JP2966551B2

JP2966551B2 - 煙監視システム

Info

Publication number: JP2966551B2
Application number: JP3045775A
Authority: JP
Inventors: 哲也中村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1991-02-18
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH04263394A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、煙監視システムに関
し、特に屋外等の大規模空間内に存在する施設や設備等
を常時監視して、そこから火災等の前兆となる煙の発生
を早期に検知して警報等を発生する煙監視システムに関
するものである。

【０００２】一般に、屋内外等の大空間内に設置されて
いる大規模な設備や機器等に火災やこれに伴う爆発事故
が発生した場合には、消火活動等の緊急な処置活動を行
っても多数の人命や貴重な資源・設備等を消失したりす
る可能性が非常に大きく、また事故が発生してからでは
間に合わない為、火災等の事故を未然に回避したり防止
するために、これら火災等の前兆となる煙の発生を事前
に監視・検出して煙が発生した場合には然るべき処置を
迅速に行う必要がある。

【０００３】この煙発生の過程について図２を用いて説
明すると、まず設備や機器等の表面上に微小な温度異常
（温度変化）が局部的に発生した場合（ｃ点）、やがて
その温度異常範囲が急速に広がってカーブ(a) で示す異
常徴候状態を呈し、やがてカーブ(b) を経て機器等の内
部に蓄積された熱が発火点に達した時に発火しその結
果、最終的には火災や爆発等に到ってしまう（ｅ点）。

【０００４】この場合、正常状態から急激に発火して火
災が発生するのでは無く、その中間的な段階として必ず
予備的な物理現象として局部温度異常の変化が或る温度
レベルに達すると火災の前兆としての煙が徐々に発生し
（ｄ点）、やがてその煙から炎が生じて発火することに
なる。

【０００５】従って、このような煙の発生を監視するシ
ステムが必要になっている。

【０００６】

【従来の技術】このような火災等の前兆となる煙発生を
検出するための監視システムとしては、センサ方式と可
視カメラ方式とが提案されている。

【０００７】この内、センサ方式としては、特に屋内等
の任意の空間内に設置された設備や機器からの煙発生を
直接検出するために、酸化半導体等を利用した半導体ガ
スセンサ等の煙検知器が広く用いられており、このよう
な煙検知器等を利用した煙監視システムでは、センサを
屋内の天井等に取り付けて屋内に設置された各種の設備
や機器から発生する煙やガスをセンサ内部に於ける酸化
反応により感応・検知し、検出データを離れた位置に設
置された監視装置等に伝送してモニターし、煙やガスの
濃度が或る一定レベル以上に達し異常濃度となった場合
に、異常表示や警報等を発生させている。

【０００８】また、可視カメラ方式は、通常のＴＶカメ
ラ等を用いて屋内等の任意空間を可視画像として撮像す
る方式であり、この方式では監視者（オペレータ）が撮
像画像を常時モニターすることによって、空間内に設置
されている設備や機器から発生する煙発生等の異常を直
接、監視画像から目視により検出し異常表示や警報等を
手動操作で発生させている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の煙監
視システムの内、煙検知器を利用した方式では、スポッ
トセンサ方式であるため比較的近くに存在する設備や装
置から発生する煙やガスの濃度を検出しており、監視対
象とする設備や機器が複数存在する時や屋外等の大きな
空間内を監視するには不向きであり、また、屋内でも大
きな空間の場合には検出に時間がかかりすぎるため、早
期の煙発生の検出が困難である。

【００１０】その結果、屋内等の狭い空間内等の限定さ
れた監視運用条件の下でしか早期の煙発生の検出が行え
ないという問題がある。

【００１１】また、監視者が目視により撮像画像から煙
発生を直接監視する可視カメラ方式では、自動的に煙発
生の検出や警報音の発生等が行われないために煙発生を
見落としたり手動操作を誤ったりする等の問題点があっ
た。

【００１２】従って、本発明では、屋内外等のどのよう
な使用環境条件の下でも早期の煙発生の検出及び必要に
応じた警報等の発生が自動的に行えるような煙監視シス
テムを実現することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】一般的に煙の発生パター
ンは時間の経過に対応して徐々にその大きさ及び形状を
変化しながら進行するものであり、これらの煙の発生パ
ターンに対して監視時間を幾つかに区切りそれぞれの時
間に於ける煙の発生状況を（可視）画像として捉えて各
画像間の変化状況から煙の変化分のみを検出すれば屋外
等の大規模空間内に設置される設備や機器からでも早期
に煙の発生を検出出来ることなる。

