(57)【要約】      （修正有）【課題】煙の観測画像に基づき、距離によらず、一定の規模の火災を確実に検知可能とする。【解決手段】監視カメラ１０により撮影した煙の観測画像から煙プルームが存在する観測画像を判定して煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す速度画素数を測定部２８で測定する。モデル火災設定部３０は、一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの太さと上昇速度を太さ基準値及び基準上昇速度として設定する。火災判定部３２は、測定した煙プルームの太さを示す画素数及び煙上昇速度を示す速度画素数と、モデル火災における煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段により撮影した画像から煙プルームが存在する画像を判定して前記煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す単位時間当りの画素数の変化となる速度画素数を検出する測定手段と、
一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの太さ及び上昇速度を基準太さ及び基準上昇速度として設定するモデル火災設定手段と、
前記測定手段で検出した煙プルームの太さを示す画素数及び上昇速度を示す速度画素数と、前記モデル火災設定手段で設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させる火災判定手段と、
を設けたことを特徴とする火災検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の火災検知装置に於いて、
前記火災判定手段は、
前記基準太さの煙プルームが、前記測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、前記測定手段で測定した上昇速度の速度画素数から前記第１火点距離における上昇速度を算出して推定し、
前記基準上昇速度の煙プルームが、前記測定手段で測定した上昇速度を示す速度画素数で撮像される第２火点距離を推定すると共に、前記測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数から前記第２火点距離における煙プルームの太さを推定し、
前記推定した上昇速度が前記基準上昇速度に一致するか又は所定の誤差以内で、且つ、前記推定した煙プルーム太さが前記基準太さに一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外に場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項３】
請求項２記載の火災検知装置に於いて、
測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、測定した煙プルームの上昇速度を示す速度画素数をＵ、煙プルームの前記基準太さをｄｒ、煙プルームの前記基準上昇速度をｕｒ、前記撮像手段の垂直片側視野角をθA、前記撮像手段の水平片側視野角をθB、前記撮像手段の垂直片側画素数をＡ、前記撮像手段の水平片側画素数をＢとした場合、
前記火災判定手段は、前記第１火点距離Ｌ１を、
Ｌ１＝（Ｂ／Ｄ）（ｄｒ／ｔａｎθB）
により算出して推定し、
算出した前記第１火点距離Ｌ１における煙プルームの上昇速度ｕを、
ｕ＝（Ｕ／Ａ）Ｌ１・ｔａｎθA
により算出して推定し、
前記第２火点距離Ｌ２を、
Ｌ２＝（Ａ／Ｕ）（ｕｒ／ｔａｎθA）
により算出して推定し、
算出した前記第２火点距離Ｌ２における煙プルームの太さｄを
ｄ＝（Ｄ／Ｂ）Ｌ２・ｔａｎθB
により算出して推定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項４】
請求項1記載の火災検知装置に於いて、
前記火災判定手段は、
前記基準太さの煙プルームが、前記測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、前記基準上昇速度の煙プルームが、前記測定手段で測定した上昇速度の速度画素数で撮像される第２火点距離を推定し、
前記第１火点距離と前記第２火点距離が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項５】
請求項４記載の火災検知装置に於いて、
測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、測定した煙プルームの上昇速度を示す速度画素数をＵ、煙プルームの前記基準太さをｄｒ、煙プルームの前記基準上昇速度をｕｒ、前記撮像手段の垂直片側視野角をθA、前記撮像手段の水平片側視野角をθB、前記撮像手段の垂直片側画素数をＡ、前記撮像手段の水平片側画素数をＢとした場合、
前記火災判定手段は、前記第１火点距離Ｌ１と前記第２火点距離Ｌ２を、
Ｌ１＝（Ｂ／Ｄ）（ｄｒ／ｔａｎθB）
Ｌ２＝（Ａ／Ｕ）（ｕｒ／ｔａｎθA）
により算出して推定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項６】
請求項３又は５記載の火災検知装置に於いて、前記火災判定手段は、火災を判定した後は、推定した火点距離Ｌ0に固定し、前記観測画像による煙プルームの太さを示す画素数Ｄと上昇速度を示す速度画素数Ｕから前記固定した火点距離Ｌ0で発生している煙プルームの太さｄと上昇速度ｕを、
ｕ＝（Ｕ／Ａ）（Ｌ0／ｔａｎθA）
ｄ＝（Ｄ／Ｂ）（Ｌ0／ｔａｎθB）
により算出して出力表示させることを特徴とする火災検知装置。
【請求項７】
請求項１記載の火災検知装置に於いて、
前記モデル火災設定手段は、所定の火点距離で撮像されるモデル火災の煙プルームによる上昇速度を示す速度画素数と前記煙プルーム太さを示す画素数との比率を算出して基準比率として予め設定し、
前記火災判定手段は、前記測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す速度画素数との比率を測定比率として算出して、前記火災モデルの基準比率と比較し、前記測定比率と前記基準比率が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項８】
請求項７記載の火災検知装置に於いて、
前記火災判定手段は、
測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、上昇速度を示す速度画素数をＵとした場合、両者の測定比率として（Ｄ／Ｕ）又は（Ｕ／Ｄ）を算出し、
前記モデル火災による煙プルームの基準太さ画素数をＤｒ、基準上昇速度の速度画素数をＵｒとした場合の前記基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）又は（Ｕｒ／Ｄｒ）と比較し、
前記測定比率（Ｄ／Ｕ）と前記基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）が一致するか又は所定の誤差以内の場合又は前記測定比率（Ｕ／Ｄ）と前記基率（Ｕｒ／Ｄｒ）が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項９】
請求項１記載の火災検知装置に於いて、前記測定手段は、前記撮像手段により撮影した画像から煙プルーム太さの画素数を測定し、前記撮像手段による最大監視距離で撮像される前記モデル火災による煙ブルーム太さの画素数以上の煙プルーム太さの画素数を測定した場合に、前記煙プルーム上昇速度の速度画素数を測定して前記判定手段に火災判定を行わせることを特徴とする火災検知装置。
【請求項１０】
請求項１記載の火災検知装置に於いて、
前記モデル火災設定手段は、火災規模の異なる複数のモデル火災で発生する煙プルームの基準上昇速度と基準太さを設定し、
前記火災判定手段は、前記測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数及び煙上昇速度の速度画素数と、前記モデル火災設定手段により前記複数のモデル火災毎に設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度に基づいて火災を判定することを特徴とする火災検知装置。
【請求項１１】
