JP2004301619A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光沢面を有する読取対象物の表面をコンパクトな装置によって簡単に読み取ることができる画像読取装置を提供する。
【解決手段】画像読取装置３は、光沢面を有する読取対象物１に着脱自在に設置してこの読取対象物１の表面１ａの画像を読み取る装置である。画像読取装置３は、読取対象物１の表面１ａに光を照射してこの表面１ａの所定領域を走査し、この所定領域の画像を画像情報として読み取る読取部を備える。遮光部１７は、読取対象物１の表面１ａと読取部との間に入射する外部光を遮る。位置決め部１８ａは、読取対象物１の表面１ａと接触するようにこの表面１ａの輪郭と同一形状に先端部が湾曲して形成されている。位置決め部１８ａは、読取対象物１の表面１ａと接触して読取部の位置ずれを防止し、読取部がＡ方向に移動しているときにこの表面１ａとこの読取部との間の距離を常に一定にする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光沢面を有する読取対象物に着脱自在に設置してこの読取対象物の表面の画像を読み取る画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレール面検査装置は、レールの側方からこのレール表面に光を照射する照明装置と、この照明装置によって照らされたレール表面を撮像する撮像装置とを備える（例えば、特許文献１参照）。このような従来のレール面検査装置では、照明装置及び撮像装置を設置した台車を一定速度で線路上を走行させながら、レール表面の画像を連続的に撮像してこの画像情報に基づいてレール表面の状態を解析している。また、従来の車輪検査装置は、線路上を走行してくる車輪に光を照射する照明装置と、線路の近傍に設置されておりこの照明装置によって照らされた車輪表面を撮像する撮像装置とを備える（例えば、特許文献２参照）。このような従来の車輪検査装置では、回転しながら進行してくる車輪表面を連続的に撮像して、この車輪表面に存在する傷などの異常を検査している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１５１８１号公報（段落番号０００９〜００１２及び図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−１２６６８６公報（段落番号０００７〜０００８及び図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレール面検査装置では、台車を現場まで搬送する必要があり検査に手間がかかるとともに装置が大型化してしまう問題があり、従来の車輪検査装置ではこの装置の設置場所まで列車を移動させて検査をする必要があり検査に手間がかかるという問題があった。また、これらの検査装置では、レールの頭頂面や車輪の踏面に光沢面が存在するため、照明装置によって頭頂面や踏面を照らして撮影するとこれらの表面に撮像装置自体が映り込み画像が不鮮明になってしまう問題があった。特に、ストロボを使用して夜間に撮影する場合には、頭頂面や踏面で反射する光によって露出オーバーになり画像が白く飛んでしまうという問題があった。さらに、これらの検査装置では、頭頂面や踏面と撮像装置との間の距離にばらつきがあるため常に同一の撮影条件を確保できず、画像の大きさや写り具合が変化してしまう問題があった。
【０００６】
この発明の課題は、光沢面を有する読取対象物の表面をコンパクトな装置によって簡単に読み取ることができる画像読取装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、光沢面を有する読取対象物（１，２２，２７，２８）に着脱自在に設置してこの読取対象物の表面（１ａ，２２ａ，２７ａ，２８ａ）の画像を読み取る画像読取装置であって、前記読取対象物の表面に光（Ｌ_１ ）を照射してこの表面の画像を読み取る読取部（４）と、前記読取対象物の表面と前記読取部との間に入射する外部光を遮る遮光部（１７，１７Ａ，１７Ｂ）と、前記読取対象物の表面と前記読取部との間の距離（ΔＬ）が一定となるように、この読取対象物と接触してこの読取部を所定の位置に位置決めする位置決め部（１８ａ〜１８ｆ）とを備える画像読取装置（３，２３）である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像読取装置において、前記読取対象物を特定するための特定情報を設定する特定情報設定部（１５）を備え、前記読取部は、前記読取対象物の表面の画像とともに前記特定情報の画像を読み取る（Ｓ１３０）ことを特徴とする画像読取装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の画像読取装置において、前記特定情報設定部は、前記読取対象物の撮影場所、撮影日時（１５ｃ）、基準スケール（１５ａ）又は基準色見本（１５ｂ）のうちの少なくとも一つの特定情報を設定（Ｓ１１０）することを特徴とする画像読取装置である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記読取部が読み取った画像を画像情報として記憶（Ｓ１５０，Ｓ２４０）する記憶部（９）を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記読取部が読み取った画像を画面上に表示（Ｓ１６０，Ｓ２５０）する表示部（１０）を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記読取対象物の表面で反射した反射光（Ｌ_２ ）のうち所定の方向に振動する反射光のみを通過させて前記読取部に読み取らせる偏光フィルタ部（１４）を備えることを特徴とする画像読取装置である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記読取対象物（１，２７，２８）の表面（１ａ，２７ａ，２８ａ）に沿って前記読取部を自動的に走査（Ｓ１２０）させるときに、この表面に沿ってこの読取部を駆動する駆動部（７）を備えることを特徴とする画像読取装置（３）である。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記読取対象物（２２）の表面（２２ａ）に沿って前記読取部を手動で走査（Ｓ２１０）させるときに、この表面に沿ってこの読取部をスライド可能にガイドするガイド部（２６）を備えることを特徴とする画像読取装置（２３）である。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記読取部は、前記読取対象物が鉄道用レール（１，２７，２８）又は鉄道車両用車輪（２２）であるときに、この鉄道用レールの頭頂面（１ａ，２７ａ，２８ａ）又はこの鉄道車両用車輪の踏面（２２ａ）の画像を読み取る（Ｓ１３０，Ｓ２２０）ことを特徴とする画像読取装置である。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記遮光部（１７Ａ，１７Ｂ）は、前記読取部を収容する装置本体部（１６）に着脱自在に装着可能であり、前記読取対象物（２７，２８）の種類に応じて交換可能なように複数存在することを特徴とする画像読取装置（３）である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。図２はこの発明の第１実施形態に係る画像読取装置の断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した状態を示す断面図である。図４は、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。以下では、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置によって鉄道用レールの頭頂面を読み取る場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
読取対象物１は、鉄道車両の車輪を支持し案内してこの鉄道車両を走行させる鉄道用レールである。表面１ａは、鉄道車両の車輪を直接支持するレールの頭頂面（頭部上面）である。表面１ａは、設置時にはざらついているが、磨耗時には鉄道車両の通過によって磨かれて鏡面状になり、異常時にはひび割れ状の傷を発生することがある。側面１ｂ，１ｃは、頭頂面の両側のレール頭部側面である。
【００１９】
図４に示す画像解析システム２は、読取対象物１の表面１ａの画像を読み取って解析するシステムである。画像解析システム２は、画像読取装置３と、画像解析装置１９と、通信装置２０と、印刷装置２１などを備えている。
【００２０】
図１〜図３に示す画像読取装置３は、光沢面を有する読取対象物１に着脱自在に設置してこの読取対象物１の表面１ａの画像を読み取る装置である。画像読取装置３は、読取対象物１の表面１ａに光を照射してこの表面１ａの所定領域を走査しこの所定領域の画像を画像情報として読み取る。画像読取装置３は、図２及び図３に示す読取部４と、図４に示す信号処理部５と、制御部６と、駆動部７と、走査位置検出部８と、記憶部９と、表示部１０と、操作部１１と、画像情報出力部１２と、電源部１３と、図２に示す偏光フィルタ部１４と、図１〜図３に示す特定情報設定部１５と、装置本体部１６と、遮光部１７と、位置決め部１８ａ，１８ｂとを備えている。画像読取装置３は、現場への持ち運びが容易な携帯型のフラットベッドスキャナ装置であり、読取対象物１の表面１ａの二次元情報に基づいて画像上の画素の位置情報と分光反射率（透過率）に相当する情報とをディジタル信号に変換する。
【００２１】
図２及び図３に示す読取部４は、読取対象物１の表面１ａに光Ｌ_１ を照射してこの表面１ａの画像を読み取る部分である。読取部４は、図２に示すように、読取ヘッド４ｆが副走査方向（Ａ方向）に移動して所定領域を走査しこの所定領域の画像を読み取る。読取部４は、図２及び図３に示すように、光照射部４ａと、ガラス４ｂと、平面ミラー４ｃと、結像レンズ４ｄと、撮像部４ｅと、読取ヘッド４ｆとを備えている。
【００２２】
光照射部４ａは、読取対象物１の表面１ａに光Ｌ_１ を照射する蛍光ランプ、希ガスランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオードなどの光源である。ガラス４ｂは、光照射部４ａが照射する光Ｌ_１ を透過させるとともに読取対象物１の表面１ａで反射した光Ｌ_２ を再度透過させて平面ミラー４ｃに導く平板状の透明ガラスである。平面ミラー４ｃは読取対象物１の表面１ａから反射した光Ｌ_２ を結像レンズ４ｄに導くミラーであり、結像レンズ４ｄは平面ミラー４ｃが反射した光Ｌ_２ を撮像部４ｅに結像させるレンズである。撮像部４ｅは、読取対象物１の表面１ａを撮像する画像撮像素子である。撮像部４ｅは、例えば、受光した光Ｌ_２ の強度に応じた電気信号に変換する光電気変換素子であり、主走査方向（Ａ方向と直交するＢ方向）に延びて配置されたＣＣＤなどのリニアイメージセンサである。読取ヘッド４ｆは、光照射部４ａ、平面ミラー４ｃ、結像レンズ４ｄ及び撮像部４ｅを保持し、読取対象物１の表面１ａと所定の間隔（距離）ΔＬをあけてＡ方向に移動するキャリッジ部である。
