JP2007223473A - 長尺画像を用いた鉄道車両検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動する鉄道車両の長尺画像を取得するとともに、その画像と関連してセンサーからの他の種類の情報を組み合わせてなる長尺画像を用いた鉄道車両検査方法及びその装置を提供する。
【解決手段】長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、線路脇又は線路内に配置され、移動する鉄道車両の長尺画像を取得するカメラ２と、前記鉄道車両の線路脇または線路内に固定して配置され、前記長尺画像と同期した時系列データを取得するセンサー１４とを具備する。
【選択図】図５

Description

本発明は、移動する鉄道車両全体の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法及びその装置に係り、特に、その鉄道車両の軸受温度、床下機器温度、騒音、車両振動、車両からの電界・磁界強度の検査方法及びその装置に関するものである。

従来、ビデオ画像を、連続した繋ぎ目のない、かつ歪みの少ないパノラマ画像に変換し、それをデータベース化するシステムが提案され、広範なため一度に全体を見通すことができない検査対象として、例えば、道路や送電線などの外観を検査することが開示されている（下記特許文献１）。

一方、鉄道関係の分野でも、鉄道車両の検査のために鉄道車両の画像の利用が検討されている。
特開２００３−９１４４号公報 ＷＯ ０１／１５０８１ Ａ２号公報

しかしながら、上記した従来のシステムでは、広範なため一度に全体を見通すことができない検査対象を、単に、連続した繋ぎ目のない、かつ歪みの少ないパノラマ画像に変換してデータベース化している。

そこで、鉄道関係の分野では、メンテナンスのために、鉄道車両の長尺画像と他の種類のデータとを組み合わせることで、鉄道車両の状態を検査する研究が進められている。

本発明は、上記状況に鑑みて、鉄道車両全体の長尺画像を取得するとともに、その画像を用いて鉄道車両の検査を行うことができる、長尺画像を用いた鉄道車両検査方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、カメラを用いて移動する鉄道車両を撮影し、この撮影された画像から処理装置を用いて前記鉄道車両全体の長尺画像を生成し、この長尺画像を予め記憶された参照データと比較して、前記鉄道車両全体の検査を行うことを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記移動する鉄道車両全体の長尺画像は、前記カメラの各画像フレームの中心から部分画像を選択し、この部分画像を組み合わせることにより生成することを特徴とする。

〔３〕上記〔２〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記画像フレームの部分画像幅は前記鉄道車両の移動量を基準にして選択することを特徴とする。

〔４〕上記〔３〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記鉄道車両の移動量が大きい場合には部分画像幅を広くとり、移動量が小さい場合には狭くとることを特徴とする。

〔５〕上記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記カメラ及び処理装置で取得される長尺画像が前記鉄道車両の側面、底面又は上面を撮影した画像であることを特徴とする。

〔６〕カメラ及び処理装置を用いて移動する鉄道車両全体の長尺画像を取得し、前記カメラとは別の種類のセンサーで別の種類の情報を得て、前記長尺画像と同期させて正規化を行い、前記長尺画像と組み合わされた時系列データとして取得することを特徴とする。

〔７〕上記〔６〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の床下機器温度、屋根上機器温度または車両側面温度を計測することを特徴とする。

〔８〕上記〔６〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の車輪軸受温度を計測することを特徴とする。

〔９〕上記〔６〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の異常音を計測することを特徴とする。

〔１０〕上記〔６〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の振動を計測することを特徴とする。

〔１１〕上記〔６〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両からの電界強度または磁界強度を計測することを特徴とする。

〔１２〕長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、線路脇又は線路内に配置され、移動する鉄道車両の画像を取得するカメラと、前記画像から前記鉄道車両全体の長尺画像を生成するとともに、この長尺画像と予め記憶した参照データとを比較して前記鉄道車両の検査を行う処理装置とを具備することを特徴とする。

