JPH08307757A

JPH08307757A - 炎探知装置

Info

Publication number: JPH08307757A
Application number: JP13105495A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kondo; 秀幸近藤; Masao Yajima; 正男矢島
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1995-05-01
Filing date: 1995-05-01
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】カラーＴＶカメラを使用した安価な構成によ
り人工光と火災の炎とを区別できる炎探知装置を提供す
ることである。【構成】ＣＣＤカメラ等の撮像手段２が撮像光学系１
を通して所定の監視範囲を撮像し、映像信号を出力す
る。位置検出手段３はこの映像信号を２値化し、得られ
た２値化信号の時系列的パターンから被写体が炎である
か否かを判定し、その判定結果に応じて炎の位置を検出
する。焦点調節手段５は検出された炎の位置における合
焦位置を検出して合焦光学系駆動手段４を制御し、焦点
合わせを行う。焦点位置検出手段６は検出した合焦位置
より炎までの距離を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災の監視、消火シス
テムに用いられる炎探知装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、火災の監視、消火システムにおい
ては、オートフォーカス手段を有するＴＶカメラ（ＣＣ
Ｄカメラ）を用い、このカメラで所定の監視範囲内で炎
の監視を行っている。上記システムではカメラの合焦を
行うため、例えば、図８に示すようにＣＣＤカメラから
の映像信号から高周波成分を抽出し、光学系を近点から
遠点に向かって走査し、それにより得られた高周波成分
のピーク位置から合焦位置を検出するコントラスト検出
方法をとっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】炎探知装置としては赤
外線カメラを用いたものがあり、炎は容易に検出可能で
あるが、かなり高価である。そこで通常のカラーＴＶカ
メラを用いカラー映像信号のＲ，Ｇ，Ｂの色温度から炎
を検出する方法が考えられる。しかしかかる方法による
と、一般市街地では有効に実施し難い恐れがある。即
ち、市街地ではネオンサイン、自動車のライト、地下鉄
のライト等が存在するので、これらの人工光と炎とを区
別する必要がある。しかるにネオンサイン、ライト等は
色温度が炎と似通っており、輝度も高く、色温度だけで
の区別は難しい。

【０００４】本発明の目的はＴＶカメラを使用して、し
かも炎と人工光とを識別可能な炎探知装置を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の炎探知装置は、合焦光学系を有する撮像光
学系と、該撮像光学系を通して所定の範囲を撮像して映
像信号を出力する撮像手段と、該撮像手段からの映像信
号の時系列的なパターンの変化から被写体が炎であるか
否かを判定し、その判定結果に応じて炎の位置を検出す
る炎判定手段と、前記合焦光学系を駆動する合焦光学系
駆動手段と、検出された炎の映像信号から合焦位置を検
出して前記合焦光学系駆動手段を制御する焦点調節手段
と、を備えたことを要旨とする。なお、上記時系列的パ
ターンは、前記映像信号の所定レベル以上の輝度を有す
る信号で成るものとしてもよい。

【０００６】

【作用】本発明の炎探知装置において、撮像手段からの
映像信号の時系列的パターンの変化を見て、炎である
か、人工光であるかを判定し、炎であれば、その映像信
号から焦点位置を検出し、焦点を合わせて炎の位置を測
定する。上記時系列的パターンは、映像信号の所定レベ
ル以上の輝度を有する信号、例えば、２値化信号から成
る。