【００２３】
図４に示す信号処理部５は、撮像部４ｅの出力信号（画像情報）を処理する電気回路である。信号処理部５は、光照射部４ａの照度むらや撮像部４ｅを構成する複数のＣＣＤ間の感度のばらつきを補正したり、撮像部４ｅが撮像した画像の濃度や色を補正したり、撮像部４ｅが出力する出力信号からノイズ成分を除去したりする。信号処理部５は、処理後の画像情報を制御部６に出力する。
【００２４】
制御部６は、画像読取装置３の種々の動作を制御する中央処理部（ＣＰＵ）である。制御部６は、例えば、信号処理部５が出力する画像情報を記憶部９に記憶させたり、この画像情報を表示部１０に表示させたり、記憶部９から画像情報を読み出して画像情報出力部１２に出力したり、走査位置検出部８の出力信号に基づいて駆動部７を駆動制御したりする。制御部６には、信号処理部５、駆動部７、走査位置検出部８、記憶部９、表示部１０、操作部１１、画像情報出力部１２及び電源部１３が接続されている。
【００２５】
駆動部７は、読取対象物１の表面１ａに沿って読取部４を自動的に走査させるときに、この表面１ａに沿ってこの読取部４を駆動する装置であり、走査位置検出部８は読取対象物１の表面１ａ上における読取部４の走査位置を検出する装置である。駆動部７は、図２及び図３に示す読取ヘッド４ｆを移動自在にガイドする図示しないガイド部と駆動機構部などを備えており、走査位置検出部８はこの読取ヘッド４ｆの走査位置を検出するセンサなどを備えている。記憶部９は、撮像部４ｅが読み取った画像を画像情報として記憶する不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ）などであり、表示部１０は読取部４が読み取った画像を画面上に表示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などである。図４に示す操作部１１は、画像読取装置３の種々の動作を指令するタッチパネルなどであり、画像読取装置３の電源をＯＮ及びＯＦＦしたり、読取部４が画像を読み取る際の濃度を調整したり、画像読取装置３に種々の読取動作を実行させたりするときに使用者によって操作される操作キーを備えている。画像情報出力部１２は、記憶部９から読み出した画像情報を外部機器に出力するインタフェース回路であり、電源部１３は制御部６を通じて画像読取装置３に電力を供給するバッテリである。
【００２６】
図２に示す偏光フィルタ部１４は、読取対象物１の表面１ａで反射した光Ｌ_２ のうち所定の方向に振動する反射光のみを通過させて読取部４に読み取らせるフィルタである。偏光フィルタ部１４は、図中矢印方向に進退自在であり、結像レンズ４ｄと撮像部４ｅとの間に配置されたときには光の表面反射を除去し、撮像部４ｅによって撮像される画像の色合いなどを調整する。
【００２７】
図５は、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置における特定情報設定部の平面図である。
特定情報設定部１５は、読取対象物１を特定するための特定情報を設定する部分である。特定情報設定部１５は、図５に示すように、略長方形の板状部材であり、特定情報設定部１５の表面には、撮影場所、撮影日時、列車進行方向などのメモを水性ペンなどで書き込み及び消去可能に手書きで表記する手書き表記部１５ａと、目盛りを表示した基準スケール１５ｂと、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）を表示した基準色見本１５ｃと、特定情報設定部１５を遮光部１７から引き出し及び収納するときに使用する取っ手部１５ｄを備えている。特定情報設定部１５は、読取対象物１の表面１ａの画像とともにこの特定情報設定部１５の画像を読取部４が読取可能なように、図１に示すようにこの読取対象物１の長さ方向に沿ってこの読取対象物１と平行に配置されている。
【００２８】
図１〜図３に示す装置本体部１６は、読取部４を収容する筐体である。装置本体部１６の上部には、図１に示すように、表示部１０の画面と操作部１１の操作キーとが配置されており、装置本体部１６の内部には読取部４や制御部６などが収納されている。装置本体部１６の下部には、図２及び図３に示すように、ガラス４ｂ及び遮光部１７が装着され固定されている。装置本体部１６は、読取部４が内部を移動可能なように箱型に形成されている。
【００２９】