〔１３〕長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、線路脇又は線路内に配置され、移動する鉄道車両の画像を取得するカメラと、前記鉄道車両の線路脇または線路内に固定して配置され、前記画像から前記鉄道車両全体の長尺画像を取得するとともに、前記カメラとは別の種類のセンサーで別の種類の情報を得て、前記長尺画像と同期させて正規化を行い、前記長尺画像と組み合わされた時系列データとして取得する処理装置とを具備することを特徴とする。

〔１４〕上記〔１３〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の床下機器温度、屋根上機器温度または車両側面温度を計測するサーモカメラであることを特徴とする。

〔１５〕上記〔１３〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の車輪軸受温度を計測する非接触式温度計であることを特徴とする。

〔１６〕上記〔１３〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の騒音を計測する異常音測定用マイクであることを特徴とする。

〔１７〕上記〔１３〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の振動を計測する振動センサーであることを特徴とする。

〔１８〕上記〔１３〕記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両からの電界・磁界強度を計測する電界・磁界センサーであることを特徴とする。

本発明によれば、移動体としての鉄道車両全体の長尺画像を取得するとともに、その画像を用いて迅速、かつ的確に鉄道車両の検査を行うことができる。

本発明の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置は、線路脇又は線路内に配置され、移動する鉄道車両全体の長尺画像を取得するカメラと、前記長尺画像と予め記憶した参照データとを比較して前記鉄道車両の検査を行う処理装置とを具備する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す長尺画像（ＳＬＩｍ：Ｓｕｐｅｒ Ｌｏｎｇ Ｉｍａｇｉｎｇ）を用いた鉄道車両の検査装置の模式図、図２は鉄道車両の長尺画像の取得原理を示す図、図３はその結果得られた長尺画像を示す図、図４はその鉄道車両検査装置のブロック図である。

まず、図４において、１は移動する鉄道車両、２はカメラ、３は処理装置、４はカメラ２により撮影された移動する鉄道車両１の画像を用いた鉄道車両全体の長尺画像の編集部、５はその編集された鉄道車両全体の長尺画像、５Ａは長尺画像から特徴を抽出する特徴抽出部、６は予め記憶されている鉄道車両の参照データ、６Ａは参照データから特徴を抽出する特徴抽出部、７は特徴抽出部５Ａ，６Ａで抽出された長尺画像データの特徴と参照データの特徴とを比較する比較部、８はその比較結果の判定部、９はその判定結果の出力部である。

図２及び図４を参照しながら鉄道車両全体の長尺画像の取得について説明する。

移動する鉄道車両１の側面を撮影するため、線路脇にカメラ２を配置する。このとき、そのカメラ２のファインダーを覗きながらカメラ２の焦点、絞り、画角を調整する。

ここで、鉄道車両１の画像はカメラ２で撮影され、処理装置３に取り込まれ、編集部４で編集されて鉄道車両全体の長尺画像５が得られるが、鉄道車両１の画像は、撮影される画像フレーム２Ａの端と常に平行であるように調整する。特に、本発明を効率よく機能させるためには、撮影対象を法線方向から捉えられるように、カメラ２の固定装置、アングルなどを設定する。

そこで、まず走行する鉄道車両１を撮影し、図２（ａ）に示すようなフレーム画像を取得する。フレーム画像間の車両の移動量を計算し、画像フレーム２Ａから部分画像２Ｂを切り出し、部分画像２Ｂを組み合わせ、図２（ｂ）に示すような鉄道車両１全体の長尺画像５が作成される。

このようにして生成された鉄道車両１全体の長尺画像５が、図３に示されるように、鉄道車両の全体像となる。なお、図３において、図３（ａ）は鉄道車両の全体画像、図３（ｂ）は第１の拡大画像、図３（ｃ）は第２の拡大画像である。

そこで、図４に示すように、その鉄道車両１全体の長尺画像（全体画像）５と予め記憶されている参照データ６とはそれらの特徴抽出部５Ａ，６Ａを介して比較部７で比較され、その出力が判定部８で判定されて、鉄道車両１の検査情報として出力部９から出力される。

