JP2001023055A - 火炎検出装置および火炎検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、高精度な火炎検知が行えると
共に、信頼性の高い火炎検出装置および火炎検知方法を
得る。 【解決手段】 画像センサによって取得された画像中
で、火炎の存在する可能性が高い領域に対してのみ画像
処理を行うことで処理量を減らすことによって、簡単な
構成で精度の高い火炎検知が行えると共に、複数の火炎
検出情報を組み合わせることにより、信頼性を向上させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、火や炎または火
災を検出する方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像処理装置を利用して火災を検出する
従来装置として、例えば特開平１０−２６９４６８号公
報に記載されているようなものがある。このような従来
装置の主な原理は、画像センサによって撮影された画像
をすべてＲＡＭ上に移し、画像の全体を画像処理するこ
とにより火災時の火炎を捕らえるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来装置の場合、画像全体を常に処理対象としているた
め、画像処理のために高価なプロセッサを必要とする
か、または高価なプロセッサを使用しない場合は、計算
量の少ない簡便な処理で済せる必要があり、その結果誤
報の発生するおそれがあるという問題点があった。

【０００４】また、画像情報のみから火炎かどうかの判
断を行う場合、火炎と紛らわしい他の光源、例えば日光
の反射光などを火炎と誤認してしまうという問題点もあ
った。

【０００５】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、画像センサによって取得された画
像中で、火炎の存在する可能性が高い領域に対してのみ
画像処理を行うことで処理量を減らし、安価なプロセッ
サを用いて精度の高い火炎検出が行えると共に、複数の
火炎検出情報を組み合わせることにより、信頼性を向上
した火炎検出装置およびその方法を得ることを目的とす
るものである。

【０００６】

【問題を解決するための手段】請求項１に係る発明によ
る火炎検出装置は、監視領域の画像を撮影する画像入力
手段、監視領域中の火炎の存在位置を検出する火炎位置
検出手段、火炎位置検出手段により火炎が存在すると判
断された検出領域に対応する部分画像を画像入力手段よ
り得る領域特定手段、領域特定手段によって特定された
部分画像中の火炎の有無を判別する火炎判別手段を備え
るようにしたものである。

【０００７】請求項２に係る発明による火炎検出装置
は、監視領域の画像を撮影する画像入力手段、画像入力
手段により出力される複数の部分画像ごとに火炎の有無
を判別する火炎判別手段、複数の部分画像にそれぞれ対
応した検出領域を持つ火炎検出センサを複数有する火炎
位置検出手段、火炎位置検出手段の出力と火炎判別手段
の出力を受けて統合された火炎検出結果を出力する検出
結果統合手段とを備えるようにしたものである。

【０００８】請求項３に係る発明による火炎検出装置
は、監視領域の画像を撮影する画像入力手段、画像入力
手段より出力される画像より特徴量を抽出する特徴抽出
手段、特徴抽出手段より出力される特徴量により特徴領
域を特定する領域特定手段、領域特定手段によって特定
された特徴領域の火炎の有無を判別する火炎判別手段を
備えるようにしたものである。

【０００９】請求項４に係る発明による火炎検出装置
は、請求項３に記載の火災検出装置において、画像入力
手段中に特徴抽出手段を包含するように構成したもので
ある。

【００１０】請求項５に係る発明による火炎検出装置
は、請求項３または請求項４に記載の火災検出装置にお
いて、火炎判別手段により火炎が判別された場合、特徴
領域の火炎の有無を判断する火炎位置検出手段、をさら
に備えるようにしたものである。

【００１１】請求項６に係る発明による火炎検出装置
は、監視領域の画像を撮影する画像入力手段、監視領域
中の火炎の存在位置を検出する火炎位置検出手段、火炎
位置検出手段により火炎が存在すると判断された検出領
域に対応する部分画像を画像入力手段より得る領域特定
手段、により構成された火炎領域特定ユニットを複数備
え、火炎領域特定ユニットは領域特定手段により特定し
た部分画像をネットワークを用いてそれぞれ火炎判別手
段に送信し、火炎判別手段は送信された部分画像により
火炎の有無を判別するようにしたものである。

【００１２】請求項７に係る発明による火炎検出装置
は、請求項１または請求項２または請求項６のいずれか
に記載の火炎検出装置において、画像入力手段は監視領
域中の部分画像を撮影し出力する機能を持つ画像センサ
で構成したものである。

【００１３】請求項８に係る発明による火炎検出装置
は、請求項１または請求項２または請求項６のいずれか
に記載の火炎検出装置において、画像入力手段は監視領
域の全体画像を撮影し、部分画像を出力する機能を持つ
画像センサで構成したものである。

【００１４】請求項９に係る発明による火炎検出装置
は、請求項３〜請求項５のいずれかに記載の火炎検出装
置において、画像入力手段は得られた画像から計算され
る射影値を出力する機能を持つ画像センサで構成したも
のである。

【００１５】請求項１０に係る発明による火炎検出装置
は、請求項３〜請求項５のいずれかに記載の火炎検出装
置において、画像入力手段は、得られた画像から計算さ
れる射影値の時間変化を画像情報として出力する機能を
持つ画像センサで構成したものである。

【００１６】請求項１１に係る発明による火炎検出装置
は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の火炎検出
装置において、画像入力手段は人工網膜ＬＳＩで構成さ
れたものである。

【００１７】請求項１２に係る発明による火炎検出装置
は、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の火炎検出
装置において、火炎位置検出手段は、複数の火炎検出セ
ンサで構成されるものである。

