(57)【要約】【課題】赤外線カメラにより撮像された画像データにより火源を検出して火源位置を特定する際に、より正確に火源位置を特定する火源探査装置を得る。【解決手段】赤外線カメラにより撮像された画像データにより、火源を検出し、火源位置を特定する火源探査システムにおいて、赤外線カメラ８ａと、この赤外線カメラを旋回させる旋回台８ｊと、赤外線カメラにより監視範囲全域をスキャンして火源候補を探査し、火源候補を中央に捉えるように前記旋回台を制御して赤外線カメラを旋回させた後、火源位置を特定する制御部８ｅとを備える。【選択図】　　　　図３
2004145638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線カメラと、
この赤外線カメラを旋回または俯仰させる旋回台と、
前記旋回台を制御して前記赤外線カメラにより監視範囲全域を撮像して火源候補を探査し、火源候補を検出した場合は、前記旋回台を制御して火源候補を撮像中央に捉えるように赤外線カメラを指向させた後、火源位置を特定する制御手段と
を備えた火源探査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の火源探査システムにおいて、
前記制御手段は、
監視範囲を赤外線カメラで撮像した画像データから所定の高温領域を判別する領域設定手段と、
前記高温領域に基づいて火災判別を行う判別手段と
を備え、画像処理により火災判定を行う
ことを特徴とする火源探査システム。
【請求項３】
請求項２に記載の火源探査システムにおいて、
前記制御手段は、前記判別手段を複数備え、前記判別手段により算出された火災確率に基づいて火災判定を行う
ことを特徴とする火源探査システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の火源探査システムにおいて、
前記赤外線カメラは、赤外線カメラの視野角よりも狭い角度でステップして各監視範囲を撮像することで監視範囲全域を撮像する
ことを特徴とする火源探査システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の火源探査システムにおいて、
前記制御手段は、監視範囲全域の火災を検出するための炎検知器による火災の検出に基づいて前記赤外線カメラによる監視範囲の撮像を開始して火源候補を探査する
ことを特徴とする火源探査システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線カメラにより撮像された画像データにより、火源を検出し、火源位置を特定する火源探査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大空間の火源を検出するために、火源検出器を水平方向および垂直方向に走査して警戒区域全域を監視する火源位置検出装置が知られている。この火源位置検出装置によれば、火源検出時の旋回角と俯仰角により火源位置を特定することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、赤外線カメラを用いて火源を検出する火災検出装置が知られている。この火災検出装置は、例えば２５６行２５６列の面配置された複数の画素を有する赤外線カメラを備え、監視範囲を撮像して画像データを作成する。ここで、赤外線カメラは、赤外線レンズを介して各画素に結像することで、監視範囲の画像データを作成する（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平３−６６６２７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４５５６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線カメラを用いて火源位置検出装置を構成しようとすると、画像データのある画素が火源である場合、赤外線カメラの旋回角と俯仰角及びその画素の位置により火源位置を特定することになる。しかし、画像データを構成するあらゆる画素が火源となり得る。つまり、中央部の画素も端部の画素も火源となり得ることになる。このため、赤外線レンズに歪み等がある場合、端部の画素ほど正確な火源位置との誤差が生じやすい。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、赤外線カメラにより撮像された画像データにより火源を検出して火源位置を特定する際に、より正確に火源位置を特定することができる火源探査システムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る火源探査システムは、赤外線カメラと、この赤外線カメラを旋回または俯仰させる旋回台と、前記旋回台を制御して前記赤外線カメラにより監視範囲全域を撮像して火源候補を探査し、火源候補を検出した場合は、前記旋回台を制御して火源候補を撮像中央に捉えるように赤外線カメラを指向させた後、火源位置を特定する制御手段とを備えたものである。
【０００８】
また、前記制御手段は、監視範囲を赤外線カメラで撮像した画像データから所定の高温領域を判別する領域設定手段と、前記高温領域に基づいて火災判別を行う判別手段とを備え、画像処理により火災判定を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記制御手段は、前記判別手段を複数備え、前記判別手段により算出された火災確率に基づいて火災判定を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記赤外線カメラは、赤外線カメラの視野角よりも狭い角度でステップして各監視範囲を撮像することで監視範囲全域を撮像することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、前記制御手段は、監視範囲全域の火災を検出するための炎検知器による火災の検出に基づいて前記赤外線カメラによる監視範囲の撮像を開始して火源候補を探査することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態に係る火源探査装置が適用されるシステム構成を示すブロック図である。図１に示すシステムは、ホールや展示場等の大空間の監視範囲全域（赤外線カメラの視野角内で監視できない監視範囲）を監視し、監視範囲に火源を検出すると、その火源位置を特定して、火源の消火を行うものであり、火災検知器１と、火災検知器監視部２と、情報処理部３と、ポンプ制御部４と、可動式ヘッド制御部５と、可動式ヘッド６と、火源探査制御部７と、火源探査装置８とを備えている。