遮光部１７は、読取対象物１の表面１ａと読取部４との間に入射する外部光（外乱光）を遮る部分である。遮光部１７は、図２及び図３に示す張り出し部１７ａ〜１７ｄと、図３に示すガイド部１７ｅと、図１に示す収納孔１７ｆとを備えている。張り出し部１７ａ〜１７ｄは、読取対象物１の表面１ａとガラス４ｂとの間に外部光が入射しないようにこれらの間の空間と外部とを遮蔽する部分である。張り出し部１７ｃ，１７ｄは、図３に示すように、読取対象物１の側面１ｂ，１ｃと着脱自在に接触しており、読取対象物１の側面１ｂ，１ｃとの間の隙間から内部へ外部光が入射しないように、張り出し部１７ｃと張り出し部１７ｄとの間の幅が側面１ｂと側面１ｃとの間の厚さよりも僅かに大きく形成されている。ガイド部１７ｅは、特定情報設定部１５をスライド自在にガイドする部分である。収納孔１７ｆは、特定情報設定部１５を進退自在に収納するための貫通孔であり、図３に示すように遮光部１７の張り出し部１７ａ側の端面に形成されている。
【００３０】
位置決め部１８ａ，１８ｂは、読取対象物１の表面１ａと読取部４との間の距離ΔＬが一定となるようにこの読取対象物１と接触してこの読取部４を所定の位置に位置決めする部分である。位置決め部１８ａ，１８ｂは、読取対象物１の表面１ａと接触するようにこの表面１ａの輪郭と同一形状に先端部が湾曲して形成されており、位置決め部１８ａは張り出し部１７ａの下端部に一体に形成されており、位置決め部１８ｂは張り出し部１７ｂの下端部に一体に形成されている。位置決め部１８ａ，１８ｂは、図２に示すように、読取対象物１の表面１ａと接触して読取部４の位置ずれを防止し、読取部４がＡ方向に移動しているときにこの表面１ａとこの読取部４との間の距離ΔＬを常に一定にする。
【００３１】
図４に示す画像解析装置１９は、画像読取装置３が読み取った画像を解析する装置である。画像解析装置１９は、画像処理プログラムに従って所定の処理を実行するパーソナルコンピュータなどである。画像解析装置１９は、図４に示すように、画像情報入力部１９ａと、解析部１９ｂと、制御部１９ｃと、記憶部１９ｄと、表示部１９ｅと、操作部１９ｆなどを備えている。画像解析装置１９は、例えば、レールと車輪とが接触する接触部分の幅を解析したり、接触部分における傷の深さや凹凸などから傷の状態などを解析したりする。
【００３２】
画像情報入力部１９ａは、画像情報出力部１２が出力する画像情報が入力するインタフェース回路である。解析部１９ｂは、画像情報入力部１９ａが出力する画像情報に基づいて種々の解析を実行する部分であり、読取対象物１が鉄道用レールである場合には、画像情報出力部１２が出力する画像情報に基づいてこの鉄道用レールの頭頂面の形状や凹凸などを解析する。制御部１９ｃは、画像解析装置１９の種々の動作を制御する中央処理部（ＣＰＵ）であり、記憶部１９ｄから画像解析プログラムを読み出して解析部１９ｂに画像情報を解析させたりする。制御部１９ｃには、画像情報入力部１９ａ、解析部１９ｂ、記憶部１９ｄ、表示部１９ｅ、操作部１９ｆ及び印刷装置２１などが接続されている。記憶部１９ｄは、解析部１９ｂの解析結果や画像情報などを記憶するメモリであり、表示部１９ｅは解析部１９ｂの解析結果や画像情報などを画面上に表示するディスプレイであり、操作部１９ｆは画像解析装置１９に種々の動作を指令する際に使用者が入力するキーボードなどである。
【００３３】
通信装置２０は、画像情報出力部１２と画像情報入力部１９ａとを通信可能なように接続する接続ケーブルなどであり、画像読取装置３側から画像解析装置１９側に画像情報を出力する。印刷装置２１は、画像読取装置３が読み取った画像や画像解析装置１９が解析した解析結果などを印刷する装置である。
【００３４】
次に、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の動作を説明する。
図６は、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。図７は、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するための斜視図である。図８は、この発明の第１実施形態に係る画像読取装置によって読み取られた画像を一例として示す図である。
【００３５】
ステップ（以下、Ｓという）１００において、電源がＯＮする。図１に示すように、読取対象物１の側面１ｂ，１ｃに張り出し部１７ｃ，１７ｄを接触させるとともに、図２及び図３に示すように読取対象物１の表面１ａに位置決め部１８ａ，１８ｂを接触させると、読取対象物１に画像読取装置３が装着される。次に、図１に示す操作部１１の操作キーが使用者によって操作されて電源ＯＮ／ＯＦＦキーがＯＮされると、図４に示す電源部１３が画像読取装置３に電力を供給する。
【００３６】
Ｓ１１０において、特定情報が設定される。図１に示すように、特定情報設定部１５が収納孔１７ｆから使用者によって引き出されて、図５に示す手書き表記部１５ａに撮影場所や撮影日時などが表記され、特定情報設定部１５が収納孔１７ｆに押し込まれる。
【００３７】
Ｓ１２０において、走査が開始される。図１に示す操作部１１の操作キーが使用者によって操作されて読取開始キーがＯＮされる。その結果、図２及び図３に示す光照射部４ａが読取対象物１の表面１ａに光Ｌ_１ を照射するとともに、図４に示す制御部６が駆動部７に駆動開始を指令し、図２に示す読取ヘッド４ｆを駆動部７が駆動を開始する。
【００３８】
Ｓ１３０において、画像が読み取られる。図２及び図７に示すように駆動部７が読取ヘッド４ｆをＡ方向（副走査方向）に駆動すると、読取対象物１の表面１ａのＢ方向（主走査方向）に延びた領域Ａ_１ ，…，Ａ_ｎ を読取部４が走査（スキャン）して光照射部４ａが領域Ａ_１ ，…，Ａ_ｎ に光Ｌ_１ を順次照射する。その結果、領域Ａ_１ ，…，Ａ_ｎ から反射した光Ｌ_２ が撮像部４ｅに順次入射して、図７に示す撮像領域（長さＬ×幅Ｗ）内の全ての領域Ａ_１ ，…，Ａ_ｎ の画像及び特定情報の画像が撮像部４ｅによって順次撮像されて読み取られる。
