火災検出装置
【課題】 スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができ、しかも背景が分かりやすく安定した監視機能を確保できる火災検出装置を得る。
【解決手段】 監視領域を撮影する監視カメラ（１）と、この監視カメラ（１）により撮影された画像を表示する表示器（３）と、監視カメラ（１）が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する制御装置（２Ａ）とを備え、監視カメラ（１）を明るさが暗い環境下に設置し、制御装置（２Ａ）により監視カメラ（１）から画像を取り込む際に、そのゲインを下げる構成とする。
【解決手段】 監視領域を撮影する監視カメラ（１）と、この監視カメラ（１）により撮影された画像を表示する表示器（３）と、監視カメラ（１）が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する制御装置（２Ａ）とを備え、監視カメラ（１）を明るさが暗い環境下に設置し、制御装置（２Ａ）により監視カメラ（１）から画像を取り込む際に、そのゲインを下げる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は火災検出に画像処理を用いた火災検出装置に関し、特にトンネルや倉庫等の暗い監視領域における火災を検出する場合等に用いて好適な火災検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来トンネルや倉庫等の暗い監視領域に監視カメラを設置し、この監視カメラが撮影する画像を遠方にある監視所のＣＲＴ等のモニタにより監視して、火災の発生やトンネル内の渋滞状況を監視する監視装置がある。この際、暗い環境下でも車両等を確実にモニタで監視できるように、監視カメラのゲインは高めに設定されている。このゲインのレベルを以下、視感度相当の感度という。また、近年、監視領域に監視カメラを設置し、その監視カメラが撮影した画像をコンピュータで処理する画像処理技術が高まり、画像処理を利用した火災や防犯等の異常を検出する検出装置が開発されてきている。
【０００３】このような画像処理を利用した火災検出装置として、例えば図８に示すように監視カメラで撮影された画面（ここでは一例として照明用のナトリウム灯Ｎ、車両ＣのテールランプＣＴおよび炎Ｆが示されている）に対して、二値化処理を施して図９に示すように所定の明るさを持つ領域だけを元の画像から抽出し、その抽出された領域（火災らしい領域）である炎Ｆ、ナトリウム灯Ｎ、テールランプＣＴのそれぞれの部分を外接する最小の外接矩形Ｒ１で囲み、この外接矩形Ｒ１で囲まれた火災らしい領域の画像に対して所定の処理を施すことにより火災判別を行うことが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来よりある監視装置と、画像処理を利用した上述のような検出装置を１つに纏め、監視領域をトンネルや倉庫等の暗い環境下とし、また検出対象を火災時の炎のように明るいものとすると、炎等の明るい物体の画像に図８に示すような縦のすじが入るいわゆるスミアが発生する。これは、監視カメラとして固体撮像素子を用いたＣＣＤカメラのようなものであると、受光面内の一部分に強い入射光が当たり、発生した信号電荷（キャリヤ）があふれ出して走査転送部に入った場合、画面上に縦すじとなって現れるものである。なお、監視カメラはナトリウム灯の光が直接入射することのないような場所に設置されるので、このナトリウム灯の抽出領域にはスミアが発生しない。
【０００５】従って、このようなスミアの発生している画像に対して上述のような画像処理を施した場合、発生したスミアのために図９の外接矩形の作成の段階では形成される外接矩形は同図に一点鎖線で示すような外接矩形Ｒ２（＞Ｒ１）となり、この外接矩形Ｒ２で囲まれた火災らしい領域を用いて画像処理を行うと、そのスミアの部分だけ本来の火災らしい領域を囲む外接矩形Ｒ１より大きいので、二値化処理前の画像（図８の画面状態）を見る限りでは背景全体を捕らえる通常の監視機能に支障はないけれども、二値化処理後の画像（図９の画面状態）に対しては火災判別に必要な正確な画像処理ができなくなり、正常な火災検出ができなくなるという問題点があった。
【０００６】この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができる火災検出装置を得ることを目的とするものである。また、スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができ、しかも背景が分かりやすく安定した監視機能を確保できる火災検出装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる火災検出装置は、明るさが暗い環境下に設置され、監視領域を撮影する撮影手段と、この撮影手段により撮影された画像を表示する表示手段と、撮影手段が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段とを備え、画像処理手段は撮影手段から画像を取り込む際に、この撮影手段のゲインを下げるものである。
【０００８】また、この発明に係わる火災検出装置は、表示手段を撮影手段の出力側に接続したものである。
【０００９】また、この発明に係わる火災検出装置は、表示手段を撮影手段の出力側にフレームメモリを介して接続し、画像処理手段が撮影手段から画像を取り込む間はこのフレームメモリをオン状態とするものである。
【００１０】また、この発明に係わる火災検出装置は、少なくとも撮影手段の汚れに応じてこの撮影手段のゲインを補正するゲイン補正手段を備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を図を参照して説明する。
実施の形態１．図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図において、１は撮像手段としての監視カメラであって、例えばＣＣＤカメラなどが使用され、所定のサンプリング周期で監視領域を撮影するものである。この監視カメラ１は監視領域が例えばトンネルの場合には、そのトンネル内の監視区域全体を見渡せる位置に設置され、トンネル内で発生する火災を監視する。２は監視カメラ１に接続され、そのゲインの調整等監視カメラ１に対して種々の制御を行うと共に、撮影した画像内に火災の領域があるか否かの判別等を行う画像処理手段としての制御装置、３は監視カメラ１に接続され、その撮像画像を表示するモニタである表示手段としての表示器である。
【００１２】監視カメラ１は、監視領域を撮像する撮像装置１１と、この撮像装置１１に接続され、ここで撮像された画像信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２に接続され、ここで増幅された画像信号に対してガンマ補正等の処理を施す演算部１３と、撮像装置１１、増幅器１２および演算部１３に接続され、これらの各部を制御装置２からインタフェース１５を介して供給される制御信号に基づいて制御する制御部１４とを備える。制御部１４は制御装置２からの制御信号に基づいて、撮像装置１１には撮像開始の指令の印加の外に例えば電子シャッタ（図示せず）のアイリスおよびフォーカスの調整やシャッタ速度の切り換え、増幅器１２にはゲインの切り換え、演算部１３には例えばガンマ補正等を行わせる。
【００１３】制御装置２は、監視カメラ１の演算部１３に接続され、これより出力される画像信号のそれぞれを画素単位で多階調、例えば２５５階調のデジタル信号に変換するアナログーデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１と、このアナログーデジタル変換器２１に接続され、ここでデジタル化された画像信号を記憶するメモリ２２と、このメモリ２２に接続され、これより読み出された画像信号の二値化処理や外接矩形の作成等を行って撮像した画像内に火災の領域があるか否かを判別し、火災の検出等を行う演算部２３とを備える。メモリ２２は図示せずも監視カメラ１で撮影された画像の１画面分を格納する、複数個の画像メモリで構成され、複数の画像を格納できるようになされており、一番古い画像を削除しながら、順次新しい画像を更新格納していく。
