JP4926602B2 - Smoke detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a smoke detection device for improving a processing time, and for minimizing the influence of a noise by setting a plurality of detection regions in an image. <P>SOLUTION: A fire detection device is provided with: a detection region setting means for setting a plurality of prescribed detection regions in an image; a smoke detection means for detecting the occurrence of smoke in the detection region; and a discrimination means for discriminating smoke in the image when the temporal and spacial density of the detection region where smoke has been detected is a prescribed value or more in the smoke detection device for detecting the occurrence of smoke within a photographed region by carrying out the image processing of an image photographed by a camera. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、監視カメラが撮像する画像を画像処理することにより煙の発生を検出する煙検出装置に関する。   The present invention relates to a smoke detection apparatus that detects the generation of smoke by performing image processing on an image captured by a surveillance camera.

従来、低輝度の固定した発煙源があること、発煙源上方に低輝度の面積変化がありその重心がゆらめいていること、及び発煙源上方の低輝度の面積が時間とともに成長していることを条件として、可視カメラからの可視画像の差分画像で形、面積の変化があり発生場所に同一性がある場合、発煙として検出する装置があった(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, there is a fixed low-brightness smoke source, there is a change in the area of the low-brightness above the smoke-source and the center of gravity is fluctuating, and the low-brightness area above the smoke-source is growing over time. As a condition, there is a device that detects smoke generation when there is a change in shape and area in a difference image of a visible image from a visible camera and there is an identity at the location of occurrence (for example, see Patent Document 1).

特開平7−245757号公報JP-A-7-245757

火災時に発生する煙において、火種となる火災源から生じる煙は、非常に短時間でたくさん生成され、動き(流れ)が大きく早い(以下、このような煙を流動煙という)。一方、火災源から離れた場所において、徐々に煙が拡散して広がる場合もあり、この場合の煙(以下、緩慢煙という)は、動きが非常に遅く時間単位における変化が乏しい。   In the smoke generated at the time of a fire, a lot of smoke generated from a fire source as a fire type is generated in a very short time, and the movement (flow) is large and fast (hereinafter, such smoke is called fluid smoke). On the other hand, smoke may gradually spread and spread at a place away from the fire source. In this case, the smoke (hereinafter referred to as slow smoke) moves very slowly and has little change in time units.

また、火災によって生じる煙には、油火災の場合は、色が黒色の黒煙であるのに対し、木材や紙が火種となる普通火災では、色が白色の白煙である。このように、煙といっても、その発生要因や場所によって、色や動きは異なり、一つの検出プログラムからでは、効率よく煙を検出することは難しいという問題がある。
また、単純な差分処理や輝度の低下による減光率だけでは、照明の変化や人体などの障害物も検出してしまい煙として区別することができないという問題がある。
また、画像全体を処理して煙を検出する場合には、画像処理にかかわる演算の処理に時間がかかると共に、ノイズの影響を受けやすいという問題がある。
この発明の目的は、画像内に複数の検出領域を設定して、処理時間の向上をはかると共に、ノイズの影響を最小限にすることを目的とする煙検出装置を提供することである。
The smoke generated by the fire is black smoke in the case of an oil fire, whereas white smoke is white in the case of a normal fire in which wood or paper is the fire type. As described above, even if smoke is used, the color and movement differ depending on the generation factor and location, and there is a problem that it is difficult to detect smoke efficiently from one detection program.
Further, there is a problem that a change in illumination or an obstacle such as a human body is detected and cannot be distinguished as smoke only by a simple difference process or a dimming rate due to a decrease in luminance.
Further, when smoke is detected by processing the entire image, there are problems in that it takes time to perform computations related to image processing and is susceptible to noise.
An object of the present invention is to provide a smoke detection device that aims to improve the processing time by setting a plurality of detection regions in an image and minimize the influence of noise.

この発明に係わる火災検出装置は、カメラで撮影される画像を画像処理することにより撮影された範囲内での煙の発生を検出する煙検出装置において、画像に、所定の検出領域を複数個、設定する検出領域設定手段と、該検出領域内の煙の発生を検出する煙検出手段と、煙を検出した検出領域の時間的空間的密度が所定の値以上のとき、画像内の煙を判別する判別手段と、を備え、検出領域は、画像内において、コントラストの大きな領域が設定される。 The fire detection device according to the present invention is a smoke detection device that detects the generation of smoke within a range captured by image processing an image captured by a camera. The image includes a plurality of predetermined detection areas, Detection area setting means for setting, smoke detection means for detecting the generation of smoke in the detection area, and determination of smoke in the image when the temporal and spatial density of the detection area where smoke is detected is equal to or greater than a predetermined value comprising a determining means for the detection area, in an image, Ru is set large area of contrast.

この発明に係わる火災検出装置は、画像に、所定の検出領域を複数個、設定し、煙を検出した検出領域の時間的、空間的密度が所定の値以上のとき、画像内の煙を判別するので、画像全体にわたって、演算処理する場合に比べ、処理時間を短くすることができる。また、検出領域は、画像のどこにでも任意に設定できるので、誤検出を起こしやすい領域を前もって、外すことで、ノイズの影響を最小限にすることができる。
また、検出領域は、画像内において、コントラストの大きな領域が設定されるので、煙が発生したとき、領域のコントラストが小さくなるように変化することをもとに、煙の検出を行うことができる。
また、煙は時間が経過すれば、必ず空間的に広がって、検出される領域の個数は増加する傾向にあるから、判別手段が、ある時間での煙有りと検出された検出領域の個数をカウントしていき、所定時間内における煙有りの検出領域の個数が所定値を超えたときに、画像内に煙を判別するという判別方法は、煙の検出にあたって、有効な判別となる。
The fire detection apparatus according to the present invention sets a plurality of predetermined detection areas in an image, and determines smoke in the image when the temporal and spatial density of the detection area in which smoke is detected exceeds a predetermined value. Therefore, the processing time can be shortened as compared with the case of performing arithmetic processing over the entire image. In addition, since the detection area can be arbitrarily set anywhere in the image, the influence of noise can be minimized by removing the area that is likely to cause erroneous detection in advance.
In addition, since the detection area is set to a high contrast area in the image, smoke can be detected based on the fact that when the smoke is generated, the contrast of the area changes to be small. .
In addition, smoke always spreads spatially over time, and the number of detected areas tends to increase. Therefore, the discrimination means determines the number of detected areas detected as having smoke at a certain time. The determination method of counting smoke and determining smoke in the image when the number of detection areas with smoke within a predetermined time exceeds a predetermined value is an effective determination in detecting smoke.

A:煙検出の原理について
まず、本実施の形態の煙検出装置を説明するまえに、どのような原理に基づいて画像から煙を検出するかについて図1〜図3を用いて説明する。図1において、図1(a)、図1(b)は、監視カメラで撮影した原画像を示し、図1(a)は煙のない状態、図1(b)は、検出領域に煙が入った状態を示している。また、図2(a)、図2(b)は、横軸が輝度、縦軸が画素数で示される検出領域内における輝度分布を示しており、それぞれ、図1(a)、図1(b)に対応した図面となっている。また、図3において、図3(a)、図3(b)は、検出領域W1の微分処理の結果を示しており、それぞれ図1(a)、図1(b)に対応した図面となっている。
A: Regarding the Principle of Smoke Detection First, before explaining the smoke detection apparatus of the present embodiment, what principle is used to detect smoke from an image will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show original images taken by a surveillance camera, FIG. 1A shows a state without smoke, and FIG. 1B shows smoke in a detection region. It shows the state of entering. 2 (a) and 2 (b) show the luminance distribution in the detection region where the horizontal axis indicates the luminance and the vertical axis indicates the number of pixels. FIG. 1 (a) and FIG. The drawing corresponds to b). Also, in FIG. 3, FIGS. 3A and 3B show the results of the differential processing of the detection region W1, respectively corresponding to FIGS. 1A and 1B. ing.

ここで検出領域とは、図1(a)、図1(b)で示した監視領域である室内において、窓ガラスの周辺を矩形で囲んだ領域W1をさし、室内において、煙の発生を監視する領域(エリア)である。図2(a)において、室内に煙がない状態においては、輝度は高い値から低い値まで、広い範囲にわたって、その画素が分布していることがわかる。各画素の輝度値を足し算して、全画素数で割った値である輝度値の平均(平均輝度値)を求めると、当然、その平均値からのずれである分散は大きな値を示すことになる。   Here, the detection region refers to a region W1 in which the periphery of the window glass is surrounded by a rectangle in the room which is the monitoring region shown in FIGS. 1A and 1B, and smoke is generated in the room. This is an area (area) to be monitored. In FIG. 2A, it can be seen that the pixels are distributed over a wide range from a high value to a low value in a state where there is no smoke in the room. When the luminance value of each pixel is added and the average of the luminance values (average luminance value), which is the value divided by the total number of pixels, is obtained, naturally, the variance that is a deviation from the average value shows a large value. Become.

これに対して、図1(b)の検出領域内に煙が入ると、その領域は、視界がぼやけた感じになってくる。このことを図2(b)の輝度の分布図でみると、煙のない状態に比べ、輝度のとりうる範囲は、狭くなってくる。ここでも同様に、輝度の平均値を求め、分散を演算すると、平均値とのずれ(分散)は小さくなることがわかる。このような煙の流入に伴い、輝度の分布範囲が狭くなることは、黒煙、白煙どちらの場合でも言えることであるが、黒煙の場合は、輝度値が低下する方向にシフトし、白煙の場合は、輝度値が上昇する方向にシフトする。また、検出領域が完全に、煙で充満された状態になれば、輝度の分布範囲は、更に狭くなり、ほぼ特定の輝度値に収束するものと考えられる。   On the other hand, when smoke enters the detection area of FIG. 1B, the area becomes blurred. When this is seen in the luminance distribution diagram of FIG. 2B, the range of luminance that can be taken is narrower than in the state without smoke. Similarly, when the average value of luminance is obtained and the variance is calculated, it can be seen that the deviation (dispersion) from the average value becomes small. With the inflow of such smoke, the fact that the luminance distribution range narrows can be said in both cases of black smoke and white smoke, but in the case of black smoke, the brightness value shifts in the direction of decreasing, In the case of white smoke, the luminance value shifts in the increasing direction. In addition, if the detection area is completely filled with smoke, the luminance distribution range is further narrowed, and is considered to converge to a specific luminance value.

また、窓ガラスを含んだ検出領域W1は、外の明るい部分と、室内の暗い部分は、輝度の差が大きく、微分処理(エッジ処理)を行うと、窓ガラス部分の輪郭に対応した、大きなエッジができる(図3(a)参照)。しかし、煙の入った状態において、微分処理を行っても、煙のない通常状態に比べ、輝度の差は大きくなく、エッジはあまりでない(図3(b)参照)。つまり、煙が発生する場合には、エッジ量が低下するものと考えられる。
更に、煙のゆらぎは、小さく、周波数分析を行うと、低周波帯域が高周波帯域よりも大きくなることが確認された。
In addition, the detection area W1 including the window glass has a large luminance difference between the outside bright part and the indoor dark part, and when the differential process (edge process) is performed, it corresponds to the outline of the window glass part. An edge is formed (see FIG. 3A). However, even if the differentiation process is performed in a smoke-containing state, the difference in luminance is not large and the edge is not so much compared to the normal state without smoke (see FIG. 3B). That is, it is considered that the edge amount decreases when smoke is generated.
Further, the smoke fluctuation was small, and it was confirmed that the low frequency band was larger than the high frequency band when frequency analysis was performed.

このような観点に基づき、本出願の発明者は、煙が発生すると、
(1)視界がぼやけ透過率又はコントラストが低下すること、
(2)輝度値がある値に収束すること、
(3)輝度分布の範囲が狭まり輝度の分散が小さくなること、
(4)輝度の平均値が、通常の煙のない状態から変化すること、
(5)検出領域において、エッジの総和量が低下すること、
(6)低周波帯域の強度が高周波帯域の強度よりも大きいこと、
を導きだした。これらを総合的に判断して煙の検出を可能なものとした。
Based on such a viewpoint, the inventor of the present application, when smoke is generated,
(1) The field of view is blurred and the transmittance or contrast is lowered.
(2) the luminance value converges to a certain value;
(3) The luminance distribution range is narrowed and the luminance dispersion is reduced,
(4) The average value of luminance changes from a normal smoke-free state,
(5) In the detection area, the total amount of edges decreases,
(6) The intensity of the low frequency band is greater than the intensity of the high frequency band,
I started. Judging from these comprehensively, smoke can be detected.

B:本発明の基本構成
実施の形態1.
図4は、この発明の実施の形態1に係わる火災検出装置の構成図である。この発明の実施の形態1に係わる火災検出装置は、図4に示すように、火災発生監視範囲を例えば1秒間に30枚の割合で撮影してフレーム毎の画像データを出力するカメラ2および画像データを処理して煙の発生を検出しそれに基づいて警報を発する煙検出装置3を備える。このカメラ2は、例えばCCDカメラまたはCMOSカメラから構成される。
B: Basic configuration of the present invention Embodiment 1
FIG. 4 is a block diagram of the fire detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 4, the fire detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention captures a fire occurrence monitoring range, for example, at a rate of 30 frames per second and outputs image data for each frame. A smoke detection device 3 is provided for processing the data to detect the generation of smoke and issue an alarm based on the detection. The camera 2 is composed of, for example, a CCD camera or a CMOS camera.

