(57)【要約】      （修正有）【課題】カメラによる撮影画像を効率的に処理することにより、コストを抑えつつ正確な火災の検出を行う火災検出装置を提供する。【解決手段】火災検出システム１００において、火災検出装置１は、前段部と後段部とを備える。前段部１０は、複数の火災候補画像抽出部を備え、火災候補画像抽出部の各々は撮影画像に基づいて火災候補画像を抽出する。また、後段部２０は、複数の火災候補画像抽出部からの火災候補画像を取得し、取得した火災候補画像に基づいて火災を検出する。前段部１０における火災候補画像の抽出を複数の火災候補画像抽出部の並列処理により効率的に行う一方、後段部２０では複数の火災候補画像を選択的に取得して処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画像に基づいて火災候補画像を抽出する複数の火災候補画像抽出部を有する前段部と、
前記火災候補画像抽出部からの火災候補画像を取得し、取得した火災候補画像に基づいて火災を検出する火災検出部を有する後段部と、
を備えることを特徴とする火災検出装置。
【請求項２】
前記複数の火災候補画像抽出部は、並列処理により前記火災候補画像を抽出し、
前記火災検出部の数は、前記火災候補画像抽出部の数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の火災検出装置。
【請求項３】
前記複数の火災候補画像抽出部からの火災候補画像のうちの１つを、前記火災候補画像が抽出された順に選択して前記火災検出部に供給する選択部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の火災検出装置。
【請求項４】
前記選択部は、複数の火災候補画像が抽出されている場合、前記火災候補画像抽出部毎に予め決められた優先順序に従って前記火災候補画像を選択することを特徴とする請求項３に記載の火災検出装置。
【請求項５】
前記優先順序は、火災が発生しやすい環境で撮影された撮影画像を処理する火災候補画像抽出部ほど高く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の火災検出装置。
【請求項６】
前記火災検出部は、前記火災候補画像に基づいて火災と判定した回数に基づいて、少なくとも火災疑い、火災発生、火災終了のいずれか一つを含む複数段階の警報を出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の火災検出装置。
【請求項７】
前記後段部は、前記火災検出部が火災を検出した際に使用した画像データ、及び、火災と判定された領域である火災領域を示す矩形データを出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の火災検出装置。
【請求項８】
前記火災を検出した際に使用した画像データ、及び、当該画像データに基づく火災の有無の判定結果が、学習データとして前記火災候補画像抽出部及び前記火災検出部の少なくとも一方に供給されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の火災検出装置。
【請求項９】
前記前段部と前記後段部はそれぞれ独立した装置として構成され、前記前段部から前記後段部への前記火災候補画像の供給は通信により行われることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の火災検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の火災検出装置と、
前記火災候補画像抽出部毎に対応して設けられた複数のカメラを備え、
前記複数のカメラは、異なる監視エリアに設置されていることを特徴とする火災検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視カメラの画像に基づいて火災を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラによる撮影画像に基づいて火災を検出する技術が知られている。例えば、特許文献１は、複数の火災感知器と複数のカメラを使用した火災報知設備を記載している。また、特許文献２は、火災を検知する火災検知器と、カメラ一体型火災検知器とを有し、トンネル内に設置される火災検知システムを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８５２４６４号公報
【特許文献２】特許第５０１９５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような火災感知器とカメラを用いたシステムでは、火災の検出は火災感知器が担当し、火災の画像撮影はカメラが担当しているため、機器及び配線が２系統必要になり、システムが高価になるという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２のようにカメラ一体型の火災検知器の場合は配線などが１系統なので特許文献１のシステムよりは安価となる。しかし、火災を正確に検出するためには膨大な処理を行う必要があるため、やはりシステムが高価になってしまう。
