JP4410876B2

JP4410876B2 - 火災の火点位置検出装置

Info

Publication number: JP4410876B2
Application number: JP20384599A
Authority: JP
Inventors: 克弘落合
Original assignee: Nippon Dry Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Dry Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001034864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災が発生したときに火災発生箇所を特定するための火点位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大空間などの天井高の高い屋内での火災の発生は、天井等に設置された炎感知器で検知し、警報を発している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし炎感知器だけでは、火災が発生したことは検知できても、炎感知器の監視区域の中のどこで火災が発生したのかを知ることはできない。このため大空間などでは火災発生箇所の特定に時間がかかり、迅速な消火活動に支障をきたすという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、火災発生箇所を特定することができる火点位置検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る火点位置検出装置は、炎感知器と、この炎感知器の監視区域が視野に入るように設置されるＣＣＤカメラと、前記炎感知器から炎感知信号が入力された時に前記ＣＣＤカメラで撮影した画像について火点の抽出処理を行う手段とを備え、火点を抽出した画像から火点の位置を求めることを特徴とするものである。
【０００６】
火点の平面的な位置を検出するのであれば、ＣＣＤカメラは１台でもよい。ＣＣＤカメラを２台用いれば、火点の立体的な位置を検出することも可能である。
【０００７】
ＣＣＤカメラを２台用いる場合、本発明に係る火点位置検出装置は、炎感知器と、所定の間隔をおいてそれぞれ前記炎感知器の監視区域が視野に入るように設置される２台のＣＣＤカメラと、前記炎感知器から炎感知信号が入力された時に各ＣＣＤカメラで撮影した画像について火点の抽出処理を行う手段と、火点を抽出した２つの画像から２台のＣＣＤカメラの光軸を基準とする火点の方向を求めて火点の位置を演算する手段とを備える構成となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す。図において、１は天井等に取り付けられた炎感知器、２Ａ、２Ｂはそれぞれ炎感知器１の監視区域が視野に入るように配置されたＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂの光軸は平行であり、光軸の間隔Ｗは一定である。炎感知器１とＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂは同一のケース３内に組み込んで一体型とすることが好ましい。
【０００９】
炎感知器１は一般に用いられている紫外線式、赤外線式又は紫外線赤外線併用式や炎複合式のものである。ＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂとしては、ＣＣＤ素子を搭載したボード（プリント配線板）とレンズが一体化されたボード・レンズ一体型カメラを使用することが、小型化、軽量化、低コスト化を図る上で好ましい。ボード・レンズ一体型カメラとしては例えば、ＮＴＳＣ信号出力、１／４インチインターライン転送ＣＣＤ、有効画素５１２Ｈ×４９２Ｖ（約２５万画素）、水平解像度３３０ＴＶライン以上、Ｓ／Ｎ比４０ｄＢ以上、最低照度４０ルクス、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）０〜６ｄＢ、ＥＬＣ（電子シャッタ）１／60秒〜１／10,000秒、消費電力１６０ｍＡ、電源電圧ＤＣ５〜６Ｖのものが市販されている。製品例として松下通信工業株式会社のＧＰ−ＣＸ１５１シリーズ等がある。
【００１０】
炎感知器１とＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂを上記のように設置しておくと、炎感知器１が炎を検出した場合、ＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂの撮影画像には新たな輝点が出現する。この輝点が炎であるから、画像上での輝点の位置を抽出すれば、ＣＣＤカメラの光軸（ＣＣＤカメラの視野の中心軸線）との関係から、各ＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂからの火点の方向θ₁、θ₂を求めることができる。この２つの方向が交差した部分に炎が存在することになるから、この２つの方向の交差点の位置（Ｌ，Ｄ）を求めれば、火点の位置を検出することができる。
【００１１】
具体的には次のような処理を行う。ＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂで撮影した画像は火点抽出部４Ａ、４Ｂに入力され、一定時間蓄えらた後、消去される。つまり火点抽出部４Ａ、４Ｂは新たに入力された画像を記録し、一定時間保持した画像を消去する動作をエンドレスに繰り返す。
【００１２】
炎感知器１が炎を感知すると、その信号は送信機６を経て受信機７に送られて火災報知器（図示せず）を動作させると共に、火点抽出部４Ａ、４Ｂにも入力される。火点抽出部４Ａ、４Ｂでは、炎感知器２Ａ、２Ｂから信号が入力されると、画像上で火点の抽出処理を行う。この処理は、炎感知器２Ａ、２Ｂから信号が入力された時（火災発生時）の画像と、それより一定時間前（例えば５秒から１分位前。この時間は発報の応答早さによって決める）の火災発生前の画像とを比較することにより行う。
【００１３】
