JP3664362B2 - Fire detection equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CCDカメラや二次元アレイ等の二次元撮像部により撮影した監視画像の画像処理によって火災を検出する火災検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、CCDカメラや二次元アレイ等の二次元撮像装置をもつ火災検出装置が知られている。
【0003】
このような火災検出装置にあっては、例えばCCDカメラ撮影した監視画像をメモリに記憶し、記憶した監視画像の中の所定輝度以上の画素領域を炎領域と判断して抽出し、抽出した炎領域を火災による火源位置と判断し、消火等の対応をとるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の火災検出装置においては、火源の間近にある壁や床等の面に炎の反射光が反射した場合、火源か反射なのかという区別が難しいという問題がある。
【0005】
炎とその他の光源を区別するためには、炎の特徴と言われるCO2 の共鳴放射で発生する4.3μm付近だけを通すバンドパスフィルタを使う方法がある。光の反射の場合、物体から反射される光は、放射光が直接反射した鏡面反射成分と、物体表面で一旦吸収された後に放射される拡散反射成分に分けられる。拡散反射成分は物体の材質を表わすスペクトル分布を示すため、バンドパスフィルタで区別することができる。
【0006】
しかし、鏡面反射成分は光源光と同じスペクトル分布を持つため、反射面の角度が浅くなればなるほど鏡面反射成分が多くなり、炎とその反射光はバンドパスフィルタでは区別が付かなくなる。
【0007】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、監視画像に含まれる炎と炎の反射を区別して火源を確実に検出する火災検出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する手段】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。
【0009】
本発明の火災検出装置は、監視範囲に存在する炎を含む監視画像を撮影する二次元撮像部と、監視範囲からの偏光方向の合った光成分を透過し、偏光方向の合わない光成分を減衰して二次元撮像部に入射する直線偏光フィルタと、直線偏光フィルタを回転する偏光フィルタ回転部と、直線偏光フィルタが1回転する間に、二次元撮像部で撮影された複数の監視画像を記憶し、フィルタの回転毎に記憶された複数の監視画像を比較し明るさに変化のない炎の画像を火源と判断する画像処理部とを設けたことを特徴とする。
【0010】
このような本発明の火災検出装置は、壁や床面による炎の鏡面反射成分の一部が偏光になるという性質を利用する。即ち、直線偏光フィルタを二次元撮像部のレンズ前面に設けた場合、炎の反射光の偏光に対し偏光フィルタの偏光角度が直交する方向に合うと、鏡面反射光の偏光成分を減衰させることができる。
【0011】
ここで、床面と壁面の反射では偏光方向が異なることから、直線偏光フィルタを回転させて入射光に偏波面を合わせることで、反射面に対応して鏡面反射の偏光成分を除去した複数画像を記憶し、フィルタ1回転の間に記憶された複数画像の比較で、明るさに変化のない炎画像を火源と判断し、床や壁等で反射した炎を火源と誤って判断することを確実に防止する。
【0012】
本発明の火災検出装置は、更に、直線偏光フィルタの回転角を検出する角度検出部を設け、画像処理部は、角度検出器の検出角度が壁や床面等の反射面による炎の反射光を直線偏光フィルタが減衰する設定角度、及びこの設定角度以外の検出角度で、二次元撮像部で撮影された監視画像を記憶し、複数の監視画像の比較によりフィルタ1回転の間で明るさに変化のない炎の画像を火源と判断する。
【0013】
本発明の火災検出装置は、更に、二次元撮像部で撮像した画像を一定時間に亘り平均化して炎のゆらぎによる明るさの変動を抑制した画像を画像処理部に記憶する画像平均部を設ける。
【0014】
火災による炎から画像処理により火源を検出する場合、炎は明るさと大きさが変化する特有のゆらぎをもっており、フィルタ回転に同期して記憶した複数画像の中の炎も明るさが変化し、直線偏光フィルタで減衰した炎の反射と区別しにくい。そこで、平均化した画像を記憶することで、炎特有のゆらぎによる明るさの変化を抑制し、直線偏光フィルタで減衰した明るさの変化する炎の反射に対し、明るさの変化が少ない炎を明確に区別して正しく火源を検出する。
【0015】
また本発明の火災検出装置は、更に、二次元撮像部で撮像した画像中の炎の大きさが最大又は最小等の予め設定した大きさのタイミングで画像処理部に記憶する取込タイミング決定部を設ける。この取込タイミング決定部も、炎特有のゆらぎによる明るさと大きさの変化を低減した画像を記憶するためであり、同様に、直線偏光フィルタで減衰した炎の反射を区別して正しく火源を検出できるようにする。
【0016】