煙検出装置3は、中央演算装置(CPU)4、ROM5、RAM6、内蔵タイマ7、入出力インターフェース(I/O)8からなり、フレームグラバー9と外部記憶装置10とが内蔵されているコンピュータから構成されている。
フレームグラバー9は、カメラ2が出力した、NTSC方式の映像信号から、画像データを取得する。画像データは、例えば1ライン640画素、1フレーム480ラインからなり、画素は、256階調の輝度で表される。ROM5には、CPU4で行う処理演算の手順がプログラムとして記憶されており、CPU4はプログラムを読み出し、それに基づいて処理演算の手順を進める。
The smoke detection device 3 includes a central processing unit (CPU) 4, a ROM 5, a RAM 6, a built-in timer 7, and an input / output interface (I / O) 8. From the computer in which the frame grabber 9 and the external storage device 10 are built-in. It is configured.
The frame grabber 9 acquires image data from the NTSC video signal output from the camera 2. The image data is composed of, for example, one line of 640 pixels and one frame of 480 lines, and the pixels are represented by luminance of 256 gradations. The ROM 5 stores a procedure for processing operations performed by the CPU 4 as a program. The CPU 4 reads the program and advances the procedure for processing operations based on the program.

図5は、この発明の実施の形態1に係わる煙検出装置3に確保されている各種記憶部である。
煙検出装置3には、図5に示すように、流動煙画像に関する輝度データ(以下、流動煙画像データと称す)を記憶する流動煙画像記憶部11、緩慢煙画像に関する輝度データ(以下、緩慢煙画像データと称す)を記憶する緩慢煙画像記憶部12、基準画像に関する輝度データ(以下、基準画像データと称す)を記憶する基準画像記憶部13、差分画像に関する輝度データ(以下、差分画像データと称す)を記憶する差分画像記憶部14、基準画像の各検出領域に関する基準最大輝度、基準最小輝度、基準平均輝度および基準分散(以下、基準データと称す)を記憶する基準データ記憶部15、検出領域に関する情報を記憶する検出領域記憶部16、ヒストグラムの出現頻度の平均と分散を記憶するヒストグラム記憶部17、時系列的に検出領域の輝度の平均と分散を記憶する輝度平均分散記憶部18、火災検出手順の度に検出数を記憶する検出数記憶部19が記憶領域として設定されている。
FIG. 5 shows various storage units secured in the smoke detection device 3 according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 5, the smoke detection device 3 includes a flow smoke image storage unit 11 that stores luminance data related to a flowing smoke image (hereinafter referred to as “flowing smoke image data”), and luminance data related to a slow smoke image (hereinafter referred to as “slow”). Slow smoke image storage unit 12 that stores smoke image data), reference image storage unit 13 that stores luminance data related to the reference image (hereinafter referred to as reference image data), and luminance data related to the difference image (hereinafter referred to as difference image data) A reference image storage unit 14 for storing a reference maximum luminance, a reference minimum luminance, a reference average luminance and a reference variance (hereinafter referred to as reference data) for each detection area of the reference image, A detection area storage unit 16 for storing information about the detection area, a histogram storage unit 17 for storing the average and variance of the appearance frequency of the histogram, and the detection area in time series Average luminance distribution storage unit 18 that stores the mean and variance of the luminance of the detected number storage unit 19 that stores the detection count each time a fire detection procedure is set as a storage area.

煙検出装置3の大まかな構成は、図6に示すように、基準画像データを更新し検出領域を設定する検出準備手段21、カメラ2から出力される画像データを流動煙画像記憶部11と緩慢煙画像記憶部12に記憶する画像記憶手段22、緩慢煙または流動煙を検出する煙検出手段23、緩慢煙または流動煙を検出したとき火災判別を行う火災判別手段24とから構成されている。   As shown in FIG. 6, the rough configuration of the smoke detection device 3 includes a detection preparation means 21 that updates reference image data and sets a detection area, and image data output from the camera 2 is sluggish with the flowing smoke image storage unit 11. It comprises image storage means 22 for storing in the smoke image storage section 12, smoke detection means 23 for detecting slow smoke or flowing smoke, and fire determination means 24 for determining fire when slow smoke or flowing smoke is detected.

ここで、まず、本実施の形態の画像処理方法について詳細に説明する前に、画像処理を行う前段階について説明する。この前段階に行う処理について、検出準備手段21が行う処理について説明する。検出準備手段21は、基準画像更新手段26、検出領域設定手段27を備えている。
煙検出装置3において、検出領域から異常発生領域となる煙発生領域を抽出する手段としては、画像間の差分処理を基本としている。特に、火源から近い場所で発生した、動きが早く面積変化も大きい流動煙の検出にあっては、フレーム間の差分処理を行う。
Here, before describing the image processing method of the present embodiment in detail, a pre-stage of performing image processing will be described. The processing performed by the detection preparation means 21 will be described with respect to the processing performed in the previous stage. The detection preparation unit 21 includes a reference image update unit 26 and a detection area setting unit 27.
In the smoke detection device 3, the means for extracting the smoke generation region that becomes the abnormality generation region from the detection region is based on difference processing between images. In particular, in the detection of flowing smoke that occurs near a fire source and moves quickly and has a large area change, difference processing between frames is performed.

基準画像は、例えば図1(a)のように、普段、何も異常が発生していない状態において撮影された画像であり、基準画像記憶部13に記憶されている。この基準画像は、常に、その画像を記憶しておくものではなく、公知技術の手段を用いて、逐次、更新されて、日照とかの細かな影響を排除するものである。
基準画像更新手段26は、少し説明すれば、タイマ7の時刻に基づいて、基準画像は定期的に更新する。所定時間が経過して、基準画像の更新時期が到来すると、流動煙画像記憶部11から最新画像データを読み出し基準画像データを更新するが、この際、元の基準画像と更新しようとする基準画像との相関をとって、変化がほとんどない場合にのみ、基準画像を更新するようにする。
For example, as shown in FIG. 1A, the reference image is an image that is usually taken in a state where no abnormality has occurred, and is stored in the reference image storage unit 13. This reference image does not always store the image, but is updated sequentially using means of a known technique to eliminate fine effects such as sunshine.
The reference image update means 26 updates the reference image periodically based on the time of the timer 7, in short description. When the reference image update time comes after a predetermined time has elapsed, the latest image data is read from the flowing smoke image storage unit 11 and the reference image data is updated. At this time, the reference image to be updated with the original reference image is updated. The reference image is updated only when there is almost no change.

次に、検出領域設定手段27について説明する。検出領域設定手段27は、検出処理を開始する前に実行され、基準画像や最新の撮影画像において、画像のどの部分の領域を、検出領域として設定するかを決めるものである。画像全体を監視しようとすると、画像処理の演算量が膨大となって大変である。そこで本実施の形態では、画像において、複数の小領域、例えば縦64*横64の画素領域をまとめて検出領域とし、この領域を画像内に任意に設定する。このように、画像全体でなく、一部の領域を検出領域として取り扱うことにより、演算量を少なくすることができ、且つノイズの影響を小さくすることができる。検出領域の大きさは限定されないが、2のN乗の大きさにすると、周波数解析などを行う際に、都合がよい。また、2つ以上の検出領域を連結して、1つの検出領域として扱ってもよい。   Next, the detection area setting means 27 will be described. The detection area setting means 27 is executed before starting the detection process, and determines which area of the image is set as the detection area in the reference image or the latest photographed image. When trying to monitor the entire image, the amount of calculation for image processing becomes enormous, which is difficult. Therefore, in this embodiment, a plurality of small areas, for example, 64 * 64 horizontal pixel areas are collectively set as a detection area in the image, and this area is arbitrarily set in the image. In this way, by treating a part of the region as a detection region instead of the entire image, the amount of calculation can be reduced and the influence of noise can be reduced. The size of the detection region is not limited, but a size of 2 to the Nth power is convenient when performing frequency analysis or the like. Further, two or more detection areas may be connected and handled as one detection area.

図1(a)において、検出領域が、W1、W2で示されている。ここで、W1は、窓ガラスを囲んだ矩形の領域であり、W2は、部屋の床側の隅を矩形で囲んだ領域である。ここで、検出領域Wは、画像のどの部分にも、その大きさ、形状を変えて設定することが可能であるが、望ましくは、検出対象となる煙が発生する場所であり、煙が検知しやすい場所に設定すべきである。   In FIG. 1A, detection areas are indicated by W1 and W2. Here, W1 is a rectangular region surrounding the window glass, and W2 is a region surrounding the corner on the floor side of the room with a rectangle. Here, the detection area W can be set in any part of the image by changing its size and shape. Preferably, the detection area W is a place where smoke to be detected is generated, and smoke is detected. It should be set in a place that is easy to do.

検出領域は、検出感度を考慮して設定することが望ましく、輝度の変化の大きな領域を検出領域としている。これは、図1、図2の煙検出原理で説明したように、煙の流入に伴い、その領域は、輝度の分布範囲が狭くなる。即ち、何もない通常状態のときから、輝度分布が狭い領域では、煙が入っても、変化が乏しく、煙を検出しにくい。これに対し、窓ガラスの領域W1は、外光が入っており、部屋の隅のW2の領域に比べれば、輝度分布が広いので、煙が入ると、輝度の分布の変化が検出しやすい。検出領域設定手段27は、具体的には、初めの基準画像データを空間微分処理し空間微分値の大きな領域を検出領域として設定する。   It is desirable to set the detection area in consideration of detection sensitivity, and an area having a large change in luminance is set as the detection area. As described with reference to the smoke detection principle of FIGS. 1 and 2, as the smoke flows in, the area has a narrow luminance distribution range. That is, in a region where the luminance distribution is narrow from the normal state where there is nothing, even if smoke enters, the change is scarce and it is difficult to detect smoke. On the other hand, the window glass region W1 contains external light and has a wider luminance distribution than the W2 region at the corner of the room. Therefore, when smoke enters, changes in the luminance distribution are easily detected. Specifically, the detection area setting means 27 performs spatial differential processing on the first reference image data and sets an area having a large spatial differential value as a detection area.

検出領域設定手段27は、初めの基準画像データのうち、輝度の飽和の影響を防止するため、所定の輝度以上を除外する。例えば、輝度が250以上である画素を除いて空間微分処理して空間微分値を求め、空間微分値の総和の最も大きな領域を1つの検出領域と設定する。具体的には、基準画像を領域、例えば縦64×横64、計4096画素からなる領域で全体に亘って走査して各領域の空間微分値の総和を求める。それから、最も空間微分値の総和の大きい領域を第1の検出領域と設定し、次に、第1の検出領域と重ならない領域のうち最も空間微分値の総和の大きい領域を第2の検出領域と設定する。この操作を繰り返して、所定の個数の検出領域を設定し、設定された検出領域の情報を検出領域記憶部16に記憶する。   The detection area setting means 27 excludes the predetermined reference luminance or higher from the initial reference image data in order to prevent the influence of luminance saturation. For example, a spatial differential value is obtained by performing spatial differential processing excluding pixels with luminance of 250 or more, and a region having the largest sum of spatial differential values is set as one detection region. Specifically, the reference image is scanned over the entire area, for example, an area composed of 64 × 64 pixels, for a total of 4096 pixels, to obtain the sum of the spatial differential values of each area. Then, the region having the largest sum of the spatial differential values is set as the first detection region, and then, the region having the largest sum of the spatial differential values among the regions not overlapping the first detection region is set as the second detection region. And set. By repeating this operation, a predetermined number of detection areas are set, and information on the set detection areas is stored in the detection area storage unit 16.

また、検出準備手段21は、基準データ演算手段28を備えている。基準データ演算手段28は、検出領域毎の基準最大輝度、基準最小輝度、基準平均輝度および基準分散を求めるもので、検出領域毎に基準画像データから基準最大輝度、基準最小輝度、基準平均輝度、基準分散を求めて基準データ記憶部15に記憶する。   The detection preparation unit 21 includes a reference data calculation unit 28. The reference data calculation means 28 calculates a reference maximum brightness, a reference minimum brightness, a reference average brightness, and a reference variance for each detection area. The reference maximum brightness, the reference minimum brightness, the reference average brightness, The reference variance is obtained and stored in the reference data storage unit 15.

続いて、画像記憶手段22の構成について説明する。画像記憶手段22は、輝度補正手段31、流動煙画像記憶手段32、緩慢煙画像記憶手段33を備えている。
輝度補正手段は、カメラ2から入力された画像データを逆ガンマ補正して輝度を補正する。カメラ2から入力された画像データを逆ガンマ補正するのは、カメラ2が撮影し出力する画像データに、画像データをモニタに表示したとき人間の視感度に合うようにガンマ補正が施されているためである。そして、ガンマ補正が施された画像データをそのまま画像処理すると、処理結果にガンマ補正による歪みが含まれるので、輝度補正手段31により逆ガンマ補正を施して、実際の輝度に戻している。
Next, the configuration of the image storage unit 22 will be described. The image storage unit 22 includes a luminance correction unit 31, a flowing smoke image storage unit 32, and a slow smoke image storage unit 33.
The brightness correction unit corrects the brightness by performing inverse gamma correction on the image data input from the camera 2. The image data input from the camera 2 is subjected to inverse gamma correction because the image data captured and output by the camera 2 is subjected to gamma correction so as to match the human visibility when the image data is displayed on the monitor. Because. When the image data subjected to the gamma correction is subjected to image processing as it is, distortion due to the gamma correction is included in the processing result. Therefore, the inverse gamma correction is performed by the luminance correction unit 31 to restore the actual luminance.

