JP6139977B2 - Fire detection device and fire detection method - Google Patents
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Description
本発明は、監視カメラで撮像した監視領域の画像から火災初期における煙を検知する火災検知装置及び火災検知方法に関する。
The present invention relates to a fire detection device and a fire detection method for detecting smoke in an early stage of fire from an image of a monitoring area captured by a monitoring camera.
従来、監視カメラで撮像した監視領域の画像に対し画像処理を施すことにより、火災を検知するようにした様々な装置やシステムが提案されている。 Conventionally, various devices and systems have been proposed in which a fire is detected by performing image processing on an image of a monitoring area captured by a monitoring camera.
このような火災検知装置にあっては、火災発生に対する初期消火や避難誘導の観点から火災の早期発見が重要である。 In such a fire detection device, early detection of a fire is important from the viewpoint of initial extinguishing and evacuation guidance for the occurrence of a fire.
このため従来装置(特許文献1)にあっては、画像から火災に伴う煙により起きる現象として、透過率又はコントラストの低下、輝度値の特定値への収束、輝度分布範囲が狭まって輝度の分散の低下、煙による輝度の平均値の変化、エッジの総和量の低下、低周波帯域の強度増加を導出し、これらを総合的に判断して煙の検出を可能としている。
For this reason, in the conventional device (Patent Document 1), as a phenomenon caused by smoke from a fire from an image, a decrease in transmittance or contrast, a convergence of a luminance value to a specific value, a luminance distribution range is narrowed and a luminance distribution is reduced. , A change in average value of brightness due to smoke, a decrease in the total amount of edges, and an increase in intensity in the low frequency band are derived, and these can be comprehensively judged to detect smoke.
ところで、火災初期の段階で多い燻焼燃焼では、ごく微量の煙が立ち上がり、時間の経過と共に煙の量が増し、最終的には煙層が天井面に沿って発生し、従来の煙感知器は、天井面に発生した煙層を検知するようにしている。 By the way, in the smoldering combustion which is often in the early stage of fire, a very small amount of smoke rises, the amount of smoke increases with the passage of time, and finally a smoke layer is generated along the ceiling surface. Detects smoke layers generated on the ceiling.
このように、ごく微量の煙が立ち上がり火災初期の段階で火災を検知することが重要になるが、従来の画像に対し画像処理を施して煙を検知する装置にあっては、例えば立ち立ち上る煙の動き(流動)を検知するようにしているが、この流動検知のためには十分な量の煙が立ち昇る段階にならないと検知することが困難であり、細い筋のようになってごく微量の煙が立ち上がる火災の初期で検知することはできないという問題があった。 In this way, it is important that a very small amount of smoke rises and detect the fire at the early stage of the fire. However, in a conventional device for detecting smoke by performing image processing on an image, for example, rising smoke The movement (flow) is detected, but it is difficult to detect unless a sufficient amount of smoke rises to detect this flow, and it becomes a very small amount like a thin line. There was a problem that it could not be detected in the early stage of the fire where the smoke of the fire rose.
本発明は、燻焼火災および初期火災における煙を画像処理により検知可能とする火災検知装置及び火災検知方法を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a fire detection device and a fire detection method that can detect smoke in a smoldering fire and an initial fire by image processing.
(装置)
本発明は、火災検知装置に於いて、
監視領域の画像を撮像する撮像手段と、
撮像手段で撮像した画像から稜線を抽出して稜線画像を生成する稜線抽出手段と、
稜線抽出手段で生成した予め定められた時間間隔の稜線画像から稜線差分画像を生成する差分処理手段と、
差分処理手段で生成した稜線差分画像の中から煙により形成される稜線を検知して火災を判断する火災判断手段と、
を備えたことを特徴とする。
(apparatus)
The present invention provides a fire detection device,
An imaging means for capturing an image of the monitoring area;
Ridge line extraction means for extracting a ridge line from an image captured by the imaging means and generating a ridge line image;
A difference processing means for generating a ridge line difference image from a ridge line image at a predetermined time interval generated by the ridge line extraction means;
A fire determination means for detecting a ridge line formed by smoke from the ridge line difference image generated by the difference processing means and determining a fire;
It is provided with.
また、本発明の別の形態にあっては、火災検知装置に於いて、
監視領域の画像を撮像する撮像手段と、
撮像手段で撮像した予め定められた時間間隔の画像から差分画像を生成する差分処理手段と、
差分処理手段で生成した差分画像から稜線を抽出して稜線差分画像を生成する稜線抽出手段と、
稜線抽出手段で生成した稜線差分画像の中から煙により形成される稜線を検知して火災を判断する火災判断手段と、
を備えたことを特徴とする。
In another embodiment of the present invention, in the fire detection device,
An imaging means for capturing an image of the monitoring area;
Difference processing means for generating a difference image from images of a predetermined time interval imaged by the imaging means;
A ridge line extracting means for extracting a ridge line from the difference image generated by the difference processing means and generating a ridge line difference image;
A fire judging means for judging a fire by detecting a ridge line formed by smoke from the ridge line difference image generated by the ridge line extracting means;
It is provided with.