図２はこの処理を簡略化して示したものである。５×５の枡目の１つ１つをＣＣＤの画素とする。（ａ）は火災発生前の画像、（ｂ）は火災発生時の画像である。火災発生前には電球又は太陽光の反射などにより２つの輝点が存在していたが、火災の発生により輝点が１つ追加される。したがって（ａ）の画像から（ｂ）の画像を引算すれば、（ｃ）のように火点だけを抽出することができる（画像差分処理）。これにより画像上の（ＣＣＤカメラの視野の中の）火点の位置を求めることができる。
【００１４】
ただし上記のような単純な処理だけではノイズによる誤検出も多くなるので、火点抽出部４Ａ、４Ｂに取り込んだ画像を画素単位で時間移動平均して、時間的な揺らぎを抑える処理などを併用するとよい。また炎の画像をより鮮明に捉えるためには、ＣＣＤカメラ２Ａ、２Ｂのレンズに赤色フィルタをつけたり、赤外線透過フィルタをつけたりして、赤又は赤外線の感度だけを高くすることも有効である。この場合、炎感知器１は赤外線式ではなく紫外線式とした方が、異なる波長で監視することになるので、誤報の危険を低くすることができる。またＣＣＤカメラは一定の輝度以下は信号化しない（オートアイリス機能を停止させる）ことも誤報を防止する上で好ましい。また、複数画素を平均化することも、画素単位のバラツキを抑えたり、ノイズを抑えたりするのに有効である。
【００１５】
次に、それぞれの火点抽出部４Ａ、４Ｂで処理された火点の位置を示す画像情報は、火点位置演算部５に入力される。火点位置演算部５では、まずＣＣＤカメラの光軸の位置と画像の中の火点の位置との関係から火点の方向θ₁、θ₂を演算する。光軸の間隔Ｗは既知であるから、方向θ₁、θ₂が分かれば次の演算により、火点の位置ＬとＤを求めることができる。
【００１６】
▲１▼ 次の連立方程式を解く。
Ｄ＊ tanθ₁＝Ｌ−Ｗ
Ｄ＊ tanθ₂＝Ｌ
▲２▼ Ｄ＝−Ｗ／（ tanθ₁− tanθ₂）
▲３▼ Ｌ＝−Ｗ＊ tanθ₂／（ tanθ₁− tanθ₂）
【００１７】
このようにして求められた火点の位置ＬとＤの値は送信機６を経て受信機７に送られ、図示しない画像表示装置に火点の位置が表示され、火災警報が発報される。
また火点の位置ＬとＤの値から自動制御によって放水銃を火点に向け、放水、消火することができる。また当該火点の上方に位置するスプリンクラーを作動させ、消火することができる。このように火点位置情報を得ることによって防災設備を自動制御して自動消火したり、防火シャッター、防火扉を自動閉鎖して延焼を防止することができる。
【００１８】
なお図１では説明を簡単にするため、火点の位置をＬとＤのみで示したが、実際にはＣＣＤカメラ２Ｂの光軸の周りの基準位置からの火点の角度も、火点位置を特定する要素となる。ＣＣＤカメラ２Ｂの光軸の周りの基準位置からの火点の角度は火点抽出部４Ｂで得られた画像から求めることができる。
【００１９】
なお炎感知器は誤報を発する場合がある。炎感知器とＣＣＤカメラを併用すると、炎感知器の感知信号が火災によるものか否かを判定することも可能である。炎感知器の誤報の多くは、ハロゲン灯、水銀灯、太陽光の直射光、反射光を検出したことによると考えられる（床面や灰皿等での反射）。これ以外にも紫外線灯、殺菌灯、レーザー光、溶接火花、モーターの火花、電撃殺虫灯などの直射光、反射光を検出して誤報を発することもある。これらの光と、火災の炎との画像的な違いは、炎には一般に揺らぎがあり、輝度部分の面積変動が観測されるのに対し、これらの光にはそれがないことである。したがってＣＣＤカメラの画像の輝点の面積を計算して（面積計算処理）、それが図３（ａ）〜（ｃ）のように時間的に変化しない場合は火災ではないと判定でき、また同図（ｇ）〜（ｉ）のように明滅する場合も火災ではないと判定でき、同図（ｄ）〜（ｆ）のように時間的に変化する場合は火災であると判定できる。
【００２０】
またＣＣＤカメラには、懐中電灯やサーチライトやレーザー光の反射のように移動する輝点が捉えられる場合もある。このような場合の誤報を抑えるためには、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように時間の経過と共に輝点が高速で移動するものものは火災でないと判定するアルゴリズム（重心位置移動処理）を取り入れればよい。また同様に図４（ｇ）〜（ｉ）に示すように明滅するものは火災でないと判定するアルゴリズムも取り入れればよい。
【００２１】
以上のような各種の火災判定を行ってから火点位置検出を行えば、より信頼性の高い火災報知、火点位置検出を行うことができる。その場合の処理のフローを示すと図５のとおりである。
【００２２】
以上の実施形態では、ＣＣＤカメラを２台用いる場合を説明したが、平面的な火点の位置を検出するのであれば、ＣＣＤカメラは１台でもよい。１台の場合はＣＣＤカメラで撮影した画像について火点の抽出処理を行い、火点を抽出した画像から火点の位置を求めればよい。
また以上の実施形態では火点位置検出装置を天井に下向きに取り付けた場合を説明したが、側壁の天井に近い高所に、横向き又は斜め下向きに取り付けても同様に火災位置を求めることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、火災の発生と同時に火点（炎）の位置情報を得ることができる。このため大空間などで火災が発生した場合に火災発生箇所を迅速に特定することができ、消火活動、避難誘導等を適切に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る火点位置検出装置の一実施形態を示す説明図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は撮影画像からの火点抽出処理方法を示す模式図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は撮影画像から火災でないと判定する方法を、（ｄ）〜（ｆ）は撮影画像から火災であると判定する方法を示す模式図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は撮影画像から火災でないと判定する方法を示す模式図。
【図５】火災か否かを判定する処理のフロー図。
【符号の説明】
１：炎感知器
２Ａ、２Ｂ：ＣＣＤカメラ
３：ケース
４Ａ、４Ｂ：火点抽出部
５：火点位置演算部
６：送信機
７：受信機