流動煙画像記憶手段32は、輝度補正された画像データを毎回、流動煙画像記憶部11に記憶する。この流動煙画像記憶手段32は、輝度補正手段31で輝度補正された画像データを流動煙画像記憶部11に例えば300フレーム分記憶し、さらに新しい画像を記憶するときは古い画像データから先に削除していくファーストインファーストアウト手順で流動煙画像データを更新する。   The fluid smoke image storage means 32 stores the brightness-corrected image data in the fluid smoke image storage unit 11 each time. The fluid smoke image storage means 32 stores, for example, 300 frames of image data whose brightness has been corrected by the brightness correction means 31 in the fluid smoke image storage unit 11, and when deleting a new image, the old image data is deleted first. The smoke image data is updated by the first-in first-out procedure.

緩慢煙画像記憶手段33は、予め定められた緩慢煙取込周期毎に輝度補正された画像データを緩慢煙画像記憶部12に記憶するものである。緩慢煙画像記憶手段33は、緩慢煙は動きがほとんどないので、輝度補正手段31で輝度補正された画像データを例えば3秒毎に抜き出し、例えば90フレーム分記憶するし、さらに新しい画像を記憶するときも古い画像データから先に削除していくファーストインファーストアウト手順で緩慢煙画像データを更新する。
緩慢煙は、流動煙に比べ、非常に遅く室内に広がっていく煙である。このため、例えば30msec毎に、差分処理などをしても、ほとんど変化領域がないことから、撮影している画像から3秒毎に、画像を抜き出して記憶するようにしている。これに対し、流動煙は、非常に動きが早いので、30msecで撮影する毎に、その画像を記憶するようにしている。
The slow smoke image storage means 33 stores, in the slow smoke image storage unit 12, image data whose luminance has been corrected for each predetermined slow smoke capture period. Since the slow smoke hardly moves, the slow smoke image storage means 33 extracts the image data whose brightness has been corrected by the brightness correction means 31 every 3 seconds, for example, stores it for 90 frames, and further stores a new image. Sometimes, the slow smoke image data is updated by the first-in-first-out procedure in which old image data is deleted first.
Slow smoke is smoke that spreads into the room very slowly compared to flowing smoke. For this reason, for example, even if the difference process is performed every 30 msec, there is almost no change area, so that the image is extracted and stored every 3 seconds from the photographed image. On the other hand, since the moving smoke moves very quickly, the image is memorized every time shooting is performed in 30 msec.

次に、煙検出手段23の構成について説明する。煙検出手段23は、障害物検出手段35、流動煙検出手段36、緩慢煙検出手段37を備えている。障害物検出手段35は、流動煙画像データが新たに記憶されたとき、基準画像と差分処理して、検出領域毎に流動煙画像内に障害物の有無を検出するものである。
障害物検出手段35は、差分手段を有し、基準画像データと流動煙画像記憶部11の最新画像データを読み出して、検出領域毎に、この2つの画像データの輝度の差分、あるいは画像データ間の相互相関係数を算出し、差分が所定の閾値以上のとき、あるいは相関値が閾値以下のとき、その画素を動きが検出された画素として判断する。なお、変化のあった検出画素を含む検出領域に対しては、縮退膨張処理を施してノイズを除去した差分画像データを作成し差分画像記憶部14に記憶する。
Next, the configuration of the smoke detection means 23 will be described. The smoke detection means 23 includes an obstacle detection means 35, a flowing smoke detection means 36, and a slow smoke detection means 37. The obstacle detection means 35 detects the presence / absence of an obstacle in the flowing smoke image for each detection area by performing differential processing with the reference image when the flowing smoke image data is newly stored.
The obstacle detection means 35 has a difference means, reads the reference image data and the latest image data of the flowing smoke image storage unit 11, and for each detection region, the difference in luminance between the two image data or between the image data The cross-correlation coefficient is calculated, and when the difference is equal to or larger than a predetermined threshold value or when the correlation value is equal to or smaller than the threshold value, the pixel is determined as a pixel in which motion is detected. Note that, for the detection region including the detection pixel that has changed, the differential image data from which noise has been removed by performing the degenerate expansion process is created and stored in the differential image storage unit 14.

例えば、監視領域内に人が通過する場合、当然、基準画像との差分処理を行えば、検出領域内に人が障害物として検出される。単純に、差分処理しただけでは、輝度値の変化した領域(画素)が人であるのか煙であるのかはわからない。このため後述する様々な処理を行うが、撮影した入力画像と基準画像を差分処理した段階で、何らかの変化領域がある場合、それは少なくとも緩慢煙ではないことは明らかである。緩慢煙は、動きが遅く、差分を行うフレーム間において、長い時間が経過していないと、変化する領域が現れないからである。従って、障害物検出手段35により、障害物が検出された場合には、以下の緩慢煙検出手段37による煙検出は行わない。   For example, when a person passes through the monitoring area, naturally, if a difference process with the reference image is performed, the person is detected as an obstacle in the detection area. Simply by performing the difference processing, it is not known whether the area (pixel) whose luminance value has changed is a person or smoke. For this reason, various processes to be described later are performed, but it is clear that if there is any change area at the stage where the captured input image and the reference image are differentially processed, it is at least not slow smoke. This is because the slow smoke moves slowly, and a change area does not appear unless a long time elapses between frames in which the difference is performed. Therefore, when an obstacle is detected by the obstacle detection means 35, smoke detection by the following slow smoke detection means 37 is not performed.

流動煙検出手段36は、画像処理によって、流動煙の発生の有無を検出するものである。緩慢煙検出手段37は、障害物検出手段35で、障害物が検出されず、且つ新たな緩慢煙画像データが記憶されたとき、画像処理により緩慢煙の発生の有無を検出する。   The flowing smoke detection means 36 detects the presence or absence of generation of flowing smoke by image processing. The slow smoke detecting means 37 detects the presence or absence of slow smoke by image processing when no obstacle is detected by the obstacle detecting means 35 and new slow smoke image data is stored.

C:流動煙検出手段の構成(一次判定)
流動煙検出手段36は、図7に示すように、10の手段から構成されている。まず、はじめに、一次判定手段となる5つの各手段、動き検出画像作成手段42、平均輝度・分散演算手段43、領域占有比率演算手段44、微分値総和比率演算手段45、一次判定手段46について説明する。この一次判定手段46は、各演算手段43〜45で演算された値と所定値とを比較して、検出領域における煙の発生を判定するものである。
C: Configuration of fluid smoke detection means (primary judgment)
As shown in FIG. 7, the flowing smoke detection means 36 is composed of 10 means. First, each of the five units serving as the primary determination unit, the motion detection image creation unit 42, the average luminance / dispersion calculation unit 43, the area occupation ratio calculation unit 44, the differential value sum ratio calculation unit 45, and the primary determination unit 46 will be described. To do. The primary determination unit 46 compares the values calculated by the calculation units 43 to 45 with predetermined values to determine the occurrence of smoke in the detection region.

動き検出画像作成手段42は、流動煙画像記憶部11に記憶された撮影画像において、フレーム間の差分処理を行って、検出領域内における動き検出画素を抽出する。そして、その動き画素だけに関する動き検出画像データを作成して、差分画像記憶部14に記憶する。なお、フレーム間の差分処理は、時間軸において、数フレーム、例えば5〜8フレーム(150〜240msec)程度、離れたフレーム間で差分処理を行い、例えば64枚の動き検出画像を作成する。   The motion detection image creation means 42 performs a difference process between frames in the captured image stored in the fluid smoke image storage unit 11 to extract motion detection pixels in the detection region. Then, motion detection image data relating only to the motion pixel is created and stored in the difference image storage unit 14. In addition, the difference process between frames performs a difference process between several frames on the time axis, for example, about 5 to 8 frames (150 to 240 msec), and creates, for example, 64 motion detection images.

平均輝度・分散演算手段43は、64枚の動き検出画像データから、動きのある画素の時間方向の輝度の平均および分散を演算して求め、そして、平均輝度と分散それぞれの移動平均を求める。これらの移動平均は、基準画像の平均輝度と基準画像の分散と比較され、一次判定手段46によって判定される。一次判定手段46は、検出領域毎に、画像の平均輝度の移動平均が所定の範囲内にあるかを判定する。検出領域に煙が流入すれば、輝度値が変動することから、当然、平均輝度も変動する。これを移動平均として扱うことで、このようにして、平均輝度の変動がわかり、検出領域に入った物体が煙であるかの判断の目安になる。
また、一次判定手段46は、検出領域毎に、画像の輝度の分散の移動平均から、基準画像の分散よりも減少しているか否かを判定する。この分散も平均輝度と同じように、検出領域に煙が流入すれば、その値が変動(減少)する。これを移動平均として扱うことで、分散の変動がわかり、検出領域に入った物体が煙であるかの判断の目安になる。
The average luminance / dispersion calculating means 43 calculates the average and variance of the luminance in the time direction of the moving pixels from 64 pieces of motion detection image data, and calculates the moving average of the average luminance and the variance. These moving averages are compared with the average luminance of the reference image and the variance of the reference image, and are determined by the primary determination means 46. The primary determination means 46 determines whether the moving average of the average luminance of the image is within a predetermined range for each detection area. If smoke flows into the detection area, the luminance value fluctuates, so that the average luminance naturally fluctuates. By treating this as a moving average, the variation in average luminance can be found in this way, and it can be used as a standard for determining whether the object that has entered the detection area is smoke.
In addition, the primary determination unit 46 determines, for each detection region, whether or not the moving average of the image luminance variance is smaller than the variance of the reference image. Similarly to the average luminance, if the smoke flows into the detection area, the value fluctuates (decreases). By treating this as a moving average, the variation in dispersion can be understood and used as a guide for determining whether the object entering the detection area is smoke.

また、領域占有比率演算手段44は、検出領域全体の画素に対する動き検出画素が占める占有比率を求める。即ち、検出領域を構成する縦64*横64の矩形の画素領域において、差分処理によって、動いた画素、つまり、輝度が変化した画素がどの程度、その矩形領域内を個数的に占めているのかを演算して、その占有比率を求める。そして、占有比率は、一次判定手段46によって、判定される。一次判定手段46は、検出領域毎に、検出領域内にある動き検出画素が占める占有比率が所定の占有比率以上、例えば10%以上であるか否かを判定する。ここで、占有比率が、少なくとも10%以上であると判定されれば、その検出領域には、何らかの物体が生じたものと判断できる。   Moreover, the area occupation ratio calculation means 44 calculates | requires the occupation ratio which a motion detection pixel occupies with respect to the pixel of the whole detection area. That is, in the rectangular pixel area of 64 * 64 (vertical) that constitutes the detection area, how many pixels moved by the difference processing, that is, pixels whose luminance has changed, occupy the rectangular area in terms of number. To calculate the occupation ratio. The occupation ratio is determined by the primary determination means 46. The primary determination unit 46 determines, for each detection area, whether the occupation ratio occupied by the motion detection pixels in the detection area is equal to or greater than a predetermined occupation ratio, for example, 10%. Here, if it is determined that the occupation ratio is at least 10% or more, it can be determined that some object has occurred in the detection region.

微分値総和比率演算手段45は、基準画像における当該領域、つまり動きの検出された領域の空間微分値の総和と最近画像の当該領域の空間微分値の総和を求めて、基準画像の当該領域の空間微分値の総和と最近画像の当該領域の空間微分値の総和の比率を演算して求める。この比率は、一次判定手段46によって判定される。一次判定手段46は、検出領域毎に空間微分値の総和の比率が所定の比率以上、例えば5%以上変動しているか否かを判定する。検出領域に煙が流入すれば、空間微分値(エッジ)の量は、基準時からは、減ることから、空間微分値の比率をみることで、検出領域に入った物体が煙であるかの判断の目安になる。   The differential value summation ratio calculation means 45 obtains the sum of the spatial differential values of the region in the reference image, that is, the region where motion is detected, and the spatial differential value of the region of the recent image, and calculates the sum of the region of the reference image. A ratio between the sum of the spatial differential values and the sum of the spatial differential values of the area of the recent image is calculated. This ratio is determined by the primary determination means 46. The primary determination means 46 determines whether or not the ratio of the sum of the spatial differential values varies by a predetermined ratio or more, for example, 5% or more for each detection region. If smoke flows into the detection area, the amount of the spatial differential value (edge) will decrease from the reference time, so by looking at the ratio of the spatial differential value, whether the object that entered the detection area is smoke It becomes a standard of judgment.

