JP6617015B2 - 炎検出装置および炎検出方法 - Google Patents
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Description
炎の検出精度に悪影響を与える要因としては、イルミネーション等の外乱光以外にも、種々の要因が考えられる。また、特許文献1の技術は、大規模な空間における炎を早期発見することは困難である。そのため、種々の外乱要因の影響を抑えるとともに、広い空間における炎の早期発見を、画像処理技術を用いて高精度に検出する炎検出装置が望まれている。
本発明は、炎特有の輝度変化に周期性がないという特性に着目し、誤報要因を識別するための周期性特徴を定量的に抽出し、特に、輝度変化に周期性を有する光源を識別して、炎検出の精度向上を実現することを技術的特徴とするものである。
図1は、本発明の実施の形態1における炎検出装置の構成図である。本実施の形態1における炎検出装置は、画像メモリ10、前処理部20、および炎検出部30を備えている。画像メモリ10は、カメラ1により撮像された画像を、過去一定期間分、時系列データとして記憶できるように、複数フレーム分の画像メモリとして構成されている。
まず始めに、カメラ1から取得された画像に対して、移動体に対応する画素の抽出を行う(ステップ1)。次に、抽出された画素を元に、炎候補領域を作成するとともに、境界線を算出する(ステップ2)。次に、作成した炎候補領域内で、抽出された移動体の周期性特徴を計算する(ステップ3)。そして、最後に、その周期性特徴の値から炎らしさを判別し、火災の判定を行うこととなる(ステップ4)。
前処理部20は、カメラ1により取得されたカメラ映像から、移動している物体の抽出を行なう。図2は、本発明の実施の形態1における炎検出装置の前処理部20による移動体画素の抽出処理に関する説明図である。なお、図2では、説明をわかりやすくするために、本来の検出対象である炎の代わりに、歩行中の人を移動体として抽出する場合を示している。さらに、この移動体が、背景よりも明るいと仮定して説明する。
(画像a1)移動体が存在しない状態の基準画像(炎が存在しない背景画像に相当)であり、例えば、プログラム起動時などにあらかじめ取得される画像に相当する。
(画像a2)時系列で取得される1サイクル分の画像のうち、ある時刻t−1に取得された画像であり、左側に移動体が撮像された画像を例示している。
(画像a3)時系列で取得される1サイクル分の画像のうち、ある時刻tに取得された画像であり、時刻t−1において左側に存在した移動体が、中央寄りに移動した状態の画像を例示している。
(画像b1)画像a2と画像a3の差分画像であり、時系列差分画像を示している。具体的には、時系列である時刻t−1の画像a2と時刻tの画像a3に基づいて、両画像の対応する画素ごとに、両画素の輝度値(濃淡値)の差分の絶対値を求めることで生成される画像を、時系列差分画像と称している。
(画像b2)画像a1と画像a3の差分画像であり、背景差分画像を示している。具体的には、基準画像a1と時刻tの画像a3に基づいて、両画像の対応する画素ごとに、両画素の輝度値の差分の絶対値を求めることで生成される画像を、背景差分画像と称している。
(画像c1)画像b1に関して所定の閾値により2値化して得られる2値画像であり、時系列差分画像として、所定の閾値以上の差分を有する画素が抽出されることとなる。従って、炎のように揺れている場合には、時刻t−1と時刻tの画像で、一方の時刻のみ炎と検出された画素を抽出できることとなる。
(画像c2)画像b2に関して所定の閾値により2値化して得られる2値画像であり、背景差分画像として、所定の閾値以上の差分を有する画素が抽出されることとなる。従って、時刻tの画像で、炎と検出された画素を抽出できることとなる。
(画像d1)時系列差分に基づく2値画像c1と、背景差分に基づく2値画像c2に基づいて、少なくとも一方の画像で黒の画素を黒とし、両方の画像とも白の画素を白とすることで、炎検出領域を抽出することができる。
前処理部20により1サイクル処理ごとに特定される炎候補領域に対して、本実施の形態1における炎検出部30内の周期性特徴算出部31は、以下のような周期性特徴に基づく炎判別処理を行うこととなる。
[炎判別処理]次の1サイクル内のそれぞれのフレームについて、炎候補領域内のそれぞれの画素について、周期性の有無を判断する。そして、炎候補領域中の周期性があると判定された画素の外接四角形を作成し、炎候補領域に占める外接四角形の密度、および外接四角形の大きさを炎判別の指標値として算出する。