【０００６】
本発明は、カメラによる撮影画像を効率的に処理することにより、コストを抑えつつ正確な火災の検出が可能な火災検出装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、火災検出装置は、撮影画像に基づいて火災候補画像を抽出する複数の火災候補画像抽出部を有する前段部と、前記火災候補画像抽出部からの火災候補画像を取得し、取得した火災候補画像に基づいて火災を検出する火災検出部を有する後段部と、を備える。
【０００８】
上記の火災検出装置は、前段部と後段部とを備える。前段部は、複数の火災候補画像抽出部を備え、火災候補画像抽出部の各々は撮影画像に基づいて火災候補画像を抽出する。また、後段部は、複数の火災候補画像抽出部からの火災候補画像を選択的に取得し、取得した火災候補画像に基づいて火災を検出する。この火災検出装置では、前段部における火災候補画像の抽出を複数の火災候補画像抽出部により効率的に行う一方、後段部では複数の火災候補画像を選択的に取得して処理することにより、後段部の構成を簡素化し、装置全体としてのコスト抑制を図るとともに、精度の高い火災の検出が可能となる。
【０００９】
上記の火災検出装置の一態様では、前記複数の火災候補画像抽出部は、並列処理により前記火災候補画像を抽出し、前記火災検出部の数は、前記火災候補画像抽出部の数よりも少ない。これにより、火災検出部の数を減らして低コスト化を可能とする。
【００１０】
上記の火災検出装置の他の一態様は、前記複数の火災候補画像抽出部からの火災候補画像のうちの１つを、前記火災候補画像が抽出された順に選択して前記火災検出部に供給する選択部を備える。この態様では、火災候補画像が抽出された順に、それに対する火災検出処理が行われる。
【００１１】
上記の火災検出装置の他の一態様では、前記選択部は、複数の火災候補画像が抽出されている場合、前記火災候補画像抽出部毎に予め決められた優先順序に従って前記火災候補画像を選択する。この態様では、複数の火災候補画像のうち、優先順位の高いものを優先して火災検知処理を行う。好適な例では、前記優先順序は、火災が発生しやすい環境で撮影された撮影画像を処理する火災候補画像抽出部ほど高く設定される。
【００１２】
上記の火災検出装置の他の一態様では、前記火災検出部は、前記火災候補画像に基づいて火災と判定した回数に基づいて、少なくとも火災疑い、火災発生、火災終了のいずれか一つを含む複数段階の警報を出力する。この態様では、早期に火災を検出するとともに警告により火災の状況を詳しく知ることができる。
【００１３】
上記の火災検出装置の他の一態様では、前記後段部は、前記火災検出部が火災を検出した際に使用した画像データ、及び、火災と判定された領域である火災領域を示す矩形データを出力する。この態様では、火災検出処理に使用されたデータが出力されるので、その後の人間による確認などに利用することができる。
【００１４】
上記の火災検出装置の他の一態様では、前記火災を検出した際に使用した画像データ、及び、当該画像データに基づく火災の有無の判定結果が、学習データとして前記火災候補画像抽出部及びは前記火災検出部の少なくとも一方に供給される。この態様では、出力された学習データを火災候補画像抽出処理や火災検出処理の学習に利用し、処理の精度を向上させることができる。
【００１５】
上記の火災検出装置の他の一態様では、前記前段部と前記後段部はそれぞれ独立した装置として構成され、前記前段部から前記後段部への前記火災候補画像の供給は通信により行われる。この態様では、前段部と後段部を独立した装置として構成することにより、装置全体の設計に自由度を与えることができる。
【００１６】
本発明の他の観点では、火災検出システムは、上記の火災検出装置と、前記火災候補画像抽出部毎に対応して設けられた複数のカメラを備え、前記複数のカメラは、異なる監視エリアに設置されている。この火災検出システムでは、カメラを異なる監視エリアに配置することにより、効率的に火災の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る火災検出システムの構成を示す。
【図２】背景除去部の処理を示す。
【図３】火災候補領域判定部の処理を示す。
【図４】火災検出装置による処理の流れを模式的に示す。
【図５】カメラの配置例を示す。
【図６】カメラの他の配置例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
［火災検出システム］
