JP3681138B2 - Fire detection equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は火災検出に画像処理を用いた火災検出装置に関し、特にトンネルや倉庫等の暗い監視領域における火災を検出する場合等に用いて好適な火災検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来トンネルや倉庫等の暗い監視領域に監視カメラを設置し、この監視カメラが撮影する画像を遠方にある監視所のCRT等のモニタにより監視して、火災の発生やトンネル内の渋滞状況を監視する監視装置がある。この際、暗い環境下でも車両等を確実にモニタで監視できるように、監視カメラのゲインは高めに設定されている。このゲインのレベルを以下、視感度相当の感度という。
また、近年、監視領域に監視カメラを設置し、その監視カメラが撮影した画像をコンピュータで処理する画像処理技術が高まり、画像処理を利用した火災や防犯等の異常を検出する検出装置が開発されてきている。
【0003】
このような画像処理を利用した火災検出装置として、例えば図8に示すように監視カメラで撮影された画面(ここでは一例として照明用のナトリウム灯N、車両CのテールランプCTおよび炎Fが示されている)に対して、二値化処理を施して図9に示すように所定の明るさを持つ領域だけを元の画像から抽出し、その抽出された領域(火災らしい領域)である炎F、ナトリウム灯N、テールランプCTのそれぞれの部分を外接する最小の外接矩形R1で囲み、この外接矩形R1で囲まれた火災らしい領域の画像に対して所定の処理を施すことにより火災判別を行うことが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来よりある監視装置と、画像処理を利用した上述のような検出装置を1つに纏め、監視領域をトンネルや倉庫等の暗い環境下とし、また検出対象を火災時の炎のように明るいものとすると、炎等の明るい物体の画像に図8に示すような縦のすじが入るいわゆるスミアが発生する。
これは、監視カメラとして固体撮像素子を用いたCCDカメラのようなものであると、受光面内の一部分に強い入射光が当たり、発生した信号電荷(キャリヤ)があふれ出して走査転送部に入った場合、画面上に縦すじとなって現れるものである。
なお、監視カメラはナトリウム灯の光が直接入射することのないような場所に設置されるので、このナトリウム灯の抽出領域にはスミアが発生しない。
【0005】
従って、このようなスミアの発生している画像に対して上述のような画像処理を施した場合、発生したスミアのために図9の外接矩形の作成の段階では形成される外接矩形は同図に一点鎖線で示すような外接矩形R2(>R1)となり、この外接矩形R2で囲まれた火災らしい領域を用いて画像処理を行うと、そのスミアの部分だけ本来の火災らしい領域を囲む外接矩形R1より大きいので、二値化処理前の画像(図8の画面状態)を見る限りでは背景全体を捕らえる通常の監視機能に支障はないけれども、二値化処理後の画像(図9の画面状態)に対しては火災判別に必要な正確な画像処理ができなくなり、正常な火災検出ができなくなるという問題点があった。
【0006】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができる火災検出装置を得ることを目的とするものである。
また、スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができ、しかも背景が分かりやすく安定した監視機能を確保できる火災検出装置を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この本発明に係わる火災検出装置は、明るさが暗い環境下に設置され、監視領域を撮影する撮影手段と、該撮影手段の出力側にフレームメモリを介して接続され、該撮影手段により撮影された画像を表示する表示手段と、上記撮影手段が撮影した画像を処理して上記監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段とを備えた火災検出装置であって、画像処理の撮像開始に当たり、ゲイン低下要求信号を出力して、撮影手段のゲインを下げてから、複数枚の画像を撮像し、画像処理用の画像の撮像が終了したことを判別したら、ゲイン上昇要求信号を送出して、撮像手段のゲインを初期の設定値まで上昇させ、画像処理手段が上記撮影手段から画像を取り込む間は、該フレームメモリに、ゲインが低下される前の視感度に設定された画像を記憶して保持させ、前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の第1の実施の形態を示す構成図である。
図において、1は撮像手段としての監視カメラであって、例えばCCDカメラなどが使用され、所定のサンプリング周期で監視領域を撮影するものである。この監視カメラ1は監視領域が例えばトンネルの場合には、そのトンネル内の監視区域全体を見渡せる位置に設置され、トンネル内で発生する火災を監視する。2は監視カメラ1に接続され、そのゲインの調整等監視カメラ1に対して種々の制御を行うと共に、撮影した画像内に火災の領域があるか否かの判別等を行う画像処理手段としての制御装置、3は監視カメラ1に接続され、その撮像画像を表示するモニタである表示手段としての表示器である。
【0012】
