JP6966970B2 - 監視装置、監視システムおよび監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、監視装置、監視システムおよび監視方法に関する。

製油所では、製油の過程で排出された余剰のガスをフレアスタックと呼ばれる設備で焼却する。フレアスタックのバーナー部の先端からは、余剰ガスの燃焼により生じる火炎（フレア）や黒煙が放出される。フレアスタックでは、事故防止や環境に対する配慮から、フレアの状態や黒煙の発生などを監視する。フレア等の監視は、バーナー部周辺の様子を監視用カメラで撮影し、監視員がその映像を確認しながら行うことが多い。

例えば、特許文献１には、化学プラントや火力発電施設、塵焼却施設におけるフレアスタックや煙突から排出される黒煙を検知する黒煙検知システムが記載されている。特許文献１に記載の黒煙検知システムは、排出された煙を連続して撮影した画像を用いて、２つの画像の所定領域に対してオプティカルフロー推定を計算する。そして、オプティカルフロー推定から速度場ベクトルを演算し、速度場が存在する領域から排出煙領域を抽出する。さらに排出煙領域の全画素について輝度ヒストグラムを計算し、暗い輝度値を有する画素が一定以上存在する場合に排出煙領域に黒煙が存在すると判定する。

特開２００１−２５６４７５号公報

上記したフレアの監視では、フレアの異常を早期に検知することが求められる。しかし、これまでにフレアの早期の異常検知が可能な監視装置が提供されていない。また、特許文献１にも、フレアの異常を検知する方法は記載されていない。

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる監視装置、監視システムおよび監視方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、監視装置は、映像を取得する映像取得部と、前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、を備え、前記映像解析部は、前記映像に基づいて、前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報を算出し、算出した前記設定情報に基づいて、前記異常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、前記異常フレア判定部は、前記画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する。

本発明の一態様によれば、監視装置は、映像を取得する映像取得部と、前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、前記異常フレア領域よりも前記バーナー部から遠い範囲を含んで設定された所定の黒煙検出領域に占める黒煙の大きさに基づいて、黒煙の発生を検出する黒煙判定部と、を備える。

本発明の一態様によれば、前記映像解析部は、前記黒煙検出領域と、前記映像における所定の背景領域を認識し、前記黒煙検出領域および前記背景領域について、ＲＧＢ色空間の画像をグレースケール化して白黒画像に変換し、前記変換後の前記背景領域が示す白黒輝度値よりも所定の値以下の低い輝度値を有する前記変換後の前記黒煙検出領域の画素数を算出し、前記黒煙判定部は、前記画素数が所定の閾値以上となると黒煙が発生した判定する。

本発明の一態様によれば、監視装置は、映像を取得する映像取得部と、前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、を備え、前記映像解析部は、前記映像における前記バーナー部を認識し、前回認識した前記バーナー部の前記映像における位置と今回認識した前記バーナー部の前記映像における位置とが異なる場合、前記映像における前記基準の位置を再設定する。

本発明の一態様によれば、前記映像における前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報を受け付ける設定情報取得部、をさらに備え、前記映像解析部は、前記設定情報に基づいて、前記異常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、前記異常フレア判定部は、前記画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する。

本発明の一態様によれば、前記異常フレア領域よりも前記バーナー部に近い範囲を含んで設定された所定の正常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、前記フレアの失火を検出する失火判定部、をさらに備え、前記映像解析部は、前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報に基づいて、前記正常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、前記失火判定部は、前記画素数が所定の閾値以下となると前記フレアが失火したと判定する。

本発明の一態様によれば、前記失火判定部は、前記画素数が前記閾値以下となる状態が所定時間以上継続すると、前記フレアが失火したと判定する。

本発明の一態様によれば、監視システムは、フレアスタックのフレア放出部周辺の映像を撮影する撮像装置と、前記映像を取得する上記の何れか１つに記載の監視装置と、を備える。

本発明の一態様によれば、監視方法は、監視装置によって実行される監視方法であって、映像を取得する工程と、前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する工程と、前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する工程と、を有し、前記認識する工程では、前記映像に基づいて、前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報を算出し、算出した前記設定情報に基づいて、前記異常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、前記検出する工程では、前記画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する。

