(57)【要約】【課題】  熱源の持つ潜在的な性質に関する情報を用いながら定量的に火災危険度を演算することで、精度が高く火災を未然に防止し得る火災予防システムを提供する。【解決手段】  熱源から発せられる光を画像として捉えることが可能な少なくとも１台のセンサーを備える熱源検知部１と、この熱源検知部１で得られた画像情報から熱源の特徴量を抽出する画像処理部２と、熱源に関する情報とその熱源の周囲の環境に関する情報とを予め登録する情報格納部５と、画像処理部２で得られた特徴量をキーとして熱源に関する情報及び前記環境に関する情報を読み出して、特徴量とその特徴量に応じた熱源に関する情報及び環境に関する情報を用いて熱源の火災危険度を演算する解析部４と、画像処理部２で得られた熱源の特徴量及び／又は解析部４で得られた火災危険度に関する演算結果を信号出力する出力部６を有する。【選択図】  図１
2006072863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を非接触に２次元平面で捉えることが可能な少なくとも１台のセンサーにより、着火可能性のある熱源を検知し、火災の危険度を定量的に評価するとともにその危険度に関する情報を出力する火災予防システムであって、熱源から発せられる光を画像として捉えることが可能な少なくとも１台のセンサーを備える熱源検知部と、この熱源検知部で得られた画像情報から熱源の特徴量を抽出する画像処理部と、前記熱源に関する情報とその熱源の周囲の環境に関する情報とを予め登録する情報格納部と、前記画像処理部で得られた特徴量をキーとして前記熱源に関する情報及び前記環境に関する情報を読み出して、前記特徴量とその特徴量に応じた前記熱源に関する情報及び環境に関する情報を用いて前記熱源の火災危険度を演算する解析部と、前記画像処理部で得られた熱源の特徴量及び／又は前記解析部で得られた火災危険度に関する演算結果を信号出力する出力部とを有することを特徴とする火災予防システム。
【請求項２】
前記解析部で演算された火災危険度が予め設定される指標よりも高い場合に、前記出力部は警報信号を発信し、この警報信号を受信して表示する警報部を有することを特徴とする請求項１記載の火災予防システム。
【請求項３】
前記熱源検知部は、波長８００ナノメートル以下の可視光線域を遮断するフィルタを装着したＣＣＤ撮像素子であることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の火災予防システム。
【請求項４】
前記熱源に関する情報は、前記熱源が発生する場所をあらかじめ想定して特定する位置情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の火災予防システム。
【請求項５】
前記出力部から信号出力される演算結果を通信ネットワーク手段に送信する情報発信部と、前記ネットワーク手段を介して前記演算結果を受信して閲覧可能な端末部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の火災予防システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災の発生を未然に防止する火災予防システムに係り、特に火災の前兆をセンサーによって検知し、それを総合的に評価することによって火災発生の危険度を定量的に火災危険度として演算し、監視者・利用者または本人に報知を行うことが可能な火災予防システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の急速な少子高齢化に伴い、火災による逃げ遅れ死亡者の半数以上は高齢者で、さらにその大半が75歳以上の後期高齢者である。これは、火災の発生に気が付かないことに加えて、例え火災を認知できても判断能力の衰えや、手足が思うように動かない身体能力の衰えによって、通常逃げることができる状況下であっても犠牲になってしまうケースが多々発生している。
従来、火災報知器は煙検知装置や撮像素子などの各種センサーを用いて、それらから得られる信号によって火災発生を正確に認識することに注力されていた。つまり、市販されている火災報知器は、火災が発生した後に、迅速にしかも正確に利用者または関係者に報知するものである。
しかしながら、煙検知装置では煙が火災によるものなのかあるいは単に煙草の煙なのかの判別が困難なこともあって、他の火災検知器からの信号と併せて火災の判断を行なわなければならないケースが多く、また、撮像素子などのセンサーの場合には、炎の誤検知防止の観点から炎を確証した時点では既にある程度の火災規模に達しており、周囲への延焼防止にしか機能できないというケースも多かった。
そこで、これまでにも火災報知器について火災が大きくなる前に消火を可能とするための技術が開発されてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「情報処理装置」として、取得された情報から予測された結果に対応した処理を実行させるようにする装置が開示されており、その中の一部に、インデックスを火事として火事かどうかを判断するために影響処理予測において温度が一定以上に上昇しているか否かを判断するようにしている。具体的には特許文献１の図３０にその処理のフローチャートが開示されている。
このように温度が一定以上に上昇しているかを判断することによって、例えば単にエアコンによる小さな温度上昇か否かの判断を可能として、警戒すべき事象かそうでないかを判断することが可能である。その上で、火事が発生した判断された場合には、その火事の発生と関係機関への通報したことをユーザに通知するようになっている。