【００１４】また、制御装置２は、メモリ２２と演算部２３に接続され、全体の制御や演算処理を行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２４と、このマイクロプロセッサ２４に接続され、後述のフローチャート（図３）のプログラム等を予め格納しているＲＯＭ２５と、マイクロプロセッサ２４に接続され、その演算処理の結果を一時的に記憶するＲＡＭ２６と、マイクロプロセッサ２４と監視カメラ１のインタフェース１５とを相互接続するインタフェース２７とを備える。マイクロプロセッサ２４は、後述されるように、画像処理用の画像の撮像に際してその前後に監視カメラ１に対してゲインを切り換える予めコード化されたゲイン切換要求信号を発生するようになされている。
【００１５】次に動作について、図２および図３を参照しながら説明する。常時、監視カメラ１は監視領域を撮影しており、撮像装置１１から出力された画像信号は増幅器１２で増幅され、演算部１３で所定の演算がされた後、表示器３へと出力され、表示器３に映る画像を監視することで、監視員は監視領域を監視できるようになっている。なお、この時点では、この撮影した画像はまだメモリ２２ヘ取り込まれない。火災検出の画像処理の撮像開始に当たり、先ず、制御装置２のマイクロプロセッサ２４は、監視カメラ１の制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図２（ａ）に示すように時点ｔ１においてゲイン切換要求信号の１つであるビットパターンにコード化されたゲイン低下要求信号を送出する（ステップＳ１）。
【００１６】このゲイン低下要求信号は、所定時間毎に送出されるように設定されている。所定時間は後で詳しく説明するが、画像を取り込む時間と画像を処理するための時間を合わせた時間である。次いで、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図２（ｂ）に示すように時点ｔ２においてゲイン切換信号の１つであるビットパターンにコード化されたゲイン低下信号を送出する。これにより、増幅器１２は視感度相当の所期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられる。
【００１７】そして、マイクロプロセッサ２４はステップＳ２において監視カメラ１のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン低下信号の終端（立ち下がり）をもって判別すればよい。マイクロプロセッサ２４はステップＳ２においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら始めて監視カメラ１が図２（ｃ）に示すように画像処理用の撮像に入り（ステップＳ３）、ここで複数枚例えば６枚の画像を撮像する。そして、６枚の画像の撮像が終了したかどうかを判別し（ステップＳ４）、終了していなければステップＳ５に進み、ここで撮像タイミング生成を行う。図２（ｃ）のパルスは、火災検出の画像処理に使用される画像（時点ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４の画像）を撮像しメモリ２２へ取り込むタイミングを示すが、監視カメラはこの火災検出用の画像取り込み期間以外でも、監視のために所定の周期で画像を撮像している。
【００１８】この撮像タイミング生成の処理では、制御装置２は画像毎に監視カメラ１の増幅器１２でゲインを所定量下げられた画像信号を演算部１３を介して取り込み、その取り込んだ画像信号をＡ／Ｄ変換してメモリ２２の所定の画像メモリに記憶する等の処理を行う。また、この段階では、監視カメラ１の増幅器１２でゲインを所定量下げられた画像信号が演算部１３を介して表示器３にも供給されるので、ゲインを下げた分だけ画面は暗いが撮影した画像に炎があっても図９の外接矩形Ｒ１に示すようなスミアのないきれいな画像が表示器３により表示される。
【００１９】そして、ステップＳ４において６枚の画像の撮像が終了したことが判別されると、マイクロプロセッサ２４は監視カメラ１の制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図２（ａ）に示すように時点ｔ３においてゲイン切換要求信号の１つで上述のゲイン低下要求信号と異なる別なあるビットパターンにコード化されたゲイン上昇要求信号を送出する（ステップＳ６）。すると、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図２（ｂ）に示すように時点ｔ４においてゲイン切換信号の１つである上述のゲイン低下信号と異なる別なあるビットパターンにコード化されたゲイン上昇信号を送出する。これにより、増幅器１２は下げられていたゲインを視感度相当の初期の設定値まで上昇させられる。
【００２０】かくして、モードは通常の監視状態になり、ゲインが視感度相当の所期の設定値まで上昇されるので、図８に示すように、明るいものだけでなく、背景全体もしっかりと確認できる。次に、ステップＳ７においてゲイン要求上昇信号を出力してから、所定時間、例えば１〜２秒経過したかを判別する。もし所定時間経過したならば、ステップＳ１に戻り、ゲイン低下要求信号を出力する。なお、この所定時間の間に、制御装置２の演算部２３は、メモリ２２に取り込んだゲインを下げた画像を用いて、監視領域内で火災が発生したか否かを検出するための演算を行う。
【００２１】この演算の一例として例えば、外接矩形Ｒ１の面積の変化を見る方法があり、撮像した６枚の画像における、その面積の最大値と最小値の比をとり、この値がある上限値と下限値を有する所定値内に収まれば炎と判断する。また、上限値より大きければ車両等の移動光源と判断し、下限値より小さければ固定電源であると判断する。なお、この所定時間はこのような画像処理にかかる時間によって変更可能であり、撮像する画像の数が増えるとそれに伴って長くなる。また、制御装置２の演算部２３では、メモリ２２に記憶された視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられたデータを用いて火災検出に関連して画像処理を行うので、つまり、図９に示すような本来の火災らしい領域のみを囲む外接矩形Ｒ１を用いて画像処理を行うことができるので、正確な火災判別が可能になる。
【００２２】このように本実施の形態では、画像処理時に使用する画像はゲインが下げられるため、換言すれば、画像処理の画像を取り込む際、その直前にゲインを下げているので、スミアのないきれいな画像が入力され、画像処理する際に適した画像となり、スミアに影響されることなく正確な火災判別が可能になり、また、通常の監視時には、ゲインが高く設定されているので、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できる。なお、本実施の形態では、画像処理時に画像のゲインが下げられるため、その間表示器３の画面は暗く、全体の背景を捕らえ（監視し）にくいが、ゲインが下げられている時間は短く、１／３０秒間隔で６枚の画像を取り込む場合は１／５秒程度であるので、視覚的には一瞬画面が暗くなった程度しか感じず、無視し得るものであり、実用上問題ない。もっとも、この短い時間の画面が暗くなる等の不都合を解消するのに、図１において、図示せずも、監視カメラ１と表示器３の間にＡＧＣ回路（オートゲインコントロール回路）を設けるか、或いは、表示器３を監視カメラ１の撮像装置１１の出力側に接続し、増幅器１２相当のゲインを有するアンプを表示器３側に設けるようにしてもよい。