Claims (6)
- 監視カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、
前記監視カメラにより時系列で撮像された複数の画像を時系列画像として記憶するとともに、検出対象である炎が発生していない基準画像を記憶する画像メモリと、
前記画像メモリに記憶された複数Nフレーム(Nは、2以上の整数)からなる1サイクル分の時系列画像に基づいて、画像内に存在する移動体を抽出し、炎の発生の有無を判断する指標となる周期性特徴を算出すべき領域を、候補領域として特定する前処理部と、
前記前処理部により特定された前記候補領域において、前記候補領域に限定して前記周期性特徴の抽出処理を行うことで、炎の発生の有無を判断する炎検出部と
を備え、
前記炎検出部は、前記候補領域内のそれぞれの画素ごとに、前記複数Nフレームにわたる輝度値変化データを生成し、前記輝度値変化データの輝度値の統計量的なばらつき状態を前記周期性特徴として算出し、前記周期性特徴が判定閾値よりも小さい場合には、周期性がある画素として特定し、前記候補領域内において周期性を有するとして特定された画素の数および位置に応じて炎の発生の有無を判断する
炎検出装置。 - 前記炎検出部は、候補領域を特定したサイクルの次のサイクルにおいて、前記候補領域内のそれぞれの画素ごとに、前記複数Nフレームにわたる輝度値変化データを生成し、前記輝度値変化データの輝度値が所定閾値未満の状態から前記所定閾値以上の状態に切り替わる時間間隔の分散値を前記統計量的なばらつき状態を示す前記周期性特徴として算出し、前記分散値が判定閾値よりも小さい場合には、周期性がある画素として特定し、前記候補領域内において周期性を有するとして特定された画素の数および位置に応じて炎の発生の有無を判断する
請求項1に記載の炎検出装置。 - 前記炎検出部は、前記候補領域内のそれぞれの画素ごとに生成した前記輝度値変化データに対して高速フーリエ変換を施し、高速フーリエ変換結果のピーク値から、前記輝度値変化データにおける山の数を推定し、前記輝度値変化データにおいて、前記所定閾値以上となる山の数が、前記高速フーリエ変換結果から推定した山の数と一致するように、前記所定閾値を設定し、炎の発生の有無を判断する
請求項2に記載の炎検出装置。 - 前記炎検出部は、前記候補領域内において周期性を有するとして特定された画素に関して外接四角形を生成し、前記候補領域の画素数に対する前記外接四角形の画素数の割合が、あらかじめ設定した密度閾値以上の場合には、抽出した前記移動体が誤検出要因であると判断する
請求項2または3に記載の炎検出装置。 - 前記炎検出部は、前記候補領域内において周期性を有するとして特定された画素に関して外接四角形を生成し、前記外接四角形の画素数が、あらかじめ設定した判定画素数以上の場合には、抽出した前記移動体が誤検出要因であると判断する
請求項2または3に記載の炎検出装置。 - 監視カメラにより時系列で撮像された複数の画像を時系列画像として記憶するとともに、検出対象である炎が発生していない基準画像を記憶する画像メモリと、
前記画像メモリに記憶された複数Nフレーム(Nは、2以上の整数)からなる1サイクル分の時系列画像に基づいて、画像内に存在する移動体を抽出し、炎の発生の有無を判断する指標となる周期性特徴を算出すべき領域を、候補領域として特定する前処理部と、
前記前処理部により特定された前記候補領域において、前記候補領域に限定して前記周期性特徴の抽出処理を行うことで、炎の発生の有無を判断する炎検出部と
を備え、前記監視カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置において実行される炎検出方法であって、
前記炎検出部において、
前記候補領域内のそれぞれの画素ごとに、前記複数Nフレームにわたる輝度値変化データを生成する第1ステップと、 前記輝度値変化データの統計量的なばらつき状態を前記周期性特徴として算出する第2ステップと、
前記周期性特徴が判定閾値よりも小さい場合には、周期性がある画素として特定する第3ステップと、
前記候補領域内において周期性を有するとして特定された画素の数および位置に応じて炎の発生の有無を判断する第4ステップと
を有する炎検出方法。
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