このようにして、本発明は、例えば、（１）鉄道車両１の状態の検査装置、（２）鉄道車両１への着雪の監視を行う着雪監視装置、（３）車両毎の混雑度を監視する鉄道車両１内の混雑度監視装置として用いることができる。

図５は本発明の実施例を示す長尺画像情報に他の種類のセンサーの情報を組み合わせた鉄道車両の検査装置の模式図である。

この実施例では、上記した編成された鉄道車両全体の長尺画像情報とともに、図５に示すように、この鉄道車両全体の長尺画像に対応した他の種類の情報を得るために線路脇又は線路内の固定された位置にセンサー１４を配置する。当然、センサー１４をカメラ１２の撮影位置とずれた位置に配置した場合には、両者を符合させるために補正処理を行う。しかし、センサー１４をカメラ１２の撮影位置と一致させた位置に配置するようにした場合には、鉄道車両１１の撮影画像と他の種類の情報を位置的に補正することなく、一致させて記憶することができる。

すなわち、鉄道車両１１の検査の目的によっては、鉄道車両の異常音、振動あるいは電界・磁界強度などの、アナログまたはデジタルデータを、鉄道車両のフレーム画像と同期させて記録することができる。鉄道列車１１全体の長尺画像は処理装置１３で処理され、画像フレームの部分画像は列車移動量を基準にして選択される。移動量が大きい場合には部分画像幅を広くとり、移動量が小さい場合には狭くとるなど、部分画像幅は変化する。そのような長尺画像データと他の種類のセンサーのデータを一緒に表示するには、上記したようにそのセンサーからのデータを長尺画像データと合わせて正規化する。

他の種類のセンサーのデータが、強度データの場合、正規化によってデータが変化しないため、正規化は簡単である。しかし、周波数に特徴があるデータを正規化する場合には、正規化によりデータの質が変わってしまう場合があるので、これを考慮して正規化を行う。

このように、長尺画像技術を使えば、鉄道車両の全体像を捉えることができるとともに、その画像と他の種類の情報とを併せて、的確に鉄道車両の検査を行うことができる。

以下、鉄道車両の検査の適用例について説明する。

（１）鉄道車両床下機器温度検査装置
図６は本発明の実施例を示す鉄道車両の床下機器温度検査装置の模式図、図７はその鉄道車両床下機器温度情報を示す図である。

この実施例では、図６に示すように、線路内に配置したカメラ２２で、図７（ａ）に示すように、鉄道車両２１の床下面の長尺画像２８を生成するとともに、図７（ｂ）に示すように、線路内においたサーモカメラ２７で床下機器２９の温度情報を得て、これらのデータを同期させるさせることにより、鉄道車両２１の床下機器温度を検査することができる。例えば、床下機器２９に発熱２９Ａが検知される。すなわち、カメラ２２からの撮影画像は、処理装置２３に取り込まれ、その編集部２４で編集して、鉄道車両全体の長尺画像を取得し、サーモカメラ２７からの温度情報を、前記長尺画像と同期した時系列データとして取得する。これらの情報を判定部２５で判定し、その判定結果は出力部２６から出力される。これにより鉄道車両床下機器の温度の異常及び異常部位の検出を的確に行うことができる。

なお、上記実施例では、サーモカメラで鉄道車両の床下機器温度を計測するようにしたが、サーモカメラで鉄道車両の屋根上機器温度または車両側面温度などを計測するようにしてもよい。
（２）鉄道車両の車輪軸受温度検査装置
図８は本発明の実施例を示す鉄道車両の車輪軸受温度検査装置の模式図である。