ここで、稜線抽出手段は、画像にエッジ強調処理を施して稜線を抽出し、
火災判断手段は、
稜線差分画像を複数の画像領域に分割し、画像領域毎に稜線の直線成分を抽出する直線成分抽出手段と、
画像領域毎に、直線成分抽出手段で抽出した直線成分の時系列変化を検出する時系列変化検出手段と、
時系列変化検出手段で検出した直線成分の時系列変化の中から煙による特徴的な所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する火災検知手段と、
を備える。
Here, the ridge line extraction means performs edge enhancement processing on the image to extract the ridge line,
Fire judgment means
A linear component extraction unit that divides the ridge line difference image into a plurality of image regions and extracts a linear component of the ridge line for each image region;
For each image region, time-series change detecting means for detecting a time-series change of the linear component extracted by the linear component extracting means,
A fire detection means for determining a fire when a characteristic predetermined time series change due to smoke is detected from the time series change of the linear component detected by the time series change detection means;
Is provided.
直線成分抽出手段は、画像領域毎に、直線成分の傾きと発生頻度を抽出し、
時系列変化検出手段は、直線成分抽出手段で抽出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を検出し、
火災検知手段は、煙による特徴的な時系列変化として、時系列変化検出手段で検出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生頻度となる所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する。
The linear component extraction means extracts the inclination and occurrence frequency of the linear component for each image area,
Time series change detecting means detects a time-series change in the tilt and frequency of the linear component extracted by the linear component extracting means,
The fire detection means, as characteristic time-series changes due to smoke, is characterized by the slope and occurrence frequency of the characteristic linear component due to smoke from the time-series change of the slope and frequency of occurrence of the linear component detected by the time-series change detection means. A fire is determined when a predetermined time-series change is detected.
火災検知手段は、傾きが一定で発生頻度の異なる直線成分の時系列変化を1又は複数検知した場合に、火災と判断する。 The fire detection means determines that a fire has occurred when one or more time-series changes of linear components having a constant inclination and different occurrence frequencies are detected.
(方法)
本発明は、火災検知方法に於いて、
撮像手段により監視領域の画像を撮像し、
撮像手段で撮像した画像から稜線を稜線抽出手段により抽出して稜線画像を生成し、
稜線抽出手段で生成した予め定められた時間間隔の稜線画像から差分処理手段により稜線差分画像を生成し、
差分処理手段で生成した稜線差分画像の中から火災判断手段により煙により形成される稜線を検知して火災を判断する、
ことを特徴とする。
(Method)
The present invention provides a fire detection method,
An image of the monitoring area is captured by the imaging means,
A ridge line is extracted from the image captured by the imaging unit by the ridge line extraction unit to generate a ridge line image,
A difference processing means generates a ridge line difference image from a ridge line image of a predetermined time interval generated by the ridge line extraction means,
From the ridge line difference image generated by the difference processing means, the fire determination means detects the ridge line formed by smoke, and determines the fire.
It is characterized by that.
また、本発明の別の形態にあっては、火災検知方法に於いて、
撮像手段により監視領域の画像を撮像し、
撮像手段で撮像した予め定められた時間間隔の画像から差分処理手段により差分画像を生成し、
差分処理手段で生成した差分画像から稜線を稜線抽出手段により抽出して稜線差分画像を生成し、
差分処理手段で生成した稜線差分画像の中から火災判断手段により煙により形成される稜線を検知して火災を判断する、
ことを特徴とする。
In another embodiment of the present invention, in the fire detection method,
An image of the monitoring area is captured by the imaging means,
A difference processing unit generates a difference image from a predetermined time interval image captured by the imaging unit,
Extract the ridge line from the difference image generated by the difference processing means by the ridge line extraction means to generate a ridge line difference image,
From the ridge line difference image generated by the difference processing means, the fire determination means detects the ridge line formed by smoke, and determines the fire.
It is characterized by that.
本発明の火災検知方法による他の特徴は、前述した火災検知装置の場合と基本的に同じになることから、その説明を省略する。
The other features of the fire detection method of the present invention are basically the same as those of the above-described fire detection device, and thus description thereof is omitted.
本発明の火災検知装置及び火災検知方法によれば、撮像手段により撮像した監視領域の画像から、煙により発生する稜線を抽出して稜線画像を生成すると共に、予め定められた時間間隔の稜線画像の差分をとることで稜線差分画像を生成し、この稜線差分画像を対象に稜線の直線成分を抽出し、その傾きと発生頻度について時系列での変化を求めた結果、煙による特徴的な変化が得られ、これを検知することで、燃焼火災やゴミ入れに捨てた煙草等により発生するごく微量の煙の立ち上りを確実に検知し、火災を早期に判断して報知することを可能とする。 According to the fire detection device and the fire detection method of the present invention, a ridge line image is generated by extracting a ridge line generated by smoke from an image of a monitoring area captured by an imaging unit, and a ridge line image at a predetermined time interval. As a result of generating a ridge line difference image by extracting the difference of the ridge line, extracting a linear component of the ridge line from this ridge line difference image, and obtaining a change in time series with respect to the inclination and occurrence frequency, a characteristic change due to smoke is obtained. By detecting this, it is possible to reliably detect the start of a very small amount of smoke generated by a burning fire or a cigarette discarded in a trash bin, and to make an early judgment and notify the fire. .
