JP2008281461A - 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トロリ線摩耗状態の測定後、所望の位置のトロリ線の状態を容易に確認することが可能なトロリ線摩耗測定装置を提供する。
【解決手段】検査車輌１の屋根上に設けられ、摩耗測定対象となるトロリ線３のパンタグラフ２との接触部を撮影するラインセンサ５から得られる輝度信号を、時系列的に並べてなるラインセンサ画像からトロリ線摩耗部の幅を算出すると共に、ラインセンサ５によってトロリ線３を撮影した時刻と、該時刻に対応する位置情報とを記録手段に記録するトロリ線摩耗測定手段を備えるトロリ線摩耗測定装置に、ラインセンサ画像と位置情報とを関連付けて、トロリ線摩耗部の幅とトロリ線の位置とを対応させたトロリ線摩耗測定結果と、トロリ線摩耗測定結果の画面出力に対応する測定箇所のラインセンサ画像とを、切り替え自在に画面に表示するトロリ線摩耗状態表示手段２０を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理によるトロリ線の摩耗測定に関するもので、特にトロリ線の摩耗部分の幅を測定する装置に関するものである。

電気鉄道車輌へ電力を供給するトロリ線は車輌が通過するたびに集電装置（パンタグラフ）と接触が生じる。このため、電気鉄道車輌を運用していく中でトロリ線は徐々に摩耗していき、摩耗が進行すると破断して事故に繋がる可能性がある。そこでトロリ線には摩耗限界が設けられており、その摩耗限界を目安にトロリ線を交換し、電気鉄道車輌の安全性を確保している。

トロリ線の摩耗を測定する方法としては、トロリ線の厚みを直接測定する方法と、トロリ線摩耗部の幅を計算して摩耗幅からトロリ線の厚みを換算する方法の２つの方法に大きく分けられる。

トロリ線の厚みを直接測定する方法としては、まず、ノギスなどの定規を用いてトロリ線の厚みを測定する方法がある。これは作業者が測定したいトロリ線部分の厚みをノギス等の定規を用いて手作業にて測定する方法で、測定したいトロリ線の厚みを確実に求めることができる。その反面、測定には手間がかかり自動化できないため、長い距離の区間を測定することは困難である。

トロリ線の厚みを直接測定する他の方法としては、光学センサを用いるものがある。これは回転ローラをトロリ線に押し付け、ローラ台にトロリ線を挟むように取り付けたレーザ照射装置と受光装置により、装置に挟まれたトロリ線部分での受光量を測定し、その受光量からトロリ線の厚みを換算するものである。この方式は連続的にトロリ線の厚みを測定することが可能であるが、トロリ線との接触を伴うため低速での運用を行う必要があり、トロリ線をセンサが挟む構造であるため、ポイント、エアーセクション、アンカーといったセンサと衝突するような構造物が存在する部分での使用が不可能であり、また、それら既存構造物の存在する場所で測定を行う場合は該構造物と衝突しないよう測定位置から装置を離す必要がある。

また、トロリ線摩耗部の幅を計測する方法としてナトリウムランプやレーザ光をトロリ線に照射してトロリ線摩耗部を測定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。これはトロリ線下部の断面が丸くひょうたん形状になっていて、摩耗によりトロリ線が平たく削れていくほど削れた部分の幅が広くなることを利用したもので、摩耗幅からその箇所のトロリ線の厚みを換算するのである。

このトロリ線摩耗部の測定は、ナトリウムランプやレーザ光といった光源から照射した際のトロリ線摩耗部からの反射光を正反射で受光するように受光部のラインセンサの位置を精密に調整し、正反射による強い光を撮像することでトロリ線摩耗部をホワイトアウト状態にし、その強い光を受けたホワイトアウト部分の幅からトロリ線摩耗部の幅を求めるものである。

この方式は非接触であるため高速な運用が可能である。しかしながら、トロリ線を挟んでいるクランプや背景に映る構造物などのノイズの影響を受け易く、何らかのノイズにより間違った計測結果を得た場合はそれを確認する方法が無く、トロリ線摩耗の計測において問題があった部分については、結局は直接トロリ線の厚みを測定する方法を使用して確認することとなる。また、光源の照射方向と焦点、及び受光装置の受光方向を精密に調整して正反射光を受けるようにする必要がある。

以上に説明したトロリ線の摩耗測定方法に対し、ラインセンサ画像から画像処理によって摩耗幅を計測し、その摩耗幅の計測値からその箇所のトロリ線の厚みを換算する方法がある（例えば、特願２００６−２７３５２３参照。以下、先件提案という）。この先件提案によれば、トロリ線に非接触の状態で該トロリ線の摩耗幅を測定可能であると共に、短時間で長い距離を測定することができる。