また、特許文献１には火事とは別にインデックスに火災を備えており、図２８に示されるようにサイレン音が警戒時間以上に継続しているか否かを判断することで影響の有無を判断している。
【０００４】
また、特許文献２には、煙、熱、ガス等の火災現象の物理量に関する検出情報及び／または部屋の大きさや人数、周囲温度等の環境情報に基づいて火災確度や危険度等の少なくとも１つの火災情報を得るための「火災警報装置」について開示されている。
本特許文献２に開示される発明では、火災現象に基づく物理情報の検出情報や環境情報を条件として火災確度の定義関数によって、火災確度を演算している。例えば、物理情報の検出情報としては煙のセンサレベルを用いたり、環境情報としては時間や天井高さなどが採用されている。
このように構成される特許文献２に開示された発明においては、単に火災感知器から出力される信号レベルが一定値以上であるというような単純で一義的な決定ではなく、種々の環境条件を考慮することができ総合的に火災判定することが可能である。
【０００５】
さらに、特許文献３には、「炎検知装置」としてＣＣＤ撮像素子を用いて精度よく炎を判定することが可能な炎検知装置が開示されている。この炎検知装置は、炎から放射される可視帯域の波長光を減光フィルタにより９０％以上減光させ、その減光フィルタにより減光された可視帯域の波長光をＣＣＤ撮像素子に入射して撮像し、その撮像された画像を処理して対象物の時間的な拡大と縮小の変化及び又はゆらぎ周波数から炎を判定するものである。
この発明においては、可視帯域の波長光を９０％以上減光させることで赤外線撮像素子のダイナミックレンジをフルに使って炎からの光エネルギーに対応した階調値を持つ画像信号が得られ、画像信号の分解能を簡単に高めて精度の高い画像処理による炎の判定ができる。
【０００６】
また、特許文献４には、「テレビカメラを用いた火災監視装置」として、テレビカメラで撮像された監視区域の画像の中の異常点の画像を対象にして放射エネルギを推定して火災を判断し、火災信号及び火災検出に使用した映像信号を監視センタ側に送ってモニタテレビに映し出して監視員に確認させる装置が開示されている。
このような火災監視装置では、放射エネルギによって火災を判断すると同時に最終的には監視員がモニタを見ながら確認が可能であるため信頼性の高い火災監視装置を提供することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−１８７３６６号公報
【特許文献２】特開平２−１９５４９５号公報
【特許文献３】特開２００３−２７００３７号公報
【特許文献４】特開平５−２０５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術では、情報処理装置として概念の広い発明で、温度が一定以上に上昇しているということのみで、火事か否かを判断するには、多様な状況を判断することができないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された従来の技術では、本願発明に最も近似するものと考えられるが、火災現象の物理量に関する検出情報や環境情報に基づいて火災確度や危険度等の火災情報を得ることができ、利用される情報が多様であるのである程度精度の高い火災確度は得られるものと考えられる。しかし、火災あるいはその前兆現象が発生した場合において、その現象に起因する検出情報や周囲の環境情報では、現状発生していることのみを基礎情報として火災確度を判断せざるを得ない。
例えば、ガスコンロを使用しているような場合においては、かなりの火力があり炎から発生する検出情報のみからであればかなり危険度が高いようにも判断されるが、実際にはガスコンロにおける炎の使用は計画的かつ制御された使用であるためその場所以外で発生した場合の火元よりははるかに安全とすべきである。
このように特許文献２に開示される従来技術においては、火元の性質に関する情報がなく、火災現象の物理量に関する検出情報を使用して火災を判断するものである。また、周囲の環境情報としても時間や天井の高さなど炎あるいは火災の拡大程度を把握するための環境情報であり、炎や火災の元となっている火元や熱源の潜在的な性質を考慮しているものではなく、これらを踏まえた上で火災確度を判断しているものではない。従って、火災現象の物理量に関する検出情報をベースに判断するため、火災の拡大と情報の確度の関連性が高く、まだまだ未然に火事を防止するという抑止効果については十分ではないという課題があった。
【０００９】
そして、特許文献３に記載された従来の技術では、ＣＣＤ撮像素子と可視光を減光させるためのフィルタを備えているため、炎を判定することができるが、炎自体の判定であり、それが炎であるか否かを判断するに過ぎず、前述のとおりその炎が制御されたものであるのか、あるいは計画的に使用されるものであるのか、その炎の物理的現象とは無関係な性質についての判断はＣＣＤ撮像素子からの信号のみでは不可能であった。従って、炎自体の判断はできるものの、火災であるか否かあるいは火災へと発展するおそれのある火元であるか否かに関する判断はできないという課題があった。
【００１０】
