(57)【要約】【課題】煙を高い検知率で高精度に検知することが可能な検知システム、検知システムの信号処理方法、および、煙感知器を提供する。【解決手段】検知システム１０は、特定時間ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第１の平均値を求める第１平均算出部１３１０と、特定時間を複数に分割した分割時間ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第２の平均値を求める第２平均値算出部１３１１と、特定時間で分割時間とともに第１の平均算出部で算出された第１の平均値と第２の平均算出部で算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する交差回数取得部１３１３と、交差回数取得部の取得結果において、特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する検知部１３１４と、を有する。【選択図】図１
2015169961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像を実行する撮像部と、
輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する光源と、
上記撮像部が上記光源または被写体を撮像したときの出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、
上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行し、連続するフレーム間の輝度差分を求める後処理部と、
特定時間ごとの上記後処理部の演算結果の第１の平均値を求める第１平均値算出部と、
上記特定時間を複数に分割した分割時間ごとの上記後処理部の演算結果の第２の平均値を求める第２平均値算出部と、
上記特定時間で上記分割時間とともに上記第１平均値算出部で算出された第１の平均値と上記第２平均値算出部で算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する交差回数取得部と、
上記交差回数取得部の取得結果において、上記特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する検知部と
を有する検知システム。
【請求項２】
上記検知部は、
上記後処理部の演算結果が煙として検知可能な変化と異なる変化がある場合、煙検出条件外として煙と判定しない
請求項１記載の検知システム。
【請求項３】
上記検知部は、
上記特定時間における演算結果にあらかじめ設定した第１閾値以下の値が存在する場合は煙検出条件外とする
請求項２記載の検知システム。
【請求項４】
上記検知部は、
上記特定時間における、上記第２の平均値の時間軸変化率があらかじめ設定した第２閾値以上の割合で変化する場合は煙検出条件外とする
請求項２記載の検知システム。
【請求項５】
上記検知部は、
上記特定時間における演算結果があらかじめ設定した第３閾値以下であった場合、煙として判定し、
上記特定時間の演算結果が上記第３閾値以下でなく、上記特定時間における上記第２の平均値の時間軸変化率が上記第２閾値以上の割合で変化する場合は煙でないと判定し、
上記特定時間の演算結果が上記第３閾値以下でなく、上記特定時間における上記第２の平均値の時間軸変化率が上記第２閾値以上の割合で変化しない場合には、煙として判定する
請求項４記載の検知システム。
【請求項６】
上記前処理部の上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値の低下量が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する補正指示部を有し、
上記後処理部は、
上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正し、上記演算を実行する
請求項１から５のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項７】
システム全体の制御を司る主制御部と、
上記撮像部で撮像した画像を記録する記録装置と、
上記記録装置に記録された画像伝送を含めて上位装置側とデータのやり取りを行うデータ伝送装置と、を有する
請求項１から６のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項８】
光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部とを有する検知システムの信号処理方法であって、
上記光源の輝度を上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化させる第１のステップと、
上記撮像部の出力信号を所定走査面周期ごとに取得する第２のステップと、
上記第２のステップで取得した上記出力信号から、ｍ番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第２の時間平均値を算出する第３のステップと、
上記第３のステップで算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行し、連続するフレーム間の輝度差分を求める第４のステップと、
特定時間ごとの上記第４のステップの演算結果の第１の平均値を求める第５のステップと、
上記特定時間を複数に分割した分割時間ごとの上記第４のステップの演算結果の第２の平均値を求める第６のステップと、
上記特定時間で前記分割時間とともに上記第５のステップで算出された第１の平均値と上記第６のステップで算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する第７のステップと、
上記第７のステップの取得結果において、上記特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する第８のステップと
を有する検知システムの信号処理方法。
【請求項９】
撮像を実行する撮像部と、
上記撮像部に対向して上記撮像部の撮像範囲内に設置され、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する、少なくとも一の光源と、
上記撮像部が上記光源を撮像し、上記光源の光量に応じて出力した出力信号レベルの変化を検出し、かつ、上記出力信号レベルが規定範囲外の場合に、煙を感知した旨の感知信号を出力する信号処理部と
を有し、
上記信号処理部は、
上記撮像部が上記光源または被写体を撮像したときの出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、
上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行し、連続するフレーム間の輝度差分を求める後処理部と、
特定時間ごとの上記後処理部の演算結果の第１の平均値を求める第１平均値算出部と、
上記特定時間を複数に分割した分割時間ごとの上記後処理部の演算結果の第２の平均値を求める第２平均値算出部と、
上記特定時間で上記分割時間とともに上記第１平均値算出部で算出された第１の平均値と上記第２平均値算出部で算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する交差回数取得部と、
上記交差回数取得部の取得結果において、上記特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する検知部と
を有する煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、撮像装置を用いて被写体の状態を検知する検知システム、検知システムの信号処理方法、および、この検知システムを採用した煙感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白熱電球や蛍光灯等の光源、または、その光源によって照射された被写体をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等が搭載された撮像装置を用いて撮像するとき、撮像画像に明暗の縞模様等が生じ、撮像装置にとって被写体が何であるかを判別することが困難な場合がある。
【０００３】
これは、一般に、インターレース方式の撮像装置ではフィールド周波数が６０Ｈｚ程度であるのに対し、光源の変調周波数は１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ程度であり、商用の電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）によっては、撮像のタイミングにずれが生じるからである。
【０００４】
このような問題を解決すべく、たとえば、特許文献１に示す撮像装置が開示されている。この特許文献１によれば、撮像装置が光源の変調周波数よりも高いフレームレートで被写体を撮像する。
【０００５】
ところで、市場に広く流通している一般的な撮像装置では、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式またはＰＡＬ（Phase Alternating Line standard）方式に対応しているものが大多数である。たとえば、ＮＴＳＣ方式では、インターレース走査でフィールド周波数が約６０Ｈｚ、フレームレート（フレーム周波数）が３０Ｈｚと定められている。
したがって、特許文献１が開示する撮像装置のように、一般的な撮像装置を用いてフレームレートを上げることは困難である。
【０００６】
そこで、特許文献２に示す検知システムでは、光源の輝度を撮像装置の走査面周期の所定数倍で変化させ、撮像装置がこの光源によって照射された被写体を撮像する。
これにより、被写体を鮮明に撮像することができるだけでなく、撮像装置のフレームレート自体を上げる必要がないため、市場に広く流通している一般的な撮像装置を用いることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献２が開示する検知システムでは、光源の点滅周波数と撮像装置の走査周波数とが非同期であるため、撮像装置におけるジッタ等の影響により、被写体を誤検知する場合があった。
この場合には、テレビジョン受像機に映し出された撮像画面がちらつき、不鮮明となる。
そのため、光源の点滅周波数と撮像装置の走査周波数とが非同期であっても、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる検知システムが望まれていた。
【０００８】
この要望に対して、特許文献３が開示する煙検知システムでは、（ｎ−１）フレーム目の演算結果とｎフレーム目の演算結果を比較し、ｎフレーム目の演算結果が（ｎ−１）フレーム目の演算結果により低下した場合、輝度レベル変動したとして、煙として判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０１９３０９号公報
【特許文献２】特開２００８−１４１２５１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６８１６１号公報（特許第４９９４４２２号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３が開示する煙検知システムでは、煙と似たような、輝度レベルが低下する方向に変動するものがあれば、全て煙と判断してしまい、誤検知率が比較的高いという不利益がある。
【００１１】
また、どの程度低下したら判断すべきか、という閾値を決めることも難しい。
たとえば霧といったようなものである。
霧は一般的に空間全体を一定レベルの輝度に低下させるが、煙は煙の濃度が高い（濃い）、低い（薄い）と、時系列の変動していることが多い。したがって、上記閾値を決めることが難しく、誤検知率を下げることが困難である。
【００１２】
本発明は、煙を高い検知率で高精度に検知することが可能な検知システム、検知システムの信号処理方法、および、煙感知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の観点の検知システムは、撮像を実行する撮像部と、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する光源と、上記撮像部が上記光源または被写体を撮像したときの出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行し、連続するフレーム間の輝度差分を求める後処理部と、特定時間ごとの上記後処理部の演算結果の第１の平均値を求める第１平均値算出部と、上記特定時間を複数に分割した分割時間ごとの上記後処理部の演算結果の第２の平均値を求める第２平均値算出部と、上記特定時間で上記分割時間とともに上記第１平均値算出部で算出された第１の平均値と上記第２平均値算出部で算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する交差回数取得部と、上記交差回数取得部の取得結果において、上記特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する検知部とを有する。
【００１４】
好適には、上記検知部は、上記後処理部の演算結果が煙として検知可能な変化と異なる変化がある場合、煙検出条件外として煙と判定しない。
【００１５】
好適には、上記検知部は、上記特定時間における演算結果にあらかじめ設定した第１閾値以下の値が存在する場合は煙検出条件外とする。
【００１６】
好適には、上記検知部は、上記特定時間における、上記第２の平均値の時間軸変化率があらかじめ設定した第２閾値以上の割合で変化する場合は煙検出条件外とする。
【００１７】
好適には、上記検知部は、上記特定時間における演算結果があらかじめ設定した第３閾値以下であった場合、煙として判定し、上記特定時間の演算結果が上記第３閾値以下でなく、上記特定時間における上記第２の平均値の時間軸変化率が上記第２閾値以上の割合で変化する場合は煙でないと判定し、上記特定時間の演算結果が上記第３閾値以下でなく、上記特定時間における上記第２の平均値の時間軸変化率が上記第２閾値以上の割合で変化しない場合には、煙として判定する。
【００１８】