【００３９】
Ｓ１４０において、画像が処理される。図４に示す撮像部４ｅが撮像した画像を画像情報（画像信号）として信号処理部５に出力すると、この信号処理部５がこの画像信号を処理して画像の濃度や色を補正したりノイズ成分を除去したりする。信号処理部５は、処理後の画像情報を制御部６に出力する。
【００４０】
Ｓ１５０において、画像が記憶される。信号処理部５が画像情報を出力するとこの画像情報を制御部６が記憶部９に出力して、記憶部９が画像情報を記憶する。操作部１１の操作キーが使用者によって操作されて撮影時間や撮影場所などの撮影情報が入力されたときには、これらの撮影情報毎に画像情報が整理されて記憶部９に記憶される。
【００４１】
Ｓ１６０において、画像が表示される。操作部１１の操作キーが使用者によって操作されて表示する画像が選択されると、制御部６が記憶部９から画像情報を読み出して表示部１０に画像情報を出力する。その結果、図８に示すように、読取対象物１の表面１ａの画像と特定情報設定部１５の特定情報の画像とを表示部１０が画面に表示する。図８に示す損傷部Ｆは、例えば、レールの頭頂面を車輪が転がり接触するときに、この転がり接触疲労により発生するシェリング損傷部分である。
【００４２】
この発明の第１実施形態に係る画像読取装置には、以下に記載するような効果がある。
（１） この第１実施形態では、読取対象物１の表面１ａと読取部４との間に入射する外部光を遮光部１７が遮光し、この読取対象物１と接触してこの読取部４を所定の位置に位置決め部１８ａ，１８ｂが位置決めする。その結果、読取対象物１の表面１ａに他の被写体が写り込む現象や、露出オーバーにより光沢部分の画像が白く飛んでしまう現象を遮光部１７によって防ぐことができる。また、読取対象物１の表面１ａと読取部４との間の距離ΔＬを位置決め部１８ａ，１８ｂが一定にするため、撮像部４ｅから被写体までの距離が一定になる。その結果、読み取った画像の大きさが変化しばらつくことがなく、同一の条件で読取対象物１の表面状態を読み取ることができる。さらに、市販のフラットベッドスキャナ装置を読取部４として利用し、このスキャナ装置に遮光部１７を装着して使用することができる。
【００４３】
（２） この第１実施形態では、読取対象物１を特定するための特定情報を特定情報設定部１５が設定し、読取対象物１の表面１ａの画像とともにこの特定情報の画像を読取部４が読み取る。その結果、表面１ａの画像と特定情報の画像とを関連付けて読み取ることができる。
【００４４】
（３） この第１実施形態では、読取対象物１の撮影場所や撮影日時などの手書き表記部１５ａ、基準スケール１５ｂ及び基準色見本１５ｃを特定情報として特定情報設定部１５が設定する。このため、読取対象物１が鉄道用レールであるときに頭頂面の撮影場所などを簡単に画像化して記録することができるとともに、頭頂面の傷の大きさを基準スケール１５ｂにより正確に把握することができる。また、光Ｌ_１ の加減によって頭頂面の色が鮮明でないようなときに、基準色見本１５ｃを参考にして画像の色合い（カラーバランス）を調整することによって頭頂面の画像を印刷することができる。特に、頭頂面の錆びの状態などを正確に印刷することができる。
【００４５】
（４） この第１実施形態では、読取部４が読み取った画像を画像情報として記憶する記憶部９を画像読取装置３が備えている。このため、読取部４によって現場で読み取られた画像情報を記憶部９に保存しておき、現場から戻った後にこの画像を記憶部９から読み出して解析することができる。また、この第１実施形態では、読取部４によって読み取られた画像を画面上に表示する表示部１０を画像読取装置３が備えている。このため、読取部４が読み取った画像を直ちに現場で確認することができる。
【００４６】
（５） この第１実施形態では、読取対象物１の表面１ａで反射した光Ｌ_２ のうち所定の方向に振動する反射光のみを偏光フィルタ部１４が通過させて読取部４に読み取らせる。その結果、光沢面における反射光や照り返しが除去されて読取部４に読み取られる画像の色合いが調整されるため、画像の色彩を鮮明にすることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図９は、この発明の第２実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。図１０はこの発明の第２実施形態に係る画像読取装置の断面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線で切断した状態を示す断面図である。図１２は、この発明の第２実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。以下では、この発明の第２実施形態に係る画像読取装置によって鉄道車両用車輪の踏面を読み取る場合を例に挙げて説明し、図１〜図４に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
図９〜図１２に示す読取対象物２２は、鉄道車両を支持し鉄道用レールに案内される鉄道車両用車輪である。表面２２ａは、鉄道用レールの頭頂面と接触する踏面であり、側面２２ｂ，２２ｃは車輪の側面である。突起部２２ｄは、レール上を車輪が回転しながら進むときにこの車輪の脱輪を防止しこの車輪をガイドするフランジ部であり、車輪の外周に連続して形成されている。