本発明の一態様によれば、監視方法は、監視装置によって実行される監視方法であって、映像を取得する工程と、前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する工程と、前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する工程と、前記異常フレア領域よりも前記バーナー部から遠い範囲を含んで設定された所定の黒煙検出領域に占める黒煙の大きさに基づいて、黒煙の発生を検出する工程と、を有する。
本発明の一態様によれば、監視方法は、監視装置によって実行される監視方法であって、映像を取得する工程と、前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する工程と、前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する工程と、を有し、前記認識する工程では、前記映像における前記バーナー部を認識し、前回認識した前記バーナー部の前記映像における位置と今回認識した前記バーナー部の前記映像における位置とが異なる場合、前記映像における前記基準の位置を再設定する。

本発明によれば、フレアの異常、失火、黒煙の発生を検出することができる。

本発明の一実施形態における監視システムの一例を示す図である。 本発明の一実施形態における監視装置の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態における監視装置が解析する映像の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における監視システムの監視画面の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における監視装置の処理の一例を示すフローチャートである。

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態によるフレアスタックの監視システムについて図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における監視システムの一例を示す図である。
図１に、監視システム１の構成を示す。図１に示すように監視システム１は、カメラ１０と、映像取得装置１５と、映像分配装置２０と、監視用モニター２５と、監視装置３０と、を備える。
カメラ１０は、フレアや煙が放出されるフレアスタック先端のバーナー部（フレアを放散する先端部、煙突）と、その周辺の映像を撮影する。図３にカメラ１０が撮影した映像の一例を示す。カメラ１０が撮影した映像を、以下フレア映像と記載する。なお、カメラ１０は、動画を撮影する撮像装置であることが好ましいが、例えば、所定の時間間隔で静止画を撮影するものであってもよい。

映像取得装置１５は、カメラ１０が撮影したフレア映像を取得し、そのフレア映像を映像分配装置２０へ出力する。一般的に映像取得装置１５は、監視用モニター２５と直接接続され、監視員は、監視用モニター２５に表示されたフレア映像を見てフレアスタックのバーナー部の周辺や上空を確認し、フレアが大きくないか、失火していないか、黒煙が発生していないかなどを目視により監視する。本実施形態の監視システム１では、映像取得装置１５は、映像分配装置２０と接続される。

映像分配装置２０は、映像の分配する機能を有している。映像分配装置２０は、監視用モニター２５および監視装置３０と接続されている。映像分配装置２０は、映像取得装置１５から取得したフレア映像を監視用モニター２５および監視装置３０へ出力する。
監視用モニター２５は、フレア映像を表示する。監視員は、監視用モニター２５に表示されたフレア映像を監視する。

監視装置３０は、フレア映像を解析して、フレア映像に映るフレアの大きさの異常、フレアの失火、黒煙の発生を検出する。監視装置３０は、フレアの異常等を検出すると、その検出結果を監視装置３０に接続された表示装置へ表示し、監視員に通知する。次に監視装置３０について詳しく説明する。

図２は、本発明の一実施形態における監視装置の一例を示す機能ブロック図である。
監視装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えたＰＣ（Personal Computer）やサーバ等のコンピュータである。図示するように監視装置３０は、映像取得部３１と、設定情報取得部３２と、映像解析部３３と、異常フレア判定部３４と、失火判定部３５と、黒煙判定部３６と、記憶部３７と、出力制御部３８と、を備えている。

映像取得部３１は、フレア映像を取得する。映像取得部３１は、フレア映像を映像解析部３３へ出力する。
設定情報取得部３２は、フレア映像を解析しフレアの異常等の検出に必要な設定情報を取得する。設定情報取得部３２は、取得した設定情報を記憶部３７に記録する。

映像解析部３３は、フレア映像を解析する。ここで、図３を参照する。図３は、本発明の一実施形態における監視装置が解析する映像の一例を示す図である。図３にフレア映像５０の一例を示す。なお、矩形の枠５１〜５４は、フレア映像５０そのものではなく、出力制御部３８がフレア映像５０に加えた画像情報である。（１）例えば、映像解析部３３は、フレア映像に映るバーナー部５６を、バーナー部の形状に基づくパターン認識により検出する。映像解析部３３は、検出したバーナー部５６の所定の位置（例えば、バーナー部５６の中心）を、フレア映像５０における基準位置として設定する。映像解析部３３は、例えば、フレア映像５０の左下端を原点としたときの基準位置の座標情報を記憶部３７に記録する。

