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JP7129053B2 - flame detector - Google Patents
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JP7129053B2 - flame detector - Google Patents

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JP7129053B2 JP2017227711A JP2017227711A JP7129053B2 JP 7129053 B2 JP7129053 B2 JP 7129053B2 JP 2017227711 A JP2017227711 A JP 2017227711A JP 2017227711 A JP2017227711 A JP 2017227711A JP 7129053 B2 JP7129053 B2 JP 7129053B2
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Description

本発明は、特に、煙の発生を検知することが困難な暗闇環境下において、火災に伴って発生する炎を、画像処理を利用して高精度に検出する炎検出装置に関する。 More particularly, the present invention relates to a flame detection device that uses image processing to detect flames generated by fire in a dark environment where it is difficult to detect the generation of smoke.

画像処理技術を応用し、監視カメラが撮像した監視領域の中から、人工光源を省いて炎の領域だけを抽出できる従来の火災検出装置がある(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art There is a conventional fire detection device that applies image processing technology and can extract only a flame region from a monitoring region captured by a monitoring camera, omitting an artificial light source (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に係る従来装置は、監視領域を撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影された画像を格納するための画像メモリとを備え、画像メモリに格納された画像を処理することにより火災を検出する。より具体的には、この従来装置は、画像から火災らしい領域を抽出する火災候補領域抽出手段と、火災らしい領域の周辺の火災周辺領域に、黒煙が発生しているか否かを検出する黒煙検出手段と、黒煙検出手段が黒煙を検出した時に、火災らしい領域が本当の火災領域であると判別する火災判別手段とを備えている。 The conventional device according to Patent Document 1 includes a photographing means for photographing a monitored area and an image memory for storing images photographed by the photographing means, and processes the images stored in the image memory to detect a fire. To detect. More specifically, this conventional apparatus includes a fire candidate area extracting means for extracting a fire-like area from an image, and a black smoke detector for detecting whether or not black smoke is generated in the fire peripheral area around the fire-like area. A smoke detecting means and a fire discriminating means for discriminating an area likely to be a fire as a real fire area when the black smoke detecting means detects the black smoke are provided.

そして、黒煙検出手段は、火災周辺領域における輝度値の低い領域の面積を演算する特徴量演算手段から構成される。このような構成を備えることで、従来装置は、所定値以上の明度を有する領域を火災らしい領域として抽出し、その火災らしい領域の周辺の火災周辺領域の明度が所定値以下の時に、この火災周辺領域に黒煙が発生していると検出している。 The black smoke detection means is composed of feature amount calculation means for calculating the area of the low luminance value area in the fire surrounding area. By providing such a configuration, the conventional apparatus extracts an area having brightness equal to or higher than a predetermined value as a fire-like area, and when the brightness of the fire-surrounding area around the fire-like area is equal to or less than a predetermined value, the fire is detected. It detects that black smoke is generated in the surrounding area.

そして、従来装置は、最終的に、黒煙が発生している場合には、その火災らしい領域が本当の火災領域であると判別している。このため、従来装置は、監視領域に照明用の光源、車両の光源などが混在していても、それらの光源と炎を確実に識別することを可能としている。さらに、従来装置は、火災周辺領域の明度が低下する傾向がある時には、火災周辺領域に黒煙が発生していると判断することにより、より早く火災の発生を検出することを可能としている。 Then, when black smoke is generated, the conventional apparatus finally determines that the fire-like area is the real fire area. Therefore, even if the monitoring area includes a mixture of light sources for illumination, light sources of vehicles, and the like, the conventional device can reliably distinguish between these light sources and flames. Furthermore, the conventional device makes it possible to detect the occurrence of fire more quickly by determining that black smoke is generated in the area around the fire when the brightness of the area around the fire tends to decrease.

特開平10-269471号公報JP-A-10-269471

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1に係る従来技術は、所定値以上の明度を有する領域を火災らしい領域として抽出し、その火災らしい領域の周辺を火災周辺領域として特定している。しかしながら、火災らしい領域を特定した後に、火災周辺領域を特定する2段階処理では、1段階目において、誤報源によって、火災らしい領域を特定してしまうおそれがある。
However, the prior art has the following problems.
The prior art according to Patent Document 1 extracts an area having brightness equal to or higher than a predetermined value as a fire-like area, and specifies the periphery of the fire-like area as a fire surrounding area. However, in the two-stage process of identifying the fire-like area and then identifying the fire-surrounding area, there is a risk that the fire-like area will be identified in the first stage due to a false alarm source.

特に、監視領域として、トンネル、消灯後の室内等の暗闇環境を想定すると、炎以外の誤報源による高輝度領域を火災らしい領域として特定してしまうおそれが考えられ、炎検出精度の劣化要因となる。 In particular, if dark environments such as tunnels or indoors after lights are turned off are assumed as monitoring areas, there is a risk that high-brightness areas due to false alarm sources other than flames may be identified as fire-like areas. Become.