一次判定手段46は、動き検出画素が占める占有比率が所定の占有比率以上、且つ空間微分値の総和の比率が所定の比率以上、且つ平均輝度の移動平均が所定の比率以上変動しており、且つ分散の移動平均が所定の比率以上減少しているとき、流動煙が発生している可能性があると判別する。流動煙は、流れが見えるという特徴を有しているので、検出領域内の動き検出画素の占有比率を判定することにより動くものを検出することができる。しかし、検出されたものには移動物体全般を含むことになる。   In the primary determination means 46, the occupation ratio occupied by the motion detection pixels is greater than or equal to a predetermined occupation ratio, the ratio of the sum of the spatial differential values is greater than or equal to the predetermined ratio, and the moving average of the average luminance varies more than the predetermined ratio, When the moving average of the variance is reduced by a predetermined ratio or more, it is determined that there is a possibility that flowing smoke is generated. Since the flowing smoke has a feature that the flow can be seen, it is possible to detect moving objects by determining the occupation ratio of the motion detection pixels in the detection region. However, the detected objects include all moving objects.

基準画像の空間微分値の総和と流動煙の入り込んだ画像の空間微分値の総和との比率は、流動煙が検出領域に入り込むと、空間微分値が低下し、その総和も低下するので、比率が減少することを検出することにより流動煙を検出することができる。
この一次判定手段46だけの判定により、検出領域内に煙があるかどうかを判定しても良いが、この一次判定手段46は、基本的に輝度変化に基づく情報だけで判定しているので、監視領域内の照明がオンオフされるような輝度変化を、煙として誤検出する可能性がある。そこで、周波数分析などのより高度な画像処理をさらに行うことで、二次判定として煙検出の精度を高めていく。
The ratio between the sum of the spatial differential values of the reference image and the sum of the spatial differential values of the image containing the flowing smoke is reduced when the flowing smoke enters the detection area, the spatial differential value decreases, and the sum also decreases. Flowing smoke can be detected by detecting the decrease in the amount of smoke.
Whether or not there is smoke in the detection area may be determined by the determination of only the primary determination unit 46, but the primary determination unit 46 basically determines only by information based on the luminance change. There is a possibility that a luminance change that turns on and off the illumination in the monitoring area is erroneously detected as smoke. Therefore, by performing more advanced image processing such as frequency analysis, the accuracy of smoke detection is improved as a secondary determination.

D:流動煙検出手段の構成(二次判定)
流動煙検出手段36は、二次判定用の手段として、計測線設定手段51、周波数分析手段52、周波数判定手段53を有する。計測線設定手段51は、フレーム間の差分処理を行って、動き画素のあった検出領域に対して、計測線を設定する手段である。ここで計測線の設定の仕方の一例について、図8を用いて説明する。図8(a)はマトリックス状に配置された複数の検出領域に動き画素が検出されたときの原画像データである。図8(b)は、図8(a)の原画像と基準画像との差分画像データである。図8(c)は、図8(b)の差分画像データから設定された計測線を図示したものである。
この原画像の中央には、検出領域を構成する矩形領域が、縦方向に2つ、横方向に3つ設けてある。なお、検出領域は、この図8(a)では接して配置しているが、それぞれの矩形領域に隙間を設けて配置してもよい。この図8(a)では、左下側の検出領域の下方にある火種から煙りが発生し、右上方向に流れているのを観察することができる。ここで、図8(b)において、煙で黒く示される領域は、フレーム間差分の処理によって、抽出された動きのある画素である。一番簡単な計測線は、これら動き画素を含んでいる検出領域において、矩形の中心を通る、水平線または垂直線を引いて、その線を計測線とすることである。ただ、この方法では、必ずしも、計測線上に、沢山の動き画素が含まれるというわけではない。この計測線は、以下のようにして、線上にたくさんの動き画素が含まれるように線の引き方を設定することが好ましく、この計測線は、検出対象となる煙の流れの動きを示す線となる。
D: Configuration of fluid smoke detection means (secondary determination)
The flowing smoke detection means 36 includes a measurement line setting means 51, a frequency analysis means 52, and a frequency determination means 53 as secondary determination means. The measurement line setting unit 51 is a unit that performs a difference process between frames and sets a measurement line for a detection region where a moving pixel exists. Here, an example of how to set the measurement line will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows original image data when motion pixels are detected in a plurality of detection regions arranged in a matrix. FIG. 8B shows difference image data between the original image and the reference image shown in FIG. FIG. 8C illustrates a measurement line set from the difference image data in FIG.
In the center of the original image, two rectangular areas constituting the detection area are provided in the vertical direction and three in the horizontal direction. Although the detection areas are arranged in contact with each other in FIG. 8A, the detection areas may be arranged with a gap in each rectangular area. In FIG. 8A, it can be observed that smoke is generated from the fire type below the lower left detection region and flows in the upper right direction. Here, in FIG. 8B, the area indicated by black smoke is a pixel with motion extracted by the inter-frame difference processing. The simplest measurement line is to draw a horizontal line or a vertical line passing through the center of the rectangle in the detection area including these moving pixels, and use that line as the measurement line. However, this method does not necessarily include many moving pixels on the measurement line. The measurement line is preferably set to draw a line so that a number of motion pixels are included on the line as follows, and this measurement line is a line indicating the movement of the smoke flow to be detected. It becomes.

簡易的な計測線の引き方を、この図を用いて説明する。今、動き画素を含んでいる検出領域に対して、その検出領域を縦横2つづつ計4つの矩形で分割する。この際、4つの矩形において、動き画素の個数をカウントし、動き画素をより多く含んでいる矩形2個を取り出す。そして、動き画素の多い2つの矩形(小領域)の中心同士を結ぶように直線を引き、計測線とする。例えば図8(b)の検出領域Cにおいて、4つの矩形で動き画素の多く矩形は、右上と左下の2つであるから、これらの中心を結ぶように線を引くと、右斜め上がりの斜めの計測線が引かれることになる。結果、最終的に図8(c)のように、検出領域内に計測線が設定されることになる。この計測線を引く意味は、動き画素全てを対象に周波数分析を行うと、演算量が多くなるので、検出領域内において、計測線上にある有効な画素だけを選ぶことで、画素の数を減らして、演算量を減らすことが目的である。   A simple method of drawing a measurement line will be described with reference to this drawing. Now, with respect to a detection area including moving pixels, the detection area is divided into four rectangles, two vertically and horizontally. At this time, in four rectangles, the number of moving pixels is counted, and two rectangles containing more moving pixels are extracted. Then, a straight line is drawn so as to connect the centers of two rectangles (small regions) with many moving pixels to obtain a measurement line. For example, in the detection area C of FIG. 8B, there are four rectangles with four moving pixels, that is, the upper right corner and the lower left corner. The measurement line will be drawn. As a result, a measurement line is finally set in the detection area as shown in FIG. The meaning of drawing this measurement line is that if frequency analysis is performed on all moving pixels, the amount of calculation increases.Therefore, by selecting only effective pixels on the measurement line in the detection area, the number of pixels is reduced. The purpose is to reduce the amount of calculation.

計測線の引き方は、他にも多数あり、次のような方法もある。計測線設定手段51は、動き検出画素を含む検出領域毎に、流動煙画像記憶部11から最新画像データと数回前の流動煙画像記憶手順において記憶された数フレーム前の画像データを読み出し、それぞれに対して2次元FFT処理し、数フレーム前の画像データの2次元FFT処理により得られた複素数の共役複素数を求め、最新画像データの2次元FFT処理により得られた複素数と数フレーム前の画像データに係わる共役複素数の積を求める。さらに、計測線設定手段51は、この積を逆FFT処理して相互相関係数分布を示す画像を求め、その画像内の中心に位置する画素から一番輝度の大きい画素までを結ぶ線を求め、移動ベクトルとして記憶する。さらに、計測線設定手段51は、移動ベクトルから当該検出領域に関する直近の複数回の計測線設定の際に記憶された移動ベクトルを読み出し、それらの移動ベクトルの平均のベクトルを計測線として設定するようにしてもよい。またこの際、計測線は、移動ベクトルの法線としてもよい。   There are many other ways to draw measurement lines, and there are the following methods. The measurement line setting means 51 reads the latest image data and the image data of several frames before stored in the flow smoke image storage procedure several times before from the fluid smoke image storage unit 11 for each detection region including the motion detection pixels, Two-dimensional FFT processing is performed on each of them, a complex complex number obtained by two-dimensional FFT processing of image data several frames before is obtained, and the complex number obtained by two-dimensional FFT processing of the latest image data and several frames before A product of conjugate complex numbers related to image data is obtained. Further, the measurement line setting means 51 obtains an image showing the cross-correlation coefficient distribution by performing inverse FFT processing on this product, and obtains a line connecting the pixel located at the center in the image to the pixel having the highest luminance. And stored as a movement vector. Furthermore, the measurement line setting means 51 reads the movement vector stored at the time of the most recent measurement line setting for the detection area from the movement vector, and sets the average vector of these movement vectors as the measurement line. It may be. At this time, the measurement line may be a normal line of the movement vector.

次に、周波数分析手段52について説明する。周波数分析手段52は、検出領域毎に計測線上の画素に関して最新の画像データと過去に遡る複数の画像データを使用して輝度の時系列データを抽出して、周波数分析を行い、画素個分の周波数スペクトルを算出し、それらの平均の周波数スペクトルを算出する。また、周波数判定手段53は、周波数スペクトルの強度が所定の強度以下または所定の低周波数帯の強度の積分値が高周波数帯の強度の積分値より大きいか否かを判定する。
つまり、計測線上の画素の輝度の画素毎の周波数分析を行って周波数スペクトルを求め、さらに、それらの平均スペクトルを求め、流動煙が入り込んだときの平均輝度のピークが、例えば図9に示すように、0Hzを超えて2Hz以下の周波数帯に出現することを検出する。このような周波数解析を、二次判定として行うことにより、人工光源の光量の周期的変動などを検出対象から除外することができる。
Next, the frequency analysis means 52 will be described. The frequency analysis means 52 extracts luminance time-series data using the latest image data and a plurality of image data retroactive to the pixels on the measurement line for each detection region, performs frequency analysis, and performs pixel analysis. A frequency spectrum is calculated, and an average frequency spectrum thereof is calculated. The frequency determination means 53 determines whether the intensity of the frequency spectrum is equal to or lower than a predetermined intensity or whether the integrated value of the predetermined low frequency band intensity is greater than the integrated value of the high frequency band intensity.
That is, frequency analysis is performed for each pixel of the luminance of the pixel on the measurement line to obtain a frequency spectrum, and further, an average spectrum thereof is obtained, and the peak of the average luminance when flowing smoke enters, for example, as shown in FIG. And appearing in a frequency band exceeding 0 Hz and 2 Hz or less. By performing such frequency analysis as a secondary determination, periodic fluctuations in the amount of light of the artificial light source can be excluded from detection targets.

流動煙検出手段36は、更に、二次判定用手段として、ヒストグラム作成手段54、平均・分散演算手段55、二次判定手段56を備えている。ヒストグラム作成手段54は、検出領域毎に計測線上の画素に関して最新の画像データと過去に遡る複数の画像データとの間の解析で、動きが検出された画素の数を時系列ヒストグラムとして作成する。また、平均・分散演算手段55は、時系列ヒストグラムから動き検出画素数の平均および分散を求める。
そして、二次判定手段56が、画素数の平均値に対する分散(分散/平均値)が所定の閾値以下か否かを判定する。また二次判定手段56は、周波数スペクトルの強度が所定の低周波帯の全体に対する比率が所定の比率以上、且つ画素の平均輝度および分散が所定の範囲内の場合、流動煙が発生したと判別する。
流動煙が検出領域に入ったとき計測線上の動き検出画素の出現頻度の時系列的な変動について図10を用いて説明する。例えば、図8(c)の検出領域Fにおいて、検出領域自体の大きさは、縦64*横64であるから、ここでは、計測線の長さは64であり、その計測線上に含まれる最大の画素数は64となる。ここで、図8(b)の差分画像の対応する検出領域Fを見ると、必ずしも、計測線上の全てに動き画素があるとは言えないことがわかる。
ヒストグラム作成手段54は、この計測線上にある動き画素の個数をカウントし、例えば、図10(a)に示すように、時間tの所に、その個数を縦軸方向にプロットする。このようにして、横軸方向の別の時間t、t・・における個数もプロットしていき、ヒストグラムを完成させる。このようなヒストグラムを完成させた場合、検出領域で検出されたものが煙である場合、動き画素の出現頻度の時系列的な変動は大きな値をとることはない。これに対して、図10(b)に示すような出現頻度の時系列的な変動が大きい挙動を示す場合には、検出されたものは、目まぐるしく変化する回転灯などと考えられ、このような人工光源の周期的光量変動を検出対象から分離することができる。
The flowing smoke detection means 36 further includes a histogram creation means 54, an average / dispersion calculation means 55, and a secondary determination means 56 as secondary determination means. The histogram creation means 54 creates, as a time-series histogram, the number of pixels in which motion has been detected by analysis between the latest image data and a plurality of image data retroactively with respect to the pixels on the measurement line for each detection region. The average / dispersion calculating means 55 obtains the average and variance of the number of motion detection pixels from the time series histogram.
Then, the secondary determination unit 56 determines whether or not the variance (variance / average value) with respect to the average value of the number of pixels is equal to or less than a predetermined threshold value. The secondary determination means 56 determines that flowing smoke has been generated when the intensity of the frequency spectrum is greater than a predetermined ratio and the average luminance and dispersion of the pixels are within a predetermined range. To do.
A time-series variation of the appearance frequency of the motion detection pixel on the measurement line when the flowing smoke enters the detection region will be described with reference to FIG. For example, in the detection area F of FIG. 8C, the size of the detection area itself is 64 * 64 in the vertical direction, and here, the length of the measurement line is 64, which is the maximum included on the measurement line. The number of pixels is 64. Here, when the corresponding detection area F of the difference image in FIG. 8B is viewed, it can be seen that not all the moving pixels are present on the measurement line.
Histogram creating means 54 counts the number of motion pixels in this measurement line, for example, as shown in FIG. 10 (a), at the time t 1, which plots the number in the vertical axis direction. In this way, the numbers at other times t 2 , t 3 ... In the horizontal axis direction are also plotted to complete the histogram. When such a histogram is completed, when the detection in the detection region is smoke, the time-series variation of the appearance frequency of the motion pixel does not take a large value. On the other hand, when the behavior with a large time-series fluctuation of the appearance frequency as shown in FIG. 10B shows a detected behavior, it is considered that the detected light is a rapidly changing rotating lamp. The periodic light quantity fluctuation of the artificial light source can be separated from the detection target.

