(57)【要約】【課題】赤外線カメラが検出した火災の最終的な火災位置の特定を可視カメラで行うことで、赤外線検出手段を高解像とする必要がなく、装置全体のコストアップを避けながらも火災位置検出精度の高い火災検出装置を提供する。【解決手段】監視領域内の火災を検出する赤外線検出手段１，２，１０と、前記監視領域内の可視画像を撮像する可視画像撮像手段３と、前記赤外線検出手段が火災を検出すると、該赤外線検出手段が検出した火災位置に前記可視画像撮像手段の撮像領域を向ける回動制御手段４，７０と、前記可視画像撮像手段が撮像した可視画像に基づいて、最終的な火災位置の特定を行う可視画像処理手段２０と、を備えた。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域内の火災を検出する赤外線検出手段と、
前記監視領域内の可視画像を撮像する可視画像撮像手段と、
前記赤外線検出手段が火災を検出すると、該赤外線検出手段が検出した火災位置に前記可視画像撮像手段の撮像領域を向ける回動制御手段と、
前記可視画像撮像手段が撮像した可視画像に基づいて、最終的な火災位置の特定を行う可視画像処理手段と、
を備えたことを特徴とする火災検出装置。
【請求項２】
前記可視画像処理手段は、前記可視画像撮像手段が撮像した可視画像のうち、前記赤外線検出手段が検出した火災位置付近に対応した画像エリアのみの画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の火災検出装置。
【請求項３】
前記赤外線検出手段と前記可視画像撮像手段とを一体的に構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の火災検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の火災検出装置と、前記監視領域内に消火水を放水する消火手段とを備え、前記火災検出装置によって特定された最終的な火災位置に前記消火手段を向けるように構成したことを特徴とする防災システム。
【請求項５】
前記消火手段は前記赤外線検出手段が検出した火災位置に向けられ、その後前記可視画像処理手段によって特定された最終的な火災位置に向けられることを特徴とする請求項４に記載の防災システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種カメラから得られる監視映像データから火災を検出する火災検出装置およびこれを含む防災システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アリーナ等の大空間である監視領域を赤外線カメラで監視して、火災の検出および火災位置の特定を行う赤外線火災監視装置がある。また、オペレータが火災の確認を行うため、この赤外線火災監視装置に可視カメラ及びモニタを設けて、このモニタに可視カメラからの可視画像を表示させる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２３３４６１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
高精度に火災位置の特定を行うためには、赤外線カメラは高解像が要求される。しかしながら、高解像な赤外線カメラは高価であり、装置全体のコストアップが避けられない。ここで、可視カメラは赤外線カメラよりも高解像かつ安価であるが、従来はモニタへの可視画像表示用に使用されるのみである。
【０００５】
なお、赤外線火災監視装置で特定した火災位置に消火水を放出する放水ノズルを備えた防災システムでも、高精度な火災位置の特定が要求される。なぜならば、赤外線カメラが低解像であると、特定された火災位置に位置ズレが生じるため、消火ノズルは位置ズレを考慮して放水範囲を広くしなければならないためである。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、赤外線カメラが検出した火災の最終的な火災位置の特定を可視カメラで行うことで、赤外線検出手段（赤外線カメラ）を高解像とする必要がなく、装置全体のコストアップを避けながらも火災位置検出精度の高い火災検出装置及び防災システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、監視領域内の火災を検出する赤外線検出手段と、前記監視領域内の可視画像を撮像する可視画像撮像手段と、前記赤外線検出手段が火災を検出すると、該赤外線検出手段が検出した火災位置に前記可視画像撮像手段の撮像領域を向ける回動制御手段と、前記可視画像撮像手段が撮像した可視画像に基づいて、最終的な火災位置の特定を行う可視画像処理手段と、を備えたことを特徴とする火災検出装置およびこの火災検出装置を用いた防災システムにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明によるアリーナ等の大空間である監視領域内の火災を検出し火災位置の特定を行う火災検出装置、及びこれに火災位置を特定して消火を行う放水設備を合わせて備えた防災システムの一例を示す構成図である。
