(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に於いて、
前記監視空間に設置され火災による煙濃度を検出しその計測値を出力する煙濃度計測部と、
前記二次元撮像部の前段に設けられ、前記二次元撮像部への光量制限の調整により前記監視画像に含まれる炎画像の輝度が前記二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように絞り値を初期設定し、監視中に、前記煙濃度計測部の検出煙濃度値の増加に応じて絞りを開いて前記光量制限を低下させ、前記検出煙濃度値の低下に応じて絞りを閉じて前記光量制限を増加させて前記ダイナミックレンジの輝度分布の変化を抑える光量制限部と、
を備えたことを特徴とする炎検出装置。
【請求項２】
二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に於いて、
前記監視空間に設置され火災による煙濃度を検出しその計測値を出力する煙濃度計測部と、
前記二次元撮像部の前段に設けられ、前記二次元撮像部への光量制限の調整により前記監視画像に含まれる炎画像の輝度が前記二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように減光フィルタを初期選択し、監視中に、前記煙濃度計測部の検出煙濃度値の増加に応じて減光率を低下させるように減光フィルタを選択設定し、前記検出煙濃度値の低下に応じて減光率を増加するように減光フィルタを選択設定して前記ダイナミックレンジの輝度分布の変化を抑える光量制限部と、
を備えたことを特徴とする炎検出装置。
【請求項３】
光を電荷として任意の時間に亘り蓄積する二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に於いて、
前記監視空間に設置され火災による煙濃度を検出しその計測値を出力する煙濃度計測部と、
前記二次元撮像部の後段に設けられ、前記二次元撮像部が出力した監視画像に含まれる炎画像の輝度が前記二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように電荷蓄積時間を初期設定し、監視中に、前記煙濃度計測部の検出煙濃度値の増加に応じて前記電荷蓄積時間を長くし、前記検出煙濃度値の低下に応じて前記電荷蓄積時間を短くして前記ダイナミックレンジの輝度分布状況の変化を抑えて前記監視画像を出力する電子シャッタ部と、
を備えたことを特徴とする炎検出装置。
【請求項４】
二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に於いて、
前記監視画像のパワースペクトルの周波数特性に基づいて火災による煙濃度を検出する煙濃度計測部と、
前記二次元撮像部の前段に設けられ、前記二次元撮像部への光量制限の調整により前記監視画像に含まれる炎画像の輝度が前記二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように初期設定し、監視中に、前記煙濃度計測部の検出煙濃度の増加に応じて前記光量制限を低下させ、前記検出煙濃度の低下に応じて前記光量制限を増加させて前記ダイナミックレンジの輝度分布の変化を抑える光量制限部と、
を備えたことを特徴とする炎検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤカメラや二次元アレイ等の二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、監視用や工業用のＣＣＤカメラで撮影した画像を処理して火災による炎を検出する炎検出装置としては、図１２又は図１３のものがある。
【０００３】
図１２の炎検出装置は、撮像光学系とＣＣＤを備えた二次元撮像部１に続いてオートゲインコントロール部２を設け、このオートゲインコントロール部２によって自動的に利得を調整している。図１３の炎検出装置は、二次元撮像部１の前にオートアイリス部３と呼ばれる絞りを自動的に調整する機構がついている。
【０００４】
このようなオートゲインコントロール部２又はオートアイリス部３は、画像全体の明るさに応じて対象物がコントラストよく撮影できるようにゲイン又は絞りを自動的に調整し、人間が見るためには非常に有効である。