また、暗闇環境下では、煙の発生を検知することが困難である。従って、従来装置のように、黒煙を検出した結果、最終的に火災が発生したと判断することは困難となる。そこで、このような暗闇環境下でも、誤報源を検出してしまうことなしに、高精度に炎検出を行うことが望まれている。 Also, in a dark environment, it is difficult to detect the generation of smoke. Therefore, as a result of detecting black smoke, it is difficult to determine that a fire has finally occurred, unlike the conventional apparatus. Therefore, it is desired to perform flame detection with high accuracy without detecting a false alarm source even in such a dark environment.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、特に、煙を検知することが困難な暗闇環境下において、画像処理を利用して、高精度な炎検出を可能とする炎検出装置を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in particular, it enables high-precision flame detection using image processing in a dark environment where it is difficult to detect smoke. It is an object of the present invention to obtain a flame detection device that

本発明に係る炎検出装置は、カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、カメラにより撮像された画像の中から、炎の発生により照らされる周辺光領域を特定するために事前に設定された周辺光輝度値を有する画素を抽出することで周辺光領域を特定し、特定した周辺光領域において、炎が発生しているか否かを識別するために炎特有の挙動を示す特徴量を算出し、周辺光領域において算出した特徴量の大きさから炎の発生の有無を判断する炎検出部を備えるものである。
また、本発明に係る炎検出装置は、カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、検出対象となる炎を撮像した撮像データを用いて、炎の発生により照らされる周辺光領域を特定するための周辺光輝度値を事前に設定する前処理部と、カメラにより撮像された画像の中から、周辺光輝度値を有する画素を抽出することで周辺光領域を特定し、特定した周辺光領域において、炎が発生しているか否かを識別するための特徴量を算出することで炎の発生の有無を判断する炎検出部と、を備え、前処理部は、炎であるか否かを識別するために適した輝度値として所定の範囲が設定された炎抽出閾値に基づいて、所定の範囲に含まれる輝度値を有する画素を収集して輝度ヒストグラムを作成し、さらに輝度ヒストグラムに対する確率分布を作成し、確率分布の中で一定値以上の確率を持つ輝度値を周辺光輝度値として特定するものである。
また、本発明に係る炎検出装置は、カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、カメラにより撮像された画像の中から、事前に設定された周辺光輝度値を有する画素を抽出することで周辺光領域を特定し、特定した周辺光領域において、炎が発生しているか否かを識別するための特徴量を算出することで炎の発生の有無を判断する炎検出部を備え、炎検出部は、周辺光領域を構成する各画素の横軸座標の標準偏差を特徴量に相当する広がり特徴量として算出し、広がり特徴量があらかじめ設定された炎判定用の横幅閾値以上となった場合に、炎が発生したと判断する第1判断処理を実行するものである。
A flame detection device according to the present invention is a flame detection device that detects the occurrence of a flame by subjecting an image captured by a camera to image processing. Identify the ambient light region by extracting pixels having preset ambient light luminance values to identify the ambient light region illuminated by the outbreak, and determine whether the flame is occurring in the identified ambient light region. In order to discriminate whether or not the flame is generated, the flame detecting unit calculates a feature value indicating behavior peculiar to the flame, and determines whether or not the flame is generated from the magnitude of the feature value calculated in the ambient light region .
Further, the flame detection device according to the present invention is a flame detection device for detecting the occurrence of a flame by performing image processing on an image picked up by a camera, wherein image data obtained by picking up a flame to be detected is A preprocessing unit that pre-sets ambient light luminance values for identifying the ambient light regions illuminated by the flame generation using a flame detection unit that identifies an ambient light region by extracting the flame, and determines whether or not a flame is generated by calculating a feature amount for identifying whether or not a flame is generated in the identified ambient light region; , wherein the preprocessing unit extracts pixels having luminance values within a predetermined range based on a flame extraction threshold in which a predetermined range is set as a luminance value suitable for identifying whether or not it is a flame. are collected to create a brightness histogram, a probability distribution for the brightness histogram is created, and brightness values having a probability of a certain value or more in the probability distribution are specified as ambient light brightness values.
Further, the flame detection device according to the present invention is a flame detection device that detects the occurrence of flames by performing image processing on an image captured by a camera, wherein the image captured by the camera includes: Specifying an ambient light region by extracting pixels having a preset ambient light luminance value, and calculating a feature amount for identifying whether or not a flame is generated in the specified ambient light region. The flame detection unit calculates the standard deviation of the horizontal coordinate of each pixel constituting the ambient light area as the spread feature value corresponding to the feature value, and determines the spread feature value. When the amount becomes equal to or greater than a preset horizontal width threshold value for judging flame, a first judging process for judging that flame has occurred is executed.