【０００９】
図１において、１は赤外線カメラであり、監視領域内の熱画像を撮像する。例えば、監視領域をＫ個の監視区域に分けて赤外線カメラ１が監視しているものとする。
２は赤外線カメラ１のための回動装置であり、制御装置９からの制御信号に基づき赤外線カメラ１を上下左右に回動制御する。また、赤外線カメラ１の回動データ（回転角及び俯仰角）を検出して出力する検出回路（図示せず）も備えている。
３は可視カメラであり、監視領域内の可視画像を撮像する。
４は可視カメラ３のための回動装置であり、制御装置９からの制御信号に基づき可視カメラ３を上下左右に回動制御する。また、可視カメラ３の回動データ（回転角及び俯仰角）を検出して出力する検出回路（図示せず）も備えている。
【００１０】
５は放水ノズルであり、監視領域内に消火水を放出する。
６は放水ノズル５のための回動装置であり、制御装置９からの制御信号に基づき放水ノズル５を上下左右に回動制御する。また、放水ノズル５の回動データ（回転角及び俯仰角）を検出して出力する検出回路（図示せず）も備えている。
７は給水源であり、制御装置９からの起動信号に基づき放水ノズル５に消火水の給水を開始する。
【００１１】
８は制御盤であり、防災センタ等に設置され以下のものを備える。
９は制御装置であり、火災検出装置９０およびさらに上述の消火手段も含めた防災システム１００全体の制御を行う。
１０は熱画像処理部であり、赤外線カメラ１が撮像した赤外線による熱画像データに基づいて火災の検出及び熱画像データ内の大まかな火災位置を特定する。
２０は可視画像処理部であり、可視カメラ３が撮像した可視画像データに基づいて火災の検出及び可視画像データ内の詳細な火災位置を特定する。
３０はモニタであり、可視カメラ３の可視画像を映出する。
【００１２】
４０は操作部であり、モニタ３０に映出された火災を消火用照準に合わせるためのスティック装置や消火水の放出を開始する放水スイッチ等の各種操作スイッチを備え、これをオペレータが操作する。
５０は記憶部であり、火災位置の特定を行う際に必要なデータが設定される書き換え可能な不揮発性の記憶部である。
６０は一時記憶部であり、一時的なデータを保存する揮発性の記憶部である。
７０は回動制御処理部であり、各回動装置２，４，６の回動制御処理を行う。
防災システム１００は、上記した全ての構成要件により構成され、また、火災検出装置９０は、防災システム１００の構成要件から放水ノズル５、回動装置６、給水源７及び回動制御処理部７０のこれらに係わる部分の構成要件を省略して構成される。
【００１３】
なお基本的に、赤外線カメラ１、回動装置２および熱画像処理部１０で赤外線検出手段を構成し、可視カメラ３が可視画像撮像手段を構成し、回動装置４および回動制御処理部７０が回動制御手段を構成し（回動装置２、６を含む場合有り）、可視画像処理部２０が可視画像処理手段を構成し、放水ノズル５、回動装置６、給水源７及び回動制御処理部７０の一部が消火手段を構成する。制御装置９は全ての制御に係わる。
【００１４】
また、監視領域内の火災を検出する赤外線検出手段は、赤外線カメラ１と回動装置２と熱画像処理部１０で構成されるが、赤外線カメラ１の代わりに、サーモパイルや焦電素子等の赤外線検出素子を格子状に配置した２次元赤外線検出素子（赤外線検出素子が面を構成するように配列されたもの）、及び単一の赤外線検出素子や１次元赤外線検出素子を動かして画像を形成するメカニカルスキャンタイプの赤外線検出素子を用いてもよい。さらに、画像処理による火災の検出を行う熱画像処理部１０の代わりに、画像処理等の面ではなく、各点（ポイント）あるいは各線上で火災の検出を行う火災判定部を用いてもよい。この場合、回動装置２およびその制御処理は採用した赤外線検出素子に合わせたものにする必要がある。
【００１５】
以下に、熱画像処理部１０、可視画像処理部２０の構成及び画像処理方法の一例を示す。図２は熱画像処理部１０の一例を示す概略ブロック図である。
１１は制御部であり、熱画像処理部１０の画像処理演算を制御する。
