DE4222920A1

DE4222920A1 - Bildverarbeitung verwendendes ueberwachungsmonitorsystem

Info

Publication number: DE4222920A1
Application number: DE4222920A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Ishii; Takashi Ono; Kiyoshi Watanabe
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 1993-01-14
Also published as: GB9214656D0; GB2257598A; GB2257598B; US5289275A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsmo nitorsystem zum Überwachen von Feuer und Diebstählen, insbesondere so ausgebildet, daß es sowohl Feuer als auch Diebstähle durch Überwachungsbilder von derselben Aufnahmekamera erkennen und darauf hinweisen kann. Die Erfindung betrifft ebenso ein Überwachungsmonitorsy stem, welches ein Feuer durch ein Feuerermittlungsver fahren ermittelt, welches Bilder eines Überwachungsge bietes verwendet, wovon das System die Strahlungsener gie der Strahlungsenergiequelle ableitet bzw. folgert und aus diesen Daten folgert bzw. entscheidet, ob ein Feuer vorhanden ist.

Es sind bereits Feuerüberwachungssysteme bzw. Feuermo nitorsysteme bekannt, die Aufnahmekameras verwenden und die Eigenschaften besitzen, eine große Informati onsmenge zu schaffen bzw. bereitzustellen und ein großes Überwachungsgebiet zu überwachen. Es sind eben so Diebstahlüberwachungssysteme bekannt, die Aufnahme kameras verwenden.

Ein Beispiel eines Feuermonitorsystemes, welches eine Aufnahmekamera verwendet, ist die offengelegte japani sche Patentanmeldung 1-2 68 570, ein Feuerlöschsystem.

Dieses System kann die Größe einer Flamme erkennen und die Position einer Flamme durch Verarbeitung von Lumi nanz- bzw. Lumineszenzsignalen eines durch eine Moni toraufnahmekamera erhaltenen Monitorbildes ermitteln. Genauer gesagt, vergleicht es die Luminanzsignale bzw. Lichtstärkesignale eines Bildes mit einem Schwellwert und beurteilt bzw. entscheidet einen Teil des Bildes, dessen Luminanzsignale den Schwellwert übersteigen, als eine Feuerquelle. Beispielsweise wird dieses Ver fahren zur Ermittlung einer Strahlungsenergiequelle basierend auf Luminanzsignalen, zum Ermitteln einer Strahlungsenergiequelle zum Zwecke der Steuerung eines Löschsystemes gemäß der offengelegten japanischen An meldung 1-2 68 572 verwendet. Wenn eine Vielzahl von Flammen vorhanden ist, löscht es das Feuer durch Steu ern der Düse, basierend auf Anordnen bzw. Einrichten der zu löschenden Ziele in der Größenordnung von der größten zu der niedrigsten Flamme.

Ein weiteres Beispiel eines Diebstahlüberwachungssy stemes, welches eine Aufnahmekamera verwendet, ist die offengelegte japanische Anmeldung 2-1 71 897, ein Abnor mitätsüberwachungssystem. Bei diesem System ist vorher ein Referenz- bzw. Bezugsbild des Überwachungsgebietes in seinem normalen Stadium gespeichert, und Ränder bzw. Kanten in einem durch die Aufnahmekamera erhal tenen laufenden bzw. gegenwärtigem Bild werden abge tastet und mit dem Referenzbild verglichen. Dann wird nur eine Kante (oder Kanten) bzw. Kontur, die in dem laufenden Bild, aber nicht in dem Referenzbild auf tritt, abgetastet, und wenn die Anzahl von Bildpunkten bzw. Pixels des von der Kontur umgebenen Gebietes die Schwellwertzahl übersteigt, erkennt es dies als einen Einbruch. Ebenso wird die neue Kontureninformation von derzeitigen bzw. laufenden Bildern konstant logisch addiert, um das Referenzbild abzuändern, so daß, auch wenn die Schatten der Objekte in dem Raum sich mit der Bewegung der Sonne bewegen, diese Schatten nicht fälschlicherweise als Einbrüche erkannt werden.

Bekannte Monitorsysteme, die Aufnahmekameras verwen den, werden jedoch in Feuerüberwachungssysteme und Diebstahlüberwachungssysteme unterteilt und getrennt betrachtet, so daß sie, auch wenn sie im selben Gebäu de installiert werden, als separate Systeme instal liert werden und ebenso die Daten von den zwei Syste men getrennt verarbeitet werden, was in den folgenden Problemen resultiert.

Als erstes sind verglichen mit Monitorsystemen, die derzeit Feuersensoren und Einbruchsdetektoren verwen den, die Systemkosten eines Überwachungssystemes, wel che eine Aufnahmekamera verwendet, sehr hoch, da ein Bildprozessor ausschließlich zur Verarbeitung der enormen Datenmenge verwendet wird. Als Ergebnis davon sind Überwachungsmonitorsysteme, die eine Aufnahmeka mera verwenden nicht in verbreitetem Gebrauch.

Als zweites war die Bildverarbeitungstechnologie zum Erkennen von Feuern und zum Erkennen von Einbrüchen nicht perfektioniert oder ausgereift, und dadurch be stand immer noch die Möglichkeit, daß einige andere Ursachen fälschlicherweise als Feuer oder Einbruch er kannt werden. Aus diesem Grunde war die automatische Ausgabe eines Alarmes basierend auf einer Bilderken nung ein Problem hinsichtlich der Zuverlässigkeit, so wie es bei herkömmlichen Feuersensoren und Einbruchs detektoren war.