更に本発明の火災検出装置は、直線偏光フィルタとして複数の液晶直線偏光フィルタを光軸方向に配置し、複数の液晶直線偏光フィルタのオン、オフ駆動により偏光角をステップ回転させるてもよい。この液晶直線偏光フィルタの使用により、フィルタの機械的な回転が不要となり、装置を簡略化してコストダウンできる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の火災検出装置の第1実施形態のブロック図である。図1において、本発明の火災検出装置は、二次元撮像部1、直線偏光フィルタ2、偏光フィルタ回転部3、メモリ4a,4b,・・・4n、及び画像処理部5で構成される。二次元撮像部1はCCDカメラや二次元アレイ等を使用しており、撮影レンズにより監視範囲16の画像を撮影し、画面単位に映像信号として出力する。
【0018】
直線偏光フィルタ2は、二次元撮像部1の撮影レンズの前に回転自在に配置されており、監視範囲16の火災時の対象物となる炎9を含む入射光のうち、偏光方向に直交する偏光成分の光を減衰し、それ以外の偏光成分の光を透過する。
【0019】
偏光フィルタ回転部3は二次元撮像部1による監視範囲16の撮影中に直線偏光フィルタ2を回転する。偏光フィルタ回転部3は例えばステップモータが使用され、例えば1分間に数回転程度の速度で回転する。メモリ4a〜4nには直線偏光フィルタ2の1回転に同期して複数の監視画像が記憶される。
【0020】
例えばメモリ4a〜4nの数をn、直線偏光フィルタ2の1回転の時間をTとすると、直線偏光フィルタ2の1回転の間に、(T/n)時間ごとに二次元撮像部1から出力される映像信号を画面単位に順番にメモリ4a〜4nに記憶する。画像処理部5はメモリ4a〜4nに記憶された直線偏光フィルタ2の1回転に同期した複数の監視画像から炎及び反射炎の画像を抽出し、メモリ4a〜4nに記憶した複数の監視画像の中の炎画像について、明るさに変化のない炎画像を判断し、これを火災による火源として検出する。
【0021】
図2は、図1の画像処理部5による火源検出のための画像処理の説明図である。図2(A)は図1の直線偏光フィルタ2がない場合の監視範囲16の二次元撮像部1による撮影画像であり、火災により床付近に炎9があり、この炎9が右側の壁17で反射して壁面反射炎10となっており、同時に床18で反射して床面反射炎11となり、1画面の中に3つの炎の画像が存在する。
【0022】
この図2(A)のような画像が撮影される監視範囲16について、偏光フィルタ回転部3で直線偏光フィルタ2を回転しながら二次元撮像部1により撮影した監視画像をメモリ4a〜4nに記憶した場合、フィルタ回転位置によって図2(B)(C)(D)のような監視画像が得られる。
【0023】
図2(B)は、直線偏光フィルタ2の偏光方向が図2(A)の壁面反射炎10及び床面反射炎11の偏光成分に直交する方向にとならずに、そのまま透過した場合であり、炎画像9a、壁面反射画像10a、床面反射画像11aの3つの画像が得られている。
【0024】
図2(C)は、図2(A)の壁面反射炎10の偏光成分に対し直線偏光フィルタ2の偏光方向が直交した場合であり、この場合には壁面反射による偏光成分が直線偏光フィルタ2で減衰され、壁面反射画像10bは明るさが大きく低下する。
【0025】
図2(D)は、直線偏光フィルタ2の偏光方向に直交する方向に図2(A)の床面反射11からの偏光成分が合った場合であり、床面反射炎11の偏光成分は直線偏光フィルタ2で減衰され、床面反射画像11cは明るさが大きく低下する。
【0026】
図1の画像処理部5は、図2(B)〜(D)を含むメモリ4a〜4nに記憶した複数の監視画像を対象に、明るさに変化のない炎の画像を火源として抽出する。例えば図2(B)〜(D)の3つの監視画像を比較した場合、画像9a,9b,9cは明るさが同じであり、画像10a,10b,10cは明るさが変化しており、更に画像11a,11b,11cも明るさが変化している。
【0027】
このため図2(E)のように、複数の監視画像の中で明るさに変化のなかった炎の画像9dを判断し、これを火源として検出する。
【0028】
図3は図1の第1実施形態の処理動作のフローチャートである。図1の火災検出装置を動作すると、まずステップS1で直線偏光フィルタ2を偏光フィルタ回転部3により一定速度で回転させる。続いてステップS2でフィルタ1回転の時間Tをメモリ数nで割った時間(T/n)を経過したか否かチェックし、この一定時間に達したならば、ステップS3でそのとき二次元撮像部1により撮影されている監視画像を先頭のメモリ4aに記憶する。
【0029】
続いてステップS4で1回転したか否かチェックしており、1回転未満であれば再びステップS1に戻り、直線偏光フィルタ2を回転しながらステップS2で(T/n)時間を判別するごとに、ステップS3で二次元撮像部1の撮影画像をメモリ4b〜4nの順番に記憶する。
【0030】
ステップS4で1回転を判別すると、メモリ4a〜4nに対する監視画像の記憶が完了していることから、ステップS5に進み、メモリ4a〜4nの記憶画像の比較により輝度変化のない火点(炎)を抽出し、これを火源として検出する。このようなステップS1〜S5の処理を、ステップS6で火災検出装置に対する停止指示があるまで繰り返す。
【0031】
図4は本発明の火災検出装置の第2実施形態であり、この実施形態にあっては直線偏光フィルタ2により減衰される炎の反射光に対応するフィルタ回転角度を予め設定し、設定したフィルタ回転角度のタイミングで偏光成分が減衰された炎画像を含む監視画像をメモリに記憶するようにしたことを特徴とする。
