(57)【要約】      （修正有）【課題】煙による減光画像からの第１段階の火災の検知と煙による散乱光画像からの火災検知とを組み合わせて、距離によらず、一定の規模の火災を確実に検知可能な火災検知システム及び火災検知方法を提供する。【解決手段】火災検知システムにおいて、第１火災検知部５０は、監視領域を背景照明した状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力し、火災予兆警報（プリアラーム）を報知させる。照明切替部４２は、第１火災検知部５０により第１段階の火災を検知した場合に、監視領域の背景照明を停止して全体照明に切り替える。第２火災検知部１００は、監視領域を全体照明に切替えた状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力して火災警報を報知させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域の背景を一定照度に背景照明する背景照明手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域を全体照明する全体照明手段と、
前記監視領域を背景照明した状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、
前記第１火災検知手段により前記第１段階の火災を検知した場合に、前記背景照明手段による背景照明を停止して前記全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、
前記照明切替手段により前記監視領域を前記全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム。
【請求項２】
仕切り空間を形成する監視領域の背景を一定照度に背景照明した状態で、撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知ステップと、
前記第１火災検知ステップにより前記第１段階の火災を検知した場合に、前記背景照明を停止して前記監視領域を全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視カメラで撮像した監視領域の画像から火災初期における煙を検知する火災検知システム及び火災検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視カメラで撮像した監視領域の画像に対し画像処理を施すことにより、火災を検知するようにした様々な火災検知システムが提案されている。
【０００３】
このような火災検知システムにあっては、火災発生に対する初期消火や避難誘導の観点から火災の早期発見が重要である。
【０００４】
このため従来システム（特許文献１）にあっては、画像から火災に伴う煙により起きる現象として、透過率又はコントラストの低下、輝度値の特定値への収束、輝度分布範囲が狭まって輝度の分散の低下、煙による輝度の平均値の変化、エッジの総和量の低下、低周波帯域の強度増加を導出し、これらを総合的に判断して煙の検出を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０４６９１６号公報
【特許文献２】特開平７−２４５７５７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３８０２８号公報
【特許文献４】特開２００４−３２５２１１号公報
【特許文献５】特開２００４−１０４７２７号公報
【特許文献６】特開２００６−０８５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の火災に伴う煙の画像から火災を検知する火災検知システムにあっては、監視カメラの近くの小さな火災による煙と、遠くの大きな火災による煙が識別できず、このため遠くで発生した火災に対しては、検知感度が落ち、火災を検知するまでの時間遅れが大きくなるという問題がある。逆に監視カメラの近くで発生した非火災現象による煙を、火災による煙と誤認識してしまう。例えば監視カメラの直近で吸われたタバコの煙を、遠くにある大きな火災による煙と誤認識することがあった。
【０００７】
本発明は、煙による減光画像からの第１段階の火災の検知と煙による散乱光画像からの火災検知とを組み合わせて、一定の規模の火災を確実に検知可能とする火災検知システム及び火災検知方法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】
【０００８】
（システム）
本発明は、火災検知システムに於いて、
仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、
撮像手段により撮像する監視領域の背景を一定照度に背景照明する背景照明手段と、
撮像手段により撮像する監視領域を全体照明する全体照明手段と、
監視領域を背景照明した状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、
第１火災検知手段により第１段階の火災を検知した場合に、背景照明手段による背景照明を停止して全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、
照明切替手段により監視領域を全体照明に切替えた状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段と、
を設けたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、煙のプルーム（ｐｌｕｍｅ）とは、燃焼に伴う煙の上昇に伴って形成される筒状の煙範囲であり、火源の規模に応じた上昇速度と太さを有する。
【００１０】
また、第１段階の火災と第２段階の火災は、第１火災検知手段による火災検知と第２火災検知手段による火災検知を区別するための表記であり、火災の規模や状況を表すものではない。
【００１１】
（方法）
本発明は、火災検知方法に於いて、
仕切り空間を形成する監視領域の背景を一定照度に背景照明した状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知ステップと、
第１火災検知ステップにより第１段階の火災を検知した場合に、背景照明を停止して監視領域を全体照明に切替えた状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知ステップと、
を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明による火災検知方法の他の特徴は、火災検知システムの場合と基本的に同じになる。
【発明の効果】
【００１３】
（基本的な効果）
本発明の火災検知システムは、仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、撮像手段により撮像する監視領域の背景となる壁面及び床面を一定照度に背景照明する背景照明手段と、撮像手段により撮像する監視領域を全体照明する全体照明手段と、監視領域を背景照明した状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、第１火災検知手段により第１段階の火災を検知した場合に、背景照明手段による背景照明を停止して全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、照明切替手段により監視領域を全体照明に切替えた状態で、撮像手段により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段とを設けるようにしたため、背景照明からの光が煙プルームにより減光する減光画像に基づき第１段階の火災を検知した場合、第１火災信号を出力して火災予兆警報（プリアラーム）を報知させ、更に火災を確認するために、監視領域の照明を背景照明から全体照明に切替え、煙プルームにより散乱した全体照明による煙の散乱光画像から第２段階の火災を検知した場合に第２火災信号を出力して火災警報を報知させることで、距離により大きさが変化する煙プルームの画像であっても、減光画像と散乱光画像の異なる観測画像に基づく火災検知を組み合わせることで、撮像手段で撮像した監視領域の観測画像から確実に火災を検知して警報することを可能とする。
【００１４】
また、照明切替御手段は、第１段階の火災を判定した場合、監視領域の背景照明から全体照明に切り替えるようにしたため、第１段階の火災を判定した場合に監視領域となる部屋全体を照明した画像が撮像できることで、そのモニタ画面などを見ることによる人為的な確認を可能とし、消火活動や避難活動につき適切に対処可能とする。
【００１５】
また、背景照明からの光を煙以外の対象物、例えば人が一時的に遮ることで煙プルームの減光画像から第１段階の火災を誤って検知しても、第１段階の火災検知に基づき監視領域の全体照明に切替えて撮像した散乱光画像からは、輝度率が煙とは異なるために煙プルームの太さが火災を判定するしきい値を超えることがなく、非火災要因による誤報を防止可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の火災検知システムを設置した監視領域を示した説明図
【図２】本発明による火災検知システムの実施形態を示したブロック図
【図３】火災により発生する煙をモデル化して示した説明図
【図４】火源熱量に対する煙プルームの太さと減光率の関係を示したグラフ図
【図５】アルパートによる天井流の実験式を求めるモデル火災を示した説明図
【図６】図４に基づいて求めた煙プルームの太さと減光率の関係を示したグラフ図
【図７】背景までの距離と一定照度で照明している背景のエネルギー及び面積の関係を示したグラフ図
【図８】煙プルームの高さに対する減光率及び煙上昇速度の関係を示したグラフ図
【図９】煙プルームの見込み角と火炎距離との関係を監視カメラの水平監視領域について示した説明図
【図１０】図２の第１煙画像判定部によりサブ画像を生成して判定する画像処理を示した説明図
【図１１】煙プルームの太さと総輝度及び煙濃度の関係を示したグラフ図
【図１２】煙プルームの太さと輝度率及び煙濃度の関係を示したグラフ図