Claims

炎感知器と、この炎感知器の監視区域が視野に入るように設置されるＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで撮影した画像から火点を抽出する火点抽出部とを備え、
前記火点抽出部は、前記ＣＣＤカメラで撮影した画像を記録し、一定時間保持した後に消去する動作をエンドレスに行い、前記炎感知器から炎感知信号が入力された時に前記ＣＣＤカメラで撮影した画像と、前記炎感知器から炎感知信号が入力される前に前記ＣＣＤカメラで撮影した画像とを比較することにより画像上で火点を抽出するものからなり、
前記火点抽出部で得られた画像から火点の位置を求めることを特徴とする火災の火点位置検出装置。
炎感知器と、所定の間隔をおいてそれぞれ前記炎感知器の監視区域が視野に入るように設置される２台のＣＣＤカメラと、前記２台のＣＣＤカメラで撮影した画像からそれぞれ火点を抽出する２つの火点抽出部とを備え、
前記２つの火点抽出部はそれぞれ、対応するＣＣＤカメラで撮影した画像を記録し、一定時間保持した後に消去する動作をエンドレスに行い、前記炎感知器から炎感知信号が入力された時に前記ＣＣＤカメラで撮影した画像と、前記炎感知器から炎感知信号が入力される前に前記ＣＣＤカメラで撮影した画像とを比較することにより画像上で火点を抽出するものからなり、
さらに、前記２つの火点抽出部で得られた２つの画像から２台のＣＣＤカメラの光軸を基準とする火点の方向を求めて火点の位置を演算する火点位置演算部を備えていることを特徴とする火災の火点位置検出装置。