【0032】
図4において、この第2実施形態にあっては、図1の第1実施形態に対し更に角度検出部6を設けている。角度検出部6は直線偏光フィルタ2の回転角θを検出し、画像処理部5に出力する。画像処理部5は二次元撮像部1から出力される監視画像の映像信号のメモリ4a〜4cに対する書込みを制御している。
【0033】
このメモリ4a〜4cに対する監視画像の書込制御のため、画像処理部5には例えば図2(B)(C)(D)の画像が得られる直線偏光フィルタ2の回転角θ1,θ2,θ3が予め設定されている。このため、偏光フィルタ回転部3による直線偏光フィルタ2の回転で角度検出部6からの検出角度θが設定角度θ1に一致すると、二次元撮像部1からの監視画像はメモリ4aに記憶され、設定角度θ2に一致するとメモリ4bに記憶され、更に設定角度θ3に一致するとメモリ4cに記憶される。
【0034】
これによって監視範囲16で予想される図2(A)の壁17や床18の壁面反射10と床面反射11の各偏光成分につき、いずれの偏光成分も減衰しない図2(B)のフィルタ角度θ1での監視画像の記憶、壁面反射画像10bが減衰する図2(C)のフィルタ角度θ2での監視画像の記憶、及び床面反射画像10cが減衰する図2(D)のフィルタ角度θ3での監視画像の記憶が行われる。これによって、監視画像の記憶に使用するメモリをメモリ4a〜4cの例えば3つに減らすことができる。
【0035】
図5は図4の第2実施形態の処理動作である。まずステップS1で直線偏光フィルタ2を偏光フィルタ回転部3により一定速度で回転する。次にステップS2で床及び壁面の偏光成分に対応しない設定角度θ1か否かチェックし、設定角度θ1であればステップS5で撮影画像をメモリ4aに記憶する。
【0036】
続いてステップS6で1回転か否かチェックしており、1回転に達していなければ再びステップS1に戻り、次にステップS4で壁の設定角度θ2か否かチェックし、壁の設定角度θ2に達すると、ステップS5でそのときの撮影画像をメモリ4bに記憶する。次にステップS6で1回転に達していないことを判別してステップS1に戻り、ステップS4で壁の設定角度θ2を判別すると、ステップS5でそのときの監視画像をメモリ4cに記憶する。
【0037】
続いてステップS6で1回転への到達が判別されると、ステップS7で3つのメモリ4a〜4cに記憶された監視画像の比較により輝度変化のない火点を抽出し、これを火源とする。このようなステップS1〜S7の処理を、ステップS8で装置に対する停止指示があるまで繰り返す。
【0038】
図6は本発明の火災検出装置の第3実施形態であり、この実施形態にあっては二次元撮像部1で撮影した監視画像をメモリに記憶する際に、炎のちらつきに起因した大きさと明るさの変化を取り除くため、画像の平均化を行うようにしたことを特徴とする。
【0039】
図6において、この第3実施形態にあっては、二次元撮像部1に続いて新たに画像平均部7を設けている。画像平均部7は、メモリ4a〜4nに監視画像を記憶する際に、偏光フィルタ回転部3による直線偏光フィルタ2の回転を一定時間停止し、この停止時間に得られる複数の監視画像の平均処理により平均画像を作成してメモリに記憶する。画像平均部7による平均化のための処理時間は、炎9のちらつき周期を超える一定時間とすればよい。これ以外の構成は、図1の第1実施形態と同じである。
【0040】
図7は図6の第3実施形態の処理動作のフローチャートである。図7において、ステップS1で偏光フィルタ回転部3により直線偏光フィルタ2の回転を開始すると、ステップS2でフィルタ回転時間Tをメモリ数nで割った(T/n)時間に達するか否かチェックしている。
【0041】
回転時間が一定時間(T/n)に達するとステップS3に進み、偏光フィルタ回転部3による直線偏光フィルタ2の回転を停止し、一定時間に亘り二次元撮像部1で撮像した複数画像の平均画像を画像平均部7で生成し、ステップS4でメモリ4aに記憶する。
【0042】
このようなステップS1〜S4の平均画像の記憶処理を、ステップS5で1回転が判別するまで繰り返し、これによってメモリ4a〜4nにフィルタの(T/n)回転時間に対応した回転角ごとに平均画像が記憶される。ステップS5で1回転が判別されると、ステップS6に進み、メモリ4a〜4nに記憶された複数の監視画像の比較により輝度変化のない火点を抽出し、これを火源とする。
【0043】
このため、メモリに記憶された監視画像の中の炎画像には、画像平均により炎固有のちらつきによる明るさや大きさの変化がなく、これによって偏光フィルタの回転により減衰された炎の反射炎との区別を明確にし、炎の反射があっても正確に炎を火源として検出することができる。
【0044】
図8は本発明の火災検出装置の第4実施形態であり、この実施形態にあっては炎の大きさが最大値または最小値などの予め設定した大きさに一致したタイミングでメモリに記憶するようにしたことを特徴とする。
【0045】