【００１８】請求項１３に係る発明による火炎検出装置
は、請求項１２に記載の火炎検出装置において、火炎検
出センサは赤外線を検出する機能を持つ赤外線センサで
構成するようにしたものである。

【００１９】請求項１４に係る発明による火炎検出装置
は、請求項１２に記載の火炎検出装置において、火炎検
出センサはアレイ状に配列するようにしたものである。

【００２０】請求項１５に係る発明による火炎検出方法
は、監視領域の画像を撮影する画像入力手段と、画像入
力手段により撮影された画像中に火炎があるかどうかを
判別する火炎判別手段とを備え、火炎判別手段は、画像
中から火炎候補領域を抽出し、異なる画像フレーム間で
の火炎候補領域の変動値を算出し、算出した変動値に基
づいて火炎候補領域が真の火炎であるかどうかを判断す
るようにしたものである。

【００２１】請求項１６に係る発明による火炎検出方法
は、請求項１５記載の火炎検出方法において、変動値は
火炎候補領域の面積の変化率であるものである。

【００２２】請求項１７に係る発明による火炎検出方法
は、請求項１５記載の火炎検出方法において、変動値は
火炎候補領域の重心の変化量であるものである。

【００２３】請求項１８に係る発明による火炎検出方法
は、請求項１５記載の火炎検出方法において、変動値は
火炎候補領域の重心の変化量を面積の平方根で割った値
であるものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１について、図面を参照しながら説明する。図
１はこの発明の実施の形態１による火炎検出装置の構成
を示すブロック図であり、火炎位置検出手段１、画像入
力手段２、領域特定手段３、火炎判別手段４の４つの構
成要素から構成される。

【００２５】画像入力手段２は監視対象となる領域（以
後は監視領域と記す）を撮影し画像を出力する。火炎位
置検出手段１は例えば図２に示すように、火炎検出セン
サとして赤外線を感知する複数の赤外線センサ１１を２
次元的に配置して構成される。火炎位置検出手段１中の
各赤外線センサ１１はそれぞれに受け持ちの検出領域が
割り当てられ、各々の検出領域中に含まれる熱源を検出
する機能を持つ。図３は壁３２上に火炎位置検出手段１
を設置した際に、火炎位置検出手段１中のある一つの赤
外線センサ１１の検出領域が領域３３となることを示す
図である。ここで火炎位置検出手段１に含まれる個々の
赤外線センサ１１の検出領域を合わせたものは、画像入
力手段２によって撮影される監視領域と等しくなるよう
に火炎位置検出手段１および画像入力手段２を設置す
る。すなわち火炎位置検出手段１中の各々の赤外線セン
サ１１の検出領域に対し、各々対応した部分画像を撮影
するすることができるように画像入力手段２を設置す
る。ここで画像入力手段２は部分画像を撮影し出力する
ものでもよいし、全体画像を撮影して部分画像を出力す
るものでもよい。

【００２６】図４は火炎位置検出手段１が３行３列の複
数の赤外線センサ１１から構成される場合に、画像入力
手段２によって撮影された画像４１と、火炎位置検出手
段１中の各赤外線センサ１１の対応を示した図である。
例えば火炎位置検出手段１中のある一つの赤外線センサ
１１ａに対して、画像４１中のある一つの部分画像４１
ａが対応する。他の赤外線センサと画像４１中の他の部
分画像も同様にして対応づけることができる。

【００２７】本実施の形態では火炎位置検出手段１によ
って火炎が検出された赤外線センサ１１の領域に対応す
る画像入力手段２の監視領域の部分画像についてのみ、
火炎判別手段４によって画像処理に基づく火炎判別を行
う方式を示す。火炎位置検出手段１中の各赤外線センサ
１１の検出領域に対し画像入力手段２より得られる画像
の部分画像を対応づけることができるため、火炎位置検
出手段１中の赤外線センサ１１によって火炎が検出され
た場合には、領域特定手段３によって対応する部分画像
のみを抽出し、火炎判別手段４では対応する部分画像に
ついてのみ画像処理に基づく火炎判別処理を行う。画像
処理に基づく火炎判別手段４としては従来より実施され
ている判別手段を用いても良いし、後述の実施の形態９
から実施の形態１１に記述する本願にて新規提案の判別
手段を用いても良い。

【００２８】また画像入力手段２は、常に撮影を実施し
ているように構成してもよいし、また火炎位置検出手段
１により火炎が検出された時にのみ撮影を実施するよう
に構成することもでき、その場合消費電力の節約とな
る。さらに、火炎位置検出手段１における赤外線センサ
１１の配列は３×３に限らず種々の配置をとることがで
きることは言うまでもない。また、本実施の形態では、
火炎位置検出手段１である火炎検出センサとして赤外線
センサアレイを用いた例を示したが、燃焼する物質の種
類によって、または時間的な経過において、主に火炎か
ら発生する電磁波の波長が種々に変化することが知られ
ており、火炎位置を検出する手段として紫外線センサア
レイや可視光センサアレイ、例えば、後述の実施の形態
７で説明する人工網膜ＬＳＩなど他の検出手段を用いて
も良い。

【００２９】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、火炎位置検出手段１によって火炎が検出された部分
画像についてのみ火炎判別手段４により火炎の判別を行
う方式を示したが、別途、火炎判別手段４により画像入
力手段２から入力される監視領域の画像から火炎を判別
し、その位置を求め、その後で火炎位置検出手段１中の
対応する赤外線センサ１１を動作させて、その出力から
火炎の有無を判断するように構成しても良い。