【００２３】実施の形態２．図４はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図において、２Ａは監視カメラ１に接続され、そのゲインの調整等監視カメラ１に対して種々の制御を行うと共に、撮影した画像内に火災の領域があるか否かの判別等を行う画像処理手段としての制御装置である。この制御装置２Ａは、上述の構成要素２１〜２３、２６および２７の外に、メモリ２２と演算部２３に接続され、全体の制御や演算処理を行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２４Ａと、このマイクロプロセッサ２４Ａに接続され、後述のフローチャート（図６）のプログラム等を予め格納しているＲＯＭ２５Ａと、監視カメラ１の演算部１３に接続され、１フレーム毎の画像を記憶するフレームメモリ２８と、インタフェース３０を介してマイクロプロセッサ２４Ａおよびフレームメモリ２８間に設けられ、マイクロプロセッサ２４Ａの制御の下にフレームメモリ２８を制御する制御部２９とを備える。
【００２４】フレームメモリ２８はマイクロプロセッサ２４Ａから発生されるフレームメモリ制御信号がオンのとき入力される１フレームの画像を保持し、オフのとき入力される１フレーム毎の画像をそのまま通過させるようになされている。マイクロプロセッサ２４Ａは、上述のマイクロプロセッサ２４と同様撮像に際してその前後に監視カメラ１に対してゲインを切り換える予めコード化されたゲイン切換要求信号を発生すると共に、更に制御部２９に対してフレームメモリ制御信号を発生するようになされている。
【００２５】次に動作について、図５および図６を参照しながら説明する。火災検出の画像処理の撮像開始に当たり、先ず、制御装置２Ａのマイクロプロセッサ２４Ａは、インタフェース３０を介し制御部２９に対して図５（ａ）に示すようなフレームメモリ制御信号（オン）を時点ｔ１において送出する（ステップＳ１１）。これにより、制御部２９はフレームメモリ２８をオン状態として現在監視カメラ１が通常監視している画像を１フレーム分、つまり１画像分記憶して保持させる。そして、このフレームメモリ２８に記憶保持されている画像は表示器３で表示されるので、表示器３の表示画面は実質的に動画像が凍結状態となり、例えば図８に示すような背景全体を捕らえた画面となる。なお、このフレームメモリ２８に記憶保持される画像は、当然のことながら、ゲイン低下要求信号が出力される前のもので、ゲインが視感度相当に設定されているものである。
【００２６】次いで、マイクロプロセッサ２４Ａは制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図５（ｂ）に示すように時点ｔ２においてゲイン切換要求信号の１つであるゲイン低下要求信号を送出する（ステップＳ１２）。すると、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図５（ｃ）に示すように時点ｔ３においてゲイン切換信号の１つであるゲイン低下信号を送出する。これにより、増幅器１２は視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられる。
【００２７】そして、マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１３において監視カメラ１のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン低下信号の終端（立ち下がり）をもって判別すればよい。マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１３においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら始めて監視カメラ１が図５（ｄ）に示すように本来の撮像に入り（ステップＳ１４）、ここで複数枚例えば６枚の画像を撮像する。そして、６枚の画像の撮像が終了したかどうかを判別し（ステップＳ１５）、終了していなければステップＳ１６に進み、ここで撮像タイミング生成を行う。図５（ｄ）のパルスは、火災検出の画像処理に使用される画像（時点ｔ３〜ｔ４、ｔ４〜ｔ５の画像）を撮像しメモリ２２へ取り込むタイミングを示すが、監視カメラはこの火災検出用の画像取り込み期間以外でも、監視のために所定の周期で画像を撮像している。
【００２８】この撮像タイミング生成の処理では、上述と同様に制御装置２Ａは画像毎に監視カメラ１の増幅器１２でゲインを所定量下げられた画像信号を演算部１３を介して取り込み、その取り込んだ画像信号をＡ／Ｄ変換してメモリ２２の所定の画像メモリに記憶する等の処理を行う。そして、ステップＳ１５において６枚の画像の撮像が終了したことが判別されると、マイクロプロセッサ２４Ａは監視カメラ１の制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図５（ｂ）に示すように時点ｔ４においてゲイン切換要求信号の１つであるゲイン上昇要求信号を送出する（ステップＳ１７）。すると、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図５（ｃ）に示すように時点ｔ５においてゲイン切換信号の１つであるゲイン上昇信号を送出する。これにより、増幅器１２は下げられていたゲインを視感度相当の初期の設定値まで上昇させられる。
【００２９】次いで、マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１８において監視カメラ１のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン上昇信号の終端（立ち下がり）をもって判別すればよい。マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１８においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら、インタフェース３０を介し制御部２９に対して図５（ａ）に示すようなフレームメモリ制御信号（オフ）を時点ｔ６において送出する（ステップＳ１９）。つまり、送出中のフレームメモリ制御信号をハイレベルよりローレベルとする。これにより、制御部２９はフレームメモリ２８をオフ状態として現在監視カメラ１が監視している画像を１フレーム毎に逐次表示器３に供給させる。
【００３０】かくして、モードはゲインが視感度相当の初期の設定値まで上昇された通常の監視状態になり、表示器３は例えば図８に示すような背景全体を含む画面を表示する。次に、ステップＳ２１においてフレームメモリ制御信号を送出してから、所定時間、例えば１〜２秒経過したかを判別する。もし所定時間経過したならば、ステップＳ１に戻り、ゲイン低下要求信号を出力する。なお、この所定時間の間に、制御装置２Ａの演算部２３は、メモリ２２に取り込んだゲインを下げた画像を用いて、監視領域内で火災が発生したか否かを検出するための演算を行う。
【００３１】なお、制御装置２の演算部２３では、この場合も上述と同様にメモリ２２に記憶された視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられたデータを用いて火災検出に関連して画像処理を行うので、つまり、図９に示すような本来の火災らしい領域のみを囲む外接矩形Ｒ１を用いて画像処理を行うことができるので、正確な火災判別が可能になる。
【００３２】このように本実施の形態でも、上記実施の形態と同様に、ゲインを下げてから画像処理を行うため、スミアのないきれいな画像が入力され、画像処理する際に適した画像となり、スミアに影響されることなく正確な火災判別が可能になる。そして、本実施の形態では、更に撮像開始に当たり、先ず、フレームメモリをオン状態として監視している画像を取り込み表示器に表示させるので、通常の監視時は勿論、画像処理中でも表示器の画面は暗くなることがなく、背景全体もしっかりと確認でき、常に正確で安定した監視が可能になる。
【００３３】実施の形態３．ところで、上述のように例えばトンネル内に監視カメラを設置すると、車両の排気ガス等により監視カメラのレンズ部等が汚れる。このために、上述の実施の形態のように監視カメラのゲインを切り換える際には、監視カメラのレンズ部等の汚れを考慮することが望ましい。そこで、本実施の形態では、監視カメラ１のレンズ部等の汚れに応じて監視カメラの現在のゲイン（視感度用）および低下時のゲイン（画像処理用）を補正するゲイン補正手段（図示せず）を制御装置２（または２Ａ）内に設ける。このゲイン補正手段は、所定時間毎、例えば１日毎にマイクロプロセッサ２４（または２４Ａ）からの補正起動信号により起動され、以下のようにして監視カメラ１のレンズ部等の汚れに応じた補正ゲインを生成する。