図8において、この第4実施形態にあっては、二次元撮像部1に続いて取り込みタイミング決定部8を設けている。取り込みタイミング決定部8は、監視範囲16の二次元撮像部1による撮影画像に含まれている炎9を対象に、炎の大きさの最大値または最小値あるいは平均値等を設定し、その後のメモリ4a〜4nに監視画像を記憶するための取り込みタイミングとして、予め設定した大きさの炎が得られたタイミングで監視画像を取り込んで、メモリ側に記憶する。これ以外の構成は図1の第1実施形態と同じである。
【0046】
図9は図8の第4実施形態の処理動作のフローチャートである。図9において、まずステップS1で直線偏光フィルタ2の回転を停止した状態で監視画像の中の炎を抽出し、メモリ取り込みタイミングの決定に使用する炎の大きさの設定値を作成する。例えばゆらいでいる炎の大きさの最大値を検出し、これを設定値として記憶する。
【0047】
次にステップS2で偏光フィルタ回転部3により直線偏光フィルタ2の回転を開始する。次にステップS3でフィルタ1回転時間Tをメモリ数nで割った一定時間(T/n)への到達をチェックしており、一定時間(T/n)に達すると、ステップS4でフィルタ回転を停止し、ステップS5でそのとき二次元撮像部1より得られる監視画像の中の炎の大きさがステップS1で初期設定した最大値に一致するか否かチェックしている。
【0048】
炎の大きさが初期設定した最大値に一致するタイミングを検出すると、これを取り込みタイミングとしてステップS6に進み、撮影画像をメモリ4aに記憶する。続いてステップS7でフィルタの1回転をチェックしており、1回転に達するまでステップS2〜S6の処理を繰り返す。
【0049】
ステップS7で1回転への到達が判別されると、ステップS8に進み、メモリ4a〜4nに記憶された複数の監視画像の比較により、輝度の変化のない火点を抽出し、これを火源として検出する。続いてステップS9で装置に対する停止指示がなければ、ステップS1に戻り、再度、監視画像の中の炎について、そのときの炎のゆらぎによる大きさの最大値を設定値として検出し、ステップS2〜S8の処理を繰り返す。
【0050】
このように、メモリに記憶する炎の取り込みタイミングについて常に一定の大きさとすることで、複数の監視画像を比較する際の炎のちらつきによる明るさの変化をなくし、直線偏光フィルタ2の回転による偏光成分の減衰による明るさの変化のみを判別できるようにし、これによって炎の反射の画像を除去し、正確に炎を抽出して火源を検出することができる。
【0051】
図10は本発明の火災検出装置の第5実施形態であり、この実施形態にあっては、図1の直線偏光フィルタ2の代わりに液晶偏光フィルタを使用したことを特徴とする。図10において、第5実施形態の火災検出装置は、二次元撮像部1の撮影レンズの前に液晶偏光フィルタ12を配置しており、液晶偏光フィルタ12は液晶偏光フィルタ電圧制御部13により駆動電圧のオン、オフ制御を受けて偏光面のステップ回転を作り出す。
【0052】
図11は、図10の液晶偏光フィルタ12の具体的な構成である。液晶偏光フィルタ12は、n枚の液晶素子14a〜14nと出射側に配置された偏光板15で構成される。液晶素子14a〜14nは外部に設けた液晶偏光フィルタ電圧制御部13からの駆動電圧の印加を受けて、入射光の偏光面を駆動電圧に対応して定まる所定角度φ1,φ2,・・・φnだけ回転して出射する。
【0053】
偏光板15は一定の偏光方向を持ち、この偏光方向に直交する偏光方向を持つ光を遮断する。液晶偏光フィルタ12に左側から入射した偏光角φ0をもつ光は、例えば液晶素子14a〜14nの全てを駆動電圧の印加によりオンしたとすると、その偏光板15に対する入射光の偏光角φout は φout =φi+φ1+φ2,・・・+φn
となり、この偏光板15に対する入射光の偏光角φout が偏光板15の偏光方向に直交する方向となったとき、この光がカットされる。
【0054】
例えば液晶偏光フィルタ12を偏光角φ1=45°の液晶素子14a、偏光角φ2=90°の液晶素子14bの2つで構成した場合、液晶偏光フィルタ電圧制御部13による液晶素子14a,14bの駆動電圧印加によるオン状態と、駆動電圧を印加しないオフ状態の組み合わせにより、入射光の偏光面を0°、45°、90°、135°というように45°単位にステップ回転することができる。
【0055】
これによって、図1の実施形態に示した機械的な直線偏光フィルタの回転と同じフィルタ回転を、機械的な動きのない液晶偏光フィルタ12により静的実現することができる。
【0056】
この図11の液晶偏光フィルタ12を用いた図10の第5実施形態の処理動作は、液晶偏光フィルタ12が液晶偏光フィルタ電圧制御部13による駆動電圧のオン、オフ制御により等価的に回転される以外は、図1の第1実施形態と同じであり、したがって処理動作のフローチャートは図3と基本的に同じになる。
【0057】
また図10の第5実施形態の液晶偏光フィルタ12と液晶偏光フィルタ電圧制御部13を、図4の第2実施形態、図6の第3実施形態、及び図8の第4実施形態に適用し、機械的な直線偏光フィルタの回転と置き換えてもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、CCDカメラ等の二次元撮像部の撮影レンズの前に配置した直線偏光フィルタを回転しながら撮影し、1回転に亘り撮影した監視画像をメモリに記憶し、メモリに記憶した複数画像の比較により明るさが変化しない炎画像だけを抽出して火源として検出することで、火災による炎が近くの壁や床面に反射して鏡面反射成分の炎画像として監視画像に含まれても、この反射画像を火源と誤って検出することなく、本来の正しい炎を火源として正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のブロック図