【図１３】火点までの距離に対する総輝度及び輝度率の関係を示したグラフ図
【図１４】図２の画像処理装置による火災検知処理の概略を示したフローチャート
【図１５】図１４のＳ２の第１火災検知処理の詳細を示したフローチャート
【図１６】図１４のＳ６の第２火災検知処理の詳細を示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［火災検知システムの概要］
（監視領域の概要）
図１は本発明による火災検知システムを設置した監視領域を示した説明図である。
【００１８】
図１に示すように、監視領域１６は部屋等の仕切り空間であり、監視領域１６には撮像手段として機能する監視カメラ１０を設置している。監視カメラ１０で撮像した監視領域１６の観測画像は伝送路を介して管理人室などに設置した画像処理装置１２に伝送している。
【００１９】
（火災検知システムの概略構成）
図２は本発明による火災検知システムの機能構成の概略を示したブロック図である。図２に示すように、火災検知システムは、監視カメラ１０と画像処理装置１２で構成し、画像処理装置１２は、そのハードウェアとしてＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等で構成する。
【００２０】
画像処理装置１２は、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能として、伝送部２８、第１火災検知手段として機能する第１火災検知部５０、第２火災検知手段として機能する第２火災検知部１００、及び照明切替手段として機能する照明切替部４２を備える。
【００２１】
第１火災検知部５０には、第１煙画像判定手段として機能する第１煙画像判定部３０、第１見込み角検出手段として機能する第１見込み角検出部３２、減光率検出手段として機能する減光率検出部３４、第１プルーム太さ推定手段として機能する第１プルーム太さ推定部３６、第１距離算出手段として機能する第１距離算出部３８、第１火災判定手段として機能する第１火災判定部４０を設けている。なお、照明切替部４２を第１火災判定部４０の機能に含めているが、独立した機能として設けても良い。また、伝送部２８は監視カメラ１０で撮像した画像データを受信する適宜の伝送インタフェースが使用される。
【００２２】
第２火災検知部１００には、第２煙画像判定手段として機能する第２煙画像判定部１３０、第２見込み角検出手段として機能する第２見込み角検出部１３２、輝度率検出手段として機能する輝度率検出部１３４、第２プルーム太さ推定手段として機能する第２プルーム太さ推定部１３６、第２距離算出手段として機能する第２距離算出部１３８及び第２火災判定手段として機能する第２火災判定部１４０を設けている。
【００２３】
撮像手段として機能する監視カメラ１０は、伝送部２８の伝送制御により動画像データとして、例えば毎秒３０フレームとなる監視領域の画像データを伝送し、画像処理装置１２に設けた図示しないメモリに記憶する。本実施形態にあっては、例えば水平画素数が１４００ピクセルで垂直画素数が１０００ピクセルの解像度をもつ監視カメラ１０を使用する。また監視カメラ１０の感知波長は、赤外線による背景照明を考慮して、７５０ｎｍ以上とする。
【００２４】
照明切替部４２は、例えば夜間等に監視モードを設定して無人となった監視領域の火災監視を例にとると、タイマ設定による監視モードの自動設定又は手動設定により、室内照明装置２４を消灯すると共に、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂを常時点灯又はパルス点灯し、背景となる床面及び壁面のみを間接照明により一定照度で照明する。
【００２５】
ここで、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂは背景照明手段を構成し、また、室内照明装置２４は全体照明手段を構成する。
【００２６】
第１火災検知部５０は、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂにより監視領域１６を背景照明した状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から減光率を求め、減光率から煙プルームの太さを推定して第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力し、例えば図１の火災報知設備１４から火災予兆警報（プリアラーム）を出力させる。
【００２７】
照明切替部４２は、第１火災検知部５０により第１段階の火災を検知した場合に、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂによる背景照明を停止して室内照明装置２４による全体照明に切り替える。
【００２８】
第２火災検知部１００は、照明切替部４２により監視領域１６を全体照明に切替えた状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から輝度率を求め、輝度率から煙プルームの太さを推定して第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力し、例えば火災報知設備１４から火災予兆警報に続いて火災警報を出力させる。
【００２９】
（監視領域の照明）
第１火災検知部５０で監視カメラ１０の観測画像から監視領域１６の煙による減光率を正しく検出するためには、背景となる床面１６ａ、壁面１６ｂ及び天井面１６ｃのみが発光し、空間に広がる煙には照明が当たらない背景照明とすることが望ましい。
【００３０】
このため本実施形態にあっては、監視カメラ１０により撮像する監視領域１６の背景となる床面１６ａ及び壁面１６ｂを一定照度に照明するための照明手段として床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂを設置して間接照明している。
【００３１】
床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂは、反射フードを備え、光源からの光を床面１６ａと壁面１６ｂに向けて照射し、監視領域の空間には光が行かないようにしている。また、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂは、可視光又は赤外光の光源を使用し、常時点灯又は間欠点灯（パルス点灯）により床面１６ａ及び壁面１６ｂを一定照度に照明している。
【００３２】
監視領域の天井面１６ｃには室内照明装置２４を設けており、昼間等の人の在室中は、室内照明装置２４を点灯して監視領域全体を照明している。夜間等に無人となって監視領域１６の火災を監視カメラ１０により監視する場合には、室内照明装置２４を消灯し、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂを点灯する。
【００３３】
また、人の在室中に室内照明装置２４を点灯している状態で監視カメラ１０により火災を監視する場合には、室内照明装置２４の照明光を、近赤外線光を含まない可視光とし、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂの照明光を近赤外線光とすればよい。この場合、監視カメラ１０の感知波長は、床面１６ａ及び壁面１６ｂを照明している近赤外線波長を含むものとする。
【００３４】
室内照明装置２４として一般的な蛍光灯やＬＥＤ照明器具は、７５０ｎｍ以上の近赤外線光の照射エネルギーは小さく、監視カメラ１０の感知波長を７５０ｎｍ以上としたうえで、床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂの光源を赤外線ＬＥＤや発熱ランプとすることで、監視カメラ１０による監視領域の背景となる床面１６ａ及び壁面１６ｂを、室内照明装置２４からの可視光により影響されない赤外光による一定照度で発光させることを可能とする。
【００３５】
なお、監視カメラ１０により撮像する監視領域１６を背景照明する代わりに、赤外線照明構造を背面に埋め込んだ発光パネルや、可視光を近赤外光に変換する蛍光塗料を塗布した面パネル等を設置して、一定照度を得るようにしても良い。
【００３６】
一方、第２火災検知部１００で監視カメラ１０の観測画像から監視領域１６の煙による散乱光から輝度率を正しく検出するためには、室内照明装置２４による全体照明に切替え、監視領域１６に立ち上る煙２０に室内照明装置２４らの光が当たって煙粒子による散乱光が得られるようにする。
【００３７】
［煙プルームの減光画像による検出原理］
図２の第１火災検知部５０は、監視領域１６を背景照明した状態で、監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知するものであり、その検出原理を説明すると次のようになる。
【００３８】
（煙プルームと減光率）
図３は、図1に示すように、火災により発生する煙をモデル化して示した説明図である。
【００３９】
図３に示すように、火災の初期段階においては、煙の上昇に伴って筒状の煙範囲となる煙プルーム２６が形成され、煙プルーム２６の太さ２ｒ（半径ｒ）はほぼ一定と考えられる。なお、以下の説明で煙プルームを単にプルームという場合がある。
【００４０】
図１に示した監視カメラ１０により撮像する監視領域１６の背景となる床面１６ａ及び壁面１６ｂを一定照度で照明している場合、発生した煙２０による減光画像を監視カメラ１０で撮像して煙プルームによる減光率を検出することができる。
【００４１】
いま、紙を燃焼物として、しだいに燃え広がっていく火災モデルを考える。この場合、煙プルーム２６の太さは火災の拡大に伴って次第に太くなっていき、それと同時に煙プルーム２６も濃くなって減光率が増していく。
【００４２】
図４は紙を燃焼物とした場合の火源熱量に対する高さＨ＝１ｍの地点での煙プルームの太さ２r（ｍ）、減光率ｙ（％／ｍ）及び煙上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）の関係を示したグラフ図である。なお、減光率ｙ（％／ｍ）は煙濃度を意味する。
【００４３】