【００１３】
火災検知器１は、大空間の監視範囲全域を監視できるように、例えば大空間の天井等に複数設置されており、また、火源探査装置８は、大空間の監視範囲全域を監視できるように、例えば監視範囲に対し斜め上方から監視するように複数設置されている。図２に示すシステム設置例の場合、監視エリアＷ１に対しては、４つの火源探査装置８（ＦＳ１，ＦＳ２，ＦＳ３，ＦＳ４）が設置されており、２つの火源探査装置８（ＦＳ１，ＦＳ２）と火源探査装置８（ＦＳ３，ＦＳ４）とが対向するように設置され、それぞれの火源探査装置８（ＦＳ１，ＦＳ２，ＦＳ３，ＦＳ４）の受け持つ監視範囲を重複させることで監視エリアＷ１全域を監視している。
【００１４】
また、同様に、監視エリアＷ２全域を監視するため監視エリアＷ２には、火源探査装置８（ＦＳ５）と火源探査装置８（ＦＳ６）が対向して設置されている。また、この図２に示すシステム設置例では、監視エリアＷ１に可動式ヘッド６（ＭＨ１）と可動式ヘッド６（ＭＨ２）が設置され、監視エリアＷ２に可動式ヘッド６（ＭＨ３）が設置されている。そして、火災検知器監視部２、情報処理部３、ポンプ制御部４、可動式ヘッド制御部５及び火源探査制御部７は防災センター内に設けられている。
【００１５】
図１に示すシステムにおいて、火災検知器１の火災検知信号は火災検知器監視部２を介して情報処理部３に入力される。情報処理部３は、火災検知信号に基づいて火源探査制御部７に制御信号を出力する。また、情報処理部３は、火源探査制御部７から火源位置情報が入力されると、その火源位置情報に基づいてポンプ制御部４に制御信号を出力すると共に、可動式ヘッド制御部５に制御信号を出力して可動式ヘッド６を制御して火源を消火するようになされている。
【００１６】
前記火源探査制御部７は、図３に示すように、火源位置算出部７ｂと伝送処理部７ａとを備えており、情報処理部３から制御信号が入力されると、伝送処理部７ａを介して火源探査装置８に各種制御信号（火源探査準備開始指令、火源探査開始指令等）を出力して火源探査装置８を制御する。また、火源探査装置８から火源位置を示す角度座標（旋回角、俯仰角）が入力されると、複数の火源探査装置８の火源位置を示す角度座標（旋回角、俯仰角）に基づいて火源位置を特定する算出を行い、火源位置算出部７ｂにより算出された火源位置を、伝送処理部７ａを介して情報処理部３に伝送するようになされている。
【００１７】
また、前記火源探査装置８は、図３に示すように、旋回台（雲台）８ｊに載置された赤外線カメラ８ａ、赤外線カメラ８ａによる画像を取り込む画像取込部８ｂ、取り込まれた画像（画像データ）を記憶する画像メモリ８ｃ、制御動作等のプログラムを格納したメモリ８ｄ、制御手段としてのＣＰＵ（制御部）８ｅ、火災判定部８ｆ、伝送処理部８ｇ、火源検出部８ｈ、赤外線カメラの旋回台８ｊを制御する旋回台制御部８ｉ及び旋回台８ｊを備えている。
【００１８】
なお、前記火源探査制御部７は、情報処理部３より受信した３次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）より角度座標（旋回角、俯仰角）を算出する機能、各火源探査装置８より通知される角度座標（旋回角、俯仰角）より３次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する機能と、算出した火源位置の空間座標（後述する検出エリア中心点、最遠端点）と各カメラ位置とを結ぶ複数の火源探査装置８のライン線の交点とそれらの重心、及び重心からみた各交点の分散値を算出し、火源位置の決定を行う機能、その情報を情報処理部３に通知する機能、カメラ及び制御部の異常を情報処理部３に通知する機能、情報のやりとり及び火災・異常を記録する機能、その内容を表示する機能、各パラメータを外部ファイルより読み込む機能を備えている。
【００１９】
次に、図４は、火源探査装置８の火源探査開始位置と火源探査終了位置との関係を示す図である。火源探査装置８の動作概要は次のとおりである。
１）まず、待機時に、火源探査制御部７から火災探査準備開始指令「ＧＯＤ０」の第１報を受信すると、火源探査開始の準備をする（後述する図５のステップＳ１−Ｓ３）。
２）火源探査準備終了後、火源探査制御部７から火災探査開始指令「ＧＯＤ１」の第２報を受信すると、火源探査を開始する（後述する図５のステップＳ４）。
【００２０】
３）火源探査は、「熱源探査」（後述する図５と図６のステップＳ５−Ｓ２２）と「火災判定」（後述する図５と図６のステップＳ２３−Ｓ３０）の２部で構成され、「熱源探査」→「火災判定」の順に実行される。
【００２１】
３−１）「熱源探査」は、まず、火源探査装置８が監視すべき監視範囲全域をスキャンして火源候補を探査する。例えば、図４に示すように、火源探査装置８の監視範囲全域は、火源探査開始位置と火源探査終了位置との間の監視範囲である。ここで、監視範囲全域を赤外線カメラ８ｂの視野角（例えば、２９°）よりも狭い角度（例えば、２６°）毎の各監視範囲に分割して、各監視範囲を赤外線カメラ８ｂで撮像し、画像を取り込むために、図４に示すように、赤外線カメラの視野角の２９°より狭い角度である２６°毎に移動する。つまり、２６°毎に停止（ステップ）しながらパン（横方向旋回）し、火災の可能性が高い熱源を画像処理によって検出する。このようなスキャンを監視範囲全域について行うことで監視範囲全域を撮像する。