監視カメラ1は、監視領域を撮像する撮像装置11と、この撮像装置11に接続され、ここで撮像された画像信号を増幅する増幅器12と、増幅器12に接続され、ここで増幅された画像信号に対してガンマ補正等の処理を施す演算部13と、撮像装置11、増幅器12および演算部13に接続され、これらの各部を制御装置2からインタフェース15を介して供給される制御信号に基づいて制御する制御部14とを備える。制御部14は制御装置2からの制御信号に基づいて、撮像装置11には撮像開始の指令の印加の外に例えば電子シャッタ(図示せず)のアイリスおよびフォーカスの調整やシャッタ速度の切り換え、増幅器12にはゲインの切り換え、演算部13には例えばガンマ補正等を行わせる。
【0013】
制御装置2は、監視カメラ1の演算部13に接続され、これより出力される画像信号のそれぞれを画素単位で多階調、例えば255階調のデジタル信号に変換するアナログーデジタル(A/D)変換器21と、このアナログーデジタル変換器21に接続され、ここでデジタル化された画像信号を記憶するメモリ22と、このメモリ22に接続され、これより読み出された画像信号の二値化処理や外接矩形の作成等を行って撮像した画像内に火災の領域があるか否かを判別し、火災の検出等を行う演算部23とを備える。
メモリ22は図示せずも監視カメラ1で撮影された画像の1画面分を格納する、複数個の画像メモリで構成され、複数の画像を格納できるようになされており、一番古い画像を削除しながら、順次新しい画像を更新格納していく。
【0014】
また、制御装置2は、メモリ22と演算部23に接続され、全体の制御や演算処理を行うマイクロプロセッサ(MPU)24と、このマイクロプロセッサ24に接続され、後述のフローチャート(図3)のプログラム等を予め格納しているROM25と、マイクロプロセッサ24に接続され、その演算処理の結果を一時的に記憶するRAM26と、マイクロプロセッサ24と監視カメラ1のインタフェース15とを相互接続するインタフェース27とを備える。マイクロプロセッサ24は、後述されるように、画像処理用の画像の撮像に際してその前後に監視カメラ1に対してゲインを切り換える予めコード化されたゲイン切換要求信号を発生するようになされている。
【0015】
次に動作について、図2および図3を参照しながら説明する。
常時、監視カメラ1は監視領域を撮影しており、撮像装置11から出力された画像信号は増幅器12で増幅され、演算部13で所定の演算がされた後、表示器3へと出力され、表示器3に映る画像を監視することで、監視員は監視領域を監視できるようになっている。なお、この時点では、この撮影した画像はまだメモリ22ヘ取り込まれない。
火災検出の画像処理の撮像開始に当たり、先ず、制御装置2のマイクロプロセッサ24は、監視カメラ1の制御部14に対しインタフェース27および15を介して図2(a)に示すように時点t1においてゲイン切換要求信号の1つであるビットパターンにコード化されたゲイン低下要求信号を送出する(ステップS1)。
【0016】
このゲイン低下要求信号は、所定時間毎に送出されるように設定されている。所定時間は後で詳しく説明するが、画像を取り込む時間と画像を処理するための時間を合わせた時間である。
次いで、監視カメラ1の制御部14は増幅器12に対して図2(b)に示すように時点t2においてゲイン切換信号の1つであるビットパターンにコード化されたゲイン低下信号を送出する。これにより、増幅器12は視感度相当の所期の設定値より少なくとも表示器3で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられる。
【0017】
そして、マイクロプロセッサ24はステップS2において監視カメラ1のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン低下信号の終端(立ち下がり)をもって判別すればよい。
マイクロプロセッサ24はステップS2においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら始めて監視カメラ1が図2(c)に示すように画像処理用の撮像に入り(ステップS3)、ここで複数枚例えば6枚の画像を撮像する。そして、6枚の画像の撮像が終了したかどうかを判別し(ステップS4)、終了していなければステップS5に進み、ここで撮像タイミング生成を行う。
図2(c)のパルスは、火災検出の画像処理に使用される画像(時点t2〜t3、t3〜t4の画像)を撮像しメモリ22へ取り込むタイミングを示すが、監視カメラはこの火災検出用の画像取り込み期間以外でも、監視のために所定の周期で画像を撮像している。
【0018】
この撮像タイミング生成の処理では、制御装置2は画像毎に監視カメラ1の増幅器12でゲインを所定量下げられた画像信号を演算部13を介して取り込み、その取り込んだ画像信号をA/D変換してメモリ22の所定の画像メモリに記憶する等の処理を行う。
また、この段階では、監視カメラ1の増幅器12でゲインを所定量下げられた画像信号が演算部13を介して表示器3にも供給されるので、ゲインを下げた分だけ画面は暗いが撮影した画像に炎があっても図9の外接矩形R1に示すようなスミアのないきれいな画像が表示器3により表示される。
【0019】
そして、ステップS4において6枚の画像の撮像が終了したことが判別されると、マイクロプロセッサ24は監視カメラ1の制御部14に対しインタフェース27および15を介して図2(a)に示すように時点t3においてゲイン切換要求信号の1つで上述のゲイン低下要求信号と異なる別なあるビットパターンにコード化されたゲイン上昇要求信号を送出する(ステップS6)。