【０００７】

【実施例】以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の炎検知装置の一実施例の基本的構成を示
し、同図において、１は合焦光学系（及びズーム光学
系）を有する撮像光学系、２はこの撮像光学系を通して
所定の監視範囲を撮像するカラーＴＶカメラ（ＣＣＤカ
メラ等）から成る撮像手段、３はこの撮像手段２からの
映像信号を２値化し、得られた２値化信号の時系列的パ
ターンから被写体が炎であるか否かを判定する炎判定手
段、４は合焦光学系１を駆動する合焦光学系駆動手段、
５は検出された炎の位置における映像信号から合焦位置
を検出して前記合焦光学系駆動手段４を制御する焦点調
節手段、６は光学系を近点から遠点の間で走査し、ＣＣ
Ｄカメラからなる撮像手段２からの映像信号を受けて高
周波成分を抽出し、それにより得られた高周波成分のピ
ーク位置から合焦位置を検出する焦点位置検出手段であ
る。なお、上記時系列的パターンは多値化処理を行い、
得られた多値化信号によって判定をするように構成して
もよい。

【０００８】上述した各手段から成る本発明の炎探知装
置においては前述したように従来の方法では炎と人工光
との区別が困難である点に鑑み、炎の識別のために下記
の方法をとる。

【０００９】本発明の方法では炎と人工光の動きが異な
ることに着目し、その動きを画像処理によって解析して
炎と人工光とを区別する。上記画像処理は画像の輝点
（輝度が所定レベル以上である点）の時間的な動きを分
析するものである。例えば、図２（ａ），（ｂ）に示す
ようにネオンサインＮの光の輝点は一定位置に点滅して
おり、また自動車のヘッドライトＨの輝点は一方向に動
くのに対し、火災時の炎の輝度は左右に動いており、こ
のように人工光と火災の炎の輝点の動きには特徴がある
ので、この特徴を検出すれば、人工光と火災の炎とを区
別できる。

【００１０】図３は上述した輝点の動きの解析方法のア
ルゴリズムの一例を示す。同図において各ブロックの機
能は下記の通りである。１００はオートフォーカス動作
後の画像であり、オートフォーカス動作は従来公知の手
法を用いる。１０２は輝点抽出であり、輝度が所定レベ
ル以上である箇所を抽出（検出）する。例えば、ネオ
ン、ライト、炎等の光っているものを抽出（検出）す
る。１０３は抽出ウインドウ設定で、光っている部分と
認識された箇所をより詳細に検出するため、その箇所を
抽出ウインドウとして設定する。なお、１０１は上記画
像の２値化であり、公知の手法が用いられる。１０４は
輝度重心位置検出で、抽出ウインドウ内の輝点の重心位
置を検出する。重心位置の検出には公知の重心検出方法
が用いられる。１０５は動きのパターン検出で、重心位
置検出の結果を蓄積し、その重心位置の動きを予めメモ
リされた炎の動きのパターンと比較し、炎かどうかを検
出する。

【００１１】図４は本発明の炎探知装置を応用した消火
システムの一例の監視機構部を示す。カラーＴＶカメラ
１１は電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いて構成される。こ
のＴＶカメラ１１はＣマウントアダプター１２を介して
撮像光学系１３が取り付けられ、ホルダー１４により取
り付け板１５上に取り付けられる。撮像光学系１３は合
焦光学系及びズーム光学系を有する光学系である。この
撮像光学系１３は距離環１６、ズームリング１７を有
し、距離環１６には距離環駆動ギヤ１９が取り付けら
れ、ズームリング１７にズーム駆動ギヤ１８が取り付け
られる。距離環駆動ギヤ１９にはギヤ２０，２１を介し
てギヤードモータ２２と、ポテンショメータ２３が取り
付けられる。ズーム駆動ギヤ１８には、ギヤ２４，２５
を介してギヤードモータ２６ａ、ポテンショメータ２６
ｂが取り付けられる。距離環１６及びズームリンク１７
はギヤードモータ２２，２６ａによって駆動され、夫々
の位置はポテンショメータ２３，２６ｂの抵抗値から検
出される。

