal image (image coordinate system) the water discharge locus, the water discharge center point, or the water landing point exists. Identify and visualize by image processing. With this visualization, it is possible to easily grasp the water discharge status (the difference between the water discharge target position arbitrarily set by the operator and the current landing position, etc.), and further, the amount of the deviation on the image is calculated. This made it possible to automatically correct the turning angle or depression / elevation angle of the water cannon. According to the embodiment of the present invention, in the event of a fire in a large-scale space, it is not necessary for a human being to be stationed in the vicinity of the water cannon to operate the water cannon, and safety is improved.

また大規模・特殊な災害においては、消防隊員の安全を考慮し、自動消火ロボットなるものが種々提案されており、これらロボットに対しても本発明の実施の形態を適用することができる。 Further, in a large-scale or special disaster, various automatic fire extinguishing robots have been proposed in consideration of the safety of firefighters, and the embodiment of the present invention can be applied to these robots as well.

次に、放水軌跡を推定する原理について説明する。 Next, the principle of estimating the water discharge trajectory will be described.

放水軌跡を表す熱画像を時間経過に沿って比較すると、軌跡の周囲や放水が落下していく場所において相対的に高い温度分散を確認できる。したがって、複数枚の熱画像の各画素について、温度変化の標準偏差をあらかじめ設定した閾値で振るい分ける(二値化する)ことで、放水軌跡(放水軌跡に該当すると思われる画素群)を識別できる。ただし前記画素群には、実際には放水軌跡に該当しない画素群(ノイズ)も存在するため、画像処理プロセスに独自のノイズ処理を設け、放水軌跡のみを正確に抽出する。なお上記識別には、熱画像の取得条件(フレームレート、取得枚数)も重要となり、解析に最適な値が存在する。 Comparing the thermal images showing the discharge locus over time, it is possible to confirm a relatively high temperature dispersion around the locus and in the place where the water discharge falls. Therefore, for each pixel of a plurality of thermal images, the water discharge locus (pixel group that seems to correspond to the water discharge locus) can be identified by dividing (binarizing) the standard deviation of the temperature change with a preset threshold value. .. However, since there is also a pixel group (noise) that does not actually correspond to the water discharge locus in the pixel group, a unique noise process is provided in the image processing process to accurately extract only the water discharge locus. The thermal image acquisition conditions (frame rate, number of acquired images) are also important for the above identification, and there are optimum values for analysis.

上記手法により、放水される水と同程度の放射量を発散する物体(雨雲、消防ホース、水たまり等)をノイズ成分として削除し、放水軌跡のみを正確に抽出することができる。熱画像上で放水軌跡が識別された後、近似曲線を用いて放水中心点を算出し、操作者がGUI等で設定する放水目標位置とズレがある場合、カメラの性能や撮影位置からズレ量を計算し、放水砲の旋回角又は俯仰角の修正を自動で行う。 By the above method, an object (rain cloud, fire hose, puddle, etc.) that emits the same amount of radiation as the discharged water can be deleted as a noise component, and only the discharge trajectory can be accurately extracted. After the water discharge locus is identified on the thermal image, the water discharge center point is calculated using an approximate curve, and if there is a deviation from the water discharge target position set by the operator with GUI etc., the amount of deviation from the camera performance or shooting position Is calculated, and the turning angle or depression / elevation angle of the water cannon is automatically corrected.

操作者が任意に設定する放水目標位置に対して、赤外線熱画像の取得から、放水砲旋回・俯仰角の修正までを繰り返すことにより、放水中に風向風速等の環境が変化した場合も、都度、放水砲の旋回角又は俯仰角の修正が行われ、操作者が希望する放水目標位置に放水を続けることができる。 By repeating the process from acquiring the infrared thermal image to correcting the water cannon rotation and depression / elevation angle with respect to the water discharge target position arbitrarily set by the operator, even if the environment such as wind direction and speed changes during water discharge, each time , The turning angle or depression / elevation angle of the water cannon is corrected, and the water can be continuously discharged to the water discharge target position desired by the operator.

以上説明したように、本発明の実施の形態は、複数の熱画像データから放水軌跡及び放水中心点を識別し、制御することを特徴とする。 As described above, the embodiment of the present invention is characterized in that the water discharge locus and the water discharge center point are identified and controlled from a plurality of thermal image data.

また、前記放水軌跡及び放水中心点をGUI上に描画し、同GUI上にて放水目標位置を設定できるようにしたことで、放水砲の旋回角又は俯仰角の修正、及び制御を可視的に行えるようにしたことを特徴とする。 In addition, by drawing the water discharge locus and the water discharge center point on the GUI and making it possible to set the water discharge target position on the GUI, the rotation angle or depression / elevation angle of the water cannon can be corrected and controlled visually. It is characterized by being able to do it.

<システム構成>
以下、本発明の実施の形態に係る消火システムについて説明する。
<System configuration>
Hereinafter, the fire extinguishing system according to the embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、本発明の実施の形態に係る消火システム100は、消防ロボット制御装置10と、飛行型偵察ロボット60と、走行型偵察ロボット70と、放水砲ロボット80と、を備えている。飛行型偵察ロボット60と走行型偵察ロボット70は、消防ロボット制御装置10と無線通信により接続されている。放水砲ロボット80は、消防ロボット制御装置10と有線又は無線通信により接続されている。 As shown in FIG. 1, the fire extinguishing system 100 according to the embodiment of the present invention includes a fire fighting robot control device 10, a flying reconnaissance robot 60, a traveling reconnaissance robot 70, and a water cannon robot 80. There is. The flight-type reconnaissance robot 60 and the traveling-type reconnaissance robot 70 are connected to the fire-fighting robot control device 10 by wireless communication. The water cannon robot 80 is connected to the fire fighting robot control device 10 by wire or wireless communication.

飛行型偵察ロボット60は、消防ロボット制御装置10からの指令に応じて飛行し、搭載した熱画像カメラ60Aによって撮影された熱画像、及びGPS等により計測した自装置の位置情報を、消防ロボット制御装置10へ送信する。 The flight-type reconnaissance robot 60 flies in response to a command from the fire-fighting robot control device 10, and controls the fire-fighting robot by controlling the thermal image taken by the mounted thermal image camera 60A and the position information of its own device measured by GPS or the like. It is transmitted to the device 10.

走行型偵察ロボット70は、消防ロボット制御装置10からの指令に応じて地上を走行し、搭載した熱画像カメラ70Aによって撮影された熱画像、及びGPS等により計測した自装置の位置情報を、消防ロボット制御装置10へ送信する。 The traveling reconnaissance robot 70 travels on the ground in response to a command from the firefighting robot control device 10, and fire-fights the thermal image taken by the mounted thermal image camera 70A and the position information of its own device measured by GPS or the like. It is transmitted to the robot control device 10.

放水砲ロボット80は、ポンプ車から送られてきた水又は泡消火薬剤を放射する放水砲80Aを備えている。放水砲ロボット80は、消防ロボット制御装置10からの指令に従って、放水砲80Aによる放水を制御する。具体的には、消防ロボット制御装置10からの指令に従って、放水砲80Aの俯仰角及び旋回角を制御すると共に、放水砲80Aの放水量を制御する。また、放水砲ロボット80は、搭載した熱画像カメラ80Bによって撮影された熱画像、搭載した風センサ(図示省略)によって検出したセンサ情報、及びGPS等により計測した自装置の位置情報を、消防ロボット制御装置10へ送信する。 The water cannon robot 80 includes a water cannon 80A that radiates water or foam fire extinguishing agent sent from a pump truck. The water cannon robot 80 controls water discharge by the water cannon 80A in accordance with a command from the fire fighting robot control device 10. Specifically, according to a command from the fire-fighting robot control device 10, the depression / elevation angle and the turning angle of the water cannon 80A are controlled, and the amount of water discharged from the water cannon 80A is controlled. Further, the water cannon robot 80 uses the thermal image taken by the mounted thermal image camera 80B, the sensor information detected by the mounted wind sensor (not shown), and the position information of the own device measured by GPS or the like as the fire fighting robot. It is transmitted to the control device 10.

熱画像カメラ60A、70A、80Bとしては、例えば、赤外線カメラを用いればよい。 As the thermal image cameras 60A, 70A, 80B, for example, an infrared camera may be used.

<消防ロボット制御装置の構成>
図2に示すように、消防ロボット制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13、ストレージ14、入力部15、表示部16及び通信インタフェース(I/F)17を有する。各構成は、バス19を介して相互に通信可能に接続されている。
<Configuration of firefighting robot control device>
As shown in FIG. 2, the fire robot control device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a storage 14, an input unit 15, a display unit 16, and communication. It has an interface (I / F) 17. The configurations are connected to each other via a bus 19 so as to be communicable with each other.

CPU11は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU11は、ROM12又はストレージ14からプログラムを読み出し、RAM13を作業領域としてプログラムを実行する。CPU11は、ROM12又はストレージ14に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ROM12又はストレージ14には、放水軌跡を推定するための放水軌跡推定プログラムが格納されている。放水軌跡推定プログラムは、1つのプログラムであっても良いし、複数のプログラム又はモジュールで構成されるプログラム群であっても良い。 The CPU 11 is a central arithmetic processing unit that executes various programs and controls each part. That is, the CPU 11 reads the program from the ROM 12 or the storage 14, and executes the program using the RAM 13 as a work area. The CPU 11 controls each of the above configurations and performs various arithmetic processes according to the program stored in the ROM 12 or the storage 14. In the present embodiment, the ROM 12 or the storage 14 stores a water discharge locus estimation program for estimating the water discharge locus. The discharge trajectory estimation program may be one program, or may be a program group composed of a plurality of programs or modules.

ROM12は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM13は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ14は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。 The ROM 12 stores various programs and various data. The RAM 13 temporarily stores a program or data as a work area. The storage 14 is composed of an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and stores various programs including an operating system and various data.

入力部15は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。 The input unit 15 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used for performing various inputs.

表示部16は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部16は、タッチパネル方式を採用して、入力部15として機能しても良い。 The display unit 16 is, for example, a liquid crystal display and displays various types of information. The display unit 16 may adopt a touch panel method and function as an input unit 15.

通信インタフェース17は、他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)、FDDI、Wi−Fi(登録商標)等の規格が用いられる。 The communication interface 17 is an interface for communicating with other devices, and for example, standards such as Ethernet (registered trademark), FDDI, and Wi-Fi (registered trademark) are used.

次に、消防ロボット制御装置10の機能構成について説明する。図3は、消防ロボット制御装置10の機能構成の例を示すブロック図である。 Next, the functional configuration of the fire-fighting robot control device 10 will be described. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the fire-fighting robot control device 10.