監視領域を撮影する撮像手段により撮影した画像から煙プルームが存在する画像を判定して前記煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す単位時間当りの画素数の変化である速度画素数を検出する測定ステップと、
一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの太さと上昇速度を基準太さ及び基準上昇速度として設定するモデル火災設定ステップと、
前記測定ステップで検出した煙プルームの太さを示す画素数及び煙上昇速度を示す画素数と、前記モデル火災設定ステップで設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させる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。
【請求項１２】
請求項１１記載の火災検知方法に於いて、
前記火災判定ステップは、
前記基準太さの煙プルームが、前記測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、前記測定手段で測定した上昇速度の速度画素数から前記第１火点距離における上昇速度を算出して推定し、
前記基準上昇速度の煙プルームが、前記測定手段で測定した上昇速度を示す画素数で撮像される第２火点距離を推定すると共に、前記測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数から前記第２火点距離における煙プルームの太さを推定し、
前記推定した上昇速度が前記基準上昇速度に一致するか又は所定の誤差以内で、且つ、前記推定した煙プルーム太さが前記基準太さに一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外に場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の火災検知方法に於いて、
前記火災判定ステップは、
前記基準太さの煙プルームが、前記測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、前記基準上昇速度の煙プルームが、前記測定手段で測定した上昇速度の速度画素数で撮像される第２火点距離を推定し、
前記第１火点距離と前記第２火点距離が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の火災検知方法に於いて、
前記モデル火災設定ステップは、所定の火点距離で撮像されるモデル火災の煙プルームによる煙上昇速度を示す画素数と前記煙プルーム太さを示す画素数との比率を算出して基準比率として予め設定し、
前記火災判定ステップは、前記測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す速度画素数との比率を測定比率として算出して、前記火災モデルの基準比率と比較し、前記測定比率と前記基準比率が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定することを特徴とする火災検知装置。
【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
【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、煙の観測画像に基づき、距離によらず、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】
（火災検知システム）
本発明の火災検知システムは、
監視領域を撮影する撮像手段と、
撮像手段により撮影した画像から煙プルームが存在する画像を判定して煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す単位時間当りの画素数の変化である速度画素数を測定する測定手段と、
一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの太さ及び上昇速度を基準太さ及び基準上昇速度として設定するモデル火災設定手段と、
測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数及び上昇速度を示す速度画素数と、モデル火災設定手段で設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させる火災判定手段と、
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】
（第１火災判定）
火災判定手段は、
基準太さの煙プルームが、測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、測定手段で測定した上昇速度の速度画素数から第1火点距離における煙プルームの上昇速度を算出して推定し、
基準上昇速度の煙プルームが、測定手段で測定した上昇速度を示す速度画素数で撮像される第２火点距離を推定すると共に、測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数から第２火点距離における煙プルームの太さを推定し、
推定した煙プルームの上昇速度が基準上昇速度に一致するか又は所定の誤差以内で、且つ、推定した煙プルームの太さが基準太さに一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災と判定し、それ以外に場合は非火災と判定する。
【００１１】
（第１火災判定の推定計算）
測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、測定した煙プルームの上昇速度を示す速度画素数をＵ、煙プルームの基準太さをｄｒ、煙プルームの基準上昇速度をｕｒ、撮像手段の垂直片側視野角をθA、撮像手段の水平片側視野角をθB、撮像手段の垂直片側画素数をＡ、撮像手段の水平片側画素数をＢとした場合、
第１火点距離Ｌ１を、
Ｌ１＝（Ｂ／Ｄ）（ｄｒ／ｔａｎθB）
により算出して推定し、
算出した第１火点距離Ｌ１における煙上昇速度ｕを、
ｕ＝（Ｕ／Ａ）（Ｌ１・ｔａｎθA）
により算出して推定し、
第２火点距離Ｌ２を、
Ｌ２＝（Ａ／Ｕ）（ｕｒ／ｔａｎθA）
により算出して推定し、
算出した第２火点距離Ｌ２における煙プルーム太さｄを
ｄ＝（Ｄ／Ｂ）（Ｌ２・ｔａｎθB）
により算出して推定する。
【００１２】
（第２火災判定）
火災判定手段は、
基準太さの煙プルームが、測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、基準上昇速度の煙プルームが、測定手段で測定した上昇速度の速度画素数で撮像される第２の火点距離を推定し、
第１火点距離と第２火点距離が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定する。
【００１３】
（第２火災判定の推定計算）
測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、測定した煙プルームの上昇速度を示す速度画素数をＵ、煙プルームの基準太さをｄｒ、煙プルームの基準上昇速度をｕｒ、撮像手段の垂直片側視野角をθA、撮像手段の水平片側視野角をθB、撮像手段の垂直片側画素数をＡ、撮像手段の水平片側画素数をＢとした場合、
火災判定手段は、第１火点距離Ｌ１と第２火点距離Ｌ２を、
Ｌ１＝（Ｂ／Ｄ）（ｄｒ／ｔａｎθB）
Ｌ２＝（Ａ／Ｕ）（ｕｒ／ｔａｎθA）
により算出して推定する。
【００１４】
（第１及び第２火災判定後の処理）
また、火災判定手段は、火災を判定した後は、推定した火点距離Ｌ0に固定し、観測画像による煙プルームの太さを示す画素数Ｄと上昇速度を示す速度画素数Ｕから固定した火点距離Ｌ0で発生している煙プルームの太さｄと上昇速度ｕを、
ｕ＝（Ｕ／Ａ）（Ｌ0／ｔａｎθA）
ｄ＝（Ｄ／Ｂ）（Ｌ0／ｔａｎθB）
により算出して出力表示させる。
【００１５】
（第３火災判定）
モデル火災設定手段は、所定の火点距離で撮像されるモデル火災の煙プルームによる上昇速度を示す速度画素数と太さを示す画素数との比率を算出して基準比率として予め設定し、
火災判定手段は、測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す速度画素数との比率を測定比率として算出して、火災モデルの基準比率と比較し、測定比率と基準比率が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定する。