すると、監視カメラ1の制御部14は増幅器12に対して図2(b)に示すように時点t4においてゲイン切換信号の1つである上述のゲイン低下信号と異なる別なあるビットパターンにコード化されたゲイン上昇信号を送出する。これにより、増幅器12は下げられていたゲインを視感度相当の初期の設定値まで上昇させられる。
【0020】
かくして、モードは通常の監視状態になり、ゲインが視感度相当の所期の設定値まで上昇されるので、図8に示すように、明るいものだけでなく、背景全体もしっかりと確認できる。次に、ステップS7においてゲイン要求上昇信号を出力してから、所定時間、例えば1〜2秒経過したかを判別する。もし所定時間経過したならば、ステップS1に戻り、ゲイン低下要求信号を出力する。なお、この所定時間の間に、制御装置2の演算部23は、メモリ22に取り込んだゲインを下げた画像を用いて、監視領域内で火災が発生したか否かを検出するための演算を行う。
【0021】
この演算の一例として例えば、外接矩形R1の面積の変化を見る方法があり、撮像した6枚の画像における、その面積の最大値と最小値の比をとり、この値がある上限値と下限値を有する所定値内に収まれば炎と判断する。また、上限値より大きければ車両等の移動光源と判断し、下限値より小さければ固定電源であると判断する。
なお、この所定時間はこのような画像処理にかかる時間によって変更可能であり、撮像する画像の数が増えるとそれに伴って長くなる。
また、制御装置2の演算部23では、メモリ22に記憶された視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器3で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられたデータを用いて火災検出に関連して画像処理を行うので、つまり、図9に示すような本来の火災らしい領域のみを囲む外接矩形R1を用いて画像処理を行うことができるので、正確な火災判別が可能になる。
【0022】
このように本実施の形態では、画像処理時に使用する画像はゲインが下げられるため、換言すれば、画像処理の画像を取り込む際、その直前にゲインを下げているので、スミアのないきれいな画像が入力され、画像処理する際に適した画像となり、スミアに影響されることなく正確な火災判別が可能になり、また、通常の監視時には、ゲインが高く設定されているので、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できる。
なお、本実施の形態では、画像処理時に画像のゲインが下げられるため、その間表示器3の画面は暗く、全体の背景を捕らえ(監視し)にくいが、ゲインが下げられている時間は短く、1/30秒間隔で6枚の画像を取り込む場合は1/5秒程度であるので、視覚的には一瞬画面が暗くなった程度しか感じず、無視し得るものであり、実用上問題ない。もっとも、この短い時間の画面が暗くなる等の不都合を解消するのに、図1において、図示せずも、監視カメラ1と表示器3の間にAGC回路(オートゲインコントロール回路)を設けるか、或いは、表示器3を監視カメラ1の撮像装置11の出力側に接続し、増幅器12相当のゲインを有するアンプを表示器3側に設けるようにしてもよい。
【0023】
実施の形態2.
図4はこの発明の第2の実施の形態を示す構成図である。
図において、図1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図において、2Aは監視カメラ1に接続され、そのゲインの調整等監視カメラ1に対して種々の制御を行うと共に、撮影した画像内に火災の領域があるか否かの判別等を行う画像処理手段としての制御装置である。この制御装置2Aは、上述の構成要素21〜23、26および27の外に、メモリ22と演算部23に接続され、全体の制御や演算処理を行うマイクロプロセッサ(MPU)24Aと、このマイクロプロセッサ24Aに接続され、後述のフローチャート(図6)のプログラム等を予め格納しているROM25Aと、監視カメラ1の演算部13に接続され、1フレーム毎の画像を記憶するフレームメモリ28と、インタフェース30を介してマイクロプロセッサ24Aおよびフレームメモリ28間に設けられ、マイクロプロセッサ24Aの制御の下にフレームメモリ28を制御する制御部29とを備える。
【0024】
フレームメモリ28はマイクロプロセッサ24Aから発生されるフレームメモリ制御信号がオンのとき入力される1フレームの画像を保持し、オフのとき入力される1フレーム毎の画像をそのまま通過させるようになされている。
マイクロプロセッサ24Aは、上述のマイクロプロセッサ24と同様撮像に際してその前後に監視カメラ1に対してゲインを切り換える予めコード化されたゲイン切換要求信号を発生すると共に、更に制御部29に対してフレームメモリ制御信号を発生するようになされている。
【0025】
次に動作について、図5および図6を参照しながら説明する。
火災検出の画像処理の撮像開始に当たり、先ず、制御装置2Aのマイクロプロセッサ24Aは、インタフェース30を介し制御部29に対して図5(a)に示すようなフレームメモリ制御信号(オン)を時点t1において送出する(ステップS11)。これにより、制御部29はフレームメモリ28をオン状態として現在監視カメラ1が通常監視している画像を1フレーム分、つまり1画像分記憶して保持させる。そして、このフレームメモリ28に記憶保持されている画像は表示器3で表示されるので、表示器3の表示画面は実質的に動画像が凍結状態となり、例えば図8に示すような背景全体を捕らえた画面となる。