消防ロボット制御装置10は、機能的には、図3に示すように、画素抽出部20、輪郭抽出部22、放水中心点算出部24、放水目標位置設定部26、及び放水制御部28を備えている。なお、画素抽出部20は画素判定部の一例である。 Functionally, as shown in FIG. 3, the fire-fighting robot control device 10 includes a pixel extraction unit 20, a contour extraction unit 22, a water discharge center point calculation unit 24, a water discharge target position setting unit 26, and a water discharge control unit 28. ing. The pixel extraction unit 20 is an example of a pixel determination unit.

画素抽出部20は、熱画像カメラ60A又は70A又は80Bにより消火活動を時系列に撮影した複数の熱画像から、画素毎に、放射された水又は泡消火薬剤(以下、放水部分)を表しているか否かを判定する。 The pixel extraction unit 20 represents water or foam fire extinguishing agent (hereinafter, water discharge portion) radiated for each pixel from a plurality of thermal images in which fire extinguishing activities are photographed in time series by a thermal image camera 60A or 70A or 80B. Judge whether or not.

具体的には、熱画像カメラ60A又は70A又は80Bを用いて任意の時間間隔で消火活動を撮影した熱画像を、任意枚数取得する。ただし、放水部分を表しているか否かを識別するうえで、取得時間の間隔や取得枚数が重要なパラメータとなる。これらパラメータは放水砲ノズルの形状や流量、放射環境(風向風速等)によって適切な値が変動するものの、放射流量400〜6000[L/min]程度のコンスタントフローノズルでは、以下の値にて識別可能となることを実験的に明らかにした。なお本ノズルは、消火・防火設備や防災資機材にて、一般的に用いられるノズルとなる。また、当該値以外の流量のノズルや形状の異なるノズルに対しても、以下の値を調整することにより識別が可能である。 Specifically, an arbitrary number of thermal images obtained by photographing the fire extinguishing activity at an arbitrary time interval using a thermal image camera 60A or 70A or 80B are acquired. However, the acquisition time interval and the number of acquisitions are important parameters for identifying whether or not the water discharge portion is represented. Although appropriate values for these parameters vary depending on the shape and flow rate of the water cannon nozzle and the radiation environment (wind direction and speed, etc.), the constant flow nozzle with a radiation flow rate of about 400 to 6000 [L / min] can be identified by the following values. It was clarified experimentally that it would be possible. This nozzle is a nozzle that is generally used in fire extinguishing / fire prevention equipment and disaster prevention equipment. Further, it is possible to identify nozzles having a flow rate other than the relevant value or nozzles having different shapes by adjusting the following values.

熱画像取得間隔:0.1[fps]〜9[fps]
抽出枚数:5〜15枚
Thermal image acquisition interval: 0.1 [fps] to 9 [fps]
Number of extractions: 5 to 15

そして、複数の熱画像から、画素毎に、放水部分に該当するか否かを判定し、放水部分を表す画素群を抽出する。ここで実際に得られた放水部分を表す熱画像を時間経過に沿って比較すると、放水部分の周囲において特有の温度分散を確認できる。したがって、画素毎に温度変化(時間経過)の標準偏差を解析し、当該標準偏差値に閾値を設けて画素毎に二値化を行うことで、放水部分を表す画素群を抽出できる。 Then, from the plurality of thermal images, it is determined for each pixel whether or not it corresponds to the water discharge portion, and a pixel group representing the water discharge portion is extracted. If the thermal images showing the actually obtained water discharge portion are compared over time, a peculiar temperature dispersion can be confirmed around the water discharge portion. Therefore, by analyzing the standard deviation of the temperature change (elapsed time) for each pixel, setting a threshold value for the standard deviation value, and binarizing each pixel, a pixel group representing the water discharge portion can be extracted.

また、画素の二値化においては上記閾値が重要なパラメータとなるが、前記熱画像取得条件と同様に環境条件によって適切な値が変動するものの、前記熱画像取得条件では、以下の値にて識別可能性が高くなることを見出した。なお、気温センサや、放水砲に放水する水の温度を測定するセンサを設けておき、当該値に応じて、上記閾値を変更してもよい(例えば、水温と気温の差が大きい場合には、閾値を上げる等)。これにより、より精度の高い識別が可能となる。 Further, the above threshold value is an important parameter in the binarization of pixels, and although an appropriate value varies depending on the environmental conditions as in the thermal image acquisition condition, the following values are used in the thermal image acquisition condition. It was found that the identifiability is high. An air temperature sensor or a sensor for measuring the temperature of water discharged to the water cannon may be provided, and the above threshold value may be changed according to the value (for example, when the difference between the water temperature and the air temperature is large). , Raise the threshold, etc.). This enables more accurate identification.

標準偏差下限閾値:0.5
標準偏差上限閾値:4.0
Standard deviation lower threshold: 0.5
Standard deviation upper threshold: 4.0

従って、標準偏差が、0.5以上かつ4.0以下の画素を、放水部分が表す画素として判定することにより、放水部分を表す画素群を抽出する。 Therefore, by determining the pixels having a standard deviation of 0.5 or more and 4.0 or less as the pixels represented by the water discharge portion, the pixel group representing the water discharge portion is extracted.

更に、実際の火災現場等では火炎に起因する温度変動が大きいため、各熱画像の画素に対して以下の通り温度閾値を併せて設けることにより、放水部分を表す画素群をのみを正確に抽出する。 Furthermore, since the temperature fluctuation caused by the flame is large in an actual fire site, etc., by setting the temperature threshold value for each pixel of the thermal image as follows, only the pixel group representing the water discharge portion can be accurately extracted. do.

温度下限閾値:0[℃]
温度上限閾値:100[℃]
Lower temperature threshold: 0 [° C]
Temperature upper threshold: 100 [° C]

従って、温度が、0[℃]以上かつ100[℃]以下であり、標準偏差が、0.5以上かつ4.0以下の画素を、放水部分が表す画素として判定することにより、放水部分を表す画素群を抽出する。 Therefore, a pixel having a temperature of 0 [° C.] or more and 100 [° C.] or less and a standard deviation of 0.5 or more and 4.0 or less is determined as a pixel represented by the water discharge portion, thereby determining the water discharge portion. The pixel group to be represented is extracted.

本手法により、放水される水と同程度の放射量を発散する物体(雨雲、消防ホース、水たまり等)はノイズ成分として削除され、放水軌跡のみを正確に抽出することができる。 By this method, objects (rain clouds, fire hoses, puddles, etc.) that emit the same amount of radiation as the discharged water are deleted as noise components, and only the discharge trajectory can be accurately extracted.

輪郭抽出部22は、放水部分を表していると判定された画素からなる画素群から、放水部分を表している放水領域の2本の輪郭部分の各々について、当該輪郭部分を表す画素群を抽出し、放水領域の2本の輪郭部分の各々について、当該輪郭部分を表す画素群に対応する近似曲線を求め、放水領域の2本の輪郭部分の各々について求められた近似曲線を表す画像を出力する。 The contour extraction unit 22 extracts a pixel group representing the contour portion for each of the two contour portions of the water discharge region representing the water discharge portion from a pixel group consisting of pixels determined to represent the water discharge portion. Then, for each of the two contour portions of the water discharge region, an approximate curve corresponding to the pixel group representing the contour portion is obtained, and an image representing the obtained approximate curve for each of the two contour portions of the water discharge region is output. do.

具体的には、画素抽出部20で得られた二値化画像(便宜上、白と黒で表現)では、放水部分に該当する画素に加え、ノイズ成分となる画素が含まれる。したがって得られた二値化画像に対して、ノイズ除去等の画像処理を行い、放水部分に該当する画素群のみを正確に抽出する。更に、抽出された画素群に対して回帰分析を行い、放水領域の輪郭部分に該当する近似曲線を算出する。ただし、画像認識アルゴリズムは以下の通り放水部分の撮影方向によって解析方法が異なる。 Specifically, the binarized image (expressed in white and black for convenience) obtained by the pixel extraction unit 20 includes pixels that are noise components in addition to the pixels that correspond to the water discharge portion. Therefore, the obtained binarized image is subjected to image processing such as noise removal, and only the pixel group corresponding to the water discharge portion is accurately extracted. Further, regression analysis is performed on the extracted pixel group, and an approximate curve corresponding to the contour portion of the water discharge region is calculated. However, the analysis method of the image recognition algorithm differs depending on the shooting direction of the water discharge portion as follows.

撮影方向1:放水部分を側面より撮影する場合(熱画像では、画面右から左、又は画面左から右へ水が移動)
撮影方向2:放水部分を正面又は背面より撮影する場合(熱画像では、画面手前から奥、又は奥から手前へ水が移動)
Shooting direction 1: When shooting the water discharge part from the side (in a thermal image, water moves from the right to the left of the screen or from the left to the right of the screen)
Shooting direction 2: When shooting the water discharge part from the front or back (in a thermal image, water moves from the front to the back or from the back to the front)

放水中心点算出部24は、出力された画像上で指定された水平線と近似曲線との交点に基づいて、放水中心点を算出し、画像上に放水中心点を表示させる。 The water discharge center point calculation unit 24 calculates the water discharge center point based on the intersection of the horizontal line designated on the output image and the approximate curve, and displays the water discharge center point on the image.

放水目標位置設定部26は、出力された画像上で指定された水平線上で、放水目標位置を受け付ける。 The water discharge target position setting unit 26 receives the water discharge target position on the horizon designated on the output image.

放水制御部28は、放水目標位置と、放水中心点との差分に基づいて、放水砲80Aによる放水の角度として、上下角度(以下、俯仰角)及び回転角度(以下、旋回角)を制御するために、角度信号を、放水砲ロボット80に対して出力する。これにより、放水砲ロボット80は、角度信号に応じて、放水砲80Aの角度を制御する。なお、放水部分の撮影方向によって制御される角度種は異なるものとし、放水部分を側面撮影した熱画像では俯仰角が、放水部分を背面撮影した熱画像では旋回角が、それぞれ制御されるものとする。 The water discharge control unit 28 controls a vertical angle (hereinafter, depression / elevation angle) and a rotation angle (hereinafter, turning angle) as the water discharge angle by the water cannon 80A based on the difference between the water discharge target position and the water discharge center point. Therefore, an angle signal is output to the water cannon robot 80. As a result, the water cannon robot 80 controls the angle of the water cannon 80A in response to the angle signal. It should be noted that the angle type controlled by the shooting direction of the water discharge part is different, and the depression / elevation angle is controlled in the thermal image of the water discharge part taken from the side, and the turning angle is controlled in the thermal image of the water discharge part taken from the back. do.