Als drittes, insbesondere im Falle von Feuerermittlung basierend auf den bekannten Verfahren, die nur von Lu minanzsignalen abhängig waren, bewirkten andere Lich ter als Feuer, z. B. reflektiertes Licht von Scheinwer fern oder Sonnenlicht, manchmal, daß die Luminanzsi gnale den Schwellwert überstiegen. Als Ergebnis davon war es schwierig, genau zwischen Veränderungen in den Luminanzsignalen aufgrund eines Feuers und Veränderun gen in den Luminanzsignalen aufgrund anderer Ursachen zu unterscheiden, und deshalb hatten Feuerermittlungs systeme, die Bilder verwendeten, den Nachteil, daß sie nicht ausreichend zuverlässig waren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Feuerverhinderungsüberwachungssystem mit Verwendung von Bildverarbeitung zu schaffen, welches auch beim jetzigen Stadium der Bilderkennung, die Zu verlässigkeit der Überwachungsdurchführung verbessern kann, wobei es Ausstattungskosten aufweist, die auf der niedrigstmöglichen Ebene liegen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Feuermoni torsystem zu schaffen, welches Feuerermittlung durch führt, basierend auf einem bildverwendenden Feuerer mittlungsverfahren, welches in der Lage ist, genau zu beurteilen, ob eine Abnormität in einem Monitorbild ein Feuer ist oder nicht, durch eine auf der Strah lungsenergie der Abnormität basierenden Folgerung.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel ganz allgemein erläutert.

Ein Überwachungsmonitorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, welches eine Bildverarbeitung verwendet, ist mit Bildaufnahmeeinrichtungen 10-1 ^∼ 10-n und einem Feuerbilderkenner 26 versehen, der ein Feuer aufgrund eines durch die Bildaufnahmeeinrichtungen 10-1 ^∼ 10-n gemachten Bildes erkennt und Feuerermittlungsinforma tion ausgibt, und mit einem Einbruchsbilderkenner 28, der einen Einbruch aufgrund der durch die Bildaufnah meeinrichtungen 10-1 ^∼ 10-n gemachten Bilder erkennt, und eine Einbruchsinformation ausgibt, und mit einem Schalter 24, der angibt, daß die Bildverarbeitung aus Bildern von dem Feuerbilderkenner 26 und/oder Ein bruchsbilderkenner 28 besteht, und mit einem Bild schalter 18, der, wenn ein Voralarm ausgegeben wird, das Monitorbild im zentralen Monitorraum zu dem Bild des Ortes schaltet, an dem eine Abnormität ermittelt wurde.

Als Aufbau bzw. Struktur zur Durchführung von Bildver arbeitung bzw. -übersetzung bei einem erfindungsgemä ßen Überwachungsmonitorsystem ist folgendes vorgese hen: eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Erstellen bzw. Aufnehmen von Bildern von dem Überwachungsgebiet; ein Flammenumrißabtaster 128, der die Umrisse von Flammen 114 abtastet, die in den von den Bildaufnahmeeinrich tungen erhaltenen Bilder enthalten sind; mindestens Temperaturermittlungseinrichtungen 122 und 124, oder 140 und 146, die die Verteilungs- bzw. Verbreitungs temperatur des von dem Flammenumrißabtasters 128 ab getasteten Flammenumrisses ermitteln; Entfernungsbe stimmungseinrichtungen 112 und 130, oder 144, die die Entfernung zu der Feuerquelle bestimmen; einen Strah lungsenergieberechner 132, der die Strahlungsenergie E der Feuerquelle berechnet, basierend auf (1) der Ver teilungstemperatur innerhalb des durch den Flammenum rißabtaster 128 abgetasteten Flammenumrisses, und (2) der Entfernung zu der Flammenquelle; und 134, was be urteilt, ob ein Feuer besteht oder nicht, die Energie E der Feuerquelle verwendend, die durch den Strah lungsenergieberechner 132 gefunden wurde.

Die Bildaufnahmeeinrichtung erstellt bzw. macht Farb bilder, und vom Verhältnis der G-Komponente zu der R-Komponente (G/R) oder von der B-Komponente zu der R-Komponente (B/R) in diesen Bildern finden die Tempe raturermittlungseinrichtungen 122 und 124 für jedes Pixel die Oberflächentemperatur der Flamme unter Ver weis auf eine Umrechnungstabelle zum Erhalten von Ver teilungstemperaturen.

Als weiteres Beispiel einer Temperaturermittlungsein richtung kann die Verteilungstemperatur von Bildern basierend auf der Messungsausgabe eines Strahlungs thermometers ermittelt werden.

Weiterhin beurteilt bzw. entscheidet die Feuerbestim mungseinrichtung, ob ein Feuer vorhanden ist oder nicht, basierend auf der Strahlungsenergie, die durch jede vorbeschriebene Abtastperiode erhalten wird und der Veränderung der Strahlungsenergie zwischen den Ab tastzeiten.

Zusätzlich errichtet die Entfernungsermittlungsein richtung die Entfernung zu der Strahlungsenergiequelle durch Verwendung des Bewegungsbetrages der Linse des Autofokusmechanismus der Bildaufnahmeeinrichtung oder durch Verwendung eines Entfernungsfinders.