【００３４】即ち、監視カメラ１を、図７に示すようにトンネル内の照明例えばナトリウム灯Ｎが少なくとも１つはその撮影領域に入るように設置する。そして、ゲイン補正手段は、制御装置のマイクロプロセッサ２４（または２４Ａ）から補正起動信号が入力されると、ナトリウム灯Ｎの平均輝度（現在値）を演算する。撮影領域に複数のナトリウム灯が在る場合には、その最も近傍に設置されたナトリウム灯の平均輝度を求めるようにする。
【００３５】なお、制御装置のＲＡＭ２６には、監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎが共に汚れていないとき、つまり、監視カメラ１等を設置する際にナトリウム灯Ｎの平均輝度が初期値として予め格納されている。従って、ゲイン補正手段では、演算された平均輝度即ち現在値がその初期値よりどれだけ減衰したかに基づいて監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れを求めることができる。換言すれば、ゲイン補正手段はナトリウム灯Ｎの平均輝度の初期値と現在値の差から実質的に監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎが汚れているか否かを判別することができる。そして、ゲイン補正手段は、監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れに応じてどれだけ現在のゲインを補正するかを考慮する、つまり、現在のゲインに監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れに応じて初期のゲインに加算される補正ゲインＣＧを次式に基づき演算する。
【００３６】
ＣＧ＝−２０log√（ＣＶ／ＩＣ）［ｄＢ］ ・・・（１）
【００３７】なお、上記（１）式において、ＣＶは平均輝度の現在値、ＩＣは平均輝度の初期値である。かくして、ゲイン補正手段は、演算された補正ゲインＣＧを初期のゲインに加算し、この値をその後の現在のゲインとするように、マイクロプロセッサ２４（２４Ａ）、インタフェース２７および監視カメラ１のインタフェース１５および制御部１４を介して増幅器１２を制御する。例えば、いま、ナトリウム灯Ｎの平均輝度の初期値が２００、現在値が１９２の場合、これらの値を上記（１）式に代入して算出すると、その補正ゲインＣＧは0.18［ｄＢ］である。従って、初期のゲインを例えば１２［ｄＢ］とすると、この値に補正ゲイン0.18［ｄＢ］を加えた値が、その後の補正された現在のゲインとして用いられ、この補正後の現在のゲインに対して、上述したような火災判別の画像処理時ゲインを下げる等の処理が行われる。勿論、この場合、現在のゲイン（視感度用）も低下時のゲイン（画像処理用）も共に0.18づつ上昇されることになる。
【００３８】図７は通常の監視状態時、火災判別に入るゲイン低下前に監視カメラ１から取り込んだ画像の現在のゲインに対して補正を行う場合の一例を示したものである。同図では時点ｔ１〜ｔ２とｔ３〜ｔ４においては、上記の実施の形態で示したように画像処理用の画像のメモリへの取り込みが行われる。時点ｔ１〜ｔ２で取り込んだ画像を画像処理して、監視領域内に火災が発生していないかを検出すると共に、ナトリウム灯Ｎの平均輝度を演算することで、監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れがないかを検出する。汚れがなければ、何も補正は行わないが、ここでは仮に汚れがあり、それに応じてゲインを補正する場合について説明する。
【００３９】平均輝度の減衰により汚れが発生していることを判別すると、上記（１）式よりどれだけゲインを補正するかを演算する（この判別および演算は時点ｔ２〜ｔ４の間に行われる）。そして、次回の画像処理用の画像を取り込み、つまり、時点ｔ３〜ｔ４から補正ゲインＣＧ（ｄＢ）分だけ現在のゲインから上昇させる。即ち、時点ｔ３〜ｔ４の間においては、初期のゲイン０（ｄＢ）に補正ゲインＣＧ（ｄＢ）を加えた値を補正後のゲインとし、また、時点ｔ４〜ｔ５における視感度相当のゲインは、初期のゲイン０（ｄＢ）に同様に補正ゲインＣＧ（ｄＢ）を加えた値を補正後のゲインとする。なお、例えば補正ゲインの上限値を記憶させておき、補正されたゲインがこの上限値を越えるときには警報などによりカメラやナトリウム灯の汚れがひどいことを警報するようにしてもよい。このように本実施の形態は、監視カメラのレンズ部等の汚れをも考慮して火災判別に必要な画像処理が行われるので、更に精度の高い火災判別が可能になる。
【００４０】実施の形態４．なお、上述の各実施の形態では、暗い監視領域として例えばトンネルに監視カメラを設置した場合を説明したが、例えば倉庫等その他の暗い監視領域に監視カメラを設けるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、明るさが暗い環境下に設置された撮影手段が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段を設け、撮影手段から画像を取り込む際に、そのゲインを下げるので、スミアに影響されることなく画像処理に適した画像が得られ、以て正確な火災判別が可能になり、火災の検出精度を向上できるという効果がある。また、通常の監視時には、ゲインが高く設定されているので、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できるという効果もある。
【００４２】また、この発明によれば、表示手段を撮影手段の出力側に接続しているので、画像処理中でも実用に支障を来さない程度に監視機能を保持でき、更に通常の監視時には、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できるという効果がある。
【００４３】また、この発明によれば、表示手段と撮影手段との間にあるフレームメモリを撮影期間中はオン状態とするので、通常の監視時は勿論、画像処理中でも背景全体もしっかりと確認でき、常に正確で安定した監視が可能になり、火災の検出精度の向上に寄与できるという効果がある。
【００４４】また、この発明によれば、少なくとも撮影手段の汚れに応じてこの撮影手段のゲインを補正するゲイン補正手段を設けたので、監視カメラのレンズ部等の汚れをも考慮して火災判別に必要な画像処理を行うことができ、更に精度の高い火災判別が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３の動作を説明するための図である。
【図８】監視カメラにより映される画像（原画像）の一例を示す図である。
【図９】二値化処理（抽出処理）後の画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 監視カメラ、２，２Ａ 制御装置、３ 表示器、１１ 撮像装置、１２増幅器、１４，２９ 制御部、２２ メモリ、２３ 演算部、２４，２４Ａ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、２５，２５Ａ ＲＯＭ、２６ ＲＡＭ。
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は火災検出に画像処理を用いた火災検出装置に関し、特にトンネルや倉庫等の暗い監視領域における火災を検出する場合等に用いて好適な火災検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来トンネルや倉庫等の暗い監視領域に監視カメラを設置し、この監視カメラが撮影する画像を遠方にある監視所のＣＲＴ等のモニタにより監視して、火災の発生やトンネル内の渋滞状況を監視する監視装置がある。この際、暗い環境下でも車両等を確実にモニタで監視できるように、監視カメラのゲインは高めに設定されている。このゲインのレベルを以下、視感度相当の感度という。また、近年、監視領域に監視カメラを設置し、その監視カメラが撮影した画像をコンピュータで処理する画像処理技術が高まり、画像処理を利用した火災や防犯等の異常を検出する検出装置が開発されてきている。