以下に、先件提案の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置における画像処理の基本的な考え方を簡単に説明する。図１８はトロリ線摩耗測定装置の概略構成図、図２はトロリ線摩耗測定装置による測定の流れを示すフローチャート、図３はトロリ線摩耗測定装置の機能構成図、図４はトロリ線摩耗部の二値化ラインセンサ画像の例、図５はトロリ線摩耗部のエッジ検出例である。

図１８に示すように、検査車輌１は、屋根上に装備するパンタグラフ２によってトロリ線３から集電し、車輌のモータ駆動によってトロリ線３に沿ったレール４上の走行を可能にする。

画像処理によるトロリ線摩耗測定を行う場合、この検査車輌１には、屋根上にトロリ線３の撮影画像入力手段としてラインセンサ５と照明灯６を設け、車内に計測用コンピュータ７と記録装置８を搭載する。ラインセンサ５を検査車輌１の屋根上に鉛直上向きに、トロリ線３を見上げるように設置し、ラインセンサ５の走査線が検査車輌１の進行方向と直交するようにラインセンサ５の受光方向を調整して走査線がトロリ線３を横切るようにする。なお、照明灯６は一般の照明灯を利用する。また、図１８においてラインセンサの受光方向は、検査車両１の進行方向と直交する向きに対して傾斜させた状態で図示している。

そして、トロリ線摩耗測定手段としての計測用コンピュータ７において、ラインセンサ５から得られる走査線の輝度信号を時系列に並べラインセンサ画像（平面の画像）を作成し、入力画像として記録装置８に保存する。

図２及び図３に基づき、入力したラインセンサ画像を画像処理してトロリ線の摩耗部の幅を求める手順を説明する。

まず、ステップＳ１において、ラインセンサ画像を取得する。前記のようにラインセンサ画像は、ラインセンサ５と計測用コンピュータ７及び記録装置８によって取得されている。より詳しくは、図３に示すように、計測用コンピュータ７のラインセンサ画像作成部７Ａにより、ラインセンサ５から取得する画像信号に基づいてラインセンサ画像を作成し、記録装置８の所定のメモリ領域８Ａに書き込んでいる。なお、メモリ領域８Ａに保存されたラインセンサ画像は、ワーキングメモリ等のメモリ１１に転送される。

次に、ステップＳ２において、二値化処理によるトロリ線摩耗部分の強調を行う。
図１８に示すトロリ線３の摩耗部分は、トロリ線３がパンタグラフ２により削られた部分であるため、摩耗していない部分に比べて強い光沢がある。よって、ラインセンサ画像上においてもトロリ線３の摩耗部分は背景部分に比較して輝度値の異なる帯状の部分として撮影される。

そこで、図３に示す判別分析二値化処理部１２において、トロリ線３の摩耗部分（パンタグラフ接触面）と、背景部分（トロリ線３の摩耗していない部分、既存構造物など）とを切り分けるように閾値を設定し、その閾値を用いて、メモリ１１から読み込んだラインセンサ画像に対して二値化処理を行い、トロリ線３の摩耗部分を強調する。

なお、二値化処理における閾値は、人手により適宜設定することができるが、閾値を固定値として設定すると、撮像時の環境等の条件によってはトロリ線３の摩耗部以外が強調・抽出されたり、摩耗部が抽出されないというような問題が発生することが考えられる。そこで、当該トロリ線摩耗測定装置では、トロリ線３の変位やトロリ線３からの反射光の強さの違いに対応するために判別分析二値化法を用いている。

判別分析二値化法は画像に応じて閾値をコンピュータ処理で自動的に決定する方式であり、各画像におけるヒストグラムにおいて「ある程度の範囲の輝度値で集合する画素数の塊」（以下クラスと呼ぶ）があり、二値化処理を行ったときに背景とパターン領域に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大になるように閾値を決定する。この処理により、いかなる画像においても比較的良好な閾値を決定し、この方式を用いて、トロリ線３の摩耗部分が白、背景部分が黒となるように二値化ラインセンサ画像を構成することにより、図４に示すようにトロリ線３の摩耗部分を抽出する。

次にステップＳ３において二値化ラインセンサ画像のノイズ除去を行う。
二値化処理によりラインセンサ画像から二値化ラインセンサ画像を構成した場合、そのままではトロリ線摩耗部の傷や背景部分の状態により細かな点々状のノイズが含まれる場合がある。そこで、図３に示すノイズ除去処理部１３によって二値化処理の膨張・収縮処理等の画像ノイズ除去法によって前述のノイズを除去する。