（２）また、映像解析部３３は、フレア映像５０における基準位置に基づく所定範囲を、正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４として設定する。
正常フレア領域５１は、例えば、バーナー部５６の一部を含んでフレア５５の大きさが正常とみなせる範囲を規定する。
異常フレア領域５２は、例えば、正常フレア領域５１よりも基準位置から離れた領域を含んで設定される。異常フレア領域５２は、フレア５５が拡大したときに、その一部が届く可能性がある位置に対して設定される。例えば、異常フレア領域５２は、正常フレア領域５１外側の上空側に、正常フレア領域５１よりも広い幅を有して設定される。監視装置３０は、フレア５５が拡大し、その一部が異常フレア領域５２に達し、所定の割合を占めるようになると、フレア５５が大きい（異常）と判定する。なお、異常フレア領域５２は、図示するように正常フレア領域５１を含まないように設定されても良いし、正常フレア領域５１を含んで設定されてもよい。以下では、特に断りのない限り、図示するように異常フレア領域５２が、正常フレア領域５１を含まないように設定される場合を例に説明を行う。

黒煙検出領域５３は、例えば、異常フレア領域５２よりも基準位置からさらに離れた位置を含んで設定される。黒煙検出領域５３は、黒煙が発生したときに黒煙が届く可能性がある位置に対して設定される。例えば、黒煙検出領域５３は、異常フレア領域５２外側の上空側に、異常フレア領域５２よりもさらに広い幅を有して設定される。これは、黒煙は、上空の風の影響により、広い範囲に達する可能性があり、確実に黒煙を検出するためである。監視装置３０は、黒煙検出領域５３に黒煙の存在を検出すると黒煙が発生したと判定する。なお、黒煙の存在を検出するために映像解析部３３は、背景領域５４に含まれる画素の輝度値を基準として、黒煙検出領域５３内に存在する画素の輝度値が、その基準の輝度値よりも所定の値以下であれば（暗ければ）、黒煙検出領域５３内に存在する当該画素が黒煙を示していると判定する。なお、黒煙検出領域５３は、図示するように異常フレア領域５２および正常フレア領域５１を含まないように設定されても良いし、異常フレア領域５２、または、異常フレア領域５２および正常フレア領域５１を含んで設定されてもよい。以下では、特に断りのない限り、図示するように黒煙検出領域５３が、異常フレア領域５２および正常フレア領域５１を含まないように設定される場合を例に説明を行う。

背景領域５４は、上記したように黒煙検出のために設定される。背景領域５４は、フレアや黒煙が到達しない領域に設定される。背景領域５４は、例えば、バーナー部５６から十分に離れ、構造物が存在しない空間の一部について設定される。
なお、正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４は監視員が任意に設定することができる。

（３）また、映像解析部３３は、フレアに対応するＲＧＢ輝度値（ＲＧＢ色空間における赤、緑、青それぞれの２５６階調の値）に基づいて、フレア映像５０からフレア５５を検出する。フレアに対応するＲＧＢ輝度値とその範囲を規定する値は、監視員が監視装置３０へ入力し、設定情報取得部３２がその値を取得してもよい、あるいは、映像解析部３３は、バーナー部５６の周辺の画素のうちフレア５５が映った画素を解析してフレアに対応するＲＧＢ輝度値を設定してもよい。

異常フレア判定部３４は、映像解析部３３の解析結果に基づいて、異常フレア領域５２に占めるフレア５５の大きさが所定の割合以上となるとフレア５５は異常フレア（フレアが大きい）と判定する。より具体的には、異常フレア判定部３４は、異常フレア領域５２におけるフレアに対応するＲＧＢ輝度値を有する画素数が閾値以上となるとフレア５５を異常フレアと判定する。

失火判定部３５は、映像解析部３３の解析結果に基づいて、正常フレア領域５１に占めるフレアの大きさが所定閾値以下となるとフレア５５は失火したと判定する。より具体的には、失火判定部３５は、正常フレア領域５１におけるフレアに対応するＲＧＢ輝度値を有する画素数が閾値以下となると失火と判定する。あるいは、失火判定部３５は、カメラ１０が撮影したフレア映像５０に対する映像解析部３３による解析結果に基づいて、フレアに対応するＲＧＢ輝度値を有する画素数が閾値以下となる状態が、連続して所定時間以上継続すると失火と判定する。

黒煙判定部３６は、映像解析部３３の解析結果に基づいて、黒煙検出領域５３における黒煙に対応する輝度値を有する画素数が閾値以上となると黒煙が発生した判定する。後述するように黒煙の判定には白黒間の２５６階調の輝度値（白黒輝度値）を用いる。

記憶部３７は、種々の情報を記憶する。例えば、記憶部３７は、バーナー部５６の基準位置の座標情報や、フレアに対応するＲＧＢ輝度値およびその範囲の設定情報などを記憶する。