【０００５】
しかしながら、撮影画像を処理して炎等を検出する画像計測の場合には、オートゲインコントロール部２やオートアイリス部３が動作すると、絶対的な明るさの情報が失われ、むしろ困ることが多い。そこで画像計測にはオートゲインコントロールやオートアイリスのついていないＣＣＤカメラを使うか、スイッチなどでオートゲインコントロールやオートアイリスの機能をオフし、画像を撮影している。
【０００６】
図１４は、オートゲインコントロールやオートアイリスの代わりに、手動アイリスや減光フィルタによる光量制限部７を設けた画像計測用のＣＣＤカメラである。しかし、図１４のＣＣＤカメラを用いて炎を検出する場合、人間が見る場合と同様にして画面全体の明るさに応じて光量制限部７で光量制限を調整すると、炎の部分が明るすぎるために、ＣＣＤの撮像面で映像化できる輝度範囲以上、即ちダイナミックレンジ以上に明るくなり、周辺と炎の区別がつきにくい画像となる。
【０００７】
図１５（Ａ）は肉眼で見た画像であり、人の目のダイナミックレンジが広いため、薄暗い部屋の中にある暗めの電球４、明るい炎５、及び光を反射しやすい金属の箱６を、明るさで区別することができる。
【０００８】
図１５（Ｂ）は、図１４のＣＣＤカメラの撮影画像であり、人間が見る場合と同様に、画面全体の明るさの平均で絞りを決めてしまうと、ダイナミックレンジが狭いため、電球の画像４ａと炎の画像５ａの明るさは映像上では区別がつかない。また金属製の箱の画像６ａは区別がつくが明るく映ることになる。
【０００９】
図１６は、図１５（Ｂ）のＣＣＤカメラの撮影画像について、横軸に画像を構成する各画素の明るさ、即ち輝度をとり、縦軸に同じ輝度値をもつ画素の数を表わしたヒストグラムである。ここで横軸の最大輝度は、８ビットのＡＤ変換器を使用した場合には、１０進で２５５となる。
【００１０】
輝度値の低い方から背景部分２０ｂ、箱の部分６ｂが分布するが、電球の部分４ｂと炎の部分５ｂは最大輝度付近に重なっている。即ち、実際には電球の画像と炎の画像には明るさに差があるが、炎の輝度はＣＣＤ撮像面のダイナミックレンジ最大値２５５を超えた部分５ｂ´にあるため、ダイナミックレンジ内では最大値付近に重なった炎部分５ｂとなって分布する。このため周辺の箱や電球と炎の区別がつきにくい画像となる。
【００１１】
この問題を解消するためには、図１４の光量制限部７による光量制限として、炎の輝度値がＣＣＤ撮像面のダイナミックレンジ最大値を超えないように、図１４の光量制限部７の光量制限を初期調整し、固定する。この調整により図１７（Ａ）の炎部分がダイナミックレンジを超えた状態から、図１７（Ｂ）の炎の部分４ｂをダイナミックレンジに入れることができ、コントラストを持つ背景部分２０ｂ、箱部分６ｂ、電球部分４ｂ及び炎部分５ｂを、ダイナミックレンジいっぱいに拡大することができる。
【００１２】
このため、各部分の微妙な明るさの違いを利用して炎部分５ｂとそれ以外の部分４ｂ，６ｂ，２０ｂを区別でき、かつ炎部分５ｂの絶対的な明るさ情報（炎の輝度情報）も利用することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１８（Ａ）のように炎部分４ｂがダイナミックレンジに入るように、図１４の炎検出装置の光量制限部７を炎に合わせて調整した後の監視中に、火災により煙や水蒸気等が発生して炎とＣＣＤカメラとの間に充満すると、ＣＣＤ撮像面に到達できる光量が減り、光量減少によって低コントラストな画像になり、炎の絶対的な明るさ情報（輝度情報）も利用できなくなる。
【００１４】
この時のヒストグラムは例えば図１８（Ｂ）のように、机部分６ｂ、電球部分４ｂ及び炎部分５ｂは光量が減り、低コントラストとなり区別ができなくなってしまい、もはや撮影画像から炎を検出することはできず、また煙による減光率が不明なため炎の輝度も判断できなくなってしまう問題がある。
【００１５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、火災による煙や水蒸気等が監視空間に充満しても撮影画像から確実に炎が検出できる炎検出装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。まず本発明は、二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置を対象とする。