また、画像から稜線を抽出した場合、煙以外の背景による稜線も抽出されるが、予め定められた時間間隔の稜線画像の差分をとることで、背景から抽出した稜線を消去して煙による稜線のみを抽出し、煙は揺らぎつつ上方に伸びていることから、稜線から抽出した直線成分の傾きと発生頻度について時系列変化を求めることで、煙による特徴的な直線成分の変化を検知して火災の判断を可能とする。 In addition, when extracting the ridge line from the image, the ridge line by the background other than smoke is also extracted, but by taking the difference of the ridge line image at a predetermined time interval, the ridge line extracted from the background is deleted and the ridge line by smoke Since only smoke is extracted and the smoke extends upward while fluctuation, the characteristic change of the linear component due to smoke is detected by obtaining the time-series change in the slope and frequency of the linear component extracted from the ridgeline. Allows judgment of fire.
また、予め定められた時間間隔の稜線画像の差分をとる場合、揺らぎつつ上方に伸びる煙から抽出した稜線は時間的に位置が異なり、このため差分画像には、現時点では消失している前回画像の煙稜線と新たに出現した現在画像の煙稜線の両方(2本の煙稜線)が生成され、差分を取らない場合に比べ略2倍となる稜線の直線成分が抽出され、煙による特徴的な直線成分の変化が強調されることで、火災の判断の確実性を向上可能とする
In addition, when taking a difference between ridgeline images at predetermined time intervals, the ridgelines extracted from smoke that fluctuates upward while moving are different in position in time, so the difference image includes the previous image that has disappeared at the present time. Both the smoke ridge line of the current image and the smoke ridge line of the current image that has newly appeared (two smoke ridge lines) are generated, and the straight line component of the ridge line that is approximately twice that of the case where the difference is not taken is extracted. It is possible to improve the certainty of fire judgment by emphasizing the change of simple linear components
[火災検知装置の概要]
図1は本発明による火災検知装置を設置した監視領域を示した説明図であり、図1(A)は側面を示し、図1(B)は監視カメラから見た正面を示す。
[Outline of fire detection device]
FIG. 1 is an explanatory view showing a monitoring area where a fire detection device according to the present invention is installed. FIG. 1 (A) shows a side view, and FIG. 1 (B) shows a front view seen from a monitoring camera.
図1(A)に示すように、監視領域16には撮像手段として機能する監視カメラ10が設置され、図1(B)に示す監視領域の状態を撮像して画像を得ている。
As shown in FIG. 1A, a
監視領域16に置かれた可燃物が何らかの原因で火災が発生する状況となり、火災の初期では図示のようにごく微量の煙24が細い筋となって立ち上っている。また監視領域16の壁面には構造や壁紙などにより、縦方向や横方向に直線的な筋として現れている。
A combustible material placed in the
監視カメラ10で撮像した画像は伝送路を介して管理人室などに設置した画像処理装置12に伝送され、画像処理によりゴミ入れなどの火源18から立ち上がっている微量の煙24を検知して火災を判断し、火災検知信号を火災報知設備14に出力して火災警報を出力するようにしている。
An image captured by the monitoring
[検出原理]
本発明により微量の煙を検知する原理を説明すると次のようになる。本発明は、図2(A)に示す火源18から立ち上がる微量の煙24を画像処理により検知するが、この場合、初期の煙24は、図2(B)に示すように、半透明かつ円筒状の物体が、揺らぎつつ火源18より上方へ伸びて行く煙モデル25として考えられる。
[Detection principle]
The principle of detecting a small amount of smoke according to the present invention will be described as follows. In the present invention, a small amount of smoke 24 rising from the
この煙モデル25は、図2(C)の濃度分布に示すように、中心部ほど煙濃度は濃く、周辺では相対的に薄くなるため、監視カメラ10で撮像した画像においては背景に対し煙24の中心が最も透過しない稜線を描くと考えられる。 In the smoke model 25, as shown in the density distribution of FIG. 2C, the smoke density is higher at the center and relatively thinner at the periphery. It is thought that the center of the line draws the ridgeline that is least transparent.
そこで、撮像した画像に対しエッジ強調処理を適用して煙の稜線を抽出し、次に、予め定められた時間間隔の2つの稜線画像から稜線差分画像を生成する。この稜線差分画像の生成により定常的(固定的)に存在する背景の稜線は消去され、煙稜線のみが残る。続いて、稜線差分画像を細かい領域に分割した後に、各々の領域に対してハフ変換を行って煙稜線の直線成分を抽出する。このようにして抽出した煙による直線成分は、時間の経過に伴い揺らぎつつ上方へ伸びて行く。このため抽出した直線成分の時系列での変化を捉えれば、煙による特徴的な時系列的変化を捉えることができる。 Thus, edge enhancement processing is applied to the captured image to extract a smoke ridgeline, and then a ridgeline differential image is generated from two ridgeline images at a predetermined time interval. By generating this ridge line difference image, the ridge line of the background that exists constantly (fixed) is deleted, and only the smoke ridge line remains. Subsequently, after the ridge line difference image is divided into fine regions, the Hough transform is performed on each region to extract the linear component of the smoke ridge line. The linear component due to the smoke extracted in this way extends upward while fluctuating over time. For this reason, if the change of the extracted linear component in the time series is caught, the characteristic time series change due to the smoke can be caught.
以上の結果を基に、所定周期毎に撮像した画像から抽出した稜線の差分画像における各領域の直線成分の方向と発生頻度の時系列変化を求めてみると、煙による特徴的な時系列変化が得られ、火災の初期で細い筋となって立ち上る微量の煙24の検知が可能となる。
Based on the above results, the time-series changes in the direction and frequency of the linear component of each region in the difference image of the ridge line extracted from the image captured at every predetermined period, characteristic time-series changes due to smoke Thus, it is possible to detect a small amount of smoke 24 that rises as a thin line in the early stage of a fire.