出力制御部３８は、異常フレア判定部３４、失火判定部３５、黒煙判定部３６による判定結果を表示したり、設定情報を入力したりするためのユーザインタフェース（例えば図４の監視画面６０）の画像を生成する。出力制御部３８は、ユーザインタフェース画像を監視装置３０の表示装置に出力し、表示させる。図４に監視画面の一例を示す。

図４は、本発明の一実施形態における監視システムの監視画面の一例を示す図である。
出力制御部３８は、図４に例示する監視画面６０の画像を生成する。監視画面６０は、結果表示欄６１、フレア輝度表示欄６２ａ〜６２ｂ、設定情報入力欄６３ａ〜６３ｆ、登録ボタン６４、フレア映像５０を含む。
結果表示欄６１には、異常フレア判定部３４および失火判定部３５および黒煙判定部３６による判定結果が表示される。異常フレア判定部３４がフレア異常を検出せず、失火判定部３５が失火を検出せず、黒煙判定部３６が黒煙を検出しないとき、出力制御部３８は、結果表示欄６１に文字データ「正常」を表示する。異常フレア判定部３４がフレア異常を検出すると、出力制御部３８は、例えば、文字データ「フレア異常」を表示する。失火判定部３５が失火を検出すると、出力制御部３８は、例えば、文字データ「失火」を表示する。黒煙判定部３６が黒煙を検出すると、出力制御部３８は、例えば、文字データ「黒煙発生」を表示する。また、異常フレア判定部３４がフレア異常を検出し、黒煙判定部３６が黒煙を検出した場合、出力制御部３８は、例えば、文字データ「フレア異常および黒煙発生」を表示する。

出力制御部３８は、フレア映像５０のフレア５５に対応する部分の画素のＲＧＢ輝度値（例えば平均値）を、フレア輝度表示欄６２ａ〜６２ｂに表示する。出力制御部３８は、例えば、赤輝度値をフレア輝度表示欄６２ａに緑輝度値をフレア輝度表示欄６２ｂに表示する。
出力制御部３８は、カメラ１０が撮影したフレア映像５０に正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４それぞれの境界線を重ねた画像を表示する。
監視員は、監視用モニター２５に表示されるフレア映像５０に加え、結果表示欄６１、フレア映像５０、フレア輝度表示欄６２ａ〜６２ｂを見てフレアの監視を行う。なお、監視用モニター２５に表示されるフレア映像５０には、正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４を示す境界線は表示されない。

監視員は、異常フレア判定部３４がフレア異常と判定するときのしきい値、つまりフレア５５が映っているとみなせる画素数の異常フレア領域５２の全画素数に占める割合のしきい値を、設定情報入力欄６３ａに入力する。
監視員は、黒煙判定部３６が、黒煙が発生したと判定するときのしきい値、つまり黒煙が映っているとみなせる画素数の黒煙検出領域５３の全画素数に占める割合のしきい値を、設定情報入力欄６３ｂに入力する。

監視員は、映像解析部３３が、フレア映像５０からフレア５５を検出するときに用いるときのしきい値を、設定情報入力欄６３ｃ〜６３ｅに入力する。監視員は、例えば、設定情報入力欄６３ｃには、フレア５５のＲＧＢ輝度値のうち、赤（Ｒ）輝度値のしきい値を入力し、設定情報入力欄６３ｄには、フレア５５のＲＧＢ輝度値のうち、緑（Ｇ）輝度値のしきい値を入力する。監視員は、設定情報入力欄６３ｅには、設定情報入力欄６３ｃ、６３ｄに入力したしきい値の輝度幅を入力する。これらの入力より、映像解析部３３は、設定情報入力欄６３ｃに入力された値を中心として設定情報入力欄６３ｅに入力した値を許容範囲とする赤輝度値と、設定情報入力欄６３ｄに入力された値を中心として設定情報入力欄６３ｅに入力した値を許容範囲とする緑輝度値と、を有する画素をフレア５５と認識する。

監視員は、映像解析部３３が、フレア映像５０における黒煙を検出するときに用いる値を設定情報入力欄６３ｆに入力する。映像解析部３３は、背景領域５４内の画像をＲＧＢ色空間の画像（ＲＧＢ画像）をグレースケール化して白黒画像に変換した後の輝度値から設定情報入力欄６３ｆに入力された値を減算した値以下の輝度値を有する黒煙検出領域５３内の画素（グレースケール化後の画素）を黒煙が映った画素であると認識する。