【００１４】この様子を図３(a) を用いて具体的に説明
すると、煙の発生パターンは、まず時間ｔ₀の煙発生の
全く無い背景のみの状態を示す正常状態（基準画像）か
ら始まって、時間ｔ₁の煙発生の初期状態、即ち火元と
しての煙の発生源のみが存在する状態を経て、ゆっくり
とその大きさ及び形状を変化させながら時間ｔ₂…とと
もに最終的には時間ｔ_nに示された最終状態に到達す
る。

【００１５】そして、図４に示すように時間ｔ₁，ｔ₂
…ｔ_nのそれぞれの現入力画像から時間ｔ₀の基準画像
を差分演算により差し引くと、背景画像同士が相殺され
て変化があった部分のみが画像変化として残ることによ
り時間差分画像として得られる。即ち、煙発生のパター
ン（大きさ／形状）がここで時間の経過に対応して確実
に捕捉出来ることになる。尚、可視画像の変化とは通
常、画像内の物体等が移動すると画像の濃淡の変化とし
て必然的に発生するものである。

【００１６】しかしながら、このような画像変化による
時間差分画像には、目的とする煙発生のパターン以外に
も、一般環境下に於いては、人間・小動物・車両・木や
草の風による揺れ等の移動性物体等や日照・反射光等を
も検出してしまう可能性があるため、画像変化による煙
検出では、これらの外的変化要因を出来るだけ排除する
必要がある。

【００１７】このような移動性物体を時間差分画像とし
て捉えると、画像の変化部分には一般に座標、即ちアド
レスの移動が必ず存在すると共に大きさ／形状の変化は
ほぼ一定であるという特徴を持っている。

【００１８】また、日照・反射光等では同様に時間差分
画像として捉えると、一般的に物体の反射率・反射面の
大きさが短時間レベルでは一定のため、アドレスの移動
は殆ど無く画像の大きさ／形状の変化はやはりほぼ一定
である。

【００１９】一方、煙の発生の場合には、図３(a) に示
す時間ｔ₁〜ｔ_n内の各状態では火元としての煙発生源
の座標位置は短時間レベルでは殆ど変化せずほぼ一定で
あるという物性的な特徴が必ず有るため、そのアドレス
はどの時間に於いても共通して含まれており、各時間に
於ける煙の状態を可視画像として捉えてこれを画像処理
によって重ね合わせると、同図(b) に示されるように各
画像に共通な部分として塗り潰された部分が煙の発生源
（火元）に相当する（即ち、煙発生ではアドレスの移動
は無く移動性物体ではアドレスの重なりは無い）。

【００２０】従って、煙検出と前述の外的変化要因とを
識別するためには、煙検出の時間差分画像間にはこの重
なり部分が必ず存在するため、画像処理に於いてアドレ
スの重なりや各画像の大きさ／形状比の変化を調べれば
容易に他の物体に依る検出と識別出来ることになる。

【００２１】以上に述べたことから、設備や機器等に発
生する煙を早期に且つ正確に検出するためには、従来の
煙監視システムに用いられている煙センサ方式（スポッ
トセンサ方式）より有利な可視画像利用による画像処理
方式（時間差分画像）を用いて煙発生を検出すれば良い
ことが判り、その際に煙検出を確実に行うため、併せて
各画像のアドレスやサイズ等の特徴を確認すれば良いこ
とが判る。

【００２２】上記に鑑み、本発明に係る煙監視システム
では、図１に原理的に示すように、任意の空間を撮像す
る可視光撮像手段１と、該可視光撮像手段１からの撮像
画像を一定時間間隔で取込み前の取込画像を基準画像と
し次の取込画像を監視すべき入力画像として該入力画像
と該基準画像とから差分画像を算出すると共に該差分画
像の画像フレーム上での２次元アドレスと画素数とをそ
れぞれ算出する可視画像処理手段２と、該差分画像のパ
ラメータが所定レベル以下の時には該可視画像処理手段
２に於いて該基準画像と該入力画像を更新させると共に
該所定レベル以上の時には該基準画像を固定させたまま
該入力画像のみを更新させる画像変化検出手段３と、各
２次元アドレスがそれぞれ２次元軸上で互いに重なって
いるか否かを検出するアドレス重なり検出手段４と、各
画素数の変化の有無を検出する画素数変化検出手段５
と、各２次元アドレスから各２次元軸上のアドレス比を
それぞれ算出して該アドレス比の変化の有無を検出する
アドレス比変化検出手段６と、該アドレス重なり検出手
段４による各２次元アドレスの重なりと該画素数変化検
出手段５による各画素数の変化と該アドレス比変化検出
手段６による各アドレス比の変化が同時に検出されたと
き初期的な１次煙検出信号を出力する１次煙検出手段７
と、を備えている。