好適には、上記前処理部の上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値の低下量が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する補正指示部を有し、上記後処理部は、上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正し、上記演算を実行する。
【００１９】
好適には、システム全体の制御を司る主制御部と、上記撮像部で撮像した画像を記録する記録装置と、上記記録装置に記録された画像伝送を含めて上位装置側とデータのやり取りを行うデータ伝送装置と、を有する。
【００２０】
本発明の第２の観点の検知システムの信号処理方法は、光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部とを有する検知システムの信号処理方法であって、上記光源の輝度を上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化させる第１のステップと、上記撮像部の出力信号を所定走査面周期ごとに取得する第２のステップと、上記第２のステップで取得した上記出力信号から、ｍ番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第２の時間平均値を算出する第３のステップと、上記第３のステップで算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行し、連続するフレーム間の輝度差分を求める第４のステップと、特定時間ごとの上記第４のステップの演算結果の第１の平均値を求める第５のステップと、上記特定時間を複数に分割した分割時間ごとの上記第４のステップの演算結果の第２の平均値を求める第６のステップと、上記特定時間で前記分割時間とともに上記第５のステップで算出された第１の平均値と上記第６のステップで算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する第７のステップと、上記第７のステップの取得結果において、上記特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する第８のステップとを有する。
【００２１】
本発明の第３の観点の煙感知器は、撮像を実行する撮像部と、上記撮像部に対向して上記撮像部の撮像範囲内に設置され、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する、少なくとも一の光源と、上記撮像部が上記光源を撮像し、上記光源の光量に応じて出力した出力信号レベルの変化を検出し、かつ、上記出力信号レベルが規定範囲外の場合に、煙を感知した旨の感知信号を出力する信号処理部とを有し、上記信号処理部は、上記撮像部が上記光源または被写体を撮像したときの出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号のレベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行し、連続するフレーム間の輝度差分を求める後処理部と、特定時間ごとの上記後処理部の演算結果の第１の平均値を求める第１平均値算出部と、上記特定時間を複数に分割した分割時間ごとの上記後処理部の演算結果の第２の平均値を求める第２平均値算出部と、上記特定時間で上記分割時間とともに上記第１平均値算出部で算出された第１の平均値と上記第２平均値算出部で算出された第２の平均値とが交差する回数を取得する交差回数取得部と、上記交差回数取得部の取得結果において、上記特定時間で交差回数が複数回存在する場合、煙として検知する検知部とを有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、煙を高い検知率で高精度に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】図２は、秒間３０フレームの撮像カメラで撮影した第３演算部の演算結果を示す図である。
【図３】図３は、本第１実施形態において算出した第１の平均値と第２の平均値をグラフ化して示す図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の機能を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための概略模式図である。
【図６】図６は、図５に図示されるＣＣＤの時系列を説明するための図である。
【図７】図７は、単板補色フィルタの色の配列を示す一例の図である。
【図８】図８は、奇数フィールドＯＦＤおよび偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態に係る輝度信号抽出部によって抽出された輝度信号の例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＲＳ−１７０Ａ規格による水平ブランキング期間を示す図である。
【図１１】図１１は、ＲＳ−１７０Ａ規格による輝度信号の符号化パラメータを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１実施形態に係る変換値テーブルの具体例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって信号レベルが調節された輝度信号の例を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係る第１演算部および第２演算部における演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第１実施形態に係る光源の輝度の変化の例を示すタイミングチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の第１実施形態に係る各デューティー比に対する和ＳＵＭの値の例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１実施形態に係るデューティー比Ｄと和ＳＵＭとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１９】図１９（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る演算結果Ａおよび演算結果Ｂの具体例を各々示す図である。
【図２０】図２０は、図１９（Ａ），（Ｂ）に図示する時間ｔ１および時間ｔ２付近の部分拡大図である。
【図２１】図２１は、本発明の第１実施形態に係る補正の効果を説明するための図である。
【図２２】図２２は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートであって、第３演算部で演算結果を得るまでの動作例を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートであって、本第３演算部の演算結果に基づいて行われる一連の煙検知処理を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２５】図２５は、第２実施形態において煙判定条件に煙検出条件外とする付加条件を設けた理由を説明するための図である。
【図２６】図２６は、煙を検知した場合と人が撮像部（撮像カメラ）を瞬間的に横切った場合の演算結果の例を示す図である。
【図２７】図２７は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートであって、本第３演算部の演算結果に基づいて行われる付加条件を適用した一連の煙検知処理を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本発明の第３実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２９】図２９は、本発明の第３実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートであって、本第３演算部の演算結果に基づいて行われる付加条件を適用した一連の煙検知処理を示すフローチャートである。
【図３０】図３０は、本発明の第４実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図３１】図３１は、本発明の第４実施形態に係る検知システムにおいて、表示装置に第３演算部の演算結果を時系列にグラフ化して表示する例を示す図である。
【図３２】図３２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る検知システムにおいて、表示装置に第３演算部の演算結果をバロメータで表示する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
［検知システム１０の構成例］
図１は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
図１に図示するように、検知システム１０は、光源１１、撮像部１２、信号処理部１３を有する。
この信号処理部１３は、輝度信号（撮像信号）抽出部１３０１、調節部１３０２、第１演算部１３０３、第２演算部１３０４、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）１３０５、ＦＩＦＯ１３０６、第３演算部１３０７、補正指示部１３０８、および記憶部１３０９を有する。
信号処理部１３は、さらに、第１平均値算出部１３１０、第２平均値算出部１３１１、第２平均値格納部１３１２、交差回数取得部１３１３、および検知部１３１４を有する。
【００２６】
ここで、本発明の構成要素と本実施形態の構成要素との対応関係について述べる。
本発明の前処理部は、第１演算部１３０３および第２演算部１３０４に対応する。
本発明の後処理部は、第３演算部１３０７に対応する。
本発明の第１の時間平均値は、時間平均ＳＡＣに対応し、本発明の第２の時間平均値は、時間平均ＳＢＤに対応する。
本発明に第１の平均値は平均値Ｓｔｙｐ１に対応しｍ第２の平均値は平均値Ｓｔｙｐ２に対応する。
【００２７】
検知システム１０は、基本的に、撮像対象の光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができるシステムである。本実施形態の特徴として、検知システム１０では、被写体ＯＢＪ以外に動きのある不要な動体物があっても、この動体物を除去して、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
【００２８】
そして、本実施形態の検知システム１０は、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を鮮明に撮像することができることはもとより、煙を高い検知率で高精度に検知することができる。
検知システム１０は、この煙の高検知率を達成するために、第３演算部１３０７の演算結果（ｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果）の、ある特定時間ＴＳ１の演算結果である第１の平均値Ｓｔｙｐ１と、特定時間ＴＳ１をＮ分割した分割時間ＴＳ２（ＴＳ１＝ＴＳ２×Ｎ）における第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求め、さらに特定時間ＴＳ１において分割時間ＴＳ２で区切られた時間とともに、第２の平均値Ｓｔｙｐ２と第１の平均値Ｓｔｙｐ１の交差回数を求め（取得し）、その交差回数がＭ回（たとえば２回）以上であった場合に煙と判定する煙検知器としての機能を有している。
検知システム１０は、この煙の高検知率を達成するために、信号処理部１３に、第１平均値算出部１３１０、第２平均値算出部１３１１、第２平均値格納部１３１２、交差回数取得部１３１３、および検知部１３１４が配置されている。
【００２９】
光源１１は、たとえば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている。光源１１は、被写体ＯＢＪを照射し、その輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ（ｎ＝１，２，…）倍周期で変化（点滅）する。
【００３０】
撮像部１２は、たとえば、固体撮像素子としてのＣＣＤ１２１で構成されている。ＣＣＤ１２１は、たとえば、単板補色フィルタを有し、フィールド蓄積型インターライン転送を行うものである。
撮像部１２は、光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを撮像し、光電変換によって受光量に応じたアナログ信号（色信号）を生成する。そして、撮像部１２は、これをＡＤ（Analog-to-Digital）変換器等でアナログ信号からデジタル信号に変換（ＡＤ変換）した後、このデジタル信号を撮像信号Ｓ１として信号処理部１３の輝度信号抽出部１３０１に出力する。
【００３１】
なお、テレビジョン方式はＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式であり、走査方式はインターレース方式であるものとする。この場合、水平周波数は１５．７３４ｋＨｚであり、フィールド周波数（垂直周波数）は５９．９４Ｈｚである。
【００３２】
信号処理部１３は、撮像部１２からｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１が入力されると、以下の各部で所定の信号処理を行う。
【００３３】
輝度信号抽出部１３０１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号を抽出する。そして、輝度信号抽出部１３０１は、この抽出した輝度信号Ｙを調節部１３０２に出力する。
【００３４】
調節部１３０２は、輝度信号Ｙの信号レベルの調節を有効にする有効モードと、この信号レベルの調節を無効にする無効モードとを有する。
【００３５】
有効モードでは、調節部１３０２は、第１演算部１３０３、第２演算部１３０４および第３演算部１３０７における演算で、オーバーフローによって演算が破綻しないように、輝度信号抽出部１３０１から入力された輝度信号Ｙの信号レベルを調節する。
そして、調節部１３０２は、信号レベルを調節した輝度信号Ｓ２を第１演算部１３０３と第２演算部１３０４とに出力する。
