JP3115786B2

JP3115786B2 - 炎検出装置および炎検出方法

Info

Publication number: JP3115786B2
Application number: JP07078315A
Authority: JP
Inventors: 徹男木村; 弘田中; 悟志土屋
Original assignee: Nittan Co Ltd
Current assignee: Nittan Co Ltd
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JPH08263768A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災時などにおける炎
を検出する炎検出装置および炎検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、火災時などにおける炎を検出する
のに、小型化，低コスト化等の要請から、撮像デバイス
としてＣＣＤデバイスが用いられている。図１５は一般
的なＣＣＤデバイスの概略構成図であり、このＣＣＤデ
バイスは、所定のホルダ３０１内にＣＣＤ受光部(ＣＣ
Ｄセンサ)３０２が配置されており、また、ＣＣＤ受光
部３０２を保護するため、ホルダ３０１の上面には、普
通のガラス(例えばケイ酸塩ガラス)からなる保護部材３
０３が設けられている。なお、符号３０４は、ＣＣＤ受
光部３０２により光電変換された電気信号に対して所定
の処理を行なう回路を備えた回路基板であり、図１５の
例では、ホルダ３０１は、この回路基板３０４上に支持
されている。

【０００３】図１６は上述のようなＣＣＤデバイスに通
常用いられる代表的なＣＣＤ受光部(ＣＣＤセンサ)の分
光感度特性を示しており、図１６からもわかるように、
典型的なＣＣＤセンサは、可視領域の光に対して最も高
い感度特性を有し、紫外域となるほど、感度が低下す
る。

【０００４】また、上述のような一般的なＣＣＤデバイ
スに用いられる保護部材３０３，すなわち普通のガラス
は、可視領域，近赤外領域の光を良好に透過する特性を
有しているが、紫外域の光については良好な透過特性を
有していない。

【０００５】このように、上述した一般的なＣＣＤデバ
イスは、主に可視領域の画像を良好に撮像することを意
図して設計されており、保護部材３０３に普通のガラス
(例えばケイ酸塩ガラス)が用いられる場合にも、これが
可視領域の光を良好に透過する特性を有していることか
ら、可視領域の画像を撮像する上では支障とはならな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、火災時
などにおける炎を検出するのに、上述のＣＣＤデバイス
を用いる場合、炎から放射される光は、図１６に示すよ
うに、主に紫外域のものであるので、普通のガラスから
なる保護部材３０４によって遮ぎられ(すなわち、保護
部材３０４によって炎からの光の強度は著しく減衰
し)、さらに、ＣＣＤ受光部３０３の分光感度特性によ
って、差程感度良くは撮像されない。従って、従来の一
般的なＣＣＤデバイスでは、炎を良好に撮像することが
できないという問題があった。

【０００７】さらに、このＣＣＤデバイスでは、可視領
域，近赤外領域の画像，すなわち炎以外の画像をも撮像
してしまうので、このＣＣＤデバイスによっては炎を良
好に撮像できないのみならず、炎の画像とこれ以外の部
分の画像，例えば周囲環境の画像とが混在してしまうと
いう問題があった。

【０００８】このため、ＣＣＤデバイスを用いた従来の
炎検出装置では、撮像した画像から炎の部分の画像のみ
を抽出するのに、非常に複雑かつ高度な画像処理技術を
使用しなければならず、また、高度な画像処理技術を用
いても、上述のようなＣＣＤデバイスによっては炎の部
分のみを良好に撮像できないことから、炎を良好に検出
するには限界があった。

【０００９】本発明は、ＣＣＤ受光部を有するＣＣＤデ
バイスを撮像デバイスとして用いる場合にも、簡単な画
像処理で、火災時などにおける炎を良好にかつ信頼性良
く検出することの可能な炎検出装置および炎検出方法を
提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明では、ＣＣＤ受光部に紫外域以外
の光をカットして撮像させ、ＣＣＤ受光部により撮像し
た画像データの変化を監視し、画像データの変化した部
分が、少なくとも、炎として妥当な大きさのものであ
り、かつ、炎として妥当な時間的変化を有しているとき
に、炎であると検出するようにしている。これにより、
ＣＣＤ受光部を有するＣＣＤデバイスを撮像デバイスと
して用いる場合にも、簡単な画像処理で、火災時などに
おける炎を良好にかつ信頼性良く検出することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る炎検出装置の構成例を示す図
である。図１を参照すると、この炎検出装置は、撮像部
１と、該撮像部１により撮像された画像データに基づき
炎の検出に関する画像処理演算を行なう演算部３と、炎
の検出結果を出力する出力部４と、電源を供給する電源
部５とを有している。

【００１２】ここで、撮像部１は、所定の視野角(画角)
を有する光学手段１２と、撮像デバイス１１とを有して
おり、撮像デバイス１１には、ＣＣＤデバイスが用いら
れている。

【００１３】図２は撮像部１の構成例を示す図である。
図２の構成例では、ＣＣＤデバイス１１は、所定のホル
ダ３１内にＣＣＤ受光部(ＣＣＤセンサ)３２が配置され
ており、また、ＣＣＤ受光部３２を保護するため、ホル
ダ３１の上面には所定の材料からなる保護部材３３が設
けられて構成されている。

【００１４】このＣＣＤデバイス１１において、ＣＣＤ
受光部３２としては、図１５のＣＣＤ受光部３０２と同
様の分光感度特性を有するＣＣＤセンサ、すなわち、図
１６に示したような分光感度特性をもつ一般的なＣＣＤ
センサを用いることができるが、保護部材３３には、紫
外域の光に対して透過性をもつ材料，例えば珪石系材
料，石英ガラスや、水晶，ほたる石，方解石などの光学
結晶が用いられている。

【００１５】また、図２において、ＣＣＤ受光部３２を
内蔵する上記ホルダ３１は、所定の回路基板３４，例え
ば演算部３などが実装された回路基板３４に支持されて
いる。

【００１６】また、図２の構成例では、光学手段１２に
は、光学レンズが用いられ、撮像デバイスとしてのＣＣ
Ｄデバイス１１に光学レンズが組み込まれた構成となっ
ている。すなわち、上記回路基板３４に、ＣＣＤデバイ
ス１１を覆うようにレンズホルダ３６が取り付けられて
おり、このレンズホルダ３６にレンズ筐体３７が例えば
矢印Ａの方向に摺動自在に嵌め込まれ、このレンズ筐体
３７内に所定の視野角(画角)を有する光学レンズ(図２
の例では、２つのレンズ１２ａ，１２ｂ)が配置されて
いる。ここで、光学レンズ１２ａ，１２ｂには、紫外域
の光に対して透過性をもつもの、例えば珪石系材料，石
英ガラスや、水晶，ほたる石，方解石などの光学結晶が
用いられる。また、光学レンズ１２ａ，１２ｂは、ＣＣ
Ｄ受光部３２上に被写体の画像(例えば倒立画像)が良好
に結像するように設置されている。

【００１７】また、このレンズ筐体３７には、紫外域の
光にのみ透過性をもつ紫外透過手段，例えば紫外域以外
の光をカットする光学フィルタ３８がさらに設けられて
いる。