[火災検知装置]
(火災検知装置の機能構成)
図3は本発明による火災検知装置の機能構成の概略を示したブロック図である。図3に示すように、火災検知装置は、監視カメラ10と画像処理装置12で構成され、画像処理装置12は、そのハードウェアとしてCPU、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等で構成され、CPUによるプログラムの実行により実現される機能として、稜線抽出手段として機能する稜線抽出部28、差分処理手段として機能する差分処理部30、火災判断手段として機能する火災判断部32を備え、更に、火災判断部32の機能として、直線成分抽出手段として機能する直線成分抽出部34、時系列変化検出手段として機能する時系列変化検出部36、及び火災検知手段として機能する火災検知部38を設けている。また、伝送部26は監視カメラ10で撮像した画像データを受信する適宜の伝送インタフェースが使用される。
[Fire detection device]
(Functional configuration of fire detection device)
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the functional configuration of the fire detection device according to the present invention. As shown in FIG. 3, the fire detection apparatus includes a
撮像手段として機能する監視カメラ10は、伝送部26の伝送制御により動画像データとして、例えば毎秒30フレームとなる監視領域の画像データを伝送し、画像処理装置12に設けた図示しないメモリに記憶する。
The monitoring
稜線抽出部28は、メモリに記憶したフレーム単位の画像から稜線を抽出して稜線画像を生成する。例えばこの場合、稜線抽出部28は画像に対しエッジ強調処理の1つであるゾーベルフィルタ(Sobel Filter)を適用し、例えば図4(A)の稜線画像20に示すように、稜線を抽出して稜線画像を生成する。なお、稜線抽出部28による稜線抽出処理は、全フレーム画像を対象とせず、処理速度の関係で所定フレーム数を間引きしたフレーム毎に行うようにしても良い。
The ridge
ゾーベルフィルタは、ある注目画素を中心とした上限左右の9つの画素値に対し、水平方向と垂直方向の2つの係数行列による所定の係数を乗算して総和を求めることで、画像中に存在するある領域の境界(エッジ)を検出可能とする微分処理であり、これを適用して、稜線抽出部28は図1(B)に示した火源18から上方に立ち上がる煙の画像から煙24の稜線を抽出する。
The Sobel filter is present in the image by multiplying the nine pixel values at the upper left and right with a certain target pixel as the center by multiplying a predetermined coefficient by two coefficient matrices in the horizontal and vertical directions to obtain the sum. This is a differential process that enables detection of the boundary (edge) of a certain region. By applying this, the ridge
差分処理部30は、稜線抽出部28で生成した予め定められた時間間隔の2つの稜線画像から稜線差分画像を生成する。図4は煙が存在しないた場合の差分処理を示した説明図であり、稜線抽出部28から時系列で生成される画像は図4(A)のように変化のない背景の稜線を抽出した稜線画像20となる。差分処理部30は図4(A)の変化のない隣接した2枚の同じ稜線画像20の差分をとることから、図4(B)に示す点線のように背景稜線が消去された稜線差分画像21を生成する。
The
図5は、図1に示した微量の煙24が細い筋となって立ち上った状況において、稜線抽出部28により所定の間引きフレーム周期毎に生成した稜線画像F1〜F5と、これに基づき差分処理部30で生成した稜線差分画像F12〜F45を、火源を含む一部の画面領域を取り出して示した説明図である。
FIG. 5 shows the ridge line images F1 to F5 generated for each predetermined thinning frame period by the ridge
まず稜線画像F1は煙が立ち昇る直前の画像であり、次の稜線画像F2は最初に煙が立ち昇り始めた画像である。稜線差分画像F12は、稜線画像F2が生成されたタイミングで、前回生成した稜線画像F1との差分を画素単位に演算し、所定の閾値以上の画素値を有効な差分画素(例えば黒の画素値)として残すことで、稜線差分画像F12を生成する。この稜線差分画像F12にあっては、固定的な背景稜線は点線のように消去され、新たに出現した煙稜線24aのみが抽出される。
First, the ridge line image F1 is an image immediately before the smoke rises, and the next ridge line image F2 is an image in which the smoke starts to rise first. The ridge line difference image F12 calculates the difference from the previously generated ridge line image F1 in units of pixels at the timing when the ridge line image F2 is generated, and sets a pixel value equal to or greater than a predetermined threshold to an effective difference pixel (for example, a black pixel value). ) To generate the ridge line difference image F12. In this ridge line difference image F12, the fixed background ridge line is erased like a dotted line, and only the newly appearing
続いて稜線画像F3が生成されると、前回生成した稜線画像F2との差分処理を行って稜線差分画像F23を生成する。この稜線差分画像F23にあっては、固定的な背景稜線は点線のように消去され、新たに出現した煙稜線24bが抽出され、また前回出現した煙稜線24aが抽出される。即ち、稜線差分画像F23には前回出現したが現在は消失している煙稜線24aと、新たに出現した煙稜線24bの両方が生成される。なお、煙稜線24a,24bの重なり合う部分は消去される。
Subsequently, when the ridge line image F3 is generated, a difference process with the previously generated ridge line image F2 is performed to generate a ridge line difference image F23. In this ridge line difference image F23, the fixed background ridge line is erased like a dotted line, the newly appearing
以下、稜線画像F4,F5が生成された場合にも、同様な差分処理により、前回出現したが現在は消失している煙稜線と新たに出現した煙稜線を含む稜線差分画像F34,F45が生成される。 Hereinafter, even when the ridge line images F4 and F5 are generated, the same difference process generates the ridge line difference images F34 and F45 including the smoke ridge line that appeared last time but is now disappeared and the newly appeared smoke ridge line. Is done.