無効モードでは、調節部１３０２は、輝度信号Ｙの信号レベルを調節せずに、これをそのまま輝度信号Ｓ２として第１演算部１３０３と第２演算部１３０４とに出力する。
【００３６】
第１演算部１３０３は、調節部１３０２から輝度信号Ｓ２が入力されると、同一の画素領域において、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目のフィールドにおける輝度信号レベルと、（ｍ＋２）番目とのフィールドにおける輝度信号レベルとの差の時間平均を画素単位で算出する。そして、第１演算部１３０３は、この時間平均を演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３０５と、補正指示部１３０８とに出力する。
【００３７】
第２演算部１３０４は、調節部１３０２から輝度信号Ｓ２が入力されると、同一の画素領域において、（ｍ＋１）番目のフィールドにおける輝度信号レベルと、（ｍ＋３）番目のフィールドにおける輝度信号レベルとの差の時間平均を画素単位で算出する。そして、第２演算部１３０４は、この時間平均を演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３０６と、補正指示部１３０８とに出力する。
【００３８】
ＦＩＦＯ１３０５およびＦＩＦＯ１３０６は、互いにフレーム同期で動作する。
ＦＩＦＯ１３０５は、第１演算部１３０３から入力された画素ごとの演算結果Ａを入力順に１フレーム分格納する。
ＦＩＦＯ１３０６は、第２演算部１３０４から入力された画素ごとの演算結果Ｂを入力順に１フレーム分格納する。
そして、ＦＩＦＯ１３０５は、演算結果Ａを第３演算部１３０７に順次出力し、ＦＩＦＯ１３０６は、演算結果Ｂを第３演算部１３０７に順次出力する。なお、ＦＩＦＯ１３０５およびＦＩＦＯ１３０６の記憶内容は、適宜クリアされる。
【００３９】
第３演算部１３０７は、ＦＩＦＯ１３０５から演算結果Ａが入力され、ＦＩＦＯ１３０６から演算結果Ｂが入力されると、演算結果Ａの２乗と演算結果Ｂの２乗との和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を画素単位で算出する。詳細には、和ＳＵＭは、後述するように、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）である。
【００４０】
ただし、第３演算部１３０７は、補正指示部１３０８が出力した補正指示信号Ｓ３を受信した場合には、演算結果Ａおよび演算結果Ｂのうち、いずれか一方の演算結果を補正した後、和ＳＵＭを算出する。この補正については後述する。
そして、第３演算部１３０７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部に出力する。
この第３演算部１３０７の演算結果Ｃは、ｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分の結果に相当する。
【００４１】
補正指示部１３０８は、第１演算部１３０３から入力された演算結果Ａと、第２演算部１３０４から入力された演算結果Ｂとを監視し、後で図４に関連付けて説明するように、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの値が、０または限りなく０に近い値に収束した場合に、この値の補正を指示する補正指示信号Ｓ３を第３演算部１３０７に出力する。
第３演算部１３０７は、補正指示信号Ｓ３を受信した場合には、所望の演算結果Ｃとなるように、演算結果Ａまたは演算結果Ｂを補正した後、和ＳＵＭを算出する。
【００４２】
記憶部１３０９は、たとえば、不揮発性の記憶デバイスまたはランダムアクセス可能な記憶デバイスで構成されている。
記憶部１３０９には、補正指示部１３０８によって参照される補正データが格納されている。この補正データは、後述する許容量αに関するデータである。
【００４３】
第１平均値算出部１３１０は、特定時間（たとえば１秒）ＴＳ１ごとの第３演算部１３０７の演算結果Ｃの第１の平均値Ｓｔｙｐ１を求める（算出する）。
第１の平均値ＳｔｙＰ１は次の（１）式で算出することができる。
【００４４】
【数１】
2015169961.tif 000003
【００４５】
ここで、Ｆ１は上記した特定時間ＴＳ１内の撮像部分のフレーム数を示す。
第１平均値算出部１３１０は、算出した第１の平均値Ｓｔｙｐ１を交差回数取得部１３１３に出力する。
【００４６】
第２平均値算出部１３１１は、上記した特定時間（たとえば１秒）ＴＳ１を複数にＮ分割した分割時間ＴＳ２ごとの第３演算部１３０７の演算結果Ｃの第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求める（算出する）。
つまり、この第２の平均値Ｓｔｙｐ２は特定時間ＴＳ１内においてはＮ個存在し、特定時間ＴＳ１におけるｋ番目の平均値Ｓｔｙｐ２ｋは次の（２）式で算出することができる。
【００４７】
【数２】
2015169961.tif 000004
【００４８】
ここで、Ｆ２は特定時間ＴＳ１をＮ分割した分割時間ＴＳ２の撮像部分のフレーム数（Ｆ２＝Ｆ１／Ｎ）を示す。
第２平均値算出部１３１１は、算出した第２の平均値Ｓｔｙｐ２を第２平均値格納部１３１２に格納する。
第２の平均値Ｓｔｙｐ２ｋは特定時間ＴＳ１においてＮ個存在するので、それらを一時的に保存できる第２平均値格納部１３１２が設けられている。
第２平均値格納部１３１２に格納された第２の平均値Ｓｔｙｐ２ｋは交差回数取得部１３１３に供給される。
【００４９】
交差回数取得部１３１３は、特定時間ＴＳ１で分割時間ＴＳ２とともに、第１平均値算出部１３１０で算出された第１の平均値Ｓｔｙｐ１と第２平均値算出部１３１１で算出された第２の平均値Ｓｔｙｐ２（ｋ）とが交差する回数を取得する。
交差回数取得部１３１３は、取得した交差回数を検知部１３１４に出力する。
【００５０】
検知部１３１４は、交差回数取得部１３１３の取得結果において、特定時間ＴＳ１で交差回数があらかじめ設定した複数の回数（たとえば２回）存在する場合、煙として検知する。
検知部１３１４は、交差回数取得部１３１３の取得結果において、特定時間ＴＳ１で交差回数が設定した複数の回数未満である場合、煙ではなく、霧等であるとして検知する。
【００５１】
このように、検知システム１０は、この煙の高検知率を達成するために、第３演算部１３０７の演算結果（ｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果）の、ある特定時間ＴＳ１の演算結果である第１の平均値Ｓｔｙｐ１と、特定時間ＴＳ１をＮ分割した分割時間ＴＳ２（ＴＳ１＝ＴＳ２×Ｎ）における第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求め、さらに特定時間ＴＳ１において分割時間ＴＳ２で区切られた時間とともに、第２の平均値Ｓｔｙｐ２と第１の平均値Ｓｔｙｐ１の交差回数を求め（取得し）、その交差回数がＭ回（たとえば２回）以上であった場合に煙と判定する煙検知器としての機能を有している。
以下、煙の高検知率を達成する具体的な処理について説明する。
【００５２】
上述したように、第１平均値算出部１３１０、および第２平均値算出部１３１１に入力される信号は、撮像部（カメラ）１２で一定のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）で撮影された画像の輝度信号のｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果である。
第３演算部１３０７からは撮像部分のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）に相当する個数の演算結果が毎秒出力される。
このとき、第１平均値算出部１３１０において、ある特定時間（たとえば１秒間）ＴＳ１ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第１の平均値Ｓｔｙｐ１を上記（１）式により求める。
さらに並行して、第２平均値算出部１３１１において、特定時間ＴＳ１をＮ分割された分割時間ＴＳ２ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求める。
この第２の平均値は特定時間ＴＳ１内においてはＮ個存在し、特定時間ＴＳ１におけるｋ番目の第２の平均値Ｓｔｙｐ２ｋは上記（２）式により求める。
【００５３】
図２は、秒間３０フレームの撮像カメラで撮影した第３演算部１３０７の演算結果Ｃを示す図である。
図２において、横軸がフレーム数を、縦軸が演算結果Ｃを示している。
【００５４】
図２の演算結果Ｃの特性曲線ＣＲＶは、煙の発生を撮影した結果を示しており、６０フレーム弱の時間ＴＭから煙が発生している。
煙が発生していないとき（６０フレーム弱前まで）は、演算結果は一定値を保っているが、煙が発生すると、演算結果Ｃは上下にふらついている（揺らいでいる）。
【００５５】
図３は、本実施形態において算出した第１の平均値Ｓｔｙｐ１と第２の平均値Ｓｔｙｐ２をグラフ化して示す図である。
図３は、特定時間ＴＳ１＝１秒とし（つまり、Ｆ１＝３０）、分割時間ＴＳ２＝０．０６６秒（つまり、Ｆ２＝２、Ｎ＝１５分割）としたときの第１の平均値Ｓｔｙｐ１および第２の平均値Ｓｔｙｐ２をグラフ化して示している。
図３において、横軸がフレーム数を、縦軸が演算結果である平均値（輝度レベル）を示している。
図３中、Ｐで示すステップ状の曲線が第１の平均値Ｓｔｙｐ１の遷移を、Ｑで示す曲線が第２の平均値Ｓｔｙｐ２の遷移を示している。また、符号ＣＬＳは第１の平均値Ｓｔｙｐ１の遷移曲線Ｐと第２の平均値Ｓｔｙｐ２の遷移曲線Ｑとの交差部分を示している。
【００５６】
図３に示すように、たとえば第１の平均値Ｓｔｙｐ１はＦ１＝３０フレーム毎に１個算出されるが、グラフ上では見やすいように、Ｆ１＝３０フレーム間隔で同じ第１の平均値Ｓｔｙｐ１の値をグラフ化している（第２の平均値Ｓｔｙｐ２についても同様である）。
【００５７】
通常、煙が発生し、輝度レベル（演算結果）が徐々に下がっていく場合、図３のグラフで見ると、３０〜６０フレーム、および６０〜９０フレーム（それぞれ特定時間ＴＳ１）のように第１の平均値Ｓｔｙｐ１および第２の平均値Ｓｔｙｐ２は下がり、第１の平均値Ｓｔｙｐ１と第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸交差は、各区間で交差部ＣＬＳ１、ＣＬＳ２の各１点しかない。
しかしながら、９０フレーム〜の区間を見ると、第１の平均値Ｓｔｙｐ１は、前の６０〜９０フレームの第１の平均値より下がっているが、第２の平均値Ｓｔｙｐ２は第１の平均値Ｓｔｙｐ１の値を上がったり、下がったりしており、時間軸交差が、その区間で交差部ＣＬＳ３、ＣＬＳ４、ＣＬＳ５の２個以上存在する。
この交差の回数を交差回数取得部１３１３で計測する。
この交差の回数を検知部１３１４で判定し、交差回数が複数回存在すれば煙と判断する。
【００５８】
ところで、上述したように、光源１１は、輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ倍周期で変化しており、光源の点滅周波数と撮像部１２の走査（フィールド）周波数とが非同期である。
したがって、撮像部１２あるいは信号処理部１３にて発生したジッタ等の影響により、点滅周波数と走査周波数とのズレ（単に、周波数のズレという）が生じると、演算結果Ａおよび演算結果Ｂの値が、互いに異なる周期で０または限りなく０に近い値に収束しやすい。この状態を図４に関連付けて説明する。
【００５９】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の機能を説明するための図である。図４（Ａ）は演算結果Ａの例を示し、図４（Ｂ）は演算結果Ｂの例を示し、図４（Ｃ）は演算結果Ｃの例を示す。
【００６０】
なお、図４（Ａ）〜（Ｃ）において、縦軸は演算結果Ａ〜Ｃの値を各々示し、横軸は時間を示す。図４（Ｃ）において、実線は演算結果Ａ，Ｂを用いて算出して補正した演算結果Ｃを示し、破線は補正を行わずに演算結果Ａ，Ｂを用いて算出された演算結果Ｃを示す。
【００６１】
図４（Ａ）、（Ｂ）には、たとえば、光源１１の発光周波数を１５Ｈｚとし、撮像部１２のフィールド周波数を６０Ｈｚとした場合の演算結果Ａおよび演算結果Ｂの例が図示されている。演算結果Ａおよび演算結果Ｂは、２つのフィールド間の輝度信号レベル差の時間平均であり（（１０）式、（１１）式参照）、それらの値は、時間ｔ１までは、たとえば、−５０または５０程度の値をとる。
図４（Ｃ）に図示するように、演算結果Ｃは、いずれも、Ａ２＋Ｂ２によって算出されるため正の値をとる。ただし、図４（Ｃ）には、演算結果Ｃ（＝ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２）の平方根を採った場合の値が図示されている。
【００６２】
上述した周波数のズレが生じた場合、図４（Ａ）に図示するように、演算結果Ａの値が、たとえば、時間ｔ１の近傍にて限りなく０に収束する。
図４（Ｂ）に図示するように、周波数のズレによって値が限りなく０に収束する周期で見た場合の時間が、時間ｔ２は時間ｔ１に対して約１／４周期遅れている。
【００６３】
その結果、演算結果Ａおよび演算結果Ｂをそのまま使用して演算結果Ｃを算出すれば、図４（Ｃ）の破線で示すように、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍で、他の時間における演算結果Ｃに比べて局所的に小さな値をとる。
詳細には、図４（Ｃ）に図示するように、演算結果Ｃは、時間ｔ０付近では、およそ５０程度の値をとるが、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍にて周波数のズレが生じた場合、演算結果Ｃの値は、およそ３０程度にまで低下する。
これは、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する際に、演算結果Ａが限りなく０に近い場合には（Ａ≒０）、和ＳＵＭがＣ≒０２＋Ｂ２＝Ｂ２となり、演算結果Ｂが限りなく０に近い場合には（Ｂ≒０）、和ＳＵＭがＣ≒Ａ２＋０２＝Ａ２となるためである。
【００６４】
そのため、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍における演算結果Ｃの値と、他の時間における値との間に局所的なギャップΔＧが発生する。
