JP2001174413A - モノレールにおけるレール表面のひび割れ検出方法及びその表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ひび割れ状況を掌握し易くして信頼性及び作
業性の高いモノレールにおけるレール表面のひび割れ検
出方法及びその表示方法を提供する。 【解決手段】モノレール２１のレール表面２０のひび割
れを検出する方法及びその表示方法であって、レール表
面２０をカメラ３１によって撮像し、得られた画像デー
タを画像処理してレール表面２０を分割した小区分毎に
ひび割れの抽出・定量化処理を行い、各小区分毎に出力
表示を行う。また、検出されたレール表面２０のひび割
れ情報を、連続する多数の小区分の全てについて求め、
これらのひび割れ情報をその分布図７０、７１と共に表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両が跨いで走行
するモノレールのレール表面の点検の際に、鉄筋コンク
リートあるいは鋼材で形成されたレール表面のひび割れ
を検出する方法及びそのひび割れを表示する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】既設のモノレールのレールの維持管理や
補修・補強等の際、定期的な点検や調査によって現時点
でのレール表面の損傷劣化状況を把握し、その結果に基
づいてモノレールの耐久性を的確に評価、診断する必要
がある。従来、例えば特開平３−１６０３４９号公報等
に開示されているように、車両にＣＣＤカメラ等のデジ
タル画像を撮影できるカメラを搭載し、車両を移動させ
ながらカメラによってレール表面の映像を撮影して記憶
媒体に記憶させ、記憶された画像データからレール表面
のひび割れや疵を表す画像を取り出し、その画像の特徴
を強調してひび割れや疵を検出する方法が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
では、カメラで撮影した画像データによってひび割れや
疵を検出して、それをディスプレー等に表示する場合に
線画像として表示している。しかし、ディスプレーの大
きさに限界があり、道路やモノレールにおけるように点
検する範囲が広い場合に点検範囲全体をディスプレーの
１画面の中で一度に表示すると、カメラの１画面に表示
される線画像が極めて小さく表示され、そのため線画像
が不鮮明になったりして、ひび割れや疵の状態を掌握し
にくいという問題があった。本発明はかかる事情に鑑み
てなされたもので、カメラによって撮影した画像データ
を画像処理して小区分毎に出力表示を行って点検範囲の
ひび割れ情報を作成し、ひび割れ状況を掌握し易くして
信頼性及び作業性の高いモノレールにおけるレール表面
のひび割れ検出方法及びその表示方法を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るモノレールにおけるレール表面のひび割れ検出方法
は、レール表面をカメラによって撮像し、得られた画像
データを画像処理してレール表面をモノレールの進行方
向に分割した小区分毎にひび割れの抽出・定量化処理を
行い、各小区分毎に出力表示を行う。これにより、各小
区分毎にひび割れの程度に応じたひび割れ情報が得ら
れ、例えば各小区分を縮小又は拡大してレール表面全体
のひび割れの状況や詳細な状況を検出することができ、
点検範囲が広い場合でも安全で、人為的な誤差が生じに
くい信頼性の高いひび割れ情報が得られる。

【０００５】本発明に係るモノレールにおけるレール表
面のひび割れ検出方法において、カメラは、モノレール
の進行方向に対して直角方向に複数台並べて配置され、
しかもレール表面に対向して設けられ、モノレールの進
行方向に走行する点検用車両に載せて撮像し、画像デー
タは、点検用車両の走行位置と共に得られるデータから
構成してもよい。この場合、複数台のカメラによってモ
ノレールの上面及び両側面を含むレール表面を同時に撮
影し、モノレールの進行方向に対して直角方向に並ぶ画
像データを得るので、カメラを搭載した点検用車両はモ
ノレール上を直進するだけで、点検用車両やカメラを横
方向や縦方向に移動することなく、短時間にモノレール
の全長にわたる全てのレール表面を撮影することができ
る。また、本発明に係るモノレールにおけるレール表面
のひび割れ検出方法において、出力表示は、各小区分毎
にひび割れの程度に応じて異なる色彩又は明度に階調化
され、更に、階調化された色彩又は明度からなるひび割
れ情報をレール表面の各小区分位置に貼り付けて形成し
てもよい。この場合、各小区分毎にひび割れの程度が明
確になり、ひび割れの程度に応じた対策を即座に取るこ
とが可能となる。