Bei einem Überwachungsmonitorsystem gemäß der vorlie genden Erfindung, das eine Bildverarbeitung verwendet und von dem oben angegebenen Aufbau ist, ist eine Auf nahmekamera für jedes überwachungsgebiet vorgesehen, und dann kann von ihren Monitorbildern Feuer und/oder Diebstahl durch Bildverarbeitung von Feuer- und/oder Einbruchsbildern gemäß der Betriebseinstellung erkannt werden.

Als Ergebnis kann die Bildverarbeitungshardware, näm lich die Aufnahmekameras, ADC (Analog-Digital-Umwand ler) und Bildspeicher sowohl für Feuerüberwachung als auch für Diebstahlsüberwachung verwendet werden. Tat sächlich ist alles, was benötigt wird, die Feuerbild erkennungssoftware und die Diebstahlerkennungssoftware zu laden. Da der Systemaufbau einfacher ist als bei getrennten Systemen und eine große Kostenverringerung erreicht werden kann, kann dadurch ein weitverbreite ter Gebrauch von Überwachungsmonitorsystemen, die Auf zeichnungskameras verwenden, erreicht werden.

Außerdem, auch wenn die Technologie zur Feuererkennung und Diebstahlerkennung nicht notwendigerweise perfekt ist, wenn ein Feuer oder ein Diebstahl durch Bildver arbeitung ermittelt ist, wird ein Voralarm im zentra len Monitorraum ausgegeben und das Monitorbild wird manuell oder automatisch zu dem Bild des Ortes ge schaltet, wo die Abnormität ermittelt wurde.

Daher kann beim Erhalt der Voralarmausgabe eine Über wachungsperson nachprüfen, ob ein Feuer oder ein Dieb stahl existiert, und zwar durch Prüfung des Bildes der Stelle, und sie weiß dann sofort, ob diese Abnormität ein Feuer oder ein Falschalarm bzw. Fehlalarm ist. Außerdem, auch wenn eine Bildverarbeitungsfehlerken nung vorliegt, kann die Zuverlässigkeit des Systemes ausreichend aufrechterhalten werden, trotz Erstellung irgendeiner falschen Nachricht, da ein Mensch das Bild der Aufnahmekamera des tatsächlichen Ortes sieht und seine endgültige Entscheidung trifft.

Ein erfindungsgemäßes Überwachungsmonitorsystem, wel ches die Feuerermittlung durch ein bildverwendendes Feuerermittlungsverfahren mit einem solchen Aufbau durchführt, tastet zusätzlich als Flammenumriß jeden Umriß eines von der Bildaufnahmekamera erhaltenen Bil des ab, dessen Luminanzsignale eine vorbestimmte Ebene übersteigen, und findet die Verteilungstemperatur in nerhalb des abgetasteten Umrisses. Wenn daher die Um rißgestalt und Verteilungstemperatur herausgefunden wurden, kann die Strahlungsenergie E innerhalb des Flammenumrisses, basierend auf dem Stefan-Boltzmann-Gesetz berechnet werden.

Von der Tatsache, daß die Flammengröße auf dem Bild schirm sich abhängig von der Entfernung verändert, kann weiterhin das Gebiet der Flamme auf dem Bild schirm verändert werden zu dem richtigen Flammengebiet durch Messung der Entfernung zu der Feuerquelle, und der Energiebetrag, der von den Flammen ausgestrahlt wird (Betrag der erzeugten Hitze), kann eingeschätzt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, wenn die Strahlungs energie der Flammen eingeschätzt werden kann, zu ent scheiden, ob ein Feuer oder irgendeine andere Energie quelle vorliegt. Durch Betrachten dieser Veränderun gen, d. h. Übergänge der Strahlungsenergie jeder ver bundenen Abtastung kann genau bestimmt werden, ob ein Feuer vorliegt oder nicht.

Dies ist festzustellen, da es durch Einschätzung der Strahlungsenergie entscheidet, ob ein Feuer vorliegt oder nicht, wobei der Abschnitt genommen wird, der eine konstante Luminanzebene als Abnormität aufweist, kann es Feuerentscheidungen mit einem hohen Zuverläs sigkeitsgrad durchführen, und zwar unabhängig von der Größe oder Gestalt des Überwachungsgebietes.

Da es auch ein Feuer durch direktes Ermitteln der Strahlungsenergie der Flammen entscheidet bzw. be stimmt, kann es ein Feuer in einer kürzeren Zeit als durch herkömmliche Feuerdetektoren, die Rauch- und/oder Hitzesensoren verwenden, beurteilen.

