JP6546314B2 - Fire detection system 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システム及び火災検知方法に関する。 The present invention relates to a fire detection system and a fire detection method for detecting smoke in an early stage of a 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火災検知システムが提案されている。 Conventionally, various fire detection 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システムにあっては、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 system, early detection of a fire is important from the viewpoint of initial fire extinguishing and evacuation guidance for fire occurrence.
このため従来システム（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 system (Patent Document 1), as a phenomenon caused by smoke from a fire from an image, the transmittance or contrast decreases, the brightness value converges to a specific value, the brightness distribution range narrows and the brightness distribution It is possible to detect smoke by comprehensively determining the decrease in the brightness, the change in the average value of the brightness due to smoke, the decrease in the total amount of edges, and the increase in intensity in the low frequency band.
しかしながら、このような従来の火災に伴う煙の画像から火災を検知する火災検知システムにあっては、監視カメラの近くの小さな火災による煙と、遠くの大きな火災による煙が識別できず、このため遠くで発生した火災に対しては、検知感度が落ち、火災を検知するまでの時間遅れが大きくなるという問題がある。逆に監視カメラの近くで発生した非火災現象による煙を、火災による煙と誤認識してしまう。例えば監視カメラの直近で吸われたタバコの煙を、遠くにある大きな火災による煙と誤認識することがあった。 However, in a fire detection system that detects a fire from an image of smoke associated with such a conventional fire, smoke from a small fire near a surveillance camera and smoke from a large fire can not be identified. For a fire that has occurred in a distance, there is a problem that the detection sensitivity is lowered and the time delay until the fire is detected becomes large. On the contrary, the smoke by the non-fire phenomenon generated near the surveillance camera is misrecognized as the smoke by the fire. For example, cigarette smoke smoked in the immediate vicinity of a surveillance camera may be misrecognized as smoke from a large fire located far away.
本発明は、煙による減光画像からの第１段階の火災の検知と煙による散乱光画像からの火災検知とを組み合わせて、一定の規模の火災を確実に検知可能とする火災検知システム及び火災検知方法を提供することを目的とする。 The present invention combines a first-stage fire detection from a light-reduced image with smoke and a fire detection from a light-scattered light image with smoke to reliably detect a fire of a certain size, and a fire detection system and fire It aims to provide a detection method.
（システム）
本発明は、火災検知システムに於いて、
仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、
撮像手段により撮像する監視領域の背景を一定照度に背景照明する背景照明手段と、
撮像手段により撮像する監視領域を全体照明する全体照明手段と、
監視領域を背景照明した状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、
第１火災検知手段により第１段階の火災を検知した場合に、背景照明手段による背景照明を停止して全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、
照明切替手段により監視領域を全体照明に切替えた状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段と、
を設けたことを特徴とする。
(system)
The present invention relates to a fire detection system
Imaging means for imaging a monitoring area to be a partition space;
Background illumination means for illuminating the background of the monitoring area to be imaged by the imaging means with constant illumination and background;
General illumination means for overall illumination of the monitoring area imaged by the imaging means;
First fire detection means for detecting a first-stage fire from a dimmed image of a smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging means and outputting a first fire signal, with the monitoring area illuminated in the background;
Illumination switching means for stopping background illumination by the background illumination means and switching to overall illumination by the overall illumination means when the first fire detection means detects a first stage fire;
The second fire signal is output by detecting a second fire from the scattered light image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit in a state in which the monitoring area is switched to the entire illumination by the illumination switching unit Fire detection means,
Is provided.
ここで、煙のプルーム（ｐｌｕｍｅ）とは、燃焼に伴う煙の上昇に伴って形成される筒状の煙範囲であり、火源の規模に応じた上昇速度と太さを有する。 Here, the plume of smoke is a cylindrical smoke range formed as the smoke rises with the combustion, and has a rising speed and a thickness corresponding to the size of the fire source.
また、第１段階の火災と第２段階の火災は、第１火災検知手段による火災検知と第２火災検知手段による火災検知を区別するための表記であり、火災の規模や状況を表すものではない。 In addition, the fire of the first stage and the fire of the second stage are the notation to distinguish the fire detection by the first fire detection means and the fire detection by the second fire detection means, and represent the scale and condition of the fire Absent.
（方法）
本発明は、火災検知方法に於いて、
仕切り空間を形成する監視領域の背景を一定照度に背景照明した状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知ステップと、
第１火災検知ステップにより第１段階の火災を検知した場合に、背景照明を停止して監視領域を全体照明に切替えた状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知ステップと、
を設けたことを特徴とする。
(Method)
The present invention relates to a fire detection method.
The first fire signal is detected by detecting a fire at the first stage from a dimmed image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit in a state in which the background of the monitoring area forming the partition space is illuminated with constant illumination. The first fire detection step to output;
When the first fire detection step detects a fire at the first stage, the scattered light image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit with the background illumination stopped and the monitoring area switched to the overall illumination A second fire detection step of detecting a second fire from the second fire and outputting a second fire signal,
Is provided.
本発明による火災検知方法の他の特徴は、火災検知システムの場合と基本的に同じになる。 The other features of the fire detection method according to the invention are basically the same as in the case of the fire detection system.
（基本的な効果）
本発明の火災検知システムは、仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、撮像手段により撮像する監視領域の背景となる壁面及び床面を一定照度に背景照明する背景照明手段と、撮像手段により撮像する監視領域を全体照明する全体照明手段と、監視領域を背景照明した状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、第１火災検知手段により第１段階の火災を検知した場合に、背景照明手段による背景照明を停止して全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、照明切替手段により監視領域を全体照明に切替えた状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段とを設けるようにしたため、背景照明からの光が煙プルームにより減光する減光画像に基づき第１段階の火災を検知した場合、第１火災信号を出力して火災予兆警報（プリアラーム）を報知させ、更に火災を確認するために、監視領域の照明を背景照明から全体照明に切替え、煙プルームにより散乱した全体照明による煙の散乱光画像から第２段階の火災を検知した場合に第２火災信号を出力して火災警報を報知させることで、距離により大きさが変化する煙プルームの画像であっても、減光画像と散乱光画像の異なる観測画像に基づく火災検知を組み合わせることで、撮像手段で撮像した監視領域の観測画像から確実に火災を検知して警報することを可能とする。
(Basic effect)
The fire detection system according to the present invention comprises an imaging means for imaging a monitoring area to be a partition space, background illumination means for illuminating a wall surface and a floor surface as a background of the monitoring area to be imaged by the imaging means with constant illuminance, The first stage fire is detected from the dimmed image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging means, with the entire illumination means illuminating the entire monitoring area to be imaged and the background illumination of the monitoring area 1) The first fire detection means that outputs a fire signal, and the light switch that stops the background lighting by the background lighting means and switches to the general lighting by the whole lighting means when the first fire detection means detects a fire at the first stage The second stage fire from the scattered light image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit in a state where the monitoring area is switched to the entire illumination by the unit and the illumination switching unit Since the second fire detection means for detecting and outputting the second fire signal is provided, the first fire is detected based on a light reduction image in which the light from the background light is reduced by the smoke plume. (1) In order to output a fire signal to notify a fire alarm (pre-alarm) and to confirm the fire, switch the illumination of the monitoring area from the background illumination to the general illumination and scatter the smoke by the general illumination scattered by the smoke plume Even if it is an image of the smoke plume whose size changes with distance by outputting the second fire signal and notifying the fire alarm when the second stage fire is detected from the light image, the dimmed image and the scattering By combining fire detection based on different observation images of the light image, it is possible to reliably detect and warn a fire from the observation image of the monitoring area captured by the imaging means.
また、照明切替御手段は、第１段階の火災を判定した場合、監視領域の背景照明から全体照明に切り替えるようにしたため、第１段階の火災を判定した場合に監視領域となる部屋全体を照明した画像が撮像できることで、そのモニタ画面などを見ることによる人為的な確認を可能とし、消火活動や避難活動につき適切に対処可能とする。 In addition, since the lighting switching control means switches from background lighting in the monitoring area to overall lighting when it determines the fire in the first stage, it illuminates the entire room as the monitoring area when it determines the fire in the first stage. By being able to pick up an image, it is possible to confirm artificially by looking at the monitor screen etc., and to be able to appropriately cope with fire fighting and evacuation activities.
また、背景照明からの光を煙以外の対象物、例えば人が一時的に遮ることで煙プルームの減光画像から第１段階の火災を誤って検知しても、第１段階の火災検知に基づき監視領域の全体照明に切替えて撮像した散乱光画像からは、輝度率が煙とは異なるために煙プルームの太さが火災を判定するしきい値を超えることがなく、非火災要因による誤報を防止可能とする。 Also, even if the first stage fire is erroneously detected from the dimmed image of the smoke plume because the light from the background illumination is temporarily blocked by an object other than smoke, for example, a person, the first stage fire detection Based on the scattered light image captured by switching to the overall illumination of the surveillance area based on the brightness ratio is different from smoke, the thickness of the smoke plume does not exceed the threshold for determining fire, and false notification due to non-fire cause Can be prevented.
［火災検知システムの概要］
（監視領域の概要）
図１は本発明による火災検知システムを設置した監視領域を示した説明図である。
[Outline of fire detection system]
(Overview of monitoring area)
FIG. 1 is an explanatory view showing a monitoring area in which a fire detection system according to the present invention is installed.