ギャップΔＧは、周期的に発生する。たとえば、光源１１を、その発光周波数が１５Ｈｚとなるように、４ＭＨｚの水晶振動子を内蔵し、プログラムが可能なマイクロコンピュータ（いわゆるＰＩＣマイコン）を用いて構成した場合には、ギャップΔＧは、およそ１３秒周期で発生する。
【００６５】
ただし、第２演算部１３０４が輝度信号Ｓ２に対して行う演算は、第１演算部１３０３が輝度信号Ｓ２に対して行う演算よりも、およそ１／４周期遅延（位相がπ／２遅延）して行われるため、演算結果Ａおよび演算結果Ｂが同時に０または限りなく０に近い値に収束することはない。これは、光源１１の輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ倍周期で変化しているためである。
【００６６】
周波数のズレが発生した場合には、ギャップΔＧが発生し、検知部１３１４にて被写体ＯＢＪが誤検知される可能性がある。この場合には、最終的に得られる撮像画像が不鮮明となる。
光源１１の点滅周波数と撮像部１２の走査周波数とが非同期である以上、このような周波数のズレ自体を回避することは困難であるが、ギャップΔＧを埋めるように、即ち、図４（Ｃ）の実線で示す演算結果Ｃとなるように、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの値を補正することは可能である。
【００６７】
具体的には、図４（Ａ）〜（Ｃ）に図示するように、時間ｔ１の近傍では、演算結果Ａの値が、演算結果Ｂの値よりも小さい。したがって、この演算結果Ａの値が演算結果Ｂの値と同程度であれば、演算結果Ｃを算出した段階で、ギャップΔＧの発生を防止すことができる。
同様に、時間ｔ２の近傍では、演算結果Ｂの値が、演算結果Ａの値よりも小さい。したがって、この演算結果Ｂの値が演算結果Ａの値と同程度であれば、演算結果Ｃを算出した段階で、ギャップΔＧの発生を抑制することができる。
【００６８】
そこで、補正指示部１３０８は、第１演算部１３０３から入力された演算結果Ａと、第２演算部１３０４から入力された演算結果Ｂとを監視し、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの値が、０または限りなく０に近い値に収束した場合に、この値の補正を指示する補正指示信号Ｓ３を第３演算部１３０７に出力する。
【００６９】
第３演算部１３０７は、補正指示信号Ｓ３を受信した場合には、図４（Ｃ）の実線で示す演算結果Ｃとなるように、演算結果Ａまたは演算結果Ｂを補正した後、和ＳＵＭを算出する。
【００７０】
［ＣＣＤ１２１の詳細］
ここで、ＣＣＤ１２１の構造を図５に関連づけて説明する。
図５は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための概略模式図である。
【００７１】
図５に図示するように、ＣＣＤ１２１は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１２１１、垂直転送ＣＣＤ１２１２、水平転送ＣＣＤ１２１３、および増幅器１２１４を有する。
【００７２】
各フォトダイオード１２１１は、画素領域においてマトリクス状に配列されている。垂直ライン方向に配列されたフォトダイオード１２１１は、列ごとに電荷を転送するための垂直転送ＣＣＤ１２１２に各々接続されている。各垂直転送ＣＣＤ１２１２の一端は、電荷を増幅部に転送するための水平転送ＣＣＤ１２１３に各々接続されている。水平転送ＣＣＤ１２１３の出力側には増幅器１２１４が接続されている。
【００７３】
インターレース方式では、１フレーム（１画面）は、奇数フィールドと偶数フィールドとで構成される。
光源１１が放射する光がフォトダイオード１２１１に入射されると、フォトダイオード１２１１は、光電変換によって光を電荷に変換し、電荷蓄積時間にこれを蓄積する。この間、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２との間は、各々電気的に遮断されている。
【００７４】
電荷蓄積時間の終了後、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２と間が導通する。すると、フォトダイオード１２１１に蓄積された電荷は、垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送される。
この直後に、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２と間は遮断され、フォトダイオード１２１１は、次の電荷の蓄積を開始する。
【００７５】
ところで、垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送された電荷は、１水平ライン毎に水平転送ＣＣＤ１２１３に転送される。この転送の周波数は、ＣＣＤ１２１の水平走査周波数１５．７３４ｋＨｚである。
【００７６】
増幅器１２１４は、水平転送ＣＣＤ１２１３から電荷が入力されると、これをアナログ信号として増幅し、これをＡＤ変換器（不図示）等に出力する。増幅されたアナログ信号は、ＡＤ変換器等によってデジタル信号に変換された後、撮像信号Ｓ１として信号処理部１３に出力される。
なお、フォトダイオード１２１１が電荷を蓄積し、これを垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送するまでの転送周波数は、５９．９４Ｈｚである。
【００７７】
図６は、図５に図示されるＣＣＤ１２１の時系列を説明するための図である。
図６に示すように、フォトダイオード１２１１による電荷の蓄積の開始から終了までの電荷蓄積時間をΔＴ１とする。また、電荷がフォトダイオード１２１１から垂直転送ＣＣＤ１２１２へ転送されるまでの転送時間をΔＴ２とする。
【００７８】
図６に図示するように、ＣＣＤ１２１に入射した光エネルギーは、電荷蓄積時間ΔＴ１の間積分されながら、電荷蓄積周期ΔＴ＝ΔＴ１＋ΔＴ２＝（１／５９．９４秒）でサンプリングされていることになる。
【００７９】
［輝度信号抽出部１３０１の詳細］
以下、信号処理部１３について詳細に説明する。始めに、輝度信号抽出部１３０１をＣＣＤ１２１に関連付けて説明する。
【００８０】
図７は、単板補色フィルタの色の配列を示す一例の図である。図７には、画素領域の一部が図示されている。図中のＣｍ,ｎは、画素の配列を示している。
図８は、奇数フィールドＯＦＤおよび偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
【００８１】
単板補色フィルタは、４種類のカラーフィルタで構成されている。詳細には、図７に図示するように、単板補色フィルタは、Ｙｅ（イエロ）、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マジェンタ）、およびＧ（グリーン）のカラーフィルタがベイヤー型の配列形態をもって構成されている。
【００８２】
画素の読み出しの際には、その上下の画素を加算したものが色信号として読み出しされる。加算する組み合わせは、奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤとで、１列ずれている。
【００８３】
具体的には、奇数フィールドＯＦＤのｎラインでは、画素（Ｃ１,１＋Ｃ２,１）、画素（Ｃ１,２＋Ｃ２,２）、画素（Ｃ１,３＋Ｃ２,３）、画素（Ｃ１,４＋Ｃ２,４）、画素（Ｃ１,５＋Ｃ２,５）、…のように画素の上下で組み合わせられる。
偶数フィールドＥＦＤのｎラインでは、画素（Ｃ２,１＋Ｃ３,１）、画素（Ｃ２,２＋Ｃ３,２）、画素（Ｃ２,３＋Ｃ３,３）、画素（Ｃ２,４＋Ｃ３,４）、画素（Ｃ２,５＋Ｃ３,５）、…のように画素の上下で組み合わされる。
【００８４】
即ち、図８に図示するように、奇数フィールドＯＦＤでは、上述した画素の組み合わせで色信号が読み出される。偶数フィールドＥＦＤでも、上述した画素の組み合わせで色信号が読み出される。
いずれのフィールドも、２画素周期で同一のＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの組み合わせの色パターンが繰り返されているため、色信号は２画素周期以上の周波数に重畳して現れる。
【００８５】
そこで、輝度信号抽出部１３０１は、２画素周期を遮断周波数とするローパスフィルタ（不図示）にこの色信号を通す。これにより、色信号が失われ、輝度信号Ｙが抽出される。つまり、輝度信号Ｙは２画素周期でサンプリングされることになる。
【００８６】
ところで、図７において、円形で図示される投影領域ＲＥＧは、光源１１による光が投影されている領域である。なお、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６は完全に投影領域ＲＥＧに含まれ、均一に光が照射されているものとする。
【００８７】
この場合、奇数フィールドＯＦＤでは、（ｎ＋１）ラインの画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６の組み合わせによって色信号が読み出しされる。
一方、偶数フィールドＥＦＤでは、（ｎ＋１）ラインの画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６の組み合わせによって色信号が読み出しされる。
【００８８】
［調節部１３０２の詳細］
調節部１３０２を図９〜図１３に関連付けて説明する。
図９は、本発明の第１実施形態に係る輝度信号抽出部によって抽出された輝度信号の例を示す図である。縦軸は輝度信号Ｙの量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン（１走査線）当たり６４０個の画素を示す。
【００８９】
先に述べたように、撮像部１２は、ＣＣＤ１２１が出力した色信号をデジタル信号に変換する。このとき、ＡＤ変換器の分解能が８ビット（bit）であるとすると、色信号は０から２５５のデータに量子化（デジタル化）される。
たとえば、点灯している蛍光灯の下で光源１１を撮像した場合、撮像部１２は、量子化した色信号を撮像信号Ｓ１として輝度信号抽出部１３０１に出力する。そして、輝度信号抽出部１３０１は、この撮像信号Ｓ１を上述したローパスフィルタに通し、図９に図示するような輝度信号Ｙを抽出する。
【００９０】
図９には、連続した３つのフレームＦＲＭにおける輝度信号Ｙが図示されている。各フレームＦＲＭのｎラインにおいて、画素Ｃｎ,２３７付近の輝度信号Ｙは、光源１１によるものを示し、画素Ｃｎ,５９１付近の輝度信号Ｙは、蛍光灯によるものを示す。
光源１１や蛍光灯は、他の撮像対象よりも輝度が高い。このため、図９に図示するように、たとえば、画素Ｃｎ,２３７付近の量子化レベルは２５５の値をとり、画素Ｃｎ,５９７付近の量子化レベルも２５５の値をとっている。
【００９１】
このように、輝度信号Ｙが８ビットのデータで表現される場合、２５５という値は量子化された輝度信号レベルの最大値であるが、これが本来の輝度信号レベルの最大値であるとは限らない。換言すれば、ＡＤ変換の分解能を超えた所に輝度信号レベルの最大値が存在する可能性がある。無論、ＡＤ変換の分解能が８ビット以外であっても同様である。
【００９２】
演算の詳細については後述するが、第１演算部１３０３は時間平均ＳＡＣを算出し、第２演算部１３０４は時間平均ＳＢＤを算出し、第３演算部１３０７は和ＳＵＭ＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２を算出する。
これらの演算は基本的に積分演算である上、特に、第３演算部１３０７では、２乗和の演算が実行される。このため、輝度信号レベルの最大値がＡＤ変換の分解能の範囲内に存在しないと、演算結果の最大値が２５５以内に収まらずにオーバーフローを引き起こし、演算を実行できない場合がある。
【００９３】
そこで、調節部１３０２は、本来の輝度信号レベルの最大値が０から２５５という値の範囲内に収まるように、輝度信号レベルを調節する。これにより、上述した理由によるオーバーフローを抑制することができる。
【００９４】
ところで、ＮＴＳＣ方式では、ＲＳ−１７０Ａ規格によって、輝度信号レベルや輝度信号の符号パラメータ等が図１０および図１１に図示するように定められている。
図１０は、ＲＳ−１７０Ａ規格による水平ブランキング期間を示す図である。
図１１は、ＲＳ−１７０Ａ規格による輝度信号の符号化パラメータを示す図である。
【００９５】
図１０には、輝度信号レベルを説明するため、水平ブランキング期間が例示されている。
信号レベル（直流電圧値）の単位であるＩＲＥは、白レベルを１００（％）と定めたときの相対値を表すものである。なお、１４０ＩＲＥ＝１Ｖｐｐであると定めると、白レベルは１００ＩＲＥ＝７１４ｍＶである。
【００９６】
図１０に図示するように、水平ブランキングの立ち下がり後、フロントポーチが設けられている。このフロントポーチでの信号レベルをペデスタルレベルと呼び、日本ではペデスタルレベルが輝度信号レベルの基準（０ＩＲＥ）に設定される。
フロントポーチの後、走査のタイミングを決定する水平同期信号が出力される。水平同期信号レベルは−４０ＩＲＥ＝−２８６ｍＶである。バックポーチの後、色相の基準となるカラーバースト信号が出力され、走査が開始される前に、信号レベルが黒レベルに設定される。黒レベルはセットアップレベルとも呼ばれ、日本では０ＩＲＥである。
【００９７】
このような輝度信号は、図１１に図示する符号化パラメータに従って、量子化される。ＡＤ変換の分解能が８ビットの場合、ブランキングレベルの量子化レベルは６０（１６進数では３Ｃｈ）、白レベルの量子化レベルは２００（１６進数ではＣ８ｈ）である。
なお、ブランキングレベルは、黒レベル（セットアップレベル）に等しい。図１１には、サンプリング周波数や有効サンプル数等も図示されている。
【００９８】
輝度信号Ｙは、色信号をそのままＡＤ変換した撮像信号Ｓ１を基に抽出したものである。したがって、本来の輝度信号レベルの最大値が０から２５５という値の範囲内に収めるためには、輝度信号レベルの最大値が白レベルの２００（１００ＩＲＥ）以下となるように調節すればよい。
更に、輝度信号レベルの最小値が黒レベルの６０（０ＩＲＥ）となるように調節すればよい。
【００９９】
具体的には、調節部１３０２は、図示しない記憶部に格納されている変換値テーブルを参照し、モードに応じて、輝度信号抽出部１３０１から入力された輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる。
【０１００】
ここで、変換値テーブルの具体例を図１２に関連付けて説明する。