図3の火災判断部32は、差分処理部30で抽出した稜線差分画像の中から煙による特徴的な所定の稜線を検知して火災を判断するものであり、具体的には、直線成分抽出部34、時系列変化検出部36、及び火災検知部38により火災を検知する。
The fire determination unit 32 in FIG. 3 determines a fire by detecting a specific ridge line characteristic of smoke from the ridge line difference image extracted by the
直線成分抽出部34は、差分処理部30で生成した稜線差分画像を、図6の破線で示すように、複数の領域、例えば64×64画素の領域に分割し、領域毎に例えばハフ変換(Hough変換)を施して稜線24aの直線成分を抽出する。ハフ変換は画像中の直線線分を抽出する方法として知られており、画像中のn個の点に対し、ρ―θ平面上ではn個の曲線が得られ、この内、m個の曲線が1点で交わっていれば、このm個の点に対応する画像上のm個の点は同一直線上にあることとなり、これにより直線成分を抽出できる。
The straight line
時系列変化検出部36は、直線成分抽出部34によるハフ変換で抽出した煙稜線24aの直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を求める。
The time series
図7は、図5の稜線差分画像F12,F23の全体を示した説明図であり、処理対象とする領域として、火源18の直上の領域A1、その上の領域A2を例にとって示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the whole of the ridge line difference images F12 and F23 of FIG. 5. As an area to be processed, an area A1 immediately above the
図7(A)の差分領域画像F12にあっては、火源18から煙稜線24aが立ち上がって先端が領域A1にあり、図7(B)の次の差分領域画像F23では、煙稜線24bが更に立ち上がって領域A1及び領域A2を通過し、また前回の煙稜線24aが生成されている。一方、時間的に変化のない背景稜線は、点線で示すように、消失している。
In the difference area image F12 in FIG. 7A, the
図8は図7の火源18の直上となる領域A1について所定の間引きフレーム周期毎の時刻t1〜t4で稜線差分画像の煙稜線から抽出した直線成分の時系列変化を示している。時刻t1では、領域A1を通過する煙稜線の直線成分は、領域下辺中央を原点とした二次元座標において、上方をθ1=0°とすると発生頻度は2本となり、右斜め上方をθ2とすると発生頻度は2本となり、左斜め上方をθ3とすると発生頻度は1本となる。
FIG. 8 shows a time-series change of the linear component extracted from the smoke ridge line of the ridge line difference image at times t1 to t4 for each predetermined thinning frame period in the area A1 immediately above the
このような領域A1を通過する煙稜線の直線成分は、立ち上がる煙の揺らぎに応じ時刻t2〜t4に示すように、その方向と発生頻度が変化する。また時刻t2〜t4では、前回の煙稜線の直線成分と今回の煙直線成分の両方が存在し、このため差分処理を行わない稜線画像の場合に対し、2本の煙稜線の直線成分を抽出することで、その発生頻度が略2倍程度増加することとなり、煙による特徴的な直線成分の変化を強調することができ、火災の判断の確実性を向上に寄与する。 The direction and frequency of occurrence of the linear component of the smoke ridge line passing through the region A1 changes as shown at times t2 to t4 according to the fluctuation of the rising smoke. In addition, at time t2 to t4, both the straight line component of the previous smoke ridge line and the current smoke line component exist, and therefore, the line component of two smoke ridge lines is extracted for the case of the ridge line image that is not subjected to differential processing. By doing so, the frequency of occurrence increases approximately twice, and the characteristic change of the linear component due to smoke can be emphasized, which contributes to improving the certainty of fire judgment.
図9は図8の領域A1の直線成分の時系列変化を示した説明図であり、直線成分を傾きθと発生頻度の長さを持つベクトルを累積して示している。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing a time-series change of the linear component in the area A1 of FIG. 8. The linear component is shown by accumulating vectors having a slope θ and the length of occurrence frequency.
図9に示すように、時刻t1で
ベクトルB1は(θ1,2)
ベクトルB2は(θ2,2)
ベクトルB2は(θ3,1)
となり、時刻t2〜t4では、その時系列変化に応じて累積的に増加していく。
As shown in FIG. 9, at time t1, the vector B1 is (θ1, 2).
The vector B2 is (θ2, 2)
The vector B2 is (θ3, 1)
Thus, from time t2 to t4, it increases cumulatively according to the time series change.