特許文献４に開示される従来の技術においては、最終的な判断を人間に求めており、その前の段階の放射エネルギ測定では、温度、炎輪郭の大きさ、距離などを入力することで放射エネルギを演算しているため、本技術においても、炎の物理的現象とは無関係な性質に関する判断はこの放射エネルギ測定では困難であり、結局火災の発生か否かに関しては人間がモニタを常に見て確認する必要があるという課題があった。
【００１１】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、火災の原因となる熱源の物理的現象に係る情報のみならず、熱源の持つ潜在的な性質に関する情報を用いながら定量的に火災危険度を演算することで、精度が高く、しかも時間的に早い段階における判断を可能とすることで、火災を未然に防止し得る火災予防システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である火災予防システムは、熱源を非接触に２次元平面で捉えることが可能な少なくとも１台のセンサーにより、着火可能性のある熱源を検知し、火災の危険度を定量的に評価するとともにその危険度に関する情報を出力する火災予防システムであって、熱源から発せられる光を画像として捉えることが可能な少なくとも１台のセンサーを備える熱源検知部と、この熱源検知部で得られた画像情報から熱源の特徴量を抽出する画像処理部と、熱源に関する情報とその熱源の周囲の環境に関する情報とを予め登録する情報格納部と、画像処理部で得られた特徴量をキーとして熱源に関する情報及び環境に関する情報を読み出して、特徴量とその特徴量に応じた熱源に関する情報及び環境に関する情報を用いて熱源の火災危険度を演算する解析部と、画像処理部で得られた熱源の特徴量及び／又は解析部で得られた火災危険度に関する演算結果を信号出力する出力部とを有するものである。
上記構成の火災予防システムでは、解析部は、画像処理部によって抽出された熱源の特徴量をキーとして情報格納部から熱源に関する情報及び環境に関する情報を読みだして、これらも加味した火災危険度の演算を行うという作用を有する。従って、この火災危険度の演算結果には、現状の熱源に関する物理的な現象に基づく情報のみならず、熱源の潜在的な性質やその熱源の制御状態などの情報が付加されるという作用を有する。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明である火災予防システムは、請求項１記載の火災予防システムにおいて、解析部で演算された火災危険度が予め設定される指標よりも高い場合に、出力部は警報信号を発信し、この警報信号を受信して表示する警報部を有するものである。
このような構成に係る火災予防システムにおいては、請求項１記載の発明の作用に加えて火災危険度が予め設定される指標よりも高い場合には、警報信号を発することで利用者あるいは監視者に対して危険性を報知するという作用を有する。
【００１４】
そして、請求項３に記載の発明である火災予防システムは、請求項１又は請求項２に記載の火災予防システムにおいて、熱源検知部を波長８００ナノメートル以下の可視光線域を遮断するフィルタを装着したＣＣＤ撮像素子とするものである。
このような構成の火災予防システムにおいては、熱源感知に不要な可視光線域を遮断して、赤外領域の光情報を検知するため、熱源としての発熱に関する情報をより精度良く検知できる作用を有する。
【００１５】
さらに、請求項４に記載の発明である火災予防システムは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の火災予防システムにおいて、熱源に関する情報は、熱源が発生する場所をあらかじめ想定して特定する位置情報とするものである。
上記構成にかかる火災予防システムにおいては、特に、熱源が発生する場所を予め想定して特定する位置情報を情報格納部に格納しておくことで、解析部は、その位置情報を読み出すことができ、熱源が例えばコンロやストーブなど利用者が通常時に制御しながら使用するものであることを認識し、火災危険度は通常の火災の火元として認識されるものの火災危険度は制御されていることが加味されて演算され、火災に関して火元の物理的な現象に基づく物理量では判断が不可能な状態について判断するという作用を有する。
【００１６】
さらに、請求項５に記載の発明である火災予防システムは、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の火災予防システムにおいて、出力部から信号出力される演算結果を通信ネットワーク手段に送信する情報発信部と、ネットワーク手段を介して演算結果を受信して閲覧可能な端末部を有するものである。
上記構成にかかる火災予防システムにおいては、情報発信部が解析部において演算された演算結果を、通信ネットワーク手段を介して端末部に送信することで遠隔において利用者や監視者または本人が演算結果を受信して閲覧することを可能とする作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の火災予防システムでは、火災の火元となる熱源について、その物理的現象に関して熱源検知部で取得する情報のみならず、この情報に含まれる特徴量を抽出してそれをキーとして熱源に関する情報や環境に関する情報を読み出して解析部で火災危険度を演算するため、熱源検知部で得られる現状の情報のみならず、熱源に関する情報や熱源の周囲の環境に関する情報を加味して総合的な火災危険度の評価を実施することができる。
よって、火災危険度の評価の精度も向上し、例えばガスコンロなどの火元の状態も制御下にあって安全性が高い状態においては、熱源に関する情報から安全性が高いように評価されるため、熱源に応じて多様化した評価が可能となるという効果もある。