本発明によれば、炎を直接検出することなしに、炎によって照らされる周辺光領域を特定し、この周辺光領域から算出される特徴量に基づいて、誤検出を抑制した上で、本来の検出対象である炎検出を行う構成を備えている。この結果、特に、煙を検知することが困難な暗闇環境下において、画像処理を利用して、高精度な炎検出を可能とする炎検出装置を得ることができる。 According to the present invention, the ambient light region illuminated by the flame is specified without directly detecting the flame, and based on the feature amount calculated from the ambient light region, false detection is suppressed, and the original It has a configuration for detecting a flame, which is a detection target. As a result, it is possible to obtain a flame detection device that can detect flames with high precision using image processing, especially in a dark environment where it is difficult to detect smoke.

本発明の実施の形態1における炎検出装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a flame detection device according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態1において、周辺光領域抽出部により算出される輝度ヒストグラムおよび輝度確率分布を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a luminance histogram and a luminance probability distribution calculated by the ambient light region extracting section in Embodiment 1 of the present invention; 本発明の実施の形態1において、低照度環境下で炎が発する光を撮像した画像と、低照度環境下でライトが発する光を撮像した画像とを対比した図である。FIG. 4 is a diagram comparing an image of light emitted by a flame under a low-illuminance environment and an image of light emitted by a light under a low-illuminance environment in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において、低照度環境下で炎が発する光を撮像した画像に関して周辺光領域を特定した画像と、低照度環境下でライトが発する光を撮像した画像に関して周辺光領域を特定した画像とを対比した図である。In the first embodiment of the present invention, an image in which a peripheral light region is specified for an image of light emitted by a flame under a low-illuminance environment, and a peripheral light region for an image of light emitted by a light under a low-illuminance environment are identified. It is the figure which contrasted with the specified image. 本発明の実施の形態1において、低照度環境下で炎が発する光を撮像した画像に関して時系列差分を算出した画像と、低照度環境下でシャッターが閉状態から開状態に切り替わったときを撮像した画像に関して時系列差分を算出した画像とを対比した図である。In Embodiment 1 of the present invention, an image obtained by calculating the time-series difference for an image of light emitted by a flame under a low-illuminance environment, and an image taken when the shutter is switched from the closed state to the open state under the low-illuminance environment. FIG. 10 is a diagram comparing an image obtained by calculating a time-series difference with respect to an image that has been obtained.

以下、本発明の炎検出装置の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。本発明は、炎を直接検出することなしに、炎によって照らされる周辺光領域を特定し、この周辺光領域から算出される特徴量に基づいて高精度に炎検出を行うことを技術的特徴とするものである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the flame detection device of the present invention will be described below with reference to the drawings. A technical feature of the present invention is to specify an ambient light region illuminated by a flame without directly detecting the flame, and to perform flame detection with high accuracy based on the feature amount calculated from the ambient light region. It is something to do.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における炎検出装置の構成図である。本実施の形態1における炎検出装置は、画像メモリ10、前処理部20、および炎検出部30を備えている。画像メモリ10は、カメラ1により撮像された画像を、過去一定期間分、時系列データとして記憶できるように、複数フレーム分の画像メモリとして構成されている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram of a flame detection device according to Embodiment 1 of the present invention. The flame detection device according to Embodiment 1 includes an image memory 10 , a preprocessing section 20 and a flame detection section 30 . The image memory 10 is configured as an image memory for a plurality of frames so that images captured by the camera 1 can be stored as time-series data for a predetermined period in the past.

前処理部20は、周辺光領域抽出部21を含んで構成される。そして、この前処理部20は、画像メモリ10に記憶された炎の画像、あるいは事前に収集された炎の撮像データに基づいて、炎の発生により照らされた周辺の明るいエリアを周辺光領域として特定する機能を有している。 The preprocessing section 20 is configured including a peripheral light region extraction section 21 . Based on the image of the flame stored in the image memory 10 or the imaging data of the flame collected in advance, the preprocessing unit 20 defines the surrounding bright area illuminated by the generation of the flame as the ambient light area. It has the function of identifying

また、炎検出部30は、広がり特徴量算出部31、揺らぎ特徴量算出部32、および炎判定部33を含んで構成される。炎検出部30は、前処理部20で特定された周辺光領域を用いて、炎の発生の有無を検出するための広がり特徴量および揺らぎ特徴量を算出し、算出結果に基づいて炎が発生しているか否かを判断する機能を有している。 The flame detection unit 30 includes a spread feature amount calculation unit 31 , a fluctuation feature amount calculation unit 32 , and a flame determination unit 33 . The flame detection unit 30 uses the ambient light region specified by the preprocessing unit 20 to calculate the spread feature amount and the fluctuation feature amount for detecting the presence or absence of flame generation, and detects flame generation based on the calculation results. It has a function to judge whether or not

ここで、本願発明の検出原理について、概略ステップを説明する。
まず始めに、前処理部20は、検出対象となる炎を撮像した撮像データを用いて、炎の発生により照らされる周辺光領域を特定するための周辺光輝度値を事前学習により特定する(ステップ1)。なお、この際の撮像データは、実際の監視環境下において火災を発生させた際に、カメラ1により撮像されたデータを使用することが最も望ましい。ただし、周辺光輝度値を特定できれば、別の環境下で得られた撮像データを用いることも可能である。
Here, the general steps of the detection principle of the present invention will be described.
First, the preprocessing unit 20 uses imaging data obtained by imaging a flame to be detected, and identifies an ambient light luminance value for identifying an ambient light region illuminated by the generation of the flame by prior learning (step 1). In this case, it is most desirable to use data captured by the camera 1 when a fire breaks out in an actual monitoring environment. However, if the ambient light luminance value can be specified, it is also possible to use imaging data obtained under another environment.