なお、このフレームメモリ28に記憶保持される画像は、当然のことながら、ゲイン低下要求信号が出力される前のもので、ゲインが視感度相当に設定されているものである。
【0026】
次いで、マイクロプロセッサ24Aは制御部14に対しインタフェース27および15を介して図5(b)に示すように時点t2においてゲイン切換要求信号の1つであるゲイン低下要求信号を送出する(ステップS12)。
すると、監視カメラ1の制御部14は増幅器12に対して図5(c)に示すように時点t3においてゲイン切換信号の1つであるゲイン低下信号を送出する。これにより、増幅器12は視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器3で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられる。
【0027】
そして、マイクロプロセッサ24AはステップS13において監視カメラ1のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン低下信号の終端(立ち下がり)をもって判別すればよい。
マイクロプロセッサ24AはステップS13においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら始めて監視カメラ1が図5(d)に示すように本来の撮像に入り(ステップS14)、ここで複数枚例えば6枚の画像を撮像する。そして、6枚の画像の撮像が終了したかどうかを判別し(ステップS15)、終了していなければステップS16に進み、ここで撮像タイミング生成を行う。
図5(d)のパルスは、火災検出の画像処理に使用される画像(時点t3〜t4、t4〜t5の画像)を撮像しメモリ22へ取り込むタイミングを示すが、監視カメラはこの火災検出用の画像取り込み期間以外でも、監視のために所定の周期で画像を撮像している。
【0028】
この撮像タイミング生成の処理では、上述と同様に制御装置2Aは画像毎に監視カメラ1の増幅器12でゲインを所定量下げられた画像信号を演算部13を介して取り込み、その取り込んだ画像信号をA/D変換してメモリ22の所定の画像メモリに記憶する等の処理を行う。
そして、ステップS15において6枚の画像の撮像が終了したことが判別されると、マイクロプロセッサ24Aは監視カメラ1の制御部14に対しインタフェース27および15を介して図5(b)に示すように時点t4においてゲイン切換要求信号の1つであるゲイン上昇要求信号を送出する(ステップS17)。
すると、監視カメラ1の制御部14は増幅器12に対して図5(c)に示すように時点t5においてゲイン切換信号の1つであるゲイン上昇信号を送出する。これにより、増幅器12は下げられていたゲインを視感度相当の初期の設定値まで上昇させられる。
【0029】
次いで、マイクロプロセッサ24AはステップS18において監視カメラ1のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン上昇信号の終端(立ち下がり)をもって判別すればよい。
マイクロプロセッサ24AはステップS18においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら、インタフェース30を介し制御部29に対して図5(a)に示すようなフレームメモリ制御信号(オフ)を時点t6において送出する(ステップS19)。つまり、送出中のフレームメモリ制御信号をハイレベルよりローレベルとする。これにより、制御部29はフレームメモリ28をオフ状態として現在監視カメラ1が監視している画像を1フレーム毎に逐次表示器3に供給させる。
【0030】
かくして、モードはゲインが視感度相当の初期の設定値まで上昇された通常の監視状態になり、表示器3は例えば図8に示すような背景全体を含む画面を表示する。次に、ステップS21においてフレームメモリ制御信号を送出してから、所定時間、例えば1〜2秒経過したかを判別する。もし所定時間経過したならば、ステップS1に戻り、ゲイン低下要求信号を出力する。なお、この所定時間の間に、制御装置2Aの演算部23は、メモリ22に取り込んだゲインを下げた画像を用いて、監視領域内で火災が発生したか否かを検出するための演算を行う。
【0031】
なお、制御装置2の演算部23では、この場合も上述と同様にメモリ22に記憶された視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器3で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられたデータを用いて火災検出に関連して画像処理を行うので、つまり、図9に示すような本来の火災らしい領域のみを囲む外接矩形R1を用いて画像処理を行うことができるので、正確な火災判別が可能になる。
【0032】
このように本実施の形態でも、上記実施の形態と同様に、ゲインを下げてから画像処理を行うため、スミアのないきれいな画像が入力され、画像処理する際に適した画像となり、スミアに影響されることなく正確な火災判別が可能になる。
そして、本実施の形態では、更に撮像開始に当たり、先ず、フレームメモリをオン状態として監視している画像を取り込み表示器に表示させるので、通常の監視時は勿論、画像処理中でも表示器の画面は暗くなることがなく、背景全体もしっかりと確認でき、常に正確で安定した監視が可能になる。
【0033】
実施の形態3.