【００１８】このような構成では、火災時などにおいて
炎から図１６に示したような分光特性をもつ光，すなわ
ち主に紫外域の光が放射されると、この紫外域の光は、
光学レンズ１２ａ，１２ｂを良好に透過し、また、紫外
透過手段(フィルタ)３８を透過して、ＣＣＤデバイス１
１に入光する。ＣＣＤデバイス１１においても、その保
護部材３３が紫外域の光を透過する材料で形成されてい
るので、炎からの光は、この保護部材３３をも良好に透
過し、従って、差程減衰せずに、充分な光強度でＣＣＤ
受光部(ＣＣＤセンサ)３２に入射して、ＣＣＤ受光部３
２上に良好な画像を結像する。

【００１９】これにより、ＣＣＤ受光部３２では、これ
に図１６に示したような分光感度特性を有する一般的な
ＣＣＤセンサが用いられる場合にも、炎の画像を良好に
撮像することができる。

【００２０】また、光学レンズ１２ａ，１２ｂには、炎
から放射される光以外の光、すなわち、例えば周囲環境
からの紫外域以外の光も入光するが、紫外域以外の光
は、紫外透過手段(例えば光学フィルタ)３８によってカ
ットされ、ＣＣＤデバイス１１にはほとんど入射しない
ので、ＣＣＤ受光部３２では、炎の画像のみを良好に撮
像することができる。

【００２１】また、図３は撮像部１１の他の構成例を示
す図である。なお、図３において図２と同様の箇所には
同じ符号を付している。

【００２２】図３の構成例では、撮像デバイス１１に図
２のＣＣＤデバイスと全く同様のものが用いられる一
方、光学手段１２には、光学レンズのかわりにピンホー
ルが用いられている。すなわち、ＣＣＤデバイス１１を
支持している回路基板３４に、ＣＣＤデバイス１１を覆
うように暗箱４６が取り付けられており、この暗箱４６
の所定位置にピンホール４７が穿設されている。ここ
で、ピンホール４７は、ＣＣＤ受光部３２上に被写体の
画像(倒立画像)が良好に結像するよう、ＣＣＤ受光部３
２に対して所定の距離を隔てて設けられている。

【００２３】図３の構成例においても、図２の構成例と
同様、ＣＣＤデバイス１１には、紫外域の光に対する透
過性をもつ保護部材３３が設けられ、また、ピンホール
４７のところには、このピンホール４７を通過する光の
うち、紫外域の光に対してのみ透過性を有し、紫外域以
外の光をカットする紫外透過手段(例えば光学フィルタ)
３８が設けられている。

【００２４】図３の構成においても、火災時などにおい
て炎から図１６に示したような分光特性をもつ光，すな
わち主に紫外域の光が放射されると、この紫外域の光
は、ピンホール４７を通過し、また、紫外透過手段(光
学フィルタ)３８を透過して、ＣＣＤデバイス１１に入
光する。ＣＣＤデバイス１１においても、その保護部材
３３が紫外域の光を透過する材料で形成されているの
で、炎からの光は、この保護部材３３をも良好に透過
し、従って、差程減衰せずに、充分な光強度でＣＣＤ受
光部(ＣＣＤセンサ)３２に入射して、ＣＣＤ受光部３２
上に良好な画像を結像する。

【００２５】これにより、ＣＣＤ受光部３２では、これ
に図１６に示したような分光感度特性を有する一般的な
ＣＣＤセンサが用いられる場合にも、炎の画像を良好に
撮像することができる。

【００２６】また、ピンホール４７からは、炎から放射
される光以外の光、すなわち、例えば周囲環境からの紫
外域以外の光も入光するが、紫外域以外の光は、紫外透
過手段(光学フィルタ)３８によってカットされ、ＣＣＤ
デバイス１１にはほとんど入射しないので、ＣＣＤ受光
部３２では、炎の画像のみを良好に撮像することができ
る。

【００２７】なお、図２，図３の構成例では、保護部材
３３と紫外透過手段(例えばフィルタ)３８との両方が設
けられているが、紫外透過手段３８は、レンズホルダ３
６あるいは暗箱４６と協働して、ＣＣＤ受光部３２を保
護する保護部材としての機能をも有するので、光学手段
１２(光学レンズ１２ａ，１２ｂやピンホール４７)のと
ころに紫外透過手段(光学フィルタ)３８が設けられてい
る場合、ＣＣＤデバイス１１において、保護部材３３は
必ずしも設けられなくとも良い。

【００２８】また、ＣＣＤデバイス１１の保護部材３３
を、紫外域の光のみを透過する光学フィルタとして構成
するか、あるいは紫外域の光に対し透過性を有するガラ
ス部材(あるいは光学結晶)に紫外域のみの光を透過する
材料をコーティングしたものとして構成することもで
き、この場合には、保護部材３３自体が紫外透過手段と
して機能するので、光学手段１２(光学レンズ１２ａ，
１２ｂやピンホール４７)のところに紫外透過手段３８
を別途に設けずとも良い。

【００２９】換言すれば、本発明は、撮像部１が、紫外
域の光に透過性をもちかつ紫外域以外の光をカットする
紫外透過手段と、紫外透過手段を透過した光を受光して
撮像するＣＣＤ受光部とを備えた構成のものであれば良
く(すなわち、入光する光のうち、紫外域以外の光をカ
ットしてＣＣＤ受光部に受光させる構成のものであれば
良く)、このような構成を備えるものであれば、図２，
図３のものに限定されない。

【００３０】また、ＣＣＤ受光部(ＣＣＤセンサ)３２
に、図１６に示すような分光感度特性を有する一般的な
ＣＣＤセンサ以外のＣＣＤセンサ(例えば紫外域に高感
度を有するＣＣＤセンサなど)を用いることもでき、こ
の場合には、より高感度に炎の画像を撮像できる。しか
しながら、一般的なＣＣＤセンサが用いられる場合で
も、上述したように、炎の画像のみを良好に撮像でき、
一般的なＣＣＤセンサが用いられる場合には、装置を低
コストのものに維持することができる。

【００３１】このように、本実施例では、一般的なＣＣ
Ｄセンサが用いられる場合にも、炎の画像のみを良好に
撮像できるので、炎の大きさ，形状や位置などの炎に関
する情報を得る(検出する)のに、演算部３においては、
従来のように複雑かつ高度な画像処理技術を必要とせ
ず、簡単な画像処理で、炎に関する情報を良好にかつ信
頼性良く検出することが可能となる。

【００３２】次に、本実施例の炎検出装置を使用して、
例えば火災時に発生する炎を検出する仕方について説明
する。

【００３３】図４は建物内の部屋の一例を示す透視図で
あって、本実施例の炎検出装置の撮像部１は、図４に示
すように、例えば、建物内の所定の部屋１０１の天井１
０２あるいは壁面１０３の高い位置などに設置されるよ
うになっており、ＣＣＤデバイス１１(ＣＣＤ受光部３
２)によって撮像される画面は、光学手段１２の視野角
(画角)と撮像部１の設置条件(部屋１０１の床１０４か
らの撮像部１の高さｈ，および撮像部１の設置角度(傾
き角度)θ)とによって定められる。従って、部屋１０１
内の所望の監視区域を監視しようとする場合、光学手段
１２(図２の例では、光学レンズ１２ａ，１２ｂ)に所定
の視野角のものを用い、また、部屋１０１内の所定の位
置に所定の角度θで撮像部１を予め設置する必要があ
る。

