JP2004286562A

JP2004286562A - 移動体のノイズ測定装置、方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2004286562A
Application number: JP2003078420A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sasaki; 浩一佐々木; Juichi Sato; 寿一佐藤; Ko Murata; 香村田
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP4115864B2

Abstract

【課題】移動体が発する騒音等のノイズをその移動体の画像に重ねて可視化できるようにする。
【解決手段】ラインセンサカメラ５は、垂直方向を主走査方向、列車１の進行方向を副走査方向として列車１を撮像する。撮像された画像信号は、車軸検出信号４と共に画像処理部６で処理された後、画像記憶部７に蓄積される。一方、アレイマイクロホン８は、列車１の騒音を２次元的に集音する。集音された音声信号は音声処理部９で処理された後、車軸検出信号４と共に音声記憶部１０に蓄積される。画像記憶部７及び音声記憶部１０の各データは音圧分布演算部１１に送られ、ここで列車１の車体の画像と関連させて２次元的な音圧分布を求める演算が行われる。その際、車軸検出信号４に基づいて画像と音声の同期がとられる。この結果、列車画像に音圧分布を重ねた画像を表示することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車、自動車等の移動体が発する騒音等のノイズを移動体と対応づけて測定する移動体のノイズ測定装置、方法及びプログラム、記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
列車等の移動体が発する騒音を測定する方法として、従来より、マイクロホン計測で得られた音圧データを音源面と再生面とを対応づけるために、レーザ光により音源対象物の目印を読み取り、音源対象物の画像の目印と音源分布上の目印とを合成する方法があった（例えば、特許文献１）。
また、マイクロホンを２次元的に配列することにより、移動音源の２次元的な音源分布を計測する方法があった（例えば、特許文献２）。
また、センサにより移動体の位置を検出し、別に移動体の画像又は図を準備しておき、画像又は図を拡大縮小し、音源分布と合成する。例えば列車の場合、車輪の通過を検出し、列車速度に対応した縮尺の列車の画像又は図を得るため、別に用意してある列車の画像や図を拡大又は縮小し、音源分布と合成する方法があった（例えば、特許文献３）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７５０１４号公報
【特許文献２】
特許第２５４４５３５号
【特許文献３】
特開２００２−１７０１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
・しかしながら、上記従来の技術では、音源対象物の座標系を明確にするために、音源対象物に目印をつける必要があった。
・また、音源対象物が移動体である場合は、目印が移動してレーザ光では対応できないという問題があった。
・また、音圧分布を測定している移動体の状態は別に設置したビデオカメラなどで把握する必要があり、そのために車両種別をメモしていた。試験等の場合は車両に仮設することがあるが、仮設状態を記録しておく必要があった。
・２次元音圧分布を可視化するには、事前に移動体の画像や図面などを準備し、２次元音圧分布の大きさに合わせて画像、図面の大きさを拡大、縮小する作業が必要であった。
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するためのもので、移動体が発するノイをその移動体の画像と対応させて可視化できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による移動体のノイズ測定装置は、移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像する撮像手段と、前記移動体が発生するノイズを測定するノイズ測定手段と、前記移動体の所定部分の通過を検出する検出手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明による移動体のノイズ測定方法は、移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像する撮像工程と、前記移動体が発生するノイズを測定するノイズ測定工程と、前記移動体の所定部分の通過を検出する検出工程とを設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明によるプログラムは、移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像する撮像処理と、前記移動体が発生するノイズを測定するノイズ測定処理と、前記移動体の所定部分の通過を検出する検出処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
さらに本発明による記録媒体は、上記プログラムを記録したものである。
【０００９】
【作用】
従って、本発明によれば、撮像した移動体の画像と測定されたノイズとを移動体の所定位置を検出した信号に基づいて同期させて処理することにより、移動体画像上にノイズ分布を重ねて表示することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態による移動体のノイズ測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
本実施の形態は、新幹線の列車が発する騒音の２次元的な音圧分布を測定すると共に列車画像を撮像し、列車画像上に音圧分布を重ねて表示することにより、例えば図３のように列車のどの部分からどの程度の騒音が発生しているのかが視覚的にわかるようにしたものである。
【００１１】
図１において、１は測定対象である新幹線の列車、２はレール３の所定位置に設けられ、列車１の車軸の通過を検出して車軸検出信号４を出力する車軸検出センサで、車軸の検出は電磁的あるいは光学的に行われる。５は走行する列車１を側面から撮影するラインセンサカメラ、６は車軸検出信号４に基づいてラインセンサカメラ５で撮像された画像信号を処理する画像処理部、７は処理された画像データを蓄積する画像記憶部である。
【００１２】
８は列車１の騒音を２次元的に集音するための複数のマイクロホンを配列してなるアレイマイクロホン、９はアレイマイクロホン８から得られる音声信号を処理する音声処理部、１０は処理された音声データを蓄積する音声記憶部、１１は画像記憶部７の画像データと音声記憶部１０の音声データを関連付けて音圧分布を演算する音圧分布演算部、１２は音圧分布演算部１１で処理されたデータに基づいて列車画像に音圧分布を重ねて視覚的に表示するディスプレイ、プリンタ等の表示装置である。
【００１３】
次に、上記構成による動作について説明する。
ラインセンサカメラ５は、例えば１０２４ピクセルの撮像素子を一列に配列してなるもので、これを垂直方向（列車１の進行方向に対して垂直な方向）に配置して使用する。そして垂直方向を主走査方向、列車の進行方向を副走査方向として列車１を撮像する。撮像された画像信号は、車軸検出信号４と共に画像処理部６で処理された後、画像記憶部７に蓄積される。
【００１４】
一方、アレイマイクロホン８は、複数のマイクロホンを配列したもの、あるいは例えば１００本余りのマイクロホンを渦巻状等の平面上に配したものが用いられ、列車１の側面と一致した垂直な平面内で各マイクロホンごとに２次元的に集音する。集音された音声信号は音声処理部９で処理された後、車軸検出信号４と共に音声記憶部１０に蓄積される。