図８において、３１は鉄道車両、３２はカメラ、３３は処理装置、３４は編集部、３５は判定部、３６は出力部、３７は非接触式温度計である。

この実施例では、線路脇又は線路内に配置したカメラ３２からの撮影画像を、処理装置３３に取り込み、編集部３４で編集して、鉄道車両全体の長尺画像を生成し、同時に、非接触式温度計３７より温度情報を得て、前記長尺画像と同期した時系列データとして取得する。これらの情報を判定部３５で判定し、その判定結果は出力部３６から出力される。これにより車輪軸受温度の異常及び異常部位の検出を的確に行うことができる。

（３）鉄道車両異常音検査装置
図９は本発明の実施例を示す鉄道車両の異常音検査装置の模式図である。

図９において、４１は鉄道車両、４２はカメラ、４３は処理装置、４４は編集部、４５は判定部、４６は出力部、４７は異常音測定用マイクである。

この実施例では、線路脇又は線路内に配置したカメラ４２からの撮影画像を、処理装置４３に取り込み、編集部４４で編集して、鉄道車両全体の長尺画像を生成し、同時に、異常音測定用マイク４７より異常音情報を得て、前記長尺画像と同期した時系列データとして取得する。この情報を判定部４５で判定し、その判定結果は出力部４６から出力される。これにより、鉄道車両の異常音の検出及びその異常音発生部位の検出を的確に行うことができる。

（４）鉄道車両振動検査装置
図１０は本発明の実施例を示す鉄道車両振動検査装置の模式図である。

図１０において、５１は鉄道車両、５２はカメラ、５３は処理装置、５４は編集部、５５は判定部、５６は出力部、５７は振動センサーである。

この実施例では、線路脇又は線路内に配置したカメラ５２からの撮影画像を、処理装置５３に取り込み、編集部５４で編集して、鉄道車両全体の長尺画像を生成し、同時に、振動センサー５７より振動情報を得て、前記長尺画像と同期した時系列データとして取得する。この情報を判定部５５で判定し、その判定結果は出力部５６から出力される。これにより、鉄道車両の振動の検出及びその振動部位の検出を的確に行うことができる。

（５）鉄道車両からの電界・磁界強度検査装置
図１１は本発明の実施例を示す鉄道車両からの電界・磁界強度検査装置の模式図である。

図１１において、６１は鉄道車両、６２はカメラ、６３は処理装置、６４は編集部、６５は判定部、６６は出力部、６７は電界・磁界センサーである。

この実施例では、線路脇又は線路内に配置したカメラ６２からの撮影画像を、処理装置６３に取り込み、編集部６４で編集して、鉄道車両全体の長尺画像を生成し、同時に、電界・磁界センサー６７より鉄道車両の電界・磁界強度を、前記長尺画像と同期した時系列データとして取得する。この情報を判定部６５で判定し、その判定結果は出力部６６から出力される。これにより、鉄道車両の電界・磁界強度の検出及びその電界・磁界強度の大きい部位の検出を的確に行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法及びその装置は、鉄道車両の各種の検査装置として利用可能である。

本発明の実施例を示す長尺画像（ＳＬＩｍ：Ｓｕｐｅｒ Ｌｏｎｇ Ｉｍａｇｉｎｇ）を用いた鉄道車両の検査装置の模式図である。 本発明にかかる鉄道車両の長尺画像の取得原理を示す図である。 本発明を用いて得られた長尺画像を示す図である。 本発明の実施例を示す長尺画像を用いた鉄道車両検査装置のブロック図である。 本発明の実施例を示す長尺画像情報に他の種類のセンサーの情報を組み合わせた鉄道車両の検査装置の模式図である。 本発明の実施例を示す鉄道車両の床下機器温度検査装置の模式図である。 本発明の実施例を示す鉄道車両床下機器温度情報を示す図である。 本発明の実施例を示す鉄道車両の車輪軸受温度検査装置の模式図である。 本発明の実施例を示す鉄道車両の異常音検査装置の模式図である。 本発明の実施例を示す鉄道車両の振動検査装置の模式図である。 本発明の実施例を示す鉄道車両からの電界・磁界強度検査装置の模式図である。