図１は、本発明の実施形態に係る火災検出システムの構成を示す。火災検出システム１００は、大別して、火災検出装置１と、複数のカメラ５と、ルータ６とを備える。カメラ５は、いわゆる監視カメラであり、監視対象となる部屋などのエリア（以下、「監視エリア」とも呼ぶ。）に１つ又は複数設けられる。なお、監視エリアは、屋内のみならず、屋外であってもよい。カメラ５は、監視エリア内の撮影画像（動画像）を継続的に撮影し、撮影画像をルータ６へ供給する。ルータ６は、複数のカメラ５からの撮影画像を火災検出装置１へ転送する。
【００１９】
火災検出装置１は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などにより構成され、ルータ６から転送される撮影画像に基づいて、監視エリア内での火災の発生を検出する。火災検出装置１は、大別すると前段部１０と、画像選択部１５と、後段部２０とを備える。前段部１０は複数のカメラ５から供給された複数の撮影画像を並列処理し、火災が発生している可能性がある領域である火災候補領域を判定する。画像選択部１５は、前段部１０で判定された火災候補領域のうちの１つを選択して後段部２０へ供給する。後段部２０は、火災候補領域について、実際に火災が発生しているか否かを判定する。
【００２０】
詳しくは、前段部１０は複数（本例では４つ）の処理系統を有し、これら複数の処理系統はそれぞれ異なるカメラ５からの撮影画像に対して並列処理を行う。各処理系統はインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１と、背景除去部１２と、火災候補領域判定部１３とを備える。インタフェース１１は、ルータ６経由でカメラ５からの撮影画像を受け取り、背景除去部１２及び火災候補領域判定部１３へ供給する。
【００２１】
図２は、背景除去部１２の処理を示す。背景除去部１２は、動画像である撮影画像から、背景部分を除去して動体領域を抽出する処理を行う。具体的には、背景除去部１２は、撮影画像のＮフレーム分（例えば２〜１００フレーム）を用いて背景差分を演算して、撮影画像に含まれる背景領域や周期的な動体領域（例えば木の葉など周期的に揺れる部分）を除去する。これにより、背景除去部１２は、非周期的な動体を含む動体領域の座標データを生成して火災候補領域判定部１３へ供給する。撮影画像に同時に複数の動体が含まれる場合には、複数の動体領域の座標データが得られることになる。なお、図２に示すように、背景除去部１２は、撮影画像のＮフレーム分を例えば１／４程度に画像圧縮した後、背景差分を演算しても良い。これにより、演算処理の負荷が軽減できる。
【００２２】
図３は、火災候補領域判定部１３の処理を示す。火災候補領域判定部１３は、Ｉ／Ｆ１１から供給される撮影画像と、背景除去部１２から供給される動体領域の座標データに基づいて、火災の可能性がある火災候補領域を判定する。具体的には、背景除去部１２で抽出された動体を火災候補領域として動体の数だけ選定する。より詳しくは、図３に示すように、火災候補領域判定部１３は、背景除去部１２が生成した動体の座標データを基にして撮影画像から動体領域画像を抽出し、撮影画像のＮフレームにわたって、その動体領域画像に対して色ベースの分類処理や揺らぎ測定処理を行う。そして、火災候補領域判定部１３は、Ｎフレームの結果に基づいて火災候補領域の判定を行う。こうして動体領域が火災候補領域と判定された場合、火災候補領域判定部１３は、火災候補領域ありとの判定結果と、火災候補領域の座標データと、その判定に用いたＮフレームの撮影画像とを火災候補領域情報として画像選択部１５へ出力する。なお、火災候補領域判定部１３は、本発明の火災候補領域抽出部の一例である。
【００２３】
前段部１０は、撮影画像から火災候補領域を判定するまでの上記の処理を、複数の処理系統により並列処理で実行する。前段部１０による処理は、撮影画像から火災の可能性のある火災候補領域を抽出する処理であり、複数のカメラ５からの撮影画像を処理するために処理負荷が大きいが、これを前段部１０に設けられた複数の処理系統で並列処理することにより、効率的に火災候補領域の判定を行うことができる。
【００２４】
画像選択部１５は、前段部１０の複数の火災候補領域判定部１３から出力された火災候補領域情報のうちの１つを選択し、後段部２０へ供給する。ここで、画像選択部１５は、基本的に火災候補領域が判定された順、即ち、火災候補領域判定部１３から火災候補領域情報を受け取った順に、それを後段部２０へ供給する。なお、画像選択部１５は本発明の選択部の一例である。
【００２５】
後段部２０は、火災検出部２１と、警報画像作成部２２とを備える。火災検出部２１は、画像選択部１５から火災候補領域情報を受け取り、火災候補領域の座標データに基づいてＮフレームの撮影画像を独自のアルゴリズムで画像解析して火災の検出を行う。例えば、火災検出部２１は、火災候補領域に炎や煙が含まれている場合に、火災が発生していると判定する。火災が発生していると判定した場合、火災検出部２１は、警報を出力するとともに、警報画像作成部２２にトリガ信号Ｔｒを出力する。