図１に示すように、監視領域１６は部屋等の仕切り空間であり、監視領域１６には撮像手段として機能する監視カメラ１０を設置している。監視カメラ１０で撮像した監視領域１６の観測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に伝送している。
As shown in FIG. 1, the monitoring area 16 is a partition space such as a room, and the
（火災検知システムの概略構成）
図２は本発明による火災検知システムの機能構成の概略を示したブロック図である。図２に示すように、火災検知システムは、監視カメラ１０と画像処理装置１２で構成し、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する。
(Schematic configuration of fire detection system)
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the functional configuration of the fire detection system according to the present invention. As shown in FIG. 2, the fire detection system includes the
画像処理装置１２は、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、伝送部２８、第１火災検知手段として機能する第１火災検知部５０、第２火災検知手段として機能する第２火災検知部１００、及び照明切替手段として機能する照明切替部４２を備える。
The
第１火災検知部５０には、第１煙画像判定手段として機能する第１煙画像判定部３０、第１見込み角検出手段として機能する第１見込み角検出部３２、減光率検出手段として機能する減光率検出部３４、第１プルーム太さ推定手段として機能する第１プルーム太さ推定部３６、第１距離算出手段として機能する第１距離算出部３８、第１火災判定手段として機能する第１火災判定部４０を設けている。なお、照明切替部４２を第１火災判定部４０の機能に含めているが、独立した機能として設けても良い。また、伝送部２８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。
The first
第２火災検知部１００には、第２煙画像判定手段として機能する第２煙画像判定部１３０、第２見込み角検出手段として機能する第２見込み角検出部１３２、輝度率検出手段として機能する輝度率検出部１３４、第２プルーム太さ推定手段として機能する第２プルーム太さ推定部１３６、第２距離算出手段として機能する第２距離算出部１３８及び第２火災判定手段として機能する第２火災判定部１４０を設けている。
The second
撮像手段として機能する監視カメラ１０は、伝送部２８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。本実施形態にあっては、例えば水平画素数が１４００ピクセルで垂直画素数が１０００ピクセルの解像度をもつ監視カメラ１０を使用する。また監視カメラ１０の感知波長は、赤外線による背景照明を考慮して、７５０ｎｍ以上とする。
The
照明切替部４２は、例えば夜間等に監視モードを設定して無人となった監視領域の火災監視を例にとると、タイマ設定による監視モードの自動設定又は手動設定により、室内照明装置２４を消灯すると共に、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂを常時点灯又はパルス点灯し、背景となる床面及び壁面のみを間接照明により一定照度で照明する。
For example, taking the fire monitoring of the monitoring area which has become unmanned by setting the monitoring mode at night, for example, the
ここで、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂは背景照明手段を構成し、また、室内照明装置２４は全体照明手段を構成する。
Here, the floor surface lighting device 22a and the wall
第１火災検知部５０は、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂにより監視領域１６を背景照明した状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から減光率を求め、減光率から煙プルームの太さを推定して第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力し、例えば図１の火災報知設備１４から火災予兆警報（プリアラーム）を出力させる。
The first
照明切替部４２は、第１火災検知部５０により第１段階の火災を検知した場合に、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂによる背景照明を停止して室内照明装置２４による全体照明に切り替える。
When the first
第２火災検知部１００は、照明切替部４２により監視領域１６を全体照明に切替えた状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から輝度率を求め、輝度率から煙プルームの太さを推定して第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力し、例えば火災報知設備１４から火災予兆警報に続いて火災警報を出力させる。
The second
（監視領域の照明）
第１火災検知部５０で監視カメラ１０の観測画像から監視領域１６の煙による減光率を正しく検出するためには、背景となる床面１６ａ、壁面１６ｂ及び天井面１６ｃのみが発光し、空間に広がる煙には照明が当たらない背景照明とすることが望ましい。
(Lighting of surveillance area)
In order to correctly detect the light reduction rate by smoke of the monitoring area 16 from the observation image of the
このため本実施形態にあっては、監視カメラ１０により撮像する監視領域１６の背景となる床面１６ａ及び壁面１６ｂを一定照度に照明するための照明手段として床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂを設置して間接照明している。
For this reason, in the present embodiment, the floor surface illumination device 22a and the wall
床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂは、反射フードを備え、光源からの光を床面１６ａと壁面１６ｂに向けて照射し、監視領域の空間には光が行かないようにしている。また、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂは、可視光又は赤外光の光源を使用し、常時点灯又は間欠点灯（パルス点灯）により床面１６ａ及び壁面１６ｂを一定照度に照明している。
The floor lighting device 22a and the
監視領域の天井面１６ｃには室内照明装置２４を設けており、昼間等の人の在室中は、室内照明装置２４を点灯して監視領域全体を照明している。夜間等に無人となって監視領域１６の火災を監視カメラ１０により監視する場合には、室内照明装置２４を消灯し、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂを点灯する。
The
また、人の在室中に室内照明装置２４を点灯している状態で監視カメラ１０により火災を監視する場合には、室内照明装置２４の照明光を、近赤外線光を含まない可視光とし、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂの照明光を近赤外線光とすればよい。この場合、監視カメラ１０の感知波長は、床面１６ａ及び壁面１６ｂを照明している近赤外線波長を含むものとする。
In the case where a fire is monitored by the monitoring
室内照明装置２４として一般的な蛍光灯やＬＥＤ照明器具は、７５０ｎｍ以上の近赤外線光の照射エネルギーは小さく、監視カメラ１０の感知波長を７５０ｎｍ以上としたうえで、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂの光源を赤外線ＬＥＤや発熱ランプとすることで、監視カメラ１０による監視領域の背景となる床面１６ａ及び壁面１６ｂを、室内照明装置２４からの可視光により影響されない赤外光による一定照度で発光させることを可能とする。
The fluorescent light and LED lighting fixtures generally used as the
なお、監視カメラ１０により撮像する監視領域１６を背景照明する代わりに、赤外線照明構造を背面に埋め込んだ発光パネルや、可視光を近赤外光に変換する蛍光塗料を塗布した面パネル等を設置して、一定照度を得るようにしても良い。
It should be noted that instead of illuminating the surveillance area 16 imaged by the
一方、第２火災検知部１００で監視カメラ１０の観測画像から監視領域１６の煙による散乱光から輝度率を正しく検出するためには、室内照明装置２４による全体照明に切替え、監視領域１６に立ち上る煙２０に室内照明装置２４らの光が当たって煙粒子による散乱光が得られるようにする。
On the other hand, in order to correctly detect the luminance rate from the scattered light by smoke of the monitoring area 16 from the observation image of the
［煙プルームの減光画像による検出原理］
図２の第１火災検知部５０は、監視領域１６を背景照明した状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知するものであり、その検出原理を説明すると次のようになる。
[Detection principle by reduced light image of smoke plume]
The first
（煙プルームと減光率）
図３は、図1に示すように、火災により発生する煙をモデル化して示した説明図である。
(Smoke plume and dimming rate)
FIG. 3: is explanatory drawing which modeled and showed the smoke which generate | occur | produces by fire, as shown in FIG.
図３に示すように、火災の初期段階においては、煙の上昇に伴って筒状の煙範囲となる煙プルーム２６が形成され、煙プルーム２６の太さ２ｒ（半径ｒ）はほぼ一定と考えられる。なお、以下の説明で煙プルームを単にプルームという場合がある。
As shown in FIG. 3, in the early stage of the fire, the
図１に示した監視カメラ１０により撮像する監視領域１６の背景となる床面１６ａ及び壁面１６ｂを一定照度で照明している場合、発生した煙２０による減光画像を監視カメラ１０で撮像して煙プルームによる減光率を検出することができる。
When the floor surface 16a and the
いま、紙を燃焼物として、しだいに燃え広がっていく火災モデルを考える。この場合、煙プルーム２６の太さは火災の拡大に伴って次第に太くなっていき、それと同時に煙プルーム２６も濃くなって減光率が増していく。
Now, let us consider a fire model in which paper burns and spreads gradually. In this case, the thickness of the
図４は紙を燃焼物とした場合の火源熱量に対する高さＨ＝１ｍの地点での煙プルームの太さ２r（ｍ）、減光率ｙ（％／ｍ）及び煙上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）の関係を示したグラフ図である。なお、減光率ｙ（％／ｍ）は煙濃度を意味する。
Fig. 4 shows the
火災により発生する煙プルームは、火源の拡大による熱量の増加に伴って太くなり、同時に煙の上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）および減光率ｙ（％／ｍ）も大きくなっていく。 The smoke plume generated by the fire becomes thicker as the amount of heat is increased due to the expansion of the fire source, and at the same time the rate of rise u (m / s) and the rate of extinction y (% / m) of the smoke also increase.
（アルパートの実験式）
火災により発生した煙プルーム中の高さ毎のプルーム太さと煙濃度(減光率)は、アルパート(Ａｌｐａｒｔ)の実験式により求められる。このアルパートの実験式は、１９７２年５月１８日、米国、フィラディルフィアで開催されたＮａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ の年次会合の７６番目の論文「天井設置された火災感知器の時間応答の計算（Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｃｅｉｌｉｎｇ−Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｆｉｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）」で発表されている。
(Experience formula of Alpert)
The plume thickness and smoke concentration (darkening rate) for each height in the smoke plume generated by the fire can be obtained by an empirical formula of Alpart. This Alpert's experimental formula is the 76th paper in the National Fire Protection Association's annual meeting held on May 18, 1972 in the United States, Philadelphia, "Calculating the Time Response of a Ceiling-Mounted Fire Detector ( It is announced in "Calculation of Response Time of Ceiling-Mounted Fire Detectors".
図５（Ａ）は火点の発生熱量をアルパートによる天井流の実験式を求めるモデル火災を示した説明図である。 FIG. 5A is an explanatory view showing a model fire in which an experimental formula of a ceiling flow by Alpert is obtained.
火点の発生熱量をＱ（ｋＷ）とすると、温度上昇ΔＴ及び風速ｕは次式となる。
ΔＴ＝５．３８（Ｑ／ｒ）２／３／Ｈ
ｕ＝０．２Ｑ１／３Ｈ１／２／ｒ５／６
プルームの高さＨと半径ｒ、減光率ｙの関係を求める。煙減光係数ｋ（１／ｍ)と温度上昇ΔＴの関係は、燃焼する物質により定まり、いま紙の燃えた場合を考えると、
ｋ／ΔＴ＝０．４１Ｅ−２（１／ｍ・ｄｅｇ）
となる。減光係数ｋ（１／ｍ）を減光率ｙ（％／ｍ）に変換するには
ｙ＝（１−ｅ−ｋ）・１００
となる。図５（Ｂ）は、ｋ／ΔＴ比の代表値を示す。
Assuming that the heat generation amount of the fire point is Q (kW), the temperature rise ΔT and the wind speed u are as follows.
ΔT = 5.38 (Q / r) 2/3 / H
u = 0.2Q1 / 3H1 / 2 / r5 / 6
The relationship between the height H of the plume and the radius r and the light reduction rate y is determined. The relationship between the smoke extinction coefficient k (1 / m) and the temperature rise ΔT is determined by the substance to be burned, and considering the case where the paper burns,
k / ΔT = 0.41E-2 (1 / m · deg)
It becomes. To convert the extinction coefficient k (1 / m) to the attenuation rate y (% / m) y = (1-e-k) · 100
It becomes. FIG. 5B shows representative values of the k / ΔT ratio.
以上の関係式により、燃焼物を紙とした場合に、発生熱量Ｑが次第に大きくなっていく火災による煙プルームの高さＨにおける太さ２ｒ（ｍ）、減光率ｙ（％／ｍ）、上昇風速ｕ（ｍ／ｓｅｃ）を求めると、図６のグラフ図に示す関係が得られる。
According to the above relational expression, when the combustion product is paper, the
図６は、図４のグラフ図に基づいて求めた煙プルームの太さと煙濃度の関係を示したグラフ図である。図６にあっては、煙プルームの太さに対応した減光率ｙ（％／ｍ）をもつ太さ２ｒ（ｍ）の煙プルームに、背景からの光が通過した場合の減光率Ｙ（％）を求めて示している。図１の監視カメラ１０により撮像した煙２０の存在する監視領域１６の観測画像から検出する減光率は、図６の煙プルームでの減光率Ｙ（％）となる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the smoke plume thickness and the smoke concentration obtained based on the graph of FIG. In FIG. 6, when the light from the background passes through the smoke plume with a thickness of 2r (m) having a light reduction rate y (% / m) corresponding to the thickness of the smoke plume, the light reduction rate Y It is shown by asking for (%). The light reduction rate detected from the observation image of the monitoring area 16 in which the
ここで、監視カメラ１０の観測画像から検出する煙プルームの減光率Ｙ（％）は、火点１８から監視カメラ１０までの火点距離Ｌによらず、一定となる。これは均一な光が当たる背景から監視カメラ１０に入射するエネルギーが、背景までの距離によらず一定となることに基づく。
Here, the light reduction rate Y (%) of the smoke plume detected from the observation image of the
図７は背景までの距離と一定照度で照明している背景のエネルギー及び面積の関係を示したグラフ図である。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance to the background and the energy and area of the background illuminated at a constant illuminance.
いま、監視カメラ１０から背景までの距離をＬ０、監視カメラ１０の視野角をθとすると、監視カメラ１０の視野領域となる背景の面積Ｓ（ｍ２）は、
Ｓ＝（Ｌ０・ｔａｎθ）２
となる。
Now, assuming that the distance from the monitoring
S = (L0 · tan θ) 2
It becomes.
また、背景に均一な光が当たり、背景から発するその反射光の輝度率をＷ（ｍＷ／ｍ2）とすると、監視カメラ１０の視野内の背景から発する放射強度Ｅ（ｍＷ）は、Ｅ＝Ｗ・Ｓ＝Ｗ（Ｌ０・ｔａｎθ）２
となる。
Also, assuming that the uniform light strikes the background and the luminance ratio of the reflected light emitted from the background is W (mW / m 2), the radiation intensity E (mW) emitted from the background within the field of view of the
It becomes.