【００１６】
（第３火災判定の比率計算)
火災判定手段は、
測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、上昇速度を示す速度画素数をＵとした場合、両者の測定比率として（Ｄ／Ｕ）又は（Ｕ／Ｄ）を算出し、
モデル火災による所定の火点距離で撮像した煙プルームの太さを示す画素数をＤｒ、上昇速度を示す速度画素数をＵｒとした場合の基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）又は（Ｕｒ／Ｄｒ）と比較し、
測定比率（Ｄ／Ｕ）と基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）が一致するか又は所定の誤差以内の場合又は測定比率（Ｕ／Ｄ）と基率比率（Ｕｒ／Ｄｒ）が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定する。
【００１７】
（煙プルームの存在確認）
測定手段は、撮像手段により撮影した画像から煙プルームの太さを示す画素数を測定し、撮像手段により所定の最大監視距離で撮像されるモデル火災による煙ブルームの太さを示す画素数以上の煙プルーム太さの画素数を測定した場合に、煙プルーム上昇速度の速度画素数を測定して判定手段に火災判定を行わせる。
【００１８】
(複数のモデル火災の設定と火災判定)
モデル火災設定手段は、火災規模の異なる複数のモデル火災で発生する煙プルームの基準上昇速度と基準太さを設定し、
火災判定手段は、測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数及び上昇速度の速度画素数と、モデル火災設定手段により複数のモデル火災毎に設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定する。
【００１９】
（方法）
本発明は、火災検知方法に於いて、
監視領域を撮影する撮像手段により撮影した画像から煙プルームが存在する画像を判定して前記煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す単位時間当りの画素数の変化である速度画素数を検出する測定ステップと、
一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの太さと上昇速度を太さ基準値及び基準上昇速度として設定するモデル火災設定ステップと、
測定ステップで検出した煙プルームの太さを示す画素数及び煙上昇速度を示す速度画素数と、モデル火災設定ステップで設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させる火災判定ステップと、
を設けたことを特徴とする。
【００２０】
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】
【００２１】
（基本的な効果）
本発明の火災検知システムは、監視領域を撮影する撮像手段により撮影した画像から煙プルームが存在する画像を判定して煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す単位時間当りの画素数の変化である速度画素数を測定手段で測定し、また、モデル火災設定手段により、一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの太さ及び上昇速度を基準太さ及び基準上昇速度として設定し、火災判定手段により、測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数及び上昇速度を示す速度画素数と、モデル火災設定手段で設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させるようにしたため、モデル火災として設定した一定規模の火災による煙の観測画像から、距離に依存することなく火災を確検知して警報を出力することを可能とし、遠くの火災であっても検知感度を落とすことなく確実に検知可能とし、また近くで発生したタバコの煙等の非火災現象を火災と誤判定してしまうことを防止可能とする。
【００２２】
（第１火災判定１:による効果）
また、第１火災判定として、火災判定手段は、基準太さの煙プルームが、測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、測定手段で測定した上昇速度の速度画素数から第１火点距離における煙プルームの上昇速度を算出して推定し、また、基準上昇速度の煙プルームが、測定手段で測定した上昇速度を示す速度画素数で撮像される第２火点距離を推定すると共に、測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数から第２火点距離における煙プルームの太さを推定し、推定した煙プルームの上昇速度が基準上昇速度に一致するか又は所定の誤差以内で、且つ、太さ推定した煙プルームの太さが基準太さに一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外に場合は非火災と判定するようにしたため、モデル火災として設定した一定規模の火災による煙であれば、火点まで距離によらず、モデル火災に相当する火災と判定して警報することを可能とする。
【００２３】
（第２火災判定による効果）
また、火災判定手段は、基準太さの煙プルームが、測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数で撮像される第１火点距離を推定すると共に、基準上昇速度の煙プルームが、測定手段で測定した上昇速度の速度画素数で撮像される第２火点距離を推定し、第１火点距離と第２火点距離が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定するようにしたため、同様に、モデル火災として設定した一定規模の火災による煙であれば、火点まで距離の距離によらず、モデル火災に相当する火災と判定して警報することを可能とする。また、煙プルーム太さ及び上昇速度の測定画素数と火災モデルによる煙プルーム基準太さ及び基準上昇速度の関係から第１及び第２火点距離を推定して比較判定することから、第１火災判定に比べ、処理を簡単して高速処理を可能とする。
【００２４】
（第１又は第２火災判定後の処理による効果）
また、火災判定手段は、火災を判定した後は、推定した火点距離に固定し、観測画像による煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す速度画素数から固定した火点距離で発生している煙プルームの太さと上昇速度を算出して出力表示させるようにしたため、火災を判定した後は、そのときに推定した火点距離に火災が発生しているとして火点距離を固定し、固定した火点距離で発生している煙プルームの太さと上昇速度を火災報知設備等に出力して表示させることで、火災の進展状況を把握可能とする。
【００２５】
（第３火災判定による効果）
また、モデル火災設定手段は、所定の火点距離で撮像されるモデル火災の煙プルームによる煙上昇速度を示す速度画素数と太さを示す画素数との比率を算出して基準比率として予め設定し、火災判定手段は、測定手段で測定した煙プルームの太さを示す画素数と上昇速度を示す速度画素数との比率を測定比率として算出して、火災モデルの基準比率と比較し、測定比率と基準比率が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定するようにしたため、同様に、モデル火災として設定した一定規模の火災による煙であれば、火点まで距離の距離によらず、モデル火災に相当する火災と判定して警報することを可能とする。
【００２６】
また、測定した煙プルーム太さの画素数と上昇速度の速度画素数の測定比率を算出して、火災モデルによる煙プルーム基準太さの画素数と基準上昇速度の速度画素数との基準比率と比較判定する簡単な処理で済むとから、第１火災判定及び第２火災判定に比べ、更に処理を簡単して高速処理を可能とする。
【００２７】
(煙プルームの存在確認による効果)