監視員が、登録ボタン６４を押下すると、設定情報取得部３２が、設定情報入力欄６３ｃ〜６３ｆに入力された値を記憶部３７に記録する。映像解析部３３は、記憶部３７に記録された各設定情報に基づいて、フレア映像５０の解析を行う。

次に監視装置３０における処理の流れについて説明する。
図５は、本発明の一実施形態における監視装置の処理の一例を示すフローチャートである。カメラ１０は、フレアスタックのバーナー部周辺の映像を継続的に撮影しており、その映像を映像取得装置１５へ出力している。また、監視装置３０では、映像取得部３１が映像分配装置２０を介して、フレア映像を取得する。

まず、監視員が、フレア映像５０における正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４の位置関係を設定する（ステップＳ１１）。例えば、監視員は、バーナー部と正常フレア領域５１の位置関係を規定する情報（例えば、正常フレア領域５１の各辺の長さや、バーナー部の所定位置から各辺の距離など）を監視装置３０へ入力する。あるいは、監視装置３０のディスプレイに表示された図３、図４に例示するフレア映像５０の画像に対して、監視員が直接、正常フレア領域５１の範囲を指定するような操作（例えば、画像上、正常フレア領域５１を示す矩形の枠をマウス等の入力手段を用いて指定する等）を行って位置関係の設定を行ってもよい。他の異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４についても同様である。設定情報取得部３２は、これらの情報を取得し、記憶部３７に記録する。

次に映像解析部３３が、記憶部３７に記録された正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４の位置関係を規定する情報に基づいて、フレア映像５０に対して各監視用エリア（正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４）を設定する（ステップＳ１２）。映像解析部３３は、フレア映像５０におけるバーナー部５６の位置をパターン認識処理により認識し、バーナー部５６の所定位置を基準点として設定する。具体的には、まず、映像解析部３３は、基準点と各監視用エリアとの位置関係を算出し、正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４の各エリアを設定する。そして、出力制御部３８は、カメラ１０が撮影したフレア映像５０に正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４それぞれの境界線を重ねた画像を所定の位置に表示した図４で例示したような監視画面６０の画像を生成し、ディスプレイに表示する。

次に監視員は、図４で例示した監視画面６０の各設定情報を入力する。設定情報取得部は、入力された各設定情報を記憶部３７に記録する。映像解析部３３が、記憶部３７に記録された各設定情報を、フレア映像５０の解析に用いるしきい値として設定する（ステップＳ１３）。次に監視員は、監視を開始する（ステップＳ１４）。まず、映像解析部３３は、フレア映像５０のバーナー部を認識し、必要に応じて基準点や各監視用エリア（正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４）を再設定する（ステップＳ１５）。この処理は、監視員の操作によりカメラ１０の撮影方向が変更され、その後、再度、フレアスタックの方向へ調整されたり、何らかの外的要因によってカメラ１０の撮影方向がずれたりすることがある。その場合、各監視用エリアは、前回の基準点に対し設定されたものなので、現在の基準点との間では適切な位置関係にない可能性がある。ステップＳ１５の処理は、それを是正し、カメラ１０が撮影するフレア映像５０における監視エリアの範囲を調整する目的で行う。

次に映像解析部３３は、フレア映像５０について解析処理を行う（ステップＳ１６）。例えば、映像解析部３３は、正常フレア領域５１におけるフレア５５が映った画素を、設定情報入力欄６３ｃ〜６３ｅに入力されたしきい値（例えば、赤輝度しきい値：２４３、緑輝度しきい値：１５２、輝度幅：３０）に基づいて検出する。映像解析部３３は、正常フレア領域５１におけるフレア５５が映った画素数（フレア画素数（正常））を失火判定部３５へ出力する。
また、映像解析部３３は、異常フレア領域５２におけるフレアが映った画素を、同様のしきい値に基づいて検出する。映像解析部３３は、異常フレア領域５２におけるフレアが映った画素数（フレア画素数（異常））を異常フレア判定部３４へ出力する。
なお、図４で例示した監視画面６０では、赤輝度値と緑輝度値を設定する場合を例示したが、映像解析部３３は、正常フレア領域５１や異常フレア領域５２におけるフレアが映った画素の検出にさらに青輝度値を加えて検出してもよい。また、監視画面６０には、青輝度値を設定する入力欄を設けてもよい。