【００３０】実施の形態３．以下、本発明の実施の形態
３について、図面を参照しながら説明する。図５はこの
発明の実施の形態３による火炎検出装置の構成を示すブ
ロック図であり、火炎位置検出手段１、画像入力手段
２、火炎判別手段４、検出結果統合手段５の４つの構成
要素により構成される。火炎位置検出手段１、および画
像入力手段２は実施の形態１と同様に設置され、図４に
示すように火炎位置検出手段１中の各赤外線センサ１１
の検出領域に対し、画像入力手段２によって撮影された
画像４１中の部分画像がそれぞれ対応する。

【００３１】火炎判別手段４は、画像入力手段２によっ
て得られる画像に対し画像処理を行うことにより監視領
域中に存在する火災を検出し、検出結果および検出位置
を出力する。画像処理に基づく火炎判別手段４としては
従来より実施されている判別手段を用いても良いし、後
述の実施の形態９から実施の形態１１に記述する本願に
て新規提案の判別手段を用いても良い。

【００３２】検出結果統合手段５は、火炎位置検出手段
１による検出結果と火炎判別手段４による検出結果を統
合し、最終的な検出結果を計算する。統合の手法として
は、例えば火炎位置検出手段１で火炎が検出された位置
と同じ位置に火炎判別手段４も火炎を検出した場合にの
み火炎が存在すると判断する。

【００３３】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は、検出結果統合手段５として、火炎位置検出手段１で
火炎が検出された位置と同じ位置に火炎判別手段４も火
炎を検出した場合にのみ火炎が存在すると判断する方式
を示したが、統合手段はこれに限られるわけではなく、
他の統合手段を用いても良い。

【００３４】例えば、火炎位置検出手段１で火炎が検出
された位置に対応する位置に火炎判別手段４において火
炎を検出していなくとも、隣接する部分画像において火
炎を検出した場合は火炎が存在すると判断するようにし
てもよい。

【００３５】実施の形態５．以下、本発明の実施の形態
５について、図面を参照しながら説明する。図６はこの
発明の実施の形態５による火炎検出装置の構成を示すブ
ロック図であり、画像入力手段２、特徴抽出手段６２、
領域特定手段３、火炎判別手段４の４つの構成要素から
構成される。

【００３６】画像入力手段２は監視領域の画像を撮影す
る。特徴抽出手段６２は画像入力手段２の撮影画像４１
から特徴量を計算する。領域特定手段３は特徴抽出手段
６２で計算された特徴量から火炎の存在する画像領域を
推定する。火炎判別手段４は領域特定手段３で推定され
た画像領域中の火炎の有無を画像処理に基づき判断す
る。

【００３７】本実施の形態では、監視領域を図７に示す
ような部屋とし、画像入力手段２として画像センサ７１
を壁３２等に固定して配置し、また部屋内に検出対象と
なる火炎７３が存在しているところを示している。

【００３８】図８は画像センサ７１によって撮影された
画像４１の例である。像８１は火炎７３の撮影結果であ
り、背景には他の像は含まれない。このような画像４１
を撮影するためには、例えば可視光遮断フィルタを画像
センサ７１に取りつける等の方法により得ることができ
る。

【００３９】次に、図８に示す入力画像４１に対して特
徴抽出手段６２により特徴量を抽出する動作を、図９を
用いて具体的に説明する。図９は画像センサ７１による
撮影画像４１から特徴抽出手段６２によって計算される
特徴量を示す例を説明するものである。特徴抽出手段６
２で計算される撮影対象の特徴量を、列方向と行方向の
画素値の総和（以下、それぞれ垂直射影と水平射影と呼
ぶ）として計算する場合で説明する。

【００４０】図９において、１０２は水平射影、１０５
は垂直射影であり、１０３と１０６はそれぞれ水平射影
１０２と垂直射影１０５に関するしきい値である。水平
射影１０２の各値のならびは、図中右方向が値の大きさ
を示す。垂直射影１０５に関しては、図中下方向が値の
大きさを示し、しきい値はあらかじめ設定した値を用い
る。また、図９に示されるように水平射影１０２がしき
い値１０３を越えた区間を特徴区間１０４、垂直射影１
０５がしきい値１０６を越えた区間を特徴区間１０７と
すると、特徴区間１０４および特徴区間１０７に対応し
て特徴部分画像１０８が定まる。すなわち特徴抽出手段
６２は特徴区間１０４および特徴区間１０７を特徴量と
して抽出し、さらに領域特定手段３は特徴部分画像１０
８を抽出して特定する。

【００４１】火炎判別手段４は、抽出された特徴部分画
像１０８に対して画像処理を行うことにより火炎の有無
を検出する。画像処理に基づく火炎判別手段４としては
従来より実施されている判別手段を用いても良いし、後
述の実施の形態９から実施の形態１１に記述する本願に
て新規提案の判別手段を用いても良い。

【００４２】実施の形態６．以下、本発明の実施の形態
６について、図面を参照しながら説明する。本実施の形
態による火炎検出装置の構成は実施の形態５と同じであ
る。本実施の形態では画像入力手段２より得られる画像
４１中に火炎以外の発光体に起因する像１１３が存在す
る場合に、正しく火炎のみを検出する手法について説明
する。