【００２６】
火災検出部２１から出力される警報は、画像解析結果に基づいて複数段階に分類されることが好ましい。例えば、火災検出部２１は、火災候補領域に炎や煙が含まれると判定された回数又は撮影画像のフレーム数などに基づいて、「火災疑い」、「火災発生」、「火災終了」などの複数段階の警報を出力することが好ましい。
【００２７】
警報画像作成部２２は、火災検出部２１からトリガ信号Ｔｒを受信すると、火災の検出に使用された最新の静止画像、火災と判定された領域である火災領域の矩形データ、及び、火災の検出に使用された撮影画像（動画像）などを警報画像情報として出力する。この警報画像情報は、火災検出部２１による火災の検出に使用された画像情報であり、防災管理者などはこれらに基づいて、本当に火災が発生しているか否かなどの確認を行うことができる。
【００２８】
図１に示すように、後段部２０は１つの処理系統のみを有するため、画像選択部１５から供給される火災候補領域情報を順に処理する。即ち、１つの火災候補領域情報について火災検出を行い、判定結果を出力した後、次の火災候補領域情報についての処理を行う。
【００２９】
図４は、火災検出装置１による処理の流れを模式的に示す。前段部１０では、並列処理により、複数のカメラ５が画像を撮影し、複数の火災候補領域判定部１３がそれぞれ火災候補領域の判定を行う。図４において、１つの火災候補領域判定部１３−４が火災候補領域を検出すると、後段部２０の火災検出部２１はまずその火災候補領域の処理を行う。その後に他の火災候補領域判定部１３−２が火災候補領域を検出しても、火災検出部２１は火災候補領域判定部１３−４が検出した火災候補領域の処理を継続し、その処理が終わってから、火災候補領域判定部１３−２が検出した火災候補領域の処理を行う。
【００３０】
このように、後段部２０は１つの処理系統のみを有するため、複数の火災候補領域がほぼ同時に検出された場合でも順に処理を行わざるを得ない。しかし、例えば監視カメラによる侵入者の監視などの場合と比較して火災の発生する頻度は低い。また、画像では火災の初期段階で検出可能のため、数秒の検出の遅延は問題にならないので、１つの処理系統で時系列的に火災検出を行うこととしてもそれほど大きな問題は生じない。その一方で、火災（炎や煙）を正確に検出するには膨大な処理が必要となり、火災検出部２１は比較的高コストとなるので、後段部２０を１系統とすることにより、システム全体のコストを抑制しつつ高精度の火災検出が可能となる。
【００３１】
［カメラの配置］
次に、複数のカメラ５の配置について説明する。本実施形態の火災検出システム１００では、複数のカメラ５を異なる監視エリアに配置することが好ましい。例えば、図５に示すように、１つの監視エリアである部屋Ｘに対して複数のカメラ５ｘを設置し、それらを火災検出装置１ｘに接続したとする。この場合、部屋Ｘ内で火災が発生すると、４つのカメラ５ｘに接続された４つの火災候補領域判定部１３がほぼ同時に全て火災候補領域を検出し、火災検出部１ｘへ火災候補領域情報を出力することになる。しかし、火災検出部１ｘは１つであるので、４つの火災検出候補判定部１３からの火災候補領域情報を順番に処理することとなり、全ての火災候補領域について火災検出処理を完了するまでに時間を要することになる。
【００３２】
これに対し、図６は、１つの火災検出装置１に接続された複数のカメラ５を異なる監視エリアに配置した例を示す。なお、図６においては、便宜上、火災検出装置１とカメラ５との間の接続線は、火災検出装置１ａについてのみ図示し、火災検出装置１ｂ〜１ｄについては便宜上図示を省略する。この例では、４つの監視エリアとして部屋Ａ〜Ｄがあり、４つの火災検出装置１ａ〜１ｄが用意されている。各火災検出装置１ａ〜１ｄにはそれぞれ４つのカメラ５ａ〜５ｄが接続されているが、１つの火災検出装置１に接続された４つのカメラはそれぞれ部屋Ａ〜Ｄに１つずつ設置されている。即ち、各部屋Ａ〜Ｄをそれぞれ４つの火災検出装置１ａ〜１ｄにより監視している。こうすると、例えば部屋Ａで火災が発生した場合、部屋Ａに設置されているカメラ５ａ〜５ｄがそれぞれ撮影画像を対応する火災検出装置１ａ〜１ｄに出力し、火災検出装置１ａ〜１ｄはそれぞれ１つの火災候補領域について火災検出処理を行うことになる。即ち、１つの火災検出装置１に火災検知処理が集中することが防止できる。
【００３３】