【００３４】図５(ａ)，(ｂ)はそれぞれ図４のｘ軸方
向，ｙ軸方向の断面図であり、図５(ａ)，(ｂ)には、部
屋１０１内の所望の監視区域１０５を監視するように、
所定の視野角θ₀(θ_x0，θ_y0)をもつ撮像部１が所定の
位置に所定の傾き角度(鉛直線ｚからの傾き角度)θ
(θ_x，θ_y)で設置された状態が示されている。なお、θ
_x，θ_yはそれぞれ傾き角度θのｘ軸方向成分，ｙ軸方向
成分であり、θ_x0，θ_y0はそれぞれ視野角θ₀のｘ軸方
向成分，ｙ軸方向成分である。

【００３５】また、図６には、撮像部１が図５(ａ)，
(ｂ)に示すように設置されたときに、ＣＣＤ受光部３２
によって撮像された画面の一例が示されている。図６の
例では、この画面は、例えば、ＣＣＤ受光部(ＣＣＤセ
ンサ)の画素数(素子数)Ｎ×Ｍ(例えば６４×６０画素)
に対応させて、ｘ軸方向，ｙ軸方向にそれぞれＮ個，Ｍ
個(例えば６４個，６０個)の画素に分けられている。す
なわち、撮像された画面の１画素がＣＣＤセンサの１画
素に対応したものとなっている。

【００３６】なお、ＣＣＤセンサには、数１０万画素程
度の高解像度のものから、数１０画素程度の低解像度の
ものがあり、これらのいずれのものをも用いることがで
きる。この場合、低解像度のＣＣＤセンサを用いるとき
には、このＣＣＤセンサの各画素の出力をそのまま処理
対象である画像データとすることができ、この場合、画
面の各画素は、上述のように、ＣＣＤセンサの各画素と
一対一対応となる。また、高解像度のＣＣＤセンサを用
いるときには、このＣＣＤセンサの各画素出力をそのま
ま処理対象である画像データとすることもできるが、以
後の画像処理を簡単なものとするため、撮像部１におい
てあるいは演算部３において、ＣＣＤセンサの複数の画
素出力をまとめて(例えばこれら複数の画素出力の平均
をとって)、１画素としたものを画像データとすること
もできる。例えば、ＣＣＤセンサが６４×６４画素，す
なわち４０９６画素のものである場合、４画素を１画素
に圧縮することで(例えば４画素のレベルの平均値をと
って、これを１画素のレベルにすることで)、１６×１
６画素，すなわち２５６画素の画像データとなり、画像
処理に要する時間を短縮することができる。但し、その
分、解像度は低下する。

【００３７】演算部３は、このように撮像された画面を
例えば定期的に(一定の時間間隔Ｔ₁，例えば０．５〜
１．０秒程度の間隔で)監視(収集)し、基本的には、現
時点の画面の画像データと前時点の画面の画像データと
を比較し、現時点の画面の画像データと前時点の画面の
画像データとの間に変化した部分があるときに、この変
化した部分が炎であるか否か(例えば火災による炎であ
るか否か)の判断処理等を行なうようになっている。

【００３８】図１の例では、演算部３は、撮像部１から
のアナログ画像データ(すなわちＣＣＤデバイス１１(Ｃ
ＣＤ受光部３２)からの各画素出力)に対し、アナログ−
デジタル変換を行なうＡ／Ｄ変換器２０と、デジタル変
換された画像データに基づき上記監視処理，判断処理等
を行なうプロセッサ(ＣＰＵ)２１と、プロセッサ２１の
処理プログラム等が記憶されているＲＯＭ２２と、プロ
セッサ２１のワークエリアとして機能するＲＡＭ２３と
を有し、上記判断処理に用いられる現時点の画面の画像
データ，前時点の画面の画像データなどはＲＡＭ２３に
格納されるようになっている。

【００３９】なお、上記Ａ／Ｄ変換器２０は、プロセッ
サ２１に内蔵されていても良く、また、Ａ／Ｄ変換器２
０としては、例えば、アナログ画像データを所定の閾値
により２値のデジタル画像データに変換するものを用い
ることができ、この場合、プロセッサ２１は、２値のデ
ジタル画像データに対して所定の画像処理演算を行なっ
て、炎の検出処理を行なうことができる。また、画像デ
ータが変化したか否かを判断するための現時点の画像デ
ータと前時点の画像データとの比較は、これらの差をと
って、差分画像データとすることによって行なうことが
できる。

【００４０】なお、Ａ／Ｄ変換器２０として、アナログ
画像データを２値のデジタル画像データに変換するもの
を用いるかわりに、多値のデジタル画像データに変換す
る機能を有するＡ／Ｄ変換器を用い、多値のデジタル画
像データに基づき、より詳細に精度良く炎に関する情報
の検知，判断を行なうこともできる。この場合には、プ
ロセッサ２１として、多値のデジタル画像データに対し
て処理可能なものを用いる必要がある。

【００４１】炎の検出処理は具体的には、例えば以下の
ようになされる。すなわち、演算部３は、例えば、撮像
部１の高さｈおよび設置角度θ(θ_x，θ_y)が設置条件と
して予め与えられているとき、これらの設置条件に基づ
き、先ず、図６に示すような画面上において、撮像部１
の直下の位置(ｘ_C，ｙ_C)がどこにあるかを算出し、次い
で、撮像部１の設置位置から画像データの変化した部分
ＣＨに対応する対象物ＯＢＪ(図４参照)の位置までの角
度ψに関する情報と、撮像部１の設置位置から画像デー
タの変化した部分に対応する対象物ＯＢＪまでの距離Ｌ
_XYと、画像データの変化した部分に対応する対象物ＯＢ
Ｊの大きさとを算出し、これらの算出情報等に基づい
て、画像データの変化した部分に対応する対象物ＯＢＪ
の規模(大きさ)や位置等を割り出して、先ず、対象物Ｏ
ＢＪが火災時に発生する炎としての前提条件を備えてい
るか否かを判断するようになっている。

【００４２】ここで、画面上における撮像部１の直下の
位置(ｘ_C，ｙ_C)の算出は、次のようになされる。すなわ
ち、いま例えば図５(ａ)，(ｂ)に示すように、撮像部１
がｘ軸方向，ｙ軸方向にそれぞれ視野角θ_x0，θ_y0を有
し、ｘ軸方向に傾き角θ_x，ｙ軸方向に傾き角θ_yで傾い
て設置されているとするとき、図６に示すような画面の
ｘ軸，ｙ軸上での１画素(１区画)の角度ｄθ_x，ｄθ
_yは、それぞれ次式で計算される。

【００４３】

【数１】ｄθ_x＝θ_x0／Ｎｄθ_y＝θ_y0／Ｍ

【００４４】なお、Ｎ，Ｍはそれぞれｘ軸方向，ｙ軸方
向の画素数(区画数)である。ｘ軸，ｙ軸上での１画素
(１区画)の角度ｄθ_x，ｄθ_yが数１により計算される
と、画面上における撮像部１直下の位置(ｘ_C，ｙ_C)は次
式により求められる。

【００４５】

【数２】ｘ_C＝Ｎ／２−θ_x／ｄθ_x ｙ_C＝Ｍ／２−θ_y／ｄθ_y

【００４６】図６には、このように求められた画面上で
の撮像部１直下の位置(ｘ_C，ｙ_C)が示されている。な
お、図６からもわかるように、傾き角θ_x，θ_yが０のと
き、すなわち、撮像部１が傾いていないときには、その
直下の位置(ｘ_C，ｙ_C)は画面の中央になり、傾き角θ_x
あるいはθ_yが大きい程、(ｘ_C，ｙ_C)は画面の縁に近く
なる。