また、測定手段は、撮像手段により撮影した画像から煙プルームの太さを示す画素数を測定し、撮像手段により所定の最大監視距離で撮像されるモデル火災による煙ブルームの太さを示す画素数以上の煙プルーム太さの画素数を測定した場合に、煙プルーム上昇速度の速度画素数を測定して判定手段に火災判定を行わせるようにしたため、想定したモデル火災による煙プルーフの太さ未満の非火災現象による煙プループによる火災判定を抑止し、処理負担を低減可能とする。
【００２８】
(複数のモデル火災の設定と火災判定による効果)
また。モデル火災設定手段は、火災規模の異なる複数のモデル火災で発生する煙プルームの基準上昇速度と基準太さを設定し、火災判定手段は、測定手段で測定した煙プルーム太さの画素数及び上昇速度の速度画素数と、モデル火災設定手段により複数のモデル火災毎に設定した煙プルームの基準太さ及び基準上昇速度との関係に基づいて火災を判定するようにしたため、想定される火災規模のモデル火災を複数設定して火災を判定可能とし、例えば、大小２段階の火災規模のモデル火災設定し、規模の小さいモデル火災に相当する火災の判定により予報警報（プリアラーム）を行い、規模の大きいモデル火災に相当する火災の判定で本警報を行うことを可能とし、火災の早期発見を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】火災により発生する煙をモデル化して示した説明図
【図３】アルバートによる天井流の実験式を説明する説明図
【図４】煙の高さと上昇速度の関係を示したグラフ図
【図５】発熱量と上昇速度の関係を示したグラフ図
【図６】プルーム太さと煙上昇速度の関係を示したグラフ図
【図７】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８】煙プルーフの上昇速度と撮像した画素数の関係を監視カメラの垂直領域監視について示した説明図
【図９】煙プルーフの太さと撮像した画素数の関係を監視カメラの水平領域監視について示した説明図
【図１０】異なる観測結果に対する第１火災判定プロセスによる推定計算値を一覧で示した説明図
【図１１】第1火災判定プロセスを含む火災検知処理示したフローチャート
【図１２】異なる観測結果に対する第２火災判定プロセスによる推定計算値を一覧で示した説明図
【図１３】第２火災判定プロセスを含む火災件処理を示したフローチャート
【図１４】異なる観測結果に対する第３火災判定プロセスによる推定計算値を一覧で示した説明図
【図１５】第３火災判定プロセスを含む火災検知処理を示したフローチャート
【図１６】複数のモデル火災を設定するプルーム太さと煙上昇速度の関係を示したグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［火災検知システムの概要］
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。
【００３１】
図１に示すように、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、監視領域１６を撮像して観測画像を得ている。
【００３２】
監視領域１６で火災が発生して火点１８から煙が噴き上げた場合、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に伝送され、画像処理により火点１８から吹き上げる煙２０の観測画像を処理して火災を判断し、火災検知信号を火災報知設備１４へ送って火災警報を出力するようにしている。
【００３３】
［検出原理］
(煙プルーム)
図２は、図1示したように、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。
【００３４】
図２（Ａ）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２４が形成され、火源から適当な高さまでは煙プルーム２４の太さ（径)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。
【００３５】
また、火災により発生する煙の上昇速度は、火災の規模にほぼ比例する。初期火災にあっては火点の温度は比較的低いため煙の上昇速度も遅く、拡大した火災では火点温度は高く、煙の上昇速度は速くなる。
【００３６】
また図２（Ｂ）に示すように、煙の揺らぎによって団塊に分かれた煙プルーム２４ａ〜２４ｆが上昇すると考えることができ、団塊に分かれた例えば煙プルーム２４ａの単位時間毎の位置を求めることで、煙プルームの上昇速度が測定可能となる。
【００３７】
本発明は、初期火災で想定される煙上昇速度と太さをもつ煙プルームを発生するモデル火災を想定し、監視カメラ１０で撮像した観測画像から、モデル火災の煙プルームに相当する煙プルームの存在を推定して火災を判定し、これにより監視カメラ１０からの火点１８の距離によらずに火災を判定することを可能とする。
【００３８】
本実施形態にあっては、火災と判定するモデル火災の煙プルームを特定するパラメータとして、上昇速度ｕ＝３．５（ｍ／ｓ）と太さｄ＝０．３（ｍ）を基準値として設定する。
【００３９】
(煙プルームの上昇速度)
本発明で想定するモデル火災における煙プルーム２４の上昇速度は、アルパート（Ａｌｐａｒｔ）による天井流の実験式から設定する。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）」として発表されている。
【００４０】
図３は、アルパートによる天井流の実験式を説明するための火災モデルを示し、火点から上昇する煙の速度を求めるため、アルパートのモデルによるシミュレーションを行う。アルパートのモデルは、火源の発熱量をＱ （ｋＷ）としたとき、高さＨ（ｍ）の点における煙の上昇速度ｕH （ｍ/ｓ）とすると、次式の関係が得られる。
ｕH＝０．９５・（Ｑ／Ｈ）1/3
【００４１】
いま、モデル火災としてＱ＝５０ （ｋＷ） を取り上げる。このモデル火災の火源から上昇する煙の速度は火点からの高さにより変化し、図４（Ａ）のグラフ及び図４（Ｂ）の表に示すように、煙の速度は火点から高くなるほど上昇速度は小さくなっていく。火源の熱により形成された煙プルームが、周囲の空気を巻き込んで太くなると同時に温度を下げていき、結果、上昇速度も小さくなっていく。
【００４２】
次に、高さ１ｍにおける、火災の発熱量による上昇速度の変化を求める。火災の発熱量による上昇速度は、図５（Ａ）のグラフ及び図５（Ｂ）の表に示すように、発熱量が大きくなるに従い、上昇速度が増していく。
【００４３】
本発明においては、煙プルームが一定の円筒状となる部分に着目し、その煙の上昇速度と太さを求めることにより、火源の大きさ（火災規模）を推定する。いま、煙プルームの下端から高さ１ｍまでに着目すると、モデル火災であるＱ＝５０ｋＷの煙プルームの上昇速度は３．５ （ｍ／ｓ）となる。
【００４４】
なお、煙プルームの着目点は下端から１ｍに限定されず、煙プルームの代表となる適当な高さでよいが、天井付近では上昇気流が妨げられ、水平方向への気流となることから、プルーム下端から適当な高さ、例えば天井高の１／２までに着目することが望ましい。
【００４５】
（煙プルームの太さ）
火災は自然拡大していくに従い、次第に煙プルームの太さは大きくなり、火点の温度は高くなっていく。例えば、木材が何らかの熱源により燻焼状態となったときを考える。燻焼領域が拡大するに従い、発生する煙プルームは太くなっていき、並行して火点温度は高くなり、それに連れて煙の上昇速度は大きくなっていく。その一例を図６に示す。
【００４６】
図６に示すように、煙上昇速度が３．５（ｍ／ｓ）のときの煙プルームの太さは０．３（ｍ）である。
【００４７】
したがって、本実施例では、モデル火災として、プルーム太さ０．３（ｍ）、煙上昇速度３．５（ ｍ／ｓ）を想定し、観測画像から推定したプルーム太さと煙上昇速度からモデル火災に相当すると判定された場合、火災を検知して警報する。
【００４８】
［火災検知システム］
（火災検知システムの機能構成）
図７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７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で構成され、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される。
【００４９】
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、測定手段として機能する測定部２８、モデル火災設定手段として機能するモデル火災設定部３０、火災判定手段として機能する火災判定部３２を設けている。また、伝送部２６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。