<消火システムの作用>
次に、本発明の実施の形態に係る消火システム100の作用について説明する。まず、火災が発生している際に、飛行型偵察ロボット60の熱画像カメラ60A又は走行型偵察ロボット70の熱画像カメラ70A又は放水砲ロボットの熱画像カメラ80Bにより、放水砲80Aによる放水部分を表す熱画像を時系列に撮影し、消防ロボット制御装置10に送信される。このとき、消防ロボット制御装置10によって、図4に示す放水軌跡推定処理ルーチンが実行される。なお、放水部分の撮影方向が、側面撮影であるか背面撮影であるかは、自動的に識別される。例えば、放水部分の撮影方向は、放水対象と放水砲ロボットの位置座標(放水方向)、および偵察ロボット(熱画像カメラ)の位置座標、および熱画像カメラの向きから、自動的に識別可能である。
<Operation of fire extinguishing system>
Next, the operation of the fire extinguishing system 100 according to the embodiment of the present invention will be described. First, when a fire breaks out, the thermal image camera 60A of the flying reconnaissance robot 60, the thermal image camera 70A of the traveling reconnaissance robot 70, or the thermal image camera 80B of the water cannon robot is used to remove the water discharged portion by the water cannon 80A. The thermal images represented are taken in chronological order and transmitted to the fire robot control device 10. At this time, the fire-fighting robot control device 10 executes the water discharge trajectory estimation processing routine shown in FIG. It should be noted that whether the shooting direction of the water discharge portion is side shooting or back shooting is automatically identified. For example, the shooting direction of the water discharge portion can be automatically identified from the position coordinates (water discharge direction) of the water discharge target and the water cannon robot, the position coordinates of the reconnaissance robot (thermal image camera), and the orientation of the thermal image camera. ..

ステップS100では、画素抽出部20は、熱画像カメラ60A又は70A又は80Bを用いて任意の時間間隔で消火活動を撮影した熱画像を、任意枚数取得する。 In step S100, the pixel extraction unit 20 acquires an arbitrary number of thermal images obtained by photographing the fire extinguishing activity at an arbitrary time interval using the thermal image camera 60A or 70A or 80B.

ステップS102では、画素抽出部20は、複数の熱画像から、画素毎に、当該画素が表す温度の標準偏差を算出する。ステップS104では、画素抽出部20は、画素毎に、温度の標準偏差の閾値と、温度の閾値とを用いて、当該画素が放水部分に該当するか否かを判定し、放水部分を表す画素群を抽出し、画像の二値化を行う。 In step S102, the pixel extraction unit 20 calculates the standard deviation of the temperature represented by the pixel for each pixel from the plurality of thermal images. In step S104, the pixel extraction unit 20 determines whether or not the pixel corresponds to the water discharge portion by using the threshold value of the standard deviation of the temperature and the threshold value of the temperature for each pixel, and the pixel representing the water discharge portion. The group is extracted and the image is binarized.

ステップS106では、指定された放水部分の撮影方向が、側面撮影であるか背面撮影であるかを判定する。指定された放水部分の撮影方向が、側面撮影である場合には、ステップS108へ進み、一方、指定された放水部分の撮影方向が、背面撮影である場合には、ステップS124へ進む。 In step S106, it is determined whether the shooting direction of the designated water discharge portion is side shooting or back shooting. If the shooting direction of the designated water discharge portion is side shooting, the process proceeds to step S108, while if the shooting direction of the designated water discharge portion is rear shooting, the process proceeds to step S124.

ステップS108では、輪郭抽出部22は、上記ステップS104で得られた二値化画像に対して、ノイズ除去等の画像処理を行い、放水領域の輪郭に該当する画素のみ抽出する。具体的には、以下に説明する、第1のノイズ除去と、第2のノイズ除去とを行う。 In step S108, the contour extraction unit 22 performs image processing such as noise removal on the binarized image obtained in step S104, and extracts only the pixels corresponding to the contour of the water discharge region. Specifically, the first noise removal and the second noise removal described below are performed.

第1のノイズ除去では、二値化画像の各行ごとに画素の走査を行う(図5参照)。各行で最右端画素を起点として左側に画素走査を行い、5個以上の黒色画素(画素値=1となる画素)が連続して存在した場合、白色画素(画素値=0となる画素)と隣接する黒色画素のみを抽出する。なお、同図の二値化画像については、二値化を視覚的に理解できるよう、各座標で数値が「0」の場所を「白色」で、数値が「1」の場所を「黒色」としており、以下に記載する図についても同様の表現方法を用いている。 In the first noise removal, pixels are scanned for each row of the binarized image (see FIG. 5). Pixels are scanned to the left with the rightmost pixel as the starting point in each row, and when five or more black pixels (pixels with a pixel value = 1) are continuously present, they are considered as white pixels (pixels with a pixel value = 0). Only adjacent black pixels are extracted. For the binarized image in the figure, the place where the numerical value is "0" is "white" and the place where the numerical value is "1" is "black" so that the binarization can be visually understood. The same expression method is used for the figures described below.

また、最左端画素を起点として右側へも画素走査を行い、同様に黒色画素を抽出する。図5の例の場合、本法則に従うと「×」と記された画素が抽出される。ただし、下記規則A又はBの条件に該当する場合は、当該規則に従うものとする。 Further, pixel scanning is also performed to the right side starting from the leftmost pixel, and black pixels are extracted in the same manner. In the case of the example of FIG. 5, according to this rule, the pixels marked with “x” are extracted. However, if the conditions of Rule A or B below are met, the rules shall be followed.

規則A:最右端(最左端)画素が黒色画素で、当該画素を含めて5個以上の黒色画素が連続する場合には、最右端(最左端)画素のみを抽出する。 Rule A: When the rightmost (leftmost) pixel is a black pixel and five or more black pixels including the pixel are continuous, only the rightmost (leftmost) pixel is extracted.

規則B:走査する行が全て黒色画素の場合、最右端(最左端)画素のみを抽出する。 Rule B: When all the lines to be scanned are black pixels, only the rightmost (leftmost) pixel is extracted.

上記条件に基づいて二値化画像の全行を走査し、画素の抽出を行う。ここで、二値化画像から抽出された画素を表す二値化データのイメージを、図6に示す。なお同図中の黒色画素が、第1のノイズ除去にて抽出された画素である。 Based on the above conditions, all lines of the binarized image are scanned to extract pixels. Here, an image of binarized data representing the pixels extracted from the binarized image is shown in FIG. The black pixels in the figure are the pixels extracted by the first noise removal.

第2のノイズ除去では、第1のノイズ除去を経て得られた二値化データについて、再度、各行ごとに画素の走査を行う。本走査では、最右端画素を起点として左側に画素走査を行い、最初に発見された黒色画素を抽出する。また、最左端画素を起点として右側へも画素走査を行い、同様に黒色画素を抽出する。図7の例の場合、本法則に従うと「×」と記された画素が抽出される。ただし、下記規則の条件に該当する場合は、当該規則に従うものとする。 In the second noise removal, the binarized data obtained through the first noise removal is scanned again for each row of pixels. In this scanning, pixel scanning is performed on the left side starting from the rightmost pixel, and the first black pixel found is extracted. Further, pixel scanning is also performed to the right side starting from the leftmost pixel, and black pixels are extracted in the same manner. In the case of the example of FIG. 7, according to this rule, the pixels marked with “x” are extracted. However, if the conditions of the following rules are met, the rules shall be followed.

規則:最右端(最左端)画素が黒色画素の場合、最右端(最左端)画素を抽出する。 Rule: If the rightmost (leftmost) pixel is a black pixel, the rightmost (leftmost) pixel is extracted.

上記条件に基づいて二値化データの全行を走査し、画素の抽出を行う。ここで、上記図6に示す二値化データから抽出された二値化データのイメージを、図8に示す。なお同図について、黒色画素は画面最右端からの、灰色画素(図8中のドット部分の画素。以降の図面も同様。)は画面最右端からの走査によりそれぞれ抽出された画素である。 Based on the above conditions, all rows of binarized data are scanned to extract pixels. Here, an image of the binarized data extracted from the binarized data shown in FIG. 6 is shown in FIG. In the figure, the black pixels are the pixels extracted from the rightmost edge of the screen, and the gray pixels (the pixels of the dot portion in FIG. 8; the same applies to the subsequent drawings) are the pixels extracted by scanning from the rightmost edge of the screen.

両色画素については、後述する、放水領域の上部の輪郭抽出にて使用するため、区別されるものとする。 Both color pixels are distinguished because they are used in the contour extraction of the upper part of the water discharge area, which will be described later.

ステップS110では、輪郭抽出部22は、放水領域の上部の輪郭抽出と、放水領域の下部の輪郭抽出とを行う。 In step S110, the contour extraction unit 22 performs contour extraction of the upper part of the water discharge region and contour extraction of the lower part of the water discharge region.

具体的には、放水領域の上部の輪郭抽出として、上記ステップS108を経て得られた二値化データを基に、放水軌跡の上部の輪郭抽出を行う。 Specifically, as the contour extraction of the upper part of the water discharge region, the contour of the upper part of the water discharge locus is extracted based on the binarized data obtained in the above step S108.

本抽出では、灰色及び黒色画素でそれぞれ最も高い行に存在する画素を原点と設定し、周囲に存在する同色の画素を走査して、上記輪郭に該当する画素を抽出していく。例として、上記図8の二値化データの点線部分では、図9の通り原点がそれぞれ設定される。ただし、下記規則A又はBの条件に該当する場合は、当該規則に従うものとする。 In this extraction, the pixel existing in the highest row of the gray and black pixels is set as the origin, and the pixels of the same color existing in the surroundings are scanned to extract the pixels corresponding to the contour. As an example, in the dotted line portion of the binarized data in FIG. 8, the origin is set as shown in FIG. However, if the conditions of Rule A or B below are met, the rules shall be followed.

規則A:灰色及び黒色画素で原点が同一となる場合、当該画素からそれぞれ走査を行う。
規則B:灰色及び黒色画素の原点が、二値化データの最上行に存在する場合、二値化データから当該画素を削除し、最上行かつ灰色及び黒色画素の中間となる列に存在する画素を、原点画素と書き換え、本画素からそれぞれ走査を行う。
Rule A: If the gray and black pixels have the same origin, scanning is performed from each pixel.
Rule B: If the origin of a gray and black pixel is in the top row of the binarized data, the pixel is removed from the binarized data and the pixel is in the top row and in the middle column of the gray and black pixels. Is rewritten as the origin pixel, and scanning is performed from this pixel.

原点を決定した後、灰色及び黒色画素に対してそれぞれ走査を行う。 After determining the origin, scanning is performed on the gray and black pixels, respectively.

