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.

特開2008−046916号公報JP, 2008-046916, A 特開平7−245757号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 7-245757 特開2010−238028号公報JP, 2010-238028, A 特開2004−325211号公報JP 2004-325211 A 特開2004−104727号公報JP 2004-104727 A 特開2006−085608号公報JP, 2006-085608, A

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.

本発明の火災検知システムを設置した監視領域を示した説明図Explanatory drawing which showed the monitoring area | region which installed the fire detection system of this invention 本発明による火災検知システムの実施形態を示したブロック図Block diagram showing an embodiment of a fire detection system according to the invention 火災により発生する煙をモデル化して示した説明図Explanatory drawing which modeled and showed smoke generated by fire 火源熱量に対する煙プルームの太さと減光率の関係を示したグラフ図Graph showing the relationship between smoke plume thickness and light reduction rate to heat source heat quantity 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An explanatory drawing showing a model fire for finding an experimental formula of ceiling flow by Alpert 図4に基づいて求めた煙プルームの太さと減光率の関係を示したグラフ図Graph showing the relationship between smoke plume thickness and light reduction rate determined based on Fig. 4 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A graph showing the relationship between the distance to the background and the energy and area of the background illuminated with constant illumination 煙プルームの高さに対する減光率及び煙上昇速度の関係を示したグラフ図A graph showing the relationship between the rate of light reduction and the rate of smoke ascent to the height of the smoke plume 煙プルームの見込み角と火炎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Explanatory drawing which showed the relationship between the view angle of a smoke plume and the flame distance about the horizontal surveillance area | region of a surveillance camera 図2の第1煙画像判定部によりサブ画像を生成して判定する画像処理を示した説明図Explanatory drawing which showed the image processing which produces | generates and determines a sub image by the 1st smoke image determination part of FIG. 煙プルームの太さと総輝度及び煙濃度の関係を示したグラフ図Graph showing the relationship between smoke plume thickness and total brightness and smoke concentration 煙プルームの太さと輝度率及び煙濃度の関係を示したグラフ図Graph showing the relationship between smoke plume thickness and luminance factor and smoke concentration 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A graph showing the relationship between the total brightness and the brightness rate against the distance to the fire point 図2の画像処理装置による火災検知処理の概略を示したフローチャートA flowchart showing an outline of fire detection processing by the image processing apparatus of FIG. 2 図14のS2の第1火災検知処理の詳細を示したフローチャートThe flowchart which showed the detail of the 1st fire detection processing of S2 in Figure 14 図14のS6の第2火災検知処理の詳細を示したフローチャートThe flowchart which showed the detail of the 2nd fire detection processing of S6 in Figure 14

[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 monitoring area 10 is provided with a monitoring camera 10 which functions as an imaging unit. An observation image of the monitoring area 16 captured by the monitoring camera 10 is transmitted to an image processing apparatus 12 installed in a manager's office or the like via a transmission path.

(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 monitoring camera 10 and the image processing apparatus 12, and the image processing apparatus 12 includes a computer circuit including a CPU, a memory, various input / output ports and the like as its hardware. Composed of

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 image processing apparatus 12 has a transmission unit 28, a first fire detection unit 50 that functions as a first fire detection unit, and a second fire detection unit that functions as a second fire detection unit as functions realized by the execution of a program by the CPU. And an illumination switching unit functioning as illumination switching means.

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 fire detection unit 50 functions as a first smoke image determination unit 30 functioning as a first smoke image determination unit, a first appearance angle detection unit 32 functioning as a first appearance angle detection unit, and a light reduction rate detection unit Attenuation rate detection unit 34, a first plume thickness estimation unit 36 functioning as a first plume thickness estimation unit, a first distance calculation unit 38 functioning as a first distance calculation unit, and a first fire determination unit A first fire determination unit 40 is provided. In addition, although the illumination switching part 42 is included in the function of the 1st fire determination part 40, you may provide as an independent function. Further, the transmission unit 28 uses an appropriate transmission interface for receiving image data captured by the monitoring camera 10.

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 fire detection unit 100 functions as a second smoke image determination unit 130 that functions as a second smoke image determination unit, a second appearance angle detection unit 132 that functions as a second appearance angle detection unit, and a brightness ratio detection unit A luminance ratio detecting unit 134, a second plume thickness estimating unit 136 functioning as a second plume thickness estimating unit, a second distance calculating unit 138 functioning as a second distance calculating unit, and a second functioning as a second fire determining unit A fire determination unit 140 is provided.

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 monitoring camera 10 functioning as an imaging unit transmits image data of a monitoring area of, for example, 30 frames per second as moving image data under transmission control of the transmission unit 28 and stores it in a memory (not shown) provided in the image processing apparatus 12 . In this embodiment, for example, a surveillance camera 10 having a resolution of 1400 horizontal pixels and 1000 vertical pixels is used. The detection wavelength of the surveillance camera 10 is set to 750 nm or more in consideration of background illumination by infrared light.