【００４３】図１０は監視領域中に火炎７３が存在し、
さらにライトや太陽光の入射等によって生じる発光体が
存在する場合に、特徴抽出手段６２によって計算される
特徴量を示す例を説明するものである。、画像入力手段
２によって得られる画像４１および特徴抽出手段６２に
よって計算される水平射影１０２、および垂直射影１０
５、水平射影のしきい値１０３、垂直射影のしきい値１
０６は図９と同様であるが、画像４１中には火炎による
像８１および火炎以外の発光体による像１１３が映って
いる。図中で水平射影１０２がしきい値１０３を越える
特徴区間１０４および、垂直射影１０５がしきい値１０
６を越える特徴区間１０７は火炎による像８１により得
られるものであり、特徴区間１１９および特徴区間１２
１は発光体による像１１３より得られるものである。

【００４４】領域特定手段３では、水平射影１０２およ
び垂直射影１０５の時間変化を求めることにより火炎の
存在する領域を選択する。火炎にはゆらぎがあるため、
求められれた射影に時間的変化が生じる。一方でライト
等に起因する高輝度な対象には一般にゆらぎがないため
射影に時間的変化が生じない。

【００４５】図１１は火炎による像の水平射影の時間的
変化の例を示したものであり、図１１（ａ）,（ｂ）は
連続する２時点で得られた水平射影の例を表す。すなわ
ち図１１（ａ）において、１３１はある時点における射
影を表わし、また図１１（ｂ）において１３３は一定時
間後の射影をそれぞれ表わす。１３２および１３４はそ
れぞれのしきい値を表し、図１１（ａ）中の特徴区間１
３５および図１１（ｂ）中の特徴区間１３６は射影の値
がそれぞれのしきい値を越える区間である。図１１
（ｃ）中の１３７は前記の２つの射影に対し各位置での
差分の絶対値を求めたものであり、１３８はしきい値を
表す。図１１（ｃ）より、火炎による像の場合、水平射
影の時間変化に対応して特徴区間１３９が求められる。
それに対し、発光体による像においては、上記のような
特徴区間１３９は求められない。以上の例では水平射影
について説明したが、垂直射影についても同様に求める
ことができる。

【００４６】このように領域特定手段３は常に１時点前
の射影を記憶し、区間１３６と区間１３９の共通部分を
求めることにより、火炎による像によって特定される領
域のみを出力することができる。

【００４７】上記の出力を受けて、火炎判別手段４では
火炎の存在する領域の画像より、画像処理に基づく火炎
検出処理を行う。画像処理に基づく火炎判別手段４とし
ては従来より実施されている判別手段を用いても良い
し、後述の実施の形態９から実施の形態１１に記述する
本願にて新規提案の判別手段を用いても良い。

【００４８】また、水平射影および垂直射影がしきい値
を越えた区間について、射影の値の重心を求めることに
より、火炎の可能性がある領域の重心を求めることがで
きる。この領域の重心の情報は火炎による特徴部分画像
１０８とともに火炎判別手段４に出力される。

【００４９】実施の形態７．以下、本発明の実施の形態
７について説明する。本実施の形態７による火炎検出装
置の構成は実施の形態６と同じであるが、本実施の形態
では画像入力手段２中に特徴抽出手段６２が包含されて
いる例として人工網膜ＬＳＩを用いた例を説明する。

【００５０】人工網膜ＬＳＩは「応用物理、第６７巻、
第４号（１９９８年）人工網膜チップの開発と事業化」
で説明されるように、画像センサとしての機能に加えて
水平射影および垂直射影を高速に計算する機能を持つ。
人工網膜ＬＳＩのこの機能を用いることにより、射影に
基づく火炎の存在する領域の検出を高速に行うことがで
きる。

【００５１】さらに人工網膜ＬＳＩは、画像中の任意の
矩形領域のみを抽出するランダムアクセス機能を備える
ため、射影に基づいて求められた領域に対応する画像の
抽出を高速に行うことができる。

【００５２】実施の形態８．以下、本実施の形態８につ
いて、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施
の形態８による火炎検出装置の構成を示すブロック図で
あり、火炎位置検出手段１、画像入力手段２、領域特定
手段３の３つを構成要素とする火炎領域特定ユニット１
５０および１５１、火炎判別手段４を備える。

【００５３】ここで各々の火炎領域特定ユニットに含ま
れる画像入力手段１、火炎位置検出手段２、領域特定手
段３は実施の形態１と同様の構成である。複数の火炎領
域特定ユニットはネットワークを介して火炎判別手段４
と接続される。各火炎領域特定ユニット中の領域推定手
段３は火炎と判断された領域に対応する部分画像を火炎
検出手段４に転送する。火炎検出手段４はネットワーク
１４４を介して受け取った部分画像に対して画像処理を
行うことにより火炎の有無を検出する。画像処理に基づ
く火炎判別手段４としては従来より実施されている判別
手段を用いても良いし、後述の実施の形態９から実施の
形態１１に記述する本願にて新規提案の判別手段を用い
ても良い。

【００５４】本実施の形態では、図１３に示すように壁
３２上に火炎領域特定ユニット１５０および１５１を設
置し、ネットワーク１４４を介して火炎検出手段４の手
順を計算する計算機１４５と接続する。特徴部分画像１
０８は各々の火炎領域特定ユニットよりネットワーク１
４４を介して計算機１４５上に送られ、計算機１４５上
で動作する火炎検出手段４によって火炎の有無が判断さ
れる。