【図2】図1の元画像、壁と床の反射偏光成分を減衰させた画像処理の説明図
【図3】図1の処理動作のフローチャート
【図4】本発明の第2実施形態のブロック図
【図5】図4の処理動作のフローチャート
【図6】本発明の第3実施形態のブロック図
【図7】図6の処理動作のフローチャート
【図8】本発明の第4実施形態のブロック図
【図9】図8の処理動作のフローチャート
【図10】本発明の第1実施形態のブロック図
【図11】図10で使用する液晶直線偏光フィルタ
【符号の説明】
1:二次元撮像部
2:直線偏光フィルタ
3:偏光フィルタ回転部
4a〜4n:メモリ
5:画像処理部
6:角度検出部
7:画像平均部
8:取り込みタイミング決定部
9:炎
10:壁反射
11:床面反射
9a〜9d:炎画像
10a〜10c:壁反射画像
11a〜11c:床反射画像
12:液晶偏光フィルタ
13:液晶偏光フィルタ電圧制御部
14:液晶素子
15:偏光板
16:監視範囲[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fire detection device that detects a fire by image processing of a monitoring image taken by a two-dimensional imaging unit such as a CCD camera or a two-dimensional array.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fire detection device having a two-dimensional imaging device such as a CCD camera or a two-dimensional array is known.
[0003]
In such a fire detection device, for example, a monitoring image taken by a CCD camera is stored in a memory, and a pixel area having a predetermined luminance or more in the stored monitoring image is determined to be a flame area and extracted. The area is determined to be the fire source position due to a fire, and countermeasures such as extinguishing fire are taken.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional fire detection device, there is a problem that when the reflected light of the flame is reflected on a surface such as a wall or a floor close to the fire source, it is difficult to distinguish whether it is a fire source or a reflection.
[0005]
In order to distinguish the flame from other light sources, there is a method of using a band-pass filter that passes only around 4.3 μm generated by CO2 resonance radiation, which is said to be a feature of the flame. In the case of light reflection, the light reflected from the object is divided into a specular reflection component in which the radiated light is directly reflected and a diffuse reflection component that is radiated after being once absorbed by the object surface. Since the diffuse reflection component shows a spectral distribution representing the material of the object, it can be distinguished by a band pass filter.