【００２３】また、本発明では、上記の構成に加えて赤
外光撮像手段８と赤外画像処理手段９と局部温度上昇検
出手段１０と２次煙検出手段１１を更に設けて、赤外光
撮像手段８で任意の空間の赤外線のみを撮像し、赤外画
像処理手段９で該赤外光撮像手段８からの撮像する時点
が互いに異なる赤外画像をそれぞれ入力画像及び基準画
像として両者の差分画像を算出し、局部温度上昇検出手
段１０で該差分画像から該空間内の局部温度上昇を検出
し、２次煙検出手段１１で該１次煙検出手段７からの該
１次煙検出信号と該局部温度上昇検出手段１０により局
部温度上昇が同時に検出された時にのみ２次煙検出信号
を出力するようにしても良い。

【００２４】更に、本発明では、上記の構成に加えて煙
発生源算出手段１２と煙発生源確認手段１３を更に設け
て、該局部温度上昇検出手段１０が温度異常箇所アドレ
スを発生し、煙発生源算出手段１２で該アドレス重なり
検出手段４のアドレス重なり検出結果により煙発生源ア
ドレスを特定し、煙発生源確認手段１３で該煙発生源ア
ドレスと局部温度上昇検出手段１０からの該温度異常箇
所アドレスとを比較して一致した時に一致信号を該２次
煙検出手段１１に出力して、該２次煙検出手段１１が、
該一致信号と共に該１次煙検出信号と該局部温度上昇検
出手段１０からの温度異常上昇検出信号とを同時に受け
た時にのみ２次煙検出信号を出力するようにしても良
い。

【００２５】

【作用】図１に示した本発明による煙監視システムで
は、まず、可視光撮像手段１では設備や機器等が設置さ
れている任意の空間内の外面的な変化状況を捉えるべく
可視画像として絶えず撮像している。

【００２６】この時、可視画像処理手段２は、可視光撮
像手段１からの撮像画像を一定時間間隔で取込み（サン
プリングし）、前の取込画像を基準画像とし次の取込画
像を監視すべき入力画像とし、取り込んだ入力画像と基
準画像とから両者の差分画像を算出して画像変化検出手
段３に送出すると共にこの差分画像から、煙発生と他の
移動性物体等を識別する為の後述する処理に於いて必要
とされる画像フレーム上のアドレス座標軸に対応するＸ
軸及びＹ軸にそれぞれ投影された各軸上のアドレス値と
差分画像の面積に対応する画素数をそれぞれ算出してい
る。

【００２７】次に、画像変化検出手段３では、煙の検出
は通常、画像処理時の誤差要因等を除外するために、可
視画像の一定レベル以上の画像変化として捉えられなけ
ればならず、可視画像処理手段２から得た差分画像の濃
度や大きさ等のパラメータが所定レベル以上であるかど
うかを検出し、所定レベル以下の場合（ノイズと見做せ
る場合）には可視画像処理手段２に作用して再度、基準
画像と入力画像の取込を繰り返し、所定レベル以上であ
る場合にはやはり可視画像処理手段２に作用して基準画
像をそのままとし入力画像のみを取込んで複数回更新す
ることにより可視画像処理手段２で入力画像と基準画像
との差分画像及び差分画像の発生アドレスと画素数を算
出させている。

【００２８】従って、アドレス重なり検出手段４では、
可視画像処理手段２で検出された複数回分のＸ軸及びＹ
軸上の発生アドレスが各軸上に於いてそれぞれ互いに重
なっているかどうかを検出する。

【００２９】図５は、このように複数回（ｎ回）、ｔ₁
〜ｔ_nの各時間差分画像をそれぞれＸ軸及びＹ軸上に投
影した状態を示したものであり、図中ｘ₁，ｘ₂…ｘ_n
及びｙ₁，ｙ₂…ｙ_nはそれぞれＭ個の細分化されたア
ドレスを有し、それぞれＸ軸及びＹ軸上に投影された煙
発生アドレスを、ｓ₁，ｓ₂…ｓ_nは画像の大きさ（面
積）を示す画素数をそれぞれ示しており、時間ｔ_n時の
発生アドレス（ｘ_n，ｙ_n）は前述のように必ず時間ｔ
₁時の発生アドレス（ｘ₁，ｙ₁）を含んだ形としての
発生アドレスの重なりを示しており、この発生アドレス
の重なりは図６に示すように、横軸に処理回数を縦軸に
発生アドレス（ｘ，ｙ）の位置を示した場合に斜線で示
す部分が発生アドレスの重なり部分を示していることに
なる。