灰色画素の場合については、図10に示すように、原点画素(X,Y)から1行下のY−1行を参照し、当該行の0列(画像左端)からX+40列の範囲内に同色の画素が存在するか、検索する。該当する画素が存在する場合、当該画素を原点画素(X’,Y)と再設定し、本座標を基に上記と同様の検索を下行に繰り返し実施する。反対に存在しない場合、原点画素(X,Y)から2行下のY−2行を参照し、当該行の0列からX+40列の範囲内に同色画素が存在するか検索する。更に該当する画素が存在しない場合は3行下のY−3行を検索し、最大で50行下のY−50行まで順に検索していく。ここで「40」列、「50」行との部分はパラメータ値であり、プログラム上の変数となる部分である(設定ファイルにて変更可能とする)。なお、本検索を繰り返して以下のケースA〜Cの何れかになった時点で、本プロセスを終了する。 In the case of gray pixels, as shown in FIG. 10, refer to row Y-1 one row below the origin pixels (X, Y), and within the range of columns 0 to X + 40 from column 0 (left end of the image) of the row. Search for pixels of the same color. If the corresponding pixel exists, the pixel is reset as the origin pixel (X', Y), and the same search as above is repeatedly performed in the lower row based on the present coordinates. On the contrary, if it does not exist, the Y-2 row two rows below the origin pixel (X, Y) is referred to, and it is searched whether the same color pixel exists in the range from 0 column to X + 40 column of the row. Further, when the corresponding pixel does not exist, the Y-3 line three lines below is searched, and the Y-50 line three lines below is searched in order at the maximum. Here, the parts of the "40" column and the "50" row are parameter values, which are variables in the program (can be changed in the setting file). The process is terminated when the search is repeated and any of the following cases A to C is obtained.

ケースA:Y−50行まで検索しても該当する画素が存在しない場合。
ケースB:原点画素(X’,Y)が二値化データの最左端列(X’=0)に到達した場合。
ケースC:原点画素(X’,Y)が二値化データの最下行(Y’=0)に到達した場合。
Case A: When the corresponding pixel does not exist even if the search is performed up to the Y-50 line.
Case B: When the origin pixel (X', Y) reaches the leftmost column (X'= 0) of the binarized data.
Case C: When the origin pixel (X', Y) reaches the bottom row (Y'= 0) of the binarized data.

黒色画素の場合については、灰色画素と同様に走査を行うが、図11に示すように、各行での走査範囲が異なり、X−40列から639列(VGAの場合の範囲)を走査範囲とする。ここで「40」列、「639」列との部分はパラメータ値であり、プログラム上の変数となる部分である(設定ファイルにて変更可能とする)。なお、走査を繰り返して以下のケースA〜Cの何れかになった時点で、本プロセスを終了する。 In the case of black pixels, scanning is performed in the same manner as in gray pixels, but as shown in FIG. 11, the scanning range in each row is different, and columns X-40 to 639 (range in the case of VGA) are defined as the scanning range. do. Here, the parts of the "40" column and the "639" column are parameter values and are parts that become variables in the program (can be changed in the setting file). The process is terminated when the scanning is repeated and any of the following cases A to C is obtained.

ケースA:Y−50行まで走査しても該当する画素が存在しない場合。
ケースB:原点画素(X’,Y’)が二値化データの最右端列に到達した場合。
ケースC:原点画素(X’,Y’)が二値化データの最下行に到達した場合。
Case A: When the corresponding pixel does not exist even after scanning up to the Y-50 line.
Case B: When the origin pixel (X', Y') reaches the rightmost column of the binarized data.
Case C: When the origin pixel (X', Y') reaches the bottom row of the binarized data.

上記プロセスにより二値化データから抽出された放水領域の上部の輪郭の点群イメージを、図12に示す。 A point cloud image of the upper contour of the water discharge region extracted from the binarized data by the above process is shown in FIG.

また、放水領域の下部の輪郭抽出では、まず、上部の輪郭抽出で抽出された放水領域の上部の輪郭の点群イメージ(図12)のうち、黒色画素部分のみに対して2次の回帰分析を行い、以下の式の通り近似関数f(x)を算出する(図13参照)。ここで本関数は、放水領域の下部の輪郭に該当する画素を検索するうえで、基準となる関数である。なお、式中の各Sは下付き文字に対する共分散である。 Further, in the contour extraction of the lower part of the water discharge area, first, in the point cloud image (FIG. 12) of the upper contour of the water discharge area extracted by the upper contour extraction, a quadratic regression analysis is performed only on the black pixel portion. Is performed, and the approximation function f 1 (x) is calculated as shown in the following equation (see FIG. 13). Here, this function is a reference function for searching the pixel corresponding to the contour of the lower part of the water discharge area. Each S in the equation is a covariance for the subscript.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

また、第1のノイズ除去を経て得られた二値化データ(上記図6参照)に戻り、列ごとに画素の走査を行い、二値化データを作成する。本走査では、図14の通り最下行の画素を起点として上側に画素走査を行い、各列で最初に発見された黒色画素を抽出する。ただし、最下段画素が黒色画素の場合は、当該画素を抽出する。ここで、上記図6に示す二値化データから抽出された二値化データのイメージを、図15に示す。 Further, returning to the binarized data (see FIG. 6 above) obtained through the first noise removal, the pixels are scanned for each column to create the binarized data. In this scanning, as shown in FIG. 14, pixel scanning is performed upward from the pixel in the bottom row as a starting point, and the black pixel first found in each column is extracted. However, when the lowest pixel is a black pixel, the pixel is extracted. Here, an image of the binarized data extracted from the binarized data shown in FIG. 6 is shown in FIG.

そして、図15に示す二値化データから、以下の条件A、Bの何れも満たす画素を抽出する。本操作では、図16に示したイメージの通り、算出された近似関数f(x)によって決定される範囲に存在する黒色画素を抽出する。 Then, from the binarized data shown in FIG. 15, pixels satisfying any of the following conditions A and B are extracted. In this operation, as shown in the image shown in FIG. 16, black pixels existing in the range determined by the calculated approximation function f 1 (x) are extracted.

条件A:近似関数f(x)の列内(xの範囲内)に存在する黒色画素であること。 Condition A: The black pixel exists in the column (within the range of x) of the approximation function f 1 (x).

条件B:列ごとに、近似関数f(x)に対して任意のXを代入して得られる値f(X)(四捨五入して整数とする)に存在する画素を基準とし、f(X)−220<Y<f(X)−20を満たす範囲に存在する黒色画素であること。 Condition B: For each column, based on the pixels existing in the value f 1 (X) (rounded to an integer) obtained by substituting an arbitrary X for the approximation function f 1 (x), f 1 It is a black pixel existing in a range satisfying (X) -220 <Y <f 1 (X) -20.

ただし、上記「220」、「20」との部分はパラメータ値であり、プログラム上の変数となる部分である(設定ファイルにて変更可能とする)。 However, the parts "220" and "20" above are parameter values and are variable parts in the program (can be changed in the setting file).

上記プロセスにより二値化データ(図15)から抽出された、放水領域の下部の輪郭の点群イメージを、図17に示す。 A point cloud image of the lower contour of the water discharge region extracted from the binarized data (FIG. 15) by the above process is shown in FIG.

ステップS112では、輪郭抽出部22は、上記ステップS110で得られた、放水領域の上部の輪郭及び下部の輪郭の各々の点群イメージ(図12及び図17)を基に、放水領域の輪郭を表す近似曲線の描画を行う。 In step S112, the contour extraction unit 22 obtains the contour of the water discharge region based on the point cloud images (FIGS. 12 and 17) of the upper contour and the lower contour of the water discharge region obtained in step S110. Draw the approximate curve to be represented.

ここで放水領域の輪郭については、上部及び下部の両者とも点群イメージを基に3次の回帰分析を行い、下記の通り近似曲線を算出して描画する。ただし、本近似曲線の算出は2〜5次関数までできるものとし、GUIにて任意に変更できるものとする。 Here, regarding the contour of the water discharge region, both the upper part and the lower part are subjected to a third-order regression analysis based on the point cloud image, and an approximate curve is calculated and drawn as follows. However, it is assumed that the calculation of this approximate curve can be performed up to a 2nd to 5th order function, and can be arbitrarily changed by GUI.

具体的には、放水領域の上部の輪郭を表す近似曲線を描画する際に、上部の輪郭の点群イメージ(図12)について、灰色画素と黒画素の両方を併せて回帰分析を行い、近似式 Specifically, when drawing an approximate curve representing the upper contour of the water discharge area, the point group image (Fig. 12) of the upper contour is subjected to regression analysis by combining both gray pixels and black pixels to approximate it. formula

Figure 2021171257
Figure 2021171257

を算出する。その後、算出された近似式f(x)にxを等間隔(Δx=5、0≦x≦639)で代入してy=f(x)をそれぞれ算出し、当該近似曲線を、熱画像上に描く(図18参照)。ただし、以下の条件A〜Cに該当する部分は、近似曲線の描画を行わない。 Is calculated. After that, x is substituted into the calculated approximate expression f 2 (x) at equal intervals (Δx = 5, 0 ≦ x ≦ 639 ) to calculate y = f 2 (x), and the approximate curve is obtained by heat. Draw on the image (see FIG. 18). However, the approximate curve is not drawn for the parts corresponding to the following conditions A to C.

条件A:f(x)<0となる部分であること。
条件B:放水方向が画面上の右から左の場合、放水領域の上部の輪郭の点群イメージ(図12)の最右端列より右側の部分であること。
条件C:放水方向が画面上の左から右の場合、放水領域の上部の輪郭の点群イメージ(図12)の最左端列より左側の部分であること。
Condition A: The part where f 2 (x) <0.
Condition B: When the water discharge direction is from right to left on the screen, it is the part on the right side of the rightmost column of the point cloud image (FIG. 12) of the outline of the upper part of the water discharge area.
Condition C: When the water discharge direction is from left to right on the screen, it is the part on the left side of the leftmost column of the point cloud image (FIG. 12) of the outline of the upper part of the water discharge area.

また、放水領域の下部の輪郭を表す近似曲線を描画する際に、下部の輪郭の点群イメージ(図12)について回帰分析を行い、近似式 In addition, when drawing an approximate curve representing the contour of the lower part of the water discharge area, regression analysis is performed on the point cloud image (Fig. 12) of the lower contour, and the approximate expression is used.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

を算出する。その後、算出された近似式f(x)にxを等間隔(Δx=5、0≦x≦639)で代入してy=f(x)をそれぞれ算出し、当該近似曲線を熱画像上に描く(図19参照)。ただし、以下の条件A〜Dに該当する部分は、近似曲線の描画を行わない。 Is calculated. Then, x is substituted into the calculated approximate expression f 2 (x) at equal intervals (Δx = 5, 0 ≦ x ≦ 639 ) to calculate y = f 3 (x), and the approximate curve is obtained as a thermal image. Draw above (see Figure 19). However, the approximate curve is not drawn for the portion corresponding to the following conditions A to D.