[0006]
However, since the specular reflection component has the same spectral distribution as the light source light, the specular reflection component increases as the angle of the reflection surface becomes shallower, and the flame and the reflected light cannot be distinguished by the bandpass filter.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a fire detection apparatus that reliably detects a fire source by distinguishing between a flame and a reflection of the flame included in a monitoring image.
[0008]
[Means for solving the problems]
In order to achieve this object, the present invention is configured as follows.
[0009]
The fire detection device of the present invention transmits a light component having a polarization direction that matches a two-dimensional imaging unit that captures a monitoring image including a flame that exists in the monitoring range, and a light component that does not match the polarization direction from the monitoring range. and a linear polarizing filter that is incident on the two-dimensional imaging unit attenuates a polarizing filter rotating unit for rotating the linear polarization filter, while the linearly polarizing filter is rotated once, a plurality of monitoring images taken by the two-dimensional imaging unit stored, characterized in that the image free flame-changing a plurality of monitoring images stored for each rotation of the filter of Ru and bright compared provided an image processing section for determining a fire source.
[0010]
Such a fire detection device of the present invention utilizes the property that a part of the specular reflection component of the flame by the wall or floor becomes polarized. That is, when the linear polarizing filter is provided in front of the lens of the two-dimensional imaging unit, the polarization component of the specular reflection light is attenuated when the polarization angle of the polarizing filter is orthogonal to the polarization of the reflected light of the flame. it can.
[0011]
Here, since the polarization direction differs between reflection on the floor surface and the wall surface, rotating the linear polarization filter to match the polarization plane to the incident light, multiple images with the polarization component of specular reflection removed corresponding to the reflection surface And by comparing multiple images stored during one rotation of the filter, it is determined that a flame image with no change in brightness is a fire source, and a flame reflected on the floor or wall is erroneously determined as a fire source. Is surely prevented.
[0012]
The fire detection device of the present invention further includes an angle detection unit that detects the rotation angle of the linear polarization filter, and the image processing unit has a detection angle of the angle detector reflected from a flame such as a wall or a floor surface. Is stored at a set angle at which the linear polarization filter attenuates and a detection angle other than the set angle, and a monitoring image captured by the two-dimensional imaging unit is stored. A flame image with no change is determined as the fire source.
[0013]
The fire detection apparatus of the present invention further includes an image averaging unit that averages the images captured by the two-dimensional imaging unit over a certain period of time and stores an image in which brightness fluctuations due to flame fluctuations are suppressed are stored in the image processing unit. .
[0014]
When a fire source is detected by image processing from a flame caused by a fire, the flame has a characteristic fluctuation that changes in brightness and size, and the flame in multiple images stored in synchronization with the filter rotation also changes in brightness. Difficult to distinguish from the reflection of flame attenuated by a linear polarizing filter. Therefore, by storing the averaged image, the change in brightness due to fluctuations peculiar to the flame is suppressed, and the flame with less change in brightness is compared to the reflection of the flame that changes in brightness attenuated by the linear polarization filter. Clearly distinguish and correctly detect the fire source.
[0015]
The fire detection device of the present invention further includes a capture timing determination unit that stores in the image processing unit at a preset timing such as the maximum or minimum size of the flame in the image captured by the two-dimensional imaging unit. Is provided. This capture timing determination unit is also for storing images with reduced changes in brightness and size due to fluctuations peculiar to flames. Similarly, the fire source is correctly detected by distinguishing the reflection of flame attenuated by the linear polarization filter. It can be so.
[0016]
Furthermore, in the fire detection device of the present invention, a plurality of liquid crystal linear polarization filters may be arranged in the optical axis direction as linear polarization filters, and the polarization angle may be rotated stepwise by driving the plurality of liquid crystal linear polarization filters on and off. By using this liquid crystal linear polarization filter, mechanical rotation of the filter becomes unnecessary, and the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a fire detection device of the present invention. 1, the fire detection apparatus of the present invention includes a two-
[0018]
The
[0019]
The polarization
[0020]
For example, if the number of the memories 4a to 4n is n and the time for one rotation of the linear
[0021]
FIG. 2 is an explanatory diagram of image processing for fire source detection by the
[0022]
With respect to the monitoring range 16 in which an image as shown in FIG. 2A is captured, the monitoring images captured by the two-
[0023]
FIG. 2 (B) shows a case where the polarization direction of the linear
[0024]
2C shows a case where the polarization direction of the
[0025]
FIG. 2D shows a case where the polarization component from the
[0026]
The
[0027]
For this reason, as shown in FIG. 2E, a flame image 9d having no change in brightness among a plurality of monitoring images is determined and detected as a fire source.