E:緩慢煙検出手段の構成
緩慢煙検出手段37は、図11に示すように、輝度平均分散演算手段61、判定手段62を備えている。緩慢煙の特徴は、煙の濃度が薄く、煙の動きを捉えることができにくいことである。
輝度平均分散演算手段61は、緩慢煙の画像を取り込む周期(3秒)毎に、検出領域毎に、検出領域全体の平均輝度および分散を演算して求める。この演算された平均輝度及び分散は、判定手段62によって判定される。つまり、判定手段62は、検出領域毎に、平均輝度と基準平均輝度の比が所定の範囲内にあるか否かを判定する。また、検出領域毎に、分散が基準画像の分散に対して所定の範囲の割合内にあるか否かを判定する。
E: Configuration of Slow Smoke Detection Unit The slow smoke detection unit 37 includes a luminance average variance calculation unit 61 and a determination unit 62 as shown in FIG. The characteristic of slow smoke is that the smoke concentration is low and it is difficult to capture the movement of the smoke.
The luminance average variance calculating means 61 calculates and calculates the average luminance and variance of the entire detection region for each detection region at every cycle (3 seconds) at which a slow smoke image is captured. The calculated average luminance and variance are determined by the determining means 62. That is, the determination unit 62 determines whether the ratio between the average luminance and the reference average luminance is within a predetermined range for each detection region. Further, for each detection region, it is determined whether or not the variance is within a predetermined range with respect to the variance of the reference image.

また、緩慢煙検出手段37は、平均輝度周波数分析手段64を備えている。平均輝度周波数分析手段64は、緩慢煙の画像を取り込む周期毎に、検出領域毎に、当該検出領域の最新の画像データの平均輝度と、先だって所定の複数、流動煙画像記憶部11に記憶された、例えば63個の画像データの平均輝度を算出し、64個の平均輝度を周波数分析して平均輝度周波数スペクトルを作成する。そして、判定手段62は、平均輝度周波数スペクトルの強度が所定の強度以下か否かを判断する。また、判定手段62は、平均輝度周波数スペクトルを複数の周波数帯に分け、低周波数帯の強度の積分値ほど大きいか否かを判定する。
検出領域の輝度の平均の時系列データに関する周波数スペクトルは、緩慢煙の緩慢な動きに伴い図12(a)に示すように強度が所定の閾値以下であったり、周波数に関して2つの周波数(2Hz、8Hz)を用いて、低、中、高の3つの周波数帯に分けた場合、図12(b)に示すように、周波数の小さな低周波数帯ほど強度の積分値が大きくなる。これに対し人工光源では、中又は高の周波数帯が大きく、この周波数の特性を検出することにより、人工光源の周期的な変動と緩慢煙とを識別することができる。
The slow smoke detecting means 37 includes an average luminance frequency analyzing means 64. The average luminance frequency analysis means 64 stores the average luminance of the latest image data in the detection area and the predetermined plural number in advance in the flowing smoke image storage unit 11 for each detection area for each period of capturing the slow smoke image. For example, the average luminance of 63 pieces of image data is calculated, and the average luminance frequency spectrum is generated by frequency analysis of the 64 average luminances. And the determination means 62 determines whether the intensity | strength of an average luminance frequency spectrum is below predetermined intensity | strength. The determination unit 62 divides the average luminance frequency spectrum into a plurality of frequency bands, and determines whether or not the integrated value of the intensity in the low frequency band is larger.
As shown in FIG. 12 (a), the frequency spectrum related to the average time series data of the luminance of the detection region has an intensity of a predetermined threshold value or less as shown in FIG. 12 (a), or two frequencies (2 Hz, 8Hz), the integrated value of the intensity becomes larger as the frequency is lower, as shown in FIG. 12B. On the other hand, the artificial light source has a large middle or high frequency band, and periodic fluctuations of the artificial light source and slow smoke can be distinguished by detecting the characteristics of this frequency.

また、緩慢煙検出手段37は、透過率演算手段67と、収束輝度値演算手段68を備えている。透過率演算手段67は、緩慢煙の画像を取り込む周期毎に、検出領域毎に、透過率を式(1)に従って演算する。また、収束輝度値演算手段68は、緩慢煙の画像を取り込む周期毎に、検出領域毎に、収束輝度値を式(2)に従って演算する。そして判定手段62は、演算された透過率が所定値以下であるか否かを判定する。また判定手段62は、演算された収束輝度値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
透過率=(最新画像の最大輝度値−最新画像の最小輝度値)/(基準画像の最大輝度値−基準画像の最小輝度値)・・・(1)
収束輝度値={最新画像の最大輝度値−(基準画像の最大輝度値×透過率)/(基準画像の最大輝度値−基準画像の最小輝度値)・・・(2)
The slow smoke detecting means 37 includes a transmittance calculating means 67 and a convergent luminance value calculating means 68. The transmittance calculating means 67 calculates the transmittance according to the equation (1) for each detection region for each period of capturing the slow smoke image. In addition, the convergence luminance value calculation unit 68 calculates a convergence luminance value according to the equation (2) for each detection region for each period in which the slow smoke image is captured. Then, the determination unit 62 determines whether or not the calculated transmittance is equal to or less than a predetermined value. The determination unit 62 determines whether or not the calculated convergence luminance value is equal to or greater than a predetermined threshold value.
Transmittance = (maximum luminance value of latest image−minimum luminance value of latest image) / (maximum luminance value of reference image−minimum luminance value of reference image) (1)
Convergence luminance value = {maximum luminance value of latest image− (maximum luminance value of reference image × transmittance) / (maximum luminance value of reference image−minimum luminance value of reference image) (2)

式(1)で表される透過率は、緩慢煙が検出領域に入ると、小さくなる。これは、緩慢煙が入ったときの最大輝度と最小輝度の差が緩慢煙が入る前の最大輝度と最小輝度の差より小さくなるからである。しかし、透過率の減少は照明が暗くなったときにも起こる場合がある。
式(2)で表される収束輝度値は、極めて黒い黒煙以外の緩慢煙が検出領域に入ると、緩慢煙が入る前の収束輝度に対して増減するが、所定の閾値以下には減少しない。一方、照明が暗くなったときには、所定の閾値以下に減少する。この特性を利用すると白色に近い緩慢煙と照明が暗くなったことを、識別することができる。
The transmittance expressed by the formula (1) becomes small when the slow smoke enters the detection region. This is because the difference between the maximum brightness and the minimum brightness when slow smoke enters is smaller than the difference between the maximum brightness and the minimum brightness before slow smoke enters. However, the decrease in transmittance may also occur when the illumination is dark.
The convergence brightness value represented by the expression (2) increases or decreases with respect to the convergence brightness before the slow smoke enters when slow smoke other than the black smoke that is extremely black enters the detection region, but decreases below a predetermined threshold. do not do. On the other hand, when the illumination becomes dark, it decreases below a predetermined threshold. By utilizing this characteristic, it is possible to distinguish between the slow smoke near white and the fact that the lighting has become dark.

緩慢煙検出手段37の判定手段62において、平均輝度と基準画像の平均輝度の比が所定の範囲内にあり、且つ分散が基準画像の分散に対して所定の範囲の割合内にあり、且つ平均輝度周波数スペクトルの強度が所定の強度以下または低周波帯の強度の積分値が大きい場合に緩慢煙の発生の可能性が高いとして判別する、
または、平均輝度周波数スペクトルの強度が所定の強度以下または低周波帯の強度の積分値ほど大きい、且つ透過率が所定の閾値以下且つ収束輝度値が所定の閾値以上の場合に、緩慢煙の発生の可能性が高いとして判別する。
ここで、警告判定手段72は、平均輝度周波数スペクトルの強度が所定の強度以下または低周波帯の強度の積分値ほど大きい、且つ透過率が所定の範囲以内且つ収束輝度値が所定の閾値未満の場合に、警告を発する。警告を発するのは、収束輝度値が所定値未満であることから、煙として、黒煙の可能性があるためである。
In the determination means 62 of the slow smoke detection means 37, the ratio of the average luminance to the average luminance of the reference image is within a predetermined range, and the variance is within a predetermined range with respect to the variance of the reference image, and the average When the intensity of the luminance frequency spectrum is less than the predetermined intensity or the integrated value of the intensity of the low frequency band is large, it is determined that the possibility of slow smoke is high.
Or, when the intensity of the average luminance frequency spectrum is less than the predetermined intensity or the integrated value of the intensity of the low frequency band, and the transmittance is less than the predetermined threshold and the convergence luminance value is more than the predetermined threshold, slow smoke is generated. It is determined that there is a high possibility.
Here, the warning determination means 72 is such that the intensity of the average luminance frequency spectrum is less than the predetermined intensity or the integrated value of the intensity of the low frequency band, the transmittance is within the predetermined range, and the convergence luminance value is less than the predetermined threshold value. If a warning is issued. The warning is issued because the convergence luminance value is less than the predetermined value, and therefore there is a possibility of black smoke as smoke.

以上説明したように、本実施の形態では、煙の流れの早い流動煙と、煙の流れが遅い緩慢煙とについて別々に判別し、そして、それぞれ複数の煙検出用の演算手段を備えた。特に、緩慢煙の煙検出判定要素は、透過率、収束輝度値、周波数スペクトル、平均輝度の平均値、平均輝度の分散からなり、流動煙の煙検出判定要素は、周波数スペクトル、平均輝度の移動平均値、平均輝度の移動分散、動き検出画素の占有比率、空間微分値総和の比率、ヒストグラムの分散/平均値からなる。
これら演算手段は、全てを使用して、全ての演算手段が判定手段の条件を満足したときに、検出領域内に煙が発生したものと判別することが、一番、精度良く煙検出が可能となる。しかし、これら、演算手段は、適宜2つ以上、組み合わせて使用するだけもで、単一の演算処理に比べ、十分に煙検出の精度を高めることができ、人工光源の光量の変化や移動物体などを誤って煙と認識することを防止できる。
As described above, in the present embodiment, the flowing smoke with a fast smoke flow and the slow smoke with a slow smoke flow are discriminated separately, and each has a plurality of calculation means for detecting smoke. In particular, the smoke detection element for slow smoke consists of transmittance, convergence luminance value, frequency spectrum, average value of average brightness, and dispersion of average brightness, and the smoke detection detection element for flowing smoke is a shift of frequency spectrum and average brightness. It consists of the average value, the moving variance of the average luminance, the occupation ratio of the motion detection pixels, the ratio of the sum of the spatial differential values, and the variance / average value of the histogram.
It is possible to detect smoke most accurately by using all of these calculation means and determining that smoke has been generated in the detection area when all the calculation means satisfy the conditions of the determination means. It becomes. However, these computing means can be used in combination of two or more as appropriate, and can sufficiently improve the accuracy of smoke detection as compared with a single computing process. Can be prevented from being mistakenly recognized as smoke.

再び、図6に戻って、火災判別手段24は、流動煙検出手段36により流動煙の発生と判別された検出領域の数と緩慢煙検出手段37により緩慢煙の発生と判別された検出領域の数を、検出数記憶部19に記憶している。そして、火災判別手段24は、検出数記憶部19から過去の検出領域の数を時系列データとして読み出し、一定期間の検出数が所定の上限値以上を所定の回数連続し、画像内において、煙有りと判定された検出領域の密度が所定値以上になったとき、火災と判別する。   Referring back to FIG. 6 again, the fire determination means 24 determines the number of detection areas determined to be flowing smoke by the flowing smoke detection means 36 and the detection areas determined to be slow smoke generation by the slow smoke detection means 37. The number is stored in the detected number storage unit 19. The fire discriminating means 24 reads the number of past detection areas from the detection number storage unit 19 as time-series data, and the number of detections for a certain period continues for a predetermined number of times exceeding a predetermined upper limit value. When the density of the detection area determined to be present exceeds a predetermined value, a fire is determined.