次に、前処理部20は、実際に監視を行う際には、暗闇環境下においてカメラ1から取得された画像から、事前学習により特定しておいた周辺光輝度値を有する画素群を抽出することで、周辺光領域を特定する(ステップ2)。 Next, when actually monitoring, the preprocessing unit 20 extracts a pixel group having the ambient light luminance value specified by prior learning from the image acquired from the camera 1 in a dark environment. to identify the ambient light region (step 2).

次に、広がり特徴量算出部31は、特定された周辺光領域を元に、広がり特徴量を算出し、炎判定部33は、広がり特徴量に基づいて炎らしさを判別し、火災の判定を行う(ステップ3)。 Next, the spread feature amount calculation unit 31 calculates the spread feature amount based on the specified ambient light region, and the flame determination unit 33 determines the flame-likeness based on the spread feature amount to determine fire. (step 3).

さらに、揺らぎ特徴量算出部32は、特定された周辺光領域を元に、揺らぎ特徴量を算出し、炎判定部33は、揺らぎ特徴量に基づいて炎らしさを判別し、火災の判定を行う(ステップ4)。 Furthermore, the fluctuation feature amount calculation unit 32 calculates the fluctuation feature amount based on the specified ambient light region, and the flame determination unit 33 determines the flame-likeness based on the fluctuation feature amount to determine fire. (Step 4).

そこで、これらのステップに沿って、本発明の具体的な炎検出手法を説明する。 Accordingly, a specific flame detection method of the present invention will be described along these steps.

<ステップ1:事前学習による周辺光輝度値の特定処理>
前処理部20内の周辺光領域抽出部21は、周辺光領域を構成する周辺光画素が有すべき周辺光輝度値を、事前学習により求める。具体的には、周辺光領域抽出部21は、まず、炎を撮影した映像データから、下式(1)の輝度値条件を満たす画素を収集する。
T/3<輝度値<T (1)
<Step 1: Specifying Ambient Light Luminance Value by Pre-learning>
The ambient light region extracting unit 21 in the preprocessing unit 20 obtains the ambient light luminance value that should be possessed by the ambient light pixels forming the ambient light region by prior learning. Specifically, the ambient light region extracting unit 21 first collects pixels that satisfy the luminance value condition of the following formula (1) from video data obtained by photographing flames.
T/3<luminance value<T (1)

ここで、Tは、炎抽出閾値であり、例えば、炎が発生している画像のダイナミックレンジから、下式(2)によって求めることができる。
(max-min)×0.8+min (2)
max:最大輝度値
min:最小輝度値
Here, T is a flame extraction threshold, which can be obtained, for example, from the dynamic range of an image in which flames are generated, using the following equation (2).
(max−min)×0.8+min (2)
max: maximum brightness value min: minimum brightness value

なお、上式(1)は、一例であり、下限を示す左辺のT/3に関しては、監視対象となる環境の特性、炎の特性などに応じて、Tよりも小さい値として適切に設定することができる。また、上限を示す右辺のTに関しても、監視対象となる環境の特性、炎の特性などに応じて、T以外の値として適切に設定することができる。 The above equation (1) is an example, and T/3 on the left side indicating the lower limit is appropriately set as a value smaller than T according to the characteristics of the environment to be monitored, the characteristics of the flame, etc. be able to. Also, T on the right-hand side indicating the upper limit can be appropriately set as a value other than T according to the characteristics of the environment to be monitored, the characteristics of the flame, and the like.

ただし、炎を撮像したサンプル画像を用いて検証した結果、上式(1)の輝度値条件により、適切な周囲光領域を抽出できることが確認できた。そして、本願発明では、炎自身を直接検出するための閾値Tよりも低い範囲を含む領域を輝度値条件として設定することで、周辺光領域を特定することを特徴の1つとしている。 However, as a result of verification using a sample image of a flame, it was confirmed that an appropriate ambient light region can be extracted according to the luminance value condition of the above formula (1). One of the features of the present invention is that the ambient light region is specified by setting, as the luminance value condition, a region including a range lower than the threshold value T for directly detecting the flame itself.

そして、周辺光領域抽出部21は、抽出したそれぞれの画素に関して、輝度ごとに画素数をカウントすることで、輝度ヒストグラムを作成する。さらに、周辺光領域抽出部21は、輝度ヒストグラムから輝度確率分布を作成する。図2は、本発明の実施の形態1において、周辺光領域抽出部21により算出される輝度ヒストグラムおよび輝度確率分布を示した図である。 Then, the ambient light region extracting unit 21 creates a luminance histogram by counting the number of pixels for each luminance with respect to each of the extracted pixels. Furthermore, the ambient light region extraction unit 21 creates a luminance probability distribution from the luminance histogram. FIG. 2 is a diagram showing a luminance histogram and a luminance probability distribution calculated by the ambient light region extraction section 21 in Embodiment 1 of the present invention.