１２は熱画像メモリであり、赤外線カメラ１が撮像した連続した複数の熱画像データを格納する。
１３は火災位置メモリであり、熱画像処理部１０が火災を検出したときの熱画像データ中における火災位置情報を格納する。
【００１６】
つぎに、制御部１１が行う画像処理演算の一例を説明する。
（１）  赤外線カメラ１が撮像した連続した複数（例えば、ｎ枚）の熱画像データを熱画像メモリ１２に格納する。
（２）  熱画像メモリ１２に格納されたｎ枚の熱画像データを所定の輝度閾値で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。
（３）  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。
（４）  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。
（５）  （３）で抽出した重ね合わせ領域が一定以上の面積（画素数）であれば、火災候補領域であると判別する（画素数判別）。
（６）  （３）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は取り込んだ画像枚数）を求め、下記の式に基づいて各面積Ｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）ごとに面積Ａの割合を求めて面積重なり度の最大値と最小値を算出し、このように算出した面積重なり度が炎の揺らきに合致する所定の範囲内に収まれば、火災候補領域であると判別する（面積重なり度判別）。この「面積重なり度判別」は、様々な熱源による誤報を排除することができる。
【００１７】
【数１】
2004304249.tif 000003
【００１８】
（７）上記した「画素数判別」及び「面積重なり度判別」により火災候補領域があると判別すると、火災を検出したとする。
（８）  火災候補領域である熱画像データの高温部を火災位置情報として火災位置メモリ１３に格納する。
なお、上記以外の画像処理による火災検出方法を用いても良い。
【００１９】
図３は可視画像処理部２０の一例を示す概略ブロック図である。
２１は制御部であり、可視画像処理部２０の画像処理演算を制御する。
２２は可視画像メモリであり、可視カメラ３が撮像した連続した複数の可視画像データを格納する。
２３は火災位置メモリであり、可視画像処理部２０が火災を検出したときの可視画像データ中における火災位置情報を格納する。
２４は部分画像メモリであり、可視画像メモリ２２に格納された可視画像データから可視画像処理に不要な部分を削除した、部分可視画像データを格納する。つまり、熱画像処理部１０の火災位置メモリ１３に格納された火災位置情報に対応する可視画像エリア付近のみの部分可視画像データを格納する。
なお、制御部２１が行う画像処理演算は、温度ではなく輝度を検出すること、画像データではなく部分画像データを用いる以外は、熱画像処理部１０のそれと同様であるので説明を省略する。
【００２０】
図４は制御装置９の制御動作に基づいて行われる防災システム１００の動作を示すフローチャートであり、以下これに従って動作を説明する。まず、監視区域ｋの初期値を０とし（ステップＳ１）、以降、ステップＳ６より戻ってくる度にｋを１インクリメントする（ステップＳ２）。回動装置２に制御信号を出力して、赤外線カメラ１を監視区域ｋに指向させる（ステップＳ３）。赤外線カメラ１で熱画像を撮像して、熱画像処理部１０で熱画像処理を行う（ステップＳ４）。画像処理方法は、前述の画像処理方法とする。また、熱画像データの一例を図７に示す。なお、赤外線カメラ１は低解像のもの（例えば３２０×２４０画素）を使用するが、図面の便宜上、図７では１２×１２で示している。
【００２１】
次に火災を検出したかを確認する（ステップＳ５）。ステップＳ５で火災を検出しなかった場合、監視区域ｋ＝Ｋ（最終の監視区域）であればステップＳ１へ戻り、監視区域ｋ＝Ｋ（最終の監視区域）でなければステップＳ２へ戻る（ステップＳ６）。ステップＳ５で火災を検出した場合、回動装置４及び回動装置６に制御信号を出力して、可視カメラ３及び消火ノズル５を監視区域ｋに指向させる（ステップＳ７）。そして可視カメラ３で可視画像を撮像して、可視画像処理部２０で可視画像処理を行う（ステップＳ８）。画像処理方法は、前述の画像処理方法とする。このとき、図８の可視画像データの例で示すように、可視画像処理部２０は、可視カメラ３が撮像した可視画像のうち、熱画像処理部１０の火点位置メモリ１３に格納された火災位置付近に対応した画像エリアのみの画像処理を行う。なお、可視カメラ３は高解像のもの（例えば７６８×５１２画素）を使用するが、図面の便宜上、図８では２４×２４で示している。