【００１２】図５はこの消火システムの回路構成を示
す。オートフォーカス（ＡＦ）駆動部２７はギヤードモ
ータ２８及びポテンショメータ２９を用いて構成され、
ギヤードモータ２８は撮像光学系１３の合焦光学系を移
動させる。ポテンショメータ２９は撮像光学系１３の合
焦光学系と連動して抵抗値により、撮像光学系１３の合
焦光学系の位置を検出する。ギヤードモータ駆動回路３
０はポテンショメータ２９の抵抗値を参照しながらギヤ
ードモータ２８を駆動して回転させる。また、ズームコ
ントローラ３１はポテンショメータ２５ａからの抵抗値
を参照しながらギヤードモータ２８を駆動して回転させ
る。ＴＶカメラ１１からの画像信号が自動合焦装置３
２、ホストシステム３３及びモニター３４に入力され、
モニター３４がＴＶカメラ１１にて撮像された画像を表
示する。また、消火ノズル３５は所定の監視範囲内の火
災を消火するためのものであり、水平回転駆動機構３６
により水平方向へ回転駆動されて垂直回転機構３７によ
り垂直方向に回転駆動される。水平回転駆動機構３６及
び垂直回転機構３７は駆動回路３８により駆動され、か
つ消火ノズル３５が駆動回路３８によりオン／オフ制御
される。また、上記取り付け板１５は基台に回転自在に
取り付けられ、撮像系回転機構３９により水平方向及び
垂直方向に回転される。この撮像系回転機構３９は駆動
回路４０により駆動され、また監視員により火災消火後
に操作されるリセットスイッチ４１からのリセット信号
がホストシステム３３に入力される。

【００１３】ホストシステム３３は図６に示すようにＡ
／Ｄ変換部４２、２値化部４３、画像メモリ４４、炎検
出部４５及び制御部４６を有し、ＴＶカメラ１１からの
映像信号がＡ／Ｄ変換部４２によりＡ／Ｄ変換されて２
値化部４３にて所定の２値化レベルで２値化されること
によって被写体が炎だとすれば、その炎の部分のみが白
レベルとなる。この２値化部４３からの映像信号は画素
ごとに画像メモリ４４に格納され、画像メモリ４４は制
御部からのタイミング信号に同期して、記憶内容が新し
い映像信号に書き替えられる。炎検出部４５は画像メモ
リ４４に格納されている映像信号における白レベルのパ
ターンの変更、即ち、２値化信号の時系列的パターンを
予め記憶している他の人工光の２値化信号の時系列的パ
ターンと比較し、その比較結果から被写体が炎と判定さ
れれば白レベルの部分を炎として検出する。このような
炎検出部４５の動作は繰り返して行われる。制御部４６
はＡ／Ｄ変換部４２、２値化部４３、画像メモリ４４、
炎検出部４５を制御し、かつ後述の処理を行う。

【００１４】自動合焦装置３２は、例えば、前記合焦位
置検出方法によるとして図７に示すようにゲート回路４
７、検出域設定部４８、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）４
９、ピークホールド回路５０、Ａ／Ｄ変換器５１等を有
し、前記合焦光学系を走査することにより得られたＴＶ
カメラ１１からの映像信号がゲート回路４７において検
出域設定部４８からの信号により各検出ポイントでの各
フィールドにおける特定の走査線部分が選択的に通過す
る。このゲート回路４７からの各画面の映像信号はＨＰ
Ｆ４９により高周波成分のみが順次取り出され、ピーク
ホールド回路５０により高周波成分のピーク値が検出さ
れてＡ／Ｄ変換器５１によりＡ／Ｄ変換される。自動合
焦装置３２はＡ／Ｄ変換器５１からの出力により合焦位
置を検出し、この検出結果によりギヤードモータ駆動回
路３０を制御して撮像光学系１３の合焦光学系を合焦位
置へ移動させることで焦点調節を行う。