【０００３】このような画像処理を利用した火災検出装置として、例えば図８に示すように監視カメラで撮影された画面（ここでは一例として照明用のナトリウム灯Ｎ、車両ＣのテールランプＣＴおよび炎Ｆが示されている）に対して、二値化処理を施して図９に示すように所定の明るさを持つ領域だけを元の画像から抽出し、その抽出された領域（火災らしい領域）である炎Ｆ、ナトリウム灯Ｎ、テールランプＣＴのそれぞれの部分を外接する最小の外接矩形Ｒ１で囲み、この外接矩形Ｒ１で囲まれた火災らしい領域の画像に対して所定の処理を施すことにより火災判別を行うことが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来よりある監視装置と、画像処理を利用した上述のような検出装置を１つに纏め、監視領域をトンネルや倉庫等の暗い環境下とし、また検出対象を火災時の炎のように明るいものとすると、炎等の明るい物体の画像に図８に示すような縦のすじが入るいわゆるスミアが発生する。これは、監視カメラとして固体撮像素子を用いたＣＣＤカメラのようなものであると、受光面内の一部分に強い入射光が当たり、発生した信号電荷（キャリヤ）があふれ出して走査転送部に入った場合、画面上に縦すじとなって現れるものである。なお、監視カメラはナトリウム灯の光が直接入射することのないような場所に設置されるので、このナトリウム灯の抽出領域にはスミアが発生しない。
【０００５】従って、このようなスミアの発生している画像に対して上述のような画像処理を施した場合、発生したスミアのために図９の外接矩形の作成の段階では形成される外接矩形は同図に一点鎖線で示すような外接矩形Ｒ２（＞Ｒ１）となり、この外接矩形Ｒ２で囲まれた火災らしい領域を用いて画像処理を行うと、そのスミアの部分だけ本来の火災らしい領域を囲む外接矩形Ｒ１より大きいので、二値化処理前の画像（図８の画面状態）を見る限りでは背景全体を捕らえる通常の監視機能に支障はないけれども、二値化処理後の画像（図９の画面状態）に対しては火災判別に必要な正確な画像処理ができなくなり、正常な火災検出ができなくなるという問題点があった。
【０００６】この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができる火災検出装置を得ることを目的とするものである。また、スミアの影響を受けることなく確実に火災判別を行うことができ、しかも背景が分かりやすく安定した監視機能を確保できる火災検出装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる火災検出装置は、明るさが暗い環境下に設置され、監視領域を撮影する撮影手段と、この撮影手段により撮影された画像を表示する表示手段と、撮影手段が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段とを備え、画像処理手段は撮影手段から画像を取り込む際に、この撮影手段のゲインを下げるものである。
【０００８】また、この発明に係わる火災検出装置は、表示手段を撮影手段の出力側に接続したものである。
【０００９】また、この発明に係わる火災検出装置は、表示手段を撮影手段の出力側にフレームメモリを介して接続し、画像処理手段が撮影手段から画像を取り込む間はこのフレームメモリをオン状態とするものである。
【００１０】また、この発明に係わる火災検出装置は、少なくとも撮影手段の汚れに応じてこの撮影手段のゲインを補正するゲイン補正手段を備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を図を参照して説明する。
実施の形態１．図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図において、１は撮像手段としての監視カメラであって、例えばＣＣＤカメラなどが使用され、所定のサンプリング周期で監視領域を撮影するものである。この監視カメラ１は監視領域が例えばトンネルの場合には、そのトンネル内の監視区域全体を見渡せる位置に設置され、トンネル内で発生する火災を監視する。２は監視カメラ１に接続され、そのゲインの調整等監視カメラ１に対して種々の制御を行うと共に、撮影した画像内に火災の領域があるか否かの判別等を行う画像処理手段としての制御装置、３は監視カメラ１に接続され、その撮像画像を表示するモニタである表示手段としての表示器である。
【００１２】監視カメラ１は、監視領域を撮像する撮像装置１１と、この撮像装置１１に接続され、ここで撮像された画像信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２に接続され、ここで増幅された画像信号に対してガンマ補正等の処理を施す演算部１３と、撮像装置１１、増幅器１２および演算部１３に接続され、これらの各部を制御装置２からインタフェース１５を介して供給される制御信号に基づいて制御する制御部１４とを備える。制御部１４は制御装置２からの制御信号に基づいて、撮像装置１１には撮像開始の指令の印加の外に例えば電子シャッタ（図示せず）のアイリスおよびフォーカスの調整やシャッタ速度の切り換え、増幅器１２にはゲインの切り換え、演算部１３には例えばガンマ補正等を行わせる。
【００１３】制御装置２は、監視カメラ１の演算部１３に接続され、これより出力される画像信号のそれぞれを画素単位で多階調、例えば２５５階調のデジタル信号に変換するアナログーデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１と、このアナログーデジタル変換器２１に接続され、ここでデジタル化された画像信号を記憶するメモリ２２と、このメモリ２２に接続され、これより読み出された画像信号の二値化処理や外接矩形の作成等を行って撮像した画像内に火災の領域があるか否かを判別し、火災の検出等を行う演算部２３とを備える。メモリ２２は図示せずも監視カメラ１で撮影された画像の１画面分を格納する、複数個の画像メモリで構成され、複数の画像を格納できるようになされており、一番古い画像を削除しながら、順次新しい画像を更新格納していく。
【００１４】また、制御装置２は、メモリ２２と演算部２３に接続され、全体の制御や演算処理を行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２４と、このマイクロプロセッサ２４に接続され、後述のフローチャート（図３）のプログラム等を予め格納しているＲＯＭ２５と、マイクロプロセッサ２４に接続され、その演算処理の結果を一時的に記憶するＲＡＭ２６と、マイクロプロセッサ２４と監視カメラ１のインタフェース１５とを相互接続するインタフェース２７とを備える。マイクロプロセッサ２４は、後述されるように、画像処理用の画像の撮像に際してその前後に監視カメラ１に対してゲインを切り換える予めコード化されたゲイン切換要求信号を発生するようになされている。
【００１５】次に動作について、図２および図３を参照しながら説明する。常時、監視カメラ１は監視領域を撮影しており、撮像装置１１から出力された画像信号は増幅器１２で増幅され、演算部１３で所定の演算がされた後、表示器３へと出力され、表示器３に映る画像を監視することで、監視員は監視領域を監視できるようになっている。なお、この時点では、この撮影した画像はまだメモリ２２ヘ取り込まれない。火災検出の画像処理の撮像開始に当たり、先ず、制御装置２のマイクロプロセッサ２４は、監視カメラ１の制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図２（ａ）に示すように時点ｔ１においてゲイン切換要求信号の１つであるビットパターンにコード化されたゲイン低下要求信号を送出する（ステップＳ１）。