【００５５】本実施の形態では火炎領域特定ユニットが
２つ設置された場合についてのみ説明したが、火炎領域
特定ユニットの数はこれに限定されるものではなく、そ
れ以上の数を対象としていても、同様の効果を得ること
ができる。

【００５６】なお、本実施の形態８では、火炎領域特定
ユニットに含まれる画像入力手段１、火炎位置検出手段
２、領域特定手段３を実施の形態１と同様のものとして
説明したが、他の実施の形態に示されているもの、例え
ば実施の形態５等に示されているものを用いて構成して
も良い。

【００５７】実施の形態９．次に、画像中に火炎が存在
するかどうかを判断する火炎判別手段の一例を具体的に
説明する。図１４は、特開平１０−２６９４６８号公報
あるいは特開平８−３０５９８０号公報に示された、画
像中に火炎が存在するかどうかを判断する従来の一般的
な火炎判別手段のアルゴリズムを示すフローチャートで
ある。

【００５８】以下図１４のフローチャートを簡単に説明
する。火炎は画像中で輝度が高い領域であるため、適当
なしきい値で２値化することにより火炎を含む領域のみ
を残す（ステップＳＴ１０１）。続いて残った領域をラ
ベリングし、画像中でまとまって存在する領域をそれぞ
れ別個の火炎候補領域とする（ステップＳＴ１０２）。
続いて、予め記憶しておいた前フレームの火炎候補領域
との間で対応関係をつける（ステップＳＴ１０３）。対
応関係は、例えば前フレームと現フレームの火炎候補領
域が重なっていたり、近い位置にあれば同じ火炎による
ものとして、対応しているとする。前フレームのどの火
炎候補領域とも対応のとれなかった領域は新たな火炎に
より生じたものとして新規に登録する（ステップＳＴ１
０４）。次に、個々の火炎候補領域ごとに特徴量を算出
し記憶する（ステップＳＴ１０５）。算出する特徴量と
しては、例えば火炎候補領域の面積や重心位置、形状特
徴などがある。次に、個々の火炎候補領域について判別
処理が終了しているかを判断し、終了していなければ以
下の処理を行う（ステップＳＴ１０６）。その火炎候補
領域が予め決められたフレーム数だけ連続して存在する
領域かどうかを判断する（ステップＳＴ１０７）。連続
して存在していればその間に記憶された特徴量を元に判
別用特徴量を算出し（ステップＳＴ１０８）、判別用特
徴量よりその火炎候補領域が真の火炎であるかどうかを
判断する（ステップＳＴ１０９）。その領域が予め決め
られたフレーム数だけ連続して存在しない場合は、判別
用の特徴量を算出せずに次の火炎候補領域の処理に移
る。そして、全ての火炎候補領域についての判別処理が
終了すればその画像の判別処理を終了する。

【００５９】判別用特徴量としては、炎がゆらぐ特徴を
検出するために面積の変動を見ることが考えられ、例え
ば特開平８−３０５９８０号公報では、面積の標準偏差
を面積で割った値が用いられている。しかし、標準偏差
というのは平均値からのゆらぎを見るものであるため、
例えば図１５に示すように、標準偏差を算出する時間内
に炎が急速に拡大して面積が急速に大きくなっていった
場合、本来のゆらぎによる標準偏差よりも平均的な面積
が拡大したことによる標準偏差の方が大きくなってしま
い、したがって標準偏差の値は本来のゆらぎによるもの
よりも大きくなってしまう。そこで、本実施の形態で
は、分散ではなく、次式で与えられる面積の変化率の絶
対値の平均値ＡＴを特徴量として用いることを提案す
る。

【００６０】

【数１】

【００６１】ここで、ＴはＡＴを算出するフレームの番
号であり、Ｓｘはフレーム番号ｘにおける火炎候補領域
の面積である。Ｍは平均をとるデータ数であり、ＡＴの
算出にはフレーム番号ＴからＭフレーム前のフレーム番
号Ｔ−Ｍまでの面積情報が用いられる。そして、算出し
たＡＴが一定の範囲内にある時、火炎候補領域は真の炎
であると判定する。

【００６２】実施の形態１０．なお、上記実施の形態９
では面積の変化率の平均値を特徴量としたが、火炎候補
領域の重心の変化を特徴量として用いても良い。重心の
変化としては、例えば特開平８−３０５９８０号公報に
示される従来の火炎判別方法では重心位置の標準偏差を
見ている。しかし、この場合にも実施の形態９で説明し
た面積のゆらぎの場合と全く同様に、重心位置が急速に
シフトしていった場合に標準偏差が本来の重心のゆらぎ
により生じる値よりも大きくなるという問題がある。そ
こで、本発明では、次式で与えられる重心の変化量の平
均ＪＴを特徴量として用いることを提案する。

【００６３】

【数２】

【００６４】ここで、ＴはＪＴを算出するフレームの番
号であり、Ｇｘはフレーム番号ｘにおける火炎候補領域
の重心座標である。Ｄ（ａ，ｂ）は座標ａと座標ｂ間の
ユークリッド距離を表す。Ｍは平均をとるデータ数であ
り、ＪＴの算出にはフレーム番号ＴからＭフレーム前の
フレーム番号Ｔ−Ｍまでの重心情報が用いられる。そし
て、算出したＪＴが一定の範囲内にある時、火炎候補領
域は真の炎であると判定する。