【００１７】
このような炎検出装置につき本発明は、監視空間に設置され火災による煙濃度を検出しその計測値を出力する煙濃度計測部と、二次元撮像部の前段に設けられ、二次元撮像部への光量制限の調整により監視画像に含まれる炎画像の輝度が二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように絞り値を初期設定し、監視中に、煙濃度計測部の検出煙濃度値の増加に応じて絞りを開いて光量制限を低下させ、検出煙濃度値の低下に応じて絞りを閉じて光量制限を増加させてダイナミックレンジの輝度分布の変化を抑える光量制限部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、監視空間に設置され火災による煙濃度を検出しその計測値を出力する煙濃度計測部と、二次元撮像部の前段に設けられ、二次元撮像部への光量制限の調整により監視画像に含まれる炎画像の輝度が二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように減光フィルタを初期選択し、監視中に、煙濃度計測部の検出煙濃度値の増加に応じて減光率を低下させるように減光フィルタを選択設定し、検出煙濃度値の低下に応じて減光率を増加するように減光フィルタを選択設定してダイナミックレンジの輝度分布の変化を抑える光量制限部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
更に本発明は、光を電荷として任意の時間に亘り蓄積する二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に於いて、監視空間に設置され火災による煙濃度を検出しその計測値を出力する煙濃度計測部と、二次元撮像部の後段に設けられ、二次元撮像部が出力した監視画像に含まれる炎画像の輝度が二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように電荷蓄積時間を初期設定し、監視中に、煙濃度計測部の検出煙濃度値の増加に応じて電荷蓄積時間を長くし、検出煙濃度値の低下に応じて電荷蓄積時間を短くしてダイナミックレンジの輝度分布状況の変化を抑えて前記監視画像を出力する電子シャッタ部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
更に本発明は、二次元撮像部により撮影した監視空間の監視画像から火災による炎を検出する炎検出装置に於いて、前記監視画像のパワースペクトルの周波数特性に基づいて火災による煙濃度を検出する煙濃度計測部と、二次元撮像部の前段に設けられ、二次元撮像部への光量制限の調整により監視画像に含まれる炎画像の輝度が二次元撮像部のダイナミックレンジの範囲内で最大輝度値付近にあるように初期設定し、監視中に、煙濃度計測部の検出煙濃度の増加に応じて光量制限を低下させ、検出煙濃度の低下に応じて光量制限を増加させてダイナミックレンジの輝度分布の変化を抑える光量制限部と備えたことを特徴とする。
【００２１】
このため火災による煙や水蒸気が監視空間に充満して二次元撮像部に対する光量が減少しても、この光量減少の原因となった煙濃度の増加に応じて光量制限を低下させることで、全体としての光量制限を初期設定の際と実質的に同じになるように調整し、煙や水蒸気が発生しても常に炎検出の画像処理に適した画像を得ることができ、煙濃度と撮像面上の輝度値から絶対的な明るさ情報である炎の輝度値も利用した炎の検出判断ができる。
【００２２】
この煙濃度の増加に対応した光量制限の調整は、光量制限が零となる調整限界の煙濃度まで可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の炎検出装置の第１実施形態のブロック図である。図１において、この実施形態の炎検出装置は、二次元撮像部１、光量制限部７及び煙濃度計測部８で構成される。二次元撮像部１は例えばＣＣＤを撮像素子として備えており、光量制限部７で光量制限を受けた監視範囲（監視空間）９の画像をＣＣＤ撮像面に結像し、ＣＣＤ読出操作により映像信号を出力する。
【００２４】