火災により発生する煙プルームは、火源の拡大による熱量の増加に伴って太くなり、同時に煙の上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）および減光率ｙ（％／ｍ）も大きくなっていく。
【００４４】
（アルパートの実験式）
火災により発生した煙プルーム中の高さ毎のプルーム太さと煙濃度(減光率)は、アルパート(Ａｌｐａｒｔ)の実験式により求められる。このアルパートの実験式は、１９７２年５月１８日、米国、フィラディルフィアで開催されたＮａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｒｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  の年次会合の７６番目の論文「天井設置された火災感知器の時間応答の計算（Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｃｅｉｌｉｎｇ−Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｆｉｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）」で発表されている。
【００４５】
図５（Ａ）は火点の発生熱量をアルパートによる天井流の実験式を求めるモデル火災を示した説明図である。
【００４６】
火点の発生熱量をＱ（ｋＷ）とすると、温度上昇ΔＴ及び風速ｕは次式となる。
ΔＴ＝５．３８（Ｑ／ｒ）２／３／Ｈ
ｕ＝０．２Ｑ１／３Ｈ１／２／ｒ５／６
プルームの高さＨと半径ｒ、減光率ｙの関係を求める。煙減光係数ｋ（１／ｍ)と温度上昇ΔＴの関係は、燃焼する物質により定まり、いま紙の燃えた場合を考えると、
ｋ／ΔＴ＝０．４１Ｅ−２（１／ｍ・ｄｅｇ）
となる。減光係数ｋ（１／ｍ）を減光率ｙ（％／ｍ）に変換するには
ｙ＝（１−ｅ−ｋ）・１００
となる。図５（Ｂ）は、ｋ／ΔＴ比の代表値を示す。
【００４７】
以上の関係式により、燃焼物を紙とした場合に、発生熱量Ｑが次第に大きくなっていく火災による煙プルームの高さＨにおける太さ２ｒ（ｍ）、減光率ｙ（％／ｍ）、上昇風速ｕ（ｍ／ｓｅｃ）を求めると、図６のグラフ図に示す関係が得られる。
【００４８】
図６は、図４のグラフ図に基づいて求めた煙プルームの太さと煙濃度の関係を示したグラフ図である。図６にあっては、煙プルームの太さに対応した減光率ｙ（％／ｍ）をもつ太さ２ｒ（ｍ）の煙プルームに、背景からの光が通過した場合の減光率Ｙ（％）を求めて示している。図１の監視カメラ１０により撮像した煙２０の存在する監視領域１６の観測画像から検出する減光率は、図６の煙プルームでの減光率Ｙ（％）となる。
【００４９】
ここで、監視カメラ１０の観測画像から検出する煙プルームの減光率Ｙ（％）は、火点１８から監視カメラ１０までの火点距離Ｌによらず、一定となる。これは均一な光が当たる背景から監視カメラ１０に入射するエネルギーが、背景までの距離によらず一定となることに基づく。
【００５０】
図７は背景までの距離と一定照度で照明している背景のエネルギー及び面積の関係を示したグラフ図である。
【００５１】
いま、監視カメラ１０から背景までの距離をＬ０、監視カメラ１０の視野角をθとすると、監視カメラ１０の視野領域となる背景の面積Ｓ（ｍ２）は、
Ｓ＝（Ｌ０・ｔａｎθ）２
となる。
【００５２】
また、背景に均一な光が当たり、背景から発するその反射光の輝度率をＷ（ｍＷ／ｍ2）とすると、監視カメラ１０の視野内の背景から発する放射強度Ｅ（ｍＷ）は、Ｅ＝Ｗ・Ｓ＝Ｗ（Ｌ０・ｔａｎθ）２
となる。
【００５３】
この背景光がＬ０離れた監視カメラ１０に入射するエネルギーＥｒ（ｍＷ）は、距離Ｌ０の２乗に反比例する。背景までの異なる距離Ｌ０１，Ｌ０２における入射エネルギー：Ｅｒ１，Ｅｒ２は
Ｅｒ２／Ｅｒ１＝Ｌ０２２／Ｌ０１２
Ｅｒ２ ＝Ｅｒ１・Ｌ０２２／Ｌ０１２
＝Ｗ（Ｌ０１・ｔａｎθ）２・Ｌ０２２／Ｌ０１２
＝Ｗ（Ｌ０２・ｔａｎθ）２
＝Ｅｒ２
即ち、均一な光が当たる背景から監視カメラ１０に入射するエネルギーＥｒは、背景までの距離Ｌによらず一定となる。
【００５４】
この光の経路に、減光率（１−α）の煙プルームによる煙層が介在する場合、煙層を透過して監視カメラ１０に入射するエネルギーＥｓは、
Ｅｓ＝（１−α）Ｅｒ
となり、監視カメラ１０の入射エネルギーＥｓは煙層から監視カメラ１０までの距離によらず、一定となる。
【００５５】
以上の関係から、図６に示したように、背景となる床面１６ａや壁面１６ｂへの照度を一定となるようする背景照明にあっては、煙２０による減光率Ｙ（％）は背景までの距離Ｌｏおよび煙２０までの火点距離Ｌによらず一義的に求めることができる。
【００５６】
（煙プルームの高さによる減光率と太さの関係）
火災により発生した煙プルームの高さ毎の煙プルームの太さと減光率の関係は、前述したように、図５に示したアルパートの理論により求められる。いま、紙を燃焼物と想定し、火点の熱量が３０ｋＷの初期火災で発生したプルームの高さＨ毎のプルーム半径ｒ、減光率ｙおよび煙上昇速度ｕの関係を求めると図８のグラフ図に示すようになる。
【００５７】
図８に示すように、火災により発生した煙プルームは周囲の空気を巻き込むことにより、高さＨが高くなるほど、煙プルーム半径ｒが太くなり、減光率ｙが低くなって行く関係にある。
【００５８】
したがって、煙プルームの比較的低い部位により減光率を検出することが望ましく、本実施形態では、火災を判定するために想定したモデル火災ではＨ＝１．０ｍを設定している。
【００５９】
また、図１においては、監視カメラ１０の光軸を床面１６ａから１メートルの高さに設定することが望ましい。なお、監視カメラ１０を上方に設置して斜め下向きに監視する場合には、光軸のカメラ側の高さを例えば１．５ｍ以下とするように設置する。
【００６０】
（煙プルームの太さと距離の関係）
監視カメラ１０の観測画像に存在する煙プルームの減光率Ｙから太さ２rを推定することができると、監視カメラ１０から煙プルームを発生している火点までの距離Ｌを算出することができる。
【００６１】
図９は煙プルームの見込み角と火点距離との関係を監視カメラの水平監視領域について示した説明図である。
【００６２】
火点距離Ｌを算出するためには、まず、観測された煙画像に存在する煙プルーム２６の見込み角θを求める。ここで、見込み角とは監視カメラ１０から特定の対象物を撮像した場合の画角を意味する。
【００６３】
監視カメラ１０により撮像された煙画像の中の煙プルーム２６の太さ２ｒは、煙プルーム２６の見込み角θを表すものであり、見込み角θが同じであっても、監視カメラ１０からの距離により煙画像の中の煙プルーム２６の太さは変化してしまう。
【００６４】
いま、監視カメラ１０の画面サイズを（水平）×（垂直）＝（１４００画素）×（１０００画素）とし、監視カメラ１０の撮影領域１５の片側水平角度を４５°とすると、１画素当りの見込み角αは
α＝４５°／７００＝０．０６４（°／画素）
となる。なお、以下の説明では、画素をピクセルという場合があり、また、画素数の単位として（ｐｘｌ）を表記する場合がある。
【００６５】
ここで、監視カメラ１０により撮像された煙プルームの太さ２ｒに対応した観測画面における水平方向の画素数を２Ｒピクセルとすると、煙プルームの見込み角θは、
θ＝α・２Ｒ(°)                        （式１）
となる。
【００６６】
このように煙プルームの見込み角θが求まると、煙プルームの減光率Ｙから求めた煙プルームの太さ２ｒに基づき、監視カメラ１０から煙プルーム２６までの火点距離Ｌは、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）                （式２）
となる。
【００６７】
（火災の判定）
監視カメラ１０の観測画像に占める煙プルームによる火災判定は、煙プルームの減光率Ｙから推定した煙プルームの太さ２ｒが、所定のモデル火災による煙プルームの閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となった場合に火災と判定する。
【００６８】
本実施形態では、減光率Ｙ＝４８（％）で太さ２ｒ＝０．６（ｍ）の煙プルームを発生するモデル火災を想定し、火災と判定する煙プルームの閾値太さ（２ｒ）ｔｈ＝０．６（ｍ）を設定し、閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となる場合に火災と判定し、それ未満の場合は非火災と判定する。
【００６９】
（第１火災検知部の機能構成）
図２に示すように、火災検知システムは、監視カメラ１０と画像処理装置１２で構成し、画像処理装置１２には伝送部２８に続いて第１火災検知部５０を設けている。
【００７０】
第１火災検知部５０は、室内照明装置２４を消灯すると共に、床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂの点灯により、背景となる床面及び壁面のみを間接照明により一定照度で照明した状態で動作し、伝送部２８の伝送制御により監視カメラ１０で撮像した動画像データとして、例えば毎秒３０フレームとなる監視領域の画像データを伝送し、画像処理装置１２に設けた図示しないメモリに記憶する。
【００７１】
第１煙画像判定部３０は、監視カメラ１０により撮像した画像から煙プルームが存在する煙画像を判定する。第１煙画像判定部３０による煙画像の判定は、例えば図１０に示すように、監視カメラ１０で撮像した監視領域に煙プルームが存在しない観測画像を背景画像４４としてメモリに記憶して保持し、監視カメラ１０により撮像した観測画像４５と保持している背景画像４４との差分画像４６を生成して、例えば差分画像で煙による減光により周囲より輝度が落ちた部分が縦長の帯状に観測される領域を煙プルーム領域４７として抽出する。抽出した煙プルーム領域４７の水平画素列４８の画素数２Ｒ（ｐｘｌ）が所定閾値（２Ｒ）ｔｈ以上の場合に煙画像と判定する。なお、背景画像４４は通常定期的に更新する。
【００７２】
ここで、差分画像４６の煙プルーム領域４７内の画素の輝度ΔＢは、背景画像４４の対応する画素の輝度をＢｒ、観測画像４５の対応する画素の輝度をＢｓとすると、
ΔＢ＝Ｂｒ−Ｂｓ
となり、煙プルームを通過する背景からの光の減光量を示す。