従って、多様な火元の安全性が確保された状況からでも高精度に火災危険度の評価が可能であり、未然に火災を防止することが可能である。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の火災予防システムでは、特に、警報信号によって、予め設定された程度の火災危険度が発生していることを認識することができる。
【００１９】
そして、本発明の請求項３に記載の火災予防システムでは、特に、例えば蛍光灯など可視光の輝度が高いものの熱的エネルギーという点では直接的には問題とならない熱源について検知の対象から排除可能である。
【００２０】
さらに、本発明の請求項４に記載の火災予防システムでは、熱源の位置情報を用いることで、熱源が予め想定され制御されるものであるか否かの判断が可能となり、不意に発生する熱源と判別しながら火災危険度を演算可能であるため、より多様化しながら精度の高い検知が可能となる。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の火災予防システムでは、本システムの利用者あるいは監視者が火災予防の対象となっている建造物の外部にいながら、容易に解析部における演算結果などの情報を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る火災予防システムを実施するための最良の形態を図１乃至図１６に基づき説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明に係る火災予防システムの実施例１について図１乃至図１３を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る火災予防システムの構成図である。
図１において、本実施例に係る火災予防システムは、火災予防の対象となる建造物に発生する熱源を含む空間を２次元平面で画像として捉える撮像部１を備え、この撮像部１で得られた画像から熱源に関するものを画像処理部２で抽出する処理を行う。
【００２４】
図２は本実施例に係る火災予防システムの撮像部の概略構造図である。図２において、撮像部１は、火災を予防しようとする熱源監視領域に応じた画角（視野角）を有するレンズ系１Ｂとレンズ系から光電変換部に入光する光のスペクトラム（波長）を制限する光学フィルタ１Ａで構成されるレンズ系と、空間を捉えることが可能な二次元の光電変換素子（例えばＣＣＤ）などの撮像素子１Ｃから構成される光電変換部を有している。撮像素子１Ｃからは予め定められる所望の時間間隔で画像を取得してこれを画像処理部２に伝送している。
光学フィルタ１Ａは、例えば、波長８００ナノメートル以下の可視光線域を遮断するフィルタを装着するとよい。このフィルタによって、熱源感知に不要な可視光線域を遮断して、赤外領域の光情報を検知するため、熱源としての発熱に関する情報をより精度良く検知できる。
画像処理部２においては、例えば熱源として判断するための可視光や赤外線の波長、周波数あるいは強度に関する閾値について、予め画像処理用データベース３に格納された情報を基に熱源を判断してその特徴量を抽出する。抽出は、画素毎に行なってもよいし、ある程度の画素の集合を領域と判断させておいて、その領域毎に抽出するようにしてもよい。また、熱源の特徴量の抽出に用いられる情報は、可視光などの波長や周波数あるいは強度に関する情報や位置情報に限定するものではなく、これらの他にも先に説明した領域に関して予め設定された内容に関する情報なども画像処理用データベース３に予め含めておくとよいし、さらに、画像処理部２によって抽出された熱源の特徴量も画像処理用データベース３に格納しておくとよい。
なお、特徴量とは、前述のとおり熱源として判断されるための特徴に関する物理量であり、例えば熱源として発している可視光や赤外線の波長や周波数、あるいは強度に関する情報や、また、熱源の位置に関して撮像部１において撮像された画像上の画素に関する情報などが考えられる。
【００２５】
次に、画像処理部２において実行される処理について図３乃至図５を加えて参照しながら具体的に説明する。
図１における画像処理部２は、撮像素子１Ｃからの例えば２次元アナログ画像データに対してＡ／Ｄ変換し、その光強度に応じて例えば８ｂｉｔの信号に変換し、それを後段の信号処理で使うための形式に変換する機能を備える。
図３は、火災予防システムを設置した空間において、撮像部１から得られる画像を模式的に示す概念図である。
この環境では、台所での調理現場を仮定しており、コンロ１２にやかん１０がかけられた状態になっている。他に、食器棚１３と窓９があり、窓からは太陽光が入っている。
【００２６】
図４は光強度に応じて、Ａ／Ｄ変換した後の画像である。図中、Ｖ00は、撮像素子１Ｃの画素の原点を表し、ｋ及びｌはそれぞれ画素位置のｘ座標及びｙ座標を表している。
ここで、さらにＡ／Ｄ変換後の処理について以下のとおり説明する。まず、２値化の閾値Ｖthを監視対象の熱源が感知できるように定める。この２値化の閾値については、画像処理用データベース３に予め値を定めて格納しておき、下記処理を行うときにそのデータを画像処理部２によって読み出す。また、Ａ／Ｄ変換された信号を撮像素子１Ｃの画素（ｋ，ｌ）についてＶklと表記する。この時、Ｖkl≧Ｖthになる場合、その画素位置（ｋ，ｌ）の画素値Ｗkl＝"１"とし、Ｖkl＜Ｖthの時には、その画素位置（ｋ，ｌ）の画素値Ｗkl＝"０"とする２値化処理を行うことができる。このようにして２値化処理した後の状態を模式的に示すのが図５である。