画像記憶部７及び音声記憶部１０の各データは音圧分布演算部１１に送られ、ここで列車１の車体の画像と関連させて後述するようにして２次元的な音圧分布を求める演算が行われる。
【００１５】
図２（ａ）はラインセンサカメラ５で撮像した画像信号を処理した信号を示すもので、図示のように１ラインごとに列車１を部分的に撮像した縦長の画像が、列車１の全長にわたって得られている。この場合、レールから架線までの略５ｍ（５０００ｍｍ）の長さの部分を、１０２４ピクセルの撮像素子を用い５２μｓの走査速度で撮像するものとすると、撮像面での列車１の移動長さは４．８ｍｍ／ピクセルとなる。列車速度を３６０ｋｍ／ｈ（＝１００ｍ／ｓ＝１００ｍｍ／ｍｓ）とすると、５２μｓではこの間に列車１は５．２ｍｍ移動することになる。従って、上記４．８ｍｍ／ピクセルからこの列車速度では、映像抜けは発生しないといえる。
【００１６】
また列車速度は、列車１の先頭画像の採集時点をｔ１、最後尾画像の採集時点をｔ２とすると、列車１の全長Ｌがわかっていれば、
列車速度＝Ｌ／（ｔ１−ｔ２）
で求めることができる。尚、列車速度が速い場合は撮影された列車の画像は短くなり、列車速度が遅い場合は撮影された列車の画像は長くなるが、列車速度や既知の列車全長Ｌを用いて較正することができる。
【００１７】
図２（ｂ）は列車１と車軸検出信号４の関係を示す。
本実施の形態では、音圧分布演算部１１の処理において画像と音声とを同期させるために、列車の特異的な騒音発生源である車軸の通過タイミングを用いている。即ち、車軸検出センサ２による車軸検出信号４をトリガとして画像と音声のクロックをカウント開始することにより同期をとるようにしている。なお、この同期は、測定時にリアルタイムで行っても、個別に測定された音圧データと画像データとを車軸の検出（画像としての検出および音圧の検出）を基準点として同期させるようにしてもよい。また、最前部の車軸のみならず、後続の車軸のデータを用いて適宜基準点を修正するようにしてもよい。
【００１８】
音圧分布演算部１１においては、次のようにして音圧分布が計算される。平面上に配されたアレイマイクロホン８の各マイクロホンに到達する音波の位相差から音源の方向を特定できるので、音源の位置を計算し特定することができる。各マイクロホンの位置は、基準高さ（例えば列車の走行面（レール頭頂面））からの位置関係が既知であり、また、マイクロホンで測定される音圧から、音源までの距離が明らかであるので、音源の音圧を周波数成分ごとに計算できる。上記各マイクロホンの基準高さからの位置関係及び上記音源の音圧の２つの情報に基づいて離れた音源の位置（座標）と周波数成分ごとの音圧が求められ、音圧分布を作成することができる。
【００１９】
このようにして得られた音圧分布と列車の画像を合成し、音圧分布側の車軸検出信号４と列車画像側の車軸検出信号４との位置合わせ行うことにより、図３に示すように列車画像に音源の音圧分布を重ねた画像を表示装置１２で表示することができる。この図３は例として５００Ｈｚ成分の騒音を表示したものであり、図示のように列車１の車軸の辺りに騒音が多く発生しているのがわかる。実際には、周波数が高くなるにつれて音圧分布の形状が複雑になっていく。
【００２０】
以上説明した本実施の形態では、ラインセンサカメラ５を用いたが、スリットカメラを用いてもよい。スリットカメラはカメラの露光面にスリットを有するスリット板を配してなるもので、このスリットを列車の移動方向に対して垂直に配した状態で、スリット板又はフィルム等の記録媒体を列車の移動方向に移動させながら撮像する。その場合、露光面には列車が上下逆さまに映るので、記録媒体の移動方向は列車の移動方向と反対方向とする。このようにして撮像すると、背景が流れて列車が静止した画像が得られる。
【００２１】
即ち、本発明で用いられるカメラとしては、要するに、移動体（列車１）の一部をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像できるようなカメラであればよく、銀塩方式のカメラにおけるスリットカメラにより得られた画像を用いることもできる。このようなカメラで撮像することにより、図２（ａ）のように移動体が時間軸上に複数に分割された画像を得ることができる。
【００２２】
また、本実施の形態は、移動体を列車とした場合について説明したが、移動体は自動車等の車両でもよく、あるいは何らかのノイズを発する他の移動体であってよい。
また、本実施の形態は、ノイズを騒音とした場合について説明したが、本発明においては、測定対象ノイズは騒音に限らず、振動、電磁ノイズ等であってよい。
【００２３】
次に、本実施の形態によるプログラム及びこのプログラムを記録する記録媒体について説明する。
図１に示す移動体のノイズ測定装置の前述した動作に基づく処理を、この装置におけるコンピュータシステムのＣＰＵが実行するためのプログラムは、本発明によるプログラムを構成する。
【００２４】
また、このプログラムを記録するための記録媒体は、本発明によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体を構成する。この記録媒体としては、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、磁気記録媒体等を用いることができ、これらをＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＤ−ＲＯＭ，フレキシブル・ディスク、メモリカード等に構成して用いてよい。
【００２５】
またこの記録媒体は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のＲＡＭ等の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものも含まれる。
【００２６】
また上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されるものであってよい。上記伝送媒体とは、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体をいうものとする。
【００２７】
また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００２８】
従って、このプログラム及び記録媒体を図１の装置とは異なる装置又はシステムにおいて用い、その装置又はシステムのコンピュータがこのプログラムを実行することによっても、前記実施の形態で説明した機能及び効果と同等の機能及び効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像すると共に、移動体が発生するノイズを測定し、また、移動体の所定部分の通過を検出するようになし、撮像した移動体の画像と測定されたノイズとを上記所定部分を検出した検出信号に基づいて同期させて処理することにより、ノイズ分布を移動体の各部と関連付けて表示することができる。
その場合、従来のように事前に移動体の画像や図面などを準備したり、また、音圧分布の大きさに合わせて画像、図面の大きさを拡大、縮小したりする必要がなく、簡単な作業で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による移動体のノイズ測定装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による移動体のノイズ測定装置の動作を説明するための画像信号、車軸検出信号等を示す構成図である。
【図３】列車騒音の発生源の表示例を示す構成図である。
【符号の説明】
１：列車、２：車軸検出センサ、４：車軸検出信号、５：ラインセンサカメラ、６：画像処理部、７：画像記憶部、８：アレイマイクロホン、９：音声処理部、１０：音声記憶部、１１：音圧分布演算部、１２：表示装置