【００４９】
画像読取装置２３は、図１０及び図１１に示す読取部４と、図１２に示す信号処理部５と、制御部６と、走査位置検出部８と、記憶部９と、操作部１１と、画像情報出力部１２と、電源部１３と、図１０に示す偏光フィルタ部１４と、図９〜図１１に示す装置本体部１６と、遮光部１７と、位置決め部１８ｃ〜１８ｆと、図１２に示す画像バッファ部２４と、画像合成部２５と、図９〜図１１に示すガイド部２６とを備えている。画像読取装置３は、現場への持ち運びが容易な携帯型のハンディ（ハンドヘルド）スキャナ装置である。画像読取装置２３は、図１〜図４に示す画像読取装置３とは異なり読取部４を駆動する駆動部７を備えておらず、読取対象物２２の表面２２ａに装置本体部１６を設置して、表面２２ａに沿って読取部４を手持ちで走査させて表面２２ａの画像を読み取る。
【００５０】
読取部４は、図１０及び図１１に示すように、光照射部４ａと、ガラス４ｂと、結像レンズ４ｄと、撮像部４ｅと、読取ヘッド４ｆと、球状体４ｇ，４ｈと、回転板４ｉ，４ｊと、エンコーダ４ｋ，４ｍなどを備えている。球状体４ｇ，４ｈは、読取対象物２２の表面２２ａと回転接触して任意の方向に転動可能な回転体である。球状体４ｇ，４ｈは、図１１に示すように、読取ヘッド４ｆを避けるように装置本体部１６の長さ方向の端部にそれぞれ配置されており、読取対象物２２の表面２２ａが湾曲していてもこの表面２２ａに沿って回転可能なように、表面２２ａに対して交差するＣ方向（上下方向）に移動自在に支持されている。回転板４ｉ，４ｊは、球状体４ｇ，４ｈと回転接触する回転体であり、エンコーダ４ｋ，４ｍは回転板４ｉ，４ｊの回転量を検出する装置である。エンコーダ４ｋ，４ｍは、回転板４ｉ，４ｊの回転量に応じた位置信号を図１２に示す走査位置検出部８に出力する。
【００５１】
図１２に示す画像バッファ部２４は、信号処理部５が出力する画像情報を蓄積する部分である。画像合成部２５は、画像バッファ部２４が蓄積した画像情報と走査位置検出部８が検出した位置情報とを対応させて位置情報毎に各画像情報を合成し、一つの画像を形成する部分である。画像合成部２５は、撮像された画像を走査位置毎に対応させたときに一部重複した領域の画像が生成されるため、この一部重複した画像をパターンマッチング法によって一つのまとまった画像に合成する。
【００５２】
遮光部１７は、図１１及び図１２に示すように、読取対象物２２の表面２２ａと着脱自在に接触する張り出し部１７ｇ〜１７ｊを備えている。位置決め部１８ｃ〜１８ｆは、読取対象物２２の表面２２ａと接触するようにこの表面２２ａの輪郭と同一形状に形成されており、張り出し部１７ｇ〜１７ｊの下端部に一体に形成されている。位置決め部１８ｃ〜１８ｆは、図１０及び図１１に示すように、読取対象物２２の表面２２ａと接触して読取部４の位置ずれを防止し、読取部４がＡ方向に移動しているときにこの表面２２ａと読取部４との間の距離ΔＬを常に一定にする。
【００５３】
ガイド部２６は、読取対象物２２の表面２２ａに沿って読取部４を手動で走査させるときに、この表面２２ａに沿ってこの読取部４をスライド可能にガイドする部分である。ガイド部２６は、読取対象物２２の側面２２ｂと接触する接触部２６ａと、遮光部１７に固定される固定部２６ｂとを備えている。ガイド部２６は、図９及び図１１に示すように、装置本体部１６を使用者が手持ちでＡ方向に走査させたときに、読取対象物２２の側面２２ｂと接触して読取部４を位置決めして読取部４がＢ方向にずれないようにガイドする。
【００５４】
次に、この発明の第２実施形態に係る画像読取装置の動作を説明する。
図１３は、この発明の第２実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、図６に示すステップと同一のステップについては詳細な説明を省略する。
Ｓ２１０において、走査が開始される。図９に示す操作部１１が使用者によって操作されて読取開始キーがＯＮされると、図１０及び図１１に示す光照射部４ａが読取対象物２２の表面２２ａに光Ｌ_１ を照射する。
【００５５】
Ｓ２２０において、画像が読み取られる。図９及び図１０に示すように、読取対象物２２の表面２２ａに位置決め部１８ｃ〜１８ｆを接触させて、読取対象物２２に画像読取装置２３を装着し、装置本体部１６を使用者が手持ちでこの表面２２ａを擦るようにＡ方向にスライドさせる。その結果、読取対象物２２の表面２２ａに沿って読取部４が走査され、撮像部４ｅが走査位置毎にこの表面２２ａの画像を撮像し画像情報を信号処理部５に出力する。このときに、図９及び図１１に示すように、ガイド部２６の接触部２６ａが読取対象物２２の側面２２ｂと接触するとともに、読取対象物２２の表面２２ａに位置決め部１８ｃ〜１８ｆが接触する。このため、装置本体部１６を使用者が手持ちでＡ方向にスライドさせたときに読取部４の位置ずれが防止される。信号処理部５が画像情報を処理して画像の濃度や色を補正すると、図１２に示す画像バッファ部２４が画像情報を順次蓄積する。また、装置本体部１６がＡ方向にスライドすると、読取対象物２２の表面２２ａ上を図１１に示す球状体４ｇ，４ｈが転動して回転板４ｉ，４ｊが回転し、エンコーダ４ｋ，４ｍが走査位置に応じた位置信号を図１２に示す走査位置検出部８に出力する。
【００５６】