また、映像解析部３３は、背景領域５４における複数の画素について、ＲＧＢ画像をグレースケール化して白黒画像へ変換し、変換後の白黒画像における白黒輝度値の代表値（複数画素の輝度値の平均値や中央値など）を算出する。映像解析部３３は、算出した白黒輝度値（２５６階調）の代表値から、設定情報入力欄６３ｆに入力された値（例えば、１００）を減算して黒煙と判定するための画素値のしきい値を算出する。映像解析部３３は、黒煙検出領域５３における全画素を、ＲＧＢ画像から白黒画像へ変換する。映像解析部３３は、変換後の白黒画像における黒煙検出領域５３の全画素の白黒輝度値を、黒煙判定用のしきい値と比較する。映像解析部３３は、黒煙判定用のしきい値より小さな輝度値を有する画素数を算出して、この画素数（黒煙画素数）を黒煙判定部３６へ出力する。

また、フレア５５の検出について、映像解析部３３は以下のように処理してもよい。つまり、監視員により設定されたＲＧＢ輝度値の閾値や輝度幅を用いるのではなく、正常フレア領域５１の画素に基づいて、フレア５５の輝度値を設定する。例えば、映像解析部３３は、基準点から所定の位置関係にある画素（通常の運転状態でフレアが映っている確率が最も高い部分の画素）を、フレア５５が映った画像の一部であるとみなし、当該画素のＲＧＢ輝度値を算出してフレア５５のしきい値として設定してもよい。映像解析部３３は、算出したＲＧＢ輝度値に任意の輝度幅を設定して、正常フレア領域５１におけるフレア画素数（正常）、異常フレア領域５２におけるフレア画素数（異常）を算出する。

次に異常フレア判定部３４が、フレア画素数（異常）が異常フレア判定用の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１７）。異常フレア判定用の閾値とは、異常フレア領域５２に含まれる全画素数に設定情報入力欄６３ａに入力された割合を乗じた値である。例えば、全画素数が１００個で、設定情報入力欄６３ａに２０（％）と入力された場合、異常フレア判定部３４は、映像解析部３３から取得したフレア画素数（異常）が２０個以上かどうかを判定する。異常フレア判定用の閾値以上の場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、異常フレア判定部３４は、異常フレア（フレア５５が大きい）と判定する（ステップＳ１８）。異常フレア判定部３４は、異常フレアが発生しているとの判定結果を出力制御部３８へ出力する。

異常フレア領域５２に含まれるフレア画素数（異常）が異常フレア判定用の閾値未満の場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、異常フレア判定部３４がフレアは正常であると判定し、この判定結果を出力制御部３８に出力する。そして、失火判定部３５が、フレア画素数（正常）が失火判定用のしきい値以下か否かを判定する（ステップＳ１９）。失火判定用のしきい値とは、例えば、０である。この場合、失火判定部３５は、正常フレア領域にフレアとみなせるＲＧＢ輝度値を有する画素の有無を判定する。フレア画素数（正常）が失火判定用の閾値以下の場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、失火判定部３５は、フレア５５は失火したと判定する（ステップＳ２０）。失火判定部３５は、フレア５５が失火したとの判定結果を出力制御部３８へ出力する。なお、失火判定用のしきい値は予め記憶部３７に記録されている。

なお、失火判定部３５は、映像解析部３３から取得したフレア画素数（正常）が失火判定用のしきい値以下の状態が所定の時間継続すると、あるいは、所定の回数以上連続して失火判定用のしきい値以下のフレア画素数（正常）を映像解析部３３から取得すると、失火が生じたと判定してもよい。

正常フレア領域５１に含まれるフレア画素数（正常）が失火判定用の閾値を上回る場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、失火判定部３５は、失火が生じていないと判定し、この判定結果を出力制御部３８に出力する。そして、黒煙判定部３６は、黒煙画素数が黒煙発生判定用のしきい値以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。黒煙発生判定用のしきい値とは、黒煙検出領域５３に含まれる全画素数に設定情報入力欄６３ｂに入力された割合を乗じた値である。例えば、全画素数が１００個で、設定情報入力欄６３ｂに５（％）と入力された場合、黒煙判定部３６は、映像解析部３３から取得した黒煙画素数が５個以上かどうかを判定する。黒煙発生判定用のしきい値以上の場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、黒煙判定部３６は、黒煙が発生したと判定する（ステップＳ２２）。黒煙判定部３６は、黒煙が発生しているとの判定結果を出力制御部３８へ出力する。

黒煙検出領域５３に含まれる黒煙画素数が黒煙発生判定用の閾値未満の場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、黒煙判定部３６が、黒煙が発生していないと判定し（ステップＳ２３）、この判定結果を出力制御部３８に出力する。