【００４７】このようにして、画面上における撮像部１
直下の位置(ｘ_C，ｙ_C)が算出されると、これを基準にし
て、撮像部１の設置位置から画像データの変化した部分
に対応する対象物ＯＢＪの位置までの角度ψ(鉛直線ｚ
に対する角度)に関する情報を求めることができる。よ
り詳細には、いま、Ａ／Ｄ変換器２０として２値のデジ
タル画像データへの変換を行なうものが用いられるもの
とし、前時点では対象物ＯＢＪが存在せず前時点での画
面が図７(ａ)に示すようなものであり、現時点において
図４のように対象物ＯＢＪが出現し、現時点での画面が
図７(ｂ)に示すようなものとなり、画面上で画像データ
の変化した部分が符号ＣＨの部分であると検出されると
するとき、すなわち、例えば図７(ｂ)の画像データと図
７(ａ)の画像データとの差をとって図７(ｃ)に示すよう
な差分画像データが得られ、この差分画像データにおい
て“０”以外の画素値をもつ部分(図７(ｃ)の例では黒
画素の部分)ＣＨが画像データの変化した部分として検
出されるとするとき、この変化した部分ＣＨに対応する
実際の対象物ＯＢＪまでの角度ψに関する情報を次のよ
うに求めることができる。

【００４８】すなわち、画面上において画像データの変
化した部分ＣＨが、図７(ｃ)に示すように、(ｘ₁，ｙ₁)
〜(ｘ₂，ｙ₂)の範囲である場合、撮像部１の設置位置か
ら画像データの変化した部分ＣＨに対応する実際の対象
物ＯＢＪまでのｘ軸方向の角度範囲ψ_x1〜ψ_x2，ｙ軸方
向の角度範囲ψ_y1〜ψ_y2を、それぞれ次式のようにして
求めることができる。

【００４９】

【数３】ψ_x1＝ｄθ_x×(ｘ₁−ｘ_C) ψ_x2＝ｄθ_x×(ｘ₂−ｘ_C) ψ_y1＝ｄθ_y×(ｙ₁−ｙ_C) ψ_y2＝ｄθ_y×(ｙ₂−ｙ_C)

【００５０】また、撮像部１の設置位置から対象物ＯＢ
Ｊまでの距離Ｌ_XY(対象物ＯＢＪの最も遠い部分までの
距離)を次式のようにして求めることができる。

【００５１】

【数４】Ｌ_XY＝(ｈ／ｃｏｓψ_x2)×(１／ｃｏｓψ_y2)

【００５２】また、これにより、対象物ＯＢＪのｘ軸方
向，ｙ軸方向の実際の大きさ｜Ｘ｜，｜Ｙ｜と、対象物
ＯＢＪの実際の大きさＳとを、次式のように算出するこ
とができる。

【００５３】

【数５】｜Ｘ｜＝Ｌ_XY×(ψ_x2−ψ_x1) ｜Ｙ｜＝Ｌ_XY×(ψ_y2−ψ_y1) Ｓ＝｜Ｘ｜×｜Ｙ｜

【００５４】このように、対象物ＯＢＪの大きさに関す
る情報として、Ｓ，｜Ｘ｜，｜Ｙ｜を得ることができ、
対象物ＯＢＪの位置に関する情報として、Ｌ_XY，ψを得
ることができる。

【００５５】なお、上述したような対象物ＯＢＪの各情
報は、部屋１０１の監視区域１０５となるべき床１０４
部分が平らな平面であり、対象物ＯＢＪが床１０４の平
らな平面に沿ったものであるとの前提の下で得られ、監
視区域１０５となるべき床１０４の部分に階段等の凹凸
がある場合には、これに応じた補正を対象物ＯＢＪの各
情報に施す必要がある。なお、以下では、説明の便宜
上、監視区域１０５となるべき床１０４部分は、平らな
平面であるとする。

【００５６】また、上述の例では、撮像部１は、任意の
傾き角度θ(θ_x，θ_y)で取り付けることができるとした
が、必要に応じ、この傾き角度θ(θ_x，θ_y)に制約をも
たせることもできる。すなわち、ＣＣＤデバイス１１は
一般に長方形状のものであり、ｘ軸方向あるいはｙ軸方
向のいずれか一方が他方に比べて長く、画素数の多いも
のとなっている。いま例えばｘ軸方向の長さが長くなっ
ている場合、ｘ軸方向の傾き角度θ_xが“０゜”でない
とき(すなわち、このＣＣＤデバイス１１のｘ軸が床１
０４と平行でないとき)には、ｘ軸方向の実際の監視エ
リアに不足が生じたり、あるいは、対象物ＯＢＪの特徴
パラメータ(大きさ等)の算出が複雑となって、特徴パラ
メータに誤差が生じたりする恐れがあり、また、対象物
ＯＢＪをモニタ表示した場合、これを見ずらいなどの問
題が生じることがある。従って、上記例ではＣＣＤデバ
イス１１のｘ軸を床と平行になるよう(すなわち、傾き
角度θ_xが“０゜”となるよう)、撮像部１を取り付ける
のが良い。換言すれば、上記のような例の場合、ＣＣＤ
デバイス１１の鉛直線ｚからの傾き角度θのｘ軸方向成
分θ_x，ｙ軸方向成分θ_yの少なくともいずれか一方を
“０゜”とするのが良い。このときには、ｘ_Cの位置，
あるいはｙ_Cの位置は、撮像画面ｘ軸上の中心，あるい
はｙ軸上の中心となる。

【００５７】演算部３は、このように、画面の画像デー
タを定期的に(例えば一定の時間間隔Ｔ₁で)収集する毎
に、画像データの変化をその都度監視し、画像データに
変化した部分ＣＨがあったとき、この変化した部分ＣＨ
に対応する対象物ＯＢＪについて上記のような情報(大
きさや位置)を求め、この情報(大きさや位置)から、こ
の対象物ＯＢＪが火災時に発生する炎としての前提条件
を備えているか否かを先ず判断するようにしている(第
１の判断処理)。

【００５８】この第１の判断処理は、対象物ＯＢＪが火
災による炎である場合には、その規模(大きさ，面積)
が、タバコなどの炎の規模よりもかなり大きな規模(大
きさ，面積)のものであるなどの特徴に基づいてなされ
る。すなわち、演算部３は、例えば、画像データの変化
した部分ＣＨに対応した対象物ＯＢＪの全体の大きさ
(面積)Ｓから、この部分の大きさ(面積)が火災による炎
として妥当な規模のものであるか否かなどを調べて、火
災による炎としての前提条件を備えているか否かを判断
するようになっている。

【００５９】なお、画像データの変化した部分ＣＨに対
応する対象物ＯＢＪの大きさは、Ｓによって得ることも
できるし、ｘ軸方向，ｙ軸方向の大きさ｜Ｘ｜，｜Ｙ｜
により、ｘ軸方向，ｙ軸方向各々について得ることもで
きる。また、ｘ軸方向，ｙ軸方向の大きさ｜Ｘ｜，｜Ｙ
｜の比｜Ｙ｜／｜Ｘ｜などによって、対象物ＯＢＪの形
状に関する情報を得ることもでき、大きさＳや位置に関
する情報にさらに形状に関する情報をも加味して、火災
時の炎としての前提条件を備えているか否かの判断を行
うこともできる。