【０００６】前記目的に沿う本発明に係るモノレールに
おけるレール表面のひび割れ表示方法は、レール表面を
カメラによって撮像し、得られた画像データを画像処理
してレール表面をモノレールの進行方向に分割した小区
分毎にひび割れの抽出・定量化処理を行い、各小区分毎
に出力表示を行い、出力表示は、各小区分毎にひび割れ
の程度に応じて異なる色彩又は明度に階調化され、更
に、階調化された色彩又は明度からなるレール表面のひ
び割れ情報を、連続する多数の小区分の全てについて求
め、これらのひび割れ情報をその分布図と共に表示し、
しかも、レール表面の全部について、更に拡大した詳細
データを含むようにしている。この場合、連続する多数
の小区分の全てについてひび割れ情報が得られ、表示装
置の１画面で全てのレール表面のひび割れ状況を掌握で
きる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれ
ぞれ本発明の一実施の形態に係るモノレールにおけるレ
ール表面のひび割れ検出方法に用いるひび割れ検出装置
の正面図、側面図、図２は同ひび割れ検出方法に用いる
ひび割れ検出装置の複数のカメラの画像の相対位置を示
す説明図、図３は画像処理の状態を示す説明図、図４は
同ひび割れ検出方法に用いるひび割れ検出装置のブロッ
ク図、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ同ひび割
れ検出方法で得られた画像データを示す説明図、分布図
及び広範囲分布図、図６は同ひび割れ検出方法を示すフ
ローチャート、図７は同ひび割れ検出方法に用いられる
ひび割れの分布図を示す説明図である。

【０００８】図１に示すように、本発明の一実施の形態
に係るモノレールにおけるレール表面のひび割れ検出方
法に用いるひび割れ検出装置１０は、モノレール２１の
Ｉ型のレール表面２０を撮影してデジタル量の画像デー
タを取得する撮像装置３０を備えている。撮像装置３０
は、モノレール２１のレール表面２０の少なくとも上面
２０１、右側面２０２及び左側面２０３に沿って等間隔
で撮影できる複数台、例えば上面用に１台、側面用にそ
れぞれ２台、計５台のカメラ３１と、カメラ３１が明瞭
な画面を得られるように、カメラ３１の視野より広い範
囲の撮影面に照明を当てる照明装置３２と、画像記憶媒
体３３とを備えている。各カメラ３１によって撮影され
る画像データは、例えばＣＣＤカメラやデジタルビデオ
カメラなどのようにデジタル量として出力され、画像記
憶媒体３３に記憶される。カメラ３１、照明装置３２を
備えた撮像装置３０は、モノレール２１の進行方向に向
かってレール表面２０と平行に移動できる点検用車両４
０に載置されている。なお、点検用車両４０には進行方
向の前端面又は後端面に突出する複数の搭載部４１を設
け、搭載部４１には各カメラ３１が、撮影された隣り合
う画像データが互いに僅かに重なって撮影されるように
レール表面２０に対向し、モノレール２１の進行方向に
対して直角方向に揃えて配置され、複数台のカメラ３１
が同時に撮影を開始するように、撮像装置３０に設けら
れた制御装置によって制御される。