２値化処理の後、Ｗkl＝１である画素の固まり毎に番号を付けていくラベリング処理を行う。この処理方法の一例を次に示す。まず、撮像素子１Ｃ上のある１画素(ｘ、ｙ)に注目したとき、Ｗxy=１であり、かつラベルがつけられていないものを探しだす。このとき、(ｘ、ｙ)に隣接している４画素（ｘ−１，ｙ−１），（ｘ、ｙ−１）、（ｘ＋１，ｙ−１）、（ｘ−１，ｙ）を調べ、それらにラベルが付与されていない場合は、ラベル値ｊを付与する。ここで、ｊは初期値を１とする数であり、ラベル付与毎に１ずつ増加していく数である。隣接している４画素について、すでにラベルが付与されている場合、隣接している４画素について付与されているラベル値がすべて一致している場合は、そのラベル値を画素(ｘ、ｙ)に付与する。異なる場合は、その中で一番小さいラベル値を(ｘ、ｙ)に付与する。また、この場合は同じ固まり内で違うラベルが付与されていることになるので、その異なるラベル値について、画像全体でラベル値が小さいものに付け直す。例えば、隣接している４画素にラベル値q、ラベル値ｒ（ｑ＞ｒ）がつけられていた場合、(ｘ、ｙ)にはラベル値ｒをつけ、かつ画像全体について、ラベル値ｑがつけられている画素をラベル値ｒに付け直す作業を行うことになる。この作業を画面すべての画素に行う。
以下ではそれぞれのＷkl＝１の固まりをクラスタと呼び、そのラベル値をｊとする。ラベリングが終了した後、それぞれのクラスタについて、その重心位置とサイズを求める。（ｘj、ｙj）をラベル値ｊのクラスタの重心位置、Ｄｊをサイズとすると、それは次式で表される。
【００２７】
【数１】
2006072863.tif 000003
2006072863.tif 000004
2006072863.tif 000005
【００２８】
ここで、ｋｌ∈ｊは、ラベル値ｊのクラスタを構成するすべての画素上の点（ｋ、ｌ）を意味する。こうして求めた値を次段の信号処理部４に送信する。
このように、画像処理部２では撮像部１において所定の時間間隔毎に撮像された画像に対して、Ａ／Ｄ変換処理（２値化処理）を行い、所定の時間間隔毎に得られる２値化画像データに基づいて次段の信号処理に必要な情報（クラスタの重心位置とそのサイズ）を出力するようになっている。
すなわち、本実施の形態では、特徴量として抽出されたのは、ラベリングによって１が付されたクラスタの重心位置とそのサイズということになる。
画像処理部２によって抽出された熱源の特徴量は、信号処理部４において信号処理される。その信号処理は、予め信号処理用データベース５に格納される熱源に関する情報及び火災予防の対象となっている建造物内外の環境に関する情報を読み出して行われる。
信号処理部４は、画像処理部２から送信される特徴量を基にして、火災危険度Ａを演算するが、その演算にはステップがあり、まず、特徴量からそれがコンロなどの場所が特定されている熱源なのか、そうでないかを評価する。これを基にして、時間から評価した危険度Ａt、大きさや場所から評価した危険度Ａsを演算し、最終的な火災危険度Ａを算出する。
信号処理部４でこのような演算を行うため、信号処理部４には事前にいくつかの情報を登録しておく信号処理用データベース５が接続されている。信号処理用データベース５では、信号処理に必要な情報を予め格納しておく。また、この情報は、例えば図６に示されるようなデータ構造を有するものである。
【００２９】
図６は、信号処理用データベースに格納される情報のデータ構造を示す概念図である。図６において、格納される情報はカメラ毎、すなわちセンサー毎にチャートとして格納されるものである。
火災危険度の演算には、まず場所が特定されている熱源の情報を与えておく必要がある。そこで、その熱源の平均重心（Ｘi，Ｙi）とその大きさＳiを事前に登録しておく。ここでｉは熱源の登録番号を表す（ｉはｉ＞０とする）。また、これら登録された熱源に関しては、通常発生すると想定される熱源発生時刻に対する危険度Ａtl，iが予め登録されている。さらに、熱源の通常消える時間間隔Ｔth，iも登録されている。
このように熱源に関するデータとして登録しておく。これら登録されたデータは、信号処理部４が前述の特徴量をキーとして信号処理用データベース５を検索して、熱源番号を読みだした後、特徴量と熱源番号毎に格納されるデータを照合して、得られた特徴量に対して該当する熱源を特定するものである。
また、固定データとして一般的に想定される熱源サイズに関する危険度の尺度や、周囲の環境に関するデータ、例えば、可燃物のある範囲など火災危険度に関連性があると考えられるデータを格納しておく。この可燃物のある範囲に示される座標は、画像中の画素の座標を示しており、この範囲に含まれるか否かの判断も本実施の形態においては、特徴量のうちの熱源の重心をキーとしてこの座標を読みだして範囲内にあるか否かの判断を行なうものである。
さらに、熱源の登録の有無についても考慮されており、熱源データとして登録されている場合は、想定された熱源であることから補正値が０．５と定められており、想定されず登録されていない熱源に比較して危険度が割り引かれている。
また、可燃物がある場所か否かによっても補正値が振り当てられている。
以上、本実施の形態の信号処理用データベース５に格納される情報データの構造について説明したが、図６に示されるデータに限定するものではなく、画像処理部２によって抽出される熱源の特徴量から熱源を特定することが可能な熱源データや火災危険度に関連性のある固定データなどであればいずれのようなデータであってもよい。