条件A:f(x)<0となる部分であること。
条件B:放水方向が画面上の右から左の場合、放水領域の上部の輪郭の点群イメージ(図12)の最右端列より右側の部分であること。
条件C:放水方向が画面上の左から右の場合、放水領域の上部の輪郭の点群イメージ(図12)の最左端列より左側の部分であること。
条件D:放水領域の下部の輪郭に係る近似曲線が、放水領域の上部の輪郭に係る近似曲線を下から突き抜けて交差する場合、当該交点以降(突き抜けた先)の部分であること。
Condition A: The part where f 3 (x) <0.
Condition B: When the water discharge direction is from right to left on the screen, it is the part on the right side of the rightmost column of the point cloud image (FIG. 12) of the outline of the upper part of the water discharge area.
Condition C: When the water discharge direction is from left to right on the screen, it is the part on the left side of the leftmost column of the point cloud image (FIG. 12) of the outline of the upper part of the water discharge area.
Condition D: When the approximate curve related to the contour of the lower part of the water discharge area penetrates the approximate curve related to the contour of the upper part of the water discharge area from below and intersects, it is the part after the intersection (the point where it penetrates).

最終的に、放水領域の上部の輪郭を表す近似曲線(図18)と、放水領域の下部の輪郭を表す近似曲線(図19)とを、放水領域の2本の輪郭とし、纏めて一枚の熱画像上に描画を行う(図20)。また、GUIへは本結果を表示するが、前記解析から算出された近似曲線が、上部の輪郭の近似曲線のみの場合は、当該曲線のみを熱画像上に表示する。反対に、算出された近似曲線が下部の輪郭の近似曲線のみの場合、または何れも算出されない場合は、解析できない旨を当該熱画像上に表示する。 Finally, the approximate curve (Fig. 18) showing the contour of the upper part of the water discharge area and the approximate curve (Fig. 19) showing the contour of the lower part of the water discharge area are made into two contours of the water discharge area, and one sheet is put together. Drawing is performed on the thermal image of (Fig. 20). Further, although this result is displayed on the GUI, when the approximate curve calculated from the analysis is only the approximate curve of the upper contour, only the curve is displayed on the thermal image. On the contrary, when the calculated approximate curve is only the approximate curve of the lower contour, or when none of them is calculated, the fact that the analysis cannot be performed is displayed on the thermal image.

ステップS114では、放水中心点算出部24は、出力された熱画像上で、水平線の設定を受け付ける。 In step S114, the water discharge center point calculation unit 24 accepts the setting of the horizontal line on the output thermal image.

具体的には、まず、GUIに示された放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線と熱画像の合成画像(図20)上で、図21の通り、操作者の操作により、水平線の設定を受け付ける。水平線の設定により、放水領域の下部の輪郭を表す近似曲線及び上部の輪郭を表す近似曲線と当該水平線に交点が生じ、交点間の距離が水平線における放水領域の輪郭間の幅となる。ここで下部の輪郭を表す近似曲線と水平線の交点のx座標をXmax、上部の輪郭を表す近似曲線と水平線の交点のx座標をXminとすると、両者の幅は(Xmax−Xmin)で表現される。ただし以下の規則に該当する場合は、当該規則に従うものとする。 Specifically, first, as shown in FIG. 21, the horizontal line is set by the operator's operation on the composite image (FIG. 20) of the approximate curve representing the two contours of the water discharge region and the thermal image shown in the GUI. Accept. By setting the horizon, an intersection occurs between the approximate curve representing the lower contour of the water discharge region and the approximate curve representing the upper contour and the horizontal line, and the distance between the intersections becomes the width between the contours of the water discharge region on the horizon. Here, assuming that the x-coordinate of the intersection of the approximate curve representing the lower contour and the horizontal line is X max and the x-coordinate of the intersection of the approximate curve representing the upper contour and the horizontal line is X min , the widths of both are (X max −X min). ). However, if the following rules apply, the rules shall be followed.

規則A:下部の輪郭を表す近似曲線が描画されなかった場合には、各行の画面右端をXminとする。
規則B:上部の輪郭を表す近似曲線と水平線の交点が算出できなかった場合には、当該行の画面左端をXmaxとし、下部の輪郭を表す近似曲線と水平線の交点が算出できなかった場合には、当該行の画面右端をXminとする。
Rule A: If the approximate curve representing the contour of the lower part is not drawn, the right edge of the screen of each line is set to X min .
Rule B: If the intersection of the approximate curve representing the upper contour and the horizontal line cannot be calculated, the left edge of the screen of the line is set to Xmax, and the intersection of the approximate curve representing the lower contour and the horizontal line cannot be calculated. Is X min at the right end of the screen of the line.

ステップS116では、放水中心点算出部24は、出力された画像上で指定された水平線と近似曲線との交点に基づいて、放水中心点を算出し、画像上に放水中心点を表示させる。 In step S116, the water discharge center point calculation unit 24 calculates the water discharge center point based on the intersection of the horizontal line designated on the output image and the approximate curve, and displays the water discharge center point on the image.

具体的には、水平線の設定箇所(設定行)に応じて中心点を描画する。例えば、放水中心点は、何れの行でも上記で算出される幅(Xmax−Xmin)の一定割合に位置するとし、上記幅と当該割合αの積α(Xmax−Xmin)にて表現される。したがって、水平線の設定位置に応じて交点座標および上記幅が変わるとともに、放水中心点の位置も変化する。ただし、αはパラメータ値としてプログラム上の変数となる部分であり、放水砲ノズルの形状や種類に応じて変更できる。なお、今回の放水砲ロボットに搭載されるセミアスピレートノズルにおいては、実測値としてαを0.73とした。最終的に放水中心点のX座標Xは、放水の方向に応じて以下の何れかの式で算出される。 Specifically, the center point is drawn according to the setting location (setting line) of the horizontal line. For example, it is assumed that the water discharge center point is located at a fixed ratio of the width (X max −X min ) calculated above in any row, and is the product α (X max −X min ) of the width and the ratio α. Be expressed. Therefore, the coordinates of the intersection and the above width change according to the set position of the horizon, and the position of the water discharge center point also changes. However, α is a part that becomes a variable in the program as a parameter value, and can be changed according to the shape and type of the water cannon nozzle. In the semi-aspirate nozzle mounted on the water cannon robot this time, α was set to 0.73 as an actually measured value. Finally, the X coordinate X M of the water discharge center point is calculated by any of the following formulas according to the water discharge direction.

放水方向が画面上の右から左の場合、以下の式で放水中心点のX座標Xが算出される。 When the water discharge direction is from right to left on the screen, the X coordinate X M of the water discharge center point is calculated by the following formula.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

放水方向が画面上の左から右の場合、以下の式で放水中心点のX座標Xが算出される。 When the water discharge direction is from left to right on the screen, the X coordinate X M of the water discharge center point is calculated by the following formula.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

以上より放水中心点が算出され、放水領域の輪郭を表す近似曲線と熱画像の合成画像(図20)上に、操作者が任意で設定した水平線と共に、放水中心点が示される(図22)。 The water discharge center point is calculated from the above, and the water discharge center point is shown along with the horizontal line arbitrarily set by the operator on the composite image (FIG. 20) of the approximate curve representing the contour of the water discharge area and the thermal image (FIG. 22). ..

ステップS118では、放水目標位置設定部26は、出力された熱画像上で指定された水平線上で、放水目標位置の設定を受け付ける。 In step S118, the water discharge target position setting unit 26 accepts the setting of the water discharge target position on the horizontal line designated on the output thermal image.

具体的には、GUIに示される放水領域の輪郭を表す近似曲線及び放水中心点の表示イメージ(図22)上で、図23のような垂直線の設定を受け付ける。本線は左右の列方向に任意に移動できるものとし、水平線との交点として放水目標位置が設定される。ただし放水中心位置と放水目標位置は水平線上の同一行に設定されることとし、当該線の(上下)移動に応じて両点も移動する。 Specifically, the setting of the vertical line as shown in FIG. 23 is accepted on the display image (FIG. 22) of the approximate curve representing the outline of the discharge region and the discharge center point shown in the GUI. The main line can be moved arbitrarily in the left and right column directions, and the water discharge target position is set as the intersection with the horizon. However, the water discharge center position and the water discharge target position are set to the same line on the horizon, and both points move according to the (up and down) movement of the line.

ここで放水目標位置とは、現在の放水中心位置(画像上では点線の「×」で表記)に対して、操作者が変更したい(狙いたい)放水位置となり、本目標位置と放水中心点の位置関係を基に、放水砲80Aの俯仰角の制御方向(プラス、マイナス)が決定される。したがって制御方向は、現在(熱画像を取得した時点)の放水砲80Aの俯仰角を基準として、放水目標位置への放水を行うための放水砲俯仰角の修正方向(プラス、マイナス)となる。 Here, the water discharge target position is the water discharge position that the operator wants to change (target) with respect to the current water discharge center position (indicated by the dotted line "x" on the image), and the main target position and the water discharge center point. The control direction (plus, minus) of the depression / elevation angle of the water cannon 80A is determined based on the positional relationship. Therefore, the control direction is the correction direction (plus, minus) of the water cannon depression / elevation angle for discharging water to the water discharge target position with reference to the depression / elevation angle of the current water cannon 80A (at the time when the thermal image is acquired).

ステップS120では、放水制御部28は、放水砲ロボット80の放水砲80Aの現在の俯仰角を取得する。 In step S120, the water discharge control unit 28 acquires the current depression / elevation angle of the water cannon 80A of the water cannon robot 80.

そして、ステップS122では、放水制御部28は、放水目標位置と、放水中心点との差分、及び現在の俯仰角に基づいて、放水砲80Aによる放水の角度として、俯仰角を制御するための角度信号を、放水砲ロボット80に対して出力する。 Then, in step S122, the water discharge control unit 28 controls the depression / elevation angle as the water discharge angle by the water cannon 80A based on the difference between the water discharge target position and the water discharge center point and the current depression / elevation angle. A signal is output to the water cannon robot 80.