【００２２】
そして火災を検出したかを確認する（ステップＳ９）。火災を検出しなかった場合、ステップＳ６へ戻る。ステップＳ９で火災を検出した場合、回動装置４及び回動装置６に制御信号を出力して、火災位置メモリ２３に格納された火災位置情報に、可視カメラ３の可視画像の消火用照準（例えば、画像中心）と消火ノズル５の放水方向とを指向させる（ステップＳ１０）。そしてモニタ３０に可視カメラ３の可視画像と消火用照準を表示する（ステップＳ１１）。図９にモニタ３０の表示の一例を示す。これは可視カメラ３と消火用照準と火災位置とが一致した状態を示している。
【００２３】
そして操作部４０のスティック装置が操作されているかを確認する（ステップＳ１２）。スティック装置が操作されていない場合は、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１２でスティック装置が操作された場合、つまり、オペレータがモニタ３０に映出される可視カメラ３の可視画像の火災が消火用照準（例えば、画像中心）に位置決めされているかを目視確認したところ、若干の位置ずれがあったため、可視カメラ３の可視画像の火災を消火用照準に位置決めする補正を行った場合、回動装置４及び回動装置６に制御信号を出力して、消火用照準と放水ノズル５の放水方向とを可視カメラ３の可視画像の火災に指向（図９のモニタ３０の表示例を参照）させる（ステップＳ１３）。そして操作部４０の放水スイッチが操作されているかを確認する（ステップＳ１４）。操作されていない場合はステップＳ１４に待機する。ステップＳ１４で操作部４０の放水スイッチが操作されている場合は、給水源７に起動信号を出力して、放水ノズル５から消火水を放出する（ステップＳ１５）。
なお、操作部４０に通常監視モードと無人監視モードを選択するスイッチを設けるなどして、オペレータが不在の場合に、ステップＳ１０で放水ノズル５の放水方向を火災位置に指向させた後に、ステップＳ１５の放水を自動的に行うようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
またこの実施の形態２では、赤外線カメラ１と可視カメラ３とを一体的に構成した。そのため、回動装置２または回動装置４のどちらか一方は必要なくなる。動作については実施の形態１の図４に示したフローチャートのものとほぼ同様であるが、ステップＳ７における可視カメラ３を監視区域ｋに指向させる動作が不要となる。
【００２５】
図５、図６は、赤外線カメラ１と可視カメラ３とを一体的に構成した一例である。図５では筐体Ｃ０内に、例えばサファイア等からなるレンズＣ１からの光をプリズムＣ２で、赤外線バンドパスフィルタＣ３及び赤外線ＣＣＤ又は２次元赤外線検出素子Ｃ４からなる赤外線検出側と、フィルタ（赤外カット）Ｃ５及び可視ＣＣＤ（カラー又は白黒）Ｃ６からなる可視検出側とに分ける構成になっている。同一光学系を使用するため、同一の視野範囲となり、極めて高精度な画像相関が得られる。図６では筐体Ｃ０内に、例えばサファイア等からなるレンズＣ１ａ、赤外線バンドパスフィルタＣ３及び赤外線ＣＣＤ又は２次元赤外線検出素子Ｃ４からなる赤外線検出部分と、例えばガラス等からなるレンズＣ１ｂ、フィルタ（赤外カット）Ｃ５及び可視ＣＣＤ  Ｃ６からなる可視検出部分とが併設されている。赤外線カメラ１と可視カメラ３との設置間隔だけ視野範囲が左右にずれるが、視野範囲のずれの補正を行えば問題ない。
【００２６】
実施の形態３．
また、可視カメラ３と放水ノズル５とを一体的に構成してもよい。そのため、回動装置４または回動装置６のどちらか一方は必要なくなる。動作については実施の形態１の図４に示したフローチャートのものとほぼ同様であるが、可視カメラ３の消火用照準と放水ノズル３の放水方向が一致している（１つの回動装置で上下左右に回動制御される）ので、ステップＳ１０、Ｓ１３における可視カメラ３の消火用照準と放水ノズル５の放水方向とが位置ズレを生じることがなくなる。
なお、前記実施の形態２で示した赤外−可視を一体的に構成したカメラを放水ノズルの回動装置上に配置してもよい。この場合、回動装置は唯一となる。
【００２７】
このように、可視カメラが撮像した監視領域内の可視画像は、従来のモニタへの表示用としてだけでなく、可視画像処理部での火災の検出及び最終的な火災位置の特定に使用することができる。ここで、一般的に可視カメラは赤外線検出手段（赤外線カメラ）よりも高解像かつ安価である。そのため、赤外線検出手段が検出した火災の最終的な火災位置の特定を可視画像処理部で行うことで、赤外線検出手段（赤外線カメラ）を高解像とすることによる装置全体のコストアップを避けながらも、火災位置の精度が向上する。また、赤外線検出手段と可視画像処理部（可視カメラの可視画像）との両方で火災検出及び火災位置特定を行うので、信頼性が向上する。