ところで、上述のように例えばトンネル内に監視カメラを設置すると、車両の排気ガス等により監視カメラのレンズ部等が汚れる。このために、上述の実施の形態のように監視カメラのゲインを切り換える際には、監視カメラのレンズ部等の汚れを考慮することが望ましい。
そこで、本実施の形態では、監視カメラ1のレンズ部等の汚れに応じて監視カメラの現在のゲイン(視感度用)および低下時のゲイン(画像処理用)を補正するゲイン補正手段(図示せず)を制御装置2(または2A)内に設ける。このゲイン補正手段は、所定時間毎、例えば1日毎にマイクロプロセッサ24(または24A)からの補正起動信号により起動され、以下のようにして監視カメラ1のレンズ部等の汚れに応じた補正ゲインを生成する。
【0034】
即ち、監視カメラ1を、図7に示すようにトンネル内の照明例えばナトリウム灯Nが少なくとも1つはその撮影領域に入るように設置する。そして、ゲイン補正手段は、制御装置のマイクロプロセッサ24(または24A)から補正起動信号が入力されると、ナトリウム灯Nの平均輝度(現在値)を演算する。撮影領域に複数のナトリウム灯が在る場合には、その最も近傍に設置されたナトリウム灯の平均輝度を求めるようにする。
【0035】
なお、制御装置のRAM26には、監視カメラ1のレンズ部およびナトリウム灯Nが共に汚れていないとき、つまり、監視カメラ1等を設置する際にナトリウム灯Nの平均輝度が初期値として予め格納されている。従って、ゲイン補正手段では、演算された平均輝度即ち現在値がその初期値よりどれだけ減衰したかに基づいて監視カメラ1のレンズ部およびナトリウム灯Nの汚れを求めることができる。換言すれば、ゲイン補正手段はナトリウム灯Nの平均輝度の初期値と現在値の差から実質的に監視カメラ1のレンズ部およびナトリウム灯Nが汚れているか否かを判別することができる。
そして、ゲイン補正手段は、監視カメラ1のレンズ部およびナトリウム灯Nの汚れに応じてどれだけ現在のゲインを補正するかを考慮する、つまり、現在のゲインに監視カメラ1のレンズ部およびナトリウム灯Nの汚れに応じて初期のゲインに加算される補正ゲインCGを次式に基づき演算する。
【0036】
CG=−20log√(CV/IC)[dB] ・・・(1)
【0037】
なお、上記(1)式において、CVは平均輝度の現在値、ICは平均輝度の初期値である。
かくして、ゲイン補正手段は、演算された補正ゲインCGを初期のゲインに加算し、この値をその後の現在のゲインとするように、マイクロプロセッサ24(24A)、インタフェース27および監視カメラ1のインタフェース15および制御部14を介して増幅器12を制御する。
例えば、いま、ナトリウム灯Nの平均輝度の初期値が200、現在値が192の場合、これらの値を上記(1)式に代入して算出すると、その補正ゲインCGは0.18[dB]である。従って、初期のゲインを例えば12[dB]とすると、この値に補正ゲイン0.18[dB]を加えた値が、その後の補正された現在のゲインとして用いられ、この補正後の現在のゲインに対して、上述したような火災判別の画像処理時ゲインを下げる等の処理が行われる。勿論、この場合、現在のゲイン(視感度用)も低下時のゲイン(画像処理用)も共に0.18づつ上昇されることになる。
【0038】
図7は通常の監視状態時、火災判別に入るゲイン低下前に監視カメラ1から取り込んだ画像の現在のゲインに対して補正を行う場合の一例を示したものである。
同図では時点t1〜t2とt3〜t4においては、上記の実施の形態で示したように画像処理用の画像のメモリへの取り込みが行われる。時点t1〜t2で取り込んだ画像を画像処理して、監視領域内に火災が発生していないかを検出すると共に、ナトリウム灯Nの平均輝度を演算することで、監視カメラ1のレンズ部およびナトリウム灯Nの汚れがないかを検出する。汚れがなければ、何も補正は行わないが、ここでは仮に汚れがあり、それに応じてゲインを補正する場合について説明する。
【0039】
平均輝度の減衰により汚れが発生していることを判別すると、上記(1)式よりどれだけゲインを補正するかを演算する(この判別および演算は時点t2〜t4の間に行われる)。そして、次回の画像処理用の画像を取り込み、つまり、時点t3〜t4から補正ゲインCG(dB)分だけ現在のゲインから上昇させる。即ち、時点t3〜t4の間においては、初期のゲイン0(dB)に補正ゲインCG(dB)を加えた値を補正後のゲインとし、また、時点t4〜t5における視感度相当のゲインは、初期のゲイン0(dB)に同様に補正ゲインCG(dB)を加えた値を補正後のゲインとする。なお、例えば補正ゲインの上限値を記憶させておき、補正されたゲインがこの上限値を越えるときには警報などによりカメラやナトリウム灯の汚れがひどいことを警報するようにしてもよい。
このように本実施の形態は、監視カメラのレンズ部等の汚れをも考慮して火災判別に必要な画像処理が行われるので、更に精度の高い火災判別が可能になる。
【0040】
実施の形態4.