図１２は、本発明の第１実施形態に係る変換値テーブルの具体例を示す図である。
【０１０１】
図１２に図示するように、変換値テーブルＣＴＢＬには、モードに変換値が対応付けられている。
具体的には、無効モードでは、変換値ＬｕはＬｕ＝１である。
有効モードでは、オーバーフローの抑制レベルが可変であり、抑制レベルごとに変換値が対応付けられている。たとえば、抑制レベルＬ１では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．７０３である。抑制レベルＬ２では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．６２５である。抑制レベルＬ３では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．５４６である。
【０１０２】
これらの変換値Ｌｕは、輝度信号レベルが黒レベルの６０（０ＩＲＥ）以上、かつ、白レベルの２００（１００ＩＲＥ）以下（６０≦輝度信号レベル≦２００）となるように調節可能な値である。
ただし、ペデスタルレベル以下の輝度信号成分を含まないようにすることが望ましい。この場合、輝度信号レベルは、０以上、かつ、１４０以下である（０≦輝度信号レベル≦１４０）。
【０１０３】
たとえば、各変換値Ｌｕは、以下のようにして求めることができる。
第３演算部１３０７では、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２の演算が行われる。Ａ／Ｄ変換の分解能が８ビット（２５６階調）であるとすると、演算結果Ａ、Ｂは、√（Ａ２＋Ｂ２）≦２５５となる値である必要がある。
この場合、演算結果Ａは、Ａ≦１８０であることが望ましく、演算結果Ｂは、Ｂ≦１８０であることが望ましい。
仮に、演算結果Ａ，Ｂの値が共に１８１であれば、√（Ａ２＋Ｂ２）の値が２５５を超えるため、オーバーフローが発生する。仮に、演算結果Ａまたは演算結果Ｂのいずれかの最大値が１４０であれば、√（Ａ２＋Ｂ２）の値は、１７９．９８９程度に収まるため、オーバーフローが発生することはない。
【０１０４】
演算結果Ａまたは演算結果Ｂのいずれかの最大値を１８０であるとすれば、抑制レベルＬ１での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１８０／２５６≒０．７０３として求められる。
同様にして、この最大値が１６０であるとすれば、抑制レベルＬ２での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１６０／２５６≒０．６２５として求められる。
この最大値が１４０であるとすれば抑制レベルＬ３での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１４０／２５６≒０．５４６として求められる。
さらに、複数の抑制レベルを設け、抑制レベルが上がるに連れて、変換値Ｌｕの値が小さくなるようにすることもできる。
【０１０５】
以下、画素Ｃｍ,ｎに対応する輝度信号レベルをＹｍ,ｎのように適宜表記する。すると、輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる演算は、Ｙ＊ｍ,ｎ＝Ｙｍ,ｎ×Ｌｕのように表記することができる。
調節部１３０２は、このような演算をフレームごとに画素単位で行い、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを輝度信号Ｓ２として、第１演算部１３０３と第２演算部１３０４とに出力する。
【０１０６】
無効モードでは、変換値ＬｕがＬｕ＝１であるので、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、輝度信号レベルＹｍ,ｎと同じである。即ち、輝度信号レベルの調節を停止したことを意味する。
有効モードでは、変換値Ｌｕの値が１よりも小さいため、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、元の輝度信号レベルＹｍ,ｎよりも小さい値となる。更に、抑制レベルが上がるに連れて、演算値Ｙ＊ｍ,ｎも小さくなる。
【０１０７】
以下、抑制レベルＬ３での演算値Ｙ＊ｍ,ｎの具体例を図１３に示す。
図１３は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって信号レベルが調節された輝度信号の例を示す図である。図１３も図９と同様に、縦軸は輝度信号の量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン（１走査線）当たり６４０個の画素を示す。
【０１０８】
たとえば、輝度信号レベルＹｍ,ｎの最大値が２５５であった場合、抑制レベルＬ３では変換値ＬｕがＬｕ＝０．５４６であるので、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、Ｙ＊ｍ,ｎ＝２５５×０．５４６≒１３９．７となる。
抑制レベルＬ３では、変換値ＬｕがおよそＬｕ＝０．５であるため、図１３に図示するように、信号レベル調節後の輝度信号レベルは、元の輝度信号レベルのおよそ半分となる。このため、輝度信号レベルの最大値が１４０程度に収まっている。ブランキングレベルと白レベルとの幅は１４０である。ただし、図１３において、０ＩＲＥ以下の値は、無視するものとする。
図示は省略するが、抑制レベルＬ２の場合、変換値Ｌｕの値が抑制レベルＬ３のものよりも大きいため、演算値Ｙ＊ｍ,ｎも抑制レベルＬ３におけるものよりも大きい値となる。抑制レベルＬ１の場合、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、抑制レベルＬ２の場合よりも大きい値となる。無論、輝度信号レベルが２５５を超えることはない。
【０１０９】
このように、調節部１３０２が、信号レベルを下げるように輝度信号レベルを調節することで、輝度信号レベルの最大値をＡＤ変換の分解能の範囲内に収めることができる。その結果、第１演算部１３０３、第２演算部１３０４あるいは第３演算部１３０７がオーバーフローを引き起こすことなく、演算を実行することができる。
【０１１０】
なお、抑制レベルは、たとえば、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等の放送方式、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）等の動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数に基づいて、オーバーフローを引き起こさないレベルを好適に選択すればよい。
変換値Ｌｕも、上述した放送形式、動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数等に応じて決定することができる。無論、抑制レベルが上がるに連れて、変換値Ｌｕの値が１に近づくように、複数の抑制レベルを設けることもできる。
モードの種類も無効モード、有効モードに限らず、好適に改変が可能である。たとえば、放送形式、動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数等に対応したモードを設け、モードごとに、変換値Ｌｕを設定することもできる。
【０１１１】
［第１演算部１３０３および第２演算部１３０４の詳細］
第１演算部１３０３および第２演算部１３０４で行われる演算について説明する。ただし、図７に図示される投影領域ＲＥＧに光が投影されたものとする。
図１４（Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係る第１演算部および第２演算部における演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【０１１２】
図１４（Ａ）に図示するように、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）が走査された後、ｎライン分の偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）が走査される。なお、図１４（Ａ）には、たとえば、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）が、単に「Ａ（奇）」のように表記されている。
先に述べたように、１フレームは奇数フィールドと偶数フィールドとで構成されているため、奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）の走査と偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）の走査とで１フレームの走査が完了する。
【０１１３】
そして、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）が走査された後、ｎライン分の偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）が走査される。上述したように、奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）の走査と偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）の走査とで１フレームの走査が完了する。
【０１１４】
投影領域ＲＥＧの各画素は、ほぼ１フィールド期間、光源１１が放射する光を受けて電荷を蓄積し、電荷蓄積期間後に電荷が色信号として読み出しされる。
撮像部１２は、アナログの色信号にＡＤ変換等を施し、これを撮像信号Ｓ１として輝度信号抽出部１３０１に出力する。
その後、輝度信号抽出部１３０１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号Ｙを抽出し、これを調節部１３０２に出力する。その後、調節部１３０２は、輝度信号Ｙの信号レベルを調節した後、これを輝度信号Ｓ２として第１演算部１３０３と第２演算部１３０４とに出力する。
【０１１５】
はじめに、第１演算部１３０３について説明する。
第１演算部１３０３は、同一の画素領域において、ｍ番目の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）における輝度信号レベルと、（ｍ＋２）番目の奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）における輝度信号レベルとの差分の時間平均ＳＡＣを算出する。
【０１１６】
特に、投影領域ＲＥＧでは、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６の組み合わせにおける奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）の輝度信号レベルと、この画素の組み合わせにおける奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）の輝度信号レベルとの差分から時間平均ＳＡＣが算出される。なお、これら輝度信号レベルの差分を「輝度レベル差ＡＣ」という。
【０１１７】
時間平均ＳＡＣは、輝度レベル差ＡＣを表す関数と、図１４（Ｄ）に図示する関数Ｗ３との乗算結果の時間平均をとったものである。換言すれば、この輝度レベル差ＡＣは、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６に投影された光の時間変化であるものと捉えることができる。
ここでは、輝度レベル差ＡＣを表す関数、即ち、光の時間変化を表す関数が、図１４（Ｆ）に図示する最も単純な関数Ｗ５であるものとする。
【０１１８】
ところで、関数Ｗ３は、図１４（Ｂ）に図示する関数Ｗ１と、図１４（Ｃ）に図示する関数Ｗ２との和を２で割ることにより算出される関数である。
先ず、関数Ｗ１および関数Ｗ２は、フーリエ級数を用いて、（３）、（４）式のように表すことができる。
【０１１９】
【数３】
2015169961.tif 000005
【０１２０】
（３）式に示す関数Ｗ１は、時間ｔおよび角速度ω２を変数とする関数であって、関数Ｗ３を導出するために使用される。
（４）式に示す関数Ｗ２も、時間ｔおよび角速度ω２を変数とする関数であって、後述する関数Ｗ４を導出するために使用される。
ただし、角速度ω２は、関数Ｗ１および関数Ｗ２において共通であり、（５）式に示すように、円周率πと周波数ｆ２とによって表される。
【０１２１】
関数Ｗ３は、関数Ｗ１と関数Ｗ２との和を２で割ることにより求まる関数であるから、（３）式と（４）式とを用いて、（６）式のように表すことができる。
【０１２２】
【数４】
2015169961.tif 000006
【０１２３】
一方、光の時間変化を表す最も単純な関数Ｗ５は、正弦波を用いて（７）式のように表すことができる。
【０１２４】
【数５】
2015169961.tif 000007
【０１２５】
ただし、ｆ１は正弦波の周波数であり、θは正弦波の位相差である。Ａは正弦波の振幅、即ち、輝度信号レベルである。角速度ω１は、（８）式に示すように、円周率πと周波数ｆ２とによって表される。
時間平均ＳＡＣを求めるため、関数Ｗ３に関数Ｗ５を掛け合わせたものは、（９）式のように表すことができる。
【０１２６】
【数６】
2015169961.tif 000008
【０１２７】
上述したように、時間平均ＳＡＣは、関数Ｗ３と関数Ｗ５との乗算結果の時間平均をとったものである。（９）式を用いて、時間０から時間Ｔまでの時間平均をとると、（９）式の右辺にある時間ｔを含む項が交流信号であるため、その時間平均は０である。
したがって、（ω１−（２ｎ−１）ω２＝０）である場合、定数ｃｏｓθと定数ｓｉｎθとが残る。その結果、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣは（１０）式で表される。
【０１２８】
【数７】
2015169961.tif 000009
【０１２９】
（１０）式に示すように、時間平均ＳＡＣは、定数ｃｏｓθと定数ｓｉｎθとで表される。
輝度レベル差ＡＣが関数Ｗ５で表される場合、第１演算部１３０３は、（１０）式で示される演算を行って、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを算出する。
【０１３０】
次に、第２演算部１３０４について説明する。