【００３０】また、画素数変化検出手段５では、可視画
像処理手段２で検出された複数回分の画素数、即ち大き
さが図７(a) に示すように、例えばｓ₁，ｓ₂…ｓ_nの
上昇傾向のカーブとなる変化があるかどうかを検出して
いる。

【００３１】更に、アドレス比変化検出手段６では、可
視画像処理手段２で検出された複数回分の発生アドレス
値からＸ軸とＹ軸のアドレス比ｙ₁／ｘ₁，ｙ₂／ｘ₂
…ｙ_n／ｘ_nをそれぞれ算出して各差分画像間でアドレ
ス比が図７(b) に示すような例えば増減傾向のカーブと
なる変化があるかどうかを検出している。

【００３２】以上の結果、最終的に１次煙検出手段７で
は、アドレス重なり検出手段４によって検出された各差
分画像間のアドレスの重なりと、画素数変化検出手段５
によって検出された各差分画像間の画素数の変化と、ア
ドレス比変化検出手段６によって検出された各差分画像
間のアドレス比の変化が全て同時に検出された時だけ、
初期的な煙発生情報となる１次煙検出信号を出力してい
る。

【００３３】また、煙発生では、図２で説明したように
必ず異常な局部温度上昇が伴う為、本発明では、図１に
破線で示した赤外光撮像手段８、赤外画像処理手段９、
局部温度上昇検出手段１０及び２次煙検出手段１１とを
更に設けて、赤外光撮像手段８で設備や機器等が設置さ
れている任意の空間内に於ける局部的な温度変化や炎を
捉えるべく赤外画像をも絶えず撮像し、赤外画像処理手
段９で赤外光撮像手段８から得た撮像を行う時点が互い
に異なった２つの温度情報としての赤外画像をそれぞれ
入力画像及び基準画像として両者の単純な差分演算によ
り差分画像を算出している。

【００３４】そして局部温度上昇検出手段１０によりこ
の差分画像から空間内の局部的な温度上昇を検出し、こ
れと先に１次煙検出手段７から出力された１次煙検出信
号とを２次煙検出手段１１で同時に検出した場合にの
み、２次煙検出信号を出力すれば、より確実に煙検出が
出来ることになる。

【００３５】更に、本発明では、局部温度上昇検出手段
１０が局部温度異常が発生した場合の異常箇所を特定す
る発生アドレスをも算出出来、図１に一点鎖線で示した
煙発生源算出手段１２と煙発生源確認手段１３とを更に
設けて、煙発生源算出手段１２でアドレス重なり検出手
段４からのアドレス重なり検出結果により煙発生源アド
レスを特定して算出し、次に煙発生源確認手段１３で煙
発生源算出手段１２で算出された煙発生源アドレスと局
部温度上昇検出手段１０で算出された温度異常箇所の発
生アドレスとを入力し、これらを比較・照合して一致し
た時にのみ一致結果を２次煙検出手段１１に出力してい
る。

【００３６】従って、２次煙検出手段１１では先に１次
煙検出手段７から出力された１次煙検出信号と局部温度
上昇検出手段１０からの温度異常上昇検出信号と共に煙
発生源確認手段１３からの一致信号が同時に検出された
場合にのみ２次煙検出信号を出力すれば、非常に高い精
度で煙発生が検出出来ることになる。

【００３７】

【実施例】図８は、図１に示した本発明による煙監視シ
ステムの実施例を示したものであり、１₁〜１_nは図１
に示した可視光撮像手段１及び赤外光撮像手段８として
のｎチャネル分の可視／赤外線カメラであり、この実施
例に於いては可視光／赤外線共用で同一光軸／同一視野
となる２眼式の複合型カメラが使用されている。尚、こ
のような可視／赤外線カメラはｎ台用意されているが、
これは１台だけの監視カメラでは撮像し切れない部分の
監視や、より広域の監視範囲、高精度検出に対応すべく
撮像位置や撮像角度等がそれぞれ異なるＣＨ１〜ＣＨｎ
分設けられ、後述する基台操作卓２２により選択される
ようになっている。この可視／赤外線カメラ１₁〜１_n
は以下、符号「１」で総称することがある。