【００３０】
ここで、撮像部１によって観測された熱源ｊ'についての評価工程について説明する。図７はその熱源ｊ'の評価工程を表すブロック図である。
図７において、ステップＳ１でデータ処理を開始する。次にステップＳ２で、比較する熱源を熱源番号１とする。そして、ステップＳ３で、観測された熱源ｊ'の特徴量（クラスタの重心位置とサイズ）から、場所が特定されている熱源番号１の熱源と照合させて一致するかどうかを評価する。この照合のために、次式から、登録されている熱源からの位置のずれΔｒi，大きさのずれΔＳiを算出する。
【００３１】
【数２】
2006072863.tif 000006
【００３２】
但し、このとき、位置ずれ許容範囲ｒth、サイズずれ許容範囲Ｓthを先に登録しておく。もし、ある値ｉ'で真になった場合は、観測された熱源ｊ'を登録番号ｉ'の熱源として登録されているとして、Ｒj'にｉ'を代入する（ステップＳ６）。ここで、Ｒj'は観測された熱源ｊ'が登録されているかどうかを表すフラグである。そして、ステップＳ５ですべてのｉに対しΔｒi＜ｒthかつΔＳi＜Ｓthかどうかを評価したかを確認し、未評価であればステップＳ４で比較する熱源を次の番号にして繰り返し、評価済みであればステップＳ７で処理を終了する。
【００３３】
このようにして熱源を評価する際には、太陽光などからの近赤外線による誤検知については、図６の熱源番号２として示される（窓）のように「安全な熱源」として登録することで排除することができる。また、先に太陽光を含み、かつ観測熱源が発生していない状態を記録しておき、それと現在の取り込み画像の差分をとることでも影響を除くことが可能である。
【００３４】
次に、時間から評価した火災危険度Ａtを算出する。まずその熱源が使われているべき時刻に使われているかを評価するための危険度Ａtl，iを算出する。そのために図６で示したように事前に関数Ａtl，i（ｔr）を定義しておく。ここで、ｉは熱源の登録番号（ただし、登録されていない一般の熱源をあらわすものとしてｉ＝０の場合も定義しておく。），ｔrは評価する熱源が存在している現実時間を示す。
コンロに対するＡtl，i（ｔr）の例を図８に示す。ここで、Ａtl，j（ｔr）はその熱源が当然使われている時刻の場合に１、使われていない場合を０とし、その間を直線で結んだ関数としている。熱源ｊ'の場合は、ｉにＲj'を代入することで熱源ｊ'に対するＡtl，i（ｔr）を演算することができる。この値が危険度Ａtl，1になる。
Ｒj'は前述のとおり予め登録されている熱源であることを示すフラグである。したがって、ここでは、熱源の特徴量から信号処理用データベース５に格納されたデータとして登録されている熱源と判断されれば、その熱源の発生時刻に関する危険度Ａtl，i（ｔr）が演算可能である。
【００３５】
次に、その熱源が継続している時間における火災危険度Ａt２，iを算出する。Ａt２，iは熱源継続時間ｔの関数であり、次式で定義する。
【００３６】
【数３】
2006072863.tif 000007
【００３７】
また、図９にＡt２，1を関数として示す。
ここで、Ｔth，iは熱源ｉが通常消える時間間隔とする。熱源ｊ'の熱源継続時間ｔは、その熱源に対し数２で表現される式と同様に位置のずれΔｒと大きさのずれΔＳを算出し、それが位置ずれ許容範囲ｒth、サイズずれ許容範囲Ｓth以下であったら継続という判断を行い算出する。ただし、このときＳiと（Ｘi、Ｙi）はそれぞれ、評価熱源の現時刻より前の熱源サイズと熱源重心である。
この場合、信号処理部４で使用されるのは前述の登録された熱源か否かの評価の際と同様に、クラスタの重心位置とサイズという特徴量である。この特徴量を基にその位置ずれ及びサイズずれを演算しながら、予め信号処理用データベース５に登録された熱源のデータのうち、通常消える時間間隔であるＴth，iを読みだして、熱源継続時間ｔを演算し、そのうえで数３で表現される火災危険度を演算する。
なお、評価される熱源が登録されていない場合についてもＴth，iは別途未登録用の消える時間間隔として設定して信号処理用データベース５に登録しておく。また、数２や数３などの定義式も予め信号処理用データベース５に格納しておき、信号処理部４が随時読み出せるようにする。
以上の数２及び数３で表現される式を用いて、熱源ｊ'に対する時間から評価した火災危険度Ａtを次式で定義する。
【００３８】
【数４】
2006072863.tif 000008
【００３９】
熱源継続時間の評価にあたって、熱源が人物等の移動物体によって視界からはずれてしまうことで、継続時間が不正確になるおそれがあるが、これはカメラ設置場所を天井のように人物に遮られにくい場所に設置することで回避可能である。もしくは、人物等によって遮られる時間は数分程度と考えられるので、撮像間隔をそれより遅くすることでも回避可能である。
【００４０】
次にサイズ、場所（重心位置）という特徴量から評価した危険度Ａsを算出する。ここで、熱源ｊ'に対する火災危険度Ａsを次のとおり定義する。
【００４１】
【数５】
2006072863.tif 000009
【００４２】