第２演算部１３０４は、投影領域ＲＥＧにおいて、（ｍ＋１）番目の偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）における輝度信号レベルと、（ｍ＋３）番目の偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）における輝度信号レベルとの差分の時間平均ＳＢＤを算出する。なお、この輝度レベルの差分を「輝度レベル差ＢＤ」という。
【０１３１】
特に、時間平均ＳＢＤは、画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６の組み合わせによる偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）と、偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）との輝度レベル差ＢＤから算出される。
【０１３２】
時間平均ＳＢＤは、輝度レベル差ＢＤを表す関数と、図１４（Ｅ）に図示する関数Ｗ４との乗算結果の時間平均をとったものである。この輝度レベル差ＢＤも、画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６に投影された光の時間変化であるものと捉えることができる。
ここでも、輝度レベル差ＢＤを表す関数、即ち、光の時間変化を表す関数が、図１４（Ｆ）に図示する関数Ｗ５であるものとする。
【０１３３】
時間平均ＳＢＤは、時間平均ＳＡＣと同様の算出方法によって求まり、（１１）式で示される。
【０１３４】
【数８】
2015169961.tif 000010
【０１３５】
なお、関数Ｗ４は、関数Ｗ２から関数Ｗ１を引いて２で割ることにより算出される関数である。
輝度レベル差ＢＤが関数Ｗ５で表される場合、第２演算部１３０４は、（１１）式で示される演算を行って、輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを算出する。
【０１３６】
そして、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）が第３演算部１３０７によって算出される。
この和ＳＵＭは、（１０）式と（１１）式とを用いて（１２）式のように表すことができる。
【０１３７】
【数９】
2015169961.tif 000011
【０１３８】
（１２）式に示すように、和ＳＵＭは、関数Ｗ５の位相差θに依存せず、撮像部１２が受光した光の周波数ｆ１に、ｆ１＝（２ｎ−１）ｆ２となる周波数成分が含まれているとき、検知部１３１４は、波形の成分、即ち輝度を検知する。
【０１３９】
なお、（１２）式に示す和ＳＵＭは、光の時間変化を表す関数が正弦波である場合のものである。次に、光の時間変化を表す関数の具体例を挙げる。
図１５は、本発明の第１実施形態に係る光源の輝度の変化の例を示すタイミングチャートである。
【０１４０】
図１５に図示するように、光源１１は、発光周期Ｔ３で時間τの間、輝度を変化させる。なお、Ｌ１は輝度信号レベルを示す。発光周期Ｔ３は、発光周波数ｆ３を用いると、Ｔ３＝１／ｆ３の関係が成立する。
図１５に図示する関数Ｗ６は、フーリエ級数の一般式Ｅ（ｔ）を用いて、（１３）式のように表すことができる。
【０１４１】
【数１０】
2015169961.tif 000012
【０１４２】
（１３）式に示すように、ａ０、ａｎ、ｂｎは各々係数である。角速度ω３は、発光周波数ｆ３を用いると、ω３＝２πｆ３の関係が成立する。
関数Ｗ６は、発光周期１／ｆ３の周期関数であるから、各係数ａ０、ａｎ、ｂｎは、（１４）式〜（１６）式のように表すことができる。
【０１４３】
【数１１】
2015169961.tif 000013
【０１４４】
（１４）式〜（１６）式を用いると、関数Ｗ６は、（１７）式に示すフーリエ級数で表すことができる。
【０１４５】
【数１２】
2015169961.tif 000014
【０１４６】
輝度レベル差ＡＣが関数Ｗ６で表される場合、第１演算部１３０３は、（７）式に示す関数Ｗ５の代わりに（１７）式に示す関数Ｗ６を用いて、（１０）式で示される演算を行い、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを算出する。
そして、第１演算部１３０３は、この時間平均ＳＡＣを演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３０５と、補正指示部１３０８とに出力する。ＦＩＦＯ１３０５に入力された演算結果Ａは、順次第３演算部１３０７に出力される。
【０１４７】
輝度レベル差ＢＤが関数Ｗ６で表される場合、第２演算部１３０４も、（７）式に示す関数Ｗ５の代わりに（１７）式に示す関数Ｗ６を用いて、（１１）式で示される演算を行い、輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを算出する。
そして、第２演算部１３０４は、この時間平均ＳＢＤを演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３０６と補正指示部１３０８とに出力する。ＦＩＦＯ１３０６に入力された演算結果Ｂも、順次第３演算部１３０７に出力される。
【０１４８】
［第３演算部１３０７の詳細］
第３演算部１３０７は、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）を算出する。以下、具体例を挙げて説明する。
【０１４９】
（１７）式に示すように、光源１１の発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍である場合、即ち、発光周波数ｆ３がｆ３＝ｆ２である場合、（９）式と（１７）式における奇数項で周波数が一致する。
その結果、時間平均ＳＡＣの２乗と時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭは、（１８）式のように表すことができる。
【０１５０】
【数１３】
2015169961.tif 000015
【０１５１】
光源１１の点灯のデューティー比Ｄは、（１９）式のように表すことができる。
【０１５２】
【数１４】
2015169961.tif 000016
【０１５３】
したがって、（１８）式に示す和ＳＵＭは、（１９）式を用いて（２０）式のように表すことができる。
【０１５４】
【数１５】
2015169961.tif 000017
【０１５５】
ところで、（２１）式に示される、（２０）式の右辺の項は収束する。
【０１５６】
【数１６】
2015169961.tif 000018
【０１５７】
この（２１）式に示す項は、デューティー比Ｄに対して、図１６に示す値をとる。
【０１５８】
図１７は、本発明の第１実施形態に係るデューティー比Ｄと和ＳＵＭとの関係を示す図である。
なお、図１７は、表１に示す値に基づいて、横軸にデューティー比Ｄをとり、縦軸に和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）をとったものである。
【０１５９】
図１７に図示するように、和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）は、デューティー比Ｄ＝０．５で最大となる。
デューティー比Ｄが最大となるとき、（２０）式に示す和ＳＵＭは、（２２）式のように表すことができる。
【０１６０】
［数１７］
ＳＵＭ＝＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２＝０．０８３３３Ｌ１２  …（２２）
【０１６１】
（２２）式に示すように、光源１１の発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍である場合、検知部１３１４は、波形の成分、即ち、光の輝度を最も精度よく検知することができる。
【０１６２】
第３演算部１３０７は、（１９）式〜（２０）式に示す演算を行い、（２２）式に示すように、デューティー比Ｄが最大となる和ＳＵＭを画素単位で算出する。
そして、第３演算部１３０７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部１３１１に出力する。
【０１６３】
［補正指示部１３０８の詳細］
次に、補正指示部１３０８の詳細について説明する。
図１８は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の詳細な構成例を示すブロック図である。
図１８に図示するように、補正指示部１３０８は、取得部１３０８１、および判定出力部１３０８２を有する。
【０１６４】
［取得部１３０８１の詳細］
先ず、取得部１３０８１について説明する。
図１９（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る演算結果Ａおよび演算結果Ｂの具体例を各々示す図である。
縦軸は量子化レベルを示し、横軸は時間を示す。なお、図１９（Ａ）、（Ｂ）には、演算結果Ａおよび演算結果Ｂの各２乗値も併せて各々図示されている。
【０１６５】
図１８に図示するように、取得部１３０８１には、第１演算部１３０３から演算結果Ａが入力され、第２演算部１３０４から演算結果Ｂが入力される。
この演算結果Ａは、（１０）式を用いて算出された時間平均ＳＡＣであり、図１９（Ａ）に図示するような値をとる。
この演算結果Ｂは、（１１）式を用いて算出された時間平均ＳＢＤであり、図１９（Ｂ）に図示するような値をとる。
なお、演算結果Ａおよび演算結果Ｂは、図４（Ａ）、（Ｂ）に図示するものと同様の条件、たとえば、光源１１の発光周波数を１５Ｈｚとし、撮像部１２のフィールド周波数を６０Ｈｚとした場合に得られた結果である。
【０１６６】
上記の条件下では、演算結果Ａの値は、−５０または５０程度の値をとり、およそ１３秒周期（≒ｆａｂ）で、その値が限りなく０に収束している。演算結果Ｂの値も、−５０または５０程度の値を各々とり、およそ１３秒周期（≒ｆａｂ）で、その値が限りなく０に収束している。
先に述べたように、第２演算部１３０４が輝度信号Ｓ２に対して行う演算は、第１演算部１３０３が輝度信号Ｓ２に対して行う演算よりも、およそ１／４周期遅延して行われるため、演算結果Ｂの値は、演算結果Ａの値が限りなく０に収束する時間（ギャップが発生した時間）から、およそ１／４周期（ｆａｂ／４）遅延して限りなく０に収束する。
無論、演算結果Ａの２乗値および演算結果Ｂの２乗値も、各々およそ１３秒周期で、その値が限りなく０に収束している。これらの各２乗値は、第３演算部１３０７が和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する際に使用される。
【０１６７】
図２０は、図１９（Ａ），（Ｂ）に図示する時間ｔ１および時間ｔ２付近の部分拡大図である。ただし、図２０には、演算結果Ａの絶対値が実線で図示され、演算結果Ｂの絶対値が破線で図示されている。
【０１６８】
図２０に図示するように、演算結果Ａの絶対値は、たとえば、時間ｔ１ａにて低下し始め、時間ｔ１にて限りなく０に収束し、時間ｔ１ｂにて時間ｔ１ａでの値程度に復帰している。
一方、演算結果Ｂの絶対値は、たとえば、時間ｔ２ａにて低下し始め、時間ｔ２にて限りなく０に収束し、時間ｔ２ｂにて時間ｔ２ａでの値程度に復帰している。なお、時間ｔ１および時間ｔ２間は、周期ｆａｂ／４に相当する。
【０１６９】
このため、演算結果Ａの絶対値と演算結果Ｂの絶対値との差分ΔＡＢも、時間ｔ１ａから時間ｔ１にかけて増大した後、時間ｔ１ｂにて減少し、再び、時間ｔ２ａから時間ｔ２にかけて増大した後、時間ｔ２ｂにて減少する。
当然ながら、この差分ΔＡＢの変動に応じて、演算結果Ｃ（ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２）の値も変動する。その結果、差分ΔＡＢが大きくなる程、演算結果Ｃにて発生するギャップΔＧも増大し、これが検知部１３１４における被写体ＯＢＪの誤検知を引き起こす。
この誤検知を防止するためには、差分ΔＡＢが発生したときに、上述した補正を演算結果Ａまたは演算結果Ｂに対して行えばよい。
【０１７０】
そこで、取得部１３０８１は、演算結果Ａの絶対値と演算結果Ｂの絶対値との差分ΔＡＢ、即ち、時間平均ＳＡＣの絶対値と時間平均ＳＢＤの絶対値との差分ΔＡＢを取得する。
そして、取得部１３０８１は、差分ΔＡＢを取得信号Ｓａとして判定出力部１３０８２に出力する。
【０１７１】
［判定出力部１３０８２の詳細］
ギャップΔＧの発生を防ぐには、上述した補正を行えばよいが、現実的には、被写体ＯＢＪが無い限り、差分ΔＡＢが０になることは極めて稀であり、差分ΔＡＢが非常に小さければ、被写体ＯＢＪが誤検知される可能性も低い。
したがって、差分ΔＡＢが、被写体ＯＢＪの誤検知を引き起こす許容値αを越えた場合に、上述した補正を行えば、実質的には十分である。
【０１７２】
そこで、判定出力部１３０８２は、取得部１３０８１から入力された差分ΔＡＢを記憶部１３０９に格納された補正データの許容量αと比較し、差分ΔＡＢが許容量αを越えたか否かを判定する。
換言すれば、差分ΔＡＢは、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの絶対値の低下量を反映したものであるため、この低下量が許容量αを越えたか否かの判定を行うものと捉えることもできる。
そして、判定出力部１３０８２は、差分ΔＡＢが許容量αを越えた場合に、補正を指示する補正指示信号Ｓ３を第３演算部１３０７に出力する。
【０１７３】
許容量αは、被写体ＯＢＪの誤検知を引き起こす値、たとえば、演算結果Ａおよび演算結果Ｂの１５％程度に設定すればよい。本実施形態では、許容量αは、たとえば、量子化レベル３０に設定されている。この設定は、検知システム１０の出荷段階で行ってもよいし、ユーザが設定できるようにしてもよい。
【０１７４】
図２０に図示する演算結果Ａおよび演算結果Ｂの例では、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍において、差分ΔＡＢが許容量α（＝３０）を越えている（ΔＡＢ＞α）。以下、この差分ΔＡＢが許容量αを越える範囲の時間を「補正範囲」という。
判定出力部１３０８２は、補正範囲において、補正指示信号Ｓ３を第３演算部１３０７に出力する。そして、第３演算部１３０７は、補正範囲において、補正を行う。
【０１７５】