次にステップＳ４においてトロリ線摩耗部のエッジ検出を行う。
ノイズ、既存構造物を除去した二値化ラインセンサ画像上において白で表されているトロリ線摩耗部の両側のエッジ点を検出する。これらのエッジ点は、あるラインについて左から探索した場合、背景の黒から摩耗部分の白へ変化する点が摩耗部分左側のエッジ点として、また摩耗部分の白から背景の黒へ変化する点を摩耗部分右側のエッジ点として検出することができる。この処理を、図３に示すトロリ線摩耗部エッジ検出部１４によって画像の上から下へライン毎に行うことで、１枚の二値化ラインセンサ画像に関するトロリ線摩耗部分のエッジを検出し、図５に示すようなトロリ線摩耗部分の両側のエッジデータを得ることができる。

次に、ステップＳ５においてトロリ線摩耗部幅の計算を行う。
ステップＳ４において二値化ラインセンサ画像から検出したトロリ線摩耗部分の両側のエッジデータを用いて、図３に示すトロリ線摩耗部幅計算部１５によりラインセンサの一つの走査ライン上にある両側のエッジ点間距離をトロリ線摩耗部分の画像上の幅として計算する。このとき、ラインセンサ５からトロリ線３までの高さ、レンズ焦点距離、センサ幅、センサ画素数から１画素（ピクセル）に対する実寸法（mm）の度合いである画像分解能（mm/ピクセル）を計算し、トロリ線摩耗部分の画像上の幅と画像分解能の乗算を行うことでトロリ線摩耗部分の実幅（実際の幅値）を求める。

なお、ステップＳ５によるトロリ線摩耗部幅の計算に用いるラインセンサからトロリ線までの高さについては「画像処理によるパンタグラフ動作測定装置（特願２００５−０６８７９３）」等の別の手段によって得られるデータを用いて求めることができる。

こうして求めたエッジデータ、トロリ線摩耗部、計算に用いたラインセンサ画像や対応するライン番号を指し示すデータ等を図３に示すメモリ１１に記録する。

上述した先件提案によれば、非接触の方式であるため高速な運用が可能であり、短時間で長い距離の区間を測定することができる。また装置の構造上、ポイント、エアーセクション、アンカーといった既存構造物から離れた位置にセンサが設置されているため、回転ローラと光学センサを用いてトロリ線の厚みを直接計測する方法に比べて既存構造物との衝突を考慮する必要がなく、基本的に全ての区間においてラインセンサ画像の撮像が可能であり、測定区間でのトロリ線および近傍にある既存構造物の画像データを取得することができる。

また、特別な照明を使用する必要がなく、レーザ光を使用するような場合に比較して人体への影響を考慮するような取り扱いが容易である。光源と受光装置間での精密な位置合わせを行う煩わしさがない。

さらにどのような撮像環境においても、自動的に比較的良好な閾値を算出することが可能になり、閾値を定数で決めていた場合に起こる輝度の低さによってトロリ線が抽出されないという現象が改善され、またデータとしてラインセンサ画像が残っているため、トロリ線摩耗として問題があった部分については、その部分の画像を見ることで問題の確認を行うことが可能である。

特開平１０−１９４０１５号公報 特開平１１−２８２８６１号公報 特開２００１−１６００５８号公報

しかしながら、上述した従来のトロリ線摩耗の測定方法には、次のような問題点があった。

（１）トロリ線の厚みをノギスなどの定規を用いて直接測定する方法、トロリ線の厚みを光学センサを用いて直接測定する方法、トロリ線摩耗部の幅をナトリウムランプやレーザ光を照射して測定し摩耗部からトロリ線の厚みを換算する方法では、トロリ線摩耗の測定結果後、問題があった部分についての確認は実際に現場に赴いて確認する必要がある。

（２）先件提案の画像処理によるトロリ線摩耗測定方法では、トロリ線摩耗の測定結果後、問題があった部分の確認を実際に測定に使用した画像を用いて行なえるが、測定に使用した画像から必要な箇所を抽出する必要がある。

また、従来、画面上に表示される地図のポイントを指定して、指定した地点の画像を表示する技術も開示されている（例えば、特許文献２，３参照）が、上述したトロリ線の摩耗量の測定に適用するためには利便性が十分とはいえなかった。

このようなことから本発明は、トロリ線摩耗状態の測定後、所望の位置のトロリ線の状態を容易に確認することが可能とするトロリ線摩耗測定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係るトロリ線摩耗測定装置は、検査車輌の屋根上に設けられ前記検査車輌の進行方向に直交するように受光方向を調整されて、摩耗測定対象となるトロリ線のパンタグラフとの接触部を撮影するラインセンサから得られる輝度信号を、時系列的に並べてなるラインセンサ画像から前記トロリ線摩耗部の幅を算出すると共に、前記ラインセンサによって前記トロリ線を撮影した時刻と、該時刻に対応する位置情報とを記録手段に記録するトロリ線摩耗測定手段を備えるトロリ線摩耗測定装置において、前記ラインセンサ画像と前記位置情報とを関連付けて、前記トロリ線摩耗部の幅と前記トロリ線の位置とを対応させたトロリ線摩耗測定結果と、前記トロリ線摩耗測定結果の画面出力に対応する測定箇所の前記ラインセンサ画像とを、切り替え自在に画面に表示するトロリ線摩耗状態表示手段を備えることを特徴とする。