【００２２】
なお、旋回台８ｊの旋回制御のみでなく俯仰制御を行って監視範囲全域を撮像してもよい。次に、監視範囲全域のスキャン終了後、熱源（火源候補）を検出した場合には、検出した熱源が赤外線カメラの撮像中央で捉えられる位置に雲台８ｊを旋回または俯仰させて、火災の可能性が高い熱源を同様の画像処理によって検出する。
【００２３】
３−２）「火災判定」では「熱源探査」で検出した熱源の「周波数分布のばらつき（分散）」を画像処理により評価し、火災判定を行う。
【００２４】
４）１回の火災探査開始指令で１回の火源探査を実行することとする。１回の火源探査が終了したら、火災が検出された場合には火源位置を、検出されなかった場合には検出されなかったことを火源探査制御部７に通知する。
【００２５】
ここで、火源探査装置８の制御部８ｅによる画像処理について説明する。まず、「熱源探査」は、赤外線カメラ８ｂにより撮像された画像を画像取込部８ｂに例えば３０Ｈｚで連続１３枚取り込み、ＣＰＵ（制御部）８ｅにおいて取り込んだ画像から「熱源抽出」（領域設定手段）を行い、「画素数判別」（画素数判別手段）と「面積重なり度判別」（揺らぎ判別手段）および「円形度の分散値判別」（揺らぎ判別手段）に基づいて熱源の火災確率を算出する。
【００２６】
ここで、例えばある熱源が「画素数判別」により火災と判別されると火災確率に加算値「１０」、「面積重なり度判別」により火災と判別されると火災確率に加算値「４０」、「円形度の分散値判別」により火災と判別されると火災確率に加算値「５０」が付加されることで、その熱源の火災確率を算出子、算出された火災確率に基づいて火源候補の検出を行う。このように各判別手段の加算値を異ならせる重み付けを行うことで、正確な火災確率を求めることができる。
【００２７】
上述した「熱源抽出」では、取り込んだ複数の画像を所定の輝度閾値（温度）で２つに分けた高温部と低温部に２値化して複数の２値化画像を作成する。また、全２値化画像間の論理和（ＯＲ）をとり、いずれかの２値化画像で存在したことのある高温部を重ね合わせ領域（熱源）として抽出して重ね合わせ画像を作成する。そして、重ね合わせ画像に対しラベリングを実行する。また、全２値化画像間の論理積（ＡＮＤ）をとり、全２値化画像に共通する高温部を固定領域として抽出して固定領域抽出画像を作成する。
【００２８】
また、「画素数判別」では、「熱源抽出」のラベリングで抽出した重ね合わせ領域が一定以上の面積（画素数）であるかにより、火災判別を行う。
また、「面積重なり度判別」では、「熱源抽出」のラベリングで抽出した重ね合わせ領域の外接矩形（以下、対象範囲とする）内に存在する固定領域の面積Ａと、各２値化画像の対象範囲内に存在する高温部領域の面積Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎは取り込んだ枚数）を求め、次式に基づいて各面積Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）と面積Ａの割合を平均化して面積重なり度を算出する。このように算出した面積重なり度が炎の揺らぎに合致する所定の範囲内に収まるかにより、火災判別を行う。これにより、例えば面積が固定的な熱源による誤報を排除することができる。
【００２９】
【数１】
2004145638.tif 000003
【００３０】
また、「円形度の分散値判別」では、各２値化画像の対象範囲内に存在する高温部領域の面積Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）と周囲長Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎ）を求め、次式に基づいて面積Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）と周囲長Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎ）の比ＭＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）、つまり円形度を算出する。この円形度ＭＣｉは、図形がどれだけ円に近い形状であるかを示す値である。
【００３１】
【数２】
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【００３２】
次に、次式に基づいて円形度ＭＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）の分散値ＳＭＣを算出する。
【００３３】
【数３】
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【００３４】
円形度の分散値が炎の揺らぎに合致する所定値を越えるかにより、火災判別を行う。つまり、円形度の変化が大きいときには円形度の分散値は大であり、これは炎の場合である。一方、位置が変化しても円形度が変化しないときは円形度の分散値は小さく、これは一定の形状を持つ熱源であって、例えば投光器（静止光源）の場合である。そして、上記した「火災確率の算出」では、各判別手段が火災判別したときの各加算値（各判別手段における火災確率）を合計して火災確率を算出する。
【００３５】
ここで、すべての判別手段が火災判別した場合、火災確率は「１００」（最大値）となるが、最大値に対する各判別手段の加算値は、各判別手段の火災判別の信頼度（誤報要因排除の信頼度）により異ならせている。例えば、「画素数判別」は加算値「１０」であり、「面積重なり度判別」は加算値「５０」であり、このように各判別手段の火災判別の信頼度により、各判別手段による火災確率への加算値を異ならせる重み付けに基づいて、図５，図６のフローチャートにより、火源候補の検出を行う。なお、各判別手段の加算値は、適宜変更してもよい。