Da es ein Feuer von Monitorbildern einer Kamera beur teilt, ist zusätzlich das Gebiet, das durch ein System abgedeckt werden kann, vergrößert, und wenn ein Über wachungsgebietabtastmechanismus und/oder Zoommechanis mus bei der Kamera vorgesehen ist, kann auch ein grö ßeres Gebiet überwacht werden.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das den Abschnitt bezüg lich einer Feuerermittlung der Bildverarbei tungseinheit der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung darstellt;

Fig. 3 eine Graphik, die die Merkmale aufzeigt, die als Basis zur Umrechnung des G/R-Verhältnis ses in Verteilungs- bzw. Umgebungstemperatur (verwendet für die Temperaturermittlung) bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung aufzeigt;

Fig. 4 ein Diagramm bzw. eine Aufzeichnung, das das Abtasten des Flammenumrisses bei der ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung darstellt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm des Aufbaus der zweiten er findungsgemäßen Ausgestaltung;

Fig. 6 eine Graphik, die die Merkmale darstellt, die als Basis für die Umrechnung des B/R-Verhält nisses in Verteilungstemperatur (verwendet zur Temperaturermittlung) der ersten erfin dungsgemäßen Ausgestaltung verwendet werden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung darstellt. Fig. 2 zeigt den Aufbau der Unterabschnitte der Bildverar beitungssektion von Fig. 1 bezüglich Feuerermittlung. In der Fig. 1 sind 10-1, 10-2, . . . 10-n Aufnahmekame ras, die als Bildaufnahmeeinrichtungen wirken. Bei dieser Ausgestaltung ist eine Aufnahmekamera in jedem Überwachungsgebiet 12-1, 12-2, . . . 12-n vorgesehen, z. B. eine Aufnahmekamera für jedes Stockwerk eines Ge bäudes. Als Aufnahmekameras 10-1 ^∼ 10n können beispiels weise Farb-CCD-Kameras oder Infrarot-CCD-Kameras oder jede andere geeignete Bildaufnahmeeinrichtung verwen det werden.

Bei dieser Ausgestaltung sind CCD-Kameras als Bildauf nahmeeinrichtungen verwendet und Autofokusse 112 vor gesehen, und es ist beispielsweise jedes davon in ei ner derartigen Position angeordnet, daß es das gesamte Überwachungsgebiet abdecken kann. Abhängig von den Be dürfnissen können die Aufnahmekameras 10 auch so aus gestaltet sein, daß sie das Überwachungsgebiet abta sten.

Jede Aufnahmekamera 10-1 ^∼ 10n macht jeweils ein Bild vom Überwachungsgebiet in jeder bestimmten Abtastpe riode, und die dadurch erhaltenen Farbbilder werden an eine Verarbeitungssektion 16 weitergeleitet.

Eine Bildverarbeitungssektion 16 weist einen Kamera schalter 18 als Bildschalter auf, einen Analog-Digi tal-Umwandler (nachfolgend ADC) 20 und einen Bildver arbeiter bzw. -übersetzer 100. Dieser Bildverarbeiter 100 weist einen Bildspeicher 22, einen Modus- bzw. Be triebsschalter 24, einen Feuerbilderkenner 26, einen Einbruchsbilderkenner 28 und einen Abnormitätsbestim mer 30 auf.

Nunmehr wird der Aufbau der Bildverarbeitungssektion 16 zusammen mit ihrer Arbeitsweise im einzelnen be schrieben. Der Kameraschalter bzw. die Bildschaltsek tion 18 schaltet die Aufnahmekameras 10-1 ^∼ 10-1 einmal in jedem bestimmten Schaltzyklus und sendet jedes Mo nitorbild an den ADC 20. Dieser ADC 20 tastet in einem bestimmten Abtastzyklus die als Bildsignale erhaltenen Signale, z. B. RGB R, G und B-Komponentensignale und Luminanzsignale, auf einer Pixelbasis ab und wandelt diese dann in multitonale bzw. Mehrklangdigitaldaten um. Dann werden die durch den ADC 20 umgewandelten bzw. berechneten Daten des von der Aufnahmekamera 10 erhaltenen Bildes im Bildspeicher 22 gespeichert. Das heißt, RGB und Luminanzsignale werden im R-Komponen tenbildspeicher 116 gespeichert, G-Komponenten im Bildspeicher 118, B-Komponenten im Bildspeicher 120 und Luminanzkomponenten im Bildspeicher 126. Die Kapa zität des Bildspeichers 22 wird basierend auf der An zahl der für die Bilderkennung benötigten Bilder ange messen entschieden Basierend auf Modus- bzw. Betriebsschaltsignalen von außerhalb, liest der Betriebsschalter 24, der nachfol gend an den Bildspeicher 22 angeordnet ist, von dem Bildspeichermodusschalter 24 zu verarbeitende Bildda ten. Dann sendet er sie zu dem oder den Bilderkennern, Feuerbilderkenner 26 und/oder Einbruchserkenner 28.

Es gibt drei Modus- bzw. Betriebsarten zwischen denen der Schalter 24 schaltet. Dies sind:

a) Feuerbilderkennungsmodus;
b) Einbruchsbilderkennungsmodus;
c) Feuer- und Einbruchsbilderkennungsmodus.

In diesem Fall könnte konkret die Verwendung der Be triebsart für den Modusschalter 24 z. B. Modus (a) (d. h. Feuerbilderkennungsmodus) für die Tageszeit und Modus (c) (d. h. Feuer- und Einbruchsbilderkennungsmo dus) für die Nachtzeit bestimmt werden.