この背景光がＬ０離れた監視カメラ１０に入射するエネルギーＥｒ（ｍＷ）は、距離Ｌ０の２乗に反比例する。背景までの異なる距離Ｌ０１，Ｌ０２における入射エネルギー：Ｅｒ１，Ｅｒ２は
Ｅｒ２／Ｅｒ１＝Ｌ０２２／Ｌ０１２
Ｅｒ２ ＝Ｅｒ１・Ｌ０２２／Ｌ０１２
＝Ｗ（Ｌ０１・ｔａｎθ）２・Ｌ０２２／Ｌ０１２
＝Ｗ（Ｌ０２・ｔａｎθ）２
＝Ｅｒ２
即ち、均一な光が当たる背景から監視カメラ１０に入射するエネルギーＥｒは、背景までの距離Ｌによらず一定となる。
The energy Er (mW) of this background light entering the
Er2 = Er1 · L022 / L012
= W (L01 · tan θ) 2 · L022 / L012
= W (
= Er2
That is, the energy Er incident on the
この光の経路に、減光率（１−α）の煙プルームによる煙層が介在する場合、煙層を透過して監視カメラ１０に入射するエネルギーＥｓは、
Ｅｓ＝（１−α）Ｅｒ
となり、監視カメラ１０の入射エネルギーＥｓは煙層から監視カメラ１０までの距離によらず、一定となる。
When a smoke layer of a smoke plume with a light reduction rate (1-α) intervenes in the path of this light, the energy Es transmitted through the smoke layer and incident on the
Es = (1-α) Er
The incident energy Es of the
以上の関係から、図６に示したように、背景となる床面１６ａや壁面１６ｂへの照度を一定となるようする背景照明にあっては、煙２０による減光率Ｙ（％）は背景までの距離Ｌｏおよび煙２０までの火点距離Ｌによらず一義的に求めることができる。
From the above relationship, as shown in FIG. 6, in the case of background lighting in which the illuminance to the background floor surface 16a and the
（煙プルームの高さによる減光率と太さの関係）
火災により発生した煙プルームの高さ毎の煙プルームの太さと減光率の関係は、前述したように、図５に示したアルパートの理論により求められる。いま、紙を燃焼物と想定し、火点の熱量が３０ｋＷの初期火災で発生したプルームの高さＨ毎のプルーム半径ｒ、減光率ｙおよび煙上昇速度ｕの関係を求めると図８のグラフ図に示すようになる。
(Relationship of light reduction rate and thickness by height of smoke plume)
The relationship between the thickness of the smoke plume and the light reduction rate for each height of the smoke plume generated by the fire can be obtained by the Alpert theory shown in FIG. 5 as described above. Now, assuming that paper is a burned material, the relationship between plume radius r, light reduction rate y and smoke rising rate u for each height H of the plume generated from an initial fire with a heat quantity of 30 kW is calculated as shown in It becomes as shown in the graph.
図８に示すように、火災により発生した煙プルームは周囲の空気を巻き込むことにより、高さＨが高くなるほど、煙プルーム半径ｒが太くなり、減光率ｙが低くなって行く関係にある。 As shown in FIG. 8, the smoke plume generated by the fire involves the surrounding air, and as the height H becomes higher, the smoke plume radius r becomes thicker and the light reduction rate y becomes lower.
したがって、煙プルームの比較的低い部位により減光率を検出することが望ましく、本実施形態では、火災を判定するために想定したモデル火災ではＨ＝１．０ｍを設定している。 Therefore, it is desirable to detect the light reduction rate by the relatively low part of the smoke plume, and in the present embodiment, H = 1.0 m is set in the model fire assumed to determine the fire.
また、図１においては、監視カメラ１０の光軸を床面１６ａから１メートルの高さに設定することが望ましい。なお、監視カメラ１０を上方に設置して斜め下向きに監視する場合には、光軸のカメラ側の高さを例えば１．５ｍ以下とするように設置する。
Further, in FIG. 1, it is desirable to set the optical axis of the
（煙プルームの太さと距離の関係）
監視カメラ１０の観測画像に存在する煙プルームの減光率Ｙから太さ２rを推定することができると、監視カメラ１０から煙プルームを発生している火点までの距離Ｌを算出することができる。
(The relationship between smoke plume thickness and distance)
If the
図９は煙プルームの見込み角と火点距離との関係を監視カメラの水平監視領域について示した説明図である。 FIG. 9 is an explanatory view showing the relationship between the smoke plume's angle of view and the fire point distance for the horizontal monitoring area of the monitoring camera.
火点距離Ｌを算出するためには、まず、観測された煙画像に存在する煙プルーム２６の見込み角θを求める。ここで、見込み角とは監視カメラ１０から特定の対象物を撮像した場合の画角を意味する。
In order to calculate the fire point distance L, first, the perspective angle θ of the
監視カメラ１０により撮像された煙画像の中の煙プルーム２６の太さ２ｒは、煙プルーム２６の見込み角θを表すものであり、見込み角θが同じであっても、監視カメラ１０からの距離により煙画像の中の煙プルーム２６の太さは変化してしまう。
The
いま、監視カメラ１０の画面サイズを（水平）×（垂直）＝（１４００画素）×（１０００画素）とし、監視カメラ１０の撮影領域１５の片側水平角度を４５°とすると、１画素当りの見込み角αは
α＝４５°／７００＝０．０６４（°／画素）
となる。なお、以下の説明では、画素をピクセルという場合があり、また、画素数の単位として（ｐｘｌ）を表記する場合がある。
Now, assuming that the screen size of the
It becomes. In the following description, a pixel may be referred to as a pixel, and (pxl) may be described as a unit of the number of pixels.
ここで、監視カメラ１０により撮像された煙プルームの太さ２ｒに対応した観測画面における水平方向の画素数を２Ｒピクセルとすると、煙プルームの見込み角θは、
θ＝α・２Ｒ(°) （式１）
となる。
Here, assuming that the number of pixels in the horizontal direction on the observation screen corresponding to the
θ = α · 2R (°) (Equation 1)
It becomes.
このように煙プルームの見込み角θが求まると、煙プルームの減光率Ｙから求めた煙プルームの太さ２ｒに基づき、監視カメラ１０から煙プルーム２６までの火点距離Ｌは、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２） （式２）
となる。
Thus, when the prospect angle θ of the smoke plume is determined, the fire point distance L from the
L = r / tan (θ / 2) (equation 2)
It becomes.
（火災の判定）
監視カメラ１０の観測画像に占める煙プルームによる火災判定は、煙プルームの減光率Ｙから推定した煙プルームの太さ２ｒが、所定のモデル火災による煙プルームの閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となった場合に火災と判定する。
(Judgment of fire)
In the fire judgment by the smoke plume occupying the observation image of the
本実施形態では、減光率Ｙ＝４８（％）で太さ２ｒ＝０．６（ｍ）の煙プルームを発生するモデル火災を想定し、火災と判定する煙プルームの閾値太さ（２ｒ）ｔｈ＝０．６（ｍ）を設定し、閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となる場合に火災と判定し、それ未満の場合は非火災と判定する。 In this embodiment, assuming a model fire that generates smoke plumes with a thickness of 2r = 0.6 (m) at a light reduction rate Y = 48 (%), the threshold thickness (2r) of the smoke plume determined to be a fire Th = 0.6 (m) is set, and when it becomes more than threshold thickness (2r) th, it determines with a fire, and when it is less than it, it determines with a non fire.
（第１火災検知部の機能構成）
図２に示すように、火災検知システムは、監視カメラ１０と画像処理装置１２で構成し、画像処理装置１２には伝送部２８に続いて第１火災検知部５０を設けている。
(Functional configuration of the first fire detection unit)
As shown in FIG. 2, the fire detection system includes the
第１火災検知部５０は、室内照明装置２４を消灯すると共に、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂの点灯により、背景となる床面及び壁面のみを間接照明により一定照度で照明した状態で動作し、伝送部２８の伝送制御により監視カメラ１０で撮像した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。
While the first
第１煙画像判定部３０は、監視カメラ１０により撮像した画像から煙プルームが存在する煙画像を判定する。第１煙画像判定部３０による煙画像の判定は、例えば図１０に示すように、監視カメラ１０で撮像した監視領域に煙プルームが存在しない観測画像を背景画像４４としてメモリに記憶して保持し、監視カメラ１０により撮像した観測画像４５と保持している背景画像４４との差分画像４６を生成して、例えば差分画像で煙による減光により周囲より輝度が落ちた部分が縦長の帯状に観測される領域を煙プルーム領域４７として抽出する。抽出した煙プルーム領域４７の水平画素列４８の画素数２Ｒ（ｐｘｌ）が所定閾値（２Ｒ）ｔｈ以上の場合に煙画像と判定する。なお、背景画像４４は通常定期的に更新する。
The first smoke
ここで、差分画像４６の煙プルーム領域４７内の画素の輝度ΔＢは、背景画像４４の対応する画素の輝度をＢｒ、観測画像４５の対応する画素の輝度をＢｓとすると、
ΔＢ＝Ｂｒ−Ｂｓ
となり、煙プルームを通過する背景からの光の減光量を示す。
Here, the brightness ΔB of the pixels in the
ΔB = Br-Bs
To indicate the reduction of light from the background passing through the smoke plume.
第１煙画像判定部３０で煙画像と判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈは、例えば最大監視距離Ｌ＝３０（ｍ）で太さ２ｒ＝１．０（ｍ）の煙プルームを発生する火災モデルを想定し、この場合に観測画像における煙プルームの水平画素数２Ｒは２Ｒ＝１２ピクセルとなることから、閾値（２Ｒ）ｔｈを（２Ｒ）ｔｈ＝１２ピクセルに設定する。
The threshold (2R) th of the horizontal pixel number determined to be a smoke image by the first smoke
第１見込み角検出部３２は、第１煙画像判定部３０で判定した煙画像における煙プルーム領域の水平画素数２Ｒから、前記式１により煙プルームの見込み角θを算出し、第１距離算出部３８に出力する。
The first expected angle detection unit 32 calculates the expected angle θ of the smoke plume according to the
一方、減光率検出部３４は、第１煙画像判定部３０で判定した煙画像における煙プルーム領域の所定高さＨにおける減光率Ｙを検出する。例えば減光率検出部３４は、図１０に示した第１煙画像判定部３０で生成した差分画像４６から抽出した煙プルーム領域４７の所定高さＨの水平画素列４８の平均輝度ΔＢと、この水平画素列４８と同じ位置の背景画像４４の水平画素列の平均輝度Ｂｒに基づいて煙プルームの減光率Ｙ（％）を
Ｙ＝（ΔＢ／Ｂｒ）・１００
として算出する。
On the other hand, the light reduction
Calculated as
ここで、差分画像４６における煙プルーム領域４７の水平画素列４８と同じ位置の観測画像４５における水平画素列の平均輝度をＢｓとすると、ΔＢ＝（Ｂｒ−Ｂｓ）であり、減光率Ｙ（％）は、
Ｙ＝｛（Ｂｒ−Ｂｓ）／Ｂｒ｝・１００
として算出したことを意味する。
Here, assuming that the average luminance of the horizontal pixel row in the
Y = {(Br−Bs) / Br} · 100
It means that it was calculated as
なお、減光率Ｙの検出は、差分画像４６の水平画素列４８の特定画素、例えばセンター画素の輝度から算出しても良いし、上下に位置する複数の水平画素列の平均輝度から算出しても良い。 Note that the detection of the light reduction rate Y may be calculated from the luminance of a specific pixel of the horizontal pixel column 48 of the difference image 46, for example, the center pixel, or calculated from the average luminance of a plurality of horizontal pixel columns positioned above and below It is good.