Claims

所定の地点を通過する移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像する撮像手段と、
前記移動体が発生するノイズを測定するノイズ測定手段と、
前記移動体の所定部分の通過を検出する検出手段とを設けたことを特徴とする移動体のノイズ測定装置。
前記ノイズ測定手段が測定したノイズと前記撮像手段が撮像した移動体の画像とを前記検出手段から得られた検出信号に基づいて同期させながら処理することにより、前記移動体画像と対応づけたノイズ分布を計算する計算手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の移動体のノイズ測定装置。
前記計算されたノイズ分布と前記移動体画像を重ねて表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の移動体のノイズ測定装置。
前記ノイズは騒音であり、前記ノイズ測定手段は複数のマイクロホンが２次元的に配列されたアレイマイクロホンであり、前記計算手段は音圧分布を計算することを特徴とする請求項２又は３記載の移動体のノイズ測定装置。
前記移動体は列車であり、前記検出手段は前記列車の車軸の通過を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の移動体のノイズ測定装置。
前記移動体は車両であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の移動体のノイズ測定装置。
前記撮像手段は主走査方向が移動体の移動方向に対して垂直なラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の移動体のノイズ測定装置。
前記撮像手段はスリットが移動体の移動方向に対して垂直に配されたスリットカメラであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の移動体のノイズ測定装置。
前記ノイズは振動であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の移動体のノイズ測定装置。
前記ノイズは電磁ノイズであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の移動体のノイズ測定装置。
所定地点を通過する移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像する撮像工程と、
前記移動体が発生するノイズを測定するノイズ測定工程と、
前記移動体の所定部分の通過を検出する検出工程とを設けたことを特徴とする移動体のノイズ測定方法。
前記ノイズ測定工程で測定したノイズと前記撮像工程で撮像した移動体の画像とを前記検出工程で得られた検出信号に基づいて同期させながら処理することにより、前記移動体画像に関連したノイズ分布を計算する計算工程を設けたことを特徴とする請求項１１記載の移動体のノイズ測定方法。
移動体をその移動方向に沿って複数回にわたって連続的に撮像する撮像処理と、
前記移動体が発生するノイズを測定するノイズ測定処理と、
前記移動体の所定部分の通過を検出する検出処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
前記ノイズ測定処理で測定したノイズと前記撮像処理で撮像した移動体の画像とを前記検出処理で得られた検出信号に基づいて同期させながら処理することにより、前記移動体画像に関連したノイズ分布を計算する計算処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
請求項１３又は１４に記載のプログラムを記録した記録媒体。