Ｓ２３０において、画像が合成される。画像バッファ部２４が蓄積した画像情報と走査位置検出部８が検出した位置情報とに基づいて、一つのまとまった画像に合成する。
【００５７】
この発明の第２実施形態に係る画像読取装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。この第２実施形態では、読取対象物２２の表面２２ａに沿って読取部４をスライド可能にガイド部２６がガイドする。その結果、読取対象物２２の表面２２ａに対して読取部４がずれるのを防止することができる。また、この第２実施形態では、市販のハンディスキャナ装置を読取部４として利用し、このスキャナ装置に遮光部１７及びガイド部２６を装着して使用することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
図１４は、この発明の第３実施形態に係る画像読取装置の遮光部を鉄道用レールの頭頂面に接触させたときの断面図である。なお、図１４では、図２に示す位置決め部１８ａ，１８ｂのうち位置決め部１８ａのみを図示し、位置決め部１８ｂについては図示を省略する。
遮光部１７Ａ，１７Ｂは、読取部４を収容する装置本体部１６に着脱自在に装着可能であり、読取対象物２７，２８の種類に応じて交換可能なように複数存在する。図１４に示す読取対象物２７は５０ｋｇ Ｎレールであり、読取対象物２８は５０ｋｇ Ｔレールである。読取対象物２７はレール頭部の極率Ｒ_１１＝３００ｍｍ，Ｒ_１２＝８０ｍｍであり、読取対象物２８はレール頭部の極率Ｒ_２１＝６００ｍｍ，Ｒ_２２＝５０ｍｍであり、読取対象物２７，２８はそれぞれ輪郭が異なる。このため、読取対象物２７の表面２７ａの画像を読み取る場合には、この表面２７ａと接触するような形状を有する位置決め部１８ａが形成された遮光部１７Ａを装置本体部１６に装着する。また、読取対象物２８の表面２８ａの画像を読み取る場合には、この表面２８ａと接触するような形状を有する位置決め部１８ａが形成された遮光部１７Ｂを装置本体部１６に装着する。この第３実施形態には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、複数の遮光部１７Ａ，１７Ｂを予め準備しておき読取対象物２７，２８の種類に応じて装置本体部１６に装着して読取作業を行うことができる。
【００５９】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
（１） この実施形態では、鉄道用レール及び鉄道車両用車輪を読取対象物１，２２，２７，２８の例に挙げて説明したがこれらに限定するものではない。例えば、鉄道車両の集電装置（パンタグラフ）が接触移動するトロリ線などの摺動面についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、読取対象物１，２２，２７，２８が金属の場合を例に挙げて説明したが、光沢面を有する合成樹脂などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、読取部４としてスキャナ装置を例に挙げて説明したが、読取対象物１，２２，２７，２８の表面１ａ，２２ａをディジタルカメラなどによって読み取ることもできる。
【００６０】
（２）この実施形態では、画像読取装置３によって頭頂面の画像を読み取り、画像読取装置２３によって車輪の踏面の画像を読み取る場合を例に挙げて説明したが、画像読取装置３によって車輪の踏面の画像を読み取ったり、画像読取装置２３によって頭頂面を読み取ったりすることもできる。また、画像読取装置３と画像読取装置２３とを一体にして、フラットベッドスキャナ機能とハンディスキャナ機能とを操作キーによって選択させることもできる。さらに、この実施形態では、撮影場所や撮影日時などの特定情報を特定情報設定部１５によって設定する場合を例に挙げて説明したが、これらの特定情報は例示であり単数又は複数の特定情報を設定することもできる。
【００６１】
（３） この実施形態では、遮光部１７，１７Ａ，１７Ｂと位置決め部１８ａ〜１８ｆとを一体に形成した場合を例に挙げて説明したが、これらを別部材に構成することもできる。例えば、レールの頭頂面や車輪の踏面が磨耗してこれらの表面と位置決め部１８ａ〜１８ｆとの間に隙間があるような場合には、位置決め部１８ａ〜１８ｆを硬度と耐摩耗性を有するゴムなどの弾性体によって構成して、これらの表面に位置決め部１８ａ〜１８ｆを密着させることもできる。また、この実施形態では、装置本体部１６に偏光フィルタ部１４を設置しているが、光照射部４ａが照射する光Ｌ_１ の光量が一定の場合にはこの偏光フィルタ部１４を省略することもできる。さらに、この実施形態では、画像解析装置１９を通じて記憶部９が記憶する画像情報を印刷装置２１に出力しているが、画像情報出力部１２と印刷装置２１とを通信装置２０を介して接続してこの印刷装置２１に画像情報を直接出力することもできる。
【００６２】