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 lighting switching unit 42 turns off the indoor lighting device 24 by automatic setting or manual setting of the monitoring mode by timer setting. At the same time, the floor illumination device 22a and the wall illumination device 22b are always lit or pulse lit, and only the background floor and wall as background are illuminated with constant illumination by indirect illumination.

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 surface lighting device 22b constitute background lighting means, and the indoor lighting device 24 constitutes whole lighting means.

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 fire detection unit 50 reduces the light reduction rate from the light reduction image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the monitoring camera 10 in a state in which the monitoring area 16 is background illuminated by the floor lighting device 22a and the wall lighting device 22b. To determine the thickness of the smoke plume from the light reduction rate, detect a first-stage fire, and output a first fire signal, for example, a fire alarm (pre-alarm) from the fire alarm system 14 of FIG. Make it output.

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 fire detection unit 50 detects a fire at the first stage, the lighting switching unit 42 stops background lighting by the floor lighting device 22a and the wall lighting device 22b and switches to general lighting by the indoor lighting device 24. .

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 fire detection unit 100 obtains the luminance ratio from the scattered light image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the monitoring camera 10 in a state where the monitoring area 16 is switched to the entire illumination by the illumination switching unit 42 Based on the above, the thickness of the smoke plume is estimated, the second stage fire is detected, and a second fire signal is output. For example, a fire alarm is output from the fire alarm system 14 following the fire alarm.

(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 monitoring camera 10 by the first fire detection unit 50, only the floor surface 16a, the wall surface 16b and the ceiling surface 16c serving as the background emit light It is desirable to use background lighting that does not illuminate the smoke that spreads over.

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 surface illumination device 22b as illumination means for illuminating the floor surface 16a and the wall surface 16b as the background of the monitoring area 16 imaged by the monitoring camera 10 with constant illuminance. Indirect lighting is installed.

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 wall lighting device 22b are provided with a reflective hood, and emit light from the light source toward the floor surface 16a and the wall surface 16b so that the light does not go into the space of the monitoring area. Moreover, the floor surface illumination device 22a and the wall surface illumination device 22b use a light source of visible light or infrared light, and illuminate the floor surface 16a and the wall surface 16b with constant illuminance by constant lighting or intermittent lighting (pulse lighting). .

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 room lighting device 24 is provided on the ceiling surface 16c of the monitoring area, and during the daytime or the like, the room lighting device 24 is turned on to illuminate the entire monitoring area during a person's room such as daytime. When the fire of the monitoring area 16 is monitored by the monitoring camera 10 unmanned at night, etc., the indoor lighting device 24 is turned off and the floor lighting device 22a and the wall lighting device 22b are turned on.

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 camera 10 in a state in which the indoor lighting device 24 is on while the person is in the room, the illumination light of the indoor lighting device 24 is made visible light that does not contain near infrared light; The illumination light of the floor illumination device 22a and the wall illumination device 22b may be near infrared light. In this case, the sensing wavelengths of the surveillance camera 10 include near infrared wavelengths illuminating the floor surface 16 a and the wall surface 16 b.

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 indoor lighting device 24 have small irradiation energy of near infrared light of 750 nm or more, and the detection wavelength of the monitoring camera 10 is 750 nm or more. By making the light source of the device 22 b an infrared LED or a heat generating lamp, the floor surface 16 a and the wall surface 16 b serving as the background of the monitoring area by the monitoring camera 10 have a constant illuminance by infrared light that is not affected by visible light from the indoor lighting device 24. Makes it possible to emit light.

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 surveillance camera 10 with a background, a light emitting panel with an infrared illumination structure embedded in the back, a face panel with a fluorescent paint applied to convert visible light to near infrared light, etc. It is also possible to obtain a constant illuminance.

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 monitoring camera 10 in the second fire detection unit 100, switching to overall lighting by the indoor lighting device 24 and rising in the monitoring area 16 The smoke 20 is hit by the light from the indoor lighting devices 24 and so on so that scattered light from the smoke particles can be obtained.

[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 fire detection unit 50 in FIG. 2 detects a fire at the first stage from a dimmed image of the smoke plume generated in the monitoring area captured by the monitoring camera 10 with the monitoring area 16 illuminated in the background. The detection principle will be described as follows.

(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 smoke plume 26 which becomes a cylindrical smoke range is formed as the smoke rises, and the thickness 2 r (radius r) of the smoke plume 26 is considered to be substantially constant. Be In the following description, the smoke plume may be simply referred to as the plume.

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 wall surface 16b which are the background of the monitoring area 16 imaged by the surveillance camera 10 shown in FIG. 1 are illuminated with constant illuminance, the surveillance camera 10 captures a dimmed image by the smoke 20 generated. It is possible to detect the rate of light reduction by the smoke plume.

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 smoke plume 26 gradually increases with the spread of the fire, and at the same time the smoke plume 26 also becomes thick and the light reduction rate increases.

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 thickness 2r (m) of the smoke plume at the point of height H = 1m, the extinction ratio y (% / m) and the smoke rising velocity u (m It is the graph which showed the relationship of / s). The light reduction rate y (% / m) means smoke concentration.