具体的には、放水砲80Aの俯仰角の制御方向(プラス、マイナス)が、上記画面上での放水方向(右から左、左から右)や、放水中心位置に対する放水目標位置の設定場所、並びに取得した放水砲80Aの俯仰角θに応じて決まる。例えば、表1に示すように、放水砲80Aの俯仰角の制御方向が決定される。 Specifically, the control direction (plus, minus) of the depression / elevation angle of the water cannon 80A is the water discharge direction (right to left, left to right) on the above screen, and the setting location of the water discharge target position with respect to the water discharge center position. It is also determined according to the depression / elevation angle θ of the acquired water cannon 80A. For example, as shown in Table 1, the control direction of the depression / elevation angle of the water cannon 80A is determined.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

例えば、図23の場合、放水方向は「右から左」、放水中心位置に対する放水目標位置の設定場所は「右側」であり、現在の放水砲俯仰角θが35°と仮定すると、「プラス」の制御方向が決定される。ただし同表に記載の通り、俯仰角θが30°以上33°以下の一部条件では、制御方向が出力されず、放水範囲外のため俯仰角を修正できない旨を、同GUI上に表記する。 For example, in the case of FIG. 23, assuming that the water discharge direction is "right to left", the water discharge target position is set to the "right side" with respect to the water discharge center position, and the current water cannon depression / elevation angle θ is 35 °, it is "plus". Control direction is determined. However, as described in the table, under some conditions where the depression / elevation angle θ is 30 ° or more and 33 ° or less, the control direction is not output and the depression / elevation angle cannot be corrected because it is out of the water discharge range. ..

そして、上記のように制御方向が決定された後、修正角度の初期値2°として、出力値を出力する。例として修正方向が「マイナス」であった場合、「−2°」を現在の放水砲俯仰角θに加えた値(θ−2°)を出力する。ただし、「2°」との部分はパラメータ値であり、プログラム上の変数となる部分である(設定ファイルにて変更可能とする)。そして、ステップ118にて設定した放水目標位置を記憶したままステップS100からステップS122までを一定時間毎に繰り返すことにより、放水中心位置が放水目標位置へ近づくよう放水砲俯仰角が制御される。なお、定められた角度の修正を繰り返し行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、放水軌跡と熱画像カメラ間の距離や、熱画像カメラの画角、解像度を基に、修正角度を絶対値として算出してもよい。 Then, after the control direction is determined as described above, the output value is output as the initial value of the correction angle of 2 °. As an example, when the correction direction is "minus", the value (θ-2 °) obtained by adding "-2 °" to the current water cannon depression / elevation angle θ is output. However, the part with "2 °" is a parameter value and is a part that becomes a variable in the program (it can be changed in the setting file). Then, by repeating steps S100 to S122 at regular intervals while memorizing the water discharge target position set in step 118, the water discharge gun depression / elevation angle is controlled so that the water discharge center position approaches the water discharge target position. The case where the specified angle is repeatedly corrected has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and is based on the distance between the water discharge locus and the thermal image camera, the angle of view of the thermal image camera, and the resolution. , The correction angle may be calculated as an absolute value.

一方、ステップS124では、放水砲ロボット80の放水砲80Aの現在の旋回角を取得する。 On the other hand, in step S124, the current turning angle of the water cannon 80A of the water cannon robot 80 is acquired.

ステップS126では、輪郭抽出部22は、上記ステップS104で得られた二値化画像に対して、ノイズ除去等の画像処理を行い、放水領域の輪郭に該当する画素のみ抽出する。解析に使用する熱画像及び二値化データ例を図24Aに示す。 In step S126, the contour extraction unit 22 performs image processing such as noise removal on the binarized image obtained in step S104, and extracts only the pixels corresponding to the contour of the water discharge region. An example of the thermal image and binarized data used in the analysis is shown in FIG. 24A.

図24Aの右側に示す二値化データでは、放水領域の輪郭に該当する画素に加え、ノイズ成分となる画素が含まれる。したがって得られた二値化画像に対してノイズ除去を行い、輪郭に該当する画素のみ抽出する。なお、下線部分はパラメータ値であり、プログラム上の変数となる部分である(設定ファイルにて変更可能とする) In the binarized data shown on the right side of FIG. 24A, in addition to the pixels corresponding to the contour of the water discharge region, the pixels serving as noise components are included. Therefore, noise is removed from the obtained binarized image, and only the pixels corresponding to the contour are extracted. The underlined part is the parameter value, which is a variable part in the program (it can be changed in the setting file).

具体的には、以下に説明する、第3のノイズ除去と、第4のノイズ除去とを行う。 Specifically, the third noise removal and the fourth noise removal described below are performed.

第3のノイズ除去では、上記ステップS108の第1のノイズ除去と同じ規則で実施する。ここで、図24Aの右側に示す二値化データから抽出された二値化データのイメージを、図24Bに示す。なお同図中の黒色画素が、第3のノイズ除去にて抽出された画素である。 The third noise removal is carried out according to the same rules as the first noise removal in step S108. Here, an image of the binarized data extracted from the binarized data shown on the right side of FIG. 24A is shown in FIG. 24B. The black pixels in the figure are the pixels extracted by the third noise removal.

第4のノイズ除去では、第3のノイズ除去を経て得られた二値化データについて、再度、各行ごとに画素の走査を行う。本走査では、最右端画素を起点として左側に画素走査を行い、2番目に発見された黒色画素を抽出する。また、最左端画素を起点として右側へも画素走査を行い、同様に黒色画素を抽出する。図25の例の場合、本法則に従うと「×」と記された画素が抽出される。ただし、下記規則の条件に該当する場合は、当該規則に従うものとする。 In the fourth noise removal, the binarized data obtained through the third noise removal is scanned again for each row of pixels. In this scanning, pixel scanning is performed on the left side starting from the rightmost pixel, and the second black pixel found is extracted. Further, pixel scanning is also performed to the right side starting from the leftmost pixel, and black pixels are extracted in the same manner. In the case of the example of FIG. 25, according to this rule, the pixels marked with "x" are extracted. However, if the conditions of the following rules are met, the rules shall be followed.

規則:最右端(最左端)画素が黒色画素の場合、最右端(最左端)画素を1番目に発見される黒色画素とする。 Rule: When the rightmost (leftmost) pixel is a black pixel, the rightmost (leftmost) pixel is the black pixel found first.

上記のように二値化データの全行を走査し、画素の抽出を行う。ここで、上記図24Bに示す二値化データから抽出された二値化データのイメージを、図26に示す。なお同図について、黒色画素は画面最右端からの、灰色画素は画面最右端からの走査によりそれぞれ抽出された画素である。両色画素については、放水領域の輪郭の描画にて使用するため、区別されるものとする。 The pixels are extracted by scanning the entire line of the binarized data as described above. Here, an image of the binarized data extracted from the binarized data shown in FIG. 24B is shown in FIG. 26. In the figure, black pixels are pixels extracted from the rightmost edge of the screen, and gray pixels are pixels extracted from the rightmost edge of the screen. Both color pixels are distinguished because they are used in drawing the outline of the water discharge area.

ステップS128では、輪郭抽出部22は、放水領域の2本の輪郭を抽出し、ステップS130で、放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線を描画する。具体的には、上記ステップS126の二値化画像のノイズ除去で得られた灰色、及び黒の点群イメージを基に、近似曲線を、放水領域の2本の輪郭として抽出し、放水領域の2本の輪郭を表す近似曲線を描画する。ここで近似曲線の描画に当たっては、上記放水領域の輪郭をxに係る高次関数で表現できない場合(xに2つ以上の解が生じる場合)があり、当該場合に対応できるよう、二値化データの各画素座標のみを逆転させた二値化データを作成する(図27参照)。 In step S128, the contour extraction unit 22 extracts two contours of the water discharge region, and in step S130, draws an approximate curve representing the two contours of the water discharge region. Specifically, based on the gray and black point group images obtained by removing noise from the binarized image in step S126, an approximate curve is extracted as two contours of the water discharge region, and the water discharge region Draw an approximate curve that represents the two contours. Here, when drawing the approximate curve, there is a case where the contour of the water discharge region cannot be expressed by a higher-order function related to x (when two or more solutions occur in x), and binarization is performed so as to deal with such a case. Binarized data is created by reversing only the coordinates of each pixel of the data (see FIG. 27).

輪郭抽出部22は、得られた二値化データについて、灰色画素と黒画素の点群それぞれに対して2次の回帰分析を行い、近似式

Figure 2021171257
The contour extraction unit 22 performs a quadratic regression analysis on each of the gray pixel and black pixel point clouds with respect to the obtained binarized data, and performs an approximation formula.
Figure 2021171257

を算出する。なお上記回帰分析および近似式の算出は、y座標が指定範囲に含まれるデータのみで行う。これは、ノイズが発生しやすい地上付近(画面下部)の影響を削減するためである。また、y座標の指定範囲はプログラム上の変数となる部分とし、初期値は120≦y≦479とする(設定ファイルにて変更可能とする)。その後、上記で算出された近似式f(x)にxを等間隔(Δx=5、0≦x≦479)で代入してy=f(x)をそれぞれ算出し、当該近似曲線を描く(図28参照)。ただし、画素座標が逆転しているため、xの代入範囲は0〜479となる。なお本近似曲線の算出は2〜4次関数までできるものとし、GUIにて任意に変更できるものとする。 Is calculated. The regression analysis and the calculation of the approximate expression are performed only on the data whose y-coordinate is included in the designated range. This is to reduce the influence of the vicinity of the ground (lower part of the screen) where noise is likely to occur. Further, the specified range of the y coordinate is a part that becomes a variable in the program, and the initial value is 120 ≦ y ≦ 479 (it can be changed in the setting file). After that, x is substituted into the approximate expression f 4 (x) calculated above at equal intervals (Δx = 5, 0 ≦ x ≦ 479 ) to calculate y = f 4 (x), and the approximate curve is obtained. Draw (see Figure 28). However, since the pixel coordinates are reversed, the substitution range of x is 0 to 479. It should be noted that the calculation of this approximate curve can be performed up to a quadratic function, and can be arbitrarily changed by GUI.

なお、320<x<479列の範囲内にて黒色画素の近似曲線と灰色画素の近似曲線が交差した場合、交点(X,Y)から右列以降(X<x<479)の曲線については描画しない。 When the approximate curve of black pixels and the approximate curve of gray pixels intersect within the range of 320 <x <479 columns, the curves from the intersection (X, Y) to the right column and thereafter (X <x <479) Do not draw.

最終的に、上記で得られた近似曲線(図28)を放水領域の輪郭とし、二値化データの各画素座標および放水領域の輪郭y=f(x)を再度逆転させたデータを作成して、一枚の熱画像上に描画を行う(図29)。なおGUIへは本結果を表示するが、前記解析から算出された近似曲線が1本のみの場合は、当該近似曲線のみを熱画像上に表示する。更に近似曲線が算出されない場合は、解析できない旨を当該熱画像上に表示する。 Finally, using the approximate curve (FIG. 28) obtained above as the contour of the water discharge region, data is created by reversing each pixel coordinate of the binarized data and the contour y = f 4 (x) of the water discharge region. Then, drawing is performed on one thermal image (FIG. 29). This result is displayed on the GUI, but when there is only one approximate curve calculated from the analysis, only the approximate curve is displayed on the thermal image. Further, if the approximate curve is not calculated, the fact that the analysis cannot be performed is displayed on the thermal image.