第１プルーム太さ推定部３６は、減光率検出部３４で検出した減光率Ｙ（％）から、図６に示した関係に基づき、対応する煙プルームの太さ２ｒ（ｍ）を推定する。
例えば第１プルーム太さ推定部３６は、図６に示した減光率Ｙとプルーム太さ２ｒのグラフ特性近似をする関係式を設定しており、この関係式に検出した減光率Ｙを代入することで、煙プルームの太さ２ｒを算出して推定する。
The first plume thickness estimation unit 36 estimates the
For example, the first plume thickness estimation unit 36 sets a relational expression for approximating the graph characteristics of the light reduction ratio Y and the
また第１プルーム太さ推定部３６は、図６に示した減光率Ｙとプルーム太さ２ｒのグラフ特性に基づく二元テーブルを準備しておき、検出した減光率Ｙによるテーブル参照で対応する煙プルームの太さ２ｒを読み出すようにしても良い。
Further, the first plume thickness estimation unit 36 prepares a two-way table based on the graph characteristics of the light reduction rate Y and
第１距離算出部３８は、第１見込み角検出部３２で検出した煙プルームの見込み角θとプルーム太さ推定部３６で推定した煙プルームの太さ２ｒから、前記式２に基づき、監視カメラ１０から煙プルームまでの火点距離Ｌを算出する。
The first distance calculation unit 38 is a monitoring camera based on the
第１火災判定部４０は、第１プルーム太さ推定部３６で推定した煙プルームの太さ２ｒが所定の閾値（２ｒ）ｔｈ＝０．６（ｍ）以上の場合に第１段階の火災と判定し、それ以外の場合は非火災と判定し、第１段階の火災と判定した場合には、第１プルーム太さ推定部３６で推定した煙プルームの太さ２ｒ及び又は第１距離算出部３８で算出した火点距離Ｌのデータと共に第１火災信号を外部の火災報知設備１４に出力し、第１段階の火災警報として火災予兆警報（プリアラーム）を出力させると共に例えば煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌを表示させる。
The first
このような火災報知設備１４において監視領域における煙プルームの太さ（大きさ）と距離を把握することで、第１段階の火災の状況を適確に把握可能とする。
By grasping the thickness (size) and the distance of the smoke plume in the monitoring area in such a
（減光画像による火災検知の具体例）
いま、第１煙画像判定部３０で判定した煙プルーム領域の水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであったとすると、第１見込み角検出部３２で算出する見込み角θは前記式１から
θ＝０．０６４×４６＝２．９４°
となる。
(A specific example of fire detection by reduced light image)
Now, assuming that the
It becomes.
このとき減光率検出３４で煙画像から検出した煙プルームの減光率ＹがＹ＝４８（％）であったとすると、図６の輝度率とプルーム太さの関係から煙プルームの太さ２ｒは、２ｒ＝１．０（ｍ）と推定する。
At this time, assuming that the light reduction ratio Y of the smoke plume detected from the smoke image by the light
また第１距離算出部３８は、ｔａｎ（θ／２）＝２３／７００であることから、前記式２により、監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌを、
Ｌ＝１５．２（ｍ）
と算出する。
Further, since the first distance calculation unit 38 has tan (θ / 2) = 23/700, the fire point distance L from the monitoring
L = 15.2 (m)
Calculate
第１火災判定部４０は、第１プルーム太さ推定部３６で推定した煙プルーム太さ２ｒ＝１．０（ｍ）は閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）に一致することから、第１段階の火災と判定する。
The first
このため第１火災判定部４０は、第１火災信号を煙プルームの太さデータ及び火点距離データと共に火災報知設備１４に出力し、第１段階の火災警報の出力と共に煙プルームの太さ２ｒ＝１．０（ｍ）と火点距離Ｌ＝１５．２（ｍ）を表示させ、監視領域で発生した第１段階の火災の状況を確認可能とする。
Therefore, the first
一方、煙画像における煙プルームの水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであり、見込み角θが同じθ＝２．９４°であっても、煙プルームの減光率Ｙが例えばＹ＝１４（％）であったとすると、この場合の煙プルームの太さは図６の関係から２ｒ＝０．３０（ｍ）と推定され、また監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌは式２からＬ＝４．６（ｍ）となる。
On the other hand, even if the
この場合、煙プルームの太さ２ｒ＝０．３０（ｍ）は火災を判定する閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）未満であり、非火災と判定される。
In this case, the
（燃焼材による煙プルーム太さと減光率の関係）
木材や布、紙等が燻焼した場合に発生する白色の煙プルームは、若干の差異はあるものの、図６に示した紙の場合とほぼ同等の煙プルーム太さと減光率の関係を維持し、図２の第１火災検知部５０による火災検知が可能となる。
(Relationship between smoke plume thickness and light reduction rate by burning material)
The white smoke plume generated when wood, cloth, paper, etc. is roasted maintains the same relationship between smoke plume thickness and light reduction ratio as the case of the paper shown in FIG. 6 although there are slight differences. Thus, the fire detection can be performed by the first
一方、ポリウレタン等の樹脂が燃えた場合には黒色に近い煙が発生する。アルパートの理論においても、燃焼物の種類により発生する煙の減光率は変化し、ポリウレタンやＰＶＣ等の樹脂が燃焼した際に発生する煙の減光率は、木材や紙が燻焼した際の白煙とは大きく異なることが分かっている。 On the other hand, when a resin such as polyurethane is burned, smoke close to black is generated. Also according to Alpert's theory, the light reduction rate of smoke generated varies depending on the type of combustion material, and the light reduction rate of smoke generated when a resin such as polyurethane or PVC is burned is when wood or paper is roasted. It is known to be quite different from white smoke.
したがって、ポリウレタンやＰＶＣ等の樹脂が燃焼した際に発生する煙プルームの減光率と太さとの関係を別に準備して図２の第１プルーム太さ推定部３６に設定しておくことで、検出した減光率から煙プルームの太さを推定して火災を検知できる。 Therefore, by separately preparing the relationship between the light reduction rate and the thickness of the smoke plume generated when the resin such as polyurethane or PVC is burned, and setting it in the first plume thickness estimation unit 36 of FIG. A fire can be detected by estimating the thickness of the smoke plume from the detected light reduction rate.
しかしながら、石油等の液体火災の場合は、例えば床面に漏れて溜まった石油が一気に燃焼することもあり得る。この場合、木材等に比べ広い燃焼面積による非常に太いプルームが、高い減光率をもって観測されることとなり、木材等の煙プルームでの火災モデルとは異なるプロフィールとなる。 However, in the case of a liquid fire such as oil, for example, oil that has leaked and accumulated on the floor surface may be burned at once. In this case, a very thick plume due to a large burning area is observed with a high light reduction rate compared to wood etc., and the profile is different from that of a fire model in a smoke plume such as wood.
このため、観測画像の煙プルーム領域の大きさから液体火災であると判断された場合は、火災モデルを変更しなければならない。液体火災の場合は、木材燻焼のモデル火災と比べ、観測されるプルーム太さに比べ、減光率が大きくなる。また火源の大きさは石油の分布広さにより決まり、木材のように火災の進展に従い大きくなることはない。 Therefore, if it is determined from the size of the smoke plume area of the observation image that it is a liquid fire, the fire model must be changed. In the case of a liquid fire, the light reduction rate is larger than the observed plume thickness compared to the wood fire model fire. Also, the size of the fire source is determined by the distribution of oil and does not increase with the progress of fire like wood.
このため本実施形態によって煙プルームの減光率とプルーム太さの関係から火点の距離を求めることは難しい。このため監視カメラの観察画像と背景画像との差分画像に存在する煙プルーム領域が極端に大きい場合に第１段階の火災と判定して第１火災信号を出力し、火源距離の推定は行わないようにする。 For this reason, it is difficult to obtain the distance of the fire point from the relationship between the light reduction rate of the smoke plume and the plume thickness according to the present embodiment. Therefore, when the smoke plume area present in the difference image between the observation image of the surveillance camera and the background image is extremely large, it is determined as the first stage fire and the first fire signal is output to estimate the fire source distance. I will not.
［散乱光画像による火災の検出原理］
図２の第２火災検知部１００は、第１火災検知部５０により第１段階の火災を判定した場合に、照明切替部４２により監視領域１６を全体照明に切替え、この状態で監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力するものであり、その検出原理を説明すると次のようになる。
[Detection principle of fire by scattered light image]
The second
（煙プルームと輝度率）
図１に示した監視領域１６を室内照明装置２４の点灯により全体照明している場合には、発生した煙２０による散乱光画像を監視カメラ１０で撮像して煙プルームの発生を検知することができる。この場合、監視カメラ１０による煙２０の観測画像は、照明光が煙２０に当って散乱する散乱光量に相当する画像が得られることとなる。煙２０による散乱光を監視カメラ１０で観測する場合、煙プルームからの距離Ｌの２乗に反比例して散乱光量は減少する。
(Smoke plume and luminance factor)
When the monitoring area 16 shown in FIG. 1 is totally illuminated by the lighting of the
いま、木材を燃焼物として、次第に燃え広がっていく火災モデルを考える。このとき、図３に示した煙プルーム２６の太さ２ｒは火災の拡大に伴って次第に太くなっていく。それと同時に煙プルームの煙濃度ｙも濃くなっていき、それにより観測される散乱光量も大きくなる。なお、煙濃度ｙは減光率を意味する。
Now, let us consider a fire model in which wood is burned and spreads gradually. At this time, the
図１１は火災が起きた場合の煙プルームの太さと煙濃度ｙ（％／ｍ）の関係を示したグラフ図であり、併せて監視カメラで観測される煙プルームの総輝度Ｘ（μＷ）を示している。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between smoke plume thickness and smoke concentration y (% / m) in the event of a fire, and also shows the total brightness X (μW) of the smoke plume observed by the monitoring camera It shows.
監視領域１６で火災が発生した場合、火災の規模が拡大すると図１１に示すように煙プルームの太さ２ｒが増し、そこで発生する煙濃度ｙ（％／ｍ）も増し、併せて監視カメラ１０で撮像される煙プルームの総輝度Ｘ（μＷ）も増して行く。
When a fire occurs in the surveillance area 16, as the scale of the fire expands, the
この場合、発生する煙の散乱光が監視カメラ１０で観測される１画素当り（単位画素当り）の輝度を示す輝度率ｘ（μＷ／ｐｘｌ）は、観測画像中の煙プルームが占める水平方向の画素数（以下「水平画素数」という）を２Ｒピクセルとすると、
ｘ＝ｙ／２Ｒ （μＷ／ｐｘｌ）
となる。
In this case, the luminance ratio x (μW / pxl) indicating the luminance per pixel (per unit pixel) where the scattered light of the generated smoke is observed by the monitoring
x = y / 2R (μW / pxl)
It becomes.
図１２は、の煙プルームの太さ２ｒ（ｍ）と輝度率ｘ（μＷ／ｐｘｌ）の関係を煙濃度ｙ（％／ｍ）と共に示したグラフ図であり、図１１の煙プルームの太さ２ｒと総輝度値Ｘ（μＷ）の関係に基づいている。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the
この図１２に示す煙プルームの太さ２ｒと輝度率ｘの関係から、監視カメラ１０による観察画像から煙プルームの輝度率ｘを検出することで、煙プルームの太さ２ｒを推定することができる。
The
監視カメラ１０で撮像した観測画面の中の煙プルームの輝度率の検出は、観測画像から計算する必要はなく、煙プルームの領域に存在する画素の輝度を検出すれば良い。
The detection of the luminance ratio of the smoke plume in the observation screen captured by the
（輝度率と距離との関係）
図１３は火点までの距離に対する総輝度及び輝度率の関係を示したグラフ図であり、監視カメラ１０の観察画像に存在する煙プルームの輝度率ｘは、火点までの距離Ｌによらず常に一定の値となる。この理由を説明すると次のようになる。
(Relationship between brightness rate and distance)
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the total brightness and the brightness ratio with respect to the distance to the flash point, and the brightness ratio x of the smoke plume present in the observation image of the
いま、太さ２ｒ＝１ｍの煙プルームが、監視カメラ１０から距離Ｌ１＝３０ｍにあった場合と、距離Ｌ２＝３ｍにあった場合を考える。ここで距離Ｌ１＝３０ｍに存在するプルームを第１プルームとし、距離Ｌ２＝３ｍに存在する煙プルームを第２プルームとする。
Now, let us consider the case where there is a smoke plume with a
煙プルームは監視カメラ１０に近いほど、観測される煙プルームの輝度は大きくなる。監視カメラ１０で観察する煙プルームから測定される総輝度を考えれば、距離の異なる第１プルームと第２プルームの間には、それぞれの総輝度をＸ１，Ｘ２とすると、
Ｘ１・Ｌ１２＝Ｘ２・Ｌ２２
の関係がある。即ち、煙プルームの総輝度Ｘ１，Ｘ２は、火点までの距離Ｌ１，Ｌ２の２乗に反比例する。
The closer the smoke plume is to the
X1 · L12 = X2 · L22
Relationship. That is, the total brightness X1, X2 of the smoke plume is inversely proportional to the square of the distances L1, L2 to the fire point.