図２０に図示するように、時間ｔ１ａ〜時間ｔ１ｂでは、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも小さいので、この時間において、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値程度となるように補正すればよい。
時間ｔ２ａ〜時間ｔ２ｂでは、演算結果Ｂの絶対値が演算結果Ａの絶対値よりも小さいので、この時間において、演算結果Ｂの絶対値が演算結果Ａの絶対値程度となるように補正すればよい。
【０１７６】
そこで、第３演算部１３０７は、補正指示信号Ｓ３を受信した場合には、和ＳＵＭを算出する前に、演算結果Ａの絶対値と演算結果Ｂの絶対値とを比較する。
【０１７７】
演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも小さい場合には（｜Ａ｜＜｜Ｂ｜）、第３演算部１３０７は、演算結果Ａを使用せず、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する代わりに、和ＳＵＭ＝Ｂ２＋Ｂ２（＝ＳＢＤ２＋ＳＢＤ２）を算出する。
即ち、絶対値の低下量が大きい演算結果Ａを、絶対値の低下量が小さい他方の演算結果Ｂに置換することで、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値程度に補正される。
【０１７８】
一方、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも大きい場合には（｜Ａ｜＞｜Ｂ｜）、第３演算部１３０７は、演算結果Ｂを使用せず、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する代わりに、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ａ２（＝ＳＡＣ２＋ＳＡＣ２）を算出する。
即ち、絶対値の低下量が大きい演算結果Ｂを、絶対値の低下量が小さい他方の演算結果Ａに置換することで、演算結果Ｂの絶対値が演算結果Ａの絶対値程度に補正される。
【０１７９】
このような補正を行った場合の和ＳＵＭと、補正を行わなかった場合の和ＳＵＭとを対比させて、補正の効果を述べる。
【０１８０】
図２１は、本発明の第１実施形態に係る補正の効果を説明するための図である。縦軸は量子化レベルを示し、横軸は時間を示す。
【０１８１】
ただし、図１９（Ａ）、（Ｂ）に図示する演算結果Ａおよび演算結果Ｂを用いて和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出したものとする。
演算結果Ａおよび演算結果Ｂに対して補正を行わなかった場合には、図２１の破線で図示するように、ギャップΔＧが生じている。
これは、上述したように、たとえば、Ａが限りなく０に近い場合には、和ＳＵＭがＳＵＭ≒０２＋Ｂ２＝Ｂ２として算出されるためである。
【０１８２】
これに対し、上述の補正を行った場合には、図２１の実線に図示するように、ギャップΔＧが抑制されている。
その結果、安定した輝度信号を得ることできる。
【０１８３】
［検知システム１０の動作例］
次に、検知システム１０の動作例について説明する。
図２２および図２３は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
図２２は、第３演算部１３０７で演算結果Ｃを得るまでの動作例を示すフローチャートである。
図２３は、第３演算部１３０７の演算結果に基づいて行われる一連の煙検知処理を示すフローチャートである。
【０１８４】
図２２に図示するように、光源１１の輝度を撮像部１２のフィールド周期の４ｎ（ｎ＝１，２，…）倍周期で変化させる（ＳＴ１）。
そして、撮像部１２は、光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを撮像する（ＳＴ２）。撮像部１２では一定のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）で撮影された画像が得られる。
【０１８５】
その後、輝度信号抽出部１３０１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号を抽出する（ＳＴ３）。そして、輝度信号抽出部１３０１は、この抽出した輝度信号Ｙを調節部１３０２に出力する。
【０１８６】
調節部１３０２は、輝度信号抽出部１３０１から入力された輝度信号Ｙの信号レベルを調節する（ＳＴ４）。
このとき、調節部１３０２は、変換値テーブルを参照し、モードに応じて、輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる（Ｙ＊ｍ,ｎ＝Ｙｍ,ｎ×Ｌｕ）。そして、調節部１３０２は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを輝度信号Ｓ２として第１演算部１３０３と第２演算部１３０４とに出力する。
【０１８７】
ＦＩＦＯ１３０５、１３０６をクリアした後（ＳＴ５）、第１演算部１３０３は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを基に、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを画素単位で算出する（ＳＴ６）。これと共に、第２演算部１３０４は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを基に輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを画素単位で算出する（ＳＴ６）。
そして、第１演算部１３０３は、時間平均ＳＡＣを演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３０５と、補正指示部１３０８とに出力する（ＳＴ７）。第２演算部１３０４は、時間平均ＳＢＤを演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３０６と、補正指示部１３０８とに出力する（ＳＴ７）。
【０１８８】
そして、取得部１３０８１は、時間平均ＳＡＣの絶対値と時間平均ＳＢＤの絶対値との差分ΔＡＢを取得する（ＳＴ８）。そして、取得部１３０８１は、差分ΔＡＢを取得信号Ｓａとして判定出力部１３０８２に出力する。
【０１８９】
次に、判定出力部１３０８２は、取得部１３０８１から入力された差分ΔＡＢを記憶部１３０９に格納された補正データの許容量αと比較し、差分ΔＡＢが許容量αを越えたか否かを判定する（ＳＴ９）。
【０１９０】
ステップＳＴ９において、差分ΔＡＢが許容量αを越えていない場合には（ＮＯ）、判定出力部１３０８２は、補正指示信号Ｓ３を第３演算部１３０７に出力しない。
したがって、第３演算部１３０７は、ＦＩＦＯ１３０５から演算結果Ａが入力され、ＦＩＦＯ１３０６から演算結果Ｂが入力されると、演算結果Ａの２乗と演算結果Ｂの２乗との和ＳＵＭ（Ｃ＝Ａ２＋Ｂ２＝ＳＡＣ２+ＳＢＤ２）を画素単位で算出する（ＳＴ１０）。そして、第３演算部１３０７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部１３１１に出力する。
【０１９１】
一方、ステップＳＴ９において、差分ΔＡＢが許容量αを越えた場合には（ＹＥＳ）、判定出力部１３０８２は、補正を指示する補正指示信号Ｓ３を第３演算部１３０７に出力する。
【０１９２】
続いて、第３演算部１３０７は、補正指示信号Ｓ３を受信すると、和ＳＵＭを算出する前に、演算結果Ａ（＝ＳＡＣ）の絶対値と演算結果Ｂ（＝ＳＢＤ）の絶対値とを比較する（ＳＴ１１）。
【０１９３】
ステップＳＴ１１において、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも小さい場合には（ＹＥＳ）、第３演算部１３０７は、和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を算出する代わりに、和ＳＵＭ（＝Ｂ２＋Ｂ２＝ＳＢＤ２＋ＳＢＤ２）を算出する（ＳＴ１２）。
【０１９４】
一方、ステップＳＴ１１において、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも大きい場合には（ＮＯ）、第３演算部１３０７は、和ＳＵＭ（Ｃ＝Ａ２＋Ｂ２）を算出する代わりに、和ＳＵＭ（Ｃ＝Ａ２＋Ａ２＝ＳＡＣ２＋ＳＡＣ２）を算出する（ＳＴ１３）。
【０１９５】
第３演算部１３０７は、和ＳＵＭを算出した後、これを演算結果Ｃとして第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部１３１１に出力する。
【０１９６】
第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部１３１１に入力される信号は、撮像部（カメラ）１２で一定のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）で撮影された画像の輝度信号のｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果である。
第３演算部１３０７からは撮像部分のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）に相当する個数の演算結果が毎秒出力される。
【０１９７】
このとき、第１平均値算出部１３１０において、ある特定時間（たとえば１秒間）ＴＳ１ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第１の平均値Ｓｔｙｐ１を求める（ＳＴ１４、ＳＴ１５）。
これに並行して、第２平均値算出部１３１１において、特定時間ＴＳ１をＮ分割された分割時間ＴＳ２ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第２の平均値Ｓｔｙｐ２が求める（ＳＴ１６）。
【０１９８】
第１平均値算出部１３１０による第１の平均値Ｓｔｙｐ１は交差回数取得部１３１３に直接入力され、第２平均値算出部１３１１による第２の平均値Ｓｔｙｐ２は第２平均値格納部１３１２に一旦格納されて交差回数取得部１３１３に入力される。
交差回数取得部１３１３において、特定時間ＴＳ１ごとに第１の平均値Ｓｔｙｐ１と第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸交差部の数が計測され、その結果が検知部１３１４に供給される。
【０１９９】
そして、検知部１３１４において、その交差の回数が複数個存在したか否かを判定し（ＳＴ１７）、交差回数が複数個存在すれば煙と判断し（ＳＴ１８）、複数個存在しない場合には他の特定時間（特定期間）ＴＳ１の処理に移行するものと判断し（ＳＴ１９）、ステップＳＴ１４からの処理に戻る。
【０２００】
以上のように、本第１実施形態によれば、第３演算部１３０７の演算結果（ｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果）の、ある特定時間ＴＳ１の演算結果である第１の平均値Ｓｔｙｐ１と、特定時間ＴＳ１をＮ分割した分割時間ＴＳ２（ＴＳ１＝ＴＳ２×Ｎ）における第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求める。
さらに特定時間ＴＳ１において分割時間ＴＳ２で区切られた時間とともに、第２の平均値Ｓｔｙｐ２と第１の平均値Ｓｔｙｐ１の交差回数を求め、その交差回数がＭ回（たとえば２回）以上であった場合に煙と判定する。
その結果、煙を高い検知率で高精度に検知することが可能となる。
【０２０１】
また、第１実施形態によれば、光源の点滅周波数と撮像装置の走査周波数とが非同期であっても、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体（煙）を高精度に検知することができる。
【０２０２】
（第２実施形態）
図２４は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【０２０３】
本第２実施形態の検知システム１０Ａと上述した第１実施形態の検知システム１０とが異なる点は、煙判定条件に、煙検出条件外とする付加条件を付加して、煙の検出率をさらに高めるように構成したことにある。
【０２０４】
図２５は、第２実施形態において煙判定条件に煙検出条件外とする付加条件を設けた理由を説明するための図である。
図２６は、煙を検知した場合と人が撮像部（撮像カメラ）を瞬間的に横切った場合の演算結果の例を示す図である。
【０２０５】
上述したように、第１実施形態の検知システム１０は、この煙の高検知率を達成するために、特定時間ＴＳ１において分割時間ＴＳ２で区切られた時間とともに、第２の平均値Ｓｔｙｐ２と第１の平均値Ｓｔｙｐ１の交差回数を求め、その交差回数がＭ回（たとえば２回）以上であった場合に煙と判定するように構成されている。
しかしながら、たとえば、人が撮像部（撮像カメラ）を瞬間的に横切った場合、煙と違って光が完全に近い形で遮断されることから、演算結果Ｃが瞬間的に下がって急激に元に戻るといった現象が起こる。
この場合、図２５に示すグラフのようになり、３０〜６０フレームにおける交差部分ＣＬＳが複数回存在する。
図２６に示すように、人が撮像部（撮像カメラ）を瞬間的に横切った場合、演算結果Ｃが瞬間的に下がって急激に元に戻るといった現象が起こる。すなわち、人等が瞬間的に横切った場合、演算結果Ｃは、大きな傾きＣＬ１，ＣＬ２をもって瞬間的に下がって急激に元に戻っている。
これに対して、煙を検出した場合には、図２や図２６に示すように、演算結果Ｃは急激に戻ることはない。
この人等が瞬間的に横切った場合であって、煙判定条件に煙検出条件外とする付加条件がない場合には、煙として誤検出するおそれがある。
【０２０６】
これを回避するため、本第２実施形態においては、上記煙判定条件に下記のような条件のいずれかを煙検出条件外として付加する。
ここでは２つの付加条件を設けることができる
【０２０７】
第１付加条件＜１＞：
第１付加条件＜１＞は、特定時間ＴＳ１における演算結果（上記例の場合は演算結果が３０個存在）が１個でもある第１閾値ＶＴＨ１以下の値が存在する場合は煙検出条件外とする。
【０２０８】
第２付加条件＜２＞：
第２付加条件＜２＞は、特定時間ＴＳ１における、第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が第２閾値Ｅ１以上の割合で変化する場合は煙検出条件外とする。