【００６０】このようにして、画像データの変化した部
分ＣＨに対応する対象物ＯＢＪがその大きさや位置等に
より炎としての前提条件を備えていると判断したとき、
演算部３は、さらに、その時間的変化を調べて(例えば
時間的揺らぎなどを調べて)、これが炎であるか否かを
判断するようになっている(第２の判断処理)。

【００６１】この第２の判断処理は、具体的には、対象
物ＯＢＪが炎である場合には、所定の揺らぎ(例えば８
Ｈｚ程度のちらつき)を有していること、また、対象物
の位置が時間的に急激には変化しないこと(例えば、そ
の移動速度が、撮像部１との距離Ｌ_XYに応じて例えば０
ｃｍ／秒〜５０ｃｍ／秒程度の範囲内にあること)など
の特徴に基づいてなされる。すなわち、演算部３は、対
象物ＯＢＪの時間的変化をさらに監視し、対象物ＯＢＪ
が炎として妥当な時間的変化を有しているか否かを調べ
て、すなわち対象物ＯＢＪが所定の揺らぎを有している
か否か、あるいは、対象物の位置の時間的変化が所定の
速度以内であるか否か、などを調べて、最終的に火災時
の炎か否かを判断するようになっている。

【００６２】なお、上述の例では、画像データの変化し
た部分が１つの画素連結領域ＣＨだけであり、従って、
１つの対象物ＯＢＪだけが検出される場合について述べ
たが、画像データの変化した部分が図８に示すように複
数の画素連結領域ＣＨ₁〜ＣＨ_nであって、複数の対象物
ＯＢＪ₁〜ＯＢＪ_nが検出される場合には、各画素連結領
域ＣＨ₁〜ＣＨ_n，各対象物ＯＢＪ₁〜ＯＢＪ_nのそれぞれ
について上述のような第１，第２の判断処理がなされ、
各対象物ＯＢＪ₁〜ＯＢＪ_nのそれぞれについて炎か否か
の判断がなされる。

【００６３】図９，図１０は演算部３(特にプロセッサ
２１)の処理動作例を示すフローチャートである。な
お、図９，図１０の例では、Ａ／Ｄ変換器２０はアナロ
グ画像データを多値のデジタル画像データに変換するも
のであるとし、また、対象物が火災時の炎としての前提
条件を備えているか否かの第１の判断処理は、前時点と
現時点の多値画像データの差をとった差分画像データに
おいて、画素値が所定の閾値ＴＨ₁を越える画素の個数
ｎ₁が、所定の閾値ｎ_aよりも多いか否かによってなさ
れ、ｎ₁がｎ_aよりも多いときに対象物が火災時の炎とし
ての十分な大きさを有しているとし、炎としての前提条
件を備えているものとしている。

【００６４】図９，図１０を参照すると、プロセッサ２
１は、先ず、初期化処理を行なう。例えばワークエリア
として機能するＲＡＭ２３等の初期化を行ない(ステッ
プＳ１)、しかる後、画像監視処理を開始する。

【００６５】画像監視処理では、プロセッサ２１は、撮
像部１からの画像データ(より詳しくはＡ／Ｄ変換器２
０からの多値のデジタル画像データ)を例えば所定の時
間間隔Ｔ₁(例えば０．５秒〜１秒程度の時間間隔)ごと
に取り込む(ステップＳ２，Ｓ３)。例えば図１１に示す
ように、画像処理の開始時刻がｔ₁であり、時刻ｔ₁，ｔ
₂，ｔ₃，…の多値画像データがＤ_ij(ｔ₁)，Ｄ_ij(ｔ₂)，
Ｄ_ij(ｔ₃)，…であるとき、プロセッサ２１は、各時刻
ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，…に多値画像データＤ_ij(ｔ₁)，Ｄ
_ij(ｔ₂)，Ｄ_ij(ｔ₃)，…を取り込み、ＲＡＭ２３に格納
する。

【００６６】このとき、ＲＡＭ２３の容量を節約するな
どのために、基本的には、時間的に隣接する２つの時刻
ｔ_k，ｔ_k+1の画像データＤ_ij(ｔ_k)，Ｄ_ij(ｔ_k+1)がＲＡ
Ｍ２３に保持されるようにする。具体的に、プロセッサ
２１は、時刻ｔ₁に画像データＤ_ij(ｔ₁)を取り込むと、
これをＲＡＭ２３のエリアＷＫ₁に図１２(ａ)に示すよ
うに格納し、次いで、時刻ｔ₂に画像データＤ_ij(ｔ₂)を
取り込むと、これをＲＡＭ２３のエリアＷＫ₂に図１２
(ｂ)に示すように格納する。この時点で、ＲＡＭ２３に
は、２つの時刻ｔ₁，ｔ₂の画像データＤ_ij(ｔ₁)，Ｄ
_ij(ｔ₂)が保持される。次いで、時刻ｔ₃に画像データＤ
_ij(ｔ₃)を取り込むと、ＲＡＭ２３のエリアＷＫ₁に保持
されている時刻ｔ₁の画像データＤ_ij(ｔ₁)を消去して、
これのかわりに時刻ｔ₃の画像データＤ_ij(ｔ₃)を図１２
(ｃ)に示すように格納する。このように、奇数番目の時
刻の画像データをＲＡＭ２３のエリアＷＫ₁に格納し、
偶数番目の時刻の画像データをＲＡＭ２３のエリアＷＫ
₂に格納する。

【００６７】このようにして、２つの時刻ｔ_k，ｔ_k+1の
多値画像データＤ_ij(ｔ_k)，Ｄ_ij(ｔ_k+1)を取得すると、
プロセッサ２１は、これら２つの多値画像データＤ
_ij(ｔ_k)，Ｄ_ij(ｔ_k+1)を比較し、多値画像データＤ
_ij(ｔ_k+1)が多値画像データＤ_ij(ｔ_k)に対し変化したか
否かを判断する(ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６)。すなわ
ち、２つの多値画像データＤ_ij(ｔ_k+1)，Ｄ_ij(ｔ_k)の差
をとり(ステップＳ４)、その差分画像データ(Ｄ_ij(ｔ
_k+1)−Ｄ_ij(ｔ_k))において、画素値が所定の閾値ＴＨ₁
よりも大きな画素の個数ｎ₁を求める(ステップＳ５)。
そして、この画素数ｎ₁が所定の閾値ｎ_aよりも大きいか
否かにより、火災時の炎としての規模(大きさ)を有して
いるか否か(すなわち炎としての前提条件を備えている
か否か)を判断する(ステップＳ６)。

【００６８】このような判断の結果、閾値ＴＨ₁よりも
大きな画素値をもつ画素の個数ｎ₁が所定の閾値ｎ_aより
も小さい場合には、画像データに火災発生時の炎の大き
さとして妥当な変化がないとみなされ、再びステップＳ
２に戻り、次の時刻について同様の処理を行なう。具体
的に、いま、図１１の例において、時刻ｔ₁，ｔ₂の多値
画像データＤ_ij(ｔ₁)，Ｄ_ij(ｔ₂)間に炎の大きさとして
妥当な変化がないと判断されたときには、時刻ｔ₂，ｔ₃
の多値画像データＤ_ij(ｔ₂)，Ｄ_ij(ｔ₃)を比較し、画像
データＤ_ij(ｔ₂)，Ｄ_ij(ｔ₃)間にも炎の大きさとして妥
当な変化がないと判断されたときには、時刻ｔ₃，ｔ₄の
多値画像データＤ_ij(ｔ₃)，Ｄ_ij(ｔ₄)を比較するという
ように、２つの時刻ｔ_k，ｔ_k+1の多値画像データＤ
_ij(ｔ_k)，Ｄ_ij(ｔ_k+1)の比較を繰り返し行なう(ステッ
プＳ２乃至Ｓ６)。