ステップS132では、放水中心点算出部24は、ステップS114と同様に、出力された熱画像上で、水平線の設定を受け付ける。 In step S132, the water discharge center point calculation unit 24 receives the setting of the horizontal line on the output thermal image as in step S114.

ステップS134では、放水中心点算出部24は、出力された画像上で指定された水平線と近似曲線との交点に基づいて、放水中心点を算出し、画像上に放水中心点を表示させる。 In step S134, the water discharge center point calculation unit 24 calculates the water discharge center point based on the intersection of the horizontal line designated on the output image and the approximate curve, and displays the water discharge center point on the image.

具体的には、まず、上記ステップS130で描画された2本の近似曲線のうち、一方は放水砲80Aから最大射高までの放水軌跡(以下、放水砲側)に該当し、他方は最大射高から放水中心点までの放水軌跡(以下、着水側)に該当する。ここで、放水中心点の解析には、両者がどちらに該当するか識別しておく必要がある。 Specifically, first, of the two approximate curves drawn in step S130, one corresponds to the water discharge trajectory from the water cannon 80A to the maximum firing height (hereinafter, the water cannon side), and the other corresponds to the maximum firing. It corresponds to the water discharge trajectory (hereinafter referred to as the water landing side) from the high to the water discharge center point. Here, in the analysis of the water discharge center point, it is necessary to identify which of the two corresponds.

図30の通り、放水を背面から撮影する熱画像カメラ80Bは放水砲80Aと連動しており、放水砲80A直近の放水軌跡は、熱画像内の放水砲回転角度(旋回角)に対応した位置に存在する。本特長を活かして、放水砲回転角度(旋回角)の数値に応じた基準場所(座標)をテーブルファイル等で予め設定し、角度情報を基に、放水方向の識別を行う。具体的には、2本の近似曲線のうち、基準座標(X,Y)とY行で画素距離が短い方を「放水砲側」、遠い方を「着水側」と識別する。例として基準座標を図31記載の位置とすると、2本の近似曲線に該当する画素のうち、基準座標に近い画素は黒色画素となり、当該画素を含む近似曲線を「放水砲側」と設定する。なお両者への距離が等しい場合、基準座標から一行上のY+1行にて同一の判定を行うものとする。更に等しい場合はY+2行にて同一の判定を行い、最大で50行上のY+50行まで順に判定していく。 As shown in FIG. 30, the thermal image camera 80B that captures the water discharge from the back is linked with the water cannon 80A, and the water discharge locus closest to the water cannon 80A is the position corresponding to the rotation angle (turning angle) of the water cannon in the thermal image. Exists in. Taking advantage of this feature, the reference location (coordinates) corresponding to the numerical value of the water cannon rotation angle (turning angle) is set in advance in a table file or the like, and the water discharge direction is identified based on the angle information. Specifically, of the two approximate curves, the one with the shorter pixel distance in the reference coordinates (X, Y) and the Y row is identified as the "water cannon side", and the farther one is identified as the "water landing side". As an example, assuming that the reference coordinates are the positions shown in FIG. 31, among the pixels corresponding to the two approximate curves, the pixels close to the reference coordinates are black pixels, and the approximate curve including the pixels is set as "water cannon side". .. If the distances to both are the same, the same judgment shall be made on the Y + 1 line, which is one line above the reference coordinates. If they are further equal, the same judgment is made on Y + 2 lines, and judgments are made in order up to Y + 50 lines, which are 50 lines above.

そして、上記ステップS130で得らえた放水領域の輪郭を表す近似曲線を元に、放水中心点を解析する。ここで、GUIに示された放水軌跡と熱画像の合成画像上では、図32のように水平線が設定されると、本線の設定箇所(設定行)に応じて中心点が描画される。また同図の通り、着水側の放水軌跡については、水平線の設定位置に応じて、当該線から下行の部分は、点線での表現となる。 Then, the water discharge center point is analyzed based on the approximate curve representing the contour of the water discharge region obtained in step S130. Here, on the composite image of the water discharge locus and the thermal image shown in the GUI, when the horizontal line is set as shown in FIG. 32, the center point is drawn according to the setting location (setting line) of the main line. Further, as shown in the figure, regarding the water discharge trajectory on the landing side, the portion descending from the horizontal line is represented by a dotted line according to the set position of the horizontal line.

ここで水平線の設定によって、「放水砲側」放水軌跡及び「着水側」放水軌跡と当該線に交点が生じ、両交点のうちx座標が大きい点をXmax、x座標が小さい点をXminとすると、以下の2つの式の何れかによって放水中心点のX座標Xが算出される。ただし、放水軌跡幅Lは放水砲回転角度(旋回角)に別に予め設定される値であり、参照した角度情報を基に、決定される。 Here, depending on the setting of the horizon, an intersection occurs between the "water discharge gun side" discharge locus and the "landing side" water discharge locus and the line, and the point where the x-coordinate is large is X max and the point where the x-coordinate is small is X. Assuming that it is min , the X coordinate X M of the water discharge center point is calculated by one of the following two equations. However, the water discharge locus width L h is a value set separately for the water cannon rotation angle (turning angle), and is determined based on the referenced angle information.

maxが「着水側」放水軌跡と水平線の交点である場合(上記図32参照)、以下の式によって放水中心点のX座標Xが算出される。 When X max is the intersection of the “landing side” water discharge locus and the horizon (see FIG. 32 above), the X coordinate X M of the water discharge center point is calculated by the following formula.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

maxが「放水砲側」放水軌跡と水平線の交点である場合(図33参照)、以下の式によって放水中心点のX座標Xが算出される。 When X max is the intersection of the “water cannon side” water discharge locus and the horizon (see FIG. 33), the X coordinate X M of the water discharge center point is calculated by the following equation.

Figure 2021171257
Figure 2021171257

以上より放水中心点が算出され、放水領域の輪郭を表す近似曲線と熱画像の合成画像上に、操作者が任意で設定した水平線と共に、放水中心点が示される(図32、図33)。 The water discharge center point is calculated from the above, and the water discharge center point is shown along with a horizontal line arbitrarily set by the operator on the composite image of the approximate curve representing the contour of the water discharge region and the thermal image (FIGS. 32 and 33).

ステップS136では、放水目標位置設定部26は、出力された熱画像上で指定された水平線上で、放水目標位置の設定を受け付ける。 In step S136, the water discharge target position setting unit 26 receives the setting of the water discharge target position on the horizontal line designated on the output thermal image.

具体的には、GUIに示される放水領域の輪郭を表す近似曲線及び放水中心点の表示イメージ上で、図34のような垂直線の設定を受け付ける。本線は左右の列方向に任意に移動できるものとし、水平線との交点として放水目標位置が設定される。ただし放水中心位置と放水目標位置は水平線上の同一行に設定されることとし、当該線の(上下)移動に応じて両点も移動する。 Specifically, the setting of the vertical line as shown in FIG. 34 is accepted on the display image of the approximate curve representing the outline of the water discharge area and the water discharge center point shown in the GUI. The main line can be moved arbitrarily in the left and right column directions, and the water discharge target position is set as the intersection with the horizon. However, the water discharge center position and the water discharge target position are set to the same line on the horizon, and both points move according to the (up and down) movement of the line.

ここで放水目標位置とは、現在の放水中心位置(画像上では灰色字「×」で表記)に対して、操作者が変更したい(狙いたい)放水位置となり、本目標位置と放水中心点の位置関係を基に、放水砲80Aの旋回角の制御方向(プラス、マイナス)が決定される。したがって制御方向は、現在(熱画像を取得した時点)の放水砲80Aの旋回角を基準として、放水目標位置への放水を行うための放水砲旋回角の修正方向(プラス、マイナス)となる。 Here, the water discharge target position is the water discharge position that the operator wants to change (target) with respect to the current water discharge center position (indicated by gray letters "x" in the image), and the main target position and the water discharge center point. The control direction (plus, minus) of the turning angle of the water cannon 80A is determined based on the positional relationship. Therefore, the control direction is the correction direction (plus, minus) of the water cannon turning angle for discharging water to the water discharge target position with reference to the current turning angle of the water cannon 80A (at the time when the thermal image is acquired).

そして、ステップS138では、放水制御部28は、放水目標位置と、放水中心点との差分、及び現在の旋回角に基づいて、放水砲80Aによる放水の角度として、旋回角を制御するための角度信号を、放水砲ロボット80に対して出力する。 Then, in step S138, the water discharge control unit 28 controls the turning angle as the water discharge angle by the water cannon 80A based on the difference between the water discharge target position and the water discharge center point and the current turning angle. A signal is output to the water cannon robot 80.

具体的には、放水砲80Aの旋回角の制御方向(プラス、マイナス)が、放水中心位置に対する放水目標位置の設定場所に応じて決まる。例えば、表2に示すように、放水砲80Aの旋回角の制御方向が決定される。 Specifically, the control direction (plus, minus) of the turning angle of the water cannon 80A is determined according to the setting location of the water discharge target position with respect to the water discharge center position. For example, as shown in Table 2, the control direction of the turning angle of the water cannon 80A is determined.

Figure 2021171257

最終的に上記で制御方向が決定された後、修正角度の初期値2°として、制御値を出力する。例として修正方向が「プラス」であった場合、「+2°」を現在の放水砲旋回角θに加えた値(θ+2°)を出力する。ただし、「2°」との部分はパラメータ値であり、プログラム上の変数となる部分である。そして、ステップ136にて設定した放水目標位置を記憶したままステップS100からステップS106、およびステップS124からステップS138までを一定時間毎に繰り返すことにより、放水中心位置が放水目標位置へ近づくよう放水砲旋回角が制御される。なお、定められた角度の修正を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、放水軌跡と熱画像カメラ間の距離や、熱画像カメラの画角、解像度を基に、修正角度を絶対値として算出してもよい。
Figure 2021171257

After the control direction is finally determined in the above, the control value is output as the initial value of the correction angle of 2 °. As an example, when the correction direction is "plus", the value (θ + 2 °) obtained by adding "+ 2 °" to the current water cannon turning angle θ is output. However, the part of "2 °" is a parameter value and is a part that becomes a variable in the program. Then, by repeating steps S100 to S106 and steps S124 to S138 at regular intervals while memorizing the water discharge target position set in step 136, the water cannon turns so that the water discharge center position approaches the water discharge target position. The angle is controlled. The case where the specified angle is corrected has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and is based on the distance between the water discharge locus and the thermal image camera, the angle of view of the thermal image camera, and the resolution. The correction angle may be calculated as an absolute value.