【００３６】
次に、「火災判定」（周波数判別手段）は、例えばフーリエ変換による周波数解析を行う。赤外線カメラ８ｂにより撮像された画像を複数枚（例えば６４枚）取り込み、取り込んだ各画像の対象範囲内における平均輝度を算出する。そして、算出した平均輝度をデータが連続した複数のグループ（例えば、１〜３２枚目、１７〜４８枚目、３３〜６４枚目の３つのグループ）に分け、グループ毎にＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて周波数分布を算出し、算出した各グループの周波数分布同士の相関値を算出し、周波数分布がグループ毎にばらついている場合としてその値が所定の閾値例えば０．９以下の場合は火災と判定し、０．９を越えている場合は非火災と判定する。すなわち、周波数分布にばらつきがない場合は、一定周期で回転している熱源のような誤報源である。
【００３７】
以下、上述した火源探査装置８の制御部８ｅによる具体的な動作を、図５と図６に示すフローチャートを参照して説明する。まず、火災検知器１が火災を検知したことによる火災検知信号に基づく火源探査制御部７からの火源探査準備開始指令「ＧＯＤ０」の受信に基づいて赤外線カメラ８ａの旋回台（雲台）８ｊを格納位置から原点（０°）位置に移して原点補正した後、火源探査開始位置へ旋回する（ステップＳ１−Ｓ３）。所定時間（例えば１０秒）後、火源探査開始指令「ＧＯＤ１」を受信したら、赤外線カメラ８ａによる画像を例えばフレームレートの３０Ｈｚ周期で連続１３枚取得する（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００３８】
そして、次の火源探査位置に予め赤外線カメラ８ａを旋回させておく。つまり、現在位置と探査終了位置が赤外線カメラ８ａの視野角の半分となる１３°以上あれば、探査終了位置方向へ２６°旋回開始する（ステップＳ６，Ｓ７）。次に、ステップＳ５で取得した取込画像から熱源を抽出し、熱源の火災確率を算出する（ステップＳ８，Ｓ９）。
【００３９】
このようにして、抽出された熱源の画素数判別と面積重なり度判別及び円形度の分散値判別に基づいて火災確率を求めた後、求めた火災確率のうち火災確率が一番高い熱源を選択し、その熱源位置が所定の監視範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。熱源位置が監視範囲内であれば、熱源位置（旋回角、俯仰角）と火災確率を火源候補リストに追加する（ステップＳ１２）。すなわち、上記ステップＳ８は、監視範囲を赤外線カメラで撮像した画像データから所定の高温領域を判別する領域設定手段を構成し、上記ステップＳ９は、高温領域に基づいて火災判別を行う判別手段の一例として、高温領域が一定以上の面積の時に炎と判別する画素数判別手段と、高温領域に経時的な揺らぎのあるときに炎と判別する揺らぎ判別手段を構成する。
【００４０】
そして、ステップＳ１３において、ステップＳ７での赤外線カメラ８ａの次の火源探査位置への旋回動作が終了したか否かを判定し、終了していなければ終了するまで待ち、旋回動作が終了していれば、次に、ステップＳ１４において、赤外線カメラ８ａが火源探査終了位置まで旋回して監視範囲全域の探査が終了したか否かを判定し、終了していなければ、ステップＳ５以下の処理を繰り返す。探査が終了していれば、ステップＳ１５に移行し、火源候補リスト内に火災候補（熱源）があるか否かを判定し、候補があれば、火源候補リスト中の火災確率が一番高い熱源位置を選択する（ステップＳ１６）。選択した熱源を撮像画面中央に捉え、すなわち火源候補を撮像中央に捉えるように赤外線カメラを指向させ（旋回台８ｊの旋回または俯仰制御を行う）（ステップＳ１７）、選択した火源候補位置を暫定位置「ＲＥＴ０」として火源探査制御部７に通知する（ステップＳ１８）。
【００４１】
その後、画像を１３枚取り込み、ステップＳ８，Ｓ９と同様の熱源の火災確率を算出し、これを５回実行した後、平均した火災確率が所定の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１９−Ｓ２２）。閾値未満であれば、熱源は非火災と断定し、火源がないことを「ＲＥＴ１」で通知して火源探査を終了する。閾値以上であれば、「火災判定」、例えばフーリエ変換による周波数解析を行う。
【００４２】
つまり、画像１枚を取り込み、熱源の平均輝度を既知の方法で算出し、メモリに記憶する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。次に、ステップＳ２３−Ｓ２４の処理を６４回実行し（ステップＳ２５）、算出した平均輝度を３グループに分け、グループ毎にＦＦＴを用いて周波数分析を算出する（ステップＳ２６）。そして、算出した各グループの周波数分布同士の相関値を算出し（ステップＳ２７）、算出した相関値が閾値以下か否かを判定する（ステップＳ２８）。
【００４３】
算出した相関値が閾値以下であれば、熱源は火災と断定し、火源位置を「ＲＥＴ１」で通知して火源探査を終了する（ステップＳ２９）。他方、算出した相関値が閾値以下でなければ、熱源は非火災と断定し、火源がないことを「ＲＥＴ１」で通知して火源探査を終了する（ステップＳ３０）。すなわち、上記ステップＳ２３−Ｓ２９は、前記した判別手段の一例として、高温領域の周波数解析を行い周波数分布が分散しているときに炎と判別する周波数判別手段を構成している。
【００４４】
すなわち、図５と図６のフローチャートに示す制御は、旋回台を制御して赤外線カメラにより監視範囲全域を撮像して火源候補を探査し、火源候補を検出した場合は、旋回台を制御して火源候補を撮像中央に捉えるように赤外線カメラを指向させた後、火源位置を特定するようにしたもので、赤外線レンズの歪みの影響が少なく、正確な火源位置を特定できる。