【００７３】
第１煙画像判定部３０で煙画像と判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈは、例えば最大監視距離Ｌ＝３０（ｍ）で太さ２ｒ＝１．０（ｍ）の煙プルームを発生する火災モデルを想定し、この場合に観測画像における煙プルームの水平画素数２Ｒは２Ｒ＝１２ピクセルとなることから、閾値（２Ｒ）ｔｈを（２Ｒ）ｔｈ＝１２ピクセルに設定する。
【００７４】
第１見込み角検出部３２は、第１煙画像判定部３０で判定した煙画像における煙プルーム領域の水平画素数２Ｒから、前記式１により煙プルームの見込み角θを算出し、第１距離算出部３８に出力する。
【００７５】
一方、減光率検出部３４は、第１煙画像判定部３０で判定した煙画像における煙プルーム領域の所定高さＨにおける減光率Ｙを検出する。例えば減光率検出部３４は、図１０に示した第１煙画像判定部３０で生成した差分画像４６から抽出した煙プルーム領域４７の所定高さＨの水平画素列４８の平均輝度ΔＢと、この水平画素列４８と同じ位置の背景画像４４の水平画素列の平均輝度Ｂｒに基づいて煙プルームの減光率Ｙ（％）を
Ｙ＝（ΔＢ／Ｂｒ）・１００
として算出する。
【００７６】
ここで、差分画像４６における煙プルーム領域４７の水平画素列４８と同じ位置の観測画像４５における水平画素列の平均輝度をＢｓとすると、ΔＢ＝（Ｂｒ−Ｂｓ）であり、減光率Ｙ（％）は、
Ｙ＝｛（Ｂｒ−Ｂｓ）／Ｂｒ｝・１００
として算出したことを意味する。
【００７７】
なお、減光率Ｙの検出は、差分画像４６の水平画素列４８の特定画素、例えばセンター画素の輝度から算出しても良いし、上下に位置する複数の水平画素列の平均輝度から算出しても良い。
【００７８】
第１プルーム太さ推定部３６は、減光率検出部３４で検出した減光率Ｙ（％）から、図６に示した関係に基づき、対応する煙プルームの太さ２ｒ（ｍ）を推定する。
例えば第１プルーム太さ推定部３６は、図６に示した減光率Ｙとプルーム太さ２ｒのグラフ特性近似をする関係式を設定しており、この関係式に検出した減光率Ｙを代入することで、煙プルームの太さ２ｒを算出して推定する。
【００７９】
また第１プルーム太さ推定部３６は、図６に示した減光率Ｙとプルーム太さ２ｒのグラフ特性に基づく二元テーブルを準備しておき、検出した減光率Ｙによるテーブル参照で対応する煙プルームの太さ２ｒを読み出すようにしても良い。
【００８０】
第１距離算出部３８は、第１見込み角検出部３２で検出した煙プルームの見込み角θとプルーム太さ推定部３６で推定した煙プルームの太さ２ｒから、前記式２に基づき、監視カメラ１０から煙プルームまでの火点距離Ｌを算出する。
【００８１】
第１火災判定部４０は、第１プルーム太さ推定部３６で推定した煙プルームの太さ２ｒが所定の閾値（２ｒ）ｔｈ＝０．６（ｍ）以上の場合に第１段階の火災と判定し、それ以外の場合は非火災と判定し、第１段階の火災と判定した場合には、第１プルーム太さ推定部３６で推定した煙プルームの太さ２ｒ及び又は第１距離算出部３８で算出した火点距離Ｌのデータと共に第１火災信号を外部の火災報知設備１４に出力し、第１段階の火災警報として火災予兆警報（プリアラーム）を出力させると共に例えば煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌを表示させる。
【００８２】
このような火災報知設備１４において監視領域における煙プルームの太さ（大きさ）と距離を把握することで、第１段階の火災の状況を適確に把握可能とする。
【００８３】
（減光画像による火災検知の具体例）
いま、第１煙画像判定部３０で判定した煙プルーム領域の水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであったとすると、第１見込み角検出部３２で算出する見込み角θは前記式１から
θ＝０．０６４×４６＝２．９４°
となる。
【００８４】
このとき減光率検出３４で煙画像から検出した煙プルームの減光率ＹがＹ＝４８（％）であったとすると、図６の輝度率とプルーム太さの関係から煙プルームの太さ２ｒは、２ｒ＝１．０（ｍ）と推定する。
【００８５】
また第１距離算出部３８は、ｔａｎ（θ／２）＝２３／７００であることから、前記式２により、監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌを、
Ｌ＝１５．２（ｍ）
と算出する。
【００８６】
第１火災判定部４０は、第１プルーム太さ推定部３６で推定した煙プルーム太さ２ｒ＝１．０（ｍ）は閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）に一致することから、第１段階の火災と判定する。
【００８７】
このため第１火災判定部４０は、第１火災信号を煙プルームの太さデータ及び火点距離データと共に火災報知設備１４に出力し、第１段階の火災警報の出力と共に煙プルームの太さ２ｒ＝１．０（ｍ）と火点距離Ｌ＝１５．２（ｍ）を表示させ、監視領域で発生した第１段階の火災の状況を確認可能とする。
【００８８】
一方、煙画像における煙プルームの水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであり、見込み角θが同じθ＝２．９４°であっても、煙プルームの減光率Ｙが例えばＹ＝１４（％）であったとすると、この場合の煙プルームの太さは図６の関係から２ｒ＝０．３０（ｍ）と推定され、また監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌは式２からＬ＝４．６（ｍ）となる。
【００８９】
この場合、煙プルームの太さ２ｒ＝０．３０（ｍ）は火災を判定する閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）未満であり、非火災と判定される。
【００９０】
（燃焼材による煙プルーム太さと減光率の関係）
木材や布、紙等が燻焼した場合に発生する白色の煙プルームは、若干の差異はあるものの、図６に示した紙の場合とほぼ同等の煙プルーム太さと減光率の関係を維持し、図２の第１火災検知部５０による火災検知が可能となる。
【００９１】
一方、ポリウレタン等の樹脂が燃えた場合には黒色に近い煙が発生する。アルパートの理論においても、燃焼物の種類により発生する煙の減光率は変化し、ポリウレタンやＰＶＣ等の樹脂が燃焼した際に発生する煙の減光率は、木材や紙が燻焼した際の白煙とは大きく異なることが分かっている。
【００９２】
したがって、ポリウレタンやＰＶＣ等の樹脂が燃焼した際に発生する煙プルームの減光率と太さとの関係を別に準備して図２の第１プルーム太さ推定部３６に設定しておくことで、検出した減光率から煙プルームの太さを推定して火災を検知できる。
【００９３】
しかしながら、石油等の液体火災の場合は、例えば床面に漏れて溜まった石油が一気に燃焼することもあり得る。この場合、木材等に比べ広い燃焼面積による非常に太いプルームが、高い減光率をもって観測されることとなり、木材等の煙プルームでの火災モデルとは異なるプロフィールとなる。
【００９４】
このため、観測画像の煙プルーム領域の大きさから液体火災であると判断された場合は、火災モデルを変更しなければならない。液体火災の場合は、木材燻焼のモデル火災と比べ、観測されるプルーム太さに比べ、減光率が大きくなる。また火源の大きさは石油の分布広さにより決まり、木材のように火災の進展に従い大きくなることはない。
【００９５】
このため本実施形態によって煙プルームの減光率とプルーム太さの関係から火点の距離を求めることは難しい。このため監視カメラの観察画像と背景画像との差分画像に存在する煙プルーム領域が極端に大きい場合に第１段階の火災と判定して第１火災信号を出力し、火源距離の推定は行わないようにする。
【００９６】
［散乱光画像による火災の検出原理］
図２の第２火災検知部１００は、第１火災検知部５０により第１段階の火災を判定した場合に、照明切替部４２により監視領域１６を全体照明に切替え、この状態で監視カメラ１０により撮像した監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力するものであり、その検出原理を説明すると次のようになる。
【００９７】
（煙プルームと輝度率）
図１に示した監視領域１６を室内照明装置２４の点灯により全体照明している場合には、発生した煙２０による散乱光画像を監視カメラ１０で撮像して煙プルームの発生を検知することができる。この場合、監視カメラ１０による煙２０の観測画像は、照明光が煙２０に当って散乱する散乱光量に相当する画像が得られることとなる。煙２０による散乱光を監視カメラ１０で観測する場合、煙プルームからの距離Ｌの２乗に反比例して散乱光量は減少する。
【００９８】
いま、木材を燃焼物として、次第に燃え広がっていく火災モデルを考える。このとき、図３に示した煙プルーム２６の太さ２ｒは火災の拡大に伴って次第に太くなっていく。それと同時に煙プルームの煙濃度ｙも濃くなっていき、それにより観測される散乱光量も大きくなる。なお、煙濃度ｙは減光率を意味する。
【００９９】
図１１は火災が起きた場合の煙プルームの太さと煙濃度ｙ（％／ｍ）の関係を示したグラフ図であり、併せて監視カメラで観測される煙プルームの総輝度Ｘ（μＷ）を示している。
【０１００】
監視領域１６で火災が発生した場合、火災の規模が拡大すると図１１に示すように煙プルームの太さ２ｒが増し、そこで発生する煙濃度ｙ（％／ｍ）も増し、併せて監視カメラ１０で撮像される煙プルームの総輝度Ｘ（μＷ）も増して行く。
【０１０１】
この場合、発生する煙の散乱光が監視カメラ１０で観測される１画素当り（単位画素当り）の輝度を示す輝度率ｘ（μＷ／ｐｘｌ）は、観測画像中の煙プルームが占める水平方向の画素数（以下「水平画素数」という）を２Ｒピクセルとすると、
ｘ＝ｙ／２Ｒ  （μＷ／ｐｘｌ）
となる。
【０１０２】
図１２は、の煙プルームの太さ２ｒ（ｍ）と輝度率ｘ（μＷ／ｐｘｌ）の関係を煙濃度ｙ（％／ｍ）と共に示したグラフ図であり、図１１の煙プルームの太さ２ｒと総輝度値Ｘ（μＷ）の関係に基づいている。
【０１０３】
この図１２に示す煙プルームの太さ２ｒと輝度率ｘの関係から、監視カメラ１０による観察画像から煙プルームの輝度率ｘを検出することで、煙プルームの太さ２ｒを推定することができる。