次に出力制御部３８が、各判定処理に基づく判定結果を監視画面６０に反映させる。例えば、ステップＳ１７およびステップＳ１９およびステップＳ２１の判定でＮｏの場合、出力制御部３８は、文字データ「正常」を監視画面６０の結果表示欄６１に設定する。また、ステップＳ１８で異常フレアと判定された場合、出力制御部３８は、例えば、文字データ「フレア異常」を監視画面６０の結果表示欄６１に設定する。また、ステップＳ２０で失火と判定された場合、出力制御部３８は、例えば、文字データ「失火」を監視画面６０の結果表示欄６１に設定する。また、ステップＳ２２で黒煙発生と判定された場合、出力制御部３８は、例えば、文字データ「黒煙発生」を監視画面６０の結果表示欄６１に設定する。なお、ステップＳ１８で異常フレアと判定され、さらにステップＳ２２で黒煙発生と判定された場合、出力制御部３８は、例えば、文字データ「フレア異常および黒煙発生」を監視画面６０の結果表示欄６１に設定する。

また、出力制御部３８は、正常フレア領域５１においてフレア５５が映った画素の赤輝度値をフレア輝度表示欄６２ａ、緑輝度値をフレア輝度表示欄６２ｂに表示する。これらの値は、例えば、映像解析部３３がステップＳ１９の判定用に算出したものを用いる。
出力制御部３８は、上記の値を設定した監視画面６０の画像を生成し、ディスプレイに表示する（ステップＳ２４）。フレア５５の監視を継続する場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、ステップＳ１５以降の処理を繰り返し、フレア５５の監視を終了する場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。なお、「フレア異常」、「失火」、「黒煙発生」等と判定されたとき、その時の時刻とフレア映像を、ログとして記憶部３７に記録するようにしてもよい。

なお、異常フレア領域５２を、正常フレア領域５１を含むように設定した場合、映像解析部３３は、ステップS１６の処理で、異常フレア領域５２におけるフレアが映った領域の画素数から正常フレア領域５１におけるフレアが映った領域の画素数を減算した値を、フレア画素数（異常）として、異常フレア判定部３４へ出力してもよい。あるいは、異常フレア判定用のしきい値を大きな値に設定してもよい。
また、黒煙検出領域５３を、異常フレア領域５２を含むように設定した場合、映像解析部３３は、ステップＳ１６の処理で、黒煙検出領域５３における黒煙が映った領域の画素数から異常フレア領域５２における黒煙が映った領域の画素数を減算した値を、黒煙画素数として、黒煙判定部３６へ出力してもよい。同様に、黒煙検出領域５３を、異常フレア領域５２および正常フレア領域５１を含むように設定した場合、映像解析部３３は、ステップＳ１６の処理で、黒煙検出領域５３における黒煙が映った領域の画素数から異常フレア領域５２または正常フレア領域５１における黒煙が映った領域の画素数を減算した値を、黒煙画素数として、黒煙判定部３６へ出力してもよい。あるいは、黒煙判定用のしきい値を大きな値に設定してもよい。

一般にフレアスタックでは、フレアの映像を撮影し、監視を行っている。本実施形態の監視システム１によれば、そのフレア映像を監視装置３０に入力するだけで、１つのシステムでフレアの異常、失火、黒煙の発生を検出することができる。また、図１に示す監視システム１に示すようにフレア映像を監視用モニター２５に表示させて従来通りの監視を行いつつ、監視装置３０が通知する「正常」、「フレア異常」、「失火」、「黒煙発生」などの検出結果を参照することができる。また、監視員は、余剰ガスの性質やフレアスタックの設置環境などに応じて、フレア異常等の判定基準となる、正常フレア領域５１、異常フレア領域５２、黒煙検出領域５３、背景領域５４の範囲や、フレアに対応する輝度値などを任意に設定することができるので、どのような設備にも適用することができる。

監視装置３０における各処理の過程は、例えば監視装置３０が有するＣＰＵ等がプログラムを実行することによって実現できる。監視装置３０によって実行されるプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録され、この記録媒体に記録されたプログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。なお、監視装置３０は、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、監視装置３０に内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
なお、ＲＧＢ輝度値とは、ＲＧＢ色空間における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度値（０〜２５５）の組み合わせで表される値のことである、白黒輝度値とは、０（黒）〜２５５（白）の２５６階調で表される値のことである。