【００６９】このような繰り返し処理において、いま例
えば、時刻ｔ₄，ｔ₅の多値画像データＤ_ij(ｔ₄)，Ｄ
_ij(ｔ₅)を比較した結果、その差分画像データ(Ｄ
_ij(ｔ₅)−Ｄ_ij(ｔ₄))において、所定の閾値ＴＨ₁よりも
大きな画素値をもつ画素の個数ｎ₁が所定の閾値ｎ_aより
も多くなり、火災発生時の炎の大きさとして妥当な変化
が認められ、炎としての前提条件を備えていると判断す
ると、プロセッサ２１は、さらに、この画像データの変
化が炎によるものであるか否かの判断を行なう。すなわ
ち、この変化した部分に対応する対象物ＯＢＪが炎とし
て妥当な時間的変化を有しているか否かを判断する。

【００７０】この判断を行なうため、プロセッサ２１
は、変化が認められたときは、変化が認められた時点ｔ
₅の画像データＤ_ij(ｔ₅)のみならず、それ以後の所定の
画面数，すなわち、ＮＢ個の時刻ｔ₆，…，ｔ_mの画像デ
ータＤ_ij(ｔ₆)，…，Ｄ_ij(ｔ_m)を用いて処理を行なう。

【００７１】すなわち、炎によるものであるか否かの判
断処理を行なうのに、単に一時点の画像データＤ
_ij(ｔ₅)だけでは、対象物ＯＢＪの大きさなどの情報し
か得られず、対象物ＯＢＪが炎であるとの正確な判断を
行なうことはできない。例えば、一時点の画像データだ
けによる判断では、一瞬のライトなどの光の作用等によ
り誤報が生じたりする場合がある。従って、より正確か
つ確実な判断を行なうため、ステップＳ６において、火
災発生時の炎の大きさとして妥当な変化が認められ、炎
としての前提条件を備えているとの判断がなされたとき
は、時刻ｔ₅の画像データＤ_ij(ｔ₅)のみならず、さら
に、以後の時刻ｔ₆，…，ｔ_mの画像データをも取得し、
時刻ｔ₅の画像データＤ_ij(ｔ₅)をも含めた複数の時刻の
画像データに基づいて、対象物ＯＢＪの時間的変化を監
視する。例えば、対象物ＯＢＪの時間的変化が炎特有の
揺らぎ特性を有しているか否かなどを判断し、対象物Ｏ
ＢＪが炎であるか否かを検出する。

【００７２】このため、図９，図１０の処理例では、対
象物ＯＢＪが炎であるか否かの判断を行なうのに必要な
画面数として、ＮＢを予め設定しており、ステップＳ６
において火災時の炎としての前提条件を備えているとの
判断がなされたときには、プロセッサ２１は、この時点
からの画面数をカウントするカウンタのカウント値ＣＮ
Ｔを“１”に初期設定する(ステップＳ７)。次いで、画
面数ＣＮＴがＮＢとなったか否かを判断し(ステップＳ
８)、画面数ＣＮＴがＮＢに達していないときには、さ
らに、以後の時刻の画像データを所定の時間間隔Ｔ₂で
取り込む(ステップＳ９，Ｓ１０)。すなわち、プロセッ
サ２１は、所定の時間間隔Ｔ₂で１画面分の画像データ
を収集すると、これをＲＡＭ２３の所定エリアに格納す
る。そして、プロセッサ２１は、ＲＡＭ２３の所定エリ
アに格納した１画面分の画像データを解析する(ステッ
プＳ１１)。例えば、この画像データにおいて、画素値
が所定の閾値ＴＨ₂よりも大きい画素の個数ｎ₂と、これ
らｎ₂個の画素の画素値の総和ＴＯＴおよびその平均値
ＡＶＲ(＝ＴＯＴ／ｎ₂)を計算する。

【００７３】このようにして、１画面分の画像データを
解析した後、カウント値ＣＮＴを“１”だけ歩進して
(ステップＳ１２)、再びステップＳ８に戻り、次の１画
面分の画像データを解析するというように、ステップＳ
８乃至Ｓ１２の処理を、画面数ＣＮＴがＮＢとなるまで
繰り返し行なう。

【００７４】図１３には、ＮＢ個の各画面の画像データ
の解析結果の一例が示されている。なお、図１３におい
て、各画素の画素値としては、所定の閾値ＴＨ₂よりも
大きい画素値のみが示されている。また、図１３に示す
ようなＮＢ個の画面における解析結果は、例えば図１４
に示すような形式で、例えばＲＡＭ２３内に格納され
る。

【００７５】ステップＳ８において、画面数ＣＮＴが炎
であるか否かを行なうのに充分な画面数ＮＢとなり、Ｎ
Ｂ個の画面における解析結果が図１４のように得られる
と、プロセッサ２１は、これらＮＢ個の画面の画像デー
タについての解析結果に基づいて、炎であるか否かの判
断(すなわち、火災であるか否かの判断)を行なう(ステ
ップＳ１３乃至Ｓ２１)。

【００７６】具体的に、図９，図１０の処理例では、画
面数ＮＢの全画面におけるＮＢ個の画素数ｎ₂(１)〜ｎ₂
(ＮＢ)から最大の画素数ｎ₂(max)と最小の画素数ｎ₂(mi
n)とを割り出してこれらの差(ＤＩＦ(ｎ₂)＝ｎ₂(max)−
ｎ₂(min))を対象物ＯＢＪの大きさに関する最大揺らぎ
量(最大変動量)として求め(ステップＳ１３)、また、画
面数ＮＢの全画面におけるＮＢ個の画素値総和平均値Ａ
ＶＲ(１)〜ＡＶＲ(ＮＢ)から、最大の平均値ＡＶＲ(ma
x)と最小の平均値ＡＶＲ(min)とを割り出して、これら
の差(ＤＩＦ(ＡＶＲ)＝ＡＶＲ(max)−ＡＶＲ(min))を、
対象物ＯＢＪの平均強度(平均光強度)の最大揺らぎ量
(最大変動量)として求め(ステップＳ１４)、また、画面
数ＮＢの全画面におけるＮＢ個の画素数ｎ₂(１)〜ｎ
₂(ＮＢ)から、画素数ｎ₂のピーク度数ＰＫ(ｎ₂)を対象
物ＯＢＪの大きさに関するゆらぎ周波数として求め(ス
テップＳ１５)、また、画面数ＮＢの全画面におけるＮ
Ｂ個の画素値総和ＴＯＴ(１)〜ＴＯＴ(ＮＢ)から、画素
値総和ＴＯＴのピーク度数ＰＫ(ＴＯＴ)を対象物ＯＢＪ
の強度(光強度)に関するゆらぎ周波数として求める(ス
テップＳ１６)。