【０１０４】
監視カメラ１０で撮像した観測画面の中の煙プルームの輝度率の検出は、観測画像から計算する必要はなく、煙プルームの領域に存在する画素の輝度を検出すれば良い。
【０１０５】
（輝度率と距離との関係）
図１３は火点までの距離に対する総輝度及び輝度率の関係を示したグラフ図であり、監視カメラ１０の観察画像に存在する煙プルームの輝度率ｘは、火点までの距離Ｌによらず常に一定の値となる。この理由を説明すると次のようになる。
【０１０６】
いま、太さ２ｒ＝１ｍの煙プルームが、監視カメラ１０から距離Ｌ１＝３０ｍにあった場合と、距離Ｌ２＝３ｍにあった場合を考える。ここで距離Ｌ１＝３０ｍに存在するプルームを第１プルームとし、距離Ｌ２＝３ｍに存在する煙プルームを第２プルームとする。
【０１０７】
煙プルームは監視カメラ１０に近いほど、観測される煙プルームの輝度は大きくなる。監視カメラ１０で観察する煙プルームから測定される総輝度を考えれば、距離の異なる第１プルームと第２プルームの間には、それぞれの総輝度をＸ１，Ｘ２とすると、
Ｘ１・Ｌ１２＝Ｘ２・Ｌ２２
の関係がある。即ち、煙プルームの総輝度Ｘ１，Ｘ２は、火点までの距離Ｌ１，Ｌ２の２乗に反比例する。
【０１０８】
例えば第１プルームの距離Ｌ１ ＝３０（ｍ）、総輝度Ｘ１をＸ１＝１０（ｍＷ）とすると、距離Ｌ２＝３（ｍ）となる第２プルームの総輝度Ｘ２は
Ｘ２＝Ｘ１・Ｌ１２／Ｌ２２＝１０００（ｍＷ）
となる。
【０１０９】
更に、監視カメラ１０の単位画素当りの輝度率ｘ（μＷ／ｐｘｌ）を求める。ここで、観測画像中の煙プルームが占める水平画素数を２Ｒピクセルとすると、輝度率ｘは、
ｘ＝Ｘ／（２Ｒ）２
となり、
２Ｒ１・Ｌ１＝２Ｒ２・Ｌ２
であるから
ｘ１＝Ｘ１／（２Ｒ１）２
＝Ｘ１／（２Ｒ２・Ｌ２／Ｌ１）２
＝（Ｘ２・Ｌ２２／Ｌ１２）／（２Ｒ２・Ｌ２／Ｌ１）２
＝Ｘ２／（２Ｒ２）２
＝ｘ２
となる。
【０１１０】
即ち、輝度率ｘは距離Ｌによらず一定となり、煙プルームの大きさ２ｒにのみ依存する。これは、放射温度計において測定される温度が、距離に無関係であることと同じ原理である。
【０１１１】
（煙プルームの太さと距離の関係）
監視カメラ１０の観測画像に存在する煙プルームの輝度率ｘから太さ２ｒを推定することができると、監視カメラ１０から煙プルームを発生している火点までの距離Ｌを、図９に示したと同じ煙プルームの見込み角と火点距離との関係から算出することができる。
【０１１２】
即ち、監視カメラ１０により撮像された煙プルームの太さ２ｒに対応した観測画面における水平方向の画素数を２Ｒピクセルとすると、煙プルームの見込み角θは、
θ=α・２Ｒ(°)                         （式３）
となる。これは前述した式１と同じである。
【０１１３】
このように煙プルームの見込み角θが求まると、煙プルームの輝度率ｘから求めた煙プルームの太さ２ｒに基づき、監視カメラ１０から煙プルーム２６までの火点距離Ｌは、
Ｌ=ｒ／ｔａｎ（θ／２）                （式４）
となる。これは前述した式２と同じである。
【０１１４】
（火災の判定）
監視カメラ１０の散乱光画像に占める煙プルームによる火災判定は、煙プルームの輝度率ｘから推定した煙プルームの太さ２ｒが、所定のモデル火災による煙プルームの閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となった場合に火災と判定する。
【０１１５】
本実施形態では、輝度率ｘ＝１．８４（μｗ／ｐｘｌ）となる煙濃度ｙ＝３０（％／ｍ）の煙プルームを発生するモデル火災を火災と判定するため、このモデル火災の煙プルームの輝度率ｘ＝１．８４（μｗ／ｐｘｌ）に対応する太さ２ｒは１．０（ｍ）であることから、閾値太さ（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）を設定し、閾値太さ（２ｒ）ｔｈ以上となる場合に火災と判定し、それ未満の場合は非火災と判定する。
【０１１６】
［第２火災検知部］
（第２火災検知部の機能構成）
図２に示すように、画像処理装置１２に設けた第２火災検知部１００は、第１火災検知部５０により第１段階の火災が判定されて床面照明装置２２ａ及び壁面照明装置２２ｂを消灯して室内照明装置２４を点灯し、監視領域１６を全体照明した状態で動作し、伝送部２８の伝送制御により監視カメラ１０で撮像した動画像データとして、例えば毎秒３０フレームとなる監視領域の画像データを伝送し、画像処理装置１２に設けた図示しないメモリに記憶する。
【０１１７】
第２煙画像判定部１３０は、監視カメラ１０により撮像した画像から散乱光による煙プルームが存在する煙画像を判定する。第２煙画像判定部１３０による煙画像の判定は、例えば、煙プルームと判定可能な所定の閾値輝度以上となる画素の集合で形成される煙プルーム候補領域を検出し、検出した煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒが所定の閾値（２Ｒ）ｔｈ以上の場合に火災による煙プルームが存在する可能性の高い煙画像と判定し、判定した煙画像における煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒを第２見込み角検出部１３２に出力すると共に、輝度率検出部１３４に判定した煙画像を送って輝度率ｘの検出動作を指示する。
【０１１８】
また、第２煙画像判定部１３０の他の実施形態としては、監視領域に煙プルームが存在しない背景画像を予め保持し、監視カメラ１０により撮像した画像と背景画像との差分画像を生成して煙プルーム領域を抽出し、煙プルーム領域の水平画素数２Ｒが所定閾値（２Ｒ）ｔｈ以上の場合に煙画像と判定するようにしても良い。なお、背景画像は、煙プルームの存在しない状態で適宜更新する。
【０１１９】
第２煙画像判定部１３０で煙画像と判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈは、例えば最大距離Ｌ＝３０（ｍ）で太さ２ｒ＝１．０（ｍ）の煙プルームを発生する火災モデルを想定し、この場合に観測画像における煙プルームの水平画素数２Ｒは２Ｒ＝１２ピクセルとなることから、閾値（２Ｒ）ｔｈを（２Ｒ）ｔｈ＝１２ピクセルに設定する。
【０１２０】
第２見込み角検出部１３２は、第２煙画像判定部１３０で判定した煙画像における煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒから、前記式３により煙プルームの見込み角θを算出し、第２距離算出部１３８に出力する。
【０１２１】
一方、輝度率検出部１３４は、第２煙画像判定部１３０で判定した煙画像における煙プルーム候補領域の画素の輝度を輝度率ｘとして検出する。この場合の輝度率ｘは、煙プルームに入る複数画素の平均値として検出しても良い。
【０１２２】
第２プルーム太さ推定部１３６は、輝度率検出部１３４で検出した輝度率ｘから、図１２に示した輝度率ｘとプルーム太さ２ｒの関係に基づき、煙プルームの太さ２ｒを推定する。例えば第２プルーム太さ推定部１３６は図１２に示した輝度率ｘとプルーム太さ２ｒのグラフ特性近似をする複数の一次式、或いは二次式を設定しており、この関係式に検出した輝度率ｘを代入することで、煙プルームの太さ２ｒを算出して推定する。
【０１２３】
また第２プルーム太さ推定部１３６は、図１２に示した輝度率ｘとプルーム太さ２ｒのグラフ特性に基づく二元テーブルを準備しておき、検出した輝度率ｘによるテーブル参照で対応する煙プルームの太さ２ｒを読み出すようにしても良い。
【０１２４】
第２距離算出部１３８は、第２見込み角検出部１３２で検出した煙プルームの見込み角θと第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒから、前記式４に基づき、監視カメラ１０から煙プルームまでの火点距離Ｌを算出する。
【０１２５】
第２火災判定部１４０は、第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒが所定の閾値（２ｒ）ｔｈ以上の場合に第２段階の火災と判定（火災の確定）し、それ以外の場合は非火災と判定し、第２段階の火災と判定した場合には、第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒ及び又は第２距離算出部１３８で算出した火点距離Ｌのデータと共に第２火災信号を外部の火災報知設備１４に出力し、火災警報を出力させると共に例えば煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌを表示させる。
【０１２６】
（散乱光画像に基づく火点検出の具体例）
いま、第２煙画像判定部１３０で判定した煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであったとすると、第２見込み角検出部１３２で算出する見込み角θは前記式３から
θ＝０．０６４×４６＝２．９４°
となる。
【０１２７】
このとき輝度率検出部１３４で煙画像から検出した煙プルームの輝度率ｘがｘ＝１８．４（μＷ／ｐｘｌ）であったとすると、図１２の輝度率ｘとプルーム太さ２ｒの関係から煙プルームの太さ２ｒは、２ｒ＝１．０（ｍ）と推定する。
【０１２８】
また第２距離算出部１３８は、ｔａｎ（θ／２）＝２３／７００であることから、前記式４により、監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌを、
Ｌ＝１５．２（ｍ）
と算出する。
【０１２９】
第２火災判定部１４０は、第２プルーム太さ推定部１３６で推定した煙プルームの太さ２ｒから火災と判定する所定の閾値（２ｒ）ｔｈを、例えば（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）とすると、このとき推定した煙プルーム太さ２ｒ＝１．０（ｍ）は閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）に一致することから、火災と判定する。
【０１３０】