【００４５】
従って、上記実施の形態１によれば、次の効果を奏する。赤外線カメラは、その前面に設けられた赤外線レンズを介して各画素に結像することで、監視範囲を撮像して画像データを作成し、画像データの高温領域が火源であると判断されると、赤外線カメラの画像の高温領域の角度座標（旋回角、俯仰角）を火源位置とし、火源探査制御部は、火源位置を示す角度座標（旋回角、俯仰角）から火源位置を示す空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を特定する。
【００４６】
しかし、赤外線レンズに歪み等がある場合、画像データの端部の画素の角度座標（旋回角、俯仰角）から特定される空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、該端部の画素が撮像している実際の空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と誤差が生じ、特に大空間内の空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を特定するこのシステムの場合、赤外線カメラの位置と火源となりうる位置との距離が非常に長いため、該誤差が非常に大きくなってしまう。そのため、歪み等の影響が少ない赤外線レンズの中央を介して火源候補を中央の画素に結像すること、すなわち、火源候補を赤外線カメラの画像データの中央に捉えることで、火源位置を示す角度座標（旋回角、俯仰角）から特定される火源位置を示す空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、火源位置を示す実際の空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との誤差が最小となる。
【００４７】
以上のように、上記実施の形態１によれば、火源候補を撮像中央に捉えるように赤外線カメラを指向させた後、火源位置を特定するので、赤外線レンズの歪みの影響が少なく、正確な火源位置を特定できる。
【００４８】
また、火源を画像データの中央に捉えるようにしたので、火源（高温領域）を確実に画像データ中に捉えることができ、画像処理による正確な火災判定が行える。
【００４９】
また、判別手段を複数備え、判別手段により算出された火災確率に基づいて火災判定を行うので、正確な火災確率を求めることができ、正確な火災判定を行うことができる。
【００５０】
また、赤外線カメラの視野角より狭い角度でステップして各監視範囲を撮像することで監視範囲全域を撮像するので、各監視範囲を重複させることで監視範囲全域における未監視領域を防止することができ、高温領域を確実に画像データ中に捉えることができる。
【００５１】
さらに、炎検知器が火災を検出するまで、赤外線カメラは待機状態（雲台停止）なので、赤外線カメラの雲台の機械部の摩耗および劣化が少なく、長寿命化が計れる。
【００５２】
なお、図６におけるステップＳ２３〜Ｓ２８を省略して、ステップＳ２２において平均した火災確率が閾値以上の場合に、熱源を火災と断定するなどしてもよい。
【００５３】
実施の形態２．
この実施の形態２では、複数の赤外線カメラが火源を検出した時の旋回角ωと俯仰角δに基づき火源位置を特定する際に、より簡単な演算により正確な火源位置を特定することができ、また、監視範囲となるべき床面に凹凸があっても火源位置を特定することができる火源探査システム、特に、火源探査制御部７について詳細に説明する。本実施の形態２に係る火源探査装置が適用されるシステム構成、システム設置例及び火源探査装置の内部構成は、実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省く。
【００５４】
図７は、図２に示したシステム設置例に対応して火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂ内の記憶部（図示せず）に格納された高さデータマップを説明するための監視エリアの平面図を示す。この高さデータマップには、監視エリアＷ１とＷ２におけるＸＹ平面座標位置に応じた複数の床面の高さ情報が格納されている。すなわち、監視エリアＷ１には、床面高さ情報として、基本床レベルＨＧ１（＝０）と、２番目の床レベルＨＧ２と、３番目の床レベルＨＧ３があり、監視エリアＷ１に壁または通路を介して隔てている監視エリアＷ２には、高さ情報として、基本床レベルＨＧ１（＝０）と、２番目の床レベルＨＧ２がある。
【００５５】
また、図８は、図７に示す床レベルの高さに応じて赤外線カメラの高さを説明するための横断面図である。図８に示すように、赤外線カメラは、床レベルＨＧ１エリアに対して高さＨ１に、床レベルＨＧ２エリアに対して高さ（Ｈ１−Ｈ２）に、床レベルＨＧ３エリアに対して高さ（Ｈ１−Ｈ３）にそれぞれ設置される。このような複数の赤外線カメラの設置高さを含む３次元座標は、高さデータマップと共に火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂ内の記憶部（図示せず）に格納されている。
【００５６】
次に、図９は、火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂによる火源位置決定に関する概略的な内容を説明するものである。この図９では、３つの火源探査装置８による火源探査結果に基づいた検出ラインの交点が３つの場合を示している。ラインＡは第１の火源探査装置とその探査結果である検出エリア中心点Ａと（第１の火源位置）を結ぶ検出ラインを示し、同様に、ラインＢは第２の火源探査装置とその探査結果である検出エリア中心点Ｂ（第２の火源位置）とを結ぶ検出ラインを示し、さらに、ラインＣは第３の火源探査装置とその探査結果である検出エリア中心点Ｃ（第３の火源位置）とを結ぶ検出ラインを示しており、それぞれ、３次元座標ではなく、ＸＹ座標に平面展開されている。なお、検出エリアは、図１３に示すように、火源を検出した画素の監視範囲である。