さらには、１つの火災検出装置１に接続されているカメラ５を、火災の発生可能性が異なる複数の監視エリアに分散配置することが好ましい。一例としては、例えば図６における部屋ＡとＢは火気を扱う部屋であって火災の発生可能性が高く、部屋ＣとＤは火気を扱わない部屋であって火災の発生可能性が低いとする。この場合、１つの火災検出装置１に接続されている４つのカメラ５をそれぞれ各部屋に１つずつ設置する。他の例としては、部屋Ａ、部屋Ｂ、部屋Ｃ、部屋Ｄの順に火災の発生可能性が高い場合に、１つの火災検出装置に接続されている４つのカメラをそれぞれ各部屋に１つずつ設置する。こうすることにより、１つの火災検出装置１に対して同時に複数の火災候補領域情報が出力される確率を下げることができる。また、各部屋に対してカメラ台数分の火災検出装置で火災を検出するため、検出の確率をあげることができる。なお、上記の例では、複数の監視エリアにおける火災の発生可能性に基づいてカメラ５を分散配置しているが、その代わりに、監視エリアが火気厳禁のエリアであるか否か、又は、監視エリアにおいて火災が発生した場合の影響度合いなどに基づいてカメラ５を分散配置することとしてもよい。
【００３４】
［変形例］
以下に、本実施形態の各種の変形例について説明する。以下の変形例は、適宜組み合わせて適用することができる。
（変形例１）
上記の実施形態では、画像選択部１５は基本的に火災候補領域判定部１３が火災候補領域を検出した順に火災候補領域情報を後段部２０に供給している。ここで、複数の火災候補領域判定部１３が同時に火災候補領域を検出した場合には、予め決められた優先順位に基づいて、優先順位の高い火災候補領域判定部１３からの情報を優先的に後段部２０に供給することとしてもよい。例えば、図６の例のように４つの火災候補領域判定部１３に接続された４つのカメラ５がそれぞれ部屋Ａ〜Ｄに１つずつ設置されており、火災の発生可能性が部屋Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に高い場合、画像選択部１５は、部屋Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの優先順位で火災候補領域判定部１３からの情報を後段部２０に供給すればよい。
【００３５】
（変形例２）
上記の実施形態では、後段部２０の火災検出部２１は１つのアルゴリズムに基づいて火災検出処理を行っているが、その代わりに、火災検出部２１が複数のアルゴリズムに基づいて火災検出処理を行うこととしてもよい。例えば、火災検出部２１は、２つのアルゴリズムに基づいて火災検出処理を行い、いずれか一方でも火災ありと判定した場合には、警報を出力する。これにより、火災検出の精度を高めることができる。
【００３６】
（変形例３）
上記の実施形態では、火災検出装置１内に前段部１０と後段部２０とを設けているが、その代わりに、前段部１０と後段部とを独立した装置として構成してもよい。例えば、後段部２０を外部のサーバ装置などとして構成し、画像選択部１５が選択した情報をそのサーバ装置へ送信し、サーバ装置内で火災検出処理を行うこととしてもよい。他の例では、前段部１０（１１、１２、１３）の各処理系統とカメラ５を一体化し、各処理系統の機能を内蔵したカメラを用いてもよい。
【００３７】
（変形例４）
上記の実施形態では、後段部２０の警報画像作成部は、火災の検出に使用された最新の静止画像、火災と判定された領域である火災領域の矩形データ、及び、火災の検出に使用された撮影画像（動画像）などを警報画像情報として出力している。そこで、これらを火災候補領域判定部１３や火災検出部２１の学習データとして利用しても良い。具体的には、出力された警報画像情報に基づいて、本当に火災が発生しているか否かを人間が判定し、判定結果を生成する。そして、警報画像情報と、人間による判定結果とを学習データとして利用し、火災候補領域判定部１３や火災検出部２１の学習を行う。これにより、火災候補領域判定部１３による火災候補領域の判定や、火災検出部２１による火災の検出の精度を高めていくことができる。
【００３８】
（変形例５）
上記の実施形態では、前段部１０は、各々がＩ／Ｆ１１、背景除去部１２及び火災候補領域判定部１３からなる４つの処理系統を有しており、後段部２０は、火災検出部２１と警報画像作成部２２からなる１つの処理系統を有している。しかし、本発明の適用はこの構成には限定されず、例えば、前段部１０が５つの処理系統を有し、後段部２０が２つの処理系統を有していてもよい。即ち、前段部１０の処理系統数が、後段部２０の処理系統数よりも多い構成とすれば、後段部２０における火災検出部２１の数を減らすことができ、システム全体としてコストを抑制しつつ高精度の火災検出が可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  火災検出装置
５  カメラ
１０  前段部
１２  背景除去部
１３  火災候補領域判定部
１５  画像選択部
２０  後段部
２１  火災検出部
２２  警報画像作成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018151751.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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