このため第２火災判定部１４０は、第２火災信号を煙プルームの太さデータ及び火点距離データと共に火災報知設備１４に出力し、火災警報を出力させると共に煙プルームの太さｄ＝１．０（ｍ）と火点距離Ｌ＝１５．２（ｍ）を表示させ、監視領域で発生した火災の状況を確認可能とする。
【０１３１】
一方、煙画像における煙プルームの水平画素数２Ｒが２Ｒ＝４６ピクセルであり、見込み角θが同じθ＝２．９４°であっても、煙プルームの輝度率ｘが例えばｘ＝５．０（μＷ／ｐｘｌ）であったとすると、この場合の煙プルームの太さは図５の関係から２ｒ＝０．５（ｍ）と推定され、また監視カメラ１０から火点までの火点距離Ｌは式４からＬ＝７．６（ｍ）となる。
【０１３２】
この場合、煙プルームの太さ２ｒ＝０．５（ｍ）は火災を判定する閾値（２ｒ）ｔｈ＝１．０（ｍ）未満であり、非火災と判定される。
【０１３３】
（減光画像による黒煙火災の検知）
木材や布、紙等が燻焼した場合に発生する白煙の煙プルームは、若干の差異はあるものの、図１１に示したように、ほぼ同等のプルーム太さと煙濃度の関係を維持する。このため燻焼する対象物に関わらず、図１１に示した煙プルームの輝度率と太さの関係が維持され、図２の第２火災検知部１００による火災検知が可能となる。
【０１３４】
しかしながら、石油やガスが炎を上げて燃焼する場合には、燻焼によって生じる白煙に代わり、黒煙が発生し、火災規模すなわちプルーム太さと煙による散乱光量の関係は、燻焼火災の場合とは違うものとなる。
【０１３５】
この場合には、まず炎の存在を確認し、発炎火災に伴う黒煙が発生していることを認識する必要がある。その上でプルーム太さと散乱光量の関係を、黒煙のモデル火災に置き換えて判断しなければならない。
【０１３６】
このため黒煙プルームの煙画像から火災を検知する場合には、図２の第２火災検知部１００に設けた第２プルーム太さ推定部１３６に、黒煙プルームの輝度率ｘと太さ２ｒの関係を設定することで、白煙が発生した場合の図１２の関係に基づく場合と同様にして、黒煙プルームの太さを推定して火災を判定することができる。
【０１３７】
［火災検知処理］
（火災検知処理の概略）
図１４は、図２の実施形態による火災検知処理の概略を示したフローチャートである。図１４に示すように、まずステップＳ１（以下「ステップ」は省略）で照明切替部４２により床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂをオンし、図１に示したように、監視カメラ１０により撮像する監視領域１６の背景となる壁面１６ａ及び床面１６ｂを一定照度に背景照明する。
【０１３８】
続いてＳ２に進んで第１火災検知部５０により第１火災検知処理を実行する。即ち、第１火災検知部５０は監視カメラ１０により撮像した煙の減光画像から煙プルームの太さと火点距離を推定して第１段階の火災を判定する処理を実行し、Ｓ３で第１段階の火災の判定結果を判別すると、Ｓ４で第１火災信号を煙プルームの太さと火点距離を示すデータと共に火災報知設備１４に出力し、火災報知設備１４で第１段階の火災警報として例えば火災予兆警報（プリアラーム）を出力させると共に煙プルームの太さと火点距離を表示させる。
【０１３９】
続いてＳ５に進み、照明切替部４２が床面照明装置２２ａと壁面照明装置２２ｂを消灯して背景照明を停止し、室内照明装置２４を点灯して監視領域１６の全体照明に切り替える。
【０１４０】
続いてＳ６に進み、監視領域１６を全体照明に切替えた状態で第２火災検知部１００により第２火災検知処理を実行する。即ち、第２火災検知部１００は監視カメラ１０により撮像した煙の散乱光画像から煙プルームの太さと火点距離を推定して第２段階の火災を判定する処理を実行し、Ｓ７で火災の判定結果を判別すると、Ｓ８で第２火災信号を煙プルームの太さと火点距離を示すデータと共に火災報知設備１４に出力し、火災報知設備１４で火災警報を出力させると共に煙プルームの太さと火点距離を表示させる。
【０１４１】
（第１火災検知処理の詳細）
図１５は、図１４のＳ２における第１火災検知処理の詳細を示したフローチャートであり、図２の第１火災検知部５０の制御動作となる。
【０１４２】
図１５において、まずＳ１１で煙画像における煙プルーム領域を判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈ、監視カメラ１０における１画素当りの見込み角α、煙プルームの太さから火災を判定する火災判定閾値（２Ｒ）ｔｈを定数として設定する。
【０１４３】
続いてＳ１２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像と予め記憶した背景画像との差分画像から煙プルーム領域を検出し、煙プルーム領域の所定高さＨの水平画素数２Ｒを求め、Ｓ１３で所定の閾値（２Ｒ）ｔｈ以上であれば煙画像と判定し、Ｓ１４に進む。
【０１４４】
Ｓ１４では、Ｓ１２で検出した煙プルームの水平画素数２Ｒから見込み角θを算出し、続いてＳ１５に進み、煙画像における煙プルームの減光率Ｙを検出する。続いてＳ１６に進み、煙プルームの減光率Ｙから煙プルームの太さ２ｒを推定し、続いてＳ１７に進んで、煙プルームの見込み角θと太さ２ｒから火点距離Ｌを算出する。
【０１４５】
続いてＳ１８に進み、煙プルームの太さ２ｒが火災閾値（２ｒ）ｔｈ以上であれば第１段階の火災と判定し、図１５のＳ３にリターンして第１段階の火災の判定結果を判別することで、Ｓ４に進んで第１火災信号を、煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌのデータと共に出力する。
【０１４６】
（第２火災検知処理の詳細）
図１６は、図１４のＳ６における第２火災検知処理の詳細を示したフローチャートであり、図２の第２火災検知部１００の制御動作となる。
【０１４７】
図１６において、まずステップＳ２1で煙画像における煙プルーム候補領域を判定する水平画素数の閾値（２Ｒ）ｔｈ、監視カメラ１０における１画素当りの見込み角α、煙プルームの太さから火災を判定する火災判定閾値（２Ｒ）ｔｈを定数として設定する。
【０１４８】
続いてＳ２２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像から所定輝度以上となる画素集合で形成される煙プルーム候補領域を検出し、煙プルーム候補領域の水平画素数２Ｒを求め、Ｓ２３で所定の閾値（２Ｒ）ｔｈ以上であれば煙画像と判定し、Ｓ２４に進む。
【０１４９】
Ｓ２４では、Ｓ２２で検出した煙プルームの水平画素数２Ｒから見込み角θを算出し、続いてＳ２５に進み、煙画像における煙プルームの輝度を輝度率ｘとして検出する。
【０１５０】
続いてＳ２６に進み、煙プルームの輝度率ｘから煙プルームの太さ２ｒを推定し、続いてＳ２７に進んで、煙プルームの見込み角θと太さ２ｒから火点距離Ｌを算出する。
【０１５１】
続いてＳ２８に進み、煙プルームの太さ２ｒが火災閾値（２ｒ）ｔｈ以上であれば第２段階の火災と判定して図１５のＳ７にリターンし、火災の判定結果を判別してＳ８で第２火災信号を、煙プルームの太さ２ｒ及び又は火点距離Ｌのデータと共に出力する。
【０１５２】
［火点距離及び煙プルーム太さの応用］
（火点距離の推定に基づく応用）
図２の画像処理装置１２で第１段階の火災または第２段階の火災を判定した場合に出力される火点距離Ｌを利用することで、図１の監視領域１６における煙２０が発生している火点位置を特定することができる。
【０１５３】
監視領域１６における煙２０の火点位置が特定できると、例えば煙の位置情報を消火装置に送ることで適正な消火が可能となる。例えば、遠隔制御可能なスプリンクラーヘッドを備えたスプリンクラー消火設備を設置している場合には、火点位置に近いスプリンクラーヘッドだけを作動させる。また、移動可能な消火ロボットを火点付近まで自動で移動させる。また、放水銃の位置制御を行う。
【０１５４】
また、工場や自動倉庫等、自動化された大空間施設では、火点位置を知ることで対象となる設備の運転停止や、付属する消火装置の稼働等、適切な処置が可能となる。
【０１５５】
また、人による初期消火活動の際にも、火点位置に直行することができ、迅速な対応が可能となる。また、避難誘導の際、的確なルートの設定ができる。更に、消防隊員に火点の正確な位置を情報提供することができ、消火効率の向上を果たせることで人命救助と損害抑制に繋がる。これ以外にも、火点距離が分かることで、様々な対処が可能となる。
【０１５６】
（煙プルーム太さの推定に基づく応用）
図２の画像処理装置１２で第１段階の火災及び第２段階の火災を判定した場合に出力される煙プルームの太さ、即ち火点の大きさ（規模）の推定値を利用することで、次のような応用が可能となる。
【０１５７】
例えば、煙の大きさ（規模）に合わせた適正な消火剤を使用することが可能となり、少ない消火剤で確実に消火可能となり、汚損防止や財産保護に繋がる。
【０１５８】
また、煙プルームの急激な拡大変化から急激な火災の拡大が分かり、早期に適切な方法で避難誘導を開始することを可能とし、人命救助に繋がる。これ以外にも、煙プルームの太さから火災の規模が分かることで、様々な対処が可能となる。
【０１５９】
〔本発明の変形例〕
（火災判断）
上記の実施形態は、第１火災検知部で煙プルームの減光画像から第１段階の火災を判定して第１火災信号を出力し、続いて第２火災検知部により煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を判定して第２火災信号を出力しているが、第１段階の火災を判定した場合に火災信号を出力せず、火災確定の判断となる第２段階の火災を判定した場合に火災確定信号を出力して火災警報報知させるようにしても良い。
【０１６０】
（煙プルームの太さと火点距離）
上記の実施形態は、煙の減光画像から第１段階の火災を判定した場合または煙の散乱光画像から第２段階の火災を判定した場合に、第１火災信号または第２火災信号に加え、推定した煙プルームの太さ及び又は火点距離のデータを出力するようにしているが、第１火災信号または第２火災信号のみを出力するようにしても良い。
【０１６１】
（非火災判定）