【０００９】図２、図３に示すように、複数台（この場
合５台）のカメラ３１（＃１カメラ〜＃５カメラ）によ
って撮影された画像３４は、撮像装置３０により、各カ
メラ３１のそれぞれの画像データの頭部が揃えられる。
カメラ３１は、例えば１秒間に３０コマ程度の複数の連
続した画像３４を録画するが、各カメラ３１がモノレー
ル２１の進行方向に点検用車両４０によって移動しなが
ら録画すると、点検用車両４０の走行位置と共に画像デ
ータが得られる。しかし、移動にしたがって移動方向に
隣接する各画像３４どうしに重なる部分が多くなり、こ
のままでは画像データの評価が難しくなる。それで、図
３に示すように、カメラ３１の移動速度に応じて連続し
た画像３４から複数コマ毎に画像３４を抜き出し、抜き
出された画像３４を連続して並べたときに、隣接する画
像３４どうしが僅かに重なる程度の連続画像３５が得ら
れるように編集する。例えば、点検用車両４０の移動速
度を５ｍ／ｓｅｃ（時速１８ｋｍ）程度とし、カメラ３
１の撮影速度を３０コマ／ｓｅｃ程度として、１コマが
１０００ｍｍ×７００ｍｍ程度の小区分の範囲を撮影す
ると、４コマ毎に１コマ抜き出して並べることによって
連続画像３５が得られる。なお、実際には、点検車両４
０の振動によって画像のブレが生じる場合があるが、そ
のときは、移動速度を時速１０ｋｍ以下に減速して撮影
し、連続したコマから間隔を広げて抜き出し、連続画像
３５を得てもよい。この連続画像３５の１コマの画像デ
ータＲ０は隣接部分に重なり部分を含んだデータであ
り、画像データＲ０を接ぎ合わせる画像合成を行うこと
によって、モノレール２１の進行方向に沿って連続した
レール表面２０の複数の画像データＲ０が得られる。こ
の連続した複数の画像データＲ０は、モノレール２１の
進行方向に区分された大区分に分けられ、更に大区分毎
に区分内の画像３４の１コマ（画像データＲ０）毎に小
区分番号を付ける。すなわち、モノレール２１の進行方
向に沿って、例えば図５（Ｃ）に示すように、１ｋｍ毎
にレール表面２０を大区分に分割して大区分番号Ｐ１、
Ｐ２〜Ｐｉを付し、更に図５（Ｂ）に示すように、大区
分毎に撮影した５台のカメラ３１（＃１カメラ〜＃５カ
メラ）の画像３４の画像データＲ０に、モノレール２１
の進行方向に順番に小区分番号（Ｑ１１〜Ｑ５１、Ｑ１
２〜Ｑ５２・・・Ｑ１ｎ〜Ｑ５ｎ）を付し、順次、画像
記憶媒体３３の大区分番号と同じ番号を付したファイル
（Ｐ１、Ｐ２〜Ｐｉ）に格納される。

【００１０】図４に示すように、画像記憶媒体３３に記
憶された画像データＲ０は画像編集装置５０によって隣
接する小区分（例えばＱ１１とＱ２１、Ｑ１１とＱ１２
等）毎の画像データＲ０の互いに重なる部分を削除する
編集処理がなされ、ノイズの少ない必要な画像データＲ
１のみが取出され、その画像データＲ１はパソコン等の
画像処理装置６０によって画像処理する。画像処理装置
６０では、図５（Ａ）に示すように、画像データＲ１
を、レール表面２０を分割した小区分毎に濃度変換処理
を行って画像濃度を平滑化し、ひび割れの線の太さ毎に
分別してひび割れの特徴点の抽出・定量化処理を行い、
各小区分毎にひび割れの特徴量、例えば線の太さや長さ
を計算して色別に表示する。例えばひび割れの大きいも
のは赤色、中くらいのものは青色、小さいものは緑色等
によって色分けする。各小区分毎にひび割れの特徴量は
それぞれデータ処理されて、このひび割れ情報を各小区
分位置に貼り付け、図５（Ｂ）に示すように、レール表
面２０の大区分毎のひび割れの程度を表示する分布図７
０を作成し、これを図５（Ｃ）に示すように、全レール
表面２０について求めて連続した広範囲分布図７１を形
成する。この分布図７０及び広範囲分布図７１を順次、
録画テープや磁気テープなどの記憶媒体８１に録画又は
デジタル量で記録して、ＣＲＴや液晶ディスプレイ、プ
リンターなどの表示装置８０に出力表示できるようにす
る。