なお、上述の各実施の形態では、暗い監視領域として例えばトンネルに監視カメラを設置した場合を説明したが、例えば倉庫等その他の暗い監視領域に監視カメラを設けるようにしてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、明るさが暗い環境下に設置された撮影手段が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段を設け、撮影手段から画像を取り込む際に、そのゲインを下げるので、スミアに影響されることなく画像処理に適した画像が得られ、以て正確な火災判別が可能になり、火災の検出精度を向上できるという効果がある。また、通常の監視時には、ゲインが高く設定されているので、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できるという効果もある。
【0043】
また、この発明によれば、表示手段と撮影手段との間にあるフレームメモリを撮影期間中はオン状態とするので、通常の監視時は勿論、画像処理中でも背景全体もしっかりと確認でき、常に正確で安定した監視が可能になり、火災の検出精度の向上に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1を示す構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図3】この発明の実施の形態1の動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】この発明の実施の形態2を示す構成図である。
【図5】この発明の実施の形態2の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】この発明の実施の形態2の動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】この発明の実施の形態3の動作を説明するための図である。
【図8】監視カメラにより映される画像(原画像)の一例を示す図である。
【図9】二値化処理(抽出処理)後の画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 監視カメラ、2,2A 制御装置、3 表示器、11 撮像装置、12 増幅器、14,29 制御部、22 メモリ、23 演算部、24,24A マイクロプロセッサ(MPU)、25,25A ROM、26 RAM。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fire detection apparatus using image processing for fire detection, and more particularly to a fire detection apparatus suitable for use in detecting a fire in a dark monitoring area such as a tunnel or a warehouse.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a surveillance camera is installed in a dark surveillance area such as a tunnel or a warehouse, and images taken by this surveillance camera are monitored by a monitor such as a CRT at a distant monitoring station to monitor the occurrence of a fire or traffic congestion in the tunnel. There is a monitoring device to do. At this time, the gain of the surveillance camera is set high so that the vehicle or the like can be reliably monitored by the monitor even in a dark environment. This gain level is hereinafter referred to as sensitivity equivalent to visibility.
In recent years, image processing technology for installing a surveillance camera in a surveillance area and processing an image captured by the surveillance camera with a computer has been enhanced, and a detection device for detecting abnormalities such as fire and crime prevention using image processing has been developed. It is coming.
[0003]
As a fire detection device using such image processing, for example, as shown in FIG. 8, a screen imaged by a surveillance camera (here, a sodium lamp N for illumination, a tail lamp CT of a vehicle C, and a flame F are shown). 9), a binarization process is performed to extract only an area having a predetermined brightness from the original image as shown in FIG. 9, and the extracted area (fire-like area) is a flame F. Fire detection is performed by enclosing each part of the sodium lamp N and the tail lamp CT with a minimum circumscribed rectangle R1 circumscribing and performing predetermined processing on an image of a fire-like area surrounded by the circumscribed rectangle R1. Has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional monitoring device and the above-described detection device using image processing are combined into one, the monitoring area is in a dark environment such as a tunnel or a warehouse, and the detection target is like a flame at the time of fire. If it is bright, a so-called smear in which vertical streaks as shown in FIG. 8 enter an image of a bright object such as a flame occurs.
If this is a CCD camera using a solid-state image sensor as a monitoring camera, strong incident light hits a part of the light receiving surface, and the generated signal charges (carriers) overflow and enter the scanning transfer unit. Appear as vertical stripes on the screen.
Since the surveillance camera is installed in a place where the light from the sodium lamp is not directly incident, smear does not occur in the extraction area of the sodium lamp.
[0005]
Therefore, when the above-described image processing is performed on an image in which such smear has occurred, the circumscribed rectangle formed at the stage of creating the circumscribed rectangle in FIG. A circumscribed rectangle R2 (> R1) as indicated by a one-dot chain line in FIG. 5A. When image processing is performed using a fire-like region surrounded by the circumscribed rectangle R2, only the smear portion surrounds the original fire-like region. Since it is larger than R1, as long as the image before binarization processing (screen state in FIG. 8) is seen, there is no problem with the normal monitoring function that captures the entire background, but the image after binarization processing (screen state in FIG. 9) ) Has a problem that accurate image processing necessary for fire discrimination cannot be performed and normal fire detection cannot be performed.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a fire detection device capable of reliably performing fire discrimination without being affected by smear.