図10は図7の火源18の直上となる領域A1の上となる領域A2について、所定の間引きフレーム周期毎の時刻t1〜t4で抽出した直線成分の時系列変化を示している。領域A2では立ち上がる煙の揺らぎが多くなっており、このため、時刻t1では、領域A2を通過する煙稜線の直線成分は、上方をθ1=0°とすると発生頻度は1本となり、右斜め上方をθ2とすると発生頻度は1本となり、左斜め上方をθ3とすると発生頻度は2本となり、更にθ2より大きい右斜め上方をθ4とすると発生頻度は1本となり、θ3より大きい左斜め上方をθ5とすると発生頻度は1本となる。
FIG. 10 shows a time-series change of the linear components extracted at times t1 to t4 for each predetermined thinning frame period in the area A2 above the area A1 immediately above the
このように領域A2を通過する煙稜線の直線成分は、立ち上がる煙の揺らぎに応じ時刻t2〜t4に示すように、その方向と発生頻度が変化する。また時刻T2〜t4では、前回の煙稜線の直線成分と今回の煙直線成分の両方が存在する。 Thus, the direction and frequency of occurrence of the linear component of the smoke ridge line passing through the region A2 changes as shown at times t2 to t4 according to the fluctuation of the rising smoke. In addition, at times T2 to t4, both the previous smoke ridge line linear component and the current smoke linear component exist.
図11は図10の領域A2の直線成分の時系列変化を示した説明図であり、直線成分を傾きθと発生頻度の長さを持つベクトルを累積して示している。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing a time-series change of the linear component in the area A2 of FIG. 10, and shows the linear component accumulated by a vector having a slope θ and a length of occurrence frequency.
図11に示すように、時刻t1で
ベクトルB1は(θ1,1)、
ベクトルB2は(θ2,1)
ベクトルB3は(θ3,2)、
ベクトルB4は(θ4,1)、
ベクトルB5は(θ5,1)
となり、時刻t2〜t4では、その時系列変化に応じて累積的に増加していく。
As shown in FIG. 11, at time t1, the vector B1 is (θ1, 1),
The vector B2 is (θ2,1)
The vector B3 is (θ3, 2),
The vector B4 is (θ4, 1),
The vector B5 is (θ5, 1)
Thus, from time t2 to t4, it increases cumulatively according to the time series change.
図3の火災検知部38は、時系列変化検出部36により検知された各領域の直線成分の時系列変化の中から、煙による特徴的な時系列変化を検知して火災と判断する。
The
例えば、時系列変化検出部36により、図9及び図11の時刻t4に示す直線成分の傾きと発生頻度の累積で与えられる時系列変化が検知された場合、煙による特徴的な時系列変化は、図7及び図9の時刻t4に示すように、傾きと発生頻度と異なる累積ベクトルが放射状に複数存在する所謂デイジーパターンとなっており、火災検知部38は、煙による特徴的な時系列変化を示すデイジーパターンを検知して火災を判断する。
For example, when the time-series
また、監視領域を人が移動した場合、例えば図11の時刻t1に示すようなデイジーパターンとなる分割領域が一時的に発生するが、時系列的な発生頻度となる累積ベクトルは増加せず、発生頻度に対し所定の閾値を設定し、閾値以上の発生頻度を煙判断の対象とすることで、人の移動に伴う稜線の直線成分を排除できる。
Further, when a person moves in the monitoring area, for example, a divided area having a daisy pattern as shown at time t1 in FIG. 11 is temporarily generated, but a cumulative vector that is a time-series occurrence frequency does not increase, By setting a predetermined threshold value for the occurrence frequency and setting the occurrence frequency equal to or higher than the threshold value as the object of smoke determination, the linear component of the ridge line accompanying the movement of the person can be eliminated.
また、監視領域に人が留まっている場合には、稜線画像の差分処理により、背景稜線として消去することができ、火災判断に影響を及ぼすことはない。 In addition, when a person remains in the monitoring area, it can be erased as a background ridge line by the ridge line image difference process, which does not affect the fire determination.
[火災判断動作]
図12は図3の画像処理装置による火災検知動作を示したフローチャートである。
[Fire judgment operation]
FIG. 12 is a flowchart showing a fire detection operation by the image processing apparatus of FIG.
図12において、画像処理装置12は、ステップS1(以下「ステップ」は省略)で監視カメラ10により動画画像として例えば30フレーム/秒で撮像した監視領域の画像を取得してメモリに記憶し、S2で稜線検出部28によるゾーベルフィルタの適用により、所定の間引きフレーム周期で抽出した画像から稜線を抽出し、稜線画像を生成する。
In FIG. 12, the
続いてS3で差分処理部30により今回生成した稜線画像から前回生成した稜線画像を差し引いて稜線差分画像を生成する。
Subsequently, in S3, the
続いてS4で直線成分抽出部34により稜線差分画像を複数の領域に分割し、S5で領域毎にハフ変換を施して稜線の直線成分を抽出した後、S6に進んで時系列変化検出部36により、S5で抽出した直線成分の傾きと発生頻度による時系列変化を求め、S7で火災検知部36により直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生頻度となる所定の時系列変化、例えばデイジーパターンを検知する火災判断を行い、その結果としてS8で火災を検知した場合はS9で火災検知信号を火災報知設備に出力して火災警報を出力させる。一方、S9で火災を検知しなかった場合は、S1に戻り、同様な処理を繰り返す。
Subsequently, in S4, the straight line
[画像処理装置の他の実施形態]
図13は他の実施形態となる火災検知装置の機能構成の概略を示したブロック図である。図13に示すように、火災検知装置は、監視カメラ10と画像処理装置12で構成され、画像処理装置12は、差分処理部30、稜線抽出部28、火災判断手段として機能する火災判断部32を備え、更に、火災判断部32の機能として、直線成分抽出部34、時系列変化検出部36、及び火災検知部38を設けている。また、伝送部26は監視カメラ10で撮像した画像データを受信する適宜の伝送インタフェースが使用される。
[Other Embodiments of Image Processing Apparatus]
FIG. 13 is a block diagram showing an outline of a functional configuration of a fire detection device according to another embodiment. As shown in FIG. 13, the fire detection device includes a