【０２０９】
図２４の検知システム１０Ａは、第２付加条件＜２＞を付加した場合の構成を示している。
検知システム１０Ａにおいては、信号処理部１３Ａに変化率算出部１３１５が設けられている。
変化率算出部１３１５は、第２平均値格納部１３１２に格納された第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上の割合で変化する場合は煙検出条件外であるとして、その旨を信号Ｓ４として検知部１３１４に供給する。
検知部１３１４は、その信号Ｓ４を受けると、交差回数が複数回（たとえば２回）あったとしても煙でないと判定する。
【０２１０】
図２７は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートであって、本第３演算部の演算結果に基づいて行われる第２付加条件を適用した一連の煙検知処理を示すフローチャートである。
【０２１１】
第１実施形態において述べたように、第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部１３１１に入力される信号は、撮像部（カメラ）１２で一定のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）で撮影された画像の輝度信号のｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果である。
第３演算部１３０７からは撮像部分のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）に相当する個数の演算結果が毎秒出力される。
【０２１２】
このとき、第１平均値算出部１３１０において、ある特定時間（たとえば１秒間）ＴＳ１ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第１の平均値Ｓｔｙｐ１を求める（ＳＴ２１、ＳＴ２２）。
これに並行して、第２平均値算出部１３１１において、特定時間ＴＳ１をＮ分割された分割時間ＴＳ２ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求める（ＳＴ２３）。
【０２１３】
第１平均値算出部１３１０による第１の平均値Ｓｔｙｐ１は交差回数取得部１３１３に直接入力され、第２平均値算出部１３１１による第２の平均値Ｓｔｙｐ２は第２平均値格納部１３１２に一旦格納されて交差回数取得部１３１３に入力される。
交差回数取得部１３１３において、特定時間ＴＳ１ごとに第１の平均値Ｓｔｙｐ１と第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸交差部の数が計測され、その結果が検知部１３１４に供給される。
【０２１４】
そして、検知部１３１４において、その交差の回数が複数個存在したか否かを判定し（ＳＴ２４）、交差回数が複数個存在すればステップＳＴ２５の処理に移行し、複数個存在しない場合には他の特定時間（特定期間）ＴＳ１の処理に移行するものと判断し（ＳＴ２７）、ステップＳＴ２１からの処理に戻る。
【０２１５】
ステップＳＴ２５においては、変化率算出部１３１５で第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上の割合で変化するか否かを判定する。
ステップＳＴ２５において、第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上でないと判定した場合は、煙が検出された可能性があるとして、その旨が信号Ｓ４として検知部１３１４に出力され、これに基づいて検知部１３１４で煙と判断される（ＳＴ２６）。
一方、ステップＳＴ２５において、第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上であると判定した場合は、煙以外のもの（たとえば人）が検出されたとして、他の特定時間（特定期間）ＴＳ１の処理に移行するものと判断し（ＳＴ２７）、ステップＳＴ２１からの処理に戻る。
【０２１６】
第２実施形態によれば、第１実施形態よりさらに煙を高い検知率で高精度に検知することが可能となる。
【０２１７】
（第３実施形態）
図２８は、本発明の第３実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【０２１８】
本第３実施形態の検知システム１０Ｂと上述した第２実施形態の検知システム１０Ａとが異なる点は、煙判定条件に、煙検出条件外とする付加条件を付加するとともに、演算結果がある閾値以下であった場合に煙と判断する手法を併用することにより、煙の検出率をさらに高めるように構成したことにある。
【０２１９】
上述したように、第２実施形態の検知システム１０Ａは、煙判定条件に下記のような条件のいずれかを煙検出条件外として付加する。
しかしながら、煙というものは演算結果が上下にふらついているものもあれば、人が遮断するように瞬時に演算結果が下がるようなものも存在する（つまり、煙の濃度が濃く、煙の勢いがあるもの）。
この場合、上記手法だけでは検出できない可能性がある。
これを解決するため、本第３実施形態においては、演算結果がある第３閾値ＶＴＨ２（ＶＴＨ２＞ＶＴＨ１）以下であった場合に煙と判断する手法を併用する。
このとき、検知部１３１４では、変化率算出部１３１５での変化率が高いものについては、閾値判定部にて閾値以下であった場合に煙検知とし、変化率が低いものについては、交差回数取得部１３１３での煙検知と切り分ける。
【０２２０】
図２８の検知システム１０Ｂにおいては、信号処理部１３Ｂに変化率算出部１３１５に加えて閾値判定部１３１６が設けられている。
変化率算出部１３１５は、第２平均値格納部１３１２に格納された第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上の割合で変化する場合は煙検出条件外であるとして、その旨を信号Ｓ４として検知部１３１４に供給する。
閾値判定部１３１６は、演算結果がある第３閾値ＶＴＨ２以下であったかを示す信号Ｓ５を検知部１３１４に供給する。
検知部１３１４は、その信号Ｓ５が、演算結果Ｃが第３閾値ＶＴＨ２以下である場合には煙と判定する。
検知部１３１４は、閾値判定部１３１６の信号Ｓ５が、演算結果Ｃが第３閾値ＶＴＨ２以下でなく、変化率算出部１３１５の信号Ｓ４を受けると、交差回数が複数回（たとえば２回）あったとしても煙でないと判定する。
検知部１３１４は、閾値判定部１３１６の信号Ｓ５が、演算結果Ｃが第３閾値ＶＴＨ２以下でなく、変化率算出部１３１５の信号Ｓ４が煙検出条件外でない旨を示している場合には、煙と判定する。
【０２２１】
図２９は、本発明の第３実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートであって、本第３演算部の演算結果に基づいて行われる第２付加条件を適用した一連の煙検知処理を示すフローチャートである。
【０２２２】
第１および第２実施形態において述べたように、第１平均値算出部１３１０および第２平均値算出部１３１１に入力される信号は、撮像部（カメラ）１２で一定のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）で撮影された画像の輝度信号のｎフレーム目と（ｎ−１）フレーム目の輝度差分結果である。
第３演算部１３０７からは撮像部分のフレームレート（たとえば秒間３０フレーム）に相当する個数の演算結果が毎秒出力される。
【０２２３】
このとき、閾値判定部１３１６が演算結果Ｃが第３閾値ＶＴＨ２以下であるか否かを判定する（ＳＴ３１）。
ここで、演算結果Ｃが第３閾値ＶＴＨ２以下である場合には、検知部１３１４は煙を検知したものと判定する（ＳＴ３７）。
【０２２４】
一方、演算結果Ｃが第３閾値ＶＴＨ２以下でない場合には、以下の処理を行う。
第１平均値算出部１３１０において、ある特定時間（たとえば１秒間）ＴＳ１ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第１の平均値Ｓｔｙｐ１を求める（ＳＴ３２、ＳＴ３３）。
これに並行して、第２平均値算出部１３１１において、特定時間ＴＳ１をＮ分割された分割時間ＴＳ２ごとの第３演算部１３０７の演算結果の第２の平均値Ｓｔｙｐ２を求める（ＳＴ３４）。
【０２２５】
第１平均値算出部１３１０による第１の平均値Ｓｔｙｐ１は交差回数取得部１３１３に直接入力され、第２平均値算出部１３１１による第２の平均値Ｓｔｙｐ２は第２平均値格納部１３１２に一旦格納されて交差回数取得部１３１３に入力される。
交差回数取得部１３１３において、特定時間ＴＳ１ごとに第１の平均値Ｓｔｙｐ１と第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸交差部の数が計測され、その結果が検知部１３１４に供給される。
【０２２６】
そして、検知部１３１４において、その交差の回数が複数個存在したか否かを判定し（ＳＴ３５）、交差回数が複数個存在すればステップＳＴ３６の処理に移行し、複数個存在しない場合には他の特定時間（特定期間）ＴＳ１の処理に移行するものと判断し（ＳＴ３８）、ステップＳＴ３１からの処理に戻る。
【０２２７】
ステップＳＴ３６においては、変化率算出部１３１５で第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上の割合で変化するか否かを判定する。
ステップＳＴ３６において、第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上でないと判定した場合は、煙が検出された可能性があるとして、その旨が信号Ｓ４として検知部１３１４に出力され、これに基づいて検知部１３１４で煙と判断される（ＳＴ３７）。
一方、ステップＳＴ３６において、第２の平均値Ｓｔｙｐ２の時間軸変化率が閾値Ｅ１以上であると判定した場合は、煙以外のもの（たとえば人）が検出されたとして、他の特定時間（特定期間）ＴＳ１の処理に移行するものと判断し（ＳＴ３８）、ステップＳＴ３１からの処理に戻る。
【０２２８】
第３実施形態によれば、第２実施形態よりさらに煙を高い検知率で高精度に検知することが可能となる。
【０２２９】
（第４実施形態）
図３０は、本発明の第４実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【０２３０】
本第４実施形態の検知システム１０Ｃは第３実施形態の検知システム１０Ｂに対して、全体の制御を司る主制御部としてのＣＰＵ１４、撮像部１２で撮像した画像を記録する記録装置１５、上記システムを制御するホストＰＣなどの上位装置側とのやり取りを行うためのデータ伝送装置（有線、もしくは無線）１６、および表示装置１７を備えている。
【０２３１】
これまで説明したとおり、本実施形態においては撮像カメラを使用している。
本第４の実施形態においては、一般的な煙感知器とは異なり、今回の構成ならではのシステム構築が可能である。
煙が検知された場合、その煙がどのような原因で発生したのかを探るのが一般である。
このとき、本検知システム１０Ｃは、煙が発生した前後の静止画像や動画像を記録装置１５に残す。
これにより、煙発生原因の特定がしやすくなる。
また、上記システムを制御するホストＰＣなどとのやり取りを行うためのデータ伝送装置（有線、もしくは無線）１６を備え、前記記録画像の転送や、上記システムの制御プログラムのアップデートを可能とすることできる。
【０２３２】
図３１は、本発明の第４実施形態に係る検知システムにおいて、表示装置に第３演算部の演算結果を時系列にグラフ化して表示する例を示す図である。
図３２は、本発明の第４実施形態に係る検知システムにおいて、表示装置に第３演算部の演算結果をバロメータで表示する例を示す図である。
【０２３３】
また、本検知システム１０Ｃにおいては、液晶表示装置等により構成される表示装置１７が設けられている。
そして、本第４の実施形態の検知システム１０Ｃでは、表示装置１７に対して、図３１に示すように、第３演算部１３０７の演算結果Ｃを時系列にグラフで表示したり、図３２に示すように、第３演算部１３０７の演算結果Ｃをバロメータで表示する。
これにより、現時点のレベルを可視化することが可能になる。
【０２３４】
第３演算部１３０７の演算結果Ｃをバロメータで表示する場合、たとえば図３２（Ａ）〜（Ｃ）に示しように、定期的に出てくる演算結果の値をＬＥＤ１７１の個数分の分解能で区切る。
そして演算結果は０〜２５５の値なのでＬＥＤの個数が８個（ＬＥＤ１７１−１〜１７１０８）であれば０〜３１、３２〜６３、６４〜９５、・・、２２４〜２５５というように、たとえば８段階に区切り表示する。
図３２（Ｂ）の例では、演算結果が６３の場合であって、２つのＬＥＤ１７１−１，１７１−２が点灯する（発光する）。
図３２（Ｃ）の例では、演算結果が２５５の場合であって、８個のＬＥＤ１７１−１〜１７１−８の全てが点灯する（発光する）。
【０２３５】
このように、本第４の実施形態の本検知システム１０Ｃにおいては、液晶表示装置等により構成される表示装置１７が設けられていることから、現時点のレベルを可視化することができる。
【符号の説明】
【０２３６】
１・・・撮像装置、１０，１０Ａ〜１０Ｃ・・・検知システム、１１・・・光源、１２・・・撮像部、１３・・・信号処理部、１２１・・・ＣＣＤ、１３０１…輝度信号抽出部、１３０２・・・調節部、１３０３…第１演算部、１３０４・・・第２演算部、１３０５，１３０６・・・ＦＩＦＯ、１３０７…第３演算部、１３０８・・・補正指示部、１３０９・・・記憶部、１３１０・・・第１平均値算出部、１３１１・・・第２平均値算出部、１３１２・・・第２平均値格納部、１３１３・・・交差回路取得部、１３１４・・・検知部、１３１５・・・変化率算出部、１３６・・・閾値判定部、１４・・・ＣＰＵ（主制御部）、１５・・・記録装置、１６・・・データ伝送装置、１７・・・表示装置。
【図１】
2015169961.tif 000019
【図２】
2015169961.tif 000020
【図３】
2015169961.tif 000021
【図４】
2015169961.tif 000022
【図５】
2015169961.tif 000023
【図６】
2015169961.tif 000024
【図７】
2015169961.tif 000025
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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