なお、周辺光領域抽出部21は、輝度ヒストグラムから輝度確率分布を作成するに当たっては、一例として、カーネル密度推定を適用することができる。 Note that the ambient light region extraction unit 21 can apply kernel density estimation, as an example, when creating the luminance probability distribution from the luminance histogram.

次に、周辺光領域抽出部21は、作成した輝度確率分布を学習データとし、一定値以上の確率を持つ輝度値を周辺光輝度値として特定する。なお、この一定値は、監視対象となる環境の特性、炎の特性などに応じて、適切な値が設定される。このような一連の事前学習により、前処理部20は、周辺光領域を構成する周辺光画素が有する周辺光輝度値をあらかじめ特定することができる。 Next, the ambient light region extracting unit 21 uses the created luminance probability distribution as learning data, and identifies luminance values having a probability of equal to or greater than a certain value as ambient light luminance values. An appropriate value is set for this constant value according to the characteristics of the environment to be monitored, the characteristics of the flame, and the like. Through such a series of pre-learning, the pre-processing unit 20 can specify in advance the ambient light luminance values of the ambient light pixels forming the ambient light region.

<ステップ2:監視時における周辺光領域の抽出処理>
周辺光領域抽出部21は、実際の監視を行う際には、監視カメラ1により撮像された1枚の画像の中から、事前に特定した周辺光輝度値を有する画素を周辺光画素として抽出する。この結果、周辺光領域抽出部21は、監視時に取得された画像内における周辺光領域を、容易に特定することができる。
<Step 2: Processing for Extracting Ambient Light Area During Monitoring>
When performing actual monitoring, the ambient light region extracting unit 21 extracts, as ambient light pixels, pixels having previously specified ambient light brightness values from one image captured by the monitoring camera 1. . As a result, the ambient light region extraction unit 21 can easily identify the ambient light region in the image acquired during monitoring.

なお、前処理部20においては、ステップ1の事前学習による周辺光輝度値の特定処理のみを行い、ステップ2の監視時における周辺光領域の抽出処理に関しては、後述するステップ3、ステップ4の中で、炎検出部30側で実施する構成を採用することも可能である。 In the preprocessing unit 20, only the process of specifying the ambient light luminance value by pre-learning in step 1 is performed. Therefore, it is also possible to employ a configuration that is implemented on the flame detection section 30 side.

<ステップ3:広がり特徴量に基づく炎検出処理>
暗闇環境下、すなわち、低照度環境下で炎を検出する場合、誤報源として考えられる要因は、ライト灯等の照明器具がある。図3は、本発明の実施の形態1において、低照度環境下で炎が発する光を撮像した画像(図3(a))と、低照度環境下でライトが発する光を撮像した画像(図3(b))とを対比した図である。
<Step 3: Flame Detection Processing Based on Spread Feature Amount>
When detecting flames in a dark environment, that is, in a low illumination environment, lighting fixtures such as headlights are a possible source of false alarms. FIG. 3 shows an image of light emitted by a flame under a low-illuminance environment (FIG. 3A) and an image of light emitted by a light under a low-illuminance environment (FIG. 3A) in Embodiment 1 of the present invention. 3(b)).

図3(a)と図3(b)の対比からも明らかなように、検出対象である炎が発する光には、指向性が無く、誤報源であるライト等の照明器具が発する光には、指向性があることがわかる。 As is clear from the comparison between Figs. 3(a) and 3(b), the light emitted by the flame, which is the detection target, has no directivity, and the light emitted by the lighting equipment such as the light, which is the source of the false alarm, has no directivity. , it can be seen that there is directivity.

そして、指向性の有無により、周辺光の広がり方には差異が生じる。そこで、本発明では、この周辺光の広がりを示す特徴量を利用して、炎検出判定を行っている。図4は、本発明の実施の形態1において、低照度環境下で炎が発する光を撮像した画像に関して周辺光領域を特定した画像(図4(a))と、低照度環境下でライトが発する光を撮像した画像に関して周辺光領域を特定した画像(図4(b))とを対比した図である。 Depending on the presence or absence of directivity, there is a difference in how ambient light spreads. Therefore, in the present invention, the feature amount indicating the spread of the ambient light is utilized to perform the flame detection determination. FIG. 4 shows an image (FIG. 4(a)) in which a peripheral light region is specified with respect to an image obtained by capturing light emitted by a flame under a low-illuminance environment, and a light under the low-illuminance environment, according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which contrasted the image (FIG.4(b)) which specified the peripheral light area|region regarding the image which imaged the emitted light.