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 thickness 2r (m) at the height H of the smoke plume due to the fire due to the fire where the heat generation amount Q gradually increases, the extinction ratio y (% / m), If the rising wind speed u (m / sec) is determined, the relationship shown in the graph of FIG. 6 is obtained.

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 smoke 20 is captured by the monitoring camera 10 of FIG. 1 is the light reduction rate Y (%) of the smoke plume of FIG.

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 monitoring camera 10 is constant regardless of the fire point distance L from the fire point 18 to the monitoring camera 10. This is based on the fact that the energy entering the surveillance camera 10 from the background where uniform light strikes is constant regardless of the distance to the background.

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 camera 10 to the background is L0 and the viewing angle of the monitoring camera 10 is θ, the area S (m 2) of the background serving as the viewing area of the monitoring camera 10 is
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 surveillance camera 10 is E = W · S = W (L0 · tan θ) 2
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 surveillance camera 10 separated by L0 is inversely proportional to the square of the distance L0. Incident energy at different distances L01 and L02 to the background: Er1 and Er2 are Er2 / Er1 = L022 / L012
Er2 = Er1 · L022 / L012
= W (L01 · tan θ) 2 · L022 / L012
= W (L 02 · tan θ) 2
= Er2
That is, the energy Er incident on the surveillance camera 10 from the background on which uniform light strikes is constant regardless of the distance L to the background.

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 surveillance camera 10 is
Es = (1-α) Er
The incident energy Es of the surveillance camera 10 is constant regardless of the distance from the smoke layer to the surveillance camera 10.

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 wall surface 16b is constant, the light reduction ratio Y (%) by the smoke 20 is the background It can be uniquely determined regardless of the distance Lo to the light and the fire point distance L to the smoke 20.

(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 monitoring camera 10 to a height of 1 meter from the floor surface 16 a. When the monitoring camera 10 is installed at the upper side and obliquely obliquely downward, the height of the optical axis on the camera side is set to, for example, 1.5 m or less.

(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 thickness 2r can be estimated from the dimming ratio Y of the smoke plume present in the observation image of the surveillance camera 10, the distance L from the surveillance camera 10 to the fire point generating the smoke plume can be calculated it can.

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 smoke plume 26 present in the observed smoke image is determined. Here, the visual angle means the angle of view when the specific object is imaged from the monitoring camera 10.

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 thickness 2r of the smoke plume 26 in the smoke image captured by the surveillance camera 10 represents the perspective angle θ of the smoke plume 26, and the distance from the surveillance camera 10 is the same even if the perspective angle θ is the same. Causes the thickness of the smoke plume 26 in the smoke image to change.

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 surveillance camera 10 is (horizontal) × (vertical) = (1400 pixels) × (1000 pixels), and one side horizontal angle of the photographing area 15 of the surveillance camera 10 is 45 °, the prospect per pixel The angle α is α = 45 ° / 700 = 0.064 (° / pixel)
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 thickness 2r of the smoke plume captured by the surveillance camera 10 is 2R pixels, the expected angle θ of the smoke plume is
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 surveillance camera 10 to the smoke plume 26 is calculated based on the smoke plume thickness 2r obtained from the light reduction rate Y of the smoke plume
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 surveillance camera 10, the smoke plume thickness 2r estimated from the reduction rate Y of the smoke plume is not less than the predetermined threshold fire smoke plume threshold (2r) th When it becomes, it judges as a fire.

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 monitoring camera 10 and the image processing device 12, and the image processing device 12 is provided with a first fire detection unit 50 following the transmission unit 28.

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 fire detection unit 50 turns off the indoor lighting device 24 and lights the floor lighting device 22a and the wall lighting device 22b, the first fire detection unit 50 illuminates only the background floor and wall with indirect illumination with constant illumination. It operates and transmits image data of a monitoring area of, for example, 30 frames per second as moving image data captured by the monitoring camera 10 under the transmission control of the transmission unit 28 and stores the image data in a memory (not shown) provided in the image processing apparatus 12.

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 image determination unit 30 determines a smoke image in which a smoke plume is present from the image captured by the monitoring camera 10. For example, as shown in FIG. 10, the first smoke image determining unit 30 determines the smoke image by storing an observation image having no smoke plume in the monitoring area captured by the monitoring camera 10 in the memory as the background image 44 The difference image 46 of the observation image 45 captured by the surveillance camera 10 and the held background image 44 is generated, and a portion in which the luminance is lower than that of the surroundings due to smoke reduction in the difference image is observed as a vertically long strip, for example The extracted area is extracted as a smoke plume area 47. When the number of pixels 2R (pxl) of the horizontal pixel row 48 of the extracted smoke plume area 47 is equal to or more than a predetermined threshold (2R) th, it is determined as a smoke image. The background image 44 is usually updated regularly.

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 smoke plume area 47 of the difference image 46 is Br, and the brightness of the corresponding pixels of the observation image 45 is Bs.
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 image determination unit 30 generates, for example, a smoke plume of thickness 2r = 1.0 (m) at the maximum monitoring distance L = 30 (m) In this case, since the horizontal pixel number 2R of the smoke plume in the observation image is 2R = 12 pixels, the threshold (2R) th is set to (2R) th = 12 pixels.