Der Feuerbilderkenner 26 tastet feuerverursachte Bil der von den durch die Aufnahmekamera erhaltenen Bil dern ab und führt die Erkennung durch. Als Verfahren dazu ist z. B. die offengelegte japanische Patentanmel dung 1-2 68 570 bekannt, bei der ein feuerverursachter Flammenabschnitt von den Luminanzsignalen in den Moni torbildern abgetastet und Erkennung durchgeführt wird. Zu dieser Zeit kann zusätzlich die Größe des Flammen bereiches erkannt werden, basierend auf der Erken nungsverarbeitung, die das Abtasten dieses Flammenab schnittes verwendet. Ebenso kann Feuer von der Flackerfrequenz der Flamme erkannt werden, ermittelt von den Luminanzsignalen. Feuer kann erkannt werden von der Rauchdichte oder der Aufstiegsgeschwindigkeit des Feuerrauches, gewonnen durch Bildverarbeitung des Rauches von dem Feuer gemäß den Monitorbildern. Andere geeignete Verarbeitungsverfahren zur Feuererkennung durch Monitorbildverarbeitung können ohne jede Verän derung verwendet werden.

Bezüglich dem vorangegangenen sind die Aufbaueinzel heiten der vorliegenden Erfindung wie folgt. Der Feu erbilderkenner 26 weist einen Verhältnisberechner 122 auf, einen Temperaturumwandler bzw. -berechner 124, einen Flammenumrißabtaster 128, eine Entfernungser mittlungseinrichtung 130 und einen Strahlungsenergie berechner 132.

Der Verhältnisberechner 122 und Temperaturumwandler 124 sind als Temperaturermittlungseinrichtungen vorge sehen, die die Verteilungstemperatur der Bilder von der Aufnahmekamera 10 ermitteln. Das heißt, der Ver hältnisberechner 122 berechnet das G/R einer G-Kompo nente und einer R-Komponente (von der gleichen Pixel position), erhalten durch Lesen der G-Komponente aus dem Bildspeicher 118 und der R-Komponente aus dem Bildspeicher 116. Durch Verwendung einer Umrechnungs tabelle, basierend auf experimentell erhaltenen Merk malen (in Fig. 3 dargestellt), und durch Zugang zu der Umrechnungstabelle mit dem G/R Verhältnisbetrag, er halten durch den Verhältnisberechner 122, kann die Verteilungstemperatur für jedes Pixel herausgefunden werden, und zwar basierend auf den Merkmalen von Fig. 3. Ebenso kann die Verteilungstemperatur für jedes Pixel herausgefunden werden von dem B/R-Verhältnis durch Berechnung B/R, von dem Verhältnis der B-Kompo nente zu der R-Komponente und durch Verwendung einer Umrechnungstabelle, basierend auf experimentell erhal tenen, in Fig. 6 dargestellten Merkmalen.

Die Flammenumrißabtasteinrichtung 128 ist nachfolgend an den Luminanzkomponentenbildspeicher 126 angeordnet. Zwischen den im Luminanzkomponentenbildspeicher 126 gespeicherten Luminanzsignalen tastet der Flammenum rißabtaster 128 die Umrisse der Regionen als Flammen ab, die eine vorgeschriebenen Ebene übersteigen. Die einen Bewegungsbetrag darstellenden Signale der Bild aufnahmelinse können, bewirkt durch Autofokussteuerung des Autofokus 112 der Aufnahmekamera 10, zur Entfer nungsermittlungseinrichtung 130 weitergeleitet und die Entfernung zu der in-focus Position, d. h. die Entfer nung zur Flamme 114 kann berechnet werden.

Die durch den Temperaturumwandler 124 gefundene Tempe ratur, die durch den Flammenumrißabtaster 128 erhalte ne Umrißinformation, und die Entfernung zur Flamme 114, die durch die Entfernungsermittlungseinrichtung 130 ermittelt wurde, werden der Strahlungsenergiebe rechnungseinrichtung 132 weitergeleitet, und die Be rechnung zur Einschätzung der Strahlungsenergie inner halb des Flammenumrisses wird durchgeführt.

Die durch den Strahlungsenergieberechner 132 durchge führte Berechnung basiert auf dem Stefan-Boltzmann-Ge setz. Die Temperatur T der Flamme ist durch die fol gende Gleichung gegeben:

E = ε × σ × S × T⁴ [watt] (1)

wobei
σ = Stefan-Boltzmann-Konstante = 5 · 67×0^-8 [W · m^-2 · k^-4]
S: Oberflächenbereich der Flamme [m²]
ε: Strahlungsgrad bzw. -betrag.

Der Strahlungsgrad c und a werden als Konstante behan delt. Als Strahlungsgrad wurde durch Experiment her ausgefunden, daß ein Betrag von ca. 0,2 verwendet wer den kann.

Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines durch einen Flam menumrißabtaster 128 abgetasteten Flammenumrisses 148 von einem Bild des Luminanzkomponentenbildspeichers 126. Für Pixels der diagonalgestrichelten Bereiche in nerhalb des Flammenumrisses 148 kann eine Einwindungs integration bzw. Faltungsberechnung (convolution inte gral) von (Si·Ti₄) durchgeführt werden, in der Si das Gebiet von einem Pixel und Ti die Temperatur jedes Pixels ist, und zwar durch Verwendung der von dem Tem peraturumwandler 124 erhaltenen Temperatur. Genauer gesagt, kann

verwendet werden. n ist die Anzahl der Pixel innerhalb des Flammennumrisses.