図4(a)と図4(b)の対比からも明らかなように、それぞれの周辺光領域を比較すると、炎の場合には、横方向に広がる傾向にあるが、ライト等の誤報源の場合には、縦方向に広がる傾向にある。そこで、広がり特徴量算出部31は、周辺光領域を構成する周辺光画素の横軸座標について、横方向のバラツキの指標となる標準偏差を、広がり特徴量として算出する。 As is clear from the comparison of FIGS. 4(a) and 4(b), comparing the respective ambient light regions, flames tend to spread laterally, but false alarm sources such as lights tend to spread. tend to spread vertically. Therefore, the spread feature amount calculation unit 31 calculates, as the spread feature amount, the standard deviation, which is an index of the lateral variation, with respect to the horizontal axis coordinates of the ambient light pixels forming the ambient light region.

なお、本実施の形態1では、広がり特徴量として標準偏差を用いる場合を例示しているが、分散値など、バラツキの指標となる値であれば、標準偏差以外の指標を用いることも可能である。 In the first embodiment, the case where the standard deviation is used as the spread feature amount is exemplified. be.

そして、広がり特徴量算出部31は、広がり特徴量があらかじめ設定した横幅閾値以上となった場合には、炎と判断する。このようにして、広がり特徴量算出部31は、広がり特徴量を用いることで、図4(a)と図4(b)の状態を識別することができ、低照度環境下において、誤検出を抑制し、検出対象である炎を高精度に検出できる炎検出装置を実現できる。 Then, when the spread feature amount is equal to or greater than a preset width threshold, the spread feature amount calculation unit 31 determines that it is a flame. In this way, the spread feature amount calculation unit 31 can distinguish between the states of FIGS. It is possible to realize a flame detection device capable of suppressing flames and detecting a flame to be detected with high accuracy.

なお、このステップ3による広がり特徴量に基づく炎検出処理は、1枚の画像に対する処理を基本としている。ただし、時系列画像のそれぞれに対して個別に求めた広がり特徴量の結果を考慮して、最終的に炎の有無を判断することも可能である。 It should be noted that the flame detection processing based on the spread feature amount in step 3 is based on the processing for one image. However, it is also possible to finally determine the presence or absence of flames by taking into consideration the results of spread feature values obtained individually for each of the time-series images.

<ステップ4:揺らぎ特徴量に基づく炎検出処理>
暗闇環境下での誤報源としては、ライト灯等の照明器具だけでなく、例えば、監視対象空間に設けられているシャッターを、閉状態から開状態とした場合が考えられる。シャッターが閉状態から開状態に切り替わることで、カメラ1で撮像された監視領域の大部分に急激な明るさの変化が生じることが考えられる。
<Step 4: Flame Detection Processing Based on Fluctuation Feature Amount>
False alarm sources in a dark environment include not only lighting fixtures such as light lamps, but also, for example, the case where a shutter provided in a monitored space is changed from a closed state to an open state. Switching the shutter from the closed state to the open state may cause a sudden change in brightness in most of the surveillance area imaged by the camera 1 .

このような現象が発生した場合には、ステップ3で説明した周辺光の広がり特徴量のみの判定では、誤判定の可能性が高くなる。そこで、揺らぎ特徴量算出部32は、炎特有の揺らぎを捉えるために、輝度値の時系列変化に着目して、揺らぎ特徴量を算出する。 When such a phenomenon occurs, the possibility of erroneous determination increases with the determination of only the spread feature amount of the ambient light described in step 3. Therefore, the fluctuation feature amount calculator 32 calculates the fluctuation feature amount by paying attention to the time-series change of the luminance value in order to capture the fluctuation peculiar to the flame.

具体的には、揺らぎ特徴量算出部32は、周辺光領域中の周辺光画素について、一定期間内の時系列差分を算出し、その差分値があらかじめ設定された揺らぎ判定値以上となる回数をそれぞれカウントする。ここで、時系列差分とは、カメラ1により時系列で撮像された複数の画像について、時系列的に隣接する2つの画像間の画素ごとの差分値のことである。 Specifically, the fluctuation feature amount calculation unit 32 calculates the time-series difference within a certain period of time for ambient light pixels in the ambient light region, and counts the number of times the difference value is equal to or greater than a preset fluctuation determination value. count each. Here, the time-series difference is a difference value for each pixel between two images that are time-sequentially adjacent among a plurality of images captured in time-series by the camera 1 .

さらに、揺らぎ特徴量算出部32は、カウント値があらかじめ設定された炎判定用のカウント値以上の回数を示す画素数を求め、さらに、この求めた画素数が、周辺光領域を構成する全画素数に占める割合を、揺らぎ特徴量として算出する。 Further, the fluctuation feature amount calculation unit 32 obtains the number of pixels indicating the number of times the count value is equal to or greater than the preset count value for flame determination, and furthermore, the calculated number of pixels is the total number of pixels constituting the ambient light region. A ratio to the number is calculated as a fluctuation feature amount.