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 equation 1 from the horizontal pixel number 2R of the smoke plume area in the smoke image determined by the first smoke image determination unit 30, and calculates the first distance Output to the section 38.

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 rate detection unit 34 detects the light reduction rate Y at the predetermined height H of the smoke plume area in the smoke image determined by the first smoke image determination unit 30. For example, the light reduction rate detection unit 34 calculates the average brightness ΔB of the horizontal pixel row 48 of the predetermined height H of the smoke plume area 47 extracted from the difference image 46 generated by the first smoke image determination unit 30 shown in FIG. The light reduction ratio Y (%) of the smoke plume is Y = (ΔB / Br) · 100 based on the average luminance Br of the horizontal pixel column of the background image 44 at the same position as the horizontal pixel column 48.
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 observation image 45 at the same position as the horizontal pixel row 48 in the smoke plume area 47 in the difference image 46 is Bs, ΔB = (Br−Bs), and the light reduction ratio Y (Y %) Is
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 thickness 2r (m) of the corresponding smoke plume from the light reduction ratio Y (%) detected by the light reduction ratio detection unit 34 based on the relationship shown in FIG. Do.
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 plume thickness 2r shown in FIG. 6, and the light reduction ratio Y detected in this relational expression is By substituting, the smoke plume thickness 2r is calculated and estimated.

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 plume thickness 2r shown in FIG. The thickness 2r of the smoke plume to be read may be read out.

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 equation 2 from the smoke plume perspective angle θ detected by the first prospect angle detection unit 32 and the smoke plume thickness 2 r estimated by the plume thickness estimation unit 36. Calculate the fire point distance L from 10 to the smoke plume.

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 fire determination unit 40 determines that the first stage fire is generated when the smoke plume thickness 2r estimated by the first plume thickness estimation unit 36 is equal to or greater than a predetermined threshold (2r) th = 0.6 (m). If it is determined that there is no fire, and if it is determined that the fire is the first stage, the smoke plume thickness 2r estimated by the first plume thickness estimation unit 36 and / or the first distance calculation unit The first fire signal is output to the external fire alarm system 14 together with the data of the fire point distance L calculated at 38, and a fire alarm (pre-alarm) is output as the first stage fire alarm, for example, the thickness of the smoke plume 2r and / or the fire point distance L are displayed.

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 fire alarm system 14, it is possible to appropriately grasp the situation of the first stage fire.

(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 horizontal pixel number 2R of the smoke plume area determined by the first smoke image determination unit 30 is 2R = 46 pixels, the estimated angle θ calculated by the first estimated angle detection unit 32 is θ = from Equation 1 above. 0.064 × 46 = 2.94 °
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 reduction ratio detection 34 is Y = 48 (%), the thickness 2r of the smoke plume from the relationship between the luminance ratio and plume thickness in FIG. Is estimated to be 2r = 1.0 (m).

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 camera 10 to the fire point is expressed by
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 fire determination unit 40 matches the smoke plume thickness 2r = 1.0 (m) estimated by the first plume thickness estimation unit 36 with the threshold (2r) th = 1.0 (m). Determined to be a first stage fire.

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 fire determination unit 40 outputs the first fire signal to the fire alarm system 14 together with the smoke plume thickness data and the fire point distance data, and outputs the first stage fire alarm and the smoke plume thickness 2r. It is possible to display the fire point distance L of 15.2 (m) and the fire state of the first stage generated in the monitoring area.

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 horizontal pixel number 2R of the smoke plume in the smoke image is 2R = 46 pixels and the prospect angle θ is the same θ = 2.94 °, the light reduction ratio Y of the smoke plume is, for example, Y = 14 (% In this case, the thickness of the smoke plume in this case is estimated to be 2r = 0.30 (m) from the relationship of FIG. 6, and the fire point distance L from the surveillance camera 10 to the fire point is It becomes = 4.6 (m).

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 thickness 2r = 0.30 (m) of the smoke plume is less than the threshold (2r) th = 1.0 (m) for determining a fire, and it is determined that the fire is not a fire.

(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 fire detection unit 50 of FIG.

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 fire detection unit 100 in FIG. 2 switches the monitoring area 16 to the general illumination by the light switching unit 42 when the first fire detection unit 50 determines the fire at the first stage, and the monitoring camera 10 in this state The second fire signal is detected from the scattered light image of the smoke plume generated in the captured monitoring area and the second fire signal is output. The detection principle will be described as follows.

(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 interior lighting device 24, a scattered light image by the generated smoke 20 may be captured by the monitoring camera 10 to detect the occurrence of smoke plume. it can. In this case, in the observation image of the smoke 20 by the monitoring camera 10, an image corresponding to the scattered light amount in which the illumination light strikes the smoke 20 and is scattered is obtained. When the scattered light by the smoke 20 is observed by the monitoring camera 10, the amount of scattered light decreases in inverse proportion to the square of the distance L from the smoke plume.