【００６５】実施の形態１１．なお、上記実施の形態１
０では、重心の変化量の絶対値の平均を特徴量とした
が、重心の変化量は大きな炎ほど大きいと考えられるた
め、次式で与えられる重心の変化量を火炎候補領域の面
積の平方根で割った値の平均ＪＴ’を特徴量として用い
ても良い。

【００６６】

【数３】

【００６７】各記号の意味は式（１）、式（２）と同じ
である。算出したＪＴ’が一定の範囲内にある時、火炎
候補領域は真の炎であると判定する。

【００６８】実施の形態１２．なお、上記実施の形態９
から実施の形態１１では、一種類の判別用特徴量を使用
する場合について説明したが、全ての判別用特徴量を用
いて、全てが予め定めた範囲内にあれば炎と判定するよ
うにしても良い。

【００６９】また、上記実施の形態９から実施の形態１
１では、判別用特徴量として、フレーム間での面積の変
化率、重心の変化量および重心の移動率について、それ
ぞれその時間的平均値を用いたが、平均値ではなく分散
値など他の値を用いても良い。

【００７０】なお、上記実施の形態９から実施の形態１
１において、実施の形態１から実施の形態８で説明した
本発明に係る火炎検出装置において利用される火炎判別
手段について説明したが、火炎判別手段はそれに限られ
るものではなく、画像を用いるものであれば他の火炎検
出装置あるいは火炎検出方法において利用される火炎判
別手段を用いても良い。

【００７１】また、画像入力手段で撮影され上記実施の
形態１から１１で用いられる画像は、可視光による画像
だけでなく、赤外画像や紫外画像など、火炎を撮影でき
る画像であればどのような画像であっても良い。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、監視領域の画像を撮影する画像入力手段、監視
領域中の火炎の存在位置を検出する火炎位置検出手段、
火炎位置検出手段により火炎が存在すると判断された検
出領域に対応する部分画像を画像入力手段より得る領域
特定手段、領域特定手段によって特定された部分画像中
の火炎の有無を判別する火炎判別手段を備えるようにし
たので、火炎の有無の判別に必要な高度かつ複雑な画像
処理を部分画像に対してのみ行えばよくなり、火炎検出
に要する計算量を大幅に低減でき、ひいては小型かつ安
価な火炎検出装置を構成できるという効果がある。

【００７３】また、請求項２に記載の発明によれば、監
視領域の画像を撮影する画像入力手段、画像入力手段に
より出力される複数の部分画像ごとに火炎の有無を判別
する火炎判別手段、複数の部分画像にそれぞれ対応した
検出領域を持つ火炎検出センサを複数有する火炎位置検
出手段、火炎位置検出手段の出力と火炎判別手段の出力
を受けて統合された火炎検出結果を出力する検出結果統
合手段を備えるようにしたので、火炎検出センサの検出
結果と画像を用いた判別結果が監視領域の部分領域ごと
に組み合わされることにより、それぞれが同じ部分領域
で火炎を検出しないと火炎と判断されないことから火炎
検出の精度を向上できるという効果がある。

【００７４】また、請求項３に記載の発明によれば、監
視領域の画像を撮影する画像入力手段、画像入力手段よ
り出力される画像より特徴量を抽出する特徴抽出手段、
特徴抽出手段より出力される特徴量により特徴領域を特
定する領域特定手段、領域特定手段によって特定された
特徴領域の火炎の有無を判別する火炎判別手段を備える
ようにしたので、火炎位置の検出を少ない演算量で高速
に行えるという効果がある。

【００７５】また、請求項４に記載の発明によれば、画
像入力手段中に前記特徴抽出手段を包含するようにした
ので、簡単な構成とすることができる。

【００７６】また、請求項５に記載の発明によれば、火
炎判別手段により火炎が判別された場合、特徴領域の火
炎の有無を判断する火炎位置検出手段、をさらに備える
ようにしたので、より火炎検出の精度を向上できるとい
う効果がある。

【００７７】また、請求項６に記載の発明によれば、監
視領域の画像を撮影する画像入力手段、監視領域中の火
炎の存在位置を検出する火炎位置検出手段、火炎位置検
出手段により火炎が存在すると判断された検出領域に対
応する部分画像を画像入力手段より得る領域特定手段、
により構成された火炎領域特定ユニットを複数備え、火
炎領域特定ユニットは領域特定手段により特定した部分
画像をネットワークを用いてそれぞれ火炎判別手段に送
信し、火炎判別手段は送信された部分画像により火炎の
有無を判別するようにしたので、ネットワークを介して
送信するデータ量を低減できるため、同じデータ送信レ
ートのネットワークを利用してより多数の監視領域を監
視できるという効果がある。また、火炎判別手段を火炎
領域特定ユニットと分けることにより、火炎領域特定ユ
ニットを小型、軽量、安価にできる効果もある。

【００７８】また、請求項７に記載の発明によれば、画
像入力手段は監視領域中の部分画像を撮影し出力する機
能を持つ画像センサで構成したので、火炎位置の検出を
少ない演算量で高速に行えるという効果がある。

【００７９】また、請求項８に記載の発明によれば、画
像入力手段は監視領域の全体画像を撮影し、部分画像を
出力する機能を持つ画像センサで構成したので、火炎位
置の検出を少ない演算量で高速に行えるという効果があ
る。

【００８０】また、請求項９に記載の発明によれば、画
像入力手段は得られた画像から計算される射影値を出力
する機能を持つ画像センサで構成したので、火炎位置の
検出を少ない演算量で高速に行えるという効果がある。