【００５０】
撮像手段として機能する監視カメラ１０は、伝送部２６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、例えば垂直画素数が１０００ピクセルで水平画素数が１４００ピクセルの解像度をもつ監視カメラ１０を使用する。
【００５１】
測定部２８は、監視カメラ１０により撮影した観測画像から煙プルームが存在する観測画像を判定して煙プルームの太さｄ（ｍ）を示す画素数Ｄ（ｐｘｌ）と上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）を示す単位時間当りの画素数の変化である速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）を測定する。
【００５２】
測定部２８による煙プルーム太さを示す画素数Ｄ（ｐｘｌ）の測定は、監視カメラ１０で撮像した観測画像に対しゾーベルフィルタの適用等により輪郭線抽出処理を施して煙プルーム輪郭線を抽出して２値化し、その横幅を示す画素数を検出する。
【００５３】
また測定部２８による煙プルームの上昇速度を示す速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）の測定は、監視カメラで撮像した観測画像から図２（Ｂ）に示したように団塊に分かれた特定の煙プループの輪郭線抽出で生成した輪郭２値化画像を対象に、特定位置あるいは重心位置の単位時間毎の位置変化から移動した画素数を検出する処理等を行う。
【００５４】
また、煙プルームが存在する観測画像の中の背景画像を除去するため、測定部２８は、火災のない状態で撮像した背景画像に所定の輪郭線抽出処理を施して背景輪郭線画像を生成して予め記憶しておき、煙プルームが存在する輪郭線画像との差分をとることで、背景輪郭線を除去して煙プルームの輪郭線画像を生成して、煙プルームの太さと上昇速度を測定する。なお、背景輪郭線画像は適宜更新して背景の変化に追従させる。
【００５５】
モデル火災設定部３０は、一定規模のモデル火災により発生する煙プルームの所定の太さと上昇速度を、基準太さｄｒ（ｍ）及び基準上昇速度ｕｒ（ｍ／ｓ）として設定する。
【００５６】
本実施形態では、モデル火災として例えば火源の発熱量が５０（ｋＷ）となる規模のモデル火災を想定し、このモデル火災により発生する煙プルームにつき、
基準太さｄｒ＝０．３（ｍ）
基準上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）
を設定する。
【００５７】
火災判定部３２は、測定部２８で測定した煙プルームの太さｄ（ｍ）を示す画素数Ｄ（ｐｘｌ）及び煙上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）を示す速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）と、モデル火災設定部３０で設定した煙プルームの基準太さｄｒ（ｍ）及び基準上昇速度ｕｒ（ｍ／ｓ）との関係に基づいて火災を判定して警報を出力させる。
【００５８】
火災判定部３２による火災判定プロセスは、後述するように、第１乃至第３となる３つのプロセスがある。
【００５９】
（観測画像からの煙上昇速度の検出）
図８は、煙プルームの上昇速度と撮像した速度画素数の関係を監視カメラの垂直監視領域について示した説明図である。
【００６０】
図８に示すように、監視カメラ１０の垂直片側視野角θAを例えばθA＝４５°、監視カメラ１０の垂直方向の画素数を１０００ピクセルとして、半角垂直範囲の画素数Ａ＝５００ピクセルで監視するものとする。なお、画素数の単位はピクセルとする以外に、（ｐｘｌ）とする場合がある。
【００６１】
監視カメラ１０により監視距離Ｌ＝３０（ｍ）で半角垂直範囲３０（ｍ）を５００ピクセルで監視する場合、１ピクセルあたりの監視高さは
３０（ｍ）／５００（ｐｘｌ）＝６（ｃｍ／ｐｘｌ）
となる。また、同様に、監視カメラ１０からカメラから３ｍ離れた地点での１ピクセルあたりの監視高さは
３（ｍ）／５００（ｐｘｌ）＝０．６（ｃｍ／ｐｘｌ）
となる。
【００６２】
いま、監視カメラ１０からの監視距離３０（ｍ）にモデル火災による太さｄ＝０．３（ｍ）で上昇速度３．５（ｍ／ｓ）の煙プルーム２４が存在したとすると、監視カメラ１０により撮像した観測画像から検出した煙プルーム２４の上昇速度３．５（ｍ／ｓ）は、
３．５（ｍ／ｓ）／６（ｃｍ／ｐｘｌ）＝５８（ｐｘｌ／ｓ）
で観測されることとなる。
【００６３】
また、同じ火災が距離３（ｍ）の地点で発生した場合の煙プルーム２４の上昇速度３．５（ｍ／ｓ）は、
３．５（ｍ／ｓ）／６（ｃｍ／ｐｘｌ）＝５８３（ｐｘｌ／ｓ）
で観測されることとなる。
【００６４】
この関係から任意の火点距離Ｌ（ｍ）にある上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）の煙プルーム２４を、監視カメラ１０で撮像した場合の観測画像における煙プルームの上昇速度を示す速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）との間には次の関係式が成立する。
【００６５】
Ｕ／Ａ＝ｕ／（Ｌ・ｔａｎθA）          （式１）
この関係式から、煙プルーム２４における上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）に対応した速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）が監視カメラ１０の観測画像から検出できれば、垂直半角画素数Ａ＝５００（ｐｘｌ）、垂直片側視野角θA＝４５°が定数で与えられることから、火点距離Ｌを
Ｌ＝（Ａ／Ｕ）（ｕ／ｔａｎθA）        （式２）
として推定することができる。
【００６６】
しかしながら、煙の上昇速度は火災の規模と共に変化し、火災拡大に従って速度は大きくなる。このためモデル火災を判定するため、上昇速度ｕ＝３．５（ｍ／ｓ）に対応して火点距離Ｌ＝３０（ｍ）で設定した速度画素数Ｕ=５８（ｐｘｌ／ｓ）を閾値とした場合には、より近い距離におけるより遅い上昇速度の火災と見間違う可能性がある。
【００６７】
例えばタバコ等の煙にあっては、ｕ＝０．２（ｍ／ｓ）の煙上昇速度を示すときがあり、この煙が監視カメラ１０から１．７（ｍ）の地点にあった場合、監視カメラ１０で観測される上昇速度ｕ＝０．２（ｍ／ｓ）に対応した速度画素数Ｕは閾値と同じ５８（ｐｘｌ／ｓ）となり、検知すべきモデル火災の規模に達してしまうことになる。これを防止するため、煙プルーム２４の太さを判断要素に加える。
【００６８】
（観測画像からの煙プルーム太さの検出）
図９は、煙プルームの太さと撮像した画素数の関係を監視カメラの水平監視領域視について示した説明図である。
【００６９】
火災の初期段階においては、煙の上昇に伴って形成される筒状の煙範囲となる煙プルーム２４は、ほぼ一定の太さと考えられる。これを利用し、監視カメラ１０で撮像した観測画像におけるプルーム太さｄ（ｍ）の画素数Ｄ（ｐｘｌ）を測定することにより、火点までの距離を推定する。
【００７０】
いま、検知すべき煙プルーム２４の太さｄを３０（ｃｍ）として、監視距離３０（ｍ）に存在した場合を考える。ここで、監視カメラ１０の水平方向の画素数を１４００（ｐｘｌ）とすると、半角水平範囲の画素数Ｂは７００（ｐｘｌ）となり、距離３０（ｍ）での視野は
３０・（７００／５００）＝４２（ｍ）
となり、このため水平半角視野角θBは、
θB＝ｔａｎ-1（４２／３０）＝５４．５（°）
となる。
【００７１】
したがって、３０（ｍ）の監視距離Ｌから見た煙プルーム２４の太さｄ＝０．３（ｍ）に対応した画素数Ｄ（ｐｘｌ）は、
Ｄ＝７００（ｐｘｌ）・（０．３ｍ／４２ｍ）＝５（ｐｘｌ）
となる。
【００７２】
また、同じ煙プルーム２４が３（ｍ）の監視距離Ｌにある場合、煙プルーム２４の太さｄ＝０．３（ｍ）に対応した画素数Ｄ（ｐｘｌ）は、
Ｄ＝７００（ｐｘｌ）・（０．３ｍ／４．２ｍ）＝５０（ｐｘｌ）
となる。
【００７３】
この関係から任意の火点距離Ｌ（ｍ）にある太さｄ（ｍ）の煙プルーム２４を、監視カメラ１０で撮像した場合の観測画像における煙プルームの太さを示す画素数Ｄ（ｐｘｌ）との間には次の関係式が成立する。