【００３８】また、１４₁〜１４_nは後述の基台操作卓
２２からの制御信号を受けてそれぞれ可視／赤外線カメ
ラ１₁〜１_nを支持・回動させる旋回基台、１５₁〜１
５_nは可視／赤外線カメラ１₁〜１_nの各撮像状態を制
御するコントローラ、１６₁〜１６_nはコントローラ１
１₁〜１１_nからの各撮像画像を伝送する伝送系統、１
７は伝送系統１２₁〜１２_nからの各撮像画像を切り換
えるビデオスイッチャー、１８は図１に示した可視画像
処理手段２及び赤外画像処理手段９を共に含む画像処理
装置で可視系と赤外系の各画像処理を別々に行うもの、
１９は同様に画像変化検出手段３、アドレス重なり検出
手段４、画素数変化検出手段５、アドレス比変化検出手
段６、１次煙検出手段７、局部温度上昇検出手段１０、
２次煙検出手段１１、煙発生源算出手段１２そして煙発
生源確認手段１３とを全て含むデータ処理装置でビデオ
スイッチャー１７を制御すると共に伝送系統１６₁〜１
６_nを介して各旋回基台１４₁〜１４_nを制御するも
の、２０はデータ処理装置１９の処理結果により煙検出
や火災発生のアラーム等を発生する警報装置、２１は画
像処理装置１８で差分演算した結果、出力される時間差
分画像等を表示するＴＶモニタ、そして２２はデータ処
理装置１９に接続され各旋回基台１４₁〜１４_nを制御
する基台操作卓をそれぞれ示している。尚、基台操作卓
２２からの制御線はデータ処理装置１９及び伝送系統１
６₁〜１６_nを介して各旋回基台１４₁〜１４_nに接続
されている。図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

【００３９】このような実施例に於いては、まず可視／
赤外線カメラ１₁〜１_nで屋内外等の任意空間内を可視
画像／赤外画像として撮像し、専用のコントローラ１５
₁〜１５_nを介して伝送系統１６₁〜１６_nに送出し、
ビデオスイッチャー１７は伝送系統１６₁〜１６_nから
の各撮像画像をデータ処理装置１９からの指令により適
宜、切換え選択して画像処理装置１８に送出する。

【００４０】また画像処理装置１８では、入力した撮像
画像（可視画像／赤外画像共）を互いに撮像した時点が
異なる入力画像及び基準画像間の差分演算結果から時間
差分画像を算出し、この時間差分画像の温度又は濃度差
（濃度変化）と画素数について各々ヒストグラム上にグ
ラフ表示すると共に特に可視画像の場合は濃度差部分の
発生アドレスと差分画素数とを算出している。

【００４１】更に、データ処理装置１９は、可視画像の
場合には算出された発生アドレスと差分画素数とから煙
検出と外的変化要因とを識別するため各時間差分画像間
の発生アドレスの重なりや画素数変化を確認してから煙
を確実に検出する。

【００４２】また、赤外画像の場合にはヒストグラム上
のグラフ表示結果により予め設定された検出温度データ
と検出画素数の両設定範囲との比較を行い、この設定範
囲を上回った場合にのみ局部温度上昇を検出して危険異
常の検出を行うと共に前述の可視画像の場合の煙検出と
のＡＮＤ処理を行うことで煙検出をより確実なものにし
ている。尚、この時温度異常箇所の発生アドレスをも算
出している。

【００４３】また、警報装置２０はこれらのデータ処理
の結果、各検出信号から煙検出や火災発生のアラームを
発生するものであり、ＴＶモニタ２１は画像処理装置１
８で画像処理された各撮像画像や時間差分画像をモニタ
している。

【００４４】図９は、画像処理装置１８の詳細な構成例
を示したものであり、実際には画像処理系統は赤外画像
系と可視画像系と２系統設けられているがこの構成例で
は共通して示している。

【００４５】図に於いて、３０はビデオスイッチャー１
７により切替え選択された可視／赤外線カメラ１₁〜１
_nからの撮像画像の格納を制御する書込制御器、３１及
び３２は書込制御器３０によってそれぞれ指示された撮
像画像（基準画像／入力画像）を各１フレーム分格納す
るフレームメモリ、３４は各フレームメモリ３１及び３
２から読み出した画像間の差分画像を算出する差分演算
器、３５は差分演算器３４からの差分画像の各画素に対
して２値化を行う２値化回路、３６は２値化回路３５か
らの２値化データに対して後述するヒストグラム演算を
行うヒストグラム演算回路、そして３７はヒストグラム
演算回路３６からのヒストグラム演算結果に対して後述
する投影処理を行う投影演算回路をそれぞれ示してい
る。