【００１６】このゲイン低下要求信号は、所定時間毎に送出されるように設定されている。所定時間は後で詳しく説明するが、画像を取り込む時間と画像を処理するための時間を合わせた時間である。次いで、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図２（ｂ）に示すように時点ｔ２においてゲイン切換信号の１つであるビットパターンにコード化されたゲイン低下信号を送出する。これにより、増幅器１２は視感度相当の所期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられる。
【００１７】そして、マイクロプロセッサ２４はステップＳ２において監視カメラ１のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン低下信号の終端（立ち下がり）をもって判別すればよい。マイクロプロセッサ２４はステップＳ２においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら始めて監視カメラ１が図２（ｃ）に示すように画像処理用の撮像に入り（ステップＳ３）、ここで複数枚例えば６枚の画像を撮像する。そして、６枚の画像の撮像が終了したかどうかを判別し（ステップＳ４）、終了していなければステップＳ５に進み、ここで撮像タイミング生成を行う。図２（ｃ）のパルスは、火災検出の画像処理に使用される画像（時点ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４の画像）を撮像しメモリ２２へ取り込むタイミングを示すが、監視カメラはこの火災検出用の画像取り込み期間以外でも、監視のために所定の周期で画像を撮像している。
【００１８】この撮像タイミング生成の処理では、制御装置２は画像毎に監視カメラ１の増幅器１２でゲインを所定量下げられた画像信号を演算部１３を介して取り込み、その取り込んだ画像信号をＡ／Ｄ変換してメモリ２２の所定の画像メモリに記憶する等の処理を行う。また、この段階では、監視カメラ１の増幅器１２でゲインを所定量下げられた画像信号が演算部１３を介して表示器３にも供給されるので、ゲインを下げた分だけ画面は暗いが撮影した画像に炎があっても図９の外接矩形Ｒ１に示すようなスミアのないきれいな画像が表示器３により表示される。
【００１９】そして、ステップＳ４において６枚の画像の撮像が終了したことが判別されると、マイクロプロセッサ２４は監視カメラ１の制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図２（ａ）に示すように時点ｔ３においてゲイン切換要求信号の１つで上述のゲイン低下要求信号と異なる別なあるビットパターンにコード化されたゲイン上昇要求信号を送出する（ステップＳ６）。すると、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図２（ｂ）に示すように時点ｔ４においてゲイン切換信号の１つである上述のゲイン低下信号と異なる別なあるビットパターンにコード化されたゲイン上昇信号を送出する。これにより、増幅器１２は下げられていたゲインを視感度相当の初期の設定値まで上昇させられる。
【００２０】かくして、モードは通常の監視状態になり、ゲインが視感度相当の所期の設定値まで上昇されるので、図８に示すように、明るいものだけでなく、背景全体もしっかりと確認できる。次に、ステップＳ７においてゲイン要求上昇信号を出力してから、所定時間、例えば１〜２秒経過したかを判別する。もし所定時間経過したならば、ステップＳ１に戻り、ゲイン低下要求信号を出力する。なお、この所定時間の間に、制御装置２の演算部２３は、メモリ２２に取り込んだゲインを下げた画像を用いて、監視領域内で火災が発生したか否かを検出するための演算を行う。
【００２１】この演算の一例として例えば、外接矩形Ｒ１の面積の変化を見る方法があり、撮像した６枚の画像における、その面積の最大値と最小値の比をとり、この値がある上限値と下限値を有する所定値内に収まれば炎と判断する。また、上限値より大きければ車両等の移動光源と判断し、下限値より小さければ固定電源であると判断する。なお、この所定時間はこのような画像処理にかかる時間によって変更可能であり、撮像する画像の数が増えるとそれに伴って長くなる。また、制御装置２の演算部２３では、メモリ２２に記憶された視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられたデータを用いて火災検出に関連して画像処理を行うので、つまり、図９に示すような本来の火災らしい領域のみを囲む外接矩形Ｒ１を用いて画像処理を行うことができるので、正確な火災判別が可能になる。
【００２２】このように本実施の形態では、画像処理時に使用する画像はゲインが下げられるため、換言すれば、画像処理の画像を取り込む際、その直前にゲインを下げているので、スミアのないきれいな画像が入力され、画像処理する際に適した画像となり、スミアに影響されることなく正確な火災判別が可能になり、また、通常の監視時には、ゲインが高く設定されているので、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できる。なお、本実施の形態では、画像処理時に画像のゲインが下げられるため、その間表示器３の画面は暗く、全体の背景を捕らえ（監視し）にくいが、ゲインが下げられている時間は短く、１／３０秒間隔で６枚の画像を取り込む場合は１／５秒程度であるので、視覚的には一瞬画面が暗くなった程度しか感じず、無視し得るものであり、実用上問題ない。もっとも、この短い時間の画面が暗くなる等の不都合を解消するのに、図１において、図示せずも、監視カメラ１と表示器３の間にＡＧＣ回路（オートゲインコントロール回路）を設けるか、或いは、表示器３を監視カメラ１の撮像装置１１の出力側に接続し、増幅器１２相当のゲインを有するアンプを表示器３側に設けるようにしてもよい。
【００２３】実施の形態２．図４はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図において、２Ａは監視カメラ１に接続され、そのゲインの調整等監視カメラ１に対して種々の制御を行うと共に、撮影した画像内に火災の領域があるか否かの判別等を行う画像処理手段としての制御装置である。この制御装置２Ａは、上述の構成要素２１〜２３、２６および２７の外に、メモリ２２と演算部２３に接続され、全体の制御や演算処理を行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２４Ａと、このマイクロプロセッサ２４Ａに接続され、後述のフローチャート（図６）のプログラム等を予め格納しているＲＯＭ２５Ａと、監視カメラ１の演算部１３に接続され、１フレーム毎の画像を記憶するフレームメモリ２８と、インタフェース３０を介してマイクロプロセッサ２４Ａおよびフレームメモリ２８間に設けられ、マイクロプロセッサ２４Ａの制御の下にフレームメモリ２８を制御する制御部２９とを備える。
【００２４】フレームメモリ２８はマイクロプロセッサ２４Ａから発生されるフレームメモリ制御信号がオンのとき入力される１フレームの画像を保持し、オフのとき入力される１フレーム毎の画像をそのまま通過させるようになされている。マイクロプロセッサ２４Ａは、上述のマイクロプロセッサ２４と同様撮像に際してその前後に監視カメラ１に対してゲインを切り換える予めコード化されたゲイン切換要求信号を発生すると共に、更に制御部２９に対してフレームメモリ制御信号を発生するようになされている。
【００２５】次に動作について、図５および図６を参照しながら説明する。火災検出の画像処理の撮像開始に当たり、先ず、制御装置２Ａのマイクロプロセッサ２４Ａは、インタフェース３０を介し制御部２９に対して図５（ａ）に示すようなフレームメモリ制御信号（オン）を時点ｔ１において送出する（ステップＳ１１）。これにより、制御部２９はフレームメモリ２８をオン状態として現在監視カメラ１が通常監視している画像を１フレーム分、つまり１画像分記憶して保持させる。そして、このフレームメモリ２８に記憶保持されている画像は表示器３で表示されるので、表示器３の表示画面は実質的に動画像が凍結状態となり、例えば図８に示すような背景全体を捕らえた画面となる。なお、このフレームメモリ２８に記憶保持される画像は、当然のことながら、ゲイン低下要求信号が出力される前のもので、ゲインが視感度相当に設定されているものである。