次に、火災検出装置で行われる火災検出手順について図13から図21を参照して説明する。火災検出手順が始まると、図13に示すように、基準画像更新手順(S101)が実行され、次に画像記憶手順(S102)、煙検出手順(S103)、火災判別手順(S104)が順次実行されて1回の火災検出手順が終わり、火災検出手順が繰り返し実行される。
まず、基準画像更新手順について図14に示すフローチャートを参照して説明する。
基準画像更新手順を開始すると、ステップS201で、基準画像更新時期が到来したか否かを判断し、到来していないとき基準画像更新手順を終了し、到来しているときステップS202に進む。
ステップS202では、流動煙画像記憶部11から最新の画像データを読み出し、画像相関を計算し侵入物がないことを確認した後、その最新の画像データを基準画像データとして基準画像記憶部13に記憶されている基準画像データを書き換える。
なお、一番始めに、検出領域を設定するときだけは、このステップS202の後に、基準画像記憶部12から基準画像データを読み出し、その基準画像データを空間微分処理して画素毎の空間微分値を求める。
ステップS203で、設定された検出領域の基準最大輝度、基準最小輝度、基準平均輝度および基準分散を求め、基準データ記憶部15に記憶して基準画像更新手順を終了する。
Next, a fire detection procedure performed by the fire detection device will be described with reference to FIGS. When the fire detection procedure starts, as shown in FIG. 13, the reference image update procedure (S101) is executed, and then the image storage procedure (S102), the smoke detection procedure (S103), and the fire discrimination procedure (S104) are executed in sequence. Thus, one fire detection procedure is completed, and the fire detection procedure is repeatedly executed.
First, the reference image update procedure will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the reference image update procedure is started, it is determined in step S201 whether or not the reference image update time has arrived. When the reference image update procedure has not arrived, the reference image update procedure is terminated, and when it has arrived, the process proceeds to step S202.
In step S202, the latest image data is read from the fluid smoke image storage unit 11, and after calculating the image correlation and confirming that there is no intruder, the latest image data is stored in the reference image storage unit 13 as reference image data. Rewrite the reference image data.
First, only when setting the detection region, after this step S202, the reference image data is read from the reference image storage unit 12, and the reference image data is subjected to spatial differentiation processing to obtain a spatial differential value for each pixel. Ask for.
In step S203, the reference maximum brightness, the reference minimum brightness, the reference average brightness, and the reference variance of the set detection area are obtained, stored in the reference data storage unit 15, and the reference image update procedure is terminated.

次に、画像記憶手順について図15のフローチャートを参照して説明する。
画像記憶手順を開始すると、ステップS301で、カメラ2から画像データが入力されたか否かを判断し、入力されていないときステップS301を繰り返し、入力されているときステップS302に進む。
ステップS302で、入力されている画像データを最新画像データとし、最新画像データを逆ガンマ補正することにより輝度補正する。
ステップS303で、緩慢煙画像取込時期が到来しているか否かを判断し、到来しているときステップS304に進み、到来していないときステップS306に進む。
ステップS304で、輝度補正された最新画像データを緩慢煙画像記憶部12にFIFOで記憶する(この手順を緩慢煙画像記憶手順と称する)。
ステップS305で、緩慢煙フラグに1を設定する。
ステップS306で、輝度補正された最新画像データを流動煙画像記憶部11にFIFOで記憶して画像記憶手順を終了する(この手順を流動煙画像記憶手順と称する)。
Next, the image storage procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the image storage procedure is started, it is determined in step S301 whether or not image data has been input from the camera 2. If not, step S301 is repeated, and if it has been input, the process proceeds to step S302.
In step S302, the input image data is set as the latest image data, and the latest image data is subjected to luminance correction by inverse gamma correction.
In step S303, it is determined whether or not the slow smoke image capture timing has arrived. If it has arrived, the process proceeds to step S304, and if not, the process proceeds to step S306.
In step S304, the latest brightness corrected image data is stored in the slow smoke image storage unit 12 by FIFO (this procedure is referred to as a slow smoke image storage procedure).
In step S305, 1 is set to the slow smoke flag.
In step S306, the latest image data whose luminance has been corrected is stored in the flowing smoke image storage unit 11 by FIFO, and the image storing procedure is terminated (this procedure is referred to as a flowing smoke image storing procedure).

次に、煙検出手順について図16のフローチャートを参照して説明する。
煙検出手順を開始すると、判定の結果を残す各種フラグ類の設定を0にする。
ステップS401で、検出領域記憶部16に記憶されている検出領域の情報に基づいて、まだ煙検出の処理を行っていない検出領域を1つ指定する。
ステップS402で、基準画像記憶部13から基準画像データを読み出し、流動煙画像記憶部11から最新画像データと、画素毎に、基準画像データと、その最新画像データの差分処理を行い、差分が所定の閾値以上の画素を求める。
ステップS403で、差分が所定の閾値以上の画素に対して縮退膨張処理を行ってノイズを除去して動き検出画素を確定し、差分画像データとして差分画像記憶部14に記憶する(この手順を差分画像記憶手順と称する)。ここで行われるノイズ処理は、差分処理によって生じた小さな画素のかたまりを排除し、ある程度、画素同士が連結した領域だけを差分画像に残すものである。
Next, the smoke detection procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the smoke detection procedure is started, the setting of various flags that leave the determination result is set to zero.
In step S401, based on the detection area information stored in the detection area storage unit 16, one detection area that has not yet undergone smoke detection processing is designated.
In step S402, the reference image data is read from the reference image storage unit 13, the latest image data from the flowing smoke image storage unit 11, the reference image data for each pixel, and the latest image data are subjected to a difference process. Find pixels that are equal to or greater than the threshold value.
In step S403, a degenerate / expanding process is performed on pixels having a difference equal to or greater than a predetermined threshold value, noise is removed to determine a motion detection pixel, and the difference image data is stored in the difference image storage unit 14 (this procedure is referred to as a difference). This is referred to as an image storage procedure). The noise processing performed here excludes a small pixel block generated by the difference processing, and leaves only a region where the pixels are connected to a difference image to some extent.

ステップS404で、流動煙検出手順を実行してステップS405に進む。
ステップS405で、緩慢煙フラグに1が設定されているか否かを判断する。緩慢煙フラグに1が設定されているときステップS406に進み、緩慢煙フラグに0が設定されているときステップS408に進む。
ステップS406で、障害物検出手段により障害物の検出を行い、画像内に、障害物が検出されない場合にのみ、ステップS407に進み、それ以外は、ステップS408に進む。
ステップS407で、緩慢煙検出手順を実行してステップS408に進む。
ステップS408で、全ての検出領域が指定されたか否かを判断し、指定されていないときステップS401に戻り、指定されているときステップS409に進む。つまり、画像には、煙を検出すべき検出領域が複数設定されているので、これら検出領域に対して、一つづつ順次、煙検出手順による煙検出を行うようにしてある。そして、複数個の検出領域に対して、全て煙検出の手順が行われたら、ステップS409で、緩慢煙フラグに0を設定して煙検出手順を終了する。
In step S404, the flow smoke detection procedure is executed, and the process proceeds to step S405.
In step S405, it is determined whether or not 1 is set in the slow smoke flag. When the slow smoke flag is set to 1, the process proceeds to step S406, and when the slow smoke flag is set to 0, the process proceeds to step S408.
In step S406, obstacle detection is performed by the obstacle detection means, and the process proceeds to step S407 only when no obstacle is detected in the image. Otherwise, the process proceeds to step S408.
In step S407, the slow smoke detection procedure is executed, and the process proceeds to step S408.
In step S408, it is determined whether or not all detection areas have been specified. If not, the process returns to step S401, and if specified, the process proceeds to step S409. In other words, since a plurality of detection areas where smoke should be detected is set in the image, smoke detection is sequentially performed on these detection areas one by one. When the smoke detection procedure has been performed for all of the plurality of detection areas, in step S409, the slow smoke flag is set to 0 and the smoke detection procedure is terminated.

次に、流動煙検出手順を図17、図18のフローチャートを参照して説明する。
流動煙検出手順を開始すると、ステップS501で、流動煙画像記憶部11から検出領域の最新画像データおよび直近の複数回の流動煙画像記憶手順の度に記憶された画像データを読み出し、動き検出画素に対応する最新画像データおよび直近の複数回の流動煙画像記憶手順で記憶された画像データの輝度の平均および分散を算出する。
ステップS502で、輝度の平均および分散から、平均輝度の移動平均と分散の移動平均を算出する。
ステップS503で、差分画像記憶部14から検出領域の差分画像データを読み出し、動き検出画素が検出領域全体の画素に占める占有比率を算出する。
ステップS504で、基準画像記憶部13から検出領域の基準画像データと流動煙画像記憶部11から最新画像データを読み出し、それぞれを空間微分処理して空間微分値を求め、検出領域全体の空間微分値の総和をそれぞれ求め、その総和の比率を算出する。
Next, the flow smoke detection procedure will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
When the flow smoke detection procedure is started, in step S501, the latest image data of the detection area and the image data stored for each of the latest multiple flow smoke image storage procedures are read from the flow smoke image storage unit 11, and motion detection pixels are detected. The average and variance of the brightness of the latest image data corresponding to the image data and the image data stored in the most recent plurality of flowing smoke image storage procedures are calculated.
In step S502, a moving average of average luminance and a moving average of variance are calculated from the average and variance of luminance.
In step S503, the difference image data of the detection area is read from the difference image storage unit 14, and the occupation ratio of the motion detection pixels to the pixels in the entire detection area is calculated.
In step S504, the reference image data of the detection area is read from the reference image storage unit 13 and the latest image data is read from the flowing smoke image storage unit 11, and each is subjected to spatial differential processing to obtain a spatial differential value. Are obtained, and the ratio of the sum is calculated.

ステップS505で、動き検出画素が占める占有比率が所定の比率以上のとき占有フラグに1を設定する。
ステップS506で、空間微分値の総和の比率が所定の閾値以上に変動しているとき微分値フラグに1を設定する。
ステップS507で、平均輝度の移動平均が基準画像の平均輝度に対して所定の割合の範囲で変動しているとき平均フラグに1を設定する。
ステップS508で、分散の移動平均が基準画像の分散に対して所定の割合の範囲内で減少しているとき分散フラグに1を設定する。
ステップS509で、占有フラグ、微分値フラグ、平均フラグ、分散フラグの全てに1が設定されているか否かを判断し、全てに1が設定されているときステップS510に進み、少なくとも1つに0が設定されているとき流動煙検出手順を終了する。
In step S505, the occupation flag is set to 1 when the occupation ratio occupied by the motion detection pixels is equal to or greater than a predetermined ratio.
In step S506, 1 is set in the differential value flag when the ratio of the sum of the spatial differential values fluctuates beyond a predetermined threshold.
In step S507, the average flag is set to 1 when the moving average of the average brightness fluctuates within a predetermined ratio with respect to the average brightness of the reference image.
In step S508, the variance flag is set to 1 when the moving average of variance decreases within a predetermined ratio with respect to the variance of the reference image.
In step S509, it is determined whether 1 is set for all of the occupation flag, the differential value flag, the average flag, and the variance flag. If all are set to 1, the process proceeds to step S510, and at least one is set to 0. When is set, the smoke detection procedure is terminated.

ステップS510で、検出領域の計測線を設定する。
ステップS511で、流動煙画像記憶部11から検出領域の最新画像データおよび検出領域の直近の複数回の流動煙画像記憶手順の度に記憶された画像データを読み出し、計測線上の画素毎に輝度に関して周波数分析して周波数スペクトルを算出し、全ての画素に対する周波数スペクトルの平均を算出する。
ステップS512で、周波数スペクトルから不要な部分のスペクトルを除外して周波数スペクトルを修正する。
ステップS513で、所定の周波数以下の周波数帯の強度の積分値がその周波数を超える周波数帯の強度の積分値を超えるか否かを判断し、所定の周波数以下の周波数帯の強度の積分値がその周波数を超える周波数帯の強度の積分値を超えるときステップS514に進み、それ以外のときには流動煙検出手順を終了する。ここでは、単に、低周波と高周波の比を見るよりも、詳細に、周波数帯を3分割にして、それぞれの帯域に積分値を見るようにしてもよい。
In step S510, a measurement area measurement line is set.
In step S511, the latest image data of the detection area and the image data stored for each of a plurality of flow smoke image storage procedures closest to the detection area are read from the flow smoke image storage unit 11, and the luminance is determined for each pixel on the measurement line. The frequency spectrum is calculated by frequency analysis, and the average of the frequency spectrum for all pixels is calculated.
In step S512, the frequency spectrum is corrected by excluding unnecessary portions of the spectrum from the frequency spectrum.
In step S513, it is determined whether or not the integrated value of the intensity of the frequency band below the predetermined frequency exceeds the integrated value of the intensity of the frequency band exceeding that frequency, and the integrated value of the intensity of the frequency band below the predetermined frequency is When the integrated value of the intensity of the frequency band exceeding the frequency is exceeded, the process proceeds to step S514, and otherwise, the flow smoke detection procedure is terminated. Here, rather than simply looking at the ratio between the low frequency and the high frequency, the frequency band may be divided into three and the integrated value may be seen in each band.