【００７４】
Ｄ／Ｂ＝ｄ／（Ｌ・ｔａｎθB）          （式３）
この関係式から、煙プルーム２４における太さｄ（ｍ）に対応した画素数Ｄ（ｐｘｌ）が監視カメラ１０の観測画像から検出できれば、水平半角画素数Ｂ＝５００（ｐｘｌ）、片側視野角θB＝５４．５°が定数で与えられることから、火点距離Ｌを
Ｌ＝（Ｂ／Ｄ）（ｄ／ｔａｎθB）          （式４）
として推定することができる。
【００７５】
しかしながら、煙プルームの太さは監視距離によって変化し、このためモデル火災を判定するため、煙プルームの太さｄ＝０．３（ｍ）に対応して火点距離Ｌ＝３０（ｍ）で設定した画素数Ｄ=５（ｐｘｌ）を閾値とした場合には、より近い距離におけるタバコの喫煙による煙と見間違う可能性がある。
【００７６】
そこで本発明にあっては、初期火災で想定される基準上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）と基準太さｄｒ＝０．３（ｍ）をもつ煙プルームを発生するモデル火災を想定し、監視カメラ１０で撮像した観測画像から測定した煙プルームの速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）と太さ画素数Ｄ（ｐｘｌ）から各々の上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）と太さｄ（ｍ）を算出し、これに基づきモデル火災の煙プルームに相当する煙プルームの存在を推定して火災と判定する。
【００７７】
［第１火災判定プロセス］
図７に示した画像処理装置１２の火災判定部３２は、次の手順に従った第１火災判定プロセスにより火災を判定する。
【００７８】
(手順１)
火災判定部３２は、モデル火災設定部３０でモデル火災として設定した基準太さｄｒ（ｍ）の煙プルームが、測定部２８で測定した煙プルーム太さｄ（m）の画素数Ｄ（ｐｘｌ）で撮像される第１火点距離Ｌ１を推定すると共に、測定部２８で測定した上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）から速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）の第１火点距離Ｌ１における上昇速度ｕ（ｍ）を算出して推定する。
【００７９】
（手順２）
火災判定部３２は、モデル火災設定部３０でモデル火災として設定した基準上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）の煙プルームが、測定部２８で測定した上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）を示す速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）で撮像される第２火点距離Ｌ２を推定すると共に、測定部２８で測定した煙プルームの太さを示す画素数Ｄ（ｐｘｌ）から第２火点距離Ｌ２における煙プルームの太さｄ（ｍ）を推定する。
【００８０】
（手順３）
火災判定部３２は、手順１で推定した上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）が基準上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）に一致するか又は所定の誤差以内で、且つ、手順２で推定した煙プルーム太さｄ（ｍ）が基準太さｄｒ＝０．３（ｍ）に一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災と判定し、それ以外に場合は非火災と判定する。
【００８１】
ここで、手順２の推定計算は、測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、測定した煙プルームの上昇速度を示す速度画素数をＵ、煙プルームの基準太さをｄｒ、煙プルームの基準上昇速度をｕｒ、監視カメラ１０の垂直片側視野角をθA、水平片側視野角をθB、監視カメラ１０の垂直片側画素数をＡ、監視カメラ１０の水平片側画素数をＢとした場合、第１火点距離Ｌ１を、
Ｌ１＝（Ｂ／Ｄ）（ｄｒ／ｔａｎθB）          （式５）
により算出して推定し、算出した第１火点距離Ｌ１における煙プルームの上昇速度ｕを、
ｕ＝（Ｕ／Ａ）（Ｌ１・ｔａｎθA）            （式６）
により算出して推定する。
【００８２】
また第２火点距離Ｌ２を、
Ｌ２＝（Ａ／Ｕ）（ｕｒ／ｔａｎθA）          （式７）
により算出して推定し、算出した第２火点距離Ｌ２における煙プルームの太さｄを
ｄ＝（Ｄ／Ｂ）（Ｌ２・ｔａｎθB）            （式８）
により算出して推定する。
【００８３】
［第１火災判定プロセスの具体例］
第１火災判定プロセスによる火災判定の具体例を第１乃至第３ケースについて説明する。
【００８４】
(第１ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝１４（ｐｘｌ）、上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝１１５（ｐｘｌ／ｓ） と観測された場合、第１手順により、第１火点距離Ｌ１と、第１火点距離Ｌ１における煙プルームの上昇速度ｕを、前記（式５）（式６）から
Ｌ１＝（７００／１４）（０．３／１．４０）＝１０．７（ｍ）
ｕ＝（１１５／５００）（１５・１）＝３．４５（ｍ／ｓ）
として算出して推定する。
【００８５】
続いて第２手順により、第２火点距離Ｌ２と、第２火点距離Ｌ２における煙プルームの太さｄを、（式７）（式８）から
Ｌ２＝（５００／１１５）（３．５／１）＝１５．２（ｍ）
ｄ＝（１４／７００（１５．２・１．４０）＝０．４２（ｍ）
として算出して推定する。
【００８６】
続いて手順３により、手順１で推定した上昇速度ｕ＝３．４５（ｍ／ｓ）は基準上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）にほぼ一致し（所定の誤差範囲内）、且つ、手順２で推定した太さｄ＝０．４２（ｍ）は基準太さｄｒ＝０．３（ｍ）にほぼ一致することから、モデル火災に相当する煙プルームの存在を推定して火災を判定する。
【００８７】
(第２ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝７（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝１７（ｐｘｌ／ｓ） と観測された場合であり、次の算出結果が得られる。
Ｌ１＝（７００／７）（０．３／１．４０）＝２１．４（ｍ）
ｕ  ＝（１７／５００）（３０・１）＝１．０２（ｍ／ｓ）
Ｌ２＝（５００／１７）（３．５／１）＝１００（ｍ）
ｄ  ＝（１４／７００（１００・１．４０）＝１．４（ｍ）
このケースの火炎はモデル火炎と比較して煙上昇速度ｕのわりにプルーム太さｄが異常に大きく、火災によるプルームではないと判定できる。これは例えば劇場用スモーク等が想定される。
【００８８】
(第３ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝２５（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝５８（ｐｘｌ／ｓ） と観測された場合であり、次の算出結果が得られる。
Ｌ１＝（７００／２５）（０．３／１．４０）＝５．７（ｍ）
ｕ  ＝（１７／５００）（８・１）    ＝０．９３（ｍ／ｓ）
Ｌ２＝（５００／５８）（３．５／１）＝１５．２（ｍ）
ｄ  ＝（１４／７００（１５．２・１．４０）＝０．７６（ｍ）
このケースの火炎はモデル火炎と比較してプルーム太さｄのわりに煙上昇速度ｕが小さく、火災によるプルームではないと判定できる。これは監視カメラ１０の近くで観測した例えばタバコの煙であると推察することができる。
【００８９】
以上の第1乃至第３ケースの結果をまとめて一覧表示すると図１０の（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようになる。
【００９０】
［第１火災判定プロセスを含む火災検知処理］
図１１は、第1火災判定プロセスを含む火災検知処理を示したフローチャートである。図１１に示すように、まずステップＳ1（以下「ステップ」は省略）でモデル火災に対応した煙プルームの基準太さｄｒ、煙プルームの基準上昇速度ｕｒ、監視カメラ１０の垂直片側視野角θA、監視カメラ１０の水平片側視野角θB、垂直片側画素数Ａ及び水平片側画素数Ｂを定数として設定する。