上記の実施形態は、煙の減光画像または煙の散乱光画像から推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第１段階の火災または第２段階の火災と判定して第１火災信号または第２火災信号と共に煙プルームまでの火点距離及び又は煙プルームの太さを示すデータを出力しているが、非火災と判定した場合にも、非火災の煙検出信号と共に煙プルームまでの火点距離及び又は煙プルームの太さを示すデータを出力し、例えば非火災の煙検知による注意警報を出力すると共に、火点距離と煙プルームの太さを表示することで、火気厳禁となっている監視領域での火気の使用を報知し、例えば放火などに対処することを可能とする。
【０１６２】
（監視カメラ）
上記の実施形態にあっては、説明を簡単にするため監視カメラの水平片側視野角θを４５°とした場合を例にとっているが、適宜の視野角に適用できる。また、監視カメラの水平及び垂直の画素数も（１４００×１０００）ピクセルに限定されず、適宜の解像度のものが使用できる。
【０１６３】
（画像処理装置）
上記の実施形態にあっては、監視カメラと画像処理装置を分離配置して伝送路により接続しているが、両者を一体化した装置としても良い。
【０１６４】
（その他）
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【０１６５】
［本発明の特徴］
ここで、本発明の特徴をまとめて列挙すると次のようになる。
【０１６６】
（特徴１）（システム）
仕切り空間となる監視領域を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域の背景となる壁面及び床面を一定照度に背景照明する背景照明手段と、
前記撮像手段により撮像する前記監視領域を全体照明する全体照明手段と、
前記監視領域を背景照明した状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知手段と、
前記第１火災検知手段により第１段階の火災を検知した場合に、前記背景照明手段による背景照明を停止して前記全体照明手段による全体照明に切り替える照明切替手段と、
前記照明切替手段により前記監視領域を全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム（請求項１）。
【０１６７】
（特徴２）（第１火災検知手段）
特徴１記載の火災検知とシステムに於いて、
前記第１火災検知手段は、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の背景照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第１煙画像判定手段と、
前記第１煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームによる減光率を検出する減光率検出手段と、
前記減光率検出手段で検出した減光率から煙プルームの太さを推定する第１プルーム太さ推定手段と、
前記第１プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第１段階の火災と判定して第１火災信号を出力させる第１火災判定手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム。
【０１６８】
この特徴２によれば、監視領域の煙が上がる空間は照明せずに、撮像手段で撮像する監視領域の背景となる床面及び壁面を一定照度に照明することで、火災により発生した煙プルームによる減光率を観測画像から検出し、予め設定した距離によらずに一定となる煙プルームの減光率から煙プルームの太さを推定して、煙プルームの太さが所定の火災判定閾値以上の場合に第１段階の火災と判定することで、距離により大きさが変化する煙プルームにより減光する観測画像から確実に第１段階の火災を検知して例えば火災予兆警報（プリアラーム）を報知することを可能とする。
【０１６９】
（特徴３）（第２火災検知手段）
特徴１記載の火災検知とシステムに於いて、
前記第２火災検知手段は、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の全体照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第２煙画像判定手段と、
前記第２煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームの単位画素当りの輝度率を検出する輝度率検出手段と、
前記輝度率検出手段で検出した輝度率から煙プルームの太さを推定する第２プルーム太さ推定手段と、
前記第２プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第２段階の火災と判定して第２火災信号を出力させる第２火災判定手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知システム。
【０１７０】
この特徴３によれば、距離によらずに一定となる煙プルームの輝度率から煙プルームの太さが推定でき、所定のモデル火災で決まる煙プルームの太さを火災判定の閾値とし、この閾値以上の場合に火災と判定することで、減光画像に基づく第１段階の火災の検知による火災予兆警報に続いて煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を判定することで火災検知を確定し、距離により大きさが変化する煙プルームの観測画像から確実に火災を検知して警報することを可能とする。
また、背景照明からの光を煙以外の対象物、例えば人が一時的に遮ることで煙プルームの減光画像から第１段階の火災を誤って検知しても、第１段階の火災検知に基づき監視領域の全体照明に切替えて撮像した散乱光画像からは、輝度率が煙とは異なるために煙プルームの太さが火災を判定するしきい値を超えることがなく、非火災要因による誤報を防止可能とする。
【０１７１】
（特徴４）（第１距離推定）
特徴２記載の火災検知システムに於いて、更に、前記第１火災検知手段は、
前記第１煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第１見込み角検出手段と、
前記第１見込み角検出手段で検出した煙プルームの見込み角と前記第１プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第１距離算出手段と、
を設け、前記第１火災判定手段は、前記第１段階の火災を判定した場合に前記第１距離算出手段で算出した火点距離及び又は前記第１プルーム太さ推定手段で推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第１火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知システム。
【０１７２】
この特徴４によれば、煙プルームの減光率から推定した煙プルームの太さに基づき、撮像手段から火炎までの火点距離を求めることができ、煙プルームの太さから第１段階の火災を判定した場合に、第１火災信号と共に火点距離及び又は煙プルームの太さを出力することで、例えば火災予兆警報（プリアラーム）を出力すると共に火炎距離と煙プルームの太さ（大きさ）を表示し、これにより監視領域における第１段階の火災の発生状況の把握を容易にして適切な対処を可能とする。
【０１７３】
（特徴５）（第２距離推定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、更に、前記第２火災検知手段は、
前記第２煙画像判定手段により判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第２見込み角検出手段と、
前記第２見込み角検出手段で検出した煙プルームの見込み角と前記プルーム太さ推定手段で推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第２距離算出手段と、
を設け、
前記第２火災判定手段は、前記第２段階の火災を判定した場合に前記第２距離算出手段で算出した火点距離及び又は前記第２プルーム太さ推定手段で推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第２火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知システム。
【０１７４】
この特徴５によれば、煙プルームの輝度率から推定した煙プルームの太さに基づき火点距離を求めることができ、煙プルームの太さから火災を判定した場合に、第２火災信号と共に火点距離及び又は煙プルームの太さを出力することで、例えば火災警報を出力すると共に火炎距離と煙プルームの太さ（大きさ）を表示し、これにより監視領域における火災の発生状況の把握を容易にして適切な対処を可能とする。
【０１７５】
（特徴６）（背景照明による煙画像の判定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記第１煙画像判定手段は、前記監視領域に煙プルームが存在しない背景画像を保持し、前記撮像手段により撮像した画像と前記背景画像との差分画像を生成して煙プルーム領域を抽出し、前記煙プルーム領域の水平画素数が所定閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知システム。
【０１７６】
（特徴７）（減光率の検出）
特徴６記載の火災検知システムに於いて、前記減光率検出手段は、前記第１煙画像判定手段で生成した差分画像から抽出した煙プルーム領域の所定高さの水平画素列の輝度と、当該水平画素列と同じ位置の前記背景画像の水平画素列の輝度に基づいて煙プルームの減光率を算出することを特徴とする火災検知システム。
【０１７７】
（特徴８）（煙プルームの太さ推定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記第１プルーム太さ推定手段は、所定のモデル火災から求めた煙プルームによる減光率と太さの関係を予め設定し、前記関係に基づいて前記減光率検出手段で検出した煙プルームの減光率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知システム。
【０１７８】
（特徴９）（火点距離の算出）