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 thickness 2r of the smoke plume 26 shown in FIG. 3 becomes gradually thicker as the fire expands. At the same time, the smoke concentration y of the smoke plume also increases, thereby increasing the amount of scattered light observed. The smoke concentration y means the light reduction rate.

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 smoke plume thickness 2r increases as shown in FIG. 11, and the smoke density y (% / m) generated there also increases, and the surveillance camera 10 The total brightness X (μW) of the smoke plume imaged by also increases.

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 camera 10 is the horizontal direction occupied by the smoke plume in the observed image. Assuming that the number of pixels (hereinafter referred to as “the number of horizontal pixels”) is 2R pixels,
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 smoke plume thickness 2r (m) and the brightness rate x (μW / px1) together with the smoke concentration y (% / m), and the smoke plume thickness in FIG. It is based on the relationship between 2r and the total luminance value X (μW).

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 smoke plume thickness 2 r can be estimated by detecting the smoke plume brightness factor x from the observation image by the monitoring camera 10 from the relationship between the smoke plume thickness 2 r and the brightness factor x shown in FIG. 12. .

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 surveillance camera 10 does not have to be calculated from the observation image, and the luminance of the pixels present in the area of the smoke plume may be detected.

(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 monitoring camera 10 does not depend on the distance L to the flash point. It will always be a constant value. The reason is as follows.

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 thickness 2r = 1 m from the surveillance camera 10 at a distance L1 = 30 m and the case from a distance L2 = 3 m. Here, let the plume which exists in distance L1 = 30 m be a 1st plume, and let the smoke plume which exists in distance L2 = 3 m be a 2nd plume.

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 surveillance camera 10, the higher the brightness of the smoke plume observed. If the total brightness measured from the smoke plume observed by the surveillance camera 10 is taken into consideration, the total brightness of each of the first plume and the second plume with different distances is X1 and X2, respectively.
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 surveillance camera 10 is obtained. Here, assuming that the number of horizontal pixels occupied by the smoke plume in the observation image is 2R pixels, the luminance ratio x is
x = X / (2R) 2
And
2R1 · L1 = 2R2 · L2
Because x1 = X1 / (2R1) 2
= X 1 / (2R 2 · L 2 / L 1) 2
= (X2 · L22 / L12) / (2R2 · L2 / L1) 2
= X 2 / (2 R 2) 2
= X 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 size 2r of the smoke plume. This is the same principle that the temperature measured in the radiation thermometer is independent of distance.

(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 thickness 2r can be estimated from the luminance ratio x of the smoke plume present in the observation image of the surveillance camera 10, the distance L from the surveillance camera 10 to the fire point generating the smoke plume is shown in FIG. It can be calculated from the relationship between the same viewing angle of the smoke plume and the fire point distance.

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 thickness 2r of the smoke plume captured by the surveillance camera 10 is 2R pixels, the expected angle θ of the smoke plume is
θ = α · 2R (°) (Equation 3)
It becomes. This is the same as equation 1 described above.

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 surveillance camera 10 to the smoke plume 26 is calculated based on the smoke plume thickness 2r obtained from the smoke plume luminance ratio x.
L = r / tan (θ / 2) (Equation 4)
It becomes. This is the same as Equation 2 described above.

(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 surveillance camera 10, the smoke plume thickness 2r estimated from the brightness ratio x of the smoke plume is not less than the predetermined threshold fire smoke plume threshold (2r) th When it becomes, it judges as a fire.

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 thickness 2r corresponding to the luminance ratio x = 1.84 (μw / px1) is 1.0 (m), the threshold thickness (2r) th = 1.0 (m) is set, and the threshold is set. If the thickness (2r) th or more, it is determined that a fire, if less than it is determined as a non-fire.

[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 fire detection unit 100 provided in the image processing apparatus 12 determines that the fire at the first stage is determined by the first fire detection unit 50 and turns off the floor illumination device 22 a and the wall illumination device 22 b. Then, the indoor lighting device 24 is turned on, and the monitoring area 16 is operated in the entire illumination state, and an image of the monitoring area which is 30 frames per second, for example, as moving image data captured by the monitoring camera 10 by transmission control of the transmission unit 28 The data is transmitted and stored in a memory (not shown) provided in the image processing apparatus 12.

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 camera 10. The second smoke image determining unit 130 determines the smoke image by, for example, detecting a smoke plume candidate area formed of a set of pixels having a predetermined threshold luminance or more that can be determined as a smoke plume, and detecting the smoke plume candidate area When the horizontal pixel number 2R of is greater than a predetermined threshold (2R) th, it is determined that the smoke image is highly likely to have a smoke plume due to a fire, and the horizontal pixel number 2R of the smoke plume candidate region in the determined smoke image is 2) The smoke image is sent to the prospect angle detection unit 132, and the determined luminance image is sent to the luminance ratio detection unit 134 to instruct the detection operation of the luminance ratio x.

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 camera 10 and the background image is generated A smoke plume area may be extracted, and a smoke image may be determined when the horizontal pixel number 2R of the smoke plume area is equal to or greater than a predetermined threshold (2R) th. The background image is appropriately updated in the absence of the smoke plume.