例えば第１プルームの距離Ｌ１ ＝３０（ｍ）、総輝度Ｘ１をＸ１＝１０（ｍＷ）とすると、距離Ｌ２＝３（ｍ）となる第２プルームの総輝度Ｘ２は
Ｘ２＝Ｘ１・Ｌ１２／Ｌ２２＝１０００（ｍＷ）
となる。
For example, assuming that the distance of the first plume L1 = 30 (m) and the total brightness X1 is X1 = 10 (mW), the total brightness X2 of the second plume at which the distance L2 = 3 (m) is X2 = X1 · L12 / L22 = 1000 (mW)
It becomes.
更に、監視カメラ１０の単位画素当りの輝度率ｘ（μＷ／ｐｘｌ）を求める。ここで、観測画像中の煙プルームが占める水平画素数を２Ｒピクセルとすると、輝度率ｘは、
ｘ＝Ｘ／（２Ｒ）２
となり、
２Ｒ１・Ｌ１＝２Ｒ２・Ｌ２
であるから
ｘ１＝Ｘ１／（２Ｒ１）２
＝Ｘ１／（２Ｒ２・Ｌ２／Ｌ１）２
＝（Ｘ２・Ｌ２２／Ｌ１２）／（２Ｒ２・Ｌ２／Ｌ１）２
＝Ｘ２／（２Ｒ２）２
＝ｘ２
となる。
Further, the luminance ratio x (μW / px1) per unit pixel of the
x = X / (2R) 2
And
2R1 · L1 = 2R2 · L2
Because x1 = X1 / (2R1) 2
=
= (X2 · L22 / L12) / (2R2 · L2 / L1) 2
=
=
It becomes.
即ち、輝度率ｘは距離Ｌによらず一定となり、煙プルームの大きさ２ｒにのみ依存する。これは、放射温度計において測定される温度が、距離に無関係であることと同じ原理である。
That is, the luminance ratio x is constant regardless of the distance L, and depends only on the
（煙プルームの太さと距離の関係）
監視カメラ１０の観測画像に存在する煙プルームの輝度率ｘから太さ２ｒを推定することができると、監視カメラ１０から煙プルームを発生している火点までの距離Ｌを、図９に示したと同じ煙プルームの見込み角と火点距離との関係から算出することができる。
(The relationship between smoke plume thickness and distance)
If the
即ち、監視カメラ１０により撮像された煙プルームの太さ２ｒに対応した観測画面における水平方向の画素数を２Ｒピクセルとすると、煙プルームの見込み角θは、
θ=α・２Ｒ(°) （式３）
となる。これは前述した式１と同じである。
That is, assuming that the number of pixels in the horizontal direction on the observation screen corresponding to the
θ = α · 2R (°) (Equation 3)
It becomes. This is the same as
このように煙プルームの見込み角θが求まると、煙プルームの輝度率ｘから求めた煙プルームの太さ２ｒに基づき、監視カメラ１０から煙プルーム２６までの火点距離Ｌは、
Ｌ=ｒ／ｔａｎ（θ／２） （式４）
となる。これは前述した式２と同じである。
Thus, when the prospect angle θ of the smoke plume is determined, the fire point distance L from the
L = r / tan (θ / 2) (Equation 4)
It becomes. This is the same as
（火災の判定）
監視カメラ１０の散乱光画像に占める煙プルームによる火災判定は、煙プルームの輝度率ｘから推定した煙プルームの太さ２ｒが、所定のモデル火災による煙プルームの閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となった場合に火災と判定する。
(Judgment of fire)
In the fire judgment by the smoke plume occupying the scattered light image of the
本実施形態では、輝度率ｘ＝１．８４（μｗ／ｐｘｌ）となる煙濃度ｙ＝３０（％／ｍ）の煙プルームを発生するモデル火災を火災と判定するため、このモデル火災の煙プルームの輝度率ｘ＝１．８４（μｗ／ｐｘｌ）に対応する太さ２ｒは１．０（ｍ）であることから、閾値太さ（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）を設定し、閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となる場合に火災と判定し、それ未満の場合は非火災と判定する。
In the present embodiment, the smoke plume of this model fire is determined in order to determine a model fire that generates a smoke plume with a smoke density y = 30 (% / m) at which the luminance ratio x = 1.84 (μw / pxl). Since the
［第２火災検知部］
（第２火災検知部の機能構成）
図２に示すように、画像処理装置１２に設けた第２火災検知部１００は、第１火災検知部５０により第１段階の火災が判定されて床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂを消灯して室内照明装置２４を点灯し、監視領域１６を全体照明した状態で動作し、伝送部２８の伝送制御により監視カメラ１０で撮像した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。
[2nd fire detection unit]
(Functional configuration of the second fire detection unit)
As shown in FIG. 2, the second
第２煙画像判定部１３０は、監視カメラ１０により撮像した画像から散乱光による煙プルームが存在する煙画像を判定する。第２煙画像判定部１３０による煙画像の判定は、例えば、煙プルームと判定可能な所定の閾値輝度以上となる画素の集合で形成される煙プルーム候補領域を検出し、検出した煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒが所定の閾値（２Ｒ）ｔｈ以上の場合に火災による煙プルームが存在する可能性の高い煙画像と判定し、判定した煙画像における煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒを第２見込み角検出部１３２に出力すると共に、輝度率検出部１３４に判定した煙画像を送って輝度率ｘの検出動作を指示する。
The second smoke image determination unit 130 determines a smoke image in which a smoke plume due to scattered light exists from the image captured by the monitoring
また、第２煙画像判定部１３０の他の実施形態としては、監視領域に煙プルームが存在しない背景画像を予め保持し、監視カメラ１０により撮像した画像と背景画像との差分画像を生成して煙プルーム領域を抽出し、煙プルーム領域の水平画素数２Ｒが所定閾値（２Ｒ）ｔｈ以上の場合に煙画像と判定するようにしても良い。なお、背景画像は、煙プルームの存在しない状態で適宜更新する。
Moreover, as another embodiment of the second smoke image determination unit 130, a background image in which no smoke plume is present in the monitoring area is held in advance, and a difference image between the image captured by the monitoring
第２煙画像判定部１３０で煙画像と判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈは、例えば最大距離Ｌ＝３０（ｍ）で太さ２ｒ＝１．０（ｍ）の煙プルームを発生する火災モデルを想定し、この場合に観測画像における煙プルームの水平画素数２Ｒは２Ｒ＝１２ピクセルとなることから、閾値（２Ｒ）ｔｈを（２Ｒ）ｔｈ＝１２ピクセルに設定する。
The threshold (2R) th of the horizontal pixel number determined to be a smoke image by the second smoke image determination unit 130 generates, for example, a smoke plume of
第２見込み角検出部１３２は、第２煙画像判定部１３０で判定した煙画像における煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒから、前記式３により煙プルームの見込み角θを算出し、第２距離算出部１３８に出力する。
The second expected
一方、輝度率検出部１３４は、第２煙画像判定部１３０で判定した煙画像における煙プルーム候補領域の画素の輝度を輝度率ｘとして検出する。この場合の輝度率ｘは、煙プルームに入る複数画素の平均値として検出しても良い。
On the other hand, the luminance
第２プルーム太さ推定部１３６は、輝度率検出部１３４で検出した輝度率ｘから、図１２に示した輝度率ｘとプルーム太さ２ｒの関係に基づき、煙プルームの太さ２ｒを推定する。例えば第２プルーム太さ推定部１３６は図１２に示した輝度率ｘとプルーム太さ２ｒのグラフ特性近似をする複数の一次式、或いは二次式を設定しており、この関係式に検出した輝度率ｘを代入することで、煙プルームの太さ２ｒを算出して推定する。
The second plume
また第２プルーム太さ推定部１３６は、図１２に示した輝度率ｘとプルーム太さ２ｒのグラフ特性に基づく二元テーブルを準備しておき、検出した輝度率ｘによるテーブル参照で対応する煙プルームの太さ２ｒを読み出すようにしても良い。
Also, the second plume
第２距離算出部１３８は、第２見込み角検出部１３２で検出した煙プルームの見込み角θと第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒから、前記式４に基づき、監視カメラ１０から煙プルームまでの火点距離Ｌを算出する。
The second distance calculation unit 138 is based on the
第２火災判定部１４０は、第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒが所定の閾値（２ｒ）ｔｈ以上の場合に第２段階の火災と判定（火災の確定）し、それ以外の場合は非火災と判定し、第２段階の火災と判定した場合には、第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒ及び又は第２距離算出部１３８で算出した火点距離Ｌのデータと共に第２火災信号を外部の火災報知設備１４に出力し、火災警報を出力させると共に例えば煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌを表示させる。
The second fire determination unit 140 determines that the second stage fire is established (fire determination) when the
（散乱光画像に基づく火点検出の具体例）
いま、第２煙画像判定部１３０で判定した煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであったとすると、第２見込み角検出部１３２で算出する見込み角θは前記式３から
θ＝０．０６４×４６＝２．９４°
となる。
(Specific example of fire point detection based on scattered light image)
Now, assuming that the
It becomes.
このとき輝度率検出部１３４で煙画像から検出した煙プルームの輝度率ｘがｘ＝１８．４（μＷ／ｐｘｌ）であったとすると、図１２の輝度率ｘとプルーム太さ２ｒの関係から煙プルームの太さ２ｒは、２ｒ＝１．０（ｍ）と推定する。
At this time, assuming that the brightness ratio x of the smoke plume detected from the smoke image by the brightness
また第２距離算出部１３８は、ｔａｎ（θ／２）＝２３／７００であることから、前記式４により、監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌを、
Ｌ＝１５．２（ｍ）
と算出する。
Further, since the second distance calculation unit 138 has tan (θ / 2) = 23/700, the fire point distance L from the monitoring
L = 15.2 (m)
Calculate
第２火災判定部１４０は、第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒから火災と判定する所定の閾値（２ｒ）ｔｈを、例えば（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）とすると、このとき推定した煙プルーム太さ２ｒ＝１．０（ｍ）は閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）に一致することから、火災と判定する。
The second fire determination unit 140 determines a predetermined threshold (2r) th for determining a fire from the
このため第２火災判定部１４０は、第２火災信号を煙プルームの太さデータ及び火点距離データと共に火災報知設備１４に出力し、火災警報を出力させると共に煙プルームの太さｄ＝１．０（ｍ）と火点距離Ｌ＝１５．２（ｍ）を表示させ、監視領域で発生した火災の状況を確認可能とする。
Therefore, the second fire determination unit 140 outputs the second fire signal to the
一方、煙画像における煙プルームの水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであり、見込み角θが同じθ＝２．９４°であっても、煙プルームの輝度率ｘが例えばｘ＝５．０（μＷ／ｐｘｌ）であったとすると、この場合の煙プルームの太さは図５の関係から２ｒ＝０．５（ｍ）と推定され、また監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌは式４からＬ＝７．６（ｍ）となる。
On the other hand, even if the
この場合、煙プルームの太さ２ｒ＝０．５（ｍ）は火災を判定する閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）未満であり、非火災と判定される。
In this case, the
（減光画像による黒煙火災の検知）
木材や布、紙等が燻焼した場合に発生する白煙の煙プルームは、若干の差異はあるものの、図１１に示したように、ほぼ同等のプルーム太さと煙濃度の関係を維持する。このため燻焼する対象物に関わらず、図１１に示した煙プルームの輝度率と太さの関係が維持され、図２の第２火災検知部１００による火災検知が可能となる。
(Detection of black smoke fire by light reduction image)
The smoke plume of white smoke generated when wood, cloth, paper or the like is roasted maintains the substantially same relationship between plume thickness and smoke density as shown in FIG. 11, although there are some differences. For this reason, regardless of the target to be roasted, the relationship between the brightness ratio and the thickness of the smoke plume shown in FIG. 11 is maintained, and the fire detection by the second
しかしながら、石油やガスが炎を上げて燃焼する場合には、燻焼によって生じる白煙に代わり、黒煙が発生し、火災規模すなわちプルーム太さと煙による散乱光量の関係は、燻焼火災の場合とは違うものとなる。 However, when oil or gas burns with a flame, black smoke is generated instead of white smoke generated by torrefaction, and the relationship between fire size, that is, plume thickness and light scattered by smoke, is the case of torrefaction fire It is different from.