[0028]
FIG. 3 is a flowchart of the processing operation of the first embodiment of FIG. When the fire detection apparatus of FIG. 1 is operated, first, the
[0029]
Subsequently, it is checked in step S4 whether or not it has made one revolution. If it is less than one revolution, the process returns to step S1 again, and every time (T / n) is determined in step S2 while rotating the linearly
[0030]
If one rotation is determined in step S4, storage of the monitoring image in the memories 4a to 4n is completed, and therefore the process proceeds to step S5, and a fire point (flame) having no luminance change is obtained by comparing the stored images in the memories 4a to 4n. Is extracted and detected as a fire source. Such processes of steps S1 to S5 are repeated until a stop instruction is given to the fire detection device in step S6.
[0031]
FIG. 4 shows a second embodiment of the fire detection device of the present invention. In this embodiment, a filter rotation angle corresponding to the reflected light of the flame attenuated by the
[0032]
In FIG. 4, in the second embodiment, an
[0033]
For the writing control of the monitoring image to the memories 4a to 4c, the rotation angle θ1, θ2, θ3 of the
[0034]
Accordingly, for each polarization component of the
[0035]
FIG. 5 shows the processing operation of the second embodiment of FIG. First, in step S1, the linear
[0036]
Subsequently, in step S6, it is checked whether or not there is one rotation. If one rotation has not been reached, the process returns to step S1 again. Next, in step S4, it is checked whether or not the wall setting angle θ2 is reached. When it reaches, the photographed image at that time is stored in the memory 4b in step S5. Next, in step S6, it is determined that one rotation has not been reached, and the process returns to step S1, and in step S4, if the wall setting angle θ2 is determined, the monitoring image at that time is stored in the memory 4c in step S5.
[0037]
Subsequently, when it is determined in step S6 that one rotation has been reached, in step S7, a hot spot having no luminance change is extracted by comparing the monitoring images stored in the three memories 4a to 4c, and this is used as a fire source. . Such processes in steps S1 to S7 are repeated until a stop instruction is given to the apparatus in step S8.
[0038]
FIG. 6 shows a third embodiment of the fire detection apparatus according to the present invention. In this embodiment, when the monitoring image taken by the two-
[0039]
In FIG. 6, in the third embodiment, an
[0040]
FIG. 7 is a flowchart of the processing operation of the third embodiment of FIG. In FIG. 7, when rotation of the
[0041]
When the rotation time reaches a certain time (T / n), the process proceeds to step S3, the rotation of the
[0042]
The average image storage process in steps S1 to S4 is repeated until one rotation is determined in step S5, whereby the memories 4a to 4n are averaged for each rotation angle corresponding to the (T / n) rotation time of the filter. Images are stored. When one rotation is determined in step S5, the process proceeds to step S6, where a fire point having no luminance change is extracted by comparing a plurality of monitoring images stored in the memories 4a to 4n, and this is used as a fire source.
[0043]
For this reason, the flame image in the monitoring image stored in the memory has no change in brightness or size due to the flicker inherent to the flame due to the image average, and thus the flame reflection flame attenuated by the rotation of the polarizing filter. It is possible to detect the flame accurately as a fire source even if there is a reflection of the flame.
[0044]
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the fire detection device of the present invention. In this embodiment, the size of the flame is stored in the memory at a timing coincident with a preset size such as a maximum value or a minimum value. It is characterized by doing so.
[0045]
In FIG. 8, in the fourth embodiment, an acquisition
[0046]
FIG. 9 is a flowchart of the processing operation of the fourth embodiment of FIG. In FIG. 9, first, flames in the monitoring image are extracted in a state where the rotation of the
[0047]
Next, rotation of the
[0048]
When the timing at which the size of the flame coincides with the initially set maximum value is detected, the process proceeds to step S6 as the capture timing, and the captured image is stored in the memory 4a. Subsequently, one rotation of the filter is checked in step S7, and the processing in steps S2 to S6 is repeated until one rotation is reached.
[0049]
When it is determined in step S7 that one rotation has been reached, the process proceeds to step S8, where a fire point having no change in luminance is extracted by comparing a plurality of monitoring images stored in the memories 4a to 4n. Detect as. Subsequently, if there is no stop instruction for the apparatus in step S9, the process returns to step S1, and again, for the flame in the monitoring image, the maximum value due to the fluctuation of the flame at that time is detected as a set value, and steps S2 to S2 are detected. The process of S8 is repeated.