Außerdem ist das Gebiet bzw. der Bereich S eines individuellen Pixels, verwendet in der Gleichungsberechnung (2), in das Gebiet einer tatsächlichen Flamme umgewandelt bzw. umgerechnet, und zwar durch Verwendung der ermittelten Entfernung von der Distanzermittlungseinrichtung 130. Es ist zu beachten, daß der Flammenbereich für die Flammen als Ebene bzw. Fläche betrachtet wird.

Wohingegen der Feuerbilderkenner 26 das Abtasten von Feuerbildern durchführt, ist der Einbruchsbilderkenner 28 zum Abtasten und zum Erkennen von einbruchsbezoge nen Bildern von von der Aufnahmekamera erhaltenen Bil dern. Als Verfahren hierzu vergleicht es die Konturen information eines laufenden Bildes mit einem Referenz bild, wie es in der offengelegten japanischen Patent anmeldung 2-1 71 897 beschrieben ist, und kann eine Ver arbeitung verwenden, die einen Konturabschnitt als Einbruch erkennt, der in einem laufenden Bild, aber nicht in einem Referenzbild erscheint. Selbstverständ lich ist dies nicht das einzig mögliche Erkennungsver arbeitungsverfahren. Geeignete Verfahren zur Erkennung von menschlichen Körpern, die Bildverarbeitung verwen den, können ohne jede Veränderung verwendet werden.

Der Abnormitätsbestimmer 30, der einen Feuerentscheider 30a und einen Einbruchsentscheider 30b aufweist (der letztere ist in den Figuren nicht dargestellt), beurteilt als nächstes, ob eine Abnormität ein Feuer oder ein Einbruch ist, basierend auf der Erkennungs ergebnisausgabe des Feuerbilderkenners 26 oder Ein bruchsbilderkenners 28. Wird als Beispiel eine Feu erentscheidung angenommen, vergleicht es das Erken nungsergebnis, welches von dem Feuerbilderkenner 26 ausgegeben wurde, z. B. die Anzahl der Pixel, die die Flammengröße zeigen, mit einem vorbestimmten Schwell wert, und wenn eine Schwellwertabnormität vorliegt, bestimmt es, daß ein Feuer existiert. Neben der einfa chen Beurteilung, basierend auf dem Vergleich mit ei nem Schwellwert, findet es den Umstellungszeit- bzw. Umsetzungszeitbetrag, basierend auf einem vorhergehen den Erkennungsergebnis und des Erkennungsergebnisses dieser Zeit, und wenn dieser Umstellungszeitbetrag ei nen vorbestimmten Wert übersteigt, bestimmt es, daß ein Feuer vorhanden ist. Weiterhin kann es ebenso aus gestaltet sein, daß, basierend auf einer Vielzahl von vorhergehenden Erkennungsergebnissen, es z. B. die Wer te jeder Konstanten a, b und c in einer quadratischen Funktion y = ax2+bx+c findet, den Zeitbetrag vor aussagt, der verbleibt, bis der Schwellwert, an dem bestimmt wird, daß ein Feuer vorhanden ist, überstie gen wird, und wenn diese verbleibende Zeit unterhalb der Schwellwertebene ist, eine Vorabentscheidung trifft, daß ein Feuer vorhanden ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Feuerent scheidung im einzelnen wie nachfolgend beschrieben durchgeführt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die durch den Strahlungsenergieberechner 132 berechnete Strahlungsenergie innerhalb des Flammenumrisses dem Feuerentscheider 30a zugeführt, der entscheidet, ob ein Feuer vorhanden ist oder nicht. Der Feuerentschei der 30a weist einen ersten Entscheider 136 auf, der aufgrund der Strahlungsenergie jeder Abtastung ent scheidet, ob ein Feuer besteht oder nicht, und einen zweiten Entscheider 138, der aufgrund einer Änderung der Strahlungsenergie zwischen den Abtastzeiten ent scheidet, ob ein Feuer besteht oder nicht, d. h. vom Strahlungsenergieübergang. Zum Beispiel hat der erste Feuerentscheider 136 zwei Schwellwerte, einen höheren und einen niedrigeren, und wenn die Strahlungsenergie den höheren Schwellwert übersteigt, entscheidet er so fort, daß ein Feuer besteht. Wenn andererseits die Strahlungsenergie den niedrigeren aber nicht den höhe ren Schwellwert übersteigt, wird die Veränderung der Strahlungsenergie zwischen den Abtastzeiten durch den zweiten Entscheider 138 geprüft. Wenn dann zusätzlich dazu eine Erhöhung der Strahlungsenergie besteht, der Erhöhungsbetrag der Strahlungsenergie den vorgeschrie benen Wert übersteigt, entscheidet er, daß ein Feuer besteht. Auch wenn außerdem die Strahlungsenergie den höheren Schwellwert beim ersten Feuerentscheider 136 übersteigt und dieser entscheidet, daß ein Feuer be steht, wird die Veränderung der Strahlungsenergie zwi schen den Abtastzeiten durch den zweiten Feuerent scheider 138 geprüft, und wenn fast keine Änderung be steht, d. h. wenn die Strahlungsenergie konstant ist, bestimmt er, daß in dem Überwachungsgebiet eine gleichbleibende Flamme besteht, eine andere Flamme als ein Feuer, und entscheidet daher, daß kein Feuer be steht.