この場合には、まず炎の存在を確認し、発炎火災に伴う黒煙が発生していることを認識する必要がある。その上でプルーム太さと散乱光量の関係を、黒煙のモデル火災に置き換えて判断しなければならない。 In this case, it is necessary to first confirm the presence of a flame and to recognize that black smoke is generated as a result of the fire. The relationship between plume thickness and scattered light must be replaced with a model smoke of black smoke.
このため黒煙プルームの煙画像から火災を検知する場合には、図２の第２火災検知部１００に設けた第２プルーム太さ推定部１３６に、黒煙プルームの輝度率ｘと太さ２ｒの関係を設定することで、白煙が発生した場合の図１２の関係に基づく場合と同様にして、黒煙プルームの太さを推定して火災を判定することができる。
Therefore, when a fire is detected from the smoke image of the black smoke plume, the second plume
［火災検知処理］
（火災検知処理の概略）
図１４は、図２の実施形態による火災検知処理の概略を示したフローチャートである。図１４に示すように、まずステップＳ１（以下「ステップ」は省略）で照明切替部４２により床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂをオンし、図１に示したように、監視カメラ１０により撮像する監視領域１６の背景となる壁面１６ａ及び床面１６ｂを一定照度に背景照明する。
[Fire detection processing]
(Outline of fire detection processing)
FIG. 14 is a flowchart showing an outline of the fire detection process according to the embodiment of FIG. As shown in FIG. 14, first, in step S1 (hereinafter "step" is omitted), the floor lighting device 22a and the
続いてＳ２に進んで第１火災検知部５０により第１火災検知処理を実行する。即ち、第１火災検知部５０は監視カメラ１０により撮像した煙の減光画像から煙プルームの太さと火点距離を推定して第１段階の火災を判定する処理を実行し、Ｓ３で第１段階の火災の判定結果を判別すると、Ｓ４で第１火災信号を煙プルームの太さと火点距離を示すデータと共に火災報知設備１４に出力し、火災報知設備１４で第１段階の火災警報として例えば火災予兆警報（プリアラーム）を出力させると共に煙プルームの太さと火点距離を表示させる。
Then, it progresses to S2 and the 1st
続いてＳ５に進み、照明切替部４２が床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂを消灯して背景照明を停止し、室内照明装置２４を点灯して監視領域１６の全体照明に切り替える。
Subsequently, the process proceeds to S5, the
続いてＳ６に進み、監視領域１６を全体照明に切替えた状態で第２火災検知部１００により第２火災検知処理を実行する。即ち、第２火災検知部１００は監視カメラ１０により撮像した煙の散乱光画像から煙プルームの太さと火点距離を推定して第２段階の火災を判定する処理を実行し、Ｓ７で火災の判定結果を判別すると、Ｓ８で第２火災信号を煙プルームの太さと火点距離を示すデータと共に火災報知設備１４に出力し、火災報知設備１４で火災警報を出力させると共に煙プルームの太さと火点距離を表示させる。
Subsequently, the process proceeds to S6, and the second fire detection process is executed by the second
（第１火災検知処理の詳細）
図１５は、図１４のＳ２における第１火災検知処理の詳細を示したフローチャートであり、図２の第１火災検知部５０の制御動作となる。
(Details of the first fire detection process)
FIG. 15 is a flowchart showing the details of the first fire detection process in S2 of FIG. 14, which is the control operation of the first
図１５において、まずＳ１１で煙画像における煙プルーム領域を判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈ、監視カメラ１０における１画素当りの見込み角α、煙プルームの太さから火災を判定する火災判定閾値（２Ｒ）ｔｈを定数として設定する。
In FIG. 15, first, a fire pixel is determined from the threshold (2R) th of the horizontal pixel number for determining the smoke plume area in the smoke image in S11, the expected angle α per pixel in the
続いてＳ１２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像と予め記憶した背景画像との差分画像から煙プルーム領域を検出し、煙プルーム領域の所定高さＨの水平画素数２Ｒを求め、Ｓ１３で所定の閾値（２Ｒ）ｔｈ以上であれば煙画像と判定し、Ｓ１４に進む。
Subsequently, in S12, the smoke plume area is detected from the difference image between the observation image captured by the monitoring
Ｓ１４では、Ｓ１２で検出した煙プルームの水平画素数２Ｒから見込み角θを算出し、続いてＳ１５に進み、煙画像における煙プルームの減光率Ｙを検出する。続いてＳ１６に進み、煙プルームの減光率Ｙから煙プルームの太さ２ｒを推定し、続いてＳ１７に進んで、煙プルームの見込み角θと太さ２ｒから火点距離Ｌを算出する。
In S14, an expected angle θ is calculated from the
続いてＳ１８に進み、煙プルームの太さ２ｒが火災閾値（２ｒ）ｔｈ以上であれば第１段階の火災と判定し、図１５のＳ３にリターンして第１段階の火災の判定結果を判別することで、Ｓ４に進んで第１火災信号を、煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌのデータと共に出力する。
Subsequently, the process proceeds to S18, and if the
（第２火災検知処理の詳細）
図１６は、図１４のＳ６における第２火災検知処理の詳細を示したフローチャートであり、図２の第２火災検知部１００の制御動作となる。
(Details of the second fire detection process)
FIG. 16 is a flowchart showing the details of the second fire detection process in S6 of FIG. 14, which is the control operation of the second
図１６において、まずステップＳ２1で煙画像における煙プルーム候補領域を判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈ、監視カメラ１０における１画素当りの見込み角α、煙プルームの太さから火災を判定する火災判定閾値（２Ｒ）ｔｈを定数として設定する。
In FIG. 16, first, in step S21, a fire is determined from the threshold (2R) th of the horizontal pixel number to determine the smoke plume candidate region in the smoke image, the viewing angle α per pixel in the
続いてＳ２２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像から所定輝度以上となる画素集合で形成される煙プルーム候補領域を検出し、煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒを求め、Ｓ２３で所定の閾値（２Ｒ）ｔｈ以上であれば煙画像と判定し、Ｓ２４に進む。
Subsequently, the process proceeds to S22, a smoke plume candidate area formed of a pixel set having a predetermined luminance or more is detected from the observation image captured by the monitoring
Ｓ２４では、Ｓ２２で検出した煙プルームの水平画素数２Ｒから見込み角θを算出し、続いてＳ２５に進み、煙画像における煙プルームの輝度を輝度率ｘとして検出する。
In S24, an expected angle θ is calculated from the
続いてＳ２６に進み、煙プルームの輝度率ｘから煙プルームの太さ２ｒを推定し、続いてＳ２７に進んで、煙プルームの見込み角θと太さ２ｒから火点距離Ｌを算出する。
Subsequently, in S26, the
続いてＳ２８に進み、煙プルームの太さ２ｒが火災閾値（２ｒ）ｔｈ以上であれば第２段階の火災と判定して図１５のＳ７にリターンし、火災の判定結果を判別してＳ８で第２火災信号を、煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌのデータと共に出力する。
Subsequently, the process proceeds to S28, and if the
［火点距離及び煙プルーム太さの応用］
（火点距離の推定に基づく応用）
図２の画像処理装置１２で第１段階の火災または第２段階の火災を判定した場合に出力される火点距離Ｌを利用することで、図１の監視領域１６における煙２０が発生している火点位置を特定することができる。
[Application of fire point distance and smoke plume thickness]
(Application based on estimation of fire point distance)
The
監視領域１６における煙２０の火点位置が特定できると、例えば煙の位置情報を消火装置に送ることで適正な消火が可能となる。例えば、遠隔制御可能なスプリンクラーヘッドを備えたスプリンクラー消火設備を設置している場合には、火点位置に近いスプリンクラーヘッドだけを作動させる。また、移動可能な消火ロボットを火点付近まで自動で移動させる。また、放水銃の位置制御を行う。
Once the fire point position of the
また、工場や自動倉庫等、自動化された大空間施設では、火点位置を知ることで対象となる設備の運転停止や、付属する消火装置の稼働等、適切な処置が可能となる。 In addition, in a large space facility that is automated, such as a factory or an automatic warehouse, it becomes possible to take appropriate measures such as stopping the operation of the target facility and operating the attached fire extinguishing device by knowing the fire point position.
また、人による初期消火活動の際にも、火点位置に直行することができ、迅速な対応が可能となる。また、避難誘導の際、的確なルートの設定ができる。更に、消防隊員に火点の正確な位置を情報提供することができ、消火効率の向上を果たせることで人命救助と損害抑制に繋がる。これ以外にも、火点距離が分かることで、様々な対処が可能となる。 In addition, even in the case of an initial fire fighting activity by a person, it is possible to go straight to the position of the fire point, which enables a quick response. In addition, at the time of evacuation guidance, it is possible to set an accurate route. Furthermore, it is possible to provide information on the exact location of the fire point to fire brigade personnel, and lead to life saving and damage control by achieving improvement of the fire extinguishing efficiency. Besides this, various measures can be made by knowing the fire point distance.
（煙プルーム太さの推定に基づく応用）
図２の画像処理装置１２で第１段階の火災及び第２段階の火災を判定した場合に出力される煙プルームの太さ、即ち火点の大きさ（規模）の推定値を利用することで、次のような応用が可能となる。
(Application based on smoke plume thickness estimation)
By using the smoke plume thickness that is output when the
例えば、煙の大きさ（規模）に合わせた適正な消火剤を使用することが可能となり、少ない消火剤で確実に消火可能となり、汚損防止や財産保護に繋がる。 For example, it becomes possible to use an appropriate fire extinguishing agent according to the size (scale) of smoke, and it becomes possible to extinguish the fire reliably with a small amount of fire extinguishing agent, leading to pollution prevention and property protection.
また、煙プルームの急激な拡大変化から急激な火災の拡大が分かり、早期に適切な方法で避難誘導を開始することを可能とし、人命救助に繋がる。これ以外にも、煙プルームの太さから火災の規模が分かることで、様々な対処が可能となる。 In addition, it can be understood from the rapid expansion change of the smoke plume that the rapid expansion of the fire can be recognized, and evacuation guidance can be started early and appropriately, leading to life saving. Besides this, various measures can be taken by knowing the scale of the fire from the thickness of the smoke plume.
〔本発明の変形例〕
（火災判断）
上記の実施形態は、第１火災検知部で煙プルームの減光画像から第１段階の火災を判定して第１火災信号を出力し、続いて第２火災検知部により煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を判定して第２火災信号を出力しているが、第１段階の火災を判定した場合に火災信号を出力せず、火災確定の判断となる第２段階の火災を判定した場合に火災確定信号を出力して火災警報報知させるようにしても良い。
[Modification of the present invention]
(Fire judgment)
In the above embodiment, the first fire detection unit determines the first fire from the dimmed image of the smoke plume and outputs the first fire signal, and then the second fire detection unit determines the scattered light image of the smoke plume. The second fire signal is judged by judging the second fire from the second fire, but the second fire which is judged the fire decision without outputting the fire signal when the first fire is judged If determined, a fire determination signal may be output to notify a fire alarm.
（煙プルームの太さと火点距離）
上記の実施形態は、煙の減光画像から第１段階の火災を判定した場合または煙の散乱光画像から第２段階の火災を判定した場合に、第１火災信号または第２火災信号に加え、推定した煙プルームの太さ及び又は火点距離のデータを出力するようにしているが、第１火災信号または第２火災信号のみを出力するようにしても良い。
(Smoke plume thickness and fire point distance)
In the above embodiment, in addition to the first fire signal or the second fire signal, when the fire of the first stage is determined from the dimmed image of smoke or when the fire of the second stage is determined from the scattered light image of smoke. Although data of estimated smoke plume thickness and / or fire point distance is output, only the first fire signal or the second fire signal may be output.