この実施形態は、図3の実施形態に対し、稜線抽出部28の前段に差分処理部30を設けたことを特徴とする。このため差分処理部30は、メモリに時系列に記憶した隣接する画像から差分画像を生成する。この差分処理により差分画像を生成することで、定常的に存在する背景画像を消去し、火災の初期で細い筋となって立ち上るごく微量の煙の画像を抽出することを可能とする。
This embodiment is characterized in that a
また差分処理部30により生成する差分画像にはスパイク状のノイズが抽出される場合があることから、これに対しては孤立点を除去する処理を施す。
Further, since spike-like noise may be extracted from the difference image generated by the
稜線抽出部28は、差分処理部30で生成した差分画像から稜線を抽出して稜線差分画像を生成する点で相違するが、稜線抽出処理は図3の実施形態と基本的に同じになる。
The ridge
また火災判断部32に設けた直線成分抽出部34、時系列変化検出部36、及び火災検知部38は図3の実施形態と同じになることから、その説明を省略する。
Moreover, since the linear
なお、稜線抽出部28は、差分処理部30で生成した差分画像を対象に稜線抽出処理を行うため、エッジ強調処理の1つであるゾーベルフィルタを適用する場合、画面全体に占める差分画像は例えば煙画像といった少ない画面部分だけとなり、差分処理により生成した画素値を持たない無効画素(消去画素)については、注目画素としてゾーベルフィルタの適用を行わないようにすることで、稜線抽出処理の負担を大幅に低減し、高速に稜線抽出を行うことが可能となる。
Since the ridge
〔本発明の変形例〕
(稜線抽出)
上記の実施形態にあっては、画像にゾーベルフィルタを適用して煙の稜線を抽出しているが、プレヴィットフィルタ(Prewitt Filter)等のエッジ強調処理に用いた適宜のフィルタを適用しても良い。
[Modification of the present invention]
(Ridge line extraction)
In the above embodiment, the sobel filter is applied to the image to extract the edge of the smoke, but an appropriate filter used for edge enhancement such as a Previtt filter is applied. Also good.
(直線成分抽出)
上記の実施形態にあっては、ハフ変換を適用して煙の稜線を抽出しているが、Line Segment Detector(LSD)等の画像から直線成分を抽出する処理方法を適用しても良い。
(Linear component extraction)
In the above embodiment, the smoke ridge line is extracted by applying the Hough transform. However, a processing method for extracting a linear component from an image such as Line Segment Detector (LSD) may be applied.
(画像処理装置)
上記の実施形態にあっては、監視カメラと画像処理装置を分離配置して伝送路により接続しているが、両者を一体化した装置としても良い。
(Image processing device)
In the above embodiment, the surveillance camera and the image processing apparatus are separately arranged and connected by a transmission path, but an apparatus in which both are integrated may be used.
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, includes appropriate modifications without impairing the object and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above-described embodiment.
10:監視カメラ
12:画像処理装置
14:火災報知設備
16:監視領域
18:火源
20:稜線画像
24:煙
25:煙モデル
26:伝送部
28:稜線抽出部
30:差分処理部
32:火災判断部
34:直線成分抽出部
36:時系列変化検出部
38:火災検知部
10: surveillance camera 12: image processing device 14: fire alarm equipment 16: monitoring area 18: fire source 20: ridge line image 24: smoke 25: smoke model 26: transmission unit 28: ridge line extraction unit 30: difference processing unit 32: fire Determination unit 34: linear component extraction unit 36: time-series change detection unit 38: fire detection unit
Claims (10)
前記撮像手段で撮像した画像から稜線を抽出して稜線画像を生成する稜線抽出手段と、
前記稜線抽出手段で生成した予め定められた時間間隔の稜線画像から稜線差分画像を生成する差分処理手段と、
前記差分処理手段で生成した稜線差分画像の中から煙により形成される稜線を検知して火災を判断する火災判断手段と、
を備えたことを特徴とする火災検知装置。
An imaging means for capturing an image of the monitoring area;
A ridge line extracting unit that extracts a ridge line from an image captured by the imaging unit and generates a ridge line image;
A difference processing means for generating a ridge line difference image from a ridge line image of a predetermined time interval generated by the ridge line extraction means;
A fire judgment means for judging a fire by detecting a ridge line formed by smoke from the ridge line difference image generated by the difference processing means;
Fire detection apparatus characterized by comprising a.
前記撮像手段で撮像した予め定められた時間間隔の画像から差分画像を生成する差分処理手段と、
前記差分処理手段で生成した差分画像から稜線を抽出して稜線差分画像を生成する稜線抽出手段と、
前記稜線抽出手段で生成した稜線差分画像の中から煙により形成される稜線を検知して火災を判断する火災判断手段と、
を備えたことを特徴とする火災検知装置。
An imaging means for capturing an image of the monitoring area;
Difference processing means for generating a difference image from images of a predetermined time interval imaged by the imaging means;
A ridge line extracting means for extracting a ridge line from the difference image generated by the difference processing means and generating a ridge line difference image;
A fire judgment means for judging a fire by detecting a ridge line formed by smoke from the ridge line difference image generated by the ridge line extraction means;
Fire detection apparatus characterized by comprising a.