【００５７】
図９において、複数の火源探査装置の探査結果に基づく火源位置は次のようにして決定される。まず、ラインＡ，Ｂ，Ｃの各交点ＡＢ，ＢＣ，ＡＣをそれぞれ求める。交点ＡＢはラインＡとラインＢの交点を示し、交点ＢＣはラインＢとラインＣの交点を示し、交点ＡＣはラインＡとラインＣの交点を示している。次に、各交点間の重心点を求める。重心点ＡＢ−ＢＣは交点ＡＢとＢＣ間の重心点を示し、重心点ＢＣ−ＡＣは交点ＢＣとＡＣ間の重心点を示し、重心点ＡＢ−ＡＣは交点ＡＢとＡＣ間の重心点を示している。各重心点は各交点の座標平均値により求める。最後に、３つの交点間の重心点ＡＢ−ＢＣ−ＡＣを求め、これら重心点に基づいて火源位置を決定する。
【００５８】
以下、火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂによる火源位置決定に関する具体的な動作を、図１０ないし図１２に示すフローチャートを参照して説明する。ここで、火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂには、火源探査装置８と同様な図示しないＣＰＵ（制御部）とメモリを備えており、メモリには、図１０に示す火災発生時のメイン動作、図１１に示す座標変換動作、図１２に示す火源位置決定動作のフローチャートに係るプログラムと、図７に示す高さデータマップが格納され、ＣＰＵ（制御部）は、これらプログラム及び高さデータマップを用いて火源位置決定を行う。
【００５９】
図１０において、まず、火災検知器１により火災発生が検知されると、その検知信号が火災検知器監視部２を介して情報処理部３に入力され、これに基づいて情報処理部３から火源探査準備指令が送信され、火源探査制御部７は、これを受信し、全ての火源探査装置８に火源探査準備開始指令「ＧＯＤ０」を送信する（ステップＳ１０１−Ｓ１０３）。
【００６０】
次に、火源探査制御部７は、情報処理部３からの火源探査開始指令の受信を待ち、火源探査開始指令を受信すると、全ての火源探査装置８に火源探査開始指令「ＧＯＤ１」を送信する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。次に、暫定結果待ち時間（例えば２０秒程度）未経過であり（ステップＳ１０６）、全ての火源探査装置８から火源探査暫定結果「ＲＥＴ０」を受信してなければ（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０６以降を繰り返す。
【００６１】
上記ステップＳ１０６において、暫定結果待ち時間を経過し、またはステップＳ１０７において、すべての火源探査装置８から火源探査暫定結果「ＲＥＴ０」を受信したら、その火源探査暫定結果（旋回角、俯仰角）を、図１１に示す座標変換フローチャートに従ってＸＹ座標に変換する（ステップＳ１０８）。その後、その変換された火源探査暫定結果（ＸＹ座標）から、図１２に示す火源位置決定フローチャートに従って暫定火源位置を決定し（ステップＳ１０９）、情報処理部３にＡ警報を送信する（ステップＳ１１０）。この場合、Ａ警報とは、暫定火源位置のＸＹ座標と可動式ヘッド６を先行動作させる警報となる。
【００６２】
ここで、図１１に示す座標変換フローチャートと図１２に示す火源位置決定フローチャートを説明する。図１１に示す座標変換フローチャートは、火源を検出した赤外線カメラの３次元座標と当該赤外線カメラの旋回角と俯仰角からなる視線上における複数の床面の高さでの３次元座標を算出し、算出された３次元座標の高さ情報が高さデータマップに予め格納された床面の高さ情報と合致する３次元座標を火源位置として特定するものである。
【００６３】
まず、図１１において、例えば図２に示す監視エリアＷ１で火災が発生したと想定すると、監視エリアＷ１には４つの火源探査装置８が存在し、床レベルは図７に示すように３つの高さが存在するので、火源探査装置番号ｎ（ｎ＝１，２，３，４）を０に初期設定した後、＋１加算して、ｎ＝１とし、また、床番号ｍ（ｍ＝１，２，３）を０に初期設定した後、＋１加算して、ｍ＝１とする（ステップＳ１２１−Ｓ１２４）。
【００６４】
そして、ｎ＝１番目の火源探査装置８（例えば図２では火源探査装置８（ＦＳ１）に対応する）について、高さＨ＝ＨＣｎ−ＨＧｍとして旋回角ω、俯仰角θ、高さＨから最遠端位置座標（Ｘ，Ｙ）を算出する（ステップＳ１２５）。なお、ＨＣｎはｎ番目の火源探査装置８の基本床レベルからの高さ（赤外線カメラの高さ）、ＨＧｍはｍ番目の床の高さ（基本床レベルからの高さ）、Ｍはｍの最大値（床の数）を示す。
【００６５】
ここで、火源探査装置８の旋回角ω、俯仰角θ、高さＨから最遠端位置座標（Ｘｆｆ，Ｙｆｆ）及びエリア中心点（Ｘｆｃ，Ｙｆｃ）は、図１３（ａ），（ｂ）に示す関係から、次式により算出することができる。なお、図１３（ａ）に示す０．０４５°は、赤外線カメラの画素の半分の視野角に相当する値であり、座標（Ｘｃ，Ｙｃ）は火源探査装置８の設置位置である。
【００６６】
Ｌｆｆ＝Ｈｔａｎ（９０−θ＋０．０４５）
Ｘｆｆ＝Ｘｃ＋Ｌｆｆｃｏｓ（ω＋θ）
Ｙｆｆ＝Ｙｃ＋Ｌｆｆｓｉｎ（ω＋θ）
Ｌｆｃ＝Ｈｔａｎ（９０−θ）
Ｘｆｃ＝Ｘｃ＋Ｌｆｃｃｏｓ（ω＋θ）
Ｙｆｃ＝Ｙｃ＋Ｌｆｃｓｉｎ（ω＋θ）
【００６７】
すなわち、ステップＳ１２５（及び図１３）は、火源探査装置８、つまり火源を検出した単一の赤外線カメラ８ａの３次元座標と当該赤外線カメラ８ａの旋回角と俯仰角からなる視線上における複数の床面の高さ（ＨＧ１、ＨＧ２、ＨＧ３）での３次元座標を算出することができることを示している。
【００６８】
