JP4653207B2 - 煙検出装置 - Google Patents
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Description
1)監視カメラの画像を目視確認することで、遠隔地において煙検出状況の把握が可能となる。
2)すでに設置されている監視カメラを流用することが可能であり、効率的な設備を構築できる。
従来技術においては、煙を検出するために、フレーム差分画像あるいは背景画像からの輝度差が所定の閾値を超えた画素領域を抽出していた。しかしながら、例えば、周囲の照明条件の変化などの影響により、撮像された画像に変化が生じてしまう場合には、煙が発生していない部分を煙として誤検出してしまうという問題がある。
図1は、本発明の実施の形態1における煙検出装置の構成図である。本実施の形態1における煙検出装置は、画像メモリ10、煙検出エリア選択部20、および煙発生検出部30を備えている。画像メモリ10は、カメラ1により撮像された画像を、過去一定期間分、時系列データとして記憶できるように、複数フレーム分の画像メモリとして構成されている。
輝度ヒストグラム作成手段21は、撮像された画像内に侵入物あるいは煙などの変化の発生があるか否かの判断を、所定の画素ごとに、過去一定期間内の輝度のヒストグラムを算出することにより行う。
また、発生前の輝度分布と発生後の輝度分布の輝度差がわずかである場合にも、過去一定期間内の複数の画像に基づく画素ごとのヒストグラムを求めることにより、侵入物の発生、あるいは煙の発生を高精度に識別することが可能となる。
輝度変化判定手段22は、輝度ヒストグラム作成手段21により所定の画素ごとに個別に算出(生成)された輝度ヒストグラムに基づいて、侵入物あるいは煙の発生により新たに生じた輝度値の存在の有無を検出する。例えば、輝度変化判定手段22は、図2(b)に示すように、(発生前の)輝度分布に対して、頻度の少ない輝度値の画素が所定数発生した場合には、その画素の部分において、侵入物あるいは煙が発生した可能性が高いと判断できる。
輝度変化判定手段22によりマッピングされた1画面分のデータは、あらかじめ決められた複数のエリアに分割されている。そして、検出候補領域特定手段23は、「1」と「0」でマッピングされた、あらかじめ分割されたエリアごとに、「1」である画素の比率が所定値以上あるかないかを判断する。
特徴量の抽出方法の代表的なものとしては、次の4つを挙げることができる。煙検出を詳細に行うべき候補領域に対して、以下の方法を適用して特徴量を求めることで、煙特徴量算出手段31は、その領域内において煙が発生した可能性が高いか否かを判断できる。なお、以下の煙特量の算出は、特に、流れを伴う比較的遅い煙を検出するのに適した手法である。
煙特徴量算出手段31は、煙検出エリア選択部20により特定された煙検出を詳細に行うべき候補領域ごとに、各領域内の画素の輝度分散を算出する。輝度分散を算出するにあたって、煙特徴量算出手段31は、必ずしも領域内のすべての画素を用いる必要はない。煙特徴量算出手段31は、輝度変化判定手段22により、侵入物あるいは煙の発生した可能性が高い画素として「1」にマッピングされた画素のみを対象に、輝度分散を算出してもよい。
煙特徴量算出手段31は、煙検出エリア選択部20により特定された煙検出を詳細に行うべき候補領域ごとに、各領域内の画素の平均輝度を算出する。平均輝度を算出するにあたって、煙特徴量算出手段31は、必ずしも領域内のすべての画素を用いる必要はない。煙特徴量算出手段31は、輝度変化判定手段22により、侵入物あるいは煙の発生した可能性が高い画素として「1」にマッピングされた画素のみを対象に、平均輝度を算出してもよい。
煙特徴量算出手段31は、上述した抽出方法2と同様にして、それぞれの対象領域ごとに、平均輝度の時系列データを生成する。そして、煙特徴量算出手段31は、生成した平均輝度の時系列データをフーリエ変換し、パワースペクトルを算出する。
煙特徴量算出手段31は、煙検出エリア選択部20により特定された煙検出を詳細に行うべき候補領域ごとに、その候補領域内の各画素と、あらかじめ画像メモリ10に記憶しておいた基準画像の対応する画素との輝度差分値を求める。さらに、煙特徴量算出手段31は、候補領域ごとにおける輝度差分値の平均値を求め、その平均値が所定の値より大きい場合、あるいは所定の範囲内にある場合に、煙が発生した可能性が高いと判断することができる。