前記稜線抽出手段は、画像にエッジ強調処理を施して稜線を抽出し、
前記火災判断手段は、
前記稜線差分画像を複数の画像領域に分割し、前記画像領域毎に、前記稜線の直線成分を抽出する直線成分抽出手段と、
前記画像領域毎に、前記直線成分抽出手段で抽出した直線成分の時系列変化を検出する時系列変化検出手段と、
前記時系列変化検出手段で検出した直線成分の時系列変化の中から煙による特徴的な所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する火災検知手段と、
を備えたことを特徴とする火災検知装置。
In the fire detection device according to claim 1 or 2,
The ridge line extraction means performs edge enhancement processing on the image to extract a ridge line,
The fire determination means is
Dividing the ridge differential image into a plurality of image regions, for each of the image areas, and the straight line component extracting means for extracting a linear component of said ridge,
Time-series change detecting means for detecting a time-series change of the linear component extracted by the linear component extracting means for each image region;
A fire detection means for determining a fire when detecting a characteristic time-series change due to smoke from the time-series change of the linear component detected by the time-series change detection means;
A fire detection device comprising:
前記直線成分抽出手段は、前記画像領域毎に、前記直線成分の傾きと発生頻度を抽出し、
前記時系列変化検出手段は、前記直線成分抽出手段で抽出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を検出し、
前記火災検知手段は、前記時系列変化検出手段で検出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生頻度となる所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する、
ことを特徴とする火災検知装置。
In the fire detection device according to claim 3,
The line component extracting means, for each of the image area, extracts the slope and frequency of the line component,
The time-series change detecting means detects a time-series change in the tilt and frequency of the linear component extracted by the linear component extracting means,
The fire detection means detects a time-series change in a given that the slope and frequency characteristic linear component due to the smoke from the time-series change in the tilt and frequency of line component detected by the time-series change detecting means If it is judged to be a fire,
A fire detection device characterized by that.
5. The fire detection device according to claim 4, wherein the fire detection means determines that a fire has occurred when one or more time-series changes of linear components having a constant inclination and different occurrence frequencies are detected. Fire detection device.
前記撮像手段で撮像した画像から稜線を稜線抽出手段により抽出して稜線画像を生成し、
前記稜線抽出手段で生成した予め定められた時間間隔の稜線画像から差分処理手段により稜線差分画像を生成し、
前記差分処理手段で生成した稜線差分画像の中から火災判断手段により煙により形成される稜線を検知して火災を判断する、
ことを特徴とする火災検知方法。
An image of the monitoring area is captured by the imaging means,
A ridge line is extracted from the image captured by the imaging unit by a ridge line extraction unit to generate a ridge line image;
A ridge line difference image is generated by a difference processing means from a ridge line image of a predetermined time interval generated by the ridge line extraction means,
From the ridge line difference image generated by the difference processing means, a fire determination means detects a ridge line formed by smoke, and determines a fire.
A fire detection method characterized by that.
前記撮像手段で撮像した予め定められた時間間隔の画像から差分処理手段により差分画像を生成し、
前記差分処理手段で生成した差分画像から稜線を稜線抽出手段により抽出して稜線差分画像を生成し、
前記稜線抽出手段で生成した稜線差分画像の中から火災判断手段により煙により形成される稜線を検知して火災を判断する、
ことを特徴とする火災検知方法。
An image of the monitoring area is captured by the imaging means,
A difference processing unit generates a difference image from a predetermined time interval image captured by the imaging unit,
A ridge line is extracted from the difference image generated by the difference processing means by the ridge line extraction means to generate a ridge line difference image,
From the ridge line difference image generated by the ridge line extraction means , a fire determination means detects a ridge line formed by smoke, and determines a fire.
A fire detection method characterized by that.
前記撮像手段で撮像した画像に前記稜線抽出手段によりエッジ強調処理を施して稜線を抽出し、
前記火災判断手段は、
前記稜線差分画像を複数の画像領域に分割し、前記画像領域毎に、前記稜線の直線成分を抽出し、
前記画像領域毎に、前記抽出した直線成分の時系列変化を求め、
前記直線成分の時系列変化の中から煙による特徴的な所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断することを特徴とする火災検知方法。
In the fire detection method according to claim 6 or 7,
The image picked up by the image pickup means is subjected to edge enhancement processing by the ridge line extraction means to extract a ridge line,
The fire determination means is
Said ridge difference image is divided into a plurality of image regions, for each of the image area, it extracts the linear component of said ridge,
For each of the image areas, it obtains a time-series change of the line component and the extracted,
A fire detection method characterized in that a fire is determined when a characteristic time-series change due to smoke is detected from the time-series changes of the linear component .
前記火災判断手段は、
前記画像領域毎に、前記直線成分の傾きと発生頻度を抽出し、
前記抽出した直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化を求め、
前記直線成分の傾きと発生頻度の時系列変化の中から煙による特徴的な直線成分の傾きと発生頻度となる所定の時系列変化を検知した場合に火災と判断する、
ことを特徴とする火災検知方法。
In the fire detection method according to claim 8,
The fire determination means is
For each of the image area, it extracts the slope and frequency of the line component,
Obtains time-series change in the tilt and frequency of the linear component and the extracted,
It is determined that a fire occurs when a predetermined time-series change that is a slope and occurrence frequency of a characteristic linear component due to smoke is detected from the time-series change of the slope and occurrence frequency of the linear component,
A fire detection method characterized by that.
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