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る消火システムによれば、時系列に撮影した複数の熱画像に基づいて、放水部分を表していると判定された画素からなる画素群から、放水領域の2本の輪郭部分の各々について、当該輪郭部分を表す画素群を抽出し、当該輪郭部分を表す画素群に対応する近似曲線を求めることにより、画像上の放水軌跡を精度良く推定することができる。 As described above, according to the fire extinguishing system according to the embodiment of the present invention, from a pixel group consisting of pixels determined to represent a water discharge portion based on a plurality of thermal images taken in time series, For each of the two contour portions of the water discharge region, a pixel group representing the contour portion is extracted, and an approximate curve corresponding to the pixel group representing the contour portion is obtained to accurately estimate the water discharge trajectory on the image. be able to.

また、操作者が任意に設定する放水目標位置に対して、熱画像の取得から放水砲旋回角・俯仰角の修正までを繰り返すことにより、放水中に風向風速等の環境が変化した場合も、都度、放水砲旋回角・俯仰角の修正が行われ、操作者が希望する放水目標位置に放水を続けることができる。 In addition, even if the environment such as wind direction and speed changes during water discharge by repeating the process from acquiring the thermal image to correcting the water cannon turning angle and depression / elevation angle with respect to the water discharge target position arbitrarily set by the operator. Each time, the turning angle and depression / elevation angle of the water cannon are corrected, and the water can be continuously discharged to the water discharge target position desired by the operator.

<変形例>
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
<Modification example>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記の実施の形態では、操作者が任意に設定する放水目標位置に対して放水砲を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、熱画像カメラの監視範囲内に火炎が存在している場合、熱画像から当該火炎の位置を識別し、放水目標位置に設定してもよい。これにより、熱画像カメラの監視範囲内で火炎が発生した場合、自動的に放水目標位置が設定され、放水砲の旋回角・俯仰角の制御によって正確に火炎に放水することが可能となる。 For example, in the above embodiment, the case where the water cannon is controlled with respect to the water discharge target position arbitrarily set by the operator has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, when a flame exists within the monitoring range of the thermal image camera, the position of the flame may be identified from the thermal image and set as the water discharge target position. As a result, when a flame occurs within the monitoring range of the thermal image camera, the water discharge target position is automatically set, and the water can be accurately discharged to the flame by controlling the turning angle and depression / elevation angle of the water cannon.

更に、貯蔵タンク火災に対して泡消火薬剤の放射による消火活動を行う場合、燃焼油面の被覆によって火炎が縮小していくと火炎中央が継時変化していくため、当該位置を赤外線カメラで識別して放水中央位置として都度修正し、それに応じて放水砲の角度を制御することにより、効率的な消火が可能となる。 Furthermore, when extinguishing a fire in a storage tank by radiating a foam fire extinguishing agent, the center of the flame changes over time as the flame shrinks due to the coating on the combustion oil level, so the position is measured with an infrared camera. Efficient fire extinguishing is possible by identifying and correcting the water discharge center position each time and controlling the angle of the water cannon accordingly.

また、熱画像カメラ60A、70A、80Bの何れかから熱画像を取得して、放水砲の制御を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、飛行型偵察ロボット60の熱画像カメラ60Aから熱画像を取得すると共に、地上偵察型ロボット70の熱画像カメラ70Aから熱画像を取得して、双方の熱画像を、放水砲の制御に使用するようにしてもよい。具体的には、放水側面を撮影した熱画像を、地上偵察型ロボット70の熱画像カメラ70Aにより取得し、放水背面を撮影した熱画像を、飛行型偵察ロボット60の熱画像カメラ60Aにより取得して、放水砲の旋回角度と俯仰角度の同時制御を行ってもよい。また、放水砲ロボット80の熱画像カメラ80Bからも熱画像を取得し、熱画像カメラ60A、70A、80Bの各々の熱画像から、操作者が任意に2つの熱画像を選択して放水砲の制御を行うようにしてもよい。これにより、例えば一台の熱画像カメラが障害物等で放水軌跡をうまく撮影できない場合でも、他の熱画像カメラを使用することにより、安定して放水砲の制御を行うことができる。 Further, the case where the thermal image is acquired from any one of the thermal image cameras 60A, 70A, and 80B to control the water cannon has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a thermal image is acquired from the thermal image camera 60A of the flying reconnaissance robot 60, and a thermal image is acquired from the thermal image camera 70A of the ground reconnaissance robot 70, and both thermal images are used for controlling the water cannon. You may try to do it. Specifically, a thermal image of the side surface of the water discharge is acquired by the thermal image camera 70A of the ground reconnaissance robot 70, and a thermal image of the back surface of the water discharge is acquired by the thermal image camera 60A of the flight reconnaissance robot 60. Therefore, the turning angle and the elevation angle of the water discharge gun may be controlled at the same time. In addition, a thermal image is also acquired from the thermal image camera 80B of the water cannon robot 80, and the operator arbitrarily selects two thermal images from the thermal images of the thermal image cameras 60A, 70A, and 80B of the water cannon. Control may be performed. As a result, even if one thermal image camera cannot capture the water discharge trajectory well due to an obstacle or the like, the water cannon can be stably controlled by using another thermal image camera.

また、時系列に撮影した複数の熱画像に基づいて、放水部分を表していると判定された画素からなる画素群から、放水領域の1本の輪郭部分について、当該1本の輪郭部分を表す画素群を抽出し、当該1本の輪郭部分を表す画素群に対応する近似曲線を求めるようにしてもよい。例えば、放水を近くから撮影したり、放水の上側のみを撮影した場合、放水領域の輪郭部分が1本しか(上側の軌跡しか)映らないため、放水領域の1本の輪郭部分について、当該輪郭部分を表す画素群を抽出し、当該1本の輪郭部分を表す画素群に対応する近似曲線を求めるようにすればよい。 Further, from a pixel group consisting of pixels determined to represent a water discharge portion based on a plurality of thermal images taken in time series, one contour portion of the water discharge region is represented by the one contour portion. A pixel group may be extracted to obtain an approximate curve corresponding to the pixel group representing the one contour portion. For example, when the water discharge is photographed from a close distance or only the upper side of the water discharge is photographed, only one contour portion of the water discharge area is projected (only the upper trajectory). A pixel group representing the portion may be extracted, and an approximate curve corresponding to the pixel group representing the one contour portion may be obtained.

また、放水中心点ではなく着水点を推定するようにしてもよい。 In addition, the water landing point may be estimated instead of the water discharge center point.

10 消防ロボット制御装置
15 入力部
16 表示部
20 画素抽出部
22 輪郭抽出部
24 放水中心点算出部
26 放水目標位置設定部
28 放水制御部
60 飛行型偵察ロボット
60A 熱画像カメラ
70 走行型偵察ロボット
70A 熱画像カメラ
80 放水砲ロボット
80A 放水砲
80B 熱画像カメラ
100 消火システム
10 Fire-fighting robot control device 15 Input unit 16 Display unit 20 Pixel extraction unit 22 Contour extraction unit 24 Water discharge center point calculation unit 26 Water discharge target position setting unit 28 Water discharge control unit 60 Flying reconnaissance robot 60A Thermal image camera 70 Traveling reconnaissance robot 70A Thermal image camera 80 Water cannon robot 80A Water cannon 80B Thermal image camera 100 Fire extinguishing system

Claims (5)

放水砲と、
前記放水砲による放水を撮影する熱画像カメラと、
前記撮影された熱画像から、放水の軌跡と、放水中心位置又は着水点とを解析し、
前記解析の結果に応じて前記放水砲の放水の角度を制御する放水軌跡推定装置と、
を含む消火システム。
With a water cannon,
A thermal image camera that captures the water discharged by the water cannon,
From the photographed thermal image, the trajectory of the water discharge and the position of the center of the water discharge or the landing point are analyzed.
A water discharge trajectory estimation device that controls the water discharge angle of the water cannon according to the result of the analysis, and
Fire extinguishing system including.
前記放水軌跡推定装置は、
前記熱画像カメラにて得られた、温度に応じた画素値を有する複数の熱画像から、画素毎に放水部分を表しているか否かを判定する画素判定部と、
前記放水部分を表していると判定された画素からなる画素群から、放水領域の1本又は2本の輪郭部分の各々について、当該輪郭部分を表す画素群を抽出し、
前記放水領域の前記輪郭部分の各々について、当該輪郭部分を表す画素群に対応する近似曲線を求め、
前記放水領域の前記輪郭部分の各々について求められた前記近似曲線から、前記熱画像上の放水の軌跡を推定する輪郭抽出部と、
を含む請求項1記載の消火システム。
The water discharge trajectory estimation device is
A pixel determination unit that determines whether or not a water discharge portion is represented for each pixel from a plurality of thermal images having pixel values according to temperature obtained by the thermal image camera.
From the pixel group consisting of pixels determined to represent the water discharge portion, a pixel group representing the contour portion is extracted for each of one or two contour portions of the water discharge region.
For each of the contour portions of the water discharge region, an approximate curve corresponding to a pixel group representing the contour portion was obtained.
A contour extraction unit that estimates the trajectory of water discharge on the thermal image from the approximate curve obtained for each of the contour portions of the water discharge region.
The fire extinguishing system according to claim 1.
前記放水軌跡推定装置は、
前記推定された熱画像上の放水の軌跡を、前記熱画像に重畳させた表示画像を表示する表示部と、
前記表示画像上で指定された水平線と前記近似曲線との交点に基づいて、放水中心点を算出し、前記表示画像上に表示させる放水中心点算出部と、
前記表示画像上で放水目標位置を受け付ける放水目標位置設定部と、
を更に含む請求項2記載の消火システム。
The water discharge trajectory estimation device is
A display unit that displays a display image in which the locus of water discharge on the estimated thermal image is superimposed on the thermal image, and a display unit.
A water discharge center point calculation unit that calculates a water discharge center point based on the intersection of the horizontal line designated on the display image and the approximate curve and displays it on the display image, and a water discharge center point calculation unit.
A water discharge target position setting unit that accepts the water discharge target position on the display image,
The fire extinguishing system according to claim 2, further comprising.
前記放水軌跡推定装置は、
前記放水目標位置と、前記放水中心点との差分に基づいて、前記放水砲による放水の角度を制御する放水制御部
を更に含む請求項3記載の消火システム。
The water discharge trajectory estimation device is
The fire extinguishing system according to claim 3, further comprising a water discharge control unit that controls the angle of water discharge by the water cannon based on the difference between the water discharge target position and the water discharge center point.
前記画素判定部は、画素毎に、時系列に撮影された複数の前記熱画像における前記画素の温度又は温度の分散に基づいて、放水部分を表しているか否かを判定する請求項2〜請求項4の何れか1項記載の消火システム。 Claims 2 to claim that the pixel determination unit determines whether or not a water discharge portion is represented for each pixel based on the temperature of the pixels or the dispersion of the temperatures in the plurality of thermal images taken in time series. Item 4. The fire extinguishing system according to any one of items 4.
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