【００２６】次いで、マイクロプロセッサ２４Ａは制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図５（ｂ）に示すように時点ｔ２においてゲイン切換要求信号の１つであるゲイン低下要求信号を送出する（ステップＳ１２）。すると、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図５（ｃ）に示すように時点ｔ３においてゲイン切換信号の１つであるゲイン低下信号を送出する。これにより、増幅器１２は視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられる。
【００２７】そして、マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１３において監視カメラ１のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン低下信号の終端（立ち下がり）をもって判別すればよい。マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１３においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら始めて監視カメラ１が図５（ｄ）に示すように本来の撮像に入り（ステップＳ１４）、ここで複数枚例えば６枚の画像を撮像する。そして、６枚の画像の撮像が終了したかどうかを判別し（ステップＳ１５）、終了していなければステップＳ１６に進み、ここで撮像タイミング生成を行う。図５（ｄ）のパルスは、火災検出の画像処理に使用される画像（時点ｔ３〜ｔ４、ｔ４〜ｔ５の画像）を撮像しメモリ２２へ取り込むタイミングを示すが、監視カメラはこの火災検出用の画像取り込み期間以外でも、監視のために所定の周期で画像を撮像している。
【００２８】この撮像タイミング生成の処理では、上述と同様に制御装置２Ａは画像毎に監視カメラ１の増幅器１２でゲインを所定量下げられた画像信号を演算部１３を介して取り込み、その取り込んだ画像信号をＡ／Ｄ変換してメモリ２２の所定の画像メモリに記憶する等の処理を行う。そして、ステップＳ１５において６枚の画像の撮像が終了したことが判別されると、マイクロプロセッサ２４Ａは監視カメラ１の制御部１４に対しインタフェース２７および１５を介して図５（ｂ）に示すように時点ｔ４においてゲイン切換要求信号の１つであるゲイン上昇要求信号を送出する（ステップＳ１７）。すると、監視カメラ１の制御部１４は増幅器１２に対して図５（ｃ）に示すように時点ｔ５においてゲイン切換信号の１つであるゲイン上昇信号を送出する。これにより、増幅器１２は下げられていたゲインを視感度相当の初期の設定値まで上昇させられる。
【００２９】次いで、マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１８において監視カメラ１のゲイン切換は完了したかどうかを判別する。このゲイン切換完了の判別は、例えばゲイン上昇信号の終端（立ち下がり）をもって判別すればよい。マイクロプロセッサ２４ＡはステップＳ１８においてゲイン切換が完了していなければ完了するまで待機し、完了したら、インタフェース３０を介し制御部２９に対して図５（ａ）に示すようなフレームメモリ制御信号（オフ）を時点ｔ６において送出する（ステップＳ１９）。つまり、送出中のフレームメモリ制御信号をハイレベルよりローレベルとする。これにより、制御部２９はフレームメモリ２８をオフ状態として現在監視カメラ１が監視している画像を１フレーム毎に逐次表示器３に供給させる。
【００３０】かくして、モードはゲインが視感度相当の初期の設定値まで上昇された通常の監視状態になり、表示器３は例えば図８に示すような背景全体を含む画面を表示する。次に、ステップＳ２１においてフレームメモリ制御信号を送出してから、所定時間、例えば１〜２秒経過したかを判別する。もし所定時間経過したならば、ステップＳ１に戻り、ゲイン低下要求信号を出力する。なお、この所定時間の間に、制御装置２Ａの演算部２３は、メモリ２２に取り込んだゲインを下げた画像を用いて、監視領域内で火災が発生したか否かを検出するための演算を行う。
【００３１】なお、制御装置２の演算部２３では、この場合も上述と同様にメモリ２２に記憶された視感度相当の初期の設定値より少なくとも表示器３で表示される画面にスミアが生じない程度のゲインまで所定量だけそのゲインを下げられたデータを用いて火災検出に関連して画像処理を行うので、つまり、図９に示すような本来の火災らしい領域のみを囲む外接矩形Ｒ１を用いて画像処理を行うことができるので、正確な火災判別が可能になる。
【００３２】このように本実施の形態でも、上記実施の形態と同様に、ゲインを下げてから画像処理を行うため、スミアのないきれいな画像が入力され、画像処理する際に適した画像となり、スミアに影響されることなく正確な火災判別が可能になる。そして、本実施の形態では、更に撮像開始に当たり、先ず、フレームメモリをオン状態として監視している画像を取り込み表示器に表示させるので、通常の監視時は勿論、画像処理中でも表示器の画面は暗くなることがなく、背景全体もしっかりと確認でき、常に正確で安定した監視が可能になる。
【００３３】実施の形態３．ところで、上述のように例えばトンネル内に監視カメラを設置すると、車両の排気ガス等により監視カメラのレンズ部等が汚れる。このために、上述の実施の形態のように監視カメラのゲインを切り換える際には、監視カメラのレンズ部等の汚れを考慮することが望ましい。そこで、本実施の形態では、監視カメラ１のレンズ部等の汚れに応じて監視カメラの現在のゲイン（視感度用）および低下時のゲイン（画像処理用）を補正するゲイン補正手段（図示せず）を制御装置２（または２Ａ）内に設ける。このゲイン補正手段は、所定時間毎、例えば１日毎にマイクロプロセッサ２４（または２４Ａ）からの補正起動信号により起動され、以下のようにして監視カメラ１のレンズ部等の汚れに応じた補正ゲインを生成する。
【００３４】即ち、監視カメラ１を、図７に示すようにトンネル内の照明例えばナトリウム灯Ｎが少なくとも１つはその撮影領域に入るように設置する。そして、ゲイン補正手段は、制御装置のマイクロプロセッサ２４（または２４Ａ）から補正起動信号が入力されると、ナトリウム灯Ｎの平均輝度（現在値）を演算する。撮影領域に複数のナトリウム灯が在る場合には、その最も近傍に設置されたナトリウム灯の平均輝度を求めるようにする。
【００３５】なお、制御装置のＲＡＭ２６には、監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎが共に汚れていないとき、つまり、監視カメラ１等を設置する際にナトリウム灯Ｎの平均輝度が初期値として予め格納されている。従って、ゲイン補正手段では、演算された平均輝度即ち現在値がその初期値よりどれだけ減衰したかに基づいて監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れを求めることができる。換言すれば、ゲイン補正手段はナトリウム灯Ｎの平均輝度の初期値と現在値の差から実質的に監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎが汚れているか否かを判別することができる。そして、ゲイン補正手段は、監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れに応じてどれだけ現在のゲインを補正するかを考慮する、つまり、現在のゲインに監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れに応じて初期のゲインに加算される補正ゲインＣＧを次式に基づき演算する。
【００３６】
ＣＧ＝−２０log√（ＣＶ／ＩＣ）［ｄＢ］ ・・・（１）