光量制限部７は外部からの制御信号により動作する絞りや減光フィルタが用いられている。このため二次元撮像部１に対しては、光量制限部７で光量制限を受けた監視範囲９からの光が入射する。
【００２５】
煙濃度計測部８は監視範囲９の煙濃度を検出する。この実施形態にあっては、煙濃度計測部８として監視範囲９の減光率を計測する煙濃度計を使用している。二次元撮像部１で撮影された監視範囲９の画像の映像信号出力は、図示しない画像処理装置に転送され、ＡＤコンバータでデジタルデータに変換された後にメモリに記憶され、撮影画像に含まれる検出対象物である炎５の画像を抽出し、火災を判断すると同時に炎５の位置等を検出する。
【００２６】
光量制限部７は、初期状態において二次元撮像部１のＣＣＤ撮像面のダイナミックレンジに監視範囲９の炎５の画像の輝度が入るように光量制限を初期設定している。この光量制限の初期設定により、図１７（Ｂ）のようなＣＣＤ撮像面のダイナミックレンジ全体に亘って炎部分５ｂ及びそれ以外の部分がヒストグラムとして分布するような調整状態が作り出されている。
【００２７】
炎５の画像に基づいて光量制限が初期設定された図１の炎検出装置は、その後の監視中に火災による煙を煙濃度計測部８で検出すると、この検出煙濃度、具体的には煙濃度計による減光率Ｄ［％／ｍ］を光量制限部７に出力し、光量制限部７は検出煙濃度Ｄに応じて光量制限を調整する。
【００２８】
図２は図１の光量制限部７における煙濃度Ｄに対する絞りＦの特性である。ここで絞りＦは、二次元撮像部１のＣＣＤに対する光学系に設けている撮影レンズの焦点距離ｆと、光量制限部７に設けている絞りの有効口径ｄから
Ｆ＝焦点距離ｆ／有効口径ｄ
で与えられる。また図２にあっては、絞りＦと同じ縦軸に絞りの開口面積Ｓを表している。
【００２９】
図２の煙濃度Ｄ＝０［％／ｍ］のときの絞りＦ０は、図１の光量制限部７の光量制限の初期設定における値であり、この絞りＦ０で図１７（Ｂ）に示したような検出対象となる炎部分５ｂがＣＣＤ撮像面のダイナミックレンジの最大輝度値付近にある調整状態となっている。
【００３０】
ここで監視範囲９の煙濃度Ｄが例えばＤ＝５０［％／ｍ］になったときの１ｍ先の物体を煙が発生する前と同じ明るさで撮影するためには、絞りのＦ値を１／√２にすればよい。このため図２において、煙濃度Ｄ＝５０［％／ｍ］のときの絞りＦはＦ０／√２となり、これによって煙濃度Ｄ＝０［％／ｍ］を初期値とする特性直線が得られる。
【００３１】
図１の光量制限部７は、図２の特性直線に従い、そのときの煙濃度計測部８からの検出煙濃度Ｄに応じ、対応する絞りＦとなるように、光量制限部７に設けている絞りを調整する。
【００３２】
この絞りＦを絞りの開口面積Ｓについて見ると、煙濃度Ｄ＝０［％／ｍ］のときの初期設定の開口面積をＳ０とすると、煙濃度Ｄ＝５０［％／ｍ］のときの１ｍ先の物体を煙が発生する前と同じ明るさの撮影画像とするためには、初期状態に対し開口面積を２倍の２Ｓ０とすることに相当する。即ち、煙濃度が増加したら絞りを開いて光量制限を少なくすることで、実質的に煙濃度の増加に対しＣＣＤ撮像面での光量が変化しないように調整している。
【００３３】
図３は図１の第１実施形態の処理動作のフローチャートである。まずステップＳ１で光量制限部７を炎の明るさを基準に初期調整する。この初期調整が済んだならば監視範囲の監視動作に入り、ステップＳ２で煙濃度Ｄを検出し、ステップＳ３で検出煙濃度Ｄに応じ例えば図２の特性に従って光量制限部７の絞り値Ｆを調整する。
【００３４】
この状態でステップＳ４で二次元撮像部１において監視画像を撮像して映像出力を画像処理装置に行うことで、対象物となる炎５の検出判断を行う。  図４は本発明による炎検出装置の第２実施形態のブロック図であり、この実施形態にあっては、検出煙濃度に応じてＣＣＤ撮像素子におけるシャッタースピード、即ち電荷蓄積時間を調整するようにしたことを特徴とする。
【００３５】
図４において、二次元撮像部１は、光学系１０、二次元撮像素子（ＣＣＤ）１１、映像信号作成部１２及びシャッタータイミング作成部１３で構成されている。二次元撮像素子１１として例えばＣＣＤカメラを例にとると、光学系１０により二次元撮像素子１１の撮像面に結像された光は撮像面に配列されている画素セルに電荷として蓄えられ、シャッタータイミング作成部１３によるタイミング制御により１秒間に６０回の電荷蓄積と読出しを繰り返すことで、映像信号作成部１２より映像信号として出力される。