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 thickness 2r = 1.0 (m) at the maximum distance L = 30 (m) Assuming a fire model, since the horizontal pixel number 2R of the smoke plume in the observation image is 2R = 12 pixels in this case, the threshold (2R) th is set to (2R) th = 12 pixels.

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 angle detection unit 132 calculates the expected angle θ of the smoke plume according to the equation 3 from the horizontal pixel number 2R of the smoke plume candidate region in the smoke image determined by the second smoke image determination unit 130, and the second distance It is output to the calculation unit 138.

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 ratio detection unit 134 detects the luminance of the pixel of the smoke plume candidate region in the smoke image determined by the second smoke image determination unit 130 as the luminance ratio x. The luminance factor x in this case may be detected as an average value of a plurality of pixels entering the smoke plume.

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 thickness estimation unit 136 estimates the smoke plume thickness 2 r from the luminance ratio x detected by the luminance ratio detection unit 134 based on the relationship between the luminance ratio x and the plume thickness 2 r shown in FIG. 12. . For example, the second plume thickness estimation unit 136 sets a plurality of linear expressions or quadratic expressions that approximate the graph characteristics of the luminance ratio x and the plume thickness 2r shown in FIG. By substituting the luminance factor x, the thickness 2r of the smoke plume is calculated and estimated.

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 thickness estimation unit 136 prepares a binary table based on the graph characteristics of the luminance ratio x and the plume thickness 2r shown in FIG. The plume thickness 2r may be read out.

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 equation 4 from the smoke plume perspective angle θ detected by the second prospect angle detection unit 132 and the smoke plume thickness 2 r estimated by the second plume thickness estimation unit 136. The fire point distance L from the surveillance camera 10 to the smoke plume is calculated.

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 smoke plume thickness 2r estimated by the second plume thickness estimation unit 136 is equal to or greater than a predetermined threshold (2r) th. Otherwise, it is determined that there is no fire, and if it is determined that the fire is the second stage, the smoke plume thickness 2r estimated by the second plume thickness estimation unit 136 and / or the second distance calculation unit 138 The second fire signal is output to the external fire alarm system 14 together with the calculated data of the fire point distance L, and a fire alarm is outputted, and for example, the thickness 2r of the smoke plume and / or the fire point distance L are displayed.

(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 horizontal pixel number 2R of the smoke plume candidate area determined by the second smoke image determination unit 130 is 2R = 46 pixels, the estimated angle θ calculated by the second estimated angle detection unit 132 is θ according to Equation 3 above. = 0.064 x 46 = 2.94 °
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 ratio detection unit 134 is x = 18.4 (μW / pxl), the smoke is obtained from the relationship between the brightness ratio x and the plume thickness 2r in FIG. The plume thickness 2r is estimated to be 2r = 1.0 (m).

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 camera 10 to the fire point is expressed by
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 smoke plume thickness 2r estimated by the second plume thickness estimation unit 136, for example, (2r) th = 1.0 (m) Assuming that the smoke plume thickness 2r = 1.0 (m) estimated at this time matches the threshold (2r) th = 1.0 (m), it is determined that a fire occurs.

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 fire alarm system 14 together with the smoke plume thickness data and the fire point distance data, and outputs the fire alarm and the smoke plume thickness d = 1. The fire point distance L = 15.2 (m) is displayed with 0 (m) to make it possible to check the status of the fire that has occurred in the monitoring area.

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 horizontal pixel number 2R of the smoke plume in the smoke image is 2R = 46 pixels and the prospect angle θ is the same θ = 2.94 °, the luminance ratio x of the smoke plume is, for example, x = 5.0 ( Assuming that it is μW / pxl), the thickness of the smoke plume in this case is estimated to be 2r = 0.5 (m) from the relationship of FIG. 5, and the fire point distance L from the surveillance camera 10 to the fire point is From 4 to L = 7.6 (m).

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 thickness 2r = 0.5 (m) of the smoke plume is less than the threshold (2r) th = 1.0 (m) for determining the fire, and it is determined that the fire is not a fire.

(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 fire detection unit 100 of FIG. 2 becomes possible.

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 thickness estimation unit 136 provided in the second fire detection unit 100 of FIG. By setting the relationship of (1), it is possible to estimate the thickness of the black smoke plume and determine the fire, as in the case based on the relationship of FIG. 12 when white smoke is generated.

[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 wall lighting device 22b are turned on by the illumination switching unit 42, and as shown in FIG. The wall surface 16a and the floor surface 16b which become the background of the monitoring area | region 16 to image pick-up are background-illuminated with fixed illumination intensity.

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 fire detection part 50 performs a 1st fire detection process. That is, the first fire detection unit 50 executes a process of estimating the thickness of the smoke plume and the fire point distance from the dimmed image of smoke captured by the monitoring camera 10 to determine the fire at the first stage, and in S3 When the determination result of the fire at the stage is determined, the first fire signal is output to the fire notification facility 14 together with the data indicating the thickness of the smoke plume and the fire point distance at S4 and the fire notification facility 14 as a first stage fire alarm, for example Output a fire alarm (pre-alarm) and display the smoke plume thickness and the distance to the fire point.