【００７７】なお、ここで、画素数ｎ₂のピーク度数Ｐ
Ｋ(ｎ₂)とは、画素数のピーク回数，すなわちゆらぎ回
数を意味している。すなわち、画像データは、炎のゆら
ぎ周波数を十分検出しうるよう、炎のゆらぎ周波数より
も十分短い時間間隔Ｔ₂で収集され、この際、収集され
た各画像データの画素数ｎ₂の比較を行ない、その変化
点を求め、何回ピークがあったかを求めることで、この
ピーク回数が画素数ｎ₂のピーク度数ＰＫ(ｎ₂)として得
られる。具体的に、データ収集時間Ｔ(＝Ｔ₂×ＮＢ)内
に収集されたＮＢ個の画像データから変化点を求め、そ
の山の数(ピーク回数)がＮＰであるとするとき、ピーク
度数ＰＫ(ｎ₂)はＮＰ／Ｔとして得られ、これは、対象
物の大きさに関するゆらぎ周波数ｆを反映したものとな
っている。従って、ステップＳ１５において画素数ｎ₂
のピーク度数ＰＫ(ｎ₂)を求めることで、対象物ＯＢＪ
の大きさに関するゆらぎ周波数ｆの情報が得られる。

【００７８】また、画素値総和ＴＯＴのピーク度数ＰＫ
(ＴＯＴ)とは、光強度のピーク回数，すなわちゆらぎ回
数を意味している。上述の画素数ｎ₂のピーク度数ＰＫ
(ｎ₂)とは別に、画素値総和ＴＯＴのピーク度数ＰＫ(Ｔ
ＯＴ)を求めているのは、炎をＣＣＤで撮像した場合、
対象物である炎の画素数ｎ₂は、炎とＣＣＤとの間の距
離に応じて大きく異なるが、炎から放射される光の強度
は、画素数ｎ₂とは直接関係がなく、炎とＣＣＤとの間
の距離が多少変わっても差程変動しないことにより、炎
であるか否かをより的確に判断できるようにするためで
ある。具体的に、例えばＣＣＤと相当隔たった距離にあ
る炎を撮像するとき、検出される画素数ｎ₂自体が小さ
く画素数ｎ₂のピーク度数ＰＫ(ｎ₂)によっては対象物が
炎であるか否かを判断しかねる場合でも、画素値総和Ｔ
ＯＴのピーク度数ＰＫ(ＴＯＴ)によって、対象物が炎で
あるか否かを適確に判断できるようにするためである。

【００７９】また、対象物ＯＢＪの平均強度(平均光強
度)の最大揺らぎ量(最大変動量)ＤＩＦ(ＡＶＲ)は、例
えば、非火災源のゆらぎと炎のゆらぎとを識別するため
に用いられる。具体的に、ハロゲンランプ等をＣＣＤで
撮像するときにおいても、ハロゲンランプが交流１００
Ｖで点灯していると、画像データに時間的変化が多少現
われる。しかしながら、この場合、ハロゲンランプ等の
非火災源の平均光強度ゆらぎと炎の平均光強度ゆらぎと
は、大きく異なり、従って、対象物ＯＢＪの平均強度
(平均光強度)の最大揺らぎ量(最大変動量)に基づき、対
象物ＯＢＪが炎か非火災源かを適確に判断することが可
能となる。

【００８０】このようにして、対象物の大きさおよび強
度(光強度)に関する最大揺らぎ(最大変動量)や対象物の
大きさおよび強度(光強度)に関するゆらぎ周波数の各特
徴量を求めた後、特徴量ＤＩＦ(ｎ₂)が所定の閾値Ｑ₁よ
りも大きいか否かを判断し(ステップＳ１７)、また、特
徴量ＰＫ(ｎ₂)が所定の閾値Ｑ₂よりも大きいか否かを判
断し(ステップＳ１８)、また、特徴量ＤＩＦ(ＡＶＲ)が
所定の閾値Ｑ₃よりも大きいか否かを判断し(ステップＳ
１９)、また、特徴量所定の閾値Ｑ₄よりも大きいか否か
を判断する(ステップＳ２０)。

【００８１】この結果、ステップＳ１７乃至Ｓ２０にお
いて、例えば、各特徴量ＤＩＦ(ｎ₂)，ＰＫ(ｎ₂)，ＤＩ
Ｆ(ＡＶＲ)，ＰＫ(ＴＯＴ)がそれぞれＱ₁，Ｑ₂，Ｑ₃，
Ｑ₄よりも大きいと判断されたときにのみ、対象物ＯＢ
Ｊを火災時の炎であると検出し、出力部４から火災警報
を出力させる(ステップＳ２１)。具体的に、警告ランプ
を点灯したり、警報音を発生させたりする。なお、ステ
ップＳ１７乃至Ｓ２０のかわりに、条件をより緩やかに
し、ＤＩＦ(ｎ₂)がＱ₁より大きいか、または、ＰＫ
(ｎ₂)がＱ₂より大きいか、または、ＤＩＦ(ＡＶＲ)がＱ
₃より大きいか、または、ＰＫ(ＴＯＴ)がＱ₃よりも大き
いかのいずれか１つを満たせば、対象物ＯＢＪを火災時
の炎であると検出することもできる。すなわち、設定場
所，設置場所，設置条件などに応じて、この判断処理
は、適宜変更することができる。

【００８２】このように、図９，図１０の処理例では、
ステップＳ２乃至Ｓ６の第１の判断処理において、対象
物ＯＢＪが火災時における炎の大きさとして妥当なもの
であるかを判断し、炎の大きさとして妥当なものとして
判断された場合、さらにステップＳ８乃至Ｓ２０の第２
の判断処理において、対象物の時間的変化から対象物が
炎としての所定の揺らぎなどを有しているか否かを判断
して、炎の検出を行なうことができる。

【００８３】例えば、屋内にハロゲンランプや殺虫灯な
どの照明器具等があるような場合に、これらが点灯して
いるときには、これらから放射される光(紫外域の光を
含む)がＣＣＤ受光部３２に入射して、ＣＣＤ受光部３
２はハロゲンランプや殺虫灯などの画像をも撮像し、ま
た、演算部３では、これが所定の大きさのものであると
き、対象物ＯＢＪであると検出するが、炎はこれらハロ
ゲンランプや殺虫灯などとは異なる特有の時間的揺らぎ
を有していることから、所定の大きさの対象物ＯＢＪと
検出された後、この対象物ＯＢＪの画像を所定の時間間
隔Ｔ₂ごとに所定の画面数ＮＢ分、収集し、前述のよう
に、この対象物ＯＢＪについて時間的揺らぎを調べるこ
とで、この対象物ＯＢＪが炎か否かを精度良く判定する
ことができ、ハロゲン灯や殺虫灯による誤報を阻止し、
炎のみを確実に検出し、正しい火災警報を行なうことが
できる。

【００８４】なお、上記時間間隔Ｔ₂は、炎特有の揺ら
ぎを検出するのに必要な時間間隔に設定され、所定の大
きさの対象物ＯＢＪが存在するか否かを検出するための
前記時間間隔Ｔ₁とは異なるものとして設定することが
できる。具体的に、炎特有の揺らぎを確実に検出するた
めには、上記時間間隔Ｔ₂としては例えば０．５秒程度
が良く、また、所定の画面数ＮＢとしては、例えば３０
乃至５０程度が必要である。

【００８５】また、図９，図１０の処理例では示されて
いないが、上記第２の判断処理において、さらに、対象
物の位置の時間的変化が炎の時間的変化として不自然な
ものでないか否かを判断しても良い。例えば、対象物Ｏ
ＢＪが所定の揺らぎなどを有しているか否かの判断に加
えて、さらに、対象物ＯＢＪまでの距離Ｌ_XY，角度ψの
時間的変化などを監視して、対象物ＯＢＪが画面から突
然消えたり、あるいは、画面内で急に位置が変わった
り、あるいは画面内で行ったり来たりしたり、あるい
は、全く動かなかったりするかを検出し、対象物の位置
の時間的変化が炎の時間的変化として不自然であるか否
かを判断することもできる。