【００３６】
ここで二次元撮像素子１１の電荷蓄積と読出しの周期は１／６０秒であり、電荷読出時間は固定であることから、残りの時間を電荷蓄積時間に割り当て、この電荷蓄積時間の範囲内でシャッタータイミング作成部１３によるシャッタースピードに相当する時間だけ電荷を蓄え、残りの時間電荷をカットすることで、いわゆる電子シャッターの機能が実現できる。
【００３７】
そこで本発明にあっては、煙濃度計測部８によって検出した煙濃度Ｄに対応してシャッタータイミング作成部１３のシャッタースピードＳｖを調整する。
【００３８】
図５は、図４のシャッタータイミング作成部１３における煙濃度計測部８からの煙濃度Ｄ［％／ｍ］に対するシャッタースピードＳｖ［ｓｅｃ］の特性である。まず煙濃度Ｄ＝０［％／ｍ］の場合には、シャッタースピードＳｖ０が初期設定されている。即ち監視範囲９における炎５の画像について、図１７（Ｂ）のヒストグラムの炎部分５ｂのような輝度値の分布となるようにシャッタースピードＳｖ０を初期設定している。
【００３９】
このような煙濃度Ｄ＝０［％／ｍ］のシャッタースピードＳｖ０の初期設定に対し、煙濃度Ｄ＝５０［％／ｍ］になった場合、１ｍ先の物体を煙が発生する前と同じ明るさの画像輝度とするためには、シャッタースピードを初期設定値Ｓｖ０の２倍となる２Ｓｖ０とすればよい。
【００４０】
したがって、この煙濃度Ｄ＝０［％／ｍ］のときのシャッタースピードＳｖ０と煙濃度Ｄ＝５０［％／ｍ］のときのシャッタースピード２Ｓｖ０によって、煙濃度に対するシャッタースピードの特性直線が決まり、この特性直線に従ってシャッタータイミング作成部１３はシャッタースピードを設定して、二次元撮像素子１１の電荷蓄積時間を制御する。
【００４１】
図６は図４の第２実施形態の処理動作である。まずステップＳ１で二次元撮像素子１１となるＣＣＤのシャッタースピードを、炎の明るさを基準にシャッタースピードＳｖ０に初期調整する。この状態で監視範囲の監視動作を監視し、ステップＳ２で煙濃度計測部８により煙濃度Ｄを検出し、ステップＳ３で図５の直線特性に従ってシャッタータイミング作成部１３のシャッタースピードを調整する。
【００４２】
この調整されたシャッタースピードによりステップＳ４で映像信号作成部１２が二次元撮像素子１１の電荷蓄積と読出動作を毎秒６０回繰り返し、映像信号を出力する。このようなステップＳ２〜Ｓ４の処理を、ステップＳ５で終了指示があるまで繰り返す。ここではＣＣＤで説明したが、その他の原理で画像を蓄積するものであっても良い。
【００４３】
図７は本発明の炎検出装置の第３実施形態であり、この実施形態にあっては、図１及び図４の煙濃度計を用いた煙濃度計測部８の代わりに監視範囲の撮影画像の画像処理により煙濃度を判断するようにしたことを特徴とする。
【００４４】
図７において、この実施形態の炎検出装置は、光量制限部７、二次元撮像部１、画像処理部１４及び基準光源判断部１５で構成される。光量制限部７及び二次元撮像部１は図１の第１実施形態と同じである。画像処理部１４は二次元撮像部１で撮影された映像信号を入力し、ＡＤ変換した後にメモリに格納し、監視画像に含まれる炎５の画像を抽出し、火災や炎の位置等を検出する。
【００４５】
この実施形態にあっては、光量制限部７を介して二次元撮像部１で撮像される監視範囲９の中に基準光源１６を配置している。基準光源１６は火災による煙濃度の判断に使用される。装置の使用開始前の初期調整において、二次元撮像部１で撮影されて画像処理部１４で得られた画像に含まれる基準光源１６の画像から、基準光源１６の基準となる光量を検出し、判断部１５に初期光量として記憶しておく。
【００４６】
監視中にあっては、画像処理部１４から得られる基準光源の画像について基準光源１６の光量をその都度検出し、初期調整で記憶した初期光量と比較している。火災により監視範囲９に煙が充満すると炎５からの光量も減衰するが、同時に基準光源１６からの光量も減少する。このため、画像処理部１４の画像に含まれる基準光源１６の画像を基準光源判断部１５で処理して基準光源１６の光量を検出すると、この光量は初期光量に対し煙濃度に対応して減少している。
【００４７】