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 illumination switching unit 42 turns off the floor illumination device 22a and the wall illumination device 22b to stop the background illumination, and turns on the indoor illumination device 24 to switch to the general illumination of the monitoring area 16.

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 fire detection unit 100 in a state where the monitoring area 16 is switched to the entire illumination. That is, the second fire detection unit 100 executes processing of estimating the thickness of the smoke plume and the fire point distance from the scattered light image of smoke captured by the monitoring camera 10 to determine the second stage fire, and the fire of S2 is performed. When the judgment result is determined, the second fire signal is output to the fire alarm system 14 together with the data indicating the smoke plume thickness and the fire point distance in S8, and the fire alarm equipment 14 outputs a fire alarm and the smoke plume thickness and fire Display the point distance.

(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 fire detection unit 50 of FIG. 2.

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 monitoring camera 10, and the thickness of the smoke plume. The threshold (2R) th is set as a constant.

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 camera 10 and the background image stored in advance, and the horizontal pixel number 2R of the predetermined height H of the smoke plume area is determined. If it is more than a predetermined threshold (2R) th, it is determined as a smoke image, and the process proceeds to S14.

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 horizontal pixel number 2R of the smoke plume detected in S12, and then the process proceeds to S15 to detect the dimming ratio Y of the smoke plume in the smoke image. Subsequently, in S16, the smoke plume thickness 2r is estimated from the light reduction ratio Y of the smoke plume, and then in S17, the fire point distance L is calculated from the smoke plume prospect angle θ and the thickness 2r.

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 smoke plume thickness 2r is equal to or more than the fire threshold (2r) th, it is determined that the fire is the first stage, and the process returns to S3 of FIG. 15 to determine the determination result of the first stage fire. Then, the process proceeds to S4, and the first fire signal is output together with the data of the smoke plume thickness 2r and / or the fire point distance L.

(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 fire detection unit 100 of FIG. 2.

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 monitoring camera 10, and the thickness of the smoke plume The fire determination threshold (2R) th is set as a constant.

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 camera 10, and the horizontal pixel number 2R of the smoke plume candidate area is determined. If the threshold value (2R) th or more, the smoke image is determined, and the process proceeds to S24.

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 horizontal pixel number 2R of the smoke plume detected in S22, and then, in S25, the luminance of the smoke plume in the smoke image is detected as the luminance factor x.

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 smoke plume thickness 2r is estimated from the brightness ratio x of the smoke plume, and then in S27, the fire point distance L is calculated from the smoke plume prospect angle θ and the thickness 2r.

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 smoke plume thickness 2r is equal to or more than the fire threshold (2r) th, it is determined that the fire is the second stage, and the process returns to S7 of FIG. The second fire signal is output together with data of smoke plume thickness 2r and / or fire point distance L.

[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 smoke 20 in the monitoring area 16 of FIG. 1 is generated by using the fire point distance L output when the image processing apparatus 12 of FIG. 2 determines the first stage fire or the second stage fire. You can identify the location of the fire point.

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 smoke 20 in the monitoring area 16 can be identified, for example, by transmitting the position information of the smoke to the fire extinguisher, an appropriate fire extinguishing becomes possible. For example, if a sprinkler fire extinguisher equipped with a remotely controllable sprinkler head is installed, only the sprinkler head close to the fire point position is operated. In addition, the movable fire extinguishing robot is automatically moved to the vicinity of the heat point. In addition, position control of the water discharge gun is performed.

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 image processing apparatus 12 of FIG. 2 determines the first stage fire and the second stage fire, that is, using the estimated value of the size (scale) of the fire point The following applications are possible.

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 Feature 1,
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 feature 2, the smoke plume generated by the fire is illuminated by illuminating the floor surface and wall surface serving as the background of the monitoring area imaged by the imaging means at a constant illuminance without illuminating the space where the smoke in the monitoring area rises. Detecting the light attenuation rate due to the smoke from the observation image, estimate the thickness of the smoke plume from the light attenuation rate of the smoke plume which becomes constant regardless of the preset distance, the thickness of the smoke plume is a predetermined fire judgment threshold In the above case, by determining as the first stage fire, the first stage fire is surely detected from the observation image which is reduced by the smoke plume whose size changes depending on the distance, for example, a fire alarm (pre alarm) Can be notified.

(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 Feature 1,
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 feature 3, the thickness of the smoke plume can be estimated from the brightness rate of the smoke plume which becomes constant regardless of the distance, and the thickness of the smoke plume determined by a predetermined model fire is used as the fire judgment threshold. In the above case, the fire detection is performed by determining the fire at the second stage from the scattered light image of the smoke plume following the fire precursor warning by the detection of the first stage fire based on the dimmed image by determining as the fire. It makes it possible to detect and warn fire from the observation image of smoke plume which is fixed and changes in size depending on the distance.
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 Feature 2, further, wherein the first fire detection means is
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 feature 4, the fire point distance from the imaging means to the flame can be determined based on the thickness of the smoke plume estimated from the light reduction rate of the smoke plume, and the fire of the first stage from the thickness of the smoke plume By determining the fire point distance and / or the thickness of the smoke plume together with the first fire signal, for example, a fire prediction alarm (pre-alarm) is output and the flame distance and the smoke plume thickness (size) Is displayed, thereby facilitating grasping of the first stage fire occurrence situation in the monitoring area and enabling appropriate measures.