次に、図７に示す高さデータマップを用いて、最遠端位置座標（Ｘｆｆ，Ｙｆｆ）に対応する高さＨｍａｐを求める（ステップＳ１２６）。そして、求められた高さＨｍａｐが想定した高さＨＧｍと等しいか否かを判定する（ステップＳ１２７）。等しくなければ、ｍ＝Ｍか否かを判定し（ステップＳ１２８）、ｍがＭであれば、すなわち、この実施の形態では、ｍ＝３であれば、それ以上の床の数は存在しないので、探査結果を監視範囲外とする（ステップＳ１２９）。他方、ｍがＭ（＝３）に達していなければ、想定する高さを変えてＨｍａｐ＝ＨＧｍ＋１であるか否かを判定し、等しくなければステップＳ１２４以降を繰り返す（ステップＳ１３０）。
【００６９】
ステップＳ１２７及びＳ１３０において等しいと判定された場合は、ステップＳ１２５と同様にして、高さＨ＝ＨＣｎ−ＨＧｍとして旋回角ω、俯仰角θ、高さＨから真のエリア中心点（Ｘｆｃｎ，Ｙｆｃｎ）及び最遠端位置座標（Ｘｆｆｎ，Ｙｆｆｎ）を算出する（ステップＳ１３１）。そして、ステップＳ１２９及びＳ１３１を経過した後は、全ての火源探査結果を変換したか否かを判定し、全ての火源探査結果を変換していなければ、ステップＳ１２２以降を繰り返し、全ての火源探査結果を変換していれば、座標変換を終了する（ステップＳ１３２）。
【００７０】
すなわち、ステップＳ１２５は、火源を検出した赤外線カメラの３次元座標と当該赤外線カメラの旋回角と俯仰角からなる視線上における床面の高さでの３次元座標を算出し、ステップＳ１２６→Ｓ１３１は、算出された３次元座標の高さ情報が高さデータマップに予め格納された床面の高さ情報と合致する３次元座標を火源位置とすることを示し、監視範囲全域における複数の床面の高さ情報を予め記憶しておくことで、床面に凹凸があっても、一つの赤外線カメラのみで火源位置の３次元座標を得ることができ、また、複数の赤外線カメラを使用する場合でも、個々の赤外線カメラの３次元座標を記憶させるだけで、床面情報（高さデータマップ）を共通化して用いることができる。
【００７１】
また、ステップＳ１３０→Ｓ１３１は、算出された３次元座標の高さ情報が予め記憶された床面の高さ情報と合致せず、算出された３次元座標の高さ情報ＨＧｍを次の高さ情報ＨＧｍ＋１としたときに、予め記憶された床面の高さ情報Ｈｍａｐと合致した場合、つまり、図８に示すように、赤外線カメラ側であって視線が床面の高さの変化する境界線と交差する前後の算出された３次元座標のうち、赤外線カメラの３次元座標からの距離が長い３次元座標を火源位置の３次元座標とするもので、概略の火源位置を特定することができる。なお、このシステムの状況に応じて、前記前後の算出された３次元座標か、前記視線が交差する境界線の３次元座標を概略の火源位置としてもよい。
【００７２】
また、ステップＳ１３１は、火源を検出した赤外線カメラの３次元座標と当該赤外線カメラの旋回角と俯仰角からなる視線と交わる床面の平面座標を火源点の平面座標としているので、複数の赤外線カメラが火源を検出した時の旋回角と俯仰角に基づき火源位置を特定する際に、より簡単な演算により正確な火源位置を特定することができる。
【００７３】
次に、図１２に示す火源位置決定フローチャートを説明する。図１２に示すフローチャートは、図９に示したように、赤外線カメラの平面座標と火源点の平面座標とを結ぶライン線に基づいて火源位置を特定するものである。まず、火源探査結果が２つ以上か否かを判定する（ステップＳ１４１）。火源探査結果が１つであれば、その検出エリア中心点を火源位置として決定する（ステップＳ１４２）。火源探査結果が２つ以上の場合には、図９に示すような全検出ラインのすべての組み合わせにおける全交点を算出する（ステップＳ１４３）。但し、監視区域外及び検出最遠端位置の延長線上の交点は除外する。
【００７４】
次に、算出された交点が１つ以上か否かを判定し（ステップＳ１４４）、交点がなければそれら検出エリア中心点を、後述する重心点を求める際の基になるデータとなる分散評価点とする（ステップＳ１４５）。算出された交点が１つであればその交点を火源位置として決定する（ステップＳ１４６，Ｓ１４７）。一方、算出された交点が２つ以上であれば、それら交点を分散評価点とする（ステップＳ１４６→Ｓ１４８）。
【００７５】
そして、ステップＳ１４５及びＳ１４８において求められた分散評価点の全ての組み合わせにおける重心点：（ＧＸ，ＧＹ）を算出する（ステップＳ１４９）。重心点が算出された後、分散評価点が２つの場合にはその重心点を火源位置とする（ステップＳ１５０，Ｓ１５１）。他方、分散評価点が３つ以上の場合には全分散評価点の全ての組み合わせにおける重心点に対する重心点を構成する各分散評価点座標の分散評価値：Ｖを算出し（ステップＳ１５０→Ｓ１５２）、その分散評価値：Ｖが最小の重心点を火源位置として決定する（ステップＳ１５３）。
【００７６】
ここで、各座標値における分散評価点（Ｘｎ，Ｙｎ）と重心点（ＧＸ，ＧＹ）の分散値（ＸＤ，ＹＤ）と分散評価値Ｖは次式により求められる。
【００７７】
【数４】
2004145638.tif 000006
【００７８】
【数５】
2004145638.tif 000007
【００７９】
図１０に示す火源探査制御部のフローチャートに戻って、Ａ警報の送信後は、所定の探査結果待ち時間（例えば１０秒）経過したか否かを判定し、経過していれば、熱源を検出した全ての火源探査装置から火源探査結果「ＲＥＴ１」を受信したか否かを判定し（ステップＳ１１１，Ｓ１１２）、受信していなければステップＳ１１１に戻り、受信していれば、図１１に示す座標変換フローチャートに従って火源探査結果（旋回角、俯仰角）をＸＹ座標に変換する（ステップＳ１１３）。
【００８０】
その後、その変換された火源探査結果（ＸＹ座標）から、図１２に示す火源位置決定フローチャートに従って火源位置を決定し（ステップＳ１１４）、情報処理部３にＢ警報を送信する（ステップＳ１１５）。この場合、Ｂ警報とは、最終的な火源位置のＸＹ座標の修正と可動式ヘッド６から放水を開始させる警報となる。
【００８１】