【００４６】画像処理系の動作このような画像処理装置１８の動作について図１０に
示した処理フローチャートに基づき、最初に画像処理系
部分を説明する。但し、以下に述べる画像処理の説明で
は本来、可視画像系及び赤外画像系の２系統が別々に画
像処理されるものであるが、特に記載する以外は纏めて
共通して説明するものとする。

【００４７】まず、可視／赤外線カメラ１からの撮像画
像は一定時間間隔でフレームサンプリングされることに
より（図１０ステップＳ３）、サンプリングする時点の
早い前の画像は基準画像として、その直後の画像は入力
画像として、それぞれ書込制御器３０によってフレーム
メモリ３１及び３２に格納される（同ステップＳ１，
２）。

【００４８】次に、差分演算器３４によりフレームメモ
リ３１及び３２に格納された入力画像と基準画像との差
分画像を算出している（同ステップＳ６）。

【００４９】その後、算出した差分画像について２値化
回路３５により２値化処理を行う（同ステップＳ７）。

【００５０】更に、ヒストグラム演算回路３６では、２
値化画像データから、可視画像の場合には横軸に差分画
像の濃度差の領域を分割した区間を取り、縦軸には画素
数を取って各濃度差領域に分布する画素数がどれ位在る
かを示すヒストグラムを作成する（同ステップＳ９）。

【００５１】また、赤外画像の場合には横軸に温度の領
域を分割した区間を取り、縦軸には画素数を取って各温
度領域に分布する画素数がどれ位在るかを示すヒストグ
ラムを作成する（同ステップＳ９）。

【００５２】投影演算回路３７では、それぞれヒストグ
ラム表示された各差分画像の各画素を画像フレーム上の
Ｘ軸及びＹ軸に投影する投影処理を行っており（同ステ
ップＳ１０）、可視画像の場合には投影演算結果からそ
の発生アドレス（ｘ，ｙ）と差分画素数Ｓを算出してフ
ァイル４０に格納する。尚、赤外画像の場合には最終的
に温度異常場所の座標を特定する必要があるため、後述
するステップＳ１７の局部温度上昇検出結果により、こ
こで投影演算結果による座標位置から、その温度重心、
即ちアドレス情報を発生する。

【００５３】データ処理系の動作次に、同フローチャートに基づいてデータ処理系の
内、まず可視画像系の動作を図５、図６及び図７を参照
しながら説明を行うが、図１に示した画像変化検出手段
３、アドレス重なり検出手段４、画素数変化検出手段
５、アドレス比変化検出手段６及び１次煙検出手段７は
後述する同フローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１２、
Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６にそれぞれ相当する。
また、同様に局部温度上昇検出手段１０、２次煙検出手
段１１、煙発生源算出手段１２及び煙発生源確認手段１
３はステップＳ１７、Ｓ１９、Ｓ２０及びＳ２１にそれ
ぞれ相当する。

【００５４】ステップＳ９で算出された時間差分画像に
対して画像のパラメータとしての濃度や大きさ（サイ
ズ）の変化がそれぞれ所定レベル以上であるかどうかを
検出し（検出条件：濃度＞Ｋ、サイズ＞Ｓ：同ステップ
Ｓ１１）、所定レベルＫ及びＳ以下の場合にはステップ
Ｓ３に戻り再度、基準画像と入力画像の取込を繰り返
し、所定レベルＫ及びＳ以上である場合にはフレームメ
モリ３１の基準画像はそのままにしておき、入力画像の
みをフレームメモリ３２に取り込んで更新し入力画像と
基準画像との差分画像の算出及び差分画像の発生アドレ
スと画素数との算出をそれぞれ一定時間間隔でＮ回（Ｎ
＝１〜ｎ）繰り返して行っている（同ステップＳ１
２）。

【００５５】その結果、ファイル４０には、Ｎ回分の発
生アドレス（ｘ₁，ｘ₂…ｘ_n），（ｙ₁，ｙ₂…
ｙ_n）と差分画素数ｓ₁，ｓ₂…ｓ_nとが格納される。

【００５６】そして、ファイル４０に格納されているＮ
回分の発生アドレス（ｘ₁，ｘ₂…ｘ_n），（ｙ₁，ｙ
₂…ｙ_n）を読み出して各発生アドレスがＸ軸及びＹ軸
上の各軸上に於いて図５及び図６に示すようにそれぞれ
互いに重なっているかどうかを検出する（同ステップＳ
１３）。