（４） この実施形態では、通信装置２０として接続ケーブルを例に挙げて説明したが携帯型の通信機などを利用することもできる。また、この第１実施形態では、読取ヘッド４ｆを一体的に駆動するキャリッジ一体方式のスキャナ装置を例に挙げて説明したが、読取対象物１の表面１ａから撮像部４ｅまでの距離が常に一定となるように、読取ヘッドと複数の平面ミラーとを別々に移動させるミラー移動式のスキャナ装置についてもこの発明を適用することができる。さらに、この第２実施形態では、ガイド部２６の固定部２６ｂを遮光部１７に固定しているがこの固定部２６ｂを装置本体部１６に固定したり、接触部２６ａと固定部２６ｂとの間隔を調整可能にしたりすることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、光沢面を有する読取対象物の表面をコンパクトな装置によって簡単に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した状態を示す断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置における特定情報設定部の平面図である。
【図６】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するための斜視図である。
【図８】この発明の第１実施形態に係る画像読取装置によって読み取られた画像を一例として示す図である。
【図９】この発明の第２実施形態に係る画像読取装置の斜視図である。
【図１０】この発明の第２実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線で切断した状態を示す断面図である。
【図１２】この発明の第２実施形態に係る画像読取装置を備える画像解析システムのブロック図である。
【図１３】この発明の第２実施形態に係る画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】この発明の第３実施形態に係る画像読取装置の遮光部を鉄道用レールの頭頂面に接触させたときの断面図である。
【符号の説明】
１，２７，２８ 読取対象物
１ａ 表面
２ 画像解析システム
３ 画像読取装置
４ 読取部
４ａ 光照射部
４ｂ ガラス
４ｅ 撮像部
４ｆ 読取ヘッド
７ 駆動部
９ 記憶部
１０ 表示部
１４ 偏光フィルタ部
１５ 特定情報設定部
１５ａ 基準スケール
１５ｂ 基準色見本
１５ｃ 手書き表記部
１６ 装置本体部
１７，１７Ａ，１７Ｂ 遮光部
１８ａ〜１８ｆ 位置決め部
２２ 読取対象物
２２ａ 表面
２６ ガイド部
Ｌ_１ ，Ｌ_２ 光

Claims (10)

1. 光沢面を有する読取対象物に着脱自在に設置してこの読取対象物の表面の画像を読み取る画像読取装置であって、
   前記読取対象物の表面に光を照射してこの表面の画像を読み取る読取部と、
   前記読取対象物の表面と前記読取部との間に入射する外部光を遮る遮光部と、
   前記読取対象物の表面と前記読取部との間の距離が一定となるように、この読取対象物と接触してこの読取部を所定の位置に位置決めする位置決め部と、
   を備える画像読取装置。
2. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記読取対象物を特定するための特定情報を設定する特定情報設定部を備え、
   前記読取部は、前記読取対象物の表面の画像とともに前記特定情報の画像を読み取ること、
   を特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２に記載の画像読取装置において、
   前記特定情報設定部は、前記読取対象物の撮影場所、撮影日時、基準スケール又は基準色見本のうちの少なくとも一つの特定情報を設定すること、
   を特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記読取部が読み取った画像を画像情報として記憶する記憶部を備えること、
   を特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記読取部が読み取った画像を画面上に表示する表示部を備えること、
   を特徴とする画像読取装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記読取対象物の表面で反射した反射光のうち所定の方向に振動する反射光のみを通過させて前記読取部に読み取らせる偏光フィルタ部を備えること、
   を特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記読取対象物の表面に沿って前記読取部を自動的に走査させるときに、この表面に沿ってこの読取部を駆動する駆動部を備えること、
   を特徴とする画像読取装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記読取対象物の表面に沿って前記読取部を手動で走査させるときに、この表面に沿ってこの読取部をスライド可能にガイドするガイド部を備えること、
   を特徴とする画像読取装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記読取部は、前記読取対象物が鉄道用レール又は鉄道車両用車輪であるときに、この鉄道用レールの頭頂面又はこの鉄道車両用車輪の踏面の画像を読み取ること、
   を特徴とする画像読取装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記遮光部は、前記読取部を収容する装置本体部に着脱自在に装着可能であり、前記読取対象物の種類に応じて交換可能なように複数存在すること、
    を特徴とする画像読取装置。

Images