図5は、本発明の実施の形態1において、低照度環境下で炎が発する光を撮像した画像に関して時系列差分を算出した画像(図5(a))と、低照度環境下でシャッターが閉状態から開状態に切り替わったときを撮像した画像に関して時系列差分を算出した画像(54(b))とを対比した図である。 FIG. 5 shows an image ( FIG. 5A ) obtained by calculating the time-series difference with respect to the image of the light emitted by the flame under the low-illuminance environment in the first embodiment of the present invention, and the It is a figure which contrasted with the image (54(b)) which calculated the time-series difference regarding the image which imaged when it switched from the closed state to the open state.

なお、図5においては、時系列差分と共に、背景差分が示されている。ここで、背景差分とは、炎が発生していない状態でカメラ1により撮像された背景画像と、カメラ1により時系列で撮像された複数の画像のそれぞれとの間の画素ごとの差分値のことである。 In addition, in FIG. 5, the background difference is shown together with the time-series difference. Here, the background difference is the difference value for each pixel between the background image captured by the camera 1 when no flame is generated and each of the multiple images captured in time series by the camera 1. That is.

炎の場合には、周辺光領域の縁付近で時系列差分が多く抽出される。この結果、炎判定用のカウント値以上の回数を示す画素数が、周辺光領域を構成する全画素数に占める割合、すなわち、揺らぎ特徴量の値が大きくなる。 In the case of flames, many time-series differences are extracted near the edge of the ambient light region. As a result, the ratio of the number of pixels indicating the number of times equal to or greater than the count value for flame determination to the total number of pixels forming the ambient light region, that is, the value of the fluctuation feature amount increases.

一方、シャッター開閉の場合には、時系列差分の抽出が少なく、背景差分領域と時系列差分領域が重なる。この結果、炎判定用のカウント値以上の回数を示す画素数が、周辺光領域を構成する全画素数に占める割合、すなわち、揺らぎ特徴量の値が非常に小さくなる。 On the other hand, when the shutter is opened and closed, the time-series difference is extracted less, and the background difference area and the time-series difference area overlap. As a result, the ratio of the number of pixels indicating the number of times equal to or greater than the count value for flame determination to the total number of pixels forming the ambient light region, that is, the value of the fluctuation feature amount is extremely small.

なお、誤報源となる回転灯、フラッシュライトなどが存在する場合には、明暗時の差が大きいため、時系列差分のみ抽出される領域が大きくなる。この結果、炎判定用のカウント値以上の回数を示す画素数が、周辺光領域を構成する全画素数に占める割合、すなわち、揺らぎ特徴量の値が非常に大きくなる。 If there is a revolving lamp, a flashlight, or the like that serves as a false alarm source, the area from which only the time-series difference is extracted becomes large because the difference between light and dark is large. As a result, the ratio of the number of pixels indicating the number of times equal to or greater than the count value for flame determination to the total number of pixels forming the ambient light region, that is, the value of the fluctuation feature amount becomes extremely large.

従って、揺らぎ特徴量算出部32は、揺らぎ特徴量が所望の範囲内となった場合に、炎が発生したと判断することで、シャッター開閉による誤報源、回転灯、フラッシュライトなどによる誤報源を炎と判定することを防止でき、検出対象である炎をさらに高精度で検出できる炎検出装置を実現できる。 Therefore, when the fluctuation feature amount falls within a desired range, the fluctuation feature amount calculator 32 determines that a flame has occurred, thereby eliminating the false alarm source due to opening and closing of the shutter, the revolving light, the flash light, and the like. It is possible to realize a flame detection device that can prevent the flame from being determined and can detect the flame to be detected with higher accuracy.

以上のように、実施の形態1によれば、炎を直接検出することなしに、炎によって照らされる周辺光領域に着目した炎検出を行っている。具体的には、周辺光領域を特定するための周辺光輝度値を、事前学習により算出できる構成を備えている。さらに、実際の監視時には、周辺光輝度値を有する画素を抽出することで周辺光領域を特定し、周辺光領域における特徴量を算出することで、炎検出を行うことができる構成を備えている。 As described above, according to Embodiment 1, flame detection is performed by focusing on the ambient light region illuminated by the flame without directly detecting the flame. Specifically, a configuration is provided in which the ambient light luminance value for specifying the ambient light region can be calculated by pre-learning. Furthermore, during actual monitoring, the configuration is such that the ambient light region is specified by extracting the pixels having the ambient light luminance value, and the feature amount in the ambient light region is calculated to detect the flame. .

特徴量としては、炎特有の挙動を示す広がり特徴量を利用する。また、広がり特徴量を用いた際の誤検出要因を取り除くために、さらなる特徴量として、揺らぎ特徴量も利用している。この結果、煙を検知することが困難な暗闇環境下において、画像処理を利用して、高精度な炎検出を可能とする炎検出装置を実現できる。 As the feature quantity, a spread feature quantity that indicates behavior peculiar to flame is used. Further, in order to remove the cause of false detection when using the spread feature, the fluctuation feature is also used as a further feature. As a result, it is possible to realize a flame detection device that can detect flames with high precision using image processing in a dark environment where it is difficult to detect smoke.