【００８１】また、請求項１０に記載の発明によれば、
画像入力手段は、得られた画像から計算される射影値の
時間変化を画像情報として出力する機能を持つ画像セン
サで構成したので、火炎位置の検出を少ない演算量で高
速に行えるという効果がある。

【００８２】また、請求項１１に記載の発明によれば、
画像入力手段は人工網膜ＬＳＩで構成されたので、火炎
位置の検出を少ない演算量で高速に行えるという効果が
ある。

【００８３】また、請求項１２に係る発明による火炎検
出装置は、火炎位置検出手段は、複数の火炎検出センサ
で構成したので、火炎の有無の判別に必要な高度かつ複
雑な画像処理を部分画像に対してのみ行えばよくなり、
火炎検出に要する計算量を大幅に低減でき、ひいては小
型かつ安価な火炎検出装置を構成できるという効果があ
る。

【００８４】また、請求項１３に記載の発明によれば、
火炎検出センサは赤外線を検出する機能を持つ赤外線セ
ンサで構成するようにしたので、火炎の有無の判別に必
要な高度かつ複雑な画像処理を部分画像に対してのみ行
えばよくなり、火炎検出に要する計算量を大幅に低減で
き、ひいては小型かつ安価な火炎検出装置を構成できる
という効果がある。

【００８５】また、請求項１４に記載の発明によれば、
火炎検出センサはアレイ状に配列するようにしたので、
火炎の有無の判別に必要な高度かつ複雑な画像処理を部
分画像に対してのみ行えばよくなり、火炎検出に要する
計算量を大幅に低減でき、ひいては小型かつ安価な火炎
検出装置を構成できるという効果がある。

【００８６】また、請求項１５に記載の発明によれば、
監視領域の画像を撮影する画像入力手段と、画像入力手
段により撮影された画像中に火炎があるかどうかを判別
する火炎判別手段とを備え、火炎判別手段は、画像中か
ら火炎候補領域を抽出し、異なる画像フレーム間での火
炎候補領域の変動値を算出し、算出した変動値に基づい
て火炎候補領域が真の火炎であるかどうかを判断するよ
うにしたので、面積が急激に増大したり重心位置が急激
に移動したような場合にも、炎本来のゆらぎ成分を特徴
量として抽出でき、判別を誤る可能性を低減できるとい
う効果がある。

【００８７】また、請求項１６に記載の発明によれば、
変動値は火炎候補領域の面積の変化率に基づいて火炎候
補領域が真の火炎であるかどうかを判断するようにした
ので、面積が急激に増大したり重心位置が急激に移動し
たような場合にも、炎本来のゆらぎ成分を特徴量として
抽出でき、判別を誤る可能性を低減できるという効果が
ある。

【００８８】また、請求項１７に記載の発明によれば、
変動値は火炎候補領域の重心の変化量に基づいて火炎候
補領域が真の火炎であるかどうかを判断するようにした
ので、面積が急激に増大したり重心位置が急激に移動し
たような場合にも、炎本来のゆらぎ成分を特徴量として
抽出でき、判別を誤る可能性を低減できるという効果が
ある。

【００８９】また、請求項１８に記載の発明によれば、
変動値は火炎候補領域の重心の変化量を面積の平方根で
割った値に基づいて火炎候補領域が真の火炎であるかど
うかを判断するようにしたので、面積が急激に増大した
り重心位置が急激に移動したような場合にも、炎本来の
ゆらぎ成分を特徴量として抽出でき、判別を誤る可能性
を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による火炎検出装置の
構成を示すブロック図。

【図２】 火炎位置検出手段の例を示す図。

【図３】 火炎位置検出手段を設置した様子を示す図。

【図４】 各々の赤外線センサと部分画像との対応を説
明するための斜視図。

【図５】 本発明の実施の形態３による火炎検出装置の
構成を示すブロック図。

【図６】 本発明の実施の形態５による火炎検出装置の
構成を示すブロック図。

【図７】 監視領域を示す斜視図。

【図８】 画像センサによって撮影された画像を示す平
面図。

【図９】 特徴抽出手段の動作を説明するための概念
図。

【図１０】 特徴抽出手段の動作を説明するための概念
図。

【図１１】 特徴抽出手段の動作を説明するための概念
図。

【図１２】 実施の形態８による火炎検出装置の構成を
示すブロック図。

【図１３】 実施の形態８による火炎検出装置の構成を
示す斜視図。

【図１４】 従来の画像を用いた一般的な火炎検出手段
のアルゴリズムを示すフローチャート。

【図１５】 火炎候補領域の面積の変化と判別用特徴量
の関係を説明したグラフ。

【符号の説明】

１ 火炎位置検出手段、２ 画像入力手段、３ 領域特
定手段、４ 火炎検出手段、５ 検出結果統合手段、１
１ 赤外線センサ、１１ａ 赤外線センサ、４１ 画
像、４１ａ 部分画像、６２ 特徴抽出手段、７１ 画
像センサ、７３火炎、８１ 火炎による像、１０２ 水
平射影、１０３ 水平射影のしきい値、１０４ 特徴区
間、１０５ 垂直射影、１０６ 垂直射影のしきい値、
１０７特徴区間、１０８ 特徴部分画像、１１２ 火炎
による像、１１３ 発光体による像、１１９ 発光体に
よる特徴区間、１２１ 発光体による特徴区間、１３１
ある時点における射影、１３２ 射影のしきい値、１３
３ 一定時間後の射影、１３４ 射影のしきい値、１３
５ 特徴区間、１３６ 特徴区間、１３７ 射影の差分
の絶対値、１３８ 射影の差分の絶対値に対するしきい
値、１３９ 射影の差分の絶対値の特徴区間、１４４
ネットワーク、１４５ 計算機、１５０火炎領域特定ユ
ニット、１５１ 火炎領域特定ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 徹志 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 久間 和生 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AA15 AB02 AB04 AB05 BA14 BA15 BA34 BC11 BC14 BC33 CA01 DA06 3K005 QA02 QA04 QA06 QC01 QC04 SA07 5C085 AA13 BA36 CA21 EA41