【００９１】
続いてＳ２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像から煙プルームの太さ画素数Ｄを測定し、Ｓ２で例えば監視カメラ１０の最大監視距離３０（ｍ）にモデル火災が存在した場合の煙プルームの閾値画素数Ｄｔｈ＝７（ｐｘｌ）以上か否か判別し、閾値画素数Ｄｔｈ＝７（ｐｘｌ）以上であればＳ４に進み、監視カメラ１１の観測画像に基づき煙プルームの上昇速度画素数Ｄを測定する。
【００９２】
続いてＳ５に進み、前述した手順１に従って第1火点距離Ｌ1での煙プループの上昇速度ｕを算出する。続いてＳ６に進み、前述した手順２に従って第２火点距離Ｌ２での煙プルームの太さｄを算出する。
【００９３】
続いてＳ７に進み、算出した煙上昇速度ｕと基準上昇速度ｕｒを比較すると共に算出した太さｄと基準太さｄｒを比較し、Ｓ８で両者が一致するか又は誤差が所定範囲内の場合、モデル火災に相当する火災と判断し、Ｓ９で外部に火災検知信号を送信して火災報知設備１４から火災警報を出力させる。
【００９４】
［第２火災判定プロセス]
図７に示した画像処理装置１２の火災判定部３２は、次の手順に従った第２火災判定プロセスにより火災を判定する。
【００９５】
(手順１)
火災判定部３２は、モデル火災設定部３０でモデル火災として設定した基準太さｄｒ（ｍ）の煙プルームが、測定部２８で測定した煙プルーム太さｄ（m）の画素数Ｄ（ｐｘｌ）で撮像される第１火点距離Ｌ１を推定する。
【００９６】
（手順２）
火災判定部３２は、モデル火災設定部３０でモデル火災として設定した基準上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）の煙プルームが、測定部２８で測定した上昇速度ｕ（ｍ／ｓ）を示す速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）で撮像される第２火点距離Ｌ２を推定する。
【００９７】
（手順３）
火災判定部３２は、手順２で推定した第1火点距離Ｌ１と第２火点距離Ｌ２が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外に場合は非火災と判定する。
【００９８】
ここで、手順１及び手順２の推定計算は、測定した煙プルームの太さを示す画素数をＤ、測定した煙プルームの上昇速度を示す速度画素数をＵ、煙プルームの基準太さをｄｒ、煙プルームの基準上昇速度をｕｒ、監視カメラ１０の垂直片側視野角をθA、監視カメラ１０の水平片側視野角をθB、監視カメラ１０の水平片側画素数をＡ、監視カメラ１０の水平片側画素数をＢとした場合、第１火点距離Ｌ１を、
Ｌ１＝（Ｂ／Ｄ）（ｄｒ／ｔａｎθB）          （式９）
により算出して推定し、また第２火点距離Ｌ２を、
Ｌ２＝（Ａ／Ｕ）（ｕｒ／ｔａｎθA）          （式１０）
により算出して推定する。
【００９９】
［第２火災判定プロセスの具体例]
第２火災判定プロセスによる火災判定の具体例を第１乃至第３ケースについて説明する。
【０１００】
(第１ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝１４（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝１１５（ｐｘｌ／ｓｅｃ） と観測された場合、第１手順及び第２手順により、第１火点距離Ｌ１と第２火点距離Ｌ２を、（式９）（式１０）から
Ｌ１＝（７００／１４）（０．３／１．４０）＝１０．７（ｍ）
Ｌ２＝（５００／１１５）（３．５／１）＝１５．２（ｍ）
として算出する。
【０１０１】
続いて手順３により、第１火点距離Ｌ１と第２火点距離Ｌ２はほぼ一致することから（所定の誤差範囲内）、モデル火災の煙プルームに相当する煙プルームの存在を推定して火災を判定する。
【０１０２】
(第２ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝７（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝１７（ｐｘｌ／ｓｅｃ） と観測された場合であり、次の算出結果が得られる。
Ｌ１＝（７００／７）（０．３／１．４０）＝２１．４（ｍ）
Ｌ２＝（５００／１７）（３．５／１）＝１０２．９（ｍ）
このケースの火炎は第1火点距離Ｌ１と第２火点距離Ｌ２が大きく相違していることから、火災によるプルームではないと判定できる。
【０１０３】
(第３ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝２５（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝５８（ｐｘｌ／ｓｅｃ） と観測された場合であり、次の算出結果が得られる。
Ｌ１＝（７００／２５）（０．３／１．４０）＝５．７（ｍ）
Ｌ２＝（５００／５８）（３．５／１）＝３０．２（ｍ）
このケースの火炎も第1火点距離Ｌ１と第２火点距離Ｌ２が大きく相違していることから、火災によるプルームではないと判定できる。
【０１０４】
以上の第1乃至第３ケースの結果をまとめて一覧表示すると図１２の（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようになる。
【０１０５】
［第２火災判定プロセスを含む火災検知処理］
図１３は、第２火災判定プロセスを含む火災検知処理を示したフローチャートである
図１３に示すように、まずＳ１１でモデル火災に対応した煙プルームの基準太さｄｒ、基準上昇速度ｕｒ、監視カメラ１０の垂直片側視野角θA、監視カメラ１０の水平片側視野角θB、垂直片側画素数Ａ及び水平片側画素数Ｂを定数として設定する。
【０１０６】
続いてＳ１２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像から煙プルームの太さ画素数Ｄを測定し、Ｓ１３で例えば監視カメラ１０の最大監視距離３０ｍにモデル火災が存在した場合の煙プルームの閾値画素数Ｄｔｈ＝７（ｐｘｌ）以上か否か判別し、閾値画素数Ｄｔｈ＝７（ｐｘｌ）以上であればＳ１４に進み、監視カメラ１０の観測画像に基づき煙プルームの上昇速度を示す速度画素数Ｕを測定する。
【０１０７】
続いてＳ１５に進み、前述した手順１に従って第1火点距離Ｌ1を算出する。続いてＳ１６に進み、前述した手順２に従って第２火点距離Ｌ２を算出する。
【０１０８】
続いてＳ１７に進み、算出した第1火点距離Ｌ1と第２火点距離Ｌ２を比較し、Ｓ１８で両者が一致するか又は誤差が所定範囲内の場合にモデル火災に相当する火災と判断し、Ｓ１９で外部に火災検知信号を送信して火災報知設備１４から火災警報を出力させる。
【０１０９】
［第３火災判定プロセス］
図７に示した画像処理装置１２の火災判定部３２は、次の手順に従った第３火災判定プロセスにより火災を判定する。
【０１１０】
この第３火災判定プロセスに先立ち、図７のモデル火災設定部３０は、所定の火点距離、例えば図８及び図９に示した火点距離Ｌ＝３０ｍで撮像されるモデル火災の煙プルームによる基準煙上昇速度ｕｒ＝３．５（ｍ／ｓ）を示す速度画素数Ｕｒ＝５８．３（ｐｘｌ）と、煙プルームの基準太さｄｒ＝０．３（ｍ）を示す画素数Ｄｒ＝５（ｐｘｌ）から基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）＝０．０８６を算出して予め設定する。
【０１１１】
（手順１）
火災判定部３２は、測定部２８で測定した煙プルームの太さを示す画素数Ｄ（ｐｘｌ）と上昇速度を示す速度画素数Ｕ（ｐｘｌ／ｓ）との比率を測定比率（Ｄ／Ｕ）として算出する。
【０１１２】
（手順２）
火災判定部３２は、手順１で算出した測定比率（Ｄ／Ｕ）と基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）とを比較し、測定比率（Ｄ／Ｕ）と基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定する。
【０１１３】
この第３火災判定プロセスは、逆の比率を計算して比較しても良い、この場合は手順１で測定比率（Ｕ／Ｄ）を算出し、手順２で基準比率（Ｕｒ／Ｄｒ）と比較し、両者が一致するか又は所定の誤差以内の場合に火災を判定し、それ以外の場合は非火災と判定する。