【００１５】ホストシステム３３における制御部４６は
初期状態においてはＴＶカメラ１１が所定の監視範囲の
全体を撮像するようにズームコントローラ３１を制御す
ることにより撮像光学系１３のズーム光学系の位置を制
御し、炎検出部４５の出力信号より監視範囲内で炎が発
生したか否かを繰り返して判断する。監視範囲内で炎が
発生すると、制御部４６はＴＶカメラ１１からの映像信
号を処理してＴＶカメラ１１の撮像面上における炎の位
置を後述のように検出し、この炎の位置に応じて駆動回
路４０を制御して炎がＴＶカメラ１１の撮像面の中心に
くるように撮像系駆動機構３９に取り付け板１５を水平
方向及び垂直方向へ回転させると共に、炎がＴＶカメラ
１１上で一定の大きさになるようにズームコントローラ
３４を制御して撮像光学系１３のズーム光学系の位置を
制御することにより炎の像を拡大させる。または、ズー
ム設定手段により予め設定された所定のズーム位置にな
るように制御し、炎の像を拡大させる。

【００１６】次に制御部４６は自動合焦装置３２に上述
のような焦点調節を行わせて炎にピントを合わせさせ、
初期状態における合焦光学系の位置に基づいてポテンシ
ョメータ２９により検出された合焦光学系の位置から炎
までの距離を測定する。したがって、炎は撮像面上の位
置と距離が測定され、立体的な位置が測定されることに
なる。そして、制御部４６は上記炎の位置及び炎までの
距離により消火ノズル３５からの水等の消火剤が炎に放
出されるように駆動回路３８を制御して消火ノズル３５
を水平方向及び垂直方向へ回転させる。次に、制御部４
６は駆動回路３８に消火ノズル３５をオンさせ、消火ノ
ズル３５から炎へ消火剤を放出させる。この結果、消火
ノズル３５からの水等の消火剤は炎の大小や遠近、監視
範囲の大小にかかわりなく炎に正確に照射されるように
なる。炎が消火された後には、監視員によりリセットス
イッチが押されてリセット信号が入力されると、駆動回
路３８に消火ノズル３５をオフさせてＴＶカメラ１１が
所定の監視範囲の全体を撮像するようにズームコントロ
ーラ３１を制御することにより初期状態に戻す。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
写体の輝点の動作解析によって人工光と火災とを区別す
ることができるので、通常のカラーＴＶカメラを用いた
安価なシステムで炎探知装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基本的構成を示すブロック
図である。

【図２】画像の輝点の時間的な動きの例を示す説明図で
ある。

【図３】本発明における輝点の動きの解析方法のアルゴ
リズムの一例を示す図である。

【図４】本発明を応用した消炎システムの一例の監視機
構部を示す側面図である。

【図５】上記消火システムの回路構成を示すブロック図
である。

【図６】上記消火システムにおけるホストシステムの一
部を示すブロック図である。

【図７】上記消火システムにおける自動合焦装置の一部
を示すブロック図である。

【図８】従来の装置の動作説明図である。

【符号の説明】

１撮像光学系２撮像手段３位置検出手段４合焦光学系駆動手段５焦点調節手段６焦点位置検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｂ 29/00 Ｇ０８Ｂ 17/12 ＺＧ０８Ｂ 17/12 Ｈ０４Ｎ 5/225 ＣＨ０４Ｎ 5/225 5/335 Ｚ 5/335 7/18 Ｄ 7/18 9406−2ＧＧ０１Ｖ 9/04 Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合焦光学系を有する撮像光学系と、該撮
像光学系を通して所定の範囲を撮像して映像信号を出力
する撮像手段と、該撮像手段からの映像信号の時系列的
なパターンの変化から被写体が炎であるか否かを判定
し、その判定結果に応じて炎の位置を検出する炎判定手
段と、前記合焦光学系を駆動する合焦光学系駆動手段
と、検出された炎の映像信号から合焦位置を検出して前
記合焦光学系駆動手段を制御する焦点調節手段と、を備
えたことを特徴とする炎探知装置。
【請求項２】前記時系列的なパターンは、前記映像信
号の所定レベル以上の輝度を有する信号から成ることを
特徴とする請求項１に記載の炎探知装置。