【００５７】また、同様にＮ回分の大きさとしての差分
画素数ｓ₁，ｓ₂…ｓ_nを読み出して図７(a) に示すよ
うなカーブの変化（判定条件：ｓ₁≠ｓ₂≠…≠ｓ_n）
があるかどうかを検出している（同ステップＳ１４）。

【００５８】更に、同様にＮ回分の発生アドレス
（ｘ₁，ｘ₂…ｘ_n），（ｙ₁，ｙ₂…ｙ_n）を読み出
して各軸上に於けるアドレス比（ｙ₁／ｘ₁，ｙ₂／ｘ
₂…ｙ_n／ｘ_n）をそれぞれ算出して、図７(b) に示す
ようなカーブの変化（判定条件：ｙ₁／ｘ₁≠ｙ₂／ｘ
₂≠…≠ｙ_n／ｘ_n）があるかどうかを検出している
（同ステップＳ１５）。

【００５９】これらのデータ処理の結果、ステップＳ１
３，１４及び１５によりそれぞれＮ回分の各差分画像間
の発生アドレスの重なりと大きさの変化とアドレス比の
変化が同時に検出された場合には、初期的な煙発生情報
となる１次煙検出信号を出力する（同ステップＳ１
６）。尚、この場合、各変化が同時に検出されない場合
にはファイル４０に格納された各データを全て消去して
ステップＳ１に戻り処理を再度やり直すことになる。

【００６０】次に、同フローチャートのデータ処理系の
内、赤外画像系の動作を説明すると、ステップＳ９のヒ
ストグラム演算結果から予め設定された検出温度データ
と検出画素数の両設定範囲との比較を行い、この設定範
囲を上回った場合にのみ局部温度上昇の検出を行なって
おり（同ステップＳ１７）、この局部温度上昇の検出と
ステップＳ１６から得た１次煙検出信号との２ＡＮＤ判
定を行なって２次煙検出信号を出力している（同ステッ
プＳ１９）。尚、この時、ヒストグラム上に火災検出と
なる温度の設定値を設け、この設定値を越える画素数が
所定値以上存在する場合は、火災発生を検出している
（同ステップＳ１８）。

【００６１】また、ステップＳ１３からの煙発生アドレ
スの重なり検出結果を利用して図６に示される重なり部
分の煙発生源アドレス（ｘ_min，ｙ_min）を特定して算
出し（同ステップＳ２０）、ステップＳ１７より得た温
度異常箇所のアドレス（ｘ′_1-M，ｙ′_1-M）とステッ
プＳ２０で算出された煙発生源アドレスとを比較・照合
して判定条件：ｘ′₁＜ｘ_min＜ｘ′_M，ｙ′₁＜ｙ
_min＜ｙ′_Mを満足する時のみ、煙発生源アドレスを確
認し（同ステップＳ２１）、ステップＳ１７より得た局
部温度上昇情報とステップＳ１６からの１次煙検出信号
とステップＳ２１からの煙発生源アドレス確認結果との
３ＡＮＤ判定を行ってより高精度の２次煙検出信号を出
力している（同ステップＳ１９）。

【００６２】尚、ステップＳ２２の警報処理では、ステ
ップＳ１６や１９からの各煙検出信号による煙発生のア
ラーム送出、ステップＳ１８からの火災発生検出による
アラーム送出、或いはステップＳ２１からの煙発生源
（温度異常箇所）のアドレス表示をそれぞれ行ったり表
示させることが出来る。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による煙監
視システムでは、撮像を行う時点が異なる２つの可視画
像をそれぞれ入力画像及び基準画像とし、入力画像を複
数回取り込んで入力画像と基準画像とから各時間差分画
像を得ることにより画像変化部分の発生アドレスや差分
画素数を算出して、各時間差分画像間の発生アドレスの
重なりと画素数（大きさ）の変化とアドレス比の変化の
有無をそれぞれ検出・判定し、それらの変化が全て検出
された場合にのみ煙発生を検出するように構成したの
で、屋内外等のどのような使用環境条件の下でも他の移
動性物体等の外的変化要因の影響を受けること無く、確
実に早期の煙発生の検出及び警報等の発生が自動的に行
える煙監視システムが実現され、その結果、設備の火災
や爆発等の未然防止に役立てることが出来る。

【００６４】また、撮像を行う時点が異なる２つの赤外
画像をそれぞれ入力画像及び基準画像とし、これらの差
分演算結果から時間差分画像を得ることにより、空間内
の局部的な温度異常上昇を検出し、これと上記煙発生の
検出結果とからの２ＡＮＤ判定を取ることでより確実な
煙発生を検出することが可能となる。