Bezüglich der Erkennungsergebnisse des Einbruchsbild erkenners 28 führt er in der selben Weise einen Ver gleich zwischen dem Schwellwert und der Anzahl der Pi xel innerhalb einer als menschliche Form abgetasteten Kontur durch und entscheidet, ob ein Einbruch anhand der Bewegungszeit einer als menschliche Form erkannten Kontur vorliegt.

Wenn als nächstes ein Feuer- oder Einbruchsentschei dungsergebnis durch den Abnormitätsentscheider 30 er halten wurde, wird eine Ermittlungspositionsinforma tion zusammen mit jeder Art von Ermittlungsinformation an einen Hostcomputer 32 geführt, der in dem zentralen Monitorraum angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorlie genden Erfindung. Bei dieser Ausgestaltung wird die Temperatur des Überwachungsgebietes durch ein Strah lungsthermometer 140 ermittelt und zweidimensional im Verteilungstemperaturermittler 146 gespeichert. Zur Ermittlung der Entfernung zu den Flammen wird ein La ser oder ein anderer Entfernungsfinder 144 verwendet, und da eine Temperaturermittlung, die das G/R-Kompo nentenverhältnis eines Farbbildes wie in der ersten Ausgestaltung verwendet, nicht notwendig ist, wird der Flammenumriß von den Luminanzsignalen durch den Flam menumrißermittler ermittelt, der eine monochrome bzw. einfarbige Aufnahmekamera 142 verwendet. Der Strah lungsenergieberechner 132 und der Feuerentscheider 30a sind wie bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausge staltung.

Als nächstes wird die durchzuführende Verarbeitung be schrieben, wenn eine Feuer- oder eine Einbruchsent scheidung von dem Abnormitätsentscheider 30 erhalten wird.

Der Hostcomputer 32 weist eine Monitoranzeige 42 auf, den Computer 44 selbst und als eine Arbeitseinheit ei ne Tastatur bzw. ein Keyboard 46. Wenn der Abnormi tätsentscheider 30, der an der Terminalseite angeord neten Verarbeitungssektion 16 eine Abnormitätsermitt lungsnachricht erhält, wird in der selben Weise ein Voralarmausgeber 40 der Feueralarmpaneele bzw. -tafel 34 aktiviert, die im zentralen Monitorraum angeordnet ist, und es wird ein Voralarm gegeben. Selbstverständ lich kann ein Voralarmausgeber im Computer 44 selbst angeordnet sein. Zur selben Zeit einer Voralarmanzeige wird eine Nachrichtanzeige einer Positionsinformation über das Überwachungsgebiet auf der Monitoranzeige 42 angezeigt, d. h. das Überwachungsgebiet 12-1, in dem Feuer ausgebrochen ist.

Als nächstes wird in dem Hostcomputer 32 eine Vor alarmausgabe durchgeführt und eine Überwachungsperson verwendet das Keyboard 46, um den Befehl zur Bildan zeige der Position dem Computer 44 selbst zu senden, der ein Schaltbefehlssignal an den Kameraschalter 18 der Bildverarbeitungssektion 16 sendet. Auch wenn z. B. zu dieser Zeit eine andere Aufnahmekamera des Überwa chungsgebietes als die Aufnahmekamera des Überwa chungsgebietes 12-1, in dem das Feuer ermittelt wurde, geschaltet wurde, wird die Aufnahmekamera 10-1 des Überwachungsgebietes 12-1, wo das Feuer erkannt wurde, zwangsweise dazugeschaltet. Dann werden Bilder der Po sition, wo die Abnormität erkannt wurde, auf die Moni toranzeige 42 über den ADC 20 und den Bildspeicher 22 übermittelt. Selbstverständlich muß der Schaltbefehl nicht durch eine Überwachungsperson, die das Keyboard 46 bedient, gegeben werden, aber er kann durch ein au tomatisches Senden eines Steuersignales zu dem Kamera schalter 28 gleichzeitig mit der Ausgabe des Voralar mes gegeben werden, und zwar, basierend auf dem Erhalt einer Abnormitätsermittlungsinformation durch den Hostcomputer.

Wenn als nächstes die Monitoranzeige 42 durch manuelle Betätigung durch eine Überwachungsperson oder automa tisch zu den Abnormitätspositionsbildern geschaltet wird, schaut die Überwachungsperson auf die Positions bilder, und wenn sie bestätigt, daß eine Feuerabnormi tät oder Einbruchsabnormität vorliegt, führt diese z. B. eine Bestätigungseingabe unter Verwendung des Keyboards 46 durch. Als Ergebnis erhält die Alarmtafel 34 ein Alarmbefehlssignal von dem Computer 44 selbst und ein tatsächlicher Alarm wird ausgegeben. Im Falle eines Feuers wird zur gleichen Zeit ein Mehrfachsteu ersignal eröffnet, um die Tafel 36 zu steuern, zu Mehrfachsteuerrauchleitungen bzw. -dukten, Feuer schutzklappen und anderen Antifeuer- und Antirauchaus stattungen.

Wenn ein Einbruch ermittelt wurde, wird eine automati sche Benachrichtigung der Polizei und/oder anderer Or ganisationen durch eine nicht dargestellte automati sche Benachrichtigungseinrichtung durchgeführt.