【００１１】ここで、本発明の一実施の形態に係るモノ
レールにおけるレール表面のひび割れ検出方法及び表示
方法について説明する（図６に示すフローチャート参
照）。 （１）撮像装置３０を点検用車両４０に載せて移動させ
ながらレール表面２０を複数台（この場合５台）のカメ
ラ３１によって撮像し、その画像データＲ０を画像記憶
媒体３３に記憶させる（ステップ１）。 （２）画像記憶媒体３３の画像データＲ０を画像編集装
置５０に入力し、隣接する小区分（例えばＱ１１とＱ１
２、Ｑ１２とＱ１３等）毎の画像データＲ０の互いに重
なる部分を削除し、重なりによって生じる濃淡の濃い部
分や濃い線など、間違った判断をし易い部分を取り除い
て必要な部分の画像データＲ１を得る（ステップ２）。 （３）画像データＲ１を画像処理装置６０に入力し、濃
度変換処理を行う（ステップ３）。濃度変換処理は、取
り込んだ画像データＲ１で表される画像は明るい画像か
ら暗い画像までバラツキがあるため、画像濃度の平均値
を求め、その平均値が画像濃度の中心濃度になるように
処理して、画像濃度のバラツキを少なくする。

【００１２】（４）画像データＲ１のひび割れ線のデー
タを強調するために、例えば５×５マトリックスの画素
を持った演算子によって、縦、横、右下がり斜め又は左
下がり斜めに連続する画像を強調する特徴量を決める特
徴点処理を行う（ステップ４）。特徴点処理は、例え
ば、縦線（Ｘ方向）、横線（Ｙ方向）、斜め方向につい
てそれぞれ幅が、例えば０．１〜０．１９までを特徴点
Ａ、０．２〜０．２９までを特徴点Ｂ、０．３以上を特
徴点Ｃとして、それぞれの特徴点の画像データが通過す
るようにしたフィルターに画像データＲ１を通す。 （５）各特徴点Ａ、Ｂ、Ｃを通過させるフィルターを通
った画像データＲ１を、平均濃度をしきい値として白黒
の濃淡の度合いによって２値化した線としての画像デー
タＲ２を抽出する（ステップ５）。 （６）各特徴点Ａ、Ｂ、Ｃで抽出して２値化された線と
しての画像データＲ２によって線描写をし、線抽出処理
を行う（ステップ６）。したがって、２値化後の描写さ
れた線は太い線も細い線も同じ太さの線として表され
る。 （７）描写された線に、特徴点毎に色付けしてひび割れ
の程度に応じて異なる色彩又は明度に階調化し、これら
のひび割れ情報により疵種の判別を容易にする（ステッ
プ７）。例えば、特徴点Ａで抽出処理された線データは
緑色、特徴点Ｂで抽出処理された線データは青色、特徴
点Ｃで抽出処理された線データは赤色に色分けして、疵
の種類を判別しやすいようにする。

【００１３】（８）各特徴点別に線データの長さとその
面積を算出してひび割れ情報を定量化する（ステップ
８）。 （９）各特徴点別に求めた線データの長さとその面積を
合計し、各画像データＲ２毎のひび割れの総長さと総面
積を求める（ステップ９）。 （１０）各画像データＲ２毎のひび割れの総長さと総面
積データ（ひび割れ情報）をそれぞれ対応する小区分毎
の線画像として記憶し、レール表面の各小区分位置に貼
り付けて表示装置８０に表示する（ステップ１０）。 （１１）図７に示すように、画像処理した各小区分毎の
線画像を縮小し、各線画像をレール表面２０の小区分番
地に従って隣どうしを突き合わせ、レール表面番号毎の
ひび割れの分布図７０を作成する。分布図７０は、各線
画像のひび割れ長さ又は面積を予め定めた評価長さ又は
評価面積と照合し、照合結果が評価基準内であれば予め
定めた色でその線画像のある小区分の画面を塗りつぶ
す。例えば、評価長さａを１〜２ｍに設定したとき、画
像処理で得られたひび割れ長さがこの間（例えば１．５
ｍ）であれば緑色、評価長さｂを２〜４ｍに設定したと
き、画像処理で得られたひび割れ長さがこの間（例えば
２．５ｍ）であれば青色、評価長さｃを４ｍ以上に設定
したとき、画像処理で得られたひび割れ長さがこの間
（例えば５．５ｍ）であれば赤色とする。以上の処理を
全レール表面２０の大区分番号すなわちファイル番号
（Ｐ１〜Ｐｉ）について行い、小区分番号が順番に連続
して並ぶように貼り合わせて、表示装置８０の１枚のシ
ート又は表示画面に色別に識別された広範囲分布図７１
を表示して、全レール表面２０の劣化箇所、劣化の頻度
等を掌握する（ステップ１１）。 （１２）各レール表面２０の全部について、例えば各小
区分の範囲の中で特に損傷劣化度の激しい部分の表示ス
ケールを拡大して、拡大した分布図７０の各小区分毎に
ひび割れ線としての画像データＲ２である詳細データを
目視で見やすいように、表示装置８０に設けられた磁気
テープなどの記憶媒体８１に録画又はデジタル量で記録
して、線画像で表示装置８０に表示する（ステップ１
２）。