ここで、Ａs', j'は熱源サイズから演算される火災危険度を示し、本実施例では図１０に示すとおりに定義している。図１０において、熱源サイズ間の閾値は、小サイズの熱源（煙草など）、中サイズの熱源（コンロなど）、大サイズの熱源（ストーブなど）がどれくらいのサイズで測定されるかを実測しておき、それぞれの平均で定義している。例えば、小サイズの熱源がｓs、中サイズの熱源がｓmで示されるとき小サイズと中サイズの熱源を区別するための閾値ｓthは、
【００４３】
【数６】
2006072863.tif 000010
【００４４】
で定義される。
次に、図１１に示されるεは熱源ｊ'が登録されているかどうかの補正値である。本実施例では図１１に示すように、Ｒj'＝０(登録のフラグが立っていない場合)の時に１、Ｒj'＝１(登録のフラグが立っている場合)の時には０．５としている。
さらに、図１２に示されるγは場所による補正値であり、本実施例では、図１２に示すように熱源ｊ'がベッドなど燃焼物の上に現れた場合に１、そうでない場合は０．８とした。燃焼物があるかどうかは、事前に燃焼物がある範囲を登録しておき、それと熱源の特徴量である熱源ｊ'の重心位置（ｘj'、ｙj'）を比較して判定する。
これら図１０乃至図１２に示される火災危険度あるいは補正値は、それぞれ画像処理部で得られる熱源の特徴量（クラスタの重心位置及びクラスタのサイズ）をキーとして、サイズの大小を測るために予め登録された熱源サイズを読みだして照合することでその火災危険度を演算し（図１０）、また、登録された熱源か否かを登録された熱源のデータを読みだして照合することで補正値を求めたり（図１１）、あるいは熱源が燃焼物の上に現れるものか否かを可燃物の位置データを読み出して照合することで補正値を求めるものである（図１２）。
以上を用いて、熱源ｊ'の総合的な火災危険度Ａj'を次のように定義する。
【００４５】
【数７】
2006072863.tif 000011
【００４６】
これをすべての観測された熱源に行うことで、次式で表される最終的な総合火災危険度Ａが算出できる。
【００４７】
【数８】
2006072863.tif 000012
【００４８】
ここで、数８で表される最初の式の分子のΣallは観測されたすべての熱源の総和を意味し、ｎは観測された熱源の個数である。これにより０〜１の値を用いて定量的に総合的な火災危険度Ａを提示することができる。
【００４９】
こうして、画像処理部２で求めた熱源の特徴量であるクラスタの重心位置とそのサイズ、および信号処理部４で演算された火災危険度Ａについて、図１に示される結果出力部６で、外部に設置される火災警報部７で受け取れる形式に変換し出力を行う。また、この結果出力部６は、火災警報部７に送信するために信号形式を調整して出力するものとして限定するものではなく、例えば、撮像部１によって撮像された熱源周囲の映像、さらに画像処理部２によって抽出された熱源の特徴量に関する情報、あるいは信号処理部４によって演算された火災危険度や、信号処理用データベース５に格納された情報データの内容などを随時表示可能な表示装置としての結果出力部６であってもよい。
【００５０】
次に、火災警報部７について説明する。図１３は火災警報部の外観を示す概略構成図である。火災警報部７は火災危険性表示１４、火災発生時警報灯１５、ブザー１６を備えている。
火災危険性表示１４はＬＥＤによるバー表示などで構成されており、これにより利用者に現在の火災危険性を提示することができる。火災発生時警報灯１５は、信号処理部４で演算される火災危険度がある一定の値を超えたとき結果出力部６から発せられる警報信号によって点灯し、もしくは後述する他の火災感知器８から火災が感知されたときに点灯し、火災発生を利用者に報知ができる。その際、ブザー１６により音でも報知できる。また、火災警報部７は、図１に示されるように他の火災感知器８とのインターフェースを備え、他の火災感知器８で火災発生が感知されたときも、この火災警報部７で火災報知することができる。
これにより、火災報知場所をまとめることが可能になると共に、センサーのみで報知機能を持たないセンサーを組み込むことが可能となる。
なお、結果出力部６として前述のとおり表示装置を設けた場合においては、必ずしも火災警報部７を設けなくともよい場合がある。
【実施例２】
【００５１】
次に、図１４乃至図１６を参照しながら、本実施の形態に係る火災予防システムの実施例２について説明する。
図１４は、実施例２に係る火災予防システムの構成図である。本実施例では、信号処理部４で演算される火災危険度などの情報を結果出力部６及び情報発信部１７を介して広域ネットワーク１８に乗せて緊急通報センター１９に通報したり、あるいは遠隔利用者の端末２０において様々な情報を閲覧可能とするシステムを構築するものである。
情報発信部１７は、結果出力部６より画像処理部２で求めた熱源の位置とそのサイズ、および信号処理部で求めた火災危険度Ａについて受け取り、それを図１４に示すとおり遠隔地にいる利用者に通報する。その際、結果出力部６によって、情報発信部１７から広域ネットワーク１８を経由して端末２０に送信されるような信号の形式に変換される。遠隔地への接続は電話回線やインターネットなどを利用し、基本的には、遠隔利用者もしくは緊急通報センター１９からの問い合わせに対し前記情報を伝える形をとり、有事の際には、情報発信部１７から遠隔利用者の端末や緊急通報センター１９に連絡できる機能を備えている。この機能により、さらに安全度が増す。
また、緊急通報センター１９や遠隔利用者の端末２０においては、画像処理部２で求めた熱源の位置やサイズ、さらに火災危険度の他にも図１５に示されるように撮像部１によって撮像された映像を送信可能としておいたり、さらに危険度に応じたメッセージを信号処理用データベース５に予め登録しておいて、演算される火災危険度に応じてそれを読み出して送信可能としておくとよい。また、撮像部１毎に閲覧が可能としておくとよい。