Es sollte bemerkt werden, daß die Schaltbefehle für den Modusschalter 24 der Bildverarbeitungssektion 16 vom Hostcomputer 32 kommen. Zum Beispiel ist es daher möglich, eine geeignete Betriebsschaltung mittels der Zeitsteuerung im Hostcomputer 32 durch Unterteilung der Zeit in Tages- und Nachtzeit durchzuführen. Es ist ebenso möglich, die Betriebsschaltsteuerung durch Aus gabe entweder eines bekannten Feuersensors oder eines bekannten Einbruchsensors im Monitorkontext durchzu führen. Selbstverständlich kann eine Betriebsschaltung durch manuelle Betätigung unter Verwendung des Key boards 46 durchgeführt werden.

Durch Versehen der Aufnahmekameras 10-1 ^∼ 10-n mit Zoom steuermöglichkeiten, Abtastmechanismen usw. kann die Verarbeitung auf Monitorbildern, die von den Abtast überwachungsgebieten 12-1 ^∼ 12-n genommen wurden, durch geführt werden. Wenn Monitorbilder verarbeitet werden, wenn z. B. eine Abnormität durch Vorverarbeitung oder ähnliches ermittelt wurde, können die Aufnahmekameras 10-1 ^∼ 10-n richtungsweise gesteuert werden, so daß die Abnormität in den Mittelpunkt des Bildschirmes gerückt werden kann, und dann gezoomte Monitorbilder genommen und Bilderkennungsverarbeitung durchgeführt werden können.

Claims

1. Bildverarbeitung verwendendes Überwachungsmonitor system, gekennzeichnet durch
eine Bildaufnahmeeinrichtung (10-1 ^∼ 10n) zum Aufneh men von Bildern in Flächengestalt eines Überwa chungsgebietes (12-1 ^∼ 12n);
eine Feuerbilderkennungssektion (26) zum Erkennen eines Feuers von einem Monitorbild, welches durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wurde und welche Feuerermittlungsinformation ausgibt;
eine Einbruchsbilderkennungssektion (28) zum Erken nen eines Einbruches von einem Monitorbild, welches von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wurde und Einbruchsermittlungsinformation ausgibt;
eine Betriebsschaltsektion (24) zum Angeben, daß ein Monitorbild durch die Feuerbilderkennungssek tion und/oder die Einbruchsbilderkennungssektion zu verarbeiten ist;
eine Voralarmausgabesektion (40) zum Ausgeben eines Voralarmes in einem zentralen Monitorraum nach Er halt einer Ermittlungsinformation von der Feuer bilderkennungssektion oder Einbruchsbilderkennungs sektion; und
eine Bildschaltsektion (Kameraschalter 18), die als Antwort auf den Voralarm ein Monitorbild im zentra len Monitorraum zu einem Positionsbild, wo die Ab normität ermittelt wurde, schaltet.

2. Überwachungsmonitorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feuerbilderkennungseinrichtung (26) eine Feuer entscheidungseinrichtung aufweist, die Bildverar beitung verwendet zur Entscheidung, ob ein Feuer besteht oder nicht, basierend auf der Strahlungs energie einer Strahlungsenergiequelle, die heraus gefunden wurde durch eine Strahlungsenergieberech nungseinrichtung (132), wobei die Feuerentschei dungseinrichtung eine Flammenumrißabtasteinrichtung (128) zum Abtasten eines Gebietes als Flammenumriß aufweist, dessen Luminanzsignale, die in einem von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bild ent halten sind, eine vorbestimmte Höhe übersteigen;
mindestens eine Temperaturermittlungseinrichtung (122, 124) zum Ermitteln einer Verteilungstemperatur innerhalb des von der Flammenumrißabtasteinrichtung (128) abgetasteten Flammenumrisses;
eine Entfernungsermittlungseinrichtung (130) zum Messen der Entfernung zu einer Strahlungsenergie quelle; und
wobei die Strahlungsenergieberechnungseinrichtung die Strahlungsenergie der Strahlungsenergiequelle basierend auf der Verteilungstemperatur innerhalb des Flammenumrisses, welcher von der Flammenumriß abtasteinrichtung abgetastet wurde, berechnet.

3. Überwachungsmonitorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung (10-1 ^∼ 10n) Farbbilder aufnimmt, und daß die Temperaturermittlungseinrich tung (122, 124) für jedes Pixel eine Flammenoberflä chentemperatur unter Verwendung des Verhältnisses der G-Komponente zu der R-Komponente (G/R) oder des Verhältnisses der B-Komponente zu der R-Komponente (B/R) der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenom menen Farbbilder und unter Bezug auf eine Berech nungstabelle zum Berechnen der Verteilungstempera tur findet.

4. Überwachungsmonitorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerentscheidungseinrichtung entscheidet, ob ein Feuer besteht oder nicht, basierend auf der in jedem vorbeschriebenen Abtastzyklus erhaltenen Strahlungsenergie und einer Veränderung der Strah lungsenergie zwischen den Abtastzeiten.

5. Überwachungsmonitorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturermittlungseinrichtung (122, 124) die Verteilungstemperatur eines Bildes basierend auf der Messungsausgabe eines Strahlungsthermometers ermittelt.

6. Überwachungsmonitorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsermittlungseinrichtung (130) die Entfernung zu einer Strahlungsenergiequelle durch den Betrag einer Linsenbewegung eines Autofokus (112) der Bildaufnahmeeinrichtung oder durch Ver wendung eines Entfernungsfinders mißt.