【００８６】これらの判断の結果、対象物ＯＢＪが炎の
大きさとして妥当であり、かつ、炎の時間的変化(揺ら
ぎや位置の時間的変化など)として妥当であるときに、
火災時に炎であると判断し、出力部４から火災警報を出
力させることができる。

【００８７】以上のように、本実施例では、紫外域以外
の光をカットして、主に紫外域の光のみをＣＣＤ受光部
３２に入射させるようにしているので、ＣＣＤ受光部３
２においては、周囲環境による影響を排除し、紫外光を
放射する対象物の画像だけを良好に撮像することができ
る。従って、演算部３においては、紫外線を放射する対
象物のみを容易に検出でき、この対象物が炎であるか否
かを、複雑かつ高度な画像処理を何ら用いる必要なく、
簡単な画像処理で、信頼性良く迅速に検出することがで
きる。すなわち、可視光を撮像して炎の検出を行なう従
来の装置の画像処理において周囲の明るさの変化や人間
の移動等による画像変化の影響を排除するのに必要であ
ったラベリング処理や論理フィルタリング処理などを何
ら用いる必要なく、炎を確実に検出することができる。

【００８８】なお、上述の例では、画像データに火災発
生時の炎の大きさとして妥当な変化が認められ、画像デ
ータの変化した部分に対応する対象物が、炎としての所
定の特徴を有するとき、火災警報を出力するとしたが、
その前段階として、画像データに炎の大きさとして妥当
な変化が認められた時点以後の各時刻の画像データをデ
ィスプレイ等に表示することもできる。すなわち、画像
データの変化した部分を動画像としてディスプレイ等に
可視表示することもできる。

【００８９】さらに、炎の判断を行なうために得られた
対象物の大きさの情報Ｓ，｜Ｘ｜，｜Ｙ｜や位置に関す
る情報Ｌ_XY，ψなどをも出力して、オペレータに知らせ
ることも可能である。

【００９０】また、上述の例では、画像データの変化し
た部分に対応した対象物について、その大きさ等が炎と
して妥当なものであるか否かを判断し(第１の判断処
理)、大きさ等が炎として妥当なものであるとき、この
対象物の時間的変化をさらに監視して、炎であるか否か
を判断する(第２の判断処理)ようになっているが、第１
の判断処理と第２の判断処理とを同時に行なうこともで
きる。すなわち、画像データに所定の変化が生じたと
き、画像データのこの変化した部分の時間的変化を所定
の画面数ＮＢ分、監視し、画面数ＮＢ分の監視結果か
ら、その大きさ等，揺らぎ等を同時に検出し、炎である
か否かを判断することもできる。

【００９１】また、図９，図１０の処理例、特にステッ
プＳ１３乃至Ｓ２０の処理例は、対象物ＯＢＪが災特有
の揺らぎを有しているか否かを判断する一処理例にすぎ
ず、対象物ＯＢＪが災特有の揺らぎなどを有しているか
否かを適確に判断できるものであれば、上記以外にも、
種々の手法を用いることができる。

【００９２】さらに、上述したような画像処理以外の任
意所望の画像処理によって、炎であるか否かの判断を行
なうこともできる。

【００９３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ＣＣＤ受光部に紫外域以外の光をカットして撮像さ
せ、ＣＣＤ受光部により撮像した画像データの変化を監
視し、画像データの変化した部分が、少なくとも、炎と
して妥当な大きさのものであり、かつ、炎として妥当な
時間的変化を有しているときに、炎であると検出するよ
うにしているので、ＣＣＤ受光部を有するＣＣＤデバイ
スを撮像デバイスとして用いる場合にも、簡単な画像処
理で、火災時などにおける炎を良好にかつ信頼性良く検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炎検出装置の構成例を示す図であ
る。

【図２】撮像部の構成例を示す図である。

【図３】撮像部の他の構成例を示す図である。

【図４】建物内の部屋の一例を示す透視図である。

【図５】(ａ)，(ｂ)はそれぞれ図４のｘ軸方向，ｙ軸方
向の断面図である。

【図６】撮像された画面の一例を示す図である。

【図７】(ａ)乃至(ｃ)は画像データの変化した部分を検
出する仕方を説明するための図である。

【図８】画像データの変化した部分が複数の画素連結領
域からなる場合を示す図である。

【図９】図１の炎検出装置の処理動作例を示すフローチ
ャートである。

【図１０】図１の炎検出装置の処理動作例を示すフロー
チャートである。

【図１１】画像データの取り込みタイミングを示すタイ
ムチャートである。

【図１２】(ａ)乃至(ｃ)は画像データのＲＡＭへの格納
の仕方を説明するための図である。

【図１３】ＮＢ個の各画面の画像データの解析結果の一
例を示す図である。

【図１４】ＮＢ個の各画面の画像データの解析結果の格
納例を示す図である。

【図１５】一般的なＣＣＤデバイスの概略構成図であ
る。

【図１６】典型的なＣＣＤ受光部(ＣＣＤセンサ)の分光
感度特性を示す図である。

【符号の説明】

１撮像部３演算部４出力部５電源部１１撮像デバイス(ＣＣＤデバイス) １２光学手段２０Ａ／Ｄ変換器２１プロセッサ２２ＲＯＭ２３ＲＡＭ３１ホルダ３２ＣＣＤ受光部(ＣＣＤセンサ) ３３保護部材３４回路基板３６レンズホルダ３７レンズ筐体３８フィルタ４６暗箱４７ピンホール１０１部屋１０２天井１０３壁面１０４床１０５監視区域

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−53383（ＪＰ，Ａ) 特開平５−288603（ＪＰ，Ａ) 特開平５−159179（ＪＰ，Ａ) 特開平４−330597（ＪＰ，Ａ) 特開平４−124517（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08B 17/00 - 17/12 G01J 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段と、該撮像手段により撮像され
た画像データに基づき炎の検出に関する画像処理演算を
行なう演算手段とを有し、前記撮像手段には、紫外域の
光に透過性をもちかつ紫外域以外の光をカットする紫外
透過手段と、紫外透過手段を透過した光を受光して撮像
するＣＣＤ受光部とが用いられていることを特徴とする
炎検出装置。
【請求項２】請求項１記載の炎検出装置において、前
記紫外透過手段は、前記ＣＣＤ受光部に対する保護部材
としても機能することを特徴とする炎検出装置。
【請求項３】請求項１記載の炎検出装置において、前
記演算手段は、前記ＣＣＤ受光部により撮像された画像
データの変化を監視し、画像データの変化した部分が炎
として妥当であるかを判断し、炎の検出を行なうことを
特徴とする炎検出装置。
【請求項４】請求項３記載の炎検出装置において、前
記演算手段は、画像データの変化した部分が、少なくと
も、炎として妥当な大きさのものであり、かつ、炎とし
て妥当な時間的変化を有しているときに、炎であると検
出することを特徴とする炎検出装置。
【請求項５】ＣＣＤ受光部に紫外域以外の光をカット
して撮像させ、ＣＣＤ受光部により撮像した画像データ
の変化を監視し、画像データの変化した部分が、少なく
とも、炎として妥当な大きさのものであり、かつ、炎と
して妥当な時間的変化を有しているときに、炎であると
検出することを特徴とする炎検出方法。