【００３７】なお、上記（１）式において、ＣＶは平均輝度の現在値、ＩＣは平均輝度の初期値である。かくして、ゲイン補正手段は、演算された補正ゲインＣＧを初期のゲインに加算し、この値をその後の現在のゲインとするように、マイクロプロセッサ２４（２４Ａ）、インタフェース２７および監視カメラ１のインタフェース１５および制御部１４を介して増幅器１２を制御する。例えば、いま、ナトリウム灯Ｎの平均輝度の初期値が２００、現在値が１９２の場合、これらの値を上記（１）式に代入して算出すると、その補正ゲインＣＧは0.18［ｄＢ］である。従って、初期のゲインを例えば１２［ｄＢ］とすると、この値に補正ゲイン0.18［ｄＢ］を加えた値が、その後の補正された現在のゲインとして用いられ、この補正後の現在のゲインに対して、上述したような火災判別の画像処理時ゲインを下げる等の処理が行われる。勿論、この場合、現在のゲイン（視感度用）も低下時のゲイン（画像処理用）も共に0.18づつ上昇されることになる。
【００３８】図７は通常の監視状態時、火災判別に入るゲイン低下前に監視カメラ１から取り込んだ画像の現在のゲインに対して補正を行う場合の一例を示したものである。同図では時点ｔ１〜ｔ２とｔ３〜ｔ４においては、上記の実施の形態で示したように画像処理用の画像のメモリへの取り込みが行われる。時点ｔ１〜ｔ２で取り込んだ画像を画像処理して、監視領域内に火災が発生していないかを検出すると共に、ナトリウム灯Ｎの平均輝度を演算することで、監視カメラ１のレンズ部およびナトリウム灯Ｎの汚れがないかを検出する。汚れがなければ、何も補正は行わないが、ここでは仮に汚れがあり、それに応じてゲインを補正する場合について説明する。
【００３９】平均輝度の減衰により汚れが発生していることを判別すると、上記（１）式よりどれだけゲインを補正するかを演算する（この判別および演算は時点ｔ２〜ｔ４の間に行われる）。そして、次回の画像処理用の画像を取り込み、つまり、時点ｔ３〜ｔ４から補正ゲインＣＧ（ｄＢ）分だけ現在のゲインから上昇させる。即ち、時点ｔ３〜ｔ４の間においては、初期のゲイン０（ｄＢ）に補正ゲインＣＧ（ｄＢ）を加えた値を補正後のゲインとし、また、時点ｔ４〜ｔ５における視感度相当のゲインは、初期のゲイン０（ｄＢ）に同様に補正ゲインＣＧ（ｄＢ）を加えた値を補正後のゲインとする。なお、例えば補正ゲインの上限値を記憶させておき、補正されたゲインがこの上限値を越えるときには警報などによりカメラやナトリウム灯の汚れがひどいことを警報するようにしてもよい。このように本実施の形態は、監視カメラのレンズ部等の汚れをも考慮して火災判別に必要な画像処理が行われるので、更に精度の高い火災判別が可能になる。
【００４０】実施の形態４．なお、上述の各実施の形態では、暗い監視領域として例えばトンネルに監視カメラを設置した場合を説明したが、例えば倉庫等その他の暗い監視領域に監視カメラを設けるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、明るさが暗い環境下に設置された撮影手段が撮影した画像を処理して監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段を設け、撮影手段から画像を取り込む際に、そのゲインを下げるので、スミアに影響されることなく画像処理に適した画像が得られ、以て正確な火災判別が可能になり、火災の検出精度を向上できるという効果がある。また、通常の監視時には、ゲインが高く設定されているので、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できるという効果もある。
【００４２】また、この発明によれば、表示手段を撮影手段の出力側に接続しているので、画像処理中でも実用に支障を来さない程度に監視機能を保持でき、更に通常の監視時には、背景全体もしっかりと確認でき、本来の安定した監視機能を確保できるという効果がある。
【００４３】また、この発明によれば、表示手段と撮影手段との間にあるフレームメモリを撮影期間中はオン状態とするので、通常の監視時は勿論、画像処理中でも背景全体もしっかりと確認でき、常に正確で安定した監視が可能になり、火災の検出精度の向上に寄与できるという効果がある。
【００４４】また、この発明によれば、少なくとも撮影手段の汚れに応じてこの撮影手段のゲインを補正するゲイン補正手段を設けたので、監視カメラのレンズ部等の汚れをも考慮して火災判別に必要な画像処理を行うことができ、更に精度の高い火災判別が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３の動作を説明するための図である。
【図８】監視カメラにより映される画像（原画像）の一例を示す図である。
【図９】二値化処理（抽出処理）後の画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 監視カメラ、２，２Ａ 制御装置、３ 表示器、１１ 撮像装置、１２増幅器、１４，２９ 制御部、２２ メモリ、２３ 演算部、２４，２４Ａ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、２５，２５Ａ ＲＯＭ、２６ ＲＡＭ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 明るさが暗い環境下に設置され、監視領域を撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された画像を表示する表示手段と、上記撮影手段が撮影した画像を処理して上記監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段とを備え、上記画像処理手段は上記撮影手段から画像を取り込む際に、該撮影手段のゲインを下げることを特徴とする火災検出装置。
【請求項２】 上記表示手段を上記撮影手段の出力側に接続したことを特徴とする請求項１記載の火災検出装置。
【請求項３】 上記表示手段を上記撮影手段の出力側にフレームメモリを介して接続し、上記画像処理手段が上記撮影手段から画像を取り込む間は該フレームメモリをオン状態とすることを特徴とする請求項１記載の火災検出装置。
【請求項４】 少なくとも撮影手段の汚れに応じて該撮影手段のゲインを補正するゲイン補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の火災検出装置。
【請求項１】 明るさが暗い環境下に設置され、監視領域を撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された画像を表示する表示手段と、上記撮影手段が撮影した画像を処理して上記監視領域に火災が発生したか否かを検出する画像処理手段とを備え、上記画像処理手段は上記撮影手段から画像を取り込む際に、該撮影手段のゲインを下げることを特徴とする火災検出装置。
【請求項２】 上記表示手段を上記撮影手段の出力側に接続したことを特徴とする請求項１記載の火災検出装置。
【請求項３】 上記表示手段を上記撮影手段の出力側にフレームメモリを介して接続し、上記画像処理手段が上記撮影手段から画像を取り込む間は該フレームメモリをオン状態とすることを特徴とする請求項１記載の火災検出装置。
【請求項４】 少なくとも撮影手段の汚れに応じて該撮影手段のゲインを補正するゲイン補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の火災検出装置。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図６】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図６】
【公開番号】特開平１０−１６２２６７
【公開日】平成１０年（１９９８）６月１９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−３２１８６４
【出願日】平成８年（１９９６）１２月２日
【出願人】（０００２３３８２６）能美防災株式会社 (918)
【公開日】平成１０年（１９９８）６月１９日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）１２月２日
【出願人】（０００２３３８２６）能美防災株式会社 (918)
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