ステップS514で、差分画像記憶部14から検出領域の最新画像の差分画像データおよび検出領域の直近の複数回の差分画像記憶手順の度に記憶された差分画像データを読み出し、各差分画像データの計測線上の動き検出画素の数を度数とするヒストグラムを作成する。
ステップS515で、ヒストグラムの度数の平均値と度数の分散を算出し、その比率(分散/平均値)を演算して、ヒストグラム記憶部17に記憶する。
ステップS516で、度数平均と度数分散の比率が所定の範囲内にあるか否かを判断し、その比率が所定の範囲内にあるときステップS517に進み、それ以外のときは、流動煙検出手順を終了する。
ステップS517では、その検出領域には、流動煙が発生していると判別して、流動煙検出レジスタをインクリメントして流動煙検出手順を終了する。
In step S514, the difference image data of the latest image in the detection area and the difference image data stored for each of a plurality of difference image storage procedures closest to the detection area are read from the difference image storage unit 14, and measurement of each difference image data is performed. A histogram is created with the number of motion detection pixels on the line as the frequency.
In step S515, the histogram frequency average value and frequency variance are calculated, and the ratio (variance / average value) is calculated and stored in the histogram storage unit 17.
In step S516, it is determined whether or not the ratio between the frequency average and the frequency variance is within a predetermined range. When the ratio is within the predetermined range, the process proceeds to step S517. Otherwise, the flow smoke detection procedure is performed. Exit.
In step S517, it is determined that flowing smoke is generated in the detection area, the flowing smoke detection register is incremented, and the flowing smoke detection procedure is terminated.

次に、緩慢煙検出手順について図19、図20のフローチャートを参照して説明する。ステップS601で、緩慢煙画像記憶部12から最新画像データを読み出し、輝度の平均および分散を算出し、輝度平均分散記憶部18に記憶する。
ステップS602で、輝度平均分散記憶部18から最近のデータを含み直近の複数回の緩慢煙検出手順の度に記憶された輝度の平均および分散を読み出し、平均輝度の移動平均および分散の移動平均を算出する。
ステップS603で、平均輝度の移動平均が、基準画像の平均輝度に対して所定の範囲内で変動しているとき平均フラグに1を設定する。
ステップS604で、分散の移動平均が、基準画像の分散に対して所定の範囲内で減少しているとき分散フラグに1を設定する。
Next, the slow smoke detection procedure will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In step S 601, the latest image data is read from the slow smoke image storage unit 12, the luminance average and variance are calculated, and stored in the luminance average variance storage unit 18.
In step S602, the luminance average and variance are read from the luminance average variance storage unit 18 and include the latest data and stored for each of the latest slow smoke detection procedures, and the average luminance moving average and variance moving average are obtained. calculate.
In step S603, when the moving average of the average luminance varies within a predetermined range with respect to the average luminance of the reference image, 1 is set to the average flag.
In step S604, when the moving average of the variance decreases within a predetermined range with respect to the variance of the reference image, 1 is set in the variance flag.

ステップS605で、流動煙画像記憶部11から検出領域の最新画像データを含み直近の複数回の流動煙記憶手順の度に記憶された画像データを読み出し、それぞれの輝度の平均を算出し、平均輝度に関する時系列データの周波数分析をして周波数スペクトルを生成する。
ステップS606で、周波数スペクトルから不要な部分のスペクトルを除外して周波数スペクトルを修正する。
ステップS607で、周波数スペクトルを2つの周波数2Hzと周波数8Hzにより3つの周波数帯のスペクトルに分割し、各周波数帯の強度を積分した値が低周波数帯ほど大きいとき、周波数フラグに1を設定する。
In step S605, the image data stored in each of a plurality of recent flow smoke storage procedures including the latest image data of the detection region is read from the flow smoke image storage unit 11, the average of each luminance is calculated, and the average luminance A frequency spectrum is generated by performing frequency analysis of the time-series data regarding.
In step S606, the frequency spectrum is corrected by excluding unnecessary portions of the spectrum from the frequency spectrum.
In step S607, the frequency spectrum is divided into three frequency band spectra by two frequencies of 2 Hz and 8 Hz, and when the value obtained by integrating the intensity of each frequency band is larger in the lower frequency band, 1 is set in the frequency flag.

ステップS608で、検出領域において、最新画像データから最大輝度値および、最小輝度値を求め、基準データ記憶部15から基準画像の最大輝度値および基準画像の最小輝度値を読み出し、透過率を式(1)に従って演算する。また、収束輝度値を式(2)に従って演算する。
ステップS609で、透過率が所定値以下であるとき透過率フラグに1を設定する。
ステップS610で、収束輝度値が所定の閾値以上であるとき収束輝度フラグに1を設定する。
ステップS611で、平均フラグ、分散フラグおよび周波数フラグに1が設定されているか、または周波数フラグ、透過率フラグおよび収束輝度フラグに1が設定されているか判断し、平均フラグ、分散フラグおよび周波数フラグに1が設定されている、または周波数フラグ、透過率フラグおよび収束輝度フラグに1が設定されている場合ステップS612に進み、それ以外の場合ステップS613に進む。
ステップS612で、緩慢煙の発生の可能性があるとして緩慢煙検出レジスタをインクリメントして緩慢煙検出手順を終了する。
ステップS613で、周波数フラグおよび透過率フラグに1が設定されているか否かを判断し、周波数フラグおよび透過率フラグに1が設定されている場合、ステップS614に進み、それ以外の場合、緩慢煙検出手順を終了する。
ステップS614で、警告信号を発して、黒煙の発生の可能性があることを警報して、緩慢煙検出手順を終了する。
In step S608, the maximum luminance value and the minimum luminance value are obtained from the latest image data in the detection area, the maximum luminance value of the reference image and the minimum luminance value of the reference image are read from the reference data storage unit 15, and the transmittance is expressed by the formula ( Calculate according to 1). Further, the convergence luminance value is calculated according to the equation (2).
In step S609, the transmittance flag is set to 1 when the transmittance is equal to or less than a predetermined value.
In step S610, the convergence luminance flag is set to 1 when the convergence luminance value is greater than or equal to a predetermined threshold value.
In step S611, it is determined whether 1 is set in the average flag, the dispersion flag, and the frequency flag, or 1 is set in the frequency flag, the transmittance flag, and the convergence luminance flag, and the average flag, the dispersion flag, and the frequency flag are set. If 1 is set, or if 1 is set in the frequency flag, the transmittance flag, and the convergence luminance flag, the process proceeds to step S612. Otherwise, the process proceeds to step S613.
In step S612, the slow smoke detection register is incremented because there is a possibility that slow smoke is generated, and the slow smoke detection procedure is terminated.
In step S613, it is determined whether or not 1 is set in the frequency flag and the transmittance flag. If 1 is set in the frequency flag and the transmittance flag, the process proceeds to step S614. End the detection procedure.
In step S614, a warning signal is issued to warn that black smoke may be generated, and the slow smoke detection procedure is terminated.

次に、火災判別手順について図21のフローチャートを参照して説明する。
火災判別手順が開始されると、ステップS701で、流動煙検出レジスタに、設定された数(流動煙ありと判断された検出領域の数)および緩慢煙検出レジスタに設定された数(緩慢煙ありと判断された検出領域の数)を読み出し、それぞれを流動煙検出数と緩慢煙検出数として検出数記憶部19に記憶する。
ステップS702で、最新の流動煙検出数または最新の緩慢煙検出数が所定の閾値(個数)以上であるか否かを判断し、少なくとも一方が所定の閾値以上のときステップS703に進み、両方が所定の閾値未満のとき火災判別手順を終了する。
ステップS703で、検出数記憶部19に直近の複数回の火災判別手順の度に記憶された流動煙検出数および緩慢煙検出数を読み出す。
ステップS704で、所定の閾値以上の最新の流動煙検出数または最新の緩慢煙検出数に関する直近の所定の回数の火災判別手順で記憶された値が連続して所定の閾値以上であるか否かを判断し、連続して所定の閾値以上であるときステップS705に進み、それ以外のとき火災判別手順を終了する。
このように火災か否かの判別は、ある時点における、煙ありと判別された検出領域の数が所定値以上であって、空間的に見て、煙があると判別でき、更に、煙ありと判別された検出領域の数が、連続する時間において、所定回数以上あって、時間的に見ても、煙があると判別できる時、つまり所定期間内における煙ありの検出領域の数が高いときに、火災発生と判別する。
ステップS705で、火災が発生したと判別して警報を発して火災判別手順を終了する。
Next, the fire determination procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the fire discrimination procedure is started, in step S701, the number set in the flowing smoke detection register (the number of detection areas determined to have flowing smoke) and the number set in the slow smoke detection register (with slow smoke) The number of detection areas determined to be) is read out and stored in the detection number storage unit 19 as the number of detected flowing smoke and the number of detected slow smoke.
In step S702, it is determined whether or not the latest detected number of flowing smoke or the latest number of detected slow smoke is equal to or greater than a predetermined threshold (number). If at least one is equal to or greater than the predetermined threshold, the process proceeds to step S703. When it is less than the predetermined threshold, the fire discrimination procedure is terminated.
In step S <b> 703, the number of detected flowing smoke and the number of detected slow smoke stored in the detection number storage unit 19 for each of the most recent fire determination procedures are read out.
In step S704, whether or not the value stored in the latest predetermined number of fire detection procedures for the latest number of detected flowing smoke or the latest number of slow smoke detected above a predetermined threshold is continuously above a predetermined threshold. If it is continuously equal to or greater than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S705, and otherwise, the fire determination procedure is terminated.
In this way, it is possible to determine whether there is a fire at a certain point in time when the number of detection areas determined as having smoke is greater than or equal to a predetermined value and spatially determining that there is smoke. The number of detection areas determined to be equal to or greater than a predetermined number of times in a continuous time, and when it can be determined that smoke is present even in time, that is, the number of detection areas with smoke within a predetermined period is high. Sometimes it is determined that a fire has occurred.
In step S705, it is determined that a fire has occurred, an alarm is issued, and the fire determination procedure is terminated.

以上の図21のフローチャートにおいては、煙を検出した検出領域の個数が、連続して閾値以上の場合であって、かつ、そのような状態が所定回数、連続したときに、画像内に煙があって火災と判別するようにしたが、火災判別の仕方については、次のように行ってもよい。この火災判別の仕方は、特に連続性を条件としないものであり、時空間での密度を判別条件とするものである。
図22において、画像内には、複数、ここでは、便宜上、A〜Iまでの9つの検出領域が複数設定されているものとする。この図においては、時間t〜tにおいて、カメラで撮影される室内に煙が充満していく様子を示している。
煙検出装置における火災判別の閾値は、例えば、6/9と設定されている。この「9」は検出領域の数を示し、「6」は、その検出領域のうち、煙検出手段において煙が検出され、煙有りと判断された検出領域の数を表す。
In the flowchart of FIG. 21 described above, when the number of detection areas in which smoke is detected is continuously equal to or greater than the threshold value, and when such a state continues for a predetermined number of times, smoke is displayed in the image. Although it was determined that there was a fire, the method for determining the fire may be as follows. This fire discrimination method does not particularly require continuity, and uses density in space and time as a discrimination condition.
In FIG. 22, it is assumed that a plurality of, for example, a plurality of nine detection areas A to I are set in the image. In this figure, at time t 0 ~t 5, it shows how going smoke filled the room to be photographed by the camera.
The fire discrimination threshold in the smoke detection device is set to 6/9, for example. “9” indicates the number of detection areas, and “6” indicates the number of detection areas in which smoke is detected by the smoke detection unit and is determined to have smoke.

今、時間tにおいて、検出領域Eのみが煙ありと判別されている。ここで、火災判別するにあたって、3フレーム分の煙有りと判別された検出領域の個数の合計値を利用する。つまり、t〜tの3フレーム分の煙有りの検出領域の合計値であるから、「2」となる。この「2」は、閾値の6より小さいので、火災と判別されない。
順次、同じように計算すると、tでは「5」、tでは「5」、tでは「6」(=3+1+2)となる。即ち、このような煙の発生の場合には、tおいて、火災が判別されることになる。
この火災判別の方法は、ある時間での煙有りの検出領域の個数、そして所定時間内における煙有りの検出領域の個数を考慮していることになり、言い換えれば、画像内における煙有りの検出領域の密度(時間的空間的密度)が、所定値を越えた時に、煙の発生をとらえるものである。煙の場合、常に、その大きさ(領域)は変動しているので、例えば、時間tで検出領域Hで煙有りと判断されても、時間tでは、煙が検出領域Eに移動して、検出領域Hからなくなるということがある。また、煙は、時間が経過すれば、必ず、空間的に広がって、検出される領域の個数は増加する傾向にあるから、このような判別方法は、煙検出にあたって、有効な判別の仕方と考えられる。
Now, at time t 2, only the detection region E is determined that there is smoke. Here, when determining fire, the total value of the number of detection areas determined to have smoke for three frames is used. That is, it is “2” because it is the total value of the detection areas with smoke for three frames from t 0 to t 2 . Since “2” is smaller than the threshold value 6, it is not determined as a fire.
If the same calculation is made sequentially, “5” is obtained at t 3 , “5” is obtained at t 4 , and “6” is obtained at t 5 (= 3 + 1 + 2). That is, in the case of such smoke generation would t 5 Oite, fire is determined.
This fire discrimination method considers the number of detection areas with smoke in a certain time and the number of detection areas with smoke in a predetermined time, in other words, detection of presence of smoke in an image. When the density of the region (temporal and spatial density) exceeds a predetermined value, the generation of smoke is detected. If smoke always because its size (area) is changed, for example, it is determined that there is smoke in the detection region H at time t 1, at time t 2, the smoke is moving in the detection area E Thus, the detection region H may disappear. In addition, smoke always spreads spatially over time, and the number of detected areas tends to increase. Therefore, such a discrimination method is an effective discrimination method for detecting smoke. Conceivable.