【００２８】
また、可視画像処理部は、可視カメラが撮影した可視画像のうち、赤外線検出手段が検出した火災位置付近に対応した画像エリアのみの画像処理を行うので、演算量が減少し画像処理が容易となり、迅速に火災検出及び最終的な火災位置の特定を行うことができる。
【００２９】
また、赤外線検出手段と可視カメラとを一体的に構成すると、小型、軽量化が可能となる。また、赤外線検出手段と可視カメラとの画像相関が良好となり、可視画像内の部分的な画像エリアの画像処理を行う際に有効である。
なお、前記のように構成した火災検出装置と、監視領域内に消火水を放出する消火手段とを備え、火災検出装置によって特定された最終的な火災位置に消火手段を向けるように構成すると、消火手段の放水方向の正確な位置決めが行える。これにより消火手段は、火災位置の位置ズレを考慮して放水範囲を広くする必要がなくなる。
また、消火手段は赤外線検出手段が検出した火災位置に向けられ、その後、可視画像処理手段によって特定された最終的な火災位置に向けられるので、より早く消火手段の放水方向の正確な位置決めが行える。
【００３０】
また、可視カメラと消火手段とを一体的に構成すると、小型、軽量化が可能となる。また、可視カメラの可視画像の撮像方向と消火手段の放水方向とが一致するので、可視画像処理部が検出した最終的な火災位置に消火手段が回動制御されるので、消火手段の放水方向のより高精度な位置決めが行える。さらに、オペレータは、モニタに表示される可視カメラの消火用照準（例えば、画像中心）に火災が位置決めされているかを目視確認することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、監視領域内の火災を検出する赤外線検出手段と、前記監視領域内の可視画像を撮像する可視画像撮像手段と、前記赤外線検出手段が火災を検出すると、該赤外線検出手段が検出した火災位置に前記可視画像撮像手段の撮像領域を向ける回動制御手段と、前記可視画像撮像手段が撮像した可視画像に基づいて、最終的な火災位置の特定を行う可視画像処理手段と、を備えたことを特徴とする火災検出装置としたので、赤外線カメラが検出した火災の最終的な火災位置の特定を可視カメラで行うことで、赤外線検出手段（赤外線カメラ）を高解像とする必要がなく、装置全体のコストアップを避けながらも火災位置検出精度の高い火災検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による火災検出装置及び防災システムの構成の一例を示す図である。
【図２】図１の熱画像処理部の一例を示す概略ブロック図である。
【図３】図１の可視画像処理部の一例を示す概略ブロック図である。
【図４】この発明による火災検出装置及び防災システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明による火災検出装置及び防災システムにおける赤外線カメラと可視カメラとを一体的に構成した一例を示す図である。
【図６】この発明による火災検出装置及び防災システムにおける赤外線カメラと可視カメラとを一体的に構成した別の例を示す図である。
【図７】この発明における熱画像データの一例を示す図である。
【図８】この発明における可視画像データの一例を示す図である。
よる
【図９】この発明におけるモニタでの表示例を示す図である。
【符号の説明】
１  赤外線カメラ、２、４、６  回動装置、３  可視カメラ、５  放水ノズル、７  給水源、８  制御盤、９  制御装置、１０  熱画像処理部、１１  制御部、１２  画像メモリ、１３  火災位置メモリ、２０  可視画像処理部、２１  制御部、２２  可視画像メモリ、２３  火災位置メモリ、２４  部分画像メモリ、３０  モニタ、４０  操作部、５０  記憶部、６０  一時記憶部、７０  回動制御処理部、９０  火災検出装置、１００  防災システム。
【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】
2004304249.tif 000010
【図８】
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【図９】
2004304249.tif 000012