【００６５】更に、上記発生アドレスの重なり結果から
煙発生源アドレスを特定して上記の局部温度異常上昇結
果より得た温度異常箇所発生アドレスとを照合すること
により、煙発生源アドレスを確実なものとして、上記２
ＡＮＤ判定にこの照合結果を加えて３ＡＮＤ判定を取れ
ば更に高精度の煙発生検出も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る煙監視システムの原理ブロック図
である。

【図２】一般的な煙発生と局部温度異常との関係を示し
たグラフ図である。

【図３】時間経過による煙の発生パターンを示した図で
ある。

【図４】入力画像と基準画像からの差分画像の生成を概
念的に示した図である。

【図５】本発明に於ける差分画像の煙発生アドレスと画
素数（斜線部）を示した図である。

【図６】本発明に於ける煙発生アドレスの重なり状況を
示した図である。

【図７】本発明に於ける差分画素数の変化とアドレス比
の変化を示した図である。

【図８】本発明に係る煙監視システムの実施例を示した
図である。

【図９】本発明に用いる画像処理装置の一実施例を示し
た図である。

【図１０】本発明の実施例による処理フローチャート図
である。

【符号の説明】

１可視光撮像手段２可視画像処理手段３画像変化検出手段４アドレス重なり検出手段５画素数変化検出手段６アドレス比変化検出手段７１次煙検出手段８赤外光撮像手段９赤外画像処理手段１０局部温度上昇検出手段１１２次煙検出手段１２煙発生源算出手段１３煙発生源確認手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】任意の空間を撮像する可視光撮像手段
(1) と、該可視光撮像手段(1) からの撮像画像を一定時
間間隔で取込み前の取込画像を基準画像とし次の取込画
像を監視すべき入力画像として該入力画像と該基準画像
とから差分画像を算出すると共に該差分画像の画像フレ
ーム上での２次元アドレスと画素数とをそれぞれ算出す
る可視画像処理手段(2) と、該差分画像のパラメータが
所定レベル以下の時には該可視画像処理手段(2) に於い
て該基準画像と該入力画像を更新させると共に該所定レ
ベル以上の時には該基準画像を固定させたまま該入力画
像のみを更新させる画像変化検出手段(3) と、各２次元
アドレスがそれぞれ２次元軸上で互いに重なっているか
否かを検出するアドレス重なり検出手段(4) と、各画素
数の変化の有無を検出する画素数変化検出手段(5) と、
各２次元アドレスから各２次元軸上のアドレス比をそれ
ぞれ算出して該アドレス比の変化の有無を検出するアド
レス比変化検出手段(6) と、該アドレス重なり検出手段
(4) による各２次元アドレスの重なりと該画素数変化検
出手段(5) による各画素数の変化と該アドレス比変化検
出手段(6) による各アドレス比の変化が同時に検出され
たとき初期的な１次煙検出信号を出力する１次煙検出手
段(7) と、を備えたことを特徴とする煙監視システム。
【請求項２】任意の空間の赤外線のみを撮像する赤外
光撮像手段(8) と、該赤外光撮像手段(8) からの撮像す
る時点が互いに異なる赤外画像をそれぞれ入力画像及び
基準画像として両者の差分画像を算出する赤外画像処理
手段(9) と、該差分画像から該空間内の局部温度上昇を
検出する局部温度上昇検出手段(10)と、該１次煙検出手
段(7) からの該１次煙検出信号と該局部温度上昇検出手
段(10)により局部温度上昇が同時に検出された時にのみ
２次煙検出信号を出力する２次煙検出手段(11)と、を更
に備えたことを特徴とする請求項１に記載の煙監視シス
テム。
【請求項３】該局部温度上昇検出手段(10)が温度異常
箇所アドレスを発生し、更に、該アドレス重なり検出手
段(4) のアドレス重なり検出結果により煙発生源アドレ
スを特定する煙発生源算出手段(12)と、該煙発生源アド
レスと局部温度上昇検出手段(10)からの該温度異常箇所
アドレスとを比較して一致した時に一致信号を該２次煙
検出手段(11)に出力する煙発生源確認手段(13)と、を備
え、該２次煙検出手段(11)が、該一致信号と共に該１次
煙検出信号と該局部温度上昇検出手段(10)からの温度異
常上昇検出信号とを同時に受けた時にのみ２次煙検出信
号を出力することを特徴とする請求項２に記載の煙監視
システム。