１・・・監視システム
１０・・・カメラ
１５・・・映像取得装置
２０・・・映像分配装置
２５・・・監視用モニター
３０・・・監視装置
３１・・・映像取得部
３２・・・設定情報取得部
３３・・・映像解析部
３４・・・異常フレア判定部
３５・・・失火判定部
３６・・・黒煙判定部
３７・・・記憶部
３８・・・出力制御部
５０・・・フレア映像
５１・・・正常フレア領域
５２・・・異常フレア領域
５３・・・黒煙検出領域
５４・・・背景領域
６０・・・監視画面
６１・・・結果表示欄
６２ａ、６２ｂ・・・フレア輝度表示欄
６３ａ〜６３ｆ・・・設定情報入力欄
６４・・・登録ボタン

Claims (11)

1. 映像を取得する映像取得部と、
   前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、
   前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、
   を備え、
   前記映像解析部は、前記映像に基づいて、前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報を算出し、算出した前記設定情報に基づいて、前記異常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、
   前記異常フレア判定部は、前記画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する、
   監視装置。
2. 映像を取得する映像取得部と、
   前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、
   前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、
   前記異常フレア領域よりも前記バーナー部から遠い範囲を含んで設定された所定の黒煙検出領域に占める黒煙の大きさに基づいて、黒煙の発生を検出する黒煙判定部と、
   を備える監視装置。
3. 前記映像解析部は、前記黒煙検出領域と、前記映像における所定の背景領域を認識し、前記黒煙検出領域および前記背景領域について、ＲＧＢ色空間の画像をグレースケール化して白黒画像に変換し、前記変換後の前記背景領域が示す白黒輝度値よりも所定の値以下の低い輝度値を有する前記変換後の前記黒煙検出領域の画素数を算出し、
   前記黒煙判定部は、前記画素数が所定の閾値以上となると黒煙が発生した判定する、
   請求項２に記載の監視装置。
4. 映像を取得する映像取得部と、
   前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、
   前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、
   を備え、
   前記映像解析部は、前記映像における前記バーナー部を認識し、前回認識した前記バーナー部の前記映像における位置と今回認識した前記バーナー部の前記映像における位置とが異なる場合、前記映像における前記基準の位置を再設定する、
   監視装置。
5. 前記映像における前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報を受け付ける設定情報取得部、をさらに備え、
   前記映像解析部は、前記設定情報に基づいて、前記異常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、
   前記異常フレア判定部は、前記画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する、
   請求項２から請求項４の何れか１項に記載の監視装置。
6. 前記異常フレア領域よりも前記バーナー部に近い範囲を含んで設定された所定の正常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、前記フレアの失火を検出する失火判定部、をさらに備え、
   前記映像解析部は、前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報に基づいて、前記正常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、
   前記失火判定部は、前記画素数が所定の閾値以下となると前記フレアが失火したと判定する、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の監視装置。
7. 前記失火判定部は、前記画素数が前記閾値以下となる状態が所定時間以上継続すると、前記フレアが失火したと判定する、
   請求項６に記載の監視装置。
8. フレアスタックのフレア放出部周辺の映像を撮影する撮像装置と、
   前記映像を取得する請求項１から請求項７の何れか１項に記載の監視装置と、
   を備える監視システム。
9. 監視装置によって実行される監視方法であって、
   映像を取得する工程と、
   前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する工程と、
   前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する工程と、
   を有し、
   前記認識する工程では、前記映像に基づいて、前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値と前記ＲＧＢ輝度値の範囲を示す設定情報を算出し、算出した前記設定情報に基づいて、前記異常フレア領域において、前記フレアが映った領域の画素数を算出し、
   前記検出する工程では、前記画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する、
   監視方法。
10. 監視装置によって実行される監視方法であって、
    映像を取得する工程と、
    前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する工程と、
    前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する工程と、
    前記異常フレア領域よりも前記バーナー部から遠い範囲を含んで設定された所定の黒煙検出領域に占める黒煙の大きさに基づいて、黒煙の発生を検出する工程と、
    を有する監視方法。
11. 監視装置によって実行される監視方法であって、
    映像を取得する工程と、
    前記映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する工程と、
    前記異常フレア領域に占める前記フレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する工程と、
    を有し、
    前記認識する工程では、前記映像における前記バーナー部を認識し、前回認識した前記バーナー部の前記映像における位置と今回認識した前記バーナー部の前記映像における位置とが異なる場合、前記映像における前記基準の位置を再設定する、
    監視方法。

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