マッピング手段32は、煙特徴量算出手段31による4種類の抽出方法1〜4による抽出結果に基づいて、煙検出を詳細に行うべき候補領域ごとのマッピングを行う。例えば、マッピング手段32は、4種類の抽出方法1〜4のいずれか1つ以上の方法で煙が発生した可能性が高いと判断された領域を「1」に、それ以外の領域を「0」に設定することができる。
マッピング手段32によりマッピングされた1画面分の各領域のデータに基づいて、煙判定手段33は、「1」としてマッピングされた(候補)領域が、ある所定の領域数にまたがって、所定期間継続して検出されるか否かを判断する。例えば、煙判定手段33は、縦方向あるいは横方向にn(nは2以上の整数)以上の領域がマッピング手段32により「1」としてマッピングされ、かつ過去から現在にかけて順次撮像された時系列の画面にm(mは2以上の整数)回以上連続して、その連結領域が検出された場合に、煙が発生していると最終的に判断することができる。
Claims (5)
- 監視カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、煙の発生を検出する煙検出装置であって、
前記監視カメラにより時系列で撮像された複数の画像を記憶する画像メモリと、
前記画像メモリに記憶された前記複数の画像に基づいて、過去一定期間内の複数回にわたって所定の画素ごとに同一画素の輝度ヒストグラムを算出し、前記輝度ヒストグラムに基づいて、侵入物あるいは煙の発生のないときの輝度値の分布とは異なる分布の有無を検出することで、侵入物あるいは煙の発生により新たに生じた輝度値の存在の有無を検出し、前記画像処理を施す候補領域を特定する煙検出エリア選択部と
を備えることを特徴とする煙検出装置。 - 請求項1に記載の煙検出装置において、
前記煙検出エリア選択部は、
前記輝度ヒストグラムを算出する輝度ヒストグラム作成手段と、
前記輝度ヒストグラム作成手段により前記所定の画素ごとに個別に算出された前記輝度ヒストグラムに基づいて、侵入物あるいは煙の発生のないときの輝度値の分布とは異なる分布の有無を検出することで、侵入物あるいは煙の発生により新たに生じた輝度値の存在の有無を検出し、前記新たに生じた輝度値が存在する画素をマッピングする輝度変化判定手段と、
複数の画素からなるあらかじめ決められたそれぞれのエリアごとに、前記輝度変化判定手段により前記新たに生じた輝度値が存在するとしてマッピングされた画素の占める比率を求め、前記比率が所定値以上である領域を、前記画像処理を施す前記候補領域として特定する検出候補領域特定手段と
を有することを特徴とする煙検出装置。 - 請求項1または2に記載の煙検出装置において、
前記監視カメラにより撮像された画像内で前記候補領域として特定されるそれぞれの領域に対して、煙に関する特徴量を算出し、算出結果に基づいて煙発生の有無を判断する煙発生検出部をさらに備えることを特徴とする煙検出装置。 - 請求項3に記載の煙検出装置において、
前記煙発生検出部は、
前記候補領域のそれぞれに対して、煙に関する特徴量を抽出し、抽出結果に基づいて煙が発生した可能性が高いか否かを判断する煙特徴量算出手段と、
前記煙特徴量算出手段により煙が発生した可能性が高いと判断された領域をマッピングするマッピング手段と、
前記マッピング手段により煙が発生した可能性が高いと判断されてマッピングされた領域が、ある所定の領域数にまたがって、所定期間継続して検出された場合に煙が発生したと判定する煙判定手段と
を有することを特徴とする煙検出装置。 - 請求項4に記載の煙検出装置において、
前記煙特徴量算出手段は、煙が発生した可能性が高いか否かを判断するために、前記特徴量として複数の特徴量を抽出し、
前記マッピング手段は、前記複数の特徴量に基づく個別の判断結果の特定の組合せにより、前記組合せで共通して煙が発生した可能性が高いと判断された領域をマッピングする
ことを特徴とする煙検出装置。
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