したがって、基準光源１６に対する検出光量が初期光量に一致するように光量制限部７の光量制限を低下させる。これは監視範囲の煙濃度に応じて光量制限部７の光量制限を低下させたことと実質的に同じである。このように基準光源判断部１５において、基準光源１６の初期光量がそのときの検出光量に一致するように光量制限部７の光量制限、具体的には絞りを開くことで、図１の第１実施例における図２の煙濃度Ｄに対する絞りＦの特性直線に従ったと同じ光量制限部７の調整が実現できる。
【００４８】
図８は図７の第３実施形態の処理動作である。まずステップＳ１で炎の明るさを基準に光量制限部７の初期調整を行う。続いてステップＳ２で基準光源１６を撮影画像から抽出して光量を検出し、初期光量として基準光源判断部１５に記憶する。このステップＳ１，Ｓ２の初期処理が済むと、ステップＳ３以降の監視処理に入る。
【００４９】
監視処理では、まずステップＳ３で監視画像を撮像して炎を検出するための画像処理を行う。次にステップＳ４で撮影画像中の基準光源１６の画像を抽出する。次にステップＳ５で基準光源１６の初期光量と現在撮像した画像の中の基準光源１６の検出光量とを比較し、初期光量に対し検出光量が小さい場合には基準光源の検出光量が初期光量に増加するように、光量制限部７の光量制限を低下させる。このようなステップＳ３〜Ｓ５の処理を、ステップＳ６で終了指示があるまで繰り返す。
【００５０】
尚、図７の基準光源判断部１５にあっては、監視中の基準光源１６の検出光量が初期光量に一致するように光量制限部７の光量制限を調整しているが、初期光量と検出光量の差から煙濃度Ｄを算出し、算出した煙濃度Ｄについて、図２の特性直線に従って光量制限部７の光量制限を調整するようにしてもよい。
【００５１】
図９は本発明による炎検出装置の第４実施形態のブロック図であり、この実施形態にあっては図７と同様に、撮影した画像から煙濃度を判断して光量制限を調整するが、図７のように基準光源１６は使用しないようにしたことを特徴とする。
【００５２】
図９の炎検出装置は、光量制限部７、二次元撮像部１、画像処理部１４、パワースペクトル判断部１７で構成される。パワースペクトル判断部１７は二次元撮像部１で撮影された監視範囲９の画像のパワースペクトルを解析し、煙がない状態では監視範囲９に存在する物体の輪郭が明確なエッジを持つことでパワースペクトルが高い周波数帯域まで分布しているのに対し、火災による煙が充満すると、画像の輝度が下がるだけでなくエッジ部分がぼやけ、パワースペクトルの高周波成分の強度が減少してくることによって煙濃度を判断している。
【００５３】
図１０（Ａ）は監視範囲９の撮影画像の一例であり、電球の画像４ａと箱の画像６ｂが存在している。この撮影画像について、水平ラインＬ−Ｌ´の輝度分布は図１０（Ｂ）のようになる。このとき監視範囲９には煙が存在しないことから、図１０（Ａ）の電球の部分４ａ及び箱の部分６ｂの画像の部分は背景に対し明確なエッジを持っている。
【００５４】
この図１０（Ｂ）の輝度分布の空間周波数のパワースペクトルを求めると図１０（Ｃ）のようになり、物体のエッジ部分が明確であることから輝度データ４Ａ，６Ｂの境界部分での変化も尖鋭となり、パワースペクトルは高周波成分まで分布している。
【００５５】
図１０（Ｄ）は監視範囲９に煙があるときの図１０（Ａ）の水平ラインＬ−Ｌ´の輝度データであり、電球の輝度データ４Ｂ及び箱の輝度データ６Ｂは図１０（Ｂ）に対し輝度が低下すると同時に煙によりエッジ部分がぼやけ、エッジ部分で滑らかな変化となっている。このため、図１０（Ｄ）の煙があるときの輝度データの空間周波数のパワースペクトルは、図１０（Ｅ）のようなり、煙がないときの図１０（Ｃ）のパワースペクトルに比べると、高周波成分の強度が減っていることが分かる。
【００５６】
このため図９のパワースペクトル判断部１７にあっては、図１０（Ｃ）の煙がない初期調整の段階のパワースペクトルの周波数特性を記憶しておき、監視中における撮影画像から得られた例えば図１０（Ｅ）のようなパワースペクトルとの比較で高周波成分の減少から煙濃度を判断し、煙濃度に応じてパワースペクトルの高周波成分が初期状態と同じになるように光量制限部７の光量制限を低下させる。
【００５７】
図１１は図１０の処理動作のフローチャートである。まずステップＳ１で炎の明るさを基準に光量制限部７を初期調整し、この状態でステップＳ２で監視範囲９の画像についてパワースペクトル判断部１７でパワースペクトルを求めて、例えば高周波帯域での１または複数の特定波長でのパワー値を記憶しておく。続いてステップＳ３〜Ｓ５の監視処理を行う。ステップＳ３で監視画像を撮像して炎検出のための画像処理を行う。