なお、この時間的空間的密度の観点で、判別する手法は、この最後の火災判別だけでなく、煙検出手段で使用される各ステップ、例えば、透過率や平均値と閾値との判断に使用するようにしてもよい。例えば、単に透過率が所定値より下回った時に、フラグを設定するのではなく、複数個、例えば4回分の検出データにおいて、3回以上、所定値以下を検出したとき、即ち、継続した減少が見られる場合に、はじめてフラグを設定するようにしてもよい。   In addition, from the viewpoint of this temporal and spatial density, the discrimination method is used not only for the final fire discrimination but also for each step used in the smoke detection means, for example, judgment of transmittance, average value and threshold value. You may make it do. For example, instead of simply setting a flag when the transmittance falls below a predetermined value, a plurality of, for example, four detection data, when three or more times are detected below a predetermined value, that is, there is a continuous decrease. When it is seen, the flag may be set for the first time.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係わる火災検出装置は、実施の形態1に係わる火災検出装置と検出領域設定手段が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。実施の形態2に係わる検出領域設定手段は、更新した基準画像データを領域で全画像に亘り走査して、各領域のコントラストを算出し、コントラストの最も大きな領域を第1の検出領域と設定し、さらに第1の検出領域に重ならずにコントラストの大きな領域を第2の検出領域と設定し、これを所定の数の検出領域が設定するまで繰り返す。
Embodiment 2. FIG.
The fire detection apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the fire detection apparatus according to the first embodiment in the detection area setting means, and the other parts are the same. Omitted. The detection area setting means according to the second embodiment scans the updated reference image data over the entire area, calculates the contrast of each area, and sets the area with the highest contrast as the first detection area. Further, an area having a large contrast without overlapping the first detection area is set as the second detection area, and this is repeated until a predetermined number of detection areas are set.

画像データには、輝度の変化の小さいコントラストの小さい領域と輝度の変化の大きなコントラストの大きな領域が含まれている。しかし、煙が発生したときは、コントラストが小さくなるように変化する傾向があるので、輝度の変化の小さいコントラストの小さい領域より輝度の変化の大きいコントラストの大きい領域を検出領域とすることが、煙の検出が行いやすく効果的である。   The image data includes a low contrast region with a small change in luminance and a high contrast region with a large change in luminance. However, when smoke is generated, it tends to change so that the contrast becomes small. Therefore, it is possible to set a detection area as a detection area that has a large change in brightness rather than a low contrast area that has a small change in brightness. Is easy to detect and effective.

実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係わる火災検出装置は、実施の形態1に係わる火災検出装置と微分値総和比率演算手段が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。実施の形態3に係わる微分値総和比率演算手段は、基準画像の当該検出領域の空間微分値と最近画像の当該検出領域の空間微分値との比を画素毎に求め、その比を検出領域全体に亘って積分して当該検出領域に対する空間微分値の総和の比率を求める。
Embodiment 3 FIG.
The fire detection apparatus according to the third embodiment of the present invention is different from the fire detection apparatus according to the first embodiment in the differential value sum ratio calculation means, and is otherwise the same. Description is omitted. The differential value sum ratio calculating means according to the third embodiment obtains a ratio between the spatial differential value of the detection area of the reference image and the spatial differential value of the detection area of the nearest image for each pixel, and calculates the ratio for the entire detection area. And the ratio of the sum of the spatial differential values with respect to the detection area is obtained.

実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係わる火災検出装置は、実施の形態1に係わる火災検出装置と計測線設定手段が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。実施の形態4に係わる計測線設定手段は、検出領域毎に動き検出画素を重み1、動きが検出されない画素を重み0として領域の重心を求め、同様に隣接する領域の重心を求め、重心間を結ぶ直線に一番近い領域の中心を通る水平、垂直または対角方向の線分を計測線として設定する。
Embodiment 4 FIG.
The fire detection device according to the fourth embodiment of the present invention is different from the fire detection device according to the first embodiment in the measurement line setting means, and is otherwise the same. Omitted. The measurement line setting means according to the fourth embodiment obtains the center of gravity of a region with a weight of 1 as a motion detection pixel and a weight of 0 as a pixel where no motion is detected for each detection region. A horizontal, vertical, or diagonal line segment that passes through the center of the area closest to the straight line connecting is set as a measurement line.

実施の形態5.
この発明の実施の形態5に係わる火災検出装置は、実施の形態1に係わる火災検出装置と火災判別手段が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態5に係わる火災判別手段は、流動煙検出手段36により流動煙の発生と判別された検出領域の数と緩慢煙検出手段37により緩慢煙の発生と判別された検出領域の数を検出数記憶部19に記憶し、検出数記憶部19から過去の検出領域に関する検出数を時系列データとして読み出し、検出数に関する回帰直線を求め、回帰直線の傾きが所定の傾きを超えて大きいとき火災と判別する。
Embodiment 5 FIG.
The fire detection device according to the fifth embodiment of the present invention is different from the fire detection device according to the first embodiment except for the fire discrimination means, and is otherwise the same. To do.
The fire discriminating means according to the fifth embodiment detects the number of detection areas determined to be flowing smoke by the flowing smoke detection means 36 and the number of detection areas determined to be slow smoke by the slow smoke detecting means 37. Stored in the number storage unit 19, reads the number of detections related to the past detection area from the detection number storage unit 19 as time series data, obtains a regression line regarding the detection number, and fires when the slope of the regression line is larger than a predetermined inclination Is determined.

なお、上述の実施の形態においては、煙検出装置は、火災時に発生する煙を検出するものとして説明したが、煙は、例えば煙突や配管やプラント機器又は電子機器などから発生する煙を検出するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the smoke detection device has been described as detecting smoke generated at the time of a fire. However, smoke detects smoke generated from, for example, a chimney, piping, plant equipment, or electronic equipment. You may do it.

この発明における煙検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of smoke detection in this invention. この発明における煙検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of smoke detection in this invention. この発明における煙検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of smoke detection in this invention. この発明の実施の形態1に係わる火災検出装置の構成図である。It is a block diagram of the fire detection apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係わる煙検出装置に確保される各種記憶部である。It is various memory | storage parts ensured by the smoke detection apparatus concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係わる煙検出装置の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a smoke detection device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係わる流動煙検出手段の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of fluid smoke detection means according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる計測線の説明図である。3 is an explanatory diagram of a measurement line according to Embodiment 1. FIG. 動き検出画素を含む検出領域の計測線上の画素の輝度に関する周波数スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the frequency spectrum regarding the brightness | luminance of the pixel on the measurement line of the detection area | region containing a motion detection pixel. 動き検出画素を含む検出領域の計測線上に動き検出画素が出現する頻度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the frequency where a motion detection pixel appears on the measurement line of the detection area | region containing a motion detection pixel. 実施の形態1に係わる緩慢煙検出手段の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of slow smoke detection means according to Embodiment 1. FIG. 緩慢煙が入った検出領域の輝度平均の時系列データを周波数分析して得られた周波数スペクトルのグラフである。It is a graph of the frequency spectrum obtained by carrying out frequency analysis of the brightness | luminance average time series data of the detection area | region where slow smoke entered. 実施の形態1に係わる火災検出手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a fire detection procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる基準画像更新手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a reference image update procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる画像記憶手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an image storage procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる煙検出手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a smoke detection procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる流動煙検出手順の前半を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the first half of a flow smoke detection procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる流動煙検出手順の後半を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the second half of the flow smoke detection procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる緩慢煙検出手順の前半を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the first half of a slow smoke detection procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる緩慢煙検出手順の後半を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the second half of the slow smoke detection procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる火災判別手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a fire determination procedure according to the first embodiment. 実施の形態1に係わる火災判別の仕方を説明する図面である。3 is a diagram for explaining a fire discrimination method according to the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2 カメラ、3 煙検出装置、4 中央演算装置(CPU)、5 ROM、6 RAM、7 内蔵タイマ、8 入出力インターフェース(I/O)、9 フレームグラバー、10 外部記憶装置、11 流動煙画像記憶部、12 緩慢煙画像記憶部、13 基準画像記憶部、14 差分画像記憶部、15 基準データ記憶部、16 検出領域記憶部、17 ヒストグラム記憶部、18 輝度平均分散記憶部、19 検出数記憶部、21 検出準備手段、22 画像記憶手段、23 煙検出手段、24 火災判別手段、26 基準画像更新手段、27 検出領域設定手段、28 基準データ演算手段、31 輝度補正手段、32 流動煙画像記憶手段、33 緩慢煙画像記憶手段、35 動き検出手段、36 流動煙検出手段、37 緩慢煙検出手段、42 動き検出画像作成手段、43 平均輝度・分散演算手段、44 領域占有比率演算手段、45 微分値総和比率演算手段、46 一次判定手段、51 計測線設定手段、52 周波数分析手段、53 周波数判定手段、54 ヒストグラム作成手段、55 平均・分散演算手段、56 画素変動判定手段、61 輝度平均分散演算手段、62 判定手段、64 平均輝度周波数分析手段、67 透過率演算手段、68 収束輝度値演算手段、72 警告判定手段。   2 Camera, 3 Smoke detection device, 4 Central processing unit (CPU), 5 ROM, 6 RAM, 7 Built-in timer, 8 Input / output interface (I / O), 9 Frame grabber, 10 External storage device, 11 Fluid smoke image storage Unit, 12 slow smoke image storage unit, 13 reference image storage unit, 14 difference image storage unit, 15 reference data storage unit, 16 detection area storage unit, 17 histogram storage unit, 18 luminance average dispersion storage unit, 19 detection number storage unit , 21 Detection preparation means, 22 Image storage means, 23 Smoke detection means, 24 Fire discrimination means, 26 Reference image update means, 27 Detection area setting means, 28 Reference data calculation means, 31 Luminance correction means, 32 Fluid smoke image storage means 33 Slow smoke image storage means 35 Motion detection means 36 Flowing smoke detection means 37 Slow smoke detection means 42 Motion detection Image creation means, 43 Average luminance / dispersion calculation means, 44 Area occupation ratio calculation means, 45 Differential sum total ratio calculation means, 46 Primary determination means, 51 Measurement line setting means, 52 Frequency analysis means, 53 Frequency determination means, 54 Histogram Creation means, 55 average / dispersion calculation means, 56 pixel variation determination means, 61 luminance average dispersion calculation means, 62 determination means, 64 average luminance frequency analysis means, 67 transmittance calculation means, 68 convergence luminance value calculation means, 72 warning determination means.

Claims (3)

カメラで撮影される画像を画像処理することにより撮影された範囲内での煙の発生を検出する煙検出装置において、
前記画像に、所定の検出領域を複数個、設定する検出領域設定手段と、
該検出領域内の煙の発生を検出する煙検出手段と、
煙を検出した上記検出領域の時間的空間的密度が所定の値以上のとき、前記画像内の煙を判別する判別手段と、
を備え
前記検出領域は、画像内において、コントラストの大きな領域が設定される
ことを特徴とする煙検出装置。
In the smoke detection device that detects the generation of smoke within the range captured by image processing the image captured by the camera,
Detection area setting means for setting a plurality of predetermined detection areas in the image;
Smoke detection means for detecting the generation of smoke in the detection area;
When the temporal and spatial density of the detection area where smoke is detected is equal to or higher than a predetermined value, a determination means for determining smoke in the image;
Equipped with a,
The smoke detection device according to claim 1, wherein an area having a large contrast is set in the detection area .
前記判別手段は、前記煙検出手段によって、ある時間での煙有りと検出された検出領域の個数をカウントしていき、所定時間内における煙有りの検出領域の個数が所定値を超えたときに、前記画像内の煙を判別することを特徴とする請求項記載の煙検出装置。 The discrimination means counts the number of detection areas detected as having smoke at a certain time by the smoke detection means, and when the number of detection areas having smoke within a predetermined time exceeds a predetermined value. smoke detecting apparatus according to claim 1, wherein the determining the smoke in the image. 前記検出領域は、多数の画素からなる小領域であることを特徴とする請求項1又は2記載の煙検出装置。 Wherein the detection region, the smoke detecting apparatus according to claim 1 or 2, wherein it is a small area consisting of a large number of pixels.
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