なお、本願発明の特徴である周辺光領域を用いて炎の発生の有無を判別するものとしているが、例えば、炎を判別可能なアルゴリズムなどを組み合わせて炎を判別するようにしてもよい。 Although the presence or absence of flame generation is determined using the ambient light region, which is a feature of the present invention, flame determination may be performed by combining, for example, an algorithm capable of determining flame.

1 カメラ(監視カメラ)、10 画像メモリ、20 前処理部、21 周辺光領域抽出部、30 炎検出部、31 特徴量算出部、32 特徴量算出部、33 炎判定部。 1 camera (surveillance camera), 10 image memory, 20 preprocessing unit, 21 ambient light region extraction unit, 30 flame detection unit, 31 feature amount calculation unit, 32 feature amount calculation unit, 33 flame determination unit.

Claims (3)

カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、
前記カメラにより撮像された画像の中から、炎の発生により照らされる周辺光領域を特定するために事前に設定された周辺光輝度値を有する画素を抽出することで前記周辺光領域を特定し、特定した前記周辺光領域において、炎が発生しているか否かを識別するために炎特有の挙動を示す特徴量を算出し、前記周辺光領域において算出した前記特徴量の大きさから炎の発生の有無を判断する炎検出部
を備える炎検出装置。
A flame detection device that detects the occurrence of a flame by performing image processing on an image captured by a camera,
identifying the ambient light region by extracting pixels having an ambient light luminance value preset to identify the ambient light region illuminated by the flame generation from the image captured by the camera; In the specified ambient light region, a feature quantity indicating a behavior peculiar to flame is calculated in order to identify whether or not a flame is generated, and flame generation is performed from the magnitude of the feature quantity calculated in the ambient light region. A flame detection device comprising a flame detection part for determining the presence or absence of a flame.
カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、
検出対象となる炎を撮像した撮像データを用いて、炎の発生により照らされる周辺光領域を特定するための周辺光輝度値を事前に設定する前処理部と、
前記カメラにより撮像された画像の中から、前記周辺光輝度値を有する画素を抽出することで前記周辺光領域を特定し、特定した前記周辺光領域において、炎が発生しているか否かを識別するための特徴量を算出することで炎の発生の有無を判断する炎検出部と、
を備え
前記前処理部は、炎であるか否かを識別するために適した輝度値として所定の範囲が設定された炎抽出閾値に基づいて、前記所定の範囲に含まれる輝度値を有する画素を収集して輝度ヒストグラムを作成し、さらに前記輝度ヒストグラムに対する確率分布を作成し、前記確率分布の中で一定値以上の確率を持つ輝度値を前記周辺光輝度値として特定する
炎検出装置。
A flame detection device that detects the occurrence of a flame by performing image processing on an image captured by a camera,
a preprocessing unit that sets in advance an ambient light luminance value for specifying an ambient light region illuminated by the generation of the flame, using imaging data obtained by imaging the flame to be detected;
Identifying the ambient light region by extracting pixels having the ambient light luminance value from the image captured by the camera, and identifying whether or not a flame is generated in the identified ambient light region. A flame detection unit that determines whether or not a flame is generated by calculating a feature amount for
with
The preprocessing unit collects pixels having luminance values within a predetermined range based on a flame extraction threshold set with a predetermined range of luminance values suitable for identifying whether or not there is a flame. creating a brightness histogram by doing so, creating a probability distribution for the brightness histogram, and specifying a brightness value having a probability of a certain value or more in the probability distribution as the ambient light brightness value.
Flame detector.
カメラにより撮像された画像に対して画像処理を施すことにより、炎の発生を検出する炎検出装置であって、
前記カメラにより撮像された画像の中から、事前に設定された周辺光輝度値を有する画素を抽出することで周辺光領域を特定し、特定した前記周辺光領域において、炎が発生しているか否かを識別するための特徴量を算出することで炎の発生の有無を判断する炎検出部
を備え
前記炎検出部は、前記周辺光領域を構成する各画素の横軸座標の標準偏差を前記特徴量に相当する広がり特徴量として算出し、前記広がり特徴量があらかじめ設定された炎判定用の横幅閾値以上となった場合に、炎が発生したと判断する第1判断処理を実行する
炎検出装置。
A flame detection device that detects the occurrence of a flame by performing image processing on an image captured by a camera,
A peripheral light region is specified by extracting pixels having a preset ambient light luminance value from the image captured by the camera, and whether or not a flame is generated in the specified peripheral light region. Equipped with a flame detection unit that determines the presence or absence of a flame by calculating a feature value for identifying whether
The flame detection unit calculates a standard deviation of abscissa coordinates of each pixel constituting the ambient light area as a spread feature amount corresponding to the feature amount, and calculates a width for flame determination with which the spread feature amount is set in advance. Execute a first judgment process for judging that a flame has occurred when the threshold value is exceeded.
Flame detector.
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