【００５８】
次にステップＳ４で撮影画像を対象にパワースペクトルを求め、高周波帯域の１または複数の特定波長のパワー値を検出する。続いてステップＳ５で、検出したパワー値と初期調整で求めているパワー値とを比較し、検出パワー値が一致するように光量制限部７の光量制限を低下させるように調整する。このようなステップＳ３〜Ｓ５の処理を、ステップＳ６で終了指示があるまで繰り返す。
【００５９】
ここで図９の実施形態にあっては、図１０（Ｃ）（Ｅ）のパワースペクトルについて高周波帯域の１または複数の特定波長のパワー値を検出して初期パワー値と比較することで光量制限部７の調整を行っているが、パワースペクトルの変化を煙濃度Ｄに変換し、変換した煙濃度Ｄを例えば図２の特性直線に従って光量制限部７の絞りＦに変換して光量制限の調整を行うようにしてもよい。
【００６０】
尚、上記の実施形態は光量制限部７として絞りを例にとるものであったが、絞りの代わりに減光フィルタを用いることもできる。減光フィルタを用いた場合には、減光率の異なる複数のフィルタを準備し、炎の輝度を基準に図１７（Ｂ）のヒストグラムが得られる減光率の減光フィルタを初期選択し、この状態で監視動作を行い、煙濃度に応じて光量制限を調整するように減光フィルタを切替選択すればよい。
【００６１】
また上記の実施形態は、二次元撮像部１として描画撮像を行うＣＣＤカメラを例にとるものであったが、画像撮像指示に基づいて１画面単位に画像を撮影する静止画像を撮像する二次元撮像部であってもよいことはもちろんである。
【００６２】
更に、１画面単位で画像を撮像する場合、機械式シャッタ（スチールカメラ）であってもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、火災による煙や水蒸気等が監視空間に充満して撮像部に対する光量が減少しても、この光量減少の原因となった煙濃度の増加に応じて光量制限を低下させることで、全体としての光量制限を炎の明るさを基準とした初期設定の際の光量制限と実質的に同じになるように調整でき、煙や水蒸気等が発生しても常に炎検出の画像処理に適した画像を得ることができ、更に煙濃度と撮影画像の輝度値から正確な炎の輝度値を求めることができ、したがって絶対的な明るさ情報である炎の輝度値を利用した炎の検出判断も確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のブロック図
【図２】図１の煙濃度に対する絞り制御の特性図
【図３】図１の処理動作のフローチャート
【図４】本発明の第２実施形態のブロック図
【図５】図２の煙濃度に対するＣＣＤシャッタースピード（電荷蓄積時間）制御の特性図
【図６】図４の処理動作のフローチャート
【図７】本発明の第３実施形態のブロック図
【図８】図７の処理動作のフローチャート
【図９】本発明の第３実施形態のブロック図
【図１０】図９の煙濃度計測で使用する水平ライン画像のパワースペクトルの説明図
【図１１】図９の処理動作のフローチャート
【図１２】従来のオートゲンイコントロール付きの炎検出装置のブロック図
【図１３】従来のオートアイリス付きの炎検出装置のブロック図
【図１４】従来の絞り又はゲインを固定する炎検出装置のブロック図
【図１５】肉眼画像と図１３のＣＣＤカメラの撮影画像の説明図
【図１６】図１３のＣＣＤ撮影画像の輝度に対する画素数のヒストグラム
【図１７】炎に合わせて制限光量を調整した場合のヒストグラム
【図１８】火災による煙や水蒸気による光量減少を受けた低コントラスト画像のヒストグラム
【符号の説明】
１：二次元撮像部
５：炎（対象物）
７：光量制限部
８：煙濃度計測部
９：監視範囲（監視空間）
１０：光学系
１１：二次元撮像素子（ＣＣＤ）
１２：映像信号作成部
１３：シャッタータイミング作成部
１４：画像処理部
１５：基準光源判断部
１６：基準光源
１７：パワースペクトル判断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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