【００５２】
図１５は遠隔利用者もしくは緊急通報センターがパソコンや携帯端末を通して情報を得たときのインターフェースの一例である。メイン画面２１には、測定環境画面と測定されている熱源２２が表示される。このときの測定環境画面は事前に撮影しておくものとする。熱源２２は、送られてくる位置とサイズの情報から円として表示される。また、危険度についてはメッセージボックス２６を通して報知する。メッセージボックス２６は火災発生時などには、注意をうながすメッセージが表示される。また、現在の日付２３、時刻２４、およびカメラ利用者の氏名２５を表示する機能も備える。これらのメッセージは前述のとおり信号処理用データベース５などに格納しておくとよい。また、日付２３、時刻２４、カメラ利用者の氏名２５などは信号処理用データベース５あるいは端末２０毎に格納しておいてもよい。
【００５３】
図１６は遠隔利用者もしくは緊急通報センターが特に携帯電話を通して情報を得たときのインターフェースの一例である。メイン画面２７には、現在の日付、時刻、カメラ利用者、火災危険度が表示される。また、火災発生時などには、注意を促すメッセージが表示される。
また、この他に例えば複数の撮像部１を備える場合には、火災危険度と情報を捉えた撮像部の認識番号や記号などを併せて表示してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項５に記載された発明は、熱源の状態の映像のみならず、熱源に関する情報や周囲の環境に関する情報を用いて多様化した評価を高精度で実行することができるため、未然に火災を防止することができる。したがって、広く一般家庭をはじめ、病院などの医療機関や介護施設、福祉施設、さらに小中学校などの教育機関など火災の発生を極力防止しなければならない機関や施設における火災防止システムとして利用が可能である。また、公共機関や高層ビルなどについても利用が可能であり、ビル管理会社やメンテナンス会社によって管理運用されるシステムとしても利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る火災予防システムの構成図である。
【図２】実施例１に係る火災予防システムの撮像部の概略構造図である。
【図３】火災予防システムを設置した空間において、撮像部から得られる画像を模式的に示す概念図である。
【図４】光強度に応じて、Ａ／Ｄ変換した後の画像の概念図である。
【図５】２値化処理した後の画像を模式的に示す概念図である。
【図６】信号処理用データベースに格納される情報のデータ構造を示す概念図である。
【図７】熱源ｊ'の評価工程を表すブロック図である。
【図８】熱源発生時刻に対する火災危険度の推移をコンロを例として模式的に示す概念図である。
【図９】熱源が継続している時間における火災危険度Ａt２,iの関数の概念図である。
【図１０】熱源サイズから演算される火災危険度の対応を示す概念図である。
【図１１】熱源ｊ'が登録されているか否かによって使用される補正値εの対応を示す概念図である。
【図１２】熱源ｊ'がベッドなど燃焼物の上に現れた場合か否かによって使用される補正値γの対応を示す概念図である。
【図１３】火災警報部の外観を示す概略構成図である。
【図１４】実施例２に係る火災予防システムの構成図である。
【図１５】遠隔利用者もしくは緊急通報センターがパソコンや携帯端末を通して情報を得たときのインターフェースの一例を示す概念図である。
【図１６】遠隔利用者もしくは緊急通報センターが携帯電話を通して情報を得たときのインターフェースの一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…撮像部  １Ａ…光学フィルタ  １Ｂ…レンズ系  １Ｃ…撮像素子  ２…画像処理部  ３…画像処理用データベース  ４…信号処理部  ５…信号処理用データベース  ６…結果出力部  ７…火災警報部  ８…火災感知器  ９…窓  １０…やかん  １１…炎  １２…コンロ  １３…食器棚  １４…火災危険度表示  １５…火災発生時警報灯  １６…ブザー  １７…情報発信部  １８…広域ネットワーク  １９…緊急通報センター  ２０…端末  ２１…メイン画面  ２２…熱源  ２３…日付  ２４…時刻  ２５…氏名  ２６…メッセージボックス
【図１】
2006072863.tif 000013
【図２】
2006072863.tif 000014
【図３】
2006072863.tif 000015
【図４】
2006072863.tif 000016
【図５】
2006072863.tif 000017
【図６】
2006072863.tif 000018
【図７】
2006072863.tif 000019
【図８】
2006072863.tif 000020
【図９】
2006072863.tif 000021
【図１０】
2006072863.tif 000022
【図１１】
2006072863.tif 000023
【図１２】
2006072863.tif 000024
【図１３】
2006072863.tif 000025
【図１４】
2006072863.tif 000026
【図１５】
2006072863.tif 000027
【図１６】
2006072863.tif 000028