符号の説明

１ 鉄道車両
２，１２，２２，３２，４２，５２，６２ カメラ
２Ａ 画像フレーム
２Ｂ 部分画像
３，１３，２３，３３，４３，５３，６３ 処理装置
４ 鉄道車両全体の長尺画像の編集部
５ 長尺画像
５Ａ 長尺画像から特徴を抽出する特徴抽出部
６ 参照データ
６Ａ 参照データから特徴を抽出する特徴抽出部
７ 比較部
８，２５，３５，４５，５５，６５ 判定部
９，２６，３６，４６，５６，６６ 出力部
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 鉄道車両
１４ センサー
２４，３４，４４，５４，６４ 編集部
２７ サーモカメラ
２８ 床下面の長尺画像
２９ 床下機器
２９Ａ 床下機器の発熱
３７ 非接触式温度計
４７ 異常音測定用マイク
５７ 振動センサー
６７ 電界・磁界センサー

Claims (18)

1. カメラを用いて移動する鉄道車両を撮影し、該撮影された画像から処理装置を用いて前記鉄道車両全体の長尺画像を生成し、該長尺画像を予め記憶された参照データと比較して、前記鉄道車両全体の検査を行うことを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
2. 請求項１記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記移動する鉄道車両全体の長尺画像は、前記カメラの各画像フレームの中心から部分画像を選択し、該部分画像を組み合わせることにより生成することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
3. 請求項２記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記画像フレームの部分画像幅は前記鉄道車両の移動量を基準にして選択することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
4. 請求項３記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記鉄道車両の移動量が大きい場合には部分画像幅を広くとり、移動量が小さい場合には狭くとることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
5. 請求項１から４の何れか１項記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記カメラ及び処理装置で取得される長尺画像が前記鉄道車両の側面、底面又は上面を撮影した画像であることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
6. カメラ及び処理装置を用いて移動する鉄道車両全体の長尺画像を取得し、前記カメラとは別の種類のセンサーで別の種類の情報を得て、前記長尺画像と同期させて正規化を行い、前記長尺画像と組み合わされた時系列データとして取得することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
7. 請求項６記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の床下機器温度、屋根上機器温度又は車両側面温度を計測することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
8. 請求項７記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記床下機器温度が車輪軸受温度であることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
9. 請求項６記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の異常音を計測することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
10. 請求項６記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両の振動を計測することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
11. 請求項６記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査方法において、前記センサーで前記鉄道車両からの電界強度または磁界強度を計測することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査方法。
12. （ａ）線路脇又は線路内に配置され、移動する鉄道車両の画像を取得するカメラと、
    （ｂ）前記画像から前記鉄道車両全体の長尺画像を生成するとともに、該長尺画像と予め記憶した参照データとを比較して前記鉄道車両の検査を行う処理装置とを具備することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。
13. （ａ）線路脇又は線路内に配置され、移動する鉄道車両の画像を取得するカメラと、
    （ｂ）前記鉄道車両の線路脇または線路内に固定して配置され、前記画像から前記鉄道車両全体の長尺画像を取得するとともに、前記カメラとは別の種類のセンサーで別の種類の情報を得て、前記長尺画像と同期させて正規化を行い、前記長尺画像と組み合わされた時系列データとして取得する処理装置とを具備することを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。
14. 請求項１３記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の床下機器温度、屋根上機器温度または車両側面温度を計測するサーモカメラであることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。
15. 請求項１４記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の車輪軸受温度を計測する非接触式温度計であることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。
16. 請求項１３記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の騒音を計測する異常音測定用マイクであることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。
17. 請求項１３記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両の振動を計測する振動センサーであることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。
18. 請求項１３記載の長尺画像を用いた鉄道車両検査装置において、前記センサーが前記鉄道車両からの電界・磁界強度を計測する電界・磁界センサーであることを特徴とする長尺画像を用いた鉄道車両検査装置。

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