第２の発明に係るトロリ線摩耗計測装置は、第１の発明において、前記トロリ線摩耗状態表示手段が、前記トロリ線摩耗測定結果を表形式で表示することを特徴とする。

第３の発明に係るトロリ線摩耗計測装置は、第１の発明において、前記トロリ線摩耗状態表示手段が、前記トロリ線摩耗測定結果をグラフ形式で表示することを特徴とする。

第４の発明に係るトロリ線摩耗計測装置は、第１の発明において、前記トロリ線摩耗状態表示手段が、前記トロリ線摩耗測定結果を表形式、グラフ形式、及び前記ラインセンサ画像とを切り替え自在に画面に表示することを特徴とする。

上述した本発明に係るトロリ線摩耗測定装置によれば、画像処理によるトロリ線摩耗測定装置にて解析したトロリ線摩耗の測定結果と測定に使用した画像を関連付けて表示できる為、トロリ線摩耗として問題があった場合には該当箇所の画像を直ぐに確認できる。その為現地に赴くことなく現地状態の確認ができるため、トロリ線の保線業務が効率良く実施できる。

本発明の実施の形態の詳細を以下に示す実施例において説明する。

図１〜１７に基づいて本発明の一実施例を説明する。図１はトロリ線摩耗測定装置の概略構成図、図６はラインセンサ画像のファイル切替えの概念を示す説明図、図７はラインセンサのフレーム割付の概念を示す説明図、図８は摩耗状態測定結果データの概念を示す説明図、図９は測定結果の表形式表示画面の例を示す説明図、図１０は測定結果のグラフ形式表示画面の例を示す説明図、図１１はラインセンサ画像表示画面の例を示す説明図、図１２〜図１７は画面操作の流れを示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施例に係るトロリ線摩耗測定装置は、図１８に示し上述した先件提案の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に、該トロリ線摩耗測定装置によって測定した結果であるトロリ線摩耗結果を表示すると共に、トロリ線摩耗結果の該当箇所の画像を表示することが可能なトロリ線摩耗状態表示手段を追加して設けたものである。トロリ線摩耗状態表示手段は、演算処理部２１と、表示部２２とから構成される。その他の構成は図２〜図５及び図１８に示し上述したものと概ね同様であり、同様の構成については重複する説明を適宜省略し、異なる構成を中心に説明する。

本実施例では、トロリ線３の摩耗状態を測定する際に、計測用コンピュータ７の演算部においてラインセンサ５より得られる走査線の輝度信号を時系列的に記録装置８に保存するとともに、トロリ線３を撮影した時刻と、例えば検査車輌の車輪の回転数から得られる移動距離に基づく位置情報もしくはＧＰＳより得られる位置情報とを同時に記録する。

そして、上記位置情報と、ラインセンサから得られる走査線の輝度信号を時系列に並べたラインセンサ画像（平面の画像）とを利用して所望の位置にあるトロリ線の摩耗状態を画面上に表示することができるようにする。要するに、上記位置情報と、ラインセンサ画像との関連付けを行うのである。なお、説明の都合上、本実施例においてラインセンサからは１秒間に１０００ラインの入力があるものとし、１０００ライン単位の入力を時系列的に並べたものを１枚のラインセンサ画像として構成し、順次記録装置８に記録するものとする。

ラインセンサ画像を記録装置８に記録する際、図６に示すように、予め設定した時間（例えば、Ｙ秒間）ごとにラインセンサ画像を記録するファイルを切替えるようにする。即ち、ラインセンサ画像を一つのファイルＦ１に対してＹ秒間記録したら、記録するファイルを次のファイルＦ２に切替え、該ファイルＦ２にＹ秒間ラインセンサ画像を記録したら、次のファイルＦ３への記録を開始する、というように複数のファイルにそれぞれ所定時間であるＹ秒間分のデータを記録するようにするのである。これにより、それぞれのファイルＦ１，Ｆ２，Ｆ３，…Ｆｍには概ね一定の枚数（図６ではｎ枚）のラインセンサ画像からなるデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…Ｄｍが記録されることとなる。さらに、上記ラインセンサ画像と共に、それぞれの画像ごとの作成時刻の情報（以降、「ラインセンサ撮像情報」という）を記録するようにする。

そして、ラインセンサのライン割付を行う。即ち、図７に示すように、位置情報とラインセンサ撮像情報間で、ラインセンサ画像１枚ごと、即ち１０００ライン単位で時刻のすり合わせを行い、それぞれのラインセンサ画像に位置情報を関連付ける処理を行った後、ライン単位、