（非火災判定）
上記の実施形態は、煙の減光画像または煙の散乱光画像から推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第１段階の火災または第２段階の火災と判定して第１火災信号または第２火災信号と共に煙プルームまでの火点距離及び又は煙プルームの太さを示すデータを出力しているが、非火災と判定した場合にも、非火災の煙検出信号と共に煙プルームまでの火点距離及び又は煙プルームの太さを示すデータを出力し、例えば非火災の煙検知による注意警報を出力すると共に、火点距離と煙プルームの太さを表示することで、火気厳禁となっている監視領域での火気の使用を報知し、例えば放火などに対処することを可能とする。
(Non-fire judgment)
The above embodiment determines that the fire of the first stage or the fire of the second stage is determined if the thickness of the smoke plume estimated from the light reduced image of smoke or the scattered light image of smoke is equal to or greater than a predetermined threshold. Although the data indicating the fire point distance to the smoke plume and / or the smoke plume thickness is output together with the fire signal or the second fire signal, the smoke plume together with the non-fire smoke detection signal is also output when it is determined that the fire is not fire. Output data indicating the distance to the flash point and / or the thickness of the smoke plume, for example, by outputting a warning alert by non-fire smoke detection, and displaying the distance between the fire point and the thickness of the smoke plume Informing the use of the fire in the monitoring area which is
（監視カメラ）
上記の実施形態にあっては、説明を簡単にするため監視カメラの水平片側視野角θを４５°とした場合を例にとっているが、適宜の視野角に適用できる。また、監視カメラの水平及び垂直の画素数も（１４００×１０００）ピクセルに限定されず、適宜の解像度のものが使用できる。
(Surveillance camera)
In the above embodiment, although the case where the horizontal one-side viewing angle θ of the monitoring camera is 45 ° is taken as an example for simplicity of explanation, the present invention can be applied to an appropriate viewing angle. Further, the number of horizontal and vertical pixels of the surveillance camera is not limited to (1400 × 1000) pixels, and one having an appropriate resolution can be used.
（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 monitoring camera and the image processing apparatus are separately disposed and connected by the transmission path, but may be an apparatus in which both are integrated.
（その他）
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。
(Others)
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, includes appropriate modifications that do not impair the objects and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above-described embodiment.
［本発明の特徴］
ここで、本発明の特徴をまとめて列挙すると次のようになる。
[Features of the Invention]
Here, the features of the present invention will be summarized as follows.
（特徴１）（システム）
仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域の背景となる壁面及び床面を一定照度に背景照明する背景照明手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域を全体照明する全体照明手段と、
前記監視領域を背景照明した状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、
前記第１火災検知手段により第１段階の火災を検知した場合に、前記背景照明手段による背景照明を停止して前記全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、
前記照明切替手段により前記監視領域を全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム（請求項１）。
(Feature 1) (System)
Imaging means for imaging a monitoring area to be a partition space;
Background illumination means for illuminating a wall surface and a floor surface as background of the monitoring area imaged by the imaging means with a constant illuminance;
General illumination means for overall illumination of the monitoring area imaged by the imaging means;
A first fire detection means for detecting a first-stage fire from a dimmed image of a smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging means and outputting a first fire signal while the monitoring area is illuminated in the background When,
Illumination switching means for stopping background illumination by the background illumination means and switching to overall illumination by the overall illumination means when the first fire detection means detects a first stage fire;
The second fire signal is detected by detecting a second stage fire from the scattered light image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit in a state where the monitoring area is switched to the entire illumination by the light switching unit. Second fire detection means to output;
And a fire detection system (claim 1).
（特徴２）（第１火災検知手段）
特徴１記載の火災検知とシステムに於いて、
前記第１火災検知手段は、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の背景照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第１煙画像判定手段と、
前記第１煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームによる減光率を検出する減光率検出手段と、
前記減光率検出手段で検出した減光率から煙プルームの太さを推定する第１プルーム太さ推定手段と、
前記第１プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第１段階の火災と判定して第１火災信号を出力させる第１火災判定手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム。
(Feature 2) (First fire detection means)
In the fire detection and system described in
The first fire detection means is
First smoke image determining means for determining a smoke image in which a smoke plume is present from an image by background illumination of the monitoring area captured by the imaging means;
A light reduction rate detection means for detecting a light reduction rate by a smoke plume from the smoke image determined by the first smoke image determination means;
First plume thickness estimating means for estimating the thickness of the smoke plume from the light reduction rate detected by the light reduction rate detecting means;
First fire determination means for determining a first stage fire and outputting a first fire signal when the thickness of the smoke plume estimated by the first plume thickness estimation means is equal to or greater than a predetermined threshold value;
Fire detection system characterized by
この特徴２によれば、監視領域の煙が上がる空間は照明せずに、撮像手段で撮像する監視領域の背景となる床面及び壁面を一定照度に照明することで、火災により発生した煙プルームによる減光率を観測画像から検出し、予め設定した距離によらずに一定となる煙プルームの減光率から煙プルームの太さを推定して、煙プルームの太さが所定の火災判定閾値以上の場合に第１段階の火災と判定することで、距離により大きさが変化する煙プルームにより減光する観測画像から確実に第１段階の火災を検知して例えば火災予兆警報（プリアラーム）を報知することを可能とする。
According to this
（特徴３）（第２火災検知手段）
特徴１記載の火災検知とシステムに於いて、
前記第２火災検知手段は、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の全体照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第２煙画像判定手段と、
前記第２煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームの単位画素当りの輝度率を検出する輝度率検出手段と、
前記輝度率検出手段で検出した輝度率から煙プルームの太さを推定する第２プルーム太さ推定手段と、
前記第２プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第２段階の火災と判定して第２火災信号を出力させる第２火災判定手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム。
(Feature 3) (Second fire detection means)
In the fire detection and system described in
The second fire detection means is
Second smoke image determining means for determining a smoke image in which a smoke plume is present from an image of the entire monitoring area imaged by the imaging means from the overall illumination;
Luminance factor detection means for detecting the luminance rate per unit pixel of the smoke plume from the smoke image judged by the second smoke image judgment means;
Second plume thickness estimating means for estimating the thickness of the smoke plume from the luminance rate detected by the luminance rate detecting means;
Second fire determination means for determining a second stage fire and outputting a second fire signal when the smoke plume thickness estimated by the second plume thickness estimation means is equal to or greater than a predetermined threshold value;
Fire detection system characterized by
この特徴３によれば、距離によらずに一定となる煙プルームの輝度率から煙プルームの太さが推定でき、所定のモデル火災で決まる煙プルームの太さを火災判定の閾値とし、この閾値以上の場合に火災と判定することで、減光画像に基づく第１段階の火災の検知による火災予兆警報に続いて煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を判定することで火災検知を確定し、距離により大きさが変化する煙プルームの観測画像から確実に火災を検知して警報することを可能とする。
また、背景照明からの光を煙以外の対象物、例えば人が一時的に遮ることで煙プルームの減光画像から第１段階の火災を誤って検知しても、第１段階の火災検知に基づき監視領域の全体照明に切替えて撮像した散乱光画像からは、輝度率が煙とは異なるために煙プルームの太さが火災を判定するしきい値を超えることがなく、非火災要因による誤報を防止可能とする。
According to this
Also, even if the first stage fire is erroneously detected from the dimmed image of the smoke plume because the light from the background illumination is temporarily blocked by an object other than smoke, for example, a person, the first stage fire detection Based on the scattered light image captured by switching to the overall illumination of the surveillance area based on the brightness ratio is different from smoke, the thickness of the smoke plume does not exceed the threshold for determining fire, and false notification due to non-fire cause Can be prevented.
（特徴４）（第１距離推定）
特徴２記載の火災検知システムに於いて、更に、前記第１火災検知手段は、
前記第１煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第１見込み角検出手段と、
前記第１見込み角検出手段で検出した煙プルームの見込み角と前記第１プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第１距離算出手段と、
を設け、前記第１火災判定手段は、前記第１段階の火災を判定した場合に前記第１距離算出手段で算出した火点距離及び又は前記第１プルーム太さ推定手段で推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第１火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 4) (First distance estimation)
The fire detection system according to
First expected angle detection means for detecting an expected angle of a smoke plume from the smoke image determined by the first smoke image determination means;
The fire point distance from the imaging means to the smoke plume is calculated based on the smoke plume's expected angle detected by the first prospect angle detection means and the thickness of the smoke plume estimated by the first plume thickness estimation means First distance calculating means;
And the first fire determining means determines the fire point distance calculated by the first distance calculating means and / or the smoke plume thickness estimated by the first plume thickness estimating means when determining the first stage fire. A fire detection system characterized by outputting information indicating the height together with the first fire signal.
この特徴４によれば、煙プルームの減光率から推定した煙プルームの太さに基づき、撮像手段から火炎までの火点距離を求めることができ、煙プルームの太さから第１段階の火災を判定した場合に、第１火災信号と共に火点距離及び又は煙プルームの太さを出力することで、例えば火災予兆警報（プリアラーム）を出力すると共に火炎距離と煙プルームの太さ（大きさ）を表示し、これにより監視領域における第１段階の火災の発生状況の把握を容易にして適切な対処を可能とする。
According to this
（特徴５）（第２距離推定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、更に、前記第２火災検知手段は、
前記第２煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第２見込み角検出手段と、
前記第２見込み角検出手段で検出した煙プルームの見込み角と前記プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第２距離算出手段と、
を設け、
前記第２火災判定手段は、前記第２段階の火災を判定した場合に前記第２距離算出手段で算出した火点距離及び又は前記第２プルーム太さ推定手段で推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第２火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 5) (Second distance estimation)
The fire detection system according to
Second expected angle detection means for detecting an expected angle of a smoke plume from the smoke image determined by the second smoke image determination means;
The second embodiment calculates a fire point distance from the image pickup means to the smoke plume based on the smoke plume's expected angle detected by the second expected angle detection means and the smoke plume thickness estimated by the plume thickness estimation means. Distance calculation means,
Provide
The second fire determination means indicates the fire point distance calculated by the second distance calculation means and / or the smoke plume thickness estimated by the second plume thickness estimation means when the fire of the second stage is determined. A fire detection system characterized by outputting information together with the second fire signal.
この特徴５によれば、煙プルームの輝度率から推定した煙プルームの太さに基づき火点距離を求めることができ、煙プルームの太さから火災を判定した場合に、第２火災信号と共に火点距離及び又は煙プルームの太さを出力することで、例えば火災警報を出力すると共に火炎距離と煙プルームの太さ（大きさ）を表示し、これにより監視領域における火災の発生状況の把握を容易にして適切な対処を可能とする。
According to the
（特徴６）（背景照明による煙画像の判定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記第１煙画像判定手段は、前記監視領域に煙プルームが存在しない背景画像を保持し、前記撮像手段により撮像した画像と前記背景画像との差分画像を生成して煙プルーム領域を抽出し、前記煙プルーム領域の水平画素数が所定閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 6) (Determination of smoke image by background lighting)
In the fire detection system according to
（特徴７）（減光率の検出）
特徴６記載の火災検知システムに於いて、前記減光率検出手段は、前記第１煙画像判定手段で生成した差分画像から抽出した煙プルーム領域の所定高さの水平画素列の輝度と、当該水平画素列と同じ位置の前記背景画像の水平画素列の輝度に基づいて煙プルームの減光率を算出することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 7) (Detection of attenuation rate)
In the fire detection system according to
（特徴８）（煙プルームの太さ推定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記第１プルーム太さ推定手段は、所定のモデル火災から求めた煙プルームによる減光率と太さの関係を予め設定し、前記関係に基づいて前記減光率検出手段で検出した煙プルームの減光率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 8) (Thickness estimation of smoke plume)
In the fire detection system according to
（特徴９）（火点距離の算出）
特徴４記載の火災検知システムに於いて、前記第１距離算出手段は、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知システム。
(Characteristic 9) (Calculation of the fire point distance)
In the fire detection system according to
L = r / tan (θ / 2)
Fire detection system characterized by calculating and estimating.