[0050]
As described above, the flame capture timing stored in the memory is always set to a constant size, thereby eliminating the change in brightness due to the flickering of the flame when comparing a plurality of monitoring images, and the polarization caused by the rotation of the
[0051]
FIG. 10 shows a fifth embodiment of the fire detection apparatus according to the present invention. In this embodiment, a liquid crystal polarizing filter is used instead of the linear
[0052]
FIG. 11 shows a specific configuration of the liquid crystal polarizing filter 12 of FIG. The liquid crystal polarizing filter 12 includes n liquid crystal elements 14a to 14n and a polarizing plate 15 disposed on the emission side. The liquid crystal elements 14a to 14n receive a driving voltage from the liquid crystal polarizing filter
[0053]
The polarizing plate 15 has a certain polarization direction and blocks light having a polarization direction orthogonal to the polarization direction. For light having a polarization angle φ0 incident on the liquid crystal polarizing filter 12 from the left side, for example, if all of the liquid crystal elements 14a to 14n are turned on by applying a driving voltage, the polarization angle φout of the incident light with respect to the polarizing plate 15 is φout = φi + φ1 + φ2, ... + φn
Thus, when the polarization angle φout of the incident light with respect to the polarizing plate 15 becomes a direction orthogonal to the polarizing direction of the polarizing plate 15, this light is cut.
[0054]
For example, when the liquid crystal polarizing filter 12 includes two liquid crystal elements 14a having a polarization angle φ1 = 45 ° and a
[0055]
Accordingly, the same filter rotation as that of the mechanical linear polarization filter shown in the embodiment of FIG. 1 can be statically realized by the liquid crystal polarization filter 12 without mechanical movement.
[0056]
In the processing operation of the fifth embodiment of FIG. 10 using the liquid crystal polarizing filter 12 of FIG. 11, the liquid crystal polarizing filter 12 is equivalently rotated by on / off control of the driving voltage by the liquid crystal polarizing filter
[0057]
Further, the liquid crystal polarizing filter 12 and the liquid crystal polarizing filter
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a linear polarizing filter disposed in front of a photographing lens of a two-dimensional imaging unit such as a CCD camera is photographed while rotating, and a monitoring image photographed for one rotation is stored in a memory. By extracting only the flame image whose brightness does not change by comparing multiple images stored in the memory and detecting it as a fire source, the flame caused by the fire is reflected on the nearby wall or floor and the flame of the specular reflection component Even if it is included in the monitoring image as an image, it is possible to accurately detect the original correct flame as a fire source without erroneously detecting the reflected image as a fire source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of image processing in which the reflected polarization components of the original image and wall and floor in FIG. 1 are attenuated. FIG. 4 is a block diagram of the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart of the processing operation of FIG. 4. FIG. 6 is a block diagram of the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a flowchart of the processing operation of FIG. 8. FIG. 10 is a block diagram of the first embodiment of the present invention. Linear polarizing filter [Explanation of symbols]
1: Two-dimensional imaging unit 2: Linear polarization filter 3: Polarization filter rotation units 4a to 4n: Memory 5: Image processing unit 6: Angle detection unit 7: Image averaging unit 8: Capture timing determination unit 9: Flame 10: Wall reflection 11: Floor reflections 9a to 9d: Flame images 10a to 10c: Wall reflection images 11a to 11c: Floor reflection image 12: Liquid crystal polarization filter 13: Liquid crystal polarization filter voltage control unit 14: Liquid crystal element 15: Polarizing plate 16: Monitoring range
Claims (5)
前記監視範囲からの偏光方向の合った光成分を透過し、偏光方向の合わない光成分を減衰して前記二次元撮像部に入射する直線偏光フィルタと、
前記直線偏光フィルタを回転する偏光フィルタ回転部と、
前記直線偏光フィルタが1回転する間に、前記二次元撮像部で撮影された複数の監視画像を記憶し、前記フィルタの回転毎に記憶された該複数の監視画像を比較し明るさに変化のない炎の画像を火源と判断する画像処理部と、
を備えたことを特徴とする火災検出装置。A two-dimensional imaging unit that captures a monitoring image including a flame present in the monitoring range;
A linear polarization filter that transmits a light component with a suitable polarization direction from the monitoring range, attenuates a light component with a non-polarized direction, and enters the two-dimensional imaging unit;
A polarizing filter rotating unit that rotates the linear polarizing filter;
While the linearly polarizing filter is rotated once, the stores a plurality of monitoring images taken by the two-dimensional imaging unit, the change to the plurality of monitoring image stored in each rotation comparing of Ru Ming said filter An image processing unit that determines an image of a flame with no flame as a fire source,
A fire detection device comprising:
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