(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 Feature 3, further, the second fire detection means
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 feature 5, the fire point distance can be obtained based on the thickness of the smoke plume estimated from the luminance ratio of the smoke plume, and when the fire is judged from the thickness of the smoke plume, the fire is generated together with the second fire signal. By outputting the point distance and / or the thickness of the smoke plume, for example, the fire alarm is outputted and the flame distance and the size (size) of the smoke plume are displayed, thereby grasping the occurrence of the fire in the monitoring area Make it easy and take appropriate action.

(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 Feature 3, the first smoke image determination means holds a background image in which no smoke plume exists in the monitoring area, and a difference image between the image captured by the imaging means and the background image A fire detection system characterized by generating a smoke plume area and determining a smoke image if the number of horizontal pixels in the smoke plume area is equal to or greater than a predetermined threshold.

(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 Feature 6, the light reduction rate detection means includes the luminance of a horizontal pixel row of a predetermined height of the smoke plume area extracted from the difference image generated by the first smoke image determination means; What is claimed is: 1. A fire detection system comprising: calculating a light reduction rate of a smoke plume based on the brightness of the horizontal pixel row of the background image at the same position as the horizontal pixel row.

(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 Feature 3, the first plume thickness estimating means sets in advance the relationship between the light attenuation rate by smoke plume and the thickness obtained from a predetermined model fire, and the thickness based on the relationship. A fire detection system characterized in that the thickness of a smoke plume is estimated from the reduction rate of the smoke plume detected by the light reduction rate detection means.

(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 Feature 4, when the thickness of the smoke plume estimated is 2r and the estimated angle of the smoke plume is θ, the first distance calculation means sets the fire point distance L as follows:
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 Feature 3, the second image judging means detects a smoke plume candidate area which is a set of pixels having a predetermined luminance or more from the image picked up by the image pickup means and detects the smoke plume candidate area. A fire detection system characterized by determining as a smoke image when the number of pixels in the horizontal direction is equal to or more than a predetermined threshold.

(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 Feature 3, the two plume thickness estimation means sets the relationship between the luminance ratio and the thickness of the smoke plume based on a predetermined empirical formula, and detects the luminance ratio based on the relationship. A fire detection system characterized in that the thickness of a smoke plume is estimated from the luminance rate detected by means.

(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 Feature 5, the second distance calculation means sets the fire point distance L, where the estimated smoke plume thickness is 2r and the smoke plume prospective angle is θ.
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 feature 14, further, wherein the first fire detection step includes:
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 feature 15, further comprising: the second fire detection step
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 feature 15, the first smoke image determination step holds a background image in which no smoke plume exists in the monitoring area, and a difference image between the image captured by the imaging unit and the background image And detecting a smoke plume area, and determining a smoke image when the horizontal pixel number of the smoke plume area is equal to or more than a predetermined threshold.

(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 feature 18, the light reduction rate detection step includes the luminance of a horizontal pixel row of a predetermined height of the smoke plume area extracted from the difference image generated in the first smoke image determination step; What is claimed is: 1. A fire detection method comprising: calculating a light reduction rate of a smoke plume based on the brightness of the horizontal pixel row of the background image at the same position as the horizontal pixel row.

(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 feature 15, in the first plume thickness estimation step, the relationship between the light reduction rate by smoke plume and the thickness determined from a predetermined model fire is set in advance, and the first plume thickness estimation step is based on the relationship. What is claimed is: 1. A fire detection method comprising: estimating a smoke plume thickness from a smoke plume attenuation rate detected in a dimming rate detection step.

(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 feature 15, the second image determination step detects a smoke plume candidate area which is a set of pixels having a predetermined luminance or more from the image picked up by the image pickup means, and detects the smoke plume candidate area. A fire detection method characterized in that a smoke image is determined when the number of pixels in the horizontal direction is equal to or more than a predetermined threshold.

(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 smoke plume thickness 2r and the smoke plume probable angle θ.
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: Floor illumination device 22b: Wall illumination device 24: Interior illumination device 26: Smoke plume 28 : Transmission unit 30: First smoke image determination unit 32: First prospect detection output unit 34: Light reduction rate detection unit 36: First plume thickness estimation unit 38: First distance calculation unit 40: First fire determination unit 42 : Illumination switching unit 44: Background image 45: Observation image 46: Difference image 47: Smoke plume area 48: Horizontal pixel row 50: First fire detection unit 100: Second fire detection unit 130: Second smoke image determination unit 132: Second expected angle detection unit 134: luminance ratio detection unit 136: second plume thickness estimation unit 138: second distance calculation unit 140: second fire determination unit

Claims (2)

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
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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