（特徴１０）（全体照明による煙画像の判定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記第２画像判定手段は、前記撮像手段により撮像した画像から所定輝度以上の画素の集合となる煙プルーム候補領域を検出し、前記煙プルーム候補領域の水平方向の画素数が所定の閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 10) (Determination of smoke image by total illumination)
In the fire detection system according to
（特徴１１）（輝度率によるプルーム太さの推定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記２プルーム太さ推定手段は、煙プルームの輝度率と太さの関係を所定の実験式に基づいて設定し、前記関係に基づいて前記輝度率検出手段で検出した輝度率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 11) (Estimation of plume thickness by luminance rate)
In the fire detection system according to
（特徴１２）（火点距離の算出）
特徴５記載の火災検知システムに於いて、前記第２距離算出手段は、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知システム。
(Feature 12) (Calculation of the distance to the fire point)
In the fire detection system according to
L = r / tan (θ / 2)
Fire detection system characterized by calculating and estimating.
（特徴１３）（方法）
仕切り空間を形成する監視領域の背景となる壁面及び床面を一定照度に背景照明した状態で、撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知ステップと、
前記第１火災検知ステップにより第１段階の火災を検知した場合に前記監視領域を全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法（請求項２）。
(Feature 13) (Method)
The first stage fire is detected from the dimmed image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit in a state in which the wall surface and the floor surface serving as the background of the monitoring area forming the partition space are illuminated at constant illuminance. And a first fire detection step of outputting a first fire signal,
When a first stage fire is detected in the first fire detection step, the second monitoring area is switched to the entire illumination, and the second image is a scattered light image of smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit. A second fire detection step of detecting a stage fire and outputting a second fire signal;
And a fire detection method (claim 2).
（特徴１４）（第１火災検知手段）
特徴１３記載の火災報知方法に於いて、前記第１火災検知ステップは、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の背景照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第１煙画像判定ステップと、
前記第１煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームによる減光率を検出する減光率検出ステップと、
前記減光率検出ステップで検出した減光率から煙プルームの太さを推定する第１プルーム太さ推定ステップと、
前記第１プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第１段階の火災と判定して第１火災信号を出力させる第１火災判定ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法。
(Feature 14) (First fire detection means)
In the fire alarm method according to the feature 13, the first fire detection step includes:
A first smoke image determining step of determining a smoke image including a smoke plume from an image of background light of the monitoring area captured by the imaging unit;
A light reduction rate detection step of detecting a light reduction rate by a smoke plume from the smoke image determined by the first smoke image determination step;
A first plume thickness estimation step of estimating the thickness of the smoke plume from the light reduction rate detected in the light reduction rate detection step;
A first fire determination step of determining a first stage fire and outputting a first fire signal when the smoke plume thickness estimated in the first plume thickness estimation step is equal to or greater than a predetermined threshold value;
A fire detection method characterized in that
（特徴１５）（第２火災検知手段）
特徴１３記載の火災検知方法に於いて、前記第２火災検知ステップは、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の全体照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第２煙画像判定ステップと、
前記第２煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームの単位画素当りの輝度率を検出する輝度率検出ステップと、
前記輝度率検出ステップで検出した輝度率から煙プルームの太さを推定する第２プルーム太さ推定ステップと、
前記第２プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第２段階の火災と判定して第２火災信号を出力させる第２火災判定ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法。
(Feature 15) (Second fire detection means)
The fire detection method according to feature 13, wherein the second fire detection step includes:
A second smoke image determining step of determining a smoke image in which a smoke plume is present from an image by total illumination of the monitoring area captured by the imaging means;
A luminance ratio detection step of detecting a luminance ratio per unit pixel of the smoke plume from the smoke image determined in the second smoke image determination step;
A second plume thickness estimation step of estimating the thickness of the smoke plume from the luminance rate detected in the luminance rate detection step;
A second fire determination step of determining a second stage fire and outputting a second fire signal when the thickness of the smoke plume estimated in the second plume thickness estimation step is equal to or greater than a predetermined threshold value;
A fire detection method characterized in that
（特徴１６）（第１距離推定）
特徴１４記載の火災検知方法に於いて、更に、前記第１火災検知ステップは、
前記第１煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第１見込み角検出ステップと、
前記第１見込み角検出ステップで検出した煙プルームの見込み角と前記第１プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第１距離算出ステップと、
を設け、前記第１火災判定ステップは、前記第１段階の火災を判定した場合に前記第１距離算出ステップで算出した火点距離及び又は前記第１プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第１火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 16) (First distance estimation)
The fire detection method according to
A first prospective angle detection step of detecting a prospective angle of a smoke plume from the smoke image determined by the first smoke image determination step;
The fire point distance from the imaging means to the smoke plume is calculated based on the smoke plume's expected angle detected in the first prospect angle detection step and the smoke plume thickness estimated in the first plume thickness estimation step. A first distance calculating step;
And the first fire determination step determines the fire point distance calculated in the first distance calculation step and / or the smoke plume thickness estimated in the first plume thickness estimation step when the fire of the first step is determined. A fire detection method comprising: outputting information indicative of the noise together with the first fire signal.
（特徴１７）（第２距離推定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、更に、前記第２火災検知ステップは、
前記第２煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第２見込み角検出ステップと、
前記第２見込み角検出ステップで検出した煙プルームの見込み角と前記プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第２距離算出ステップと、
を設け、前記第２火災判定ステップは、前記第２段階の火災を判定した場合に前記第２距離算出ステップで算出した火点距離及び又は前記第２プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第２火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 17) (Second distance estimation)
The fire detection method according to
A second prospective angle detection step of detecting a prospective angle of a smoke plume from the smoke image determined by the second smoke image determination step;
The second embodiment calculates a fire point distance from the imaging means to the smoke plume based on the smoke plume's expected angle detected in the second prospect angle detection step and the smoke plume thickness estimated in the plume thickness estimation step. Distance calculation step,
And the second fire determination step determines the fire point distance calculated in the second distance calculation step and / or the smoke plume thickness estimated in the second plume thickness estimation step when the fire of the second step is determined. A fire detection method comprising: outputting information indicative of the noise together with the second fire signal.
（特徴１８）（背景照明による煙画像の判定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、前記第１煙画像判定ステップは、前記監視領域に煙プルームが存在しない背景画像を保持し、前記撮像手段により撮像した画像と前記背景画像との差分画像を生成して煙プルーム領域を抽出し、前記煙プルーム領域の水平画素数が所定閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 18) (Determination of smoke image by background lighting)
In the fire detection method according to the
（特徴１９）（減光率の検出）
特徴１８記載の火災検知方法に於いて、前記減光率検出ステップは、前記第１煙画像判定ステップで生成した差分画像から抽出した煙プルーム領域の所定高さの水平画素列の輝度と、当該水平画素列と同じ位置の前記背景画像の水平画素列の輝度に基づいて煙プルームの減光率を算出することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 19) (Detection of attenuation rate)
In the fire detection method according to the
（特徴２０）（煙プルームの太さ推定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、前記第１プルーム太さ推定ステップは、所定のモデル火災から求めた煙プルームによる減光率と太さの関係を予め設定し、前記関係に基づいて前記減光率検出ステップで検出した煙プルームの減光率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 20) (Thickness estimation of smoke plume)
In the fire detection method according to the
（特徴２１）（火点距離の算出）
特徴１６記載の火災検知方法に於いて、前記第１距離算出ステップは、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 21) (Calculation of the distance to the fire point)
In the fire detection method according to the feature 16, when the thickness of the smoke plume estimated is 2r and the estimated angle of the smoke plume is θ, the first distance calculation step sets the fire point distance L to
L = r / tan (θ / 2)
A fire detection method characterized by calculating and estimating according to.
（特徴２２）（全体照明による煙画像の判定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、前記第２画像判定ステップは、前記撮像手段により撮像した画像から所定輝度以上の画素の集合となる煙プルーム候補領域を検出し、前記煙プルーム候補領域の水平方向の画素数が所定の閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 22) (Determination of smoke image by total illumination)
In the fire detection method according to the
（特徴２３）（輝度率によるプルーム太さの推定）
特徴１６記載の火災検知方法に於いて、前記２プルーム太さ推定ステップは、煙プルームの輝度率と太さの関係を所定の実験式に基づいて設定し、前記関係に基づいて前記輝度率検出手段で検出した輝度率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 23) (Estimate of plume thickness by luminance rate)
In the fire detection method according to the feature 16, the two plume thickness estimation step sets the relationship between the brightness ratio of the smoke plume and the thickness based on a predetermined experimental formula, and the brightness ratio detection based on the relationship. A fire detection method characterized in that the thickness of a smoke plume is estimated from the luminance rate detected by means.
（特徴２４）（火点距離の算出）
特徴１７記載の火災報知方法に於いて、前記第２距離算出ステップは、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知方法。
(Feature 24) (Calculation of the distance to the fire point)
In the fire alarm method according to the feature 17, the second distance calculating step sets the fire point distance L to the estimated
L = r / tan (θ / 2)
A fire detection method characterized by calculating and estimating according to.
１０：監視カメラ
１２：画像処理装置
１４：火災報知設備
１５：撮影領域
１６：監視領域
１８：火点
２０：煙
２２ａ：床面照明装置
２２ｂ：壁面照明装置
２４：室内照明装置
２６：煙プルーム
２８：伝送部
３０：第１煙画像判定部
３２：第１見込み検出出部
３４：減光率検出部
３６：第１プルーム太さ推定部
３８：第１距離算出部
４０：第１火災判定部
４２：照明切替部
４４：背景画像
４５：観測画像
４６：差分画像
４７：煙プルーム領域
４８：水平画素列
５０：第１火災検知部
１００：第２火災検知部
１３０：第２煙画像判定部
１３２：第２見込み角検出部
１３４：輝度率検出部
１３６：第２プルーム太さ推定部
１３８：第２距離算出部
１４０：第２火災判定部
10: Surveillance camera 12: Image processing device 14: Fire alarm equipment 15: Shooting area 16: Surveillance area 18: Fire point 20: Smoke 22a:
Claims (2)
前記撮像手段により撮像する前記監視領域の背景を一定照度に背景照明する背景照明手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域を全体照明する全体照明手段と、
前記監視領域を背景照明した状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、
前記第１火災検知手段により前記第１段階の火災を検知した場合に、前記背景照明手段による背景照明を停止して前記全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、
前記照明切替手段により前記監視領域を前記全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム。
Imaging means for imaging a monitoring area to be a partition space;
Background illumination means for background illumination of the background of the monitoring area imaged by the imaging means at a constant illuminance;
General illumination means for overall illumination of the monitoring area imaged by the imaging means;
A first fire detection means for detecting a first-stage fire from a dimmed image of a smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging means and outputting a first fire signal while the monitoring area is illuminated in the background When,
Illumination switching means for stopping background illumination by the background illumination means and switching to overall illumination by the overall illumination means when the first fire detection means detects a fire at the first stage;
A second fire signal is detected by detecting a second-stage fire from the scattered light image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit while the monitoring area is switched to the entire illumination by the light switching unit. Second fire detection means for outputting
Fire detection system characterized by
前記第１火災検知ステップにより前記第１段階の火災を検知した場合に、前記背景照明を停止して前記監視領域を全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法。 The first fire signal is detected by detecting a fire at the first stage from a dimmed image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the imaging unit in a state where the background of the monitoring area forming the partition space is background illuminated with constant illumination. The first fire detection step to output
When the fire at the first stage is detected by the first fire detection step, the background illumination is stopped and the monitoring area is switched to the general illumination, and occurs in the monitoring area imaged by the imaging unit A second fire detection step of detecting a second fire from the scattered light image of the smoke plume and outputting a second fire signal;
A fire detection method characterized in that
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