特徴４記載の火災検知システムに於いて、前記第１距離算出手段は、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知システム。
【０１７９】
（特徴１０）（全体照明による煙画像の判定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記第２画像判定手段は、前記撮像手段により撮像した画像から所定輝度以上の画素の集合となる煙プルーム候補領域を検出し、前記煙プルーム候補領域の水平方向の画素数が所定の閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知システム。
【０１８０】
（特徴１１）（輝度率によるプルーム太さの推定）
特徴３記載の火災検知システムに於いて、前記２プルーム太さ推定手段は、煙プルームの輝度率と太さの関係を所定の実験式に基づいて設定し、前記関係に基づいて前記輝度率検出手段で検出した輝度率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知システム。
【０１８１】
（特徴１２）（火点距離の算出）
特徴５記載の火災検知システムに於いて、前記第２距離算出手段は、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知システム。
【０１８２】
（特徴１３）（方法）
仕切り空間を形成する監視領域の背景となる壁面及び床面を一定照度に背景照明した状態で、撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの減光画像から第１段階の火災を検知して第１火災信号を出力する第１火災検知ステップと、
前記第１火災検知ステップにより第１段階の火災を検知した場合に前記監視領域を全体照明に切替えた状態で、前記撮像手段により撮像した前記監視領域に発生した煙プルームの散乱光画像から第２段階の火災を検知して第２火災信号を出力する第２火災検知ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法（請求項２）。
【０１８３】
（特徴１４）（第１火災検知手段）
特徴１３記載の火災報知方法に於いて、前記第１火災検知ステップは、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の背景照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第１煙画像判定ステップと、
前記第１煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームによる減光率を検出する減光率検出ステップと、
前記減光率検出ステップで検出した減光率から煙プルームの太さを推定する第１プルーム太さ推定ステップと、
前記第１プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第１段階の火災と判定して第１火災信号を出力させる第１火災判定ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法。
【０１８４】
（特徴１５）（第２火災検知手段）
特徴１３記載の火災検知方法に於いて、前記第２火災検知ステップは、
前記撮像手段により撮像した前記監視領域の全体照明による画像から煙プルームの存在する煙画像を判定する第２煙画像判定ステップと、
前記第２煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームの単位画素当りの輝度率を検出する輝度率検出ステップと、
前記輝度率検出ステップで検出した輝度率から煙プルームの太さを推定する第２プルーム太さ推定ステップと、
前記第２プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さが所定の閾値以上の場合に第２段階の火災と判定して第２火災信号を出力させる第２火災判定ステップと、
を設けたことを特徴とする火災検知方法。
【０１８５】
（特徴１６）（第１距離推定）
特徴１４記載の火災検知方法に於いて、更に、前記第１火災検知ステップは、
前記第１煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第１見込み角検出ステップと、
前記第１見込み角検出ステップで検出した煙プルームの見込み角と前記第１プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第１距離算出ステップと、
を設け、前記第１火災判定ステップは、前記第１段階の火災を判定した場合に前記第１距離算出ステップで算出した火点距離及び又は前記第１プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第１火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知方法。
【０１８６】
（特徴１７）（第２距離推定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、更に、前記第２火災検知ステップは、
前記第２煙画像判定ステップにより判定された煙画像から煙プルームの見込み角を検出する第２見込み角検出ステップと、
前記第２見込み角検出ステップで検出した煙プルームの見込み角と前記プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルームの太さに基づき、前記撮像手段から前記煙プルームまでの火点距離を算出する第２距離算出ステップと、
を設け、前記第２火災判定ステップは、前記第２段階の火災を判定した場合に前記第２距離算出ステップで算出した火点距離及び又は前記第２プルーム太さ推定ステップで推定した煙プルーム太さを示す情報を前記第２火災信号と共に出力することを特徴とする火災検知方法。
【０１８７】
（特徴１８）（背景照明による煙画像の判定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、前記第１煙画像判定ステップは、前記監視領域に煙プルームが存在しない背景画像を保持し、前記撮像手段により撮像した画像と前記背景画像との差分画像を生成して煙プルーム領域を抽出し、前記煙プルーム領域の水平画素数が所定閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知方法。
【０１８８】
（特徴１９）（減光率の検出）
特徴１８記載の火災検知方法に於いて、前記減光率検出ステップは、前記第１煙画像判定ステップで生成した差分画像から抽出した煙プルーム領域の所定高さの水平画素列の輝度と、当該水平画素列と同じ位置の前記背景画像の水平画素列の輝度に基づいて煙プルームの減光率を算出することを特徴とする火災検知方法。
【０１８９】
（特徴２０）（煙プルームの太さ推定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、前記第１プルーム太さ推定ステップは、所定のモデル火災から求めた煙プルームによる減光率と太さの関係を予め設定し、前記関係に基づいて前記減光率検出ステップで検出した煙プルームの減光率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知方法。
【０１９０】
（特徴２１）（火点距離の算出）
特徴１６記載の火災検知方法に於いて、前記第１距離算出ステップは、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知方法。
【０１９１】
（特徴２２）（全体照明による煙画像の判定）
特徴１５記載の火災検知方法に於いて、前記第２画像判定ステップは、前記撮像手段により撮像した画像から所定輝度以上の画素の集合となる煙プルーム候補領域を検出し、前記煙プルーム候補領域の水平方向の画素数が所定の閾値以上の場合に煙画像と判定することを特徴とする火災検知方法。
【０１９２】
（特徴２３）（輝度率によるプルーム太さの推定）
特徴１６記載の火災検知方法に於いて、前記２プルーム太さ推定ステップは、煙プルームの輝度率と太さの関係を所定の実験式に基づいて設定し、前記関係に基づいて前記輝度率検出手段で検出した輝度率から煙プルームの太さを推定することを特徴とする火災検知方法。
【０１９３】
（特徴２４）（火点距離の算出）
特徴１７記載の火災報知方法に於いて、前記第２距離算出ステップは、推定した煙プルームの太さを２ｒ、煙プルームの見込み角をθとした場合、前記火点距離Ｌを、
Ｌ＝ｒ／ｔａｎ（θ／２）
により算出して推定することを特徴とする火災検知方法。
【符号の説明】
【０１９４】
１０：監視カメラ
１２：画像処理装置
１４：火災報知設備
１５：撮影領域
１６：監視領域
１８：火点
２０：煙
２２ａ：床面照明装置
２２ｂ：壁面照明装置
２４：室内照明装置
２６：煙プルーム
２８：伝送部
３０：第１煙画像判定部
３２：第１見込み検出出部
３４：減光率検出部
３６：第１プルーム太さ推定部
３８：第１距離算出部
４０：第１火災判定部
４２：照明切替部
４４：背景画像
４５：観測画像
４６：差分画像
４７：煙プルーム領域
４８：水平画素列
５０：第１火災検知部
１００：第２火災検知部
１３０：第２煙画像判定部
１３２：第２見込み角検出部
１３４：輝度率検出部
１３６：第２プルーム太さ推定部
１３８：第２距離算出部
１４０：第２火災判定部
【図１】
2018136977.tif 000003
【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】
2018136977.tif 000009
【図８】
2018136977.tif 000010
【図９】
2018136977.tif 000011
【図１０】
2018136977.tif 000012
【図１１】
2018136977.tif 000013
【図１２】
2018136977.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2018136977.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2018136977.tif 000018