It is another object of the present invention to provide a fire detection device that can reliably determine a fire without being affected by smear, and that can ensure a stable monitoring function with a clear background.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The fire detection apparatus according to the present invention is installed in an environment where the brightness is dark, and is connected to an imaging unit for imaging a monitoring area and an output side of the imaging unit via a frame memory, and is captured by the imaging unit. A fire detection apparatus comprising: display means for displaying a captured image; and image processing means for detecting whether or not a fire has occurred in the monitoring area by processing an image taken by the photographing means. At the start of imaging, when a gain reduction request signal is output and the gain of the imaging means is reduced, a plurality of images are captured, and it is determined that imaging of the image for image processing is completed. And the gain of the image pickup means is increased to the initial set value, and while the image processing means captures an image from the image pickup means, the visibility before the gain is reduced is set in the frame memory. Is held by storing the image, it is characterized in that to be displayed on the display means.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
In the figure,
[0012]
The
[0013]
The
Although not shown, the
[0014]
Further, the
[0015]
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
The
At the start of fire detection image processing, first, the
[0016]
This gain reduction request signal is set to be sent every predetermined time. As will be described in detail later, the predetermined time is a time obtained by combining the time for capturing an image and the time for processing the image.
Next, the
[0017]
In step S2, the
If the gain switching has not been completed in step S2, the
The pulse in FIG. 2 (c) indicates the timing at which images used for fire detection image processing (images at time points t2 to t3 and t3 to t4) are captured and loaded into the
[0018]
In this imaging timing generation processing, the
At this stage, the image signal whose gain has been reduced by a predetermined amount by the
[0019]
When it is determined in step S4 that the imaging of six images has been completed, the
Then, the
[0020]
Thus, the mode becomes a normal monitoring state, and the gain is increased to a predetermined set value corresponding to the visibility, so that not only a bright object but also the entire background can be confirmed firmly as shown in FIG. Next, it is determined whether or not a predetermined time, for example, 1 to 2 seconds has elapsed since the gain request increase signal was output in step S7. If the predetermined time has elapsed, the process returns to step S1 to output a gain reduction request signal. During this predetermined time, the
[0021]
As an example of this calculation, there is a method of looking at the change in the area of the circumscribed rectangle R1, for example, the ratio of the maximum value and the minimum value of the area in the six captured images is taken, and this value has an upper limit value and a lower limit value. If it falls within a predetermined value having, the flame is determined. If it is larger than the upper limit value, it is determined as a moving light source such as a vehicle, and if it is smaller than the lower limit value, it is determined that it is a fixed power source.
Note that the predetermined time can be changed depending on the time required for such image processing, and becomes longer as the number of images to be captured increases.
In addition, the
[0022]
As described above, in this embodiment, since the gain of an image used at the time of image processing is lowered, in other words, when capturing an image processed image, the gain is lowered immediately before that, so that a clean image without smear is obtained. It is input and becomes an image suitable for image processing, enabling accurate fire discrimination without being affected by smear, and because the gain is set high during normal monitoring, the entire background is also firmly It can be confirmed and the original stable monitoring function can be secured.
In the present embodiment, since the gain of the image is lowered during image processing, the screen of the
[0023]
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
In the figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the figure, 2A is connected to the
[0024]
The
The
[0025]
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
At the start of imaging for fire detection image processing, first, the
The image stored and held in the
[0026]
Next, the
Then, the
[0027]
Then, in step S13, the
If the gain switching is not completed in step S13, the
The pulse in FIG. 5 (d) indicates the timing at which images used for fire detection image processing (images at time points t3 to t4 and t4 to t5) are captured and loaded into the
[0028]
In the processing for generating the imaging timing, the
When it is determined in step S15 that imaging of six images has been completed, the
Then, the
[0029]
Next, in step S18, the
If the gain switching has not been completed in step S18, the
[0030]
Thus, the mode becomes a normal monitoring state in which the gain is increased to the initial set value corresponding to the visibility, and the
[0031]
In this case, the
[0032]
As described above, in this embodiment as well, the image processing is performed after the gain is lowered, so that a clean image without smear is input, and an image suitable for image processing is obtained, which affects smear. This makes it possible to distinguish fire accurately.
In this embodiment, at the start of imaging, first, since the frame memory is turned on and the monitored image is captured and displayed on the display device, the screen of the display device is displayed not only during normal monitoring but also during image processing. It doesn't darken and the entire background can be checked firmly, and accurate and stable monitoring is always possible.
[0033]
By the way, as described above, when a monitoring camera is installed in a tunnel, for example, the lens part of the monitoring camera is contaminated by the exhaust gas of the vehicle. For this reason, when switching the gain of the surveillance camera as in the above-described embodiment, it is desirable to consider contamination on the lens portion of the surveillance camera.