【０１１４】
［第３火災判定プロセスの具体例]
第３火災判定プロセスによる火災判定の具体例を第１乃至第３ケースについて説明する。
【０１１５】
(第１ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝９（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝１１５（ｐｘｌ／ｓｅｃ） と観測された場合、第１手順により測定比率（Ｄ／Ｕ）として
（Ｄ／Ｕ）＝９／１１５＝０．０７８
を算出し、基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）＝０．０８６と比較する。この場合、両者はほぼ一致することから（所定の誤差範囲内）、モデル火災の煙プルームに相当する煙プルームの存在を推定して火災と判定する。
【０１１６】
(第２ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝７（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝１７（ｐｘｌ）と観測された場合であり、次の測定比率を算出して基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）＝０．０８６と比較する。
（Ｄ／Ｕ）＝７／１７＝０．４１２
このケースの火炎は両者の比率が大きく相違していることから、火災によるプルームではないと判定できる。
【０１１７】
(第３ケース)
煙プルームの太さを示す画素数Ｄ＝２５（ｐｘｌ）、煙上昇速度を示す速度画素数Ｕ＝５８（ｐｘｌ／ｓｅｃ） と観測された場合であり、次の測定比率を算出して基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）＝０．０８６と比較する。
（Ｄ／Ｕ）＝２５／５８＝０．４３１
このケースの火炎も両者の比率が大きく相違していることから、火災によるプルームではないと判定できる。
【０１１８】
以上の第1乃至第３ケースの結果をまとめて一覧表示すると図１４に示すようになる。なお、図１４は逆の測定比率（Ｕ／Ｄ）の場合も合わせて示している。
【０１１９】
［第３火災判定プロセスを含む火災検知処理］
図１５は、第３火災判定プロセスを含む火災検知処理を示したフローチャートである
図１５に示すように、まずＳ２１でモデル火災に対応した煙プルームの基準太さ画素数Ｄｒ、基準上昇速度の速度画素数Ｕｒ、基準比率（Ｄｒ/Ｕｒ）を定数として設定する。なお、基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）は、モデル火災設定部３０が、所定の火点距離で撮像されるモデル火災の煙プルームによる基準煙上昇速度を示す速度画素数Ｕｒと、煙プルームの基準太さを示す画素数Ｄｒとの比率として予め算出した値を定数として設定する。
【０１２０】
続いてＳ２２に進み、監視カメラ１０で撮像した観測画像から煙プルームの太さを示す画素数Ｄを測定し、Ｓ２３で例えば監視カメラ１０の最大監視距離３０ｍにモデル火災が存在した場合の煙プルームの閾値画素数Ｄｔｈ＝５（ｐｘｌ）以上か否か判別し、閾値画素数Ｄｔｈ＝５（ｐｘｌ）以上であればＳ２４に進み、監視カメラ１０の観測画像から煙プルームの上昇速度を示す速度画素数Ｕを測定する。
【０１２１】
続いてＳ２５に進み、測定比率（Ｄ／Ｕ）を算出し、Ｓ２６で予め設定した基準比率（Ｄｒ／Ｕｒ）と比較し、Ｓ２７で両者が一致するか又は誤差が所定範囲内の場合、モデル火災に相当する火災と判断し、Ｓ２８で外部に火災検知信号を送信して火災報知設備１４から火災警報を出力させる。
【０１２２】
［複数のモデル火災の設定による火災判定］
本実施例では、一定規模のモデル火災を想定し、このモデル火災で発生するプルームの太さを０．３（ｍ）、煙上昇速度を３．５（ｍ／ｓ）に設定し、観測画像から推定したプルーム太さと煙上昇速度からモデル火災に相当すると判定された場合、火災を検知している。
【０１２３】
これに対し本発明の他の実施形態として、火災規模の異なるモデル火災を複数想定し、各モデル火災で発生するプルームの太さと煙上昇速度を設定して、観測画像から推定したプルーム太さと煙上昇速度から何れかのモデル火災に相当すると判定された場合に、火災と判断するようにしても良い。
【０１２４】
この複数のモデル火災を設定は、図１６のプルームの太さと上昇速度の関係を示すグラフにおいて、例えば第１モデル火災として煙プルームの太さを０．３（ｍ）、煙上昇速度を３．５（ｍ／ｓ）となるＰ１点の火災を設定し、これと比例関係にある火災規模が半分となる第２のモデル火災として、プルーム太さ０．１５（ｍ）、煙上昇速度を１．７５（ｍ／ｓ）となるＰ２点の火災を設定する。
【０１２５】
このような２つのモデル火災を設定した火災判定プロセスにより、規模の小さい第２モデル火災に相当する火災の判定により予報警報（プリアラーム）を行い、規模の大きい第１モデル火災に相当する火災の判定で本警報を行うことを可能とし、火災の早期発見を可能とする。
【０１２６】
複数のモデル火災の設定は、更に、煙プルームの太さを０．０７５（ｍ）、煙上昇速度を０．０７５（ｍ／ｓ）のＰ３点の火災を設定した更に小さな規模のモデル火災、煙プルームの太さを０．６（ｍ）、煙上昇速度を７．０（ｍ／ｓ）のＰ４点の火災を設定した更に大きな規模のモデル火災を加えてもよい。
【０１２７】
この場合、各モデル火災による火災判定では、モデル火災と測定火災に一致した場合に加え、両者の誤差が所定範囲内の場合にも火災と判定しており、この火災と判定する誤差範囲を図１６の領域１００の範囲内に設定することで、火災を確実に検知すると共に、領域１００を外れたプルーフ状のものは非火災と判定することかできる。
【０１２８】
この領域１００は、例えば煙プルームの太さｄ=０．０５（ｍ）〜０．６（ｍ）で、上昇速度ｕ=０．５（ｍ／ｓ）〜１０．５（ｍ／ｓ）となる範囲内に設定する。
【０１２９】
また、複数のモデル火災を設定した場合の火災検知処理における図１１、図１３及び図１５のＳ３，Ｓ１３，Ｓ２３のそれぞれにおける閾値画素数Ｄｔｈは、規模の最も小さいモデル火災の所定監視距離、例えば３０（ｍ）で観測される煙プループの太さを示す画素数を使用する。
【０１３０】
［火災を判定した後の処理］
図７の実施形態に示した火災判定部３２にあっては、推定した上昇速度が基準上昇速度に一致するか又は所定の誤差以内で、且つ、推定した煙プルーム太さが基準太さに一致するか又は所定の誤差以内の場合にモデル火災に相当するとして火災を判定しているが、火災を判定した後は、そのときに推定した火点距離Ｌ0に火災が発生しているとして、火点距離Ｌ0は再計算せずに固定し、観測画像による煙プルームの太さを示す画素数Ｄと上昇速度を示す速度画素数Ｕから固定した火点距離Ｌ0で発生している煙プルームの太さｄと上昇速度ｕを、前記式３及び式４を変形した
ｕ＝（Ｕ／Ａ）（Ｌ0／ｔａｎθA）
ｄ＝（Ｄ／Ｂ）（Ｌ0／ｔａｎθB）
により算出して火災報知設備14に出力して表示させ、火災の進展状況を把握可能とする。
【０１３１】
〔本発明の変形例〕
（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垂直片側視野角θAを４５°とした場合を例にとっているが、適宜の片側視野角に適用できる。また、監視カメラの垂直及び水平の画素数も（１０００×１４００）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。また、監視カメラの最大監視距離も監視領域の状況に応じて適宜に設定することになる。
【０１３２】
（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。
【０１３３】
（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。
【符号の説明】
【０１３４】
１０：監視カメラ
１２：画像処理装置
１４：火災報知設備
１５：撮像領域
１６：監視領域
１８：火点
２０：煙
２４：煙プルーム
２６：伝送部
２８：測定部
３０：モデル火災設定部
３２：火災判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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