【００１４】これにより、レール表面２０の表面に現れ
たひび割れが濃度変換処理によって強調されて明確にな
り、ひび割れの抽出・定量化処理によってひび割れの形
状、大きさ等の特徴が計数によって表され、図５に示す
ように、分布図７０としてレール表面２０全体のひび割
れ状況が表示され、ひび割れの程度に応じた対策を即座
に取ることが可能となる。特に、全てのレール表面２０
の大区分のファイル番号（Ｐ１〜Ｐｉ）について、表示
装置８０に小区分毎の線画像として表示することは、表
示装置８０の表示面積に限界があるので１画面で表示で
きないが、各小区分毎の線画像を縮小した分布図を求
め、その分布図７０を隣どうしの小区分番号が順番に連
続して並ぶように貼り合わせ、各小区分毎の評価を盛り
込んだ広範囲分布図７１で表すことにより、レール表面
２０の全体像を１画面で掌握することが出来る。なお、
ひび割れの状態を詳しく知りたいときは、表示スケール
を拡大して、拡大した分布図７０に各小区分の範囲の詳
細データを線画像で表示して、鮮明で目視によって見や
すくすることができる。また、出力表示は、濃度変換処
理によって各小区分毎にひび割れの太さや長さの程度に
応じて異なる色彩又は明度に階調化され、更に、階調化
された色彩又は明度をレール表面２０の各小区分位置に
貼り付けて行うことにより、白黒の濃淡の線画像で表示
するよりひび割れの程度を掌握し易くなる。

【００１５】

【発明の効果】請求項１〜３記載のモノレールにおける
レール表面のひび割れ検出方法においては、レール表面
をカメラによって撮像し、得られた画像データを画像処
理してレール表面を分割した小区分毎にひび割れの抽出
・定量化処理を行い、各小区分毎に出力表示を行うの
で、各小区分毎にひび割れの程度に応じたひび割れ情報
が得られ、例えば各小区分を縮小又は拡大してレール表
面全体のひび割れの状況や詳細な状況を検出することが
でき、点検範囲が広くても自由に小区分画面を拡大又は
縮小してその画面に応じた画像により点検できる。その
ため、ひび割れデータの信頼性を高め、作業性の良い、
安価なモノレールにおけるレール表面のひび割れ検出方
法を提供できる。特に、請求項２記載のモノレールにお
けるレール表面のひび割れ検出方法においては、カメラ
は、レール表面に対向してモノレールの進行方向に走行
する点検用車両に複数台並べて載せて撮像し、その画像
データは、点検用車両の走行位置と共に得られるので、
カメラを搭載した点検用車両はモノレールを直進するだ
けで、点検用車両やカメラを横方向や縦方向に移動する
ことなく、短時間にモノレールにおける全長にわたる全
てのレール表面を撮影することができる。