上述したように、実施の形態２によれば、火源探査制御部７により、複数の赤外線カメラの３次元座標と各赤外線カメラにより検出される火源点の３次元座標とを結ぶ視線を平面展開したライン線に基づいて火源位置を特定するようにした。また、すべてのライン線の組み合わせにおける全交点を算出し、その交点を分散評価点として、全分散評価点のすべての組み合わせにおける重心点を算出し、各重心点に対して、この重心点を構成する各分散評価点の分散評価値を算出し、この分散評価値が最小の重心点を火源位置とするようにした。そのため、複数の赤外線カメラが火源を検出した時の旋回角ωと俯仰角δに基づき火源位置を特定する際に、より簡単な演算により正確な火源位置を特定することができる。特に、図１２に示すような火源位置特定を行うと、各種状況に応じて正確な火源位置を特定することができる。
【００８２】
また、赤外線カメラが配置された床面付近は、その赤外線カメラの未監視範囲となるが、複数の赤外線カメラを対向配置することで、他の赤外線カメラがその未監視範囲を監視範囲とすることができ、監視範囲全域の火源を検出することができる。
【００８３】
また、監視範囲全域における複数の床面の高さ情報を予め記憶しておくことで、床面に凹凸があっても、一つの赤外線カメラのみで火源位置の３次元座標を得ることができ、複数の赤外線カメラを使用する場合でも、個々の赤外線カメラの３次元座標を記憶させるだけで、床面情報（高さデータマップ）を共通化して用いることができる。
【００８４】
さらに、算出された３次元座標の高さ情報が予め記憶された床面の高さ情報と合致したものがない場合は、赤外線カメラ側であって視線が床面の高さの変化する境界線と交差する前後の算出された３次元座標のうち、赤外線カメラの３次元座標からの距離が長い３次元座標を火源位置の３次元座標とすることで、概略の火源位置を特定することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、火源候補を撮像中央に捉えるように赤外線カメラを指向させた後、火源位置を特定するので、赤外線レンズの歪みの影響が少なく、正確な火源位置を特定できる。
【００８６】
また、火源を画像データの中央に捉えるようにしたので、火源（高温領域）を確実に画像データ中に捉えることができ、画像処理による正確な火災判定が行える。
【００８７】
また、判別手段を複数備え、判別手段により算出された火災確率に基づいて火災判定を行うので、正確な火災確率を求めることができ、正確な火災判定を行うことができる。
【００８８】
また、赤外線カメラの視野角より狭い角度でステップして各監視範囲を撮像することで監視範囲全域を撮像するので、各監視範囲を重複させることで監視範囲全域における未監視領域を防止することができ、高温領域を確実に画像データ中に捉えることができる。
【００８９】
さらに、炎検知器が火災を検出するまで、赤外線カメラは待機状態（雲台停止）なので、赤外線カメラの雲台の機械部の摩耗および劣化が少なく、長寿命化が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る火源探査装置が適用されるシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す各構成のシステム設置例を示す図である。
【図３】図１の火源探査制御部７と火源探査装置８の内部構成を示すブロック図である。
【図４】赤外線カメラによるスキャンの説明図である。
【図５】火源探査装置８の制御部８ｅによる制御動作を説明するフローチャートである。
【図６】図５に続くフローチャートである。
【図７】図２に示したシステム設置例に対応して火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂ内の記憶部（図示せず）に格納された高さデータマップを説明するための監視エリアの平面図である。
【図８】図７に示す床レベルの高さに応じて赤外線カメラの高さを説明するための横断面図である。
【図９】火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂによる火源位置決定に関する概略的な内容を説明する図である。
【図１０】火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂによる火災発生時のメイン動作を説明するフローチャートである。
【図１１】火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂによる座標変換動作を説明するフローチャートである。
【図１２】火源探査制御部７の火源位置算出部７ｂによる火源位置決定動作を説明するフローチャートである。
【図１３】火源探査装置８の旋回角ω、俯仰角θ、高さＨから最遠端位置座標及びエリア中心点を求めるための説明図である。
【符号の説明】
１　火災検知器、２　火災検知器監視部、３　情報処理部、４　ポンプ制御部、５　可動式ヘッド制御部、６　可動式ヘッド、７　火源探査制御部、７ｂ　火源位置算出部、８　火源探査装置、８ａ　赤外線カメラ、８ｊ　旋回台、８ｅ　制御部。
【図１】
2004145638.tif 000008
【図２】
2004145638.tif 000009
【図３】
2004145638.tif 000010
【図４】
2004145638.tif 000011
【図５】
2004145638.tif 000012
【図６】
2004145638.tif 000013
【図７】
2004145638.tif 000014
【図８】
2004145638.tif 000015
【図９】
2004145638.tif 000016
【図１０】
2004145638.tif 000017
【図１１】
2004145638.tif 000018
【図１２】
2004145638.tif 000019
【図１３】
2004145638.tif 000020