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視領域の画像を撮影する画像入力手
   段、前記監視領域中の火炎の存在位置を検出する火炎位
   置検出手段、該火炎位置検出手段により火炎が存在する
   と判断された検出領域に対応する部分画像を前記画像入
   力手段より得る領域特定手段、該領域特定手段によって
   特定された部分画像中の火炎の有無を判別する火炎判別
   手段を備えることを特徴とする火炎検出装置。
2. 【請求項２】 監視領域の画像を撮影する画像入力手
   段、該画像入力手段により出力される複数の部分画像ご
   とに火炎の有無を判別する火炎判別手段、前記複数の部
   分画像にそれぞれ対応した検出領域を持つ火炎検出セン
   サを複数有する火炎位置検出手段、該火炎位置検出手段
   の出力と前記火炎判別手段の出力を受けて統合された火
   炎検出結果を出力する検出結果統合手段とを備えること
   を特徴とする火炎検出装置。
3. 【請求項３】 監視領域の画像を撮影する画像入力手
   段、該画像入力手段より出力される画像より特徴量を抽
   出する特徴抽出手段、該特徴抽出手段より出力される特
   徴量により特徴領域を特定する領域特定手段、該領域特
   定手段によって特定された前記特徴領域の火炎の有無を
   判別する火炎判別手段を備えることを特徴とする火炎検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記画像入力手段中に前記特徴抽出手段
   を包含することを特徴とする請求項３記載の火炎検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記火炎判別手段により火炎が判別され
   た場合、前記特徴領域の火炎の有無を判断する火炎位置
   検出手段、をさらに備えることを特徴とする請求項３ま
   たは請求項４記載の火炎検出装置。
6. 【請求項６】 監視領域の画像を撮影する画像入力手
   段、前記監視領域中の火炎の存在位置を検出する火炎位
   置検出手段、該火炎位置検出手段により火炎が存在する
   と判断された検出領域に対応する部分画像を前記画像入
   力手段より得る領域特定手段、により構成された火炎領
   域特定ユニットを複数備え、前記火炎領域特定ユニット
   は前記領域特定手段により特定した前記部分画像をネッ
   トワークを用いてそれぞれ火炎判別手段に送信し、前記
   火炎判別手段は送信された前記部分画像により火炎の有
   無を判別することを特徴とする火炎検出装置。
7. 【請求項７】 前記画像入力手段は、前記監視領域中の
   部分画像を撮影し出力する機能を持つ画像センサである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
   ６のいずれかに記載の火炎検出装置。
8. 【請求項８】 前記画像入力手段は、前記監視領域の全
   体画像を撮影し部分画像を出力する機能を持つ画像セン
   サであることを特徴とする請求項１または請求項２また
   は請求項６のいずれかに記載の火炎検出装置。
9. 【請求項９】 前記画像入力手段は、得られた画像から
   計算される射影値を出力する機能を持つ画像センサであ
   ることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記
   載の火炎検出装置。
10. 【請求項１０】 前記画像入力手段は、得られた画像か
    ら計算される射影値の時間変化を画像情報として出力す
    る機能を持つ画像センサであることを特徴とする請求項
    ３〜請求項５のいずれかに記載の火炎検出装置。
11. 【請求項１１】 前記画像入力手段は、人工網膜ＬＳＩ
    で構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０の
    いずれかに記載の火炎検出装置。
12. 【請求項１２】 前記火炎位置検出手段は、複数の火炎
    検出センサで構成されることを特徴とする請求項１〜請
    求項１１のいずれかに記載の火炎検出装置。
13. 【請求項１３】 前記複数の火炎検出センサは赤外線を
    検出する機能を持つ赤外線センサであることを特徴とす
    る請求項１２に記載の火炎検出装置。
14. 【請求項１４】 前記複数の火炎検出センサはアレイ状
    に配列していることを特徴とする請求項１２に記載の火
    炎検出装置。
15. 【請求項１５】 監視領域の画像を撮影する画像入力手
    段と、該画像入力手段により撮影された前記画像中に火
    炎があるかどうかを判別する火炎判別手段とを備え、前
    記火炎判別手段は、前記画像中から火炎候補領域を抽出
    し、異なる画像フレーム間での前記火炎候補領域の変動
    値を算出し、算出した変動値に基づいて火炎候補領域が
    真の火炎であるかどうかを判断することを特徴とする火
    炎検出方法。
16. 【請求項１６】 前記変動値は前記火炎候補領域の面積
    の変化率であることを特徴とする請求項１５記載の火炎
    検出方法。
17. 【請求項１７】 前記変動値は前記火炎候補領域の重心
    の変化量であることを特徴とする請求項１５記載の火炎
    検出方法。
18. 【請求項１８】 前記変動値は前記火炎候補領域の重心
    の変化量を面積の平方根で割った値であることを特徴と
    する請求項１５記載の火炎検出方法。