【００１６】また、請求項３記載のモノレールにおける
レール表面のひび割れ検出方法においては、出力表示
は、各小区分毎にひび割れの程度に応じて異なる色彩又
は明度に階調化され、更に、階調化された色彩又は明度
からなるひび割れ情報をレール表面の各小区分位置に貼
り付けて形成しているので、各小区分毎にひび割れの程
度が明確になり、ひび割れの程度に応じた対策を即座に
取ることが可能となる。請求項４記載のモノレールにお
けるレール表面のひび割れ表示方法は、レール表面のひ
び割れ情報を、連続する多数の小区分の全てについて求
め、これらのひび割れ情報をその分布図と共に表示し、
しかも、レール表面の全部について、更に拡大した詳細
データを含むようにしているので、連続する多数の小区
分の全てについてひび割れ情報を盛り込んだ広範囲分布
図が得られ、１画面でレール表面全体のひび割れ状況を
掌握し、バランスのとれたひび割れ対策をとることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係るモノレールにおけるレール表面のひび割れ検出
方法に用いるひび割れ検出装置の正面図、側面図であ
る。

【図２】同ひび割れ検出方法に用いるひび割れ検出装置
の複数のカメラの画像の相対位置を示す説明図である。

【図３】画像処理の状態を示す説明図である。

【図４】同ひび割れ検出方法に用いるひび割れ検出装置
のブロック図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ同ひび割れ
検出方法で得られた画像データを示す説明図、分布図及
び広範囲分布図である。

【図６】同ひび割れ検出方法を示すフローチャートであ
る。

【図７】同ひび割れ検出方法に用いられるひび割れの分
布図を示す説明図である。

【符号の説明】

１０：ひび割れ検出装置、２０：レール表面、２１：モ
ノレール、３０：撮像装置、３１：カメラ、３２：照明
装置、３３：画像記憶媒体、３４：画像、３５：連続画
像、４０：点検用車両、４１：搭載部、５０：画像編集
装置、６０：画像処理装置、７０：分布図、７１：広範
囲分布図、８０：表示装置、８１：記憶媒体、２０１：
上面、２０２：右側面、２０３：左側面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モノレールにおけるレール表面のひび割
   れを検出する方法であって、前記レール表面をカメラに
   よって撮像し、得られた画像データを画像処理して前記
   レール表面を前記モノレールの進行方向に分割した小区
   分毎にひび割れの抽出・定量化処理を行い、前記各小区
   分毎に出力表示を行うことを特徴とするモノレールにお
   けるレール表面のひび割れ検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のモノレールにおけるレー
   ル表面のひび割れ検出方法において、前記カメラは、前
   記モノレールの進行方向に対して直角方向に複数台並べ
   て配置され、しかも前記レール表面に対向して設けら
   れ、前記モノレールの進行方向に走行する点検用車両に
   載せて撮像し、前記画像データは、該点検用車両の走行
   位置と共に得られるデータからなることを特徴とするモ
   ノレールにおけるレール表面のひび割れ検出方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のモノレールにおけ
   るレール表面のひび割れ検出方法において、前記出力表
   示は、前記各小区分毎にひび割れの程度に応じて異なる
   色彩又は明度に階調化され、更に、階調化された前記色
   彩又は明度からなるひび割れ情報を前記レール表面の各
   小区分位置に貼り付けて形成されることを特徴とするモ
   ノレールにおけるレール表面のひび割れ検出方法。
4. 【請求項４】 モノレールにおけるレール表面のひび割
   れを表示する方法であって、前記レール表面をカメラに
   よって撮像し、得られた画像データを画像処理して前記
   レール表面を前記モノレールの進行方向に分割した小区
   分毎にひび割れの抽出・定量化処理を行い、前記各小区
   分毎に出力表示を行い、前記出力表示は、前記各小区分
   毎にひび割れの程度に応じて異なる色彩又は明度に階調
   化され、更に、階調化された前記色彩又は明度からなる
   レール表面のひび割れ情報を、連続する多数の前記小区
   分の全てについて求め、これらのひび割れ情報をその分
   布図と共に表示し、しかも、前記レール表面の全部につ
   いて、更に拡大した詳細データを含むことを特徴とする
   モノレールにおけるレール表面のひび割れ表示方法。