Therefore, in the present embodiment, a gain correction unit (not shown) that corrects the current gain (for visual sensitivity) and the gain at the time of decrease (for image processing) of the monitoring camera in accordance with dirt on the lens portion or the like of the
[0034]
That is, as shown in FIG. 7, the
[0035]
The
Then, the gain correction means considers how much the current gain is corrected according to the contamination of the lens portion of the
[0036]
CG = −20 log√ (CV / IC) [dB] (1)
[0037]
In the above equation (1), CV is a current value of average luminance, and IC is an initial value of average luminance.
Thus, the gain correction means adds the calculated correction gain CG to the initial gain, and sets this value as the current gain thereafter, the microprocessor 24 (24A), the
For example, when the initial value of the average brightness of the sodium lamp N is 200 and the current value is 192, when these values are substituted into the above equation (1) and calculated, the correction gain CG is 0.18 [dB]. . Therefore, if the initial gain is set to 12 [dB], for example, a value obtained by adding the correction gain 0.18 [dB] to this value is used as the subsequent corrected current gain. Thus, processing such as reducing the image processing gain for fire discrimination as described above is performed. Of course, in this case, both the current gain (for visual sensitivity) and the gain at the time of decrease (for image processing) are both increased by 0.18.
[0038]
FIG. 7 shows an example of correcting the current gain of the image captured from the
In the figure, at time points t1 to t2 and t3 to t4, as shown in the above embodiment, an image for image processing is taken into the memory. The image captured at the time t1 to t2 is image-processed to detect whether or not a fire has occurred in the monitoring area, and the average luminance of the sodium lamp N is calculated, so that the lens portion of the
[0039]
When it is determined that the contamination has occurred due to the attenuation of the average luminance, how much the gain is corrected is calculated from the above equation (1) (this determination and calculation are performed between time points t2 and t4). Then, the image for the next image processing is captured, that is, the current gain is increased from the current time t3 to t4 by the correction gain CG (dB). That is, during the period from time t3 to t4, the value obtained by adding the correction gain CG (dB) to the initial gain 0 (dB) is the corrected gain, and the gain corresponding to the visibility at the time t4 to t5 is Similarly, a value obtained by adding the correction gain CG (dB) to the initial gain 0 (dB) is set as a corrected gain. For example, an upper limit value of the correction gain may be stored, and when the corrected gain exceeds the upper limit value, an alarm or the like may warn that the camera or sodium lamp is very dirty.
As described above, in the present embodiment, since image processing necessary for fire discrimination is performed in consideration of dirt on the lens portion of the surveillance camera, fire discrimination with higher accuracy can be performed.
[0040]
Embodiment 4 FIG.
In each of the above-described embodiments, the case where a monitoring camera is installed in a tunnel, for example, as a dark monitoring area has been described. However, a monitoring camera may be provided in another dark monitoring area such as a warehouse.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the image processing means for detecting whether or not a fire has occurred in the monitoring area by processing the image taken by the photographing means installed in a dark environment is provided. When the image is captured from the photographing means, the gain is lowered, so that an image suitable for image processing can be obtained without being affected by smear, so that accurate fire discrimination can be performed and fire detection accuracy can be improved. There is an effect. Moreover, since the gain is set high during normal monitoring, the entire background can be confirmed firmly, and the original stable monitoring function can be secured.
[0043]
In addition, according to the present invention, the frame memory between the display means and the photographing means is turned on during the photographing period, so that the entire background can be confirmed firmly even during image processing, as well as during normal monitoring. Accurate and stable monitoring becomes possible, and there is an effect that it is possible to contribute to improvement of fire detection accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for illustrating the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image (original image) projected by a monitoring camera.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an image after binarization processing (extraction processing).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
画像処理の撮像開始に当たり、ゲイン低下要求信号を出力して、撮影手段のゲインを下げてから、複数枚の画像を撮像し、
画像処理用の画像の撮像が終了したことを判別したら、ゲイン上昇要求信号を送出して、撮像手段のゲインを初期の設定値まで上昇させ、
上記画像処理手段が上記撮影手段から画像を取り込む間は、該フレームメモリに、ゲインが低下される前の視感度に設定された画像を記憶して保持させ、前記表示手段に表示させることを特徴とする火災検出装置。An imaging unit that is installed in an environment where the brightness is dark and captures the monitoring area; a display unit that is connected to an output side of the imaging unit via a frame memory and displays an image captured by the imaging unit; A fire detection device comprising: an image processing means that processes an image taken by a photographing means and detects whether or not a fire has occurred in the monitoring area ;
At the start of image processing imaging, output a gain reduction request signal, reduce the gain of the imaging means, then capture multiple images,
When it is determined that imaging of an image for image processing has been completed, a gain increase request signal is sent to increase the gain of the imaging means to an initial set value,
While the image processing means captures an image from the photographing means, the frame memory stores and holds the image set to the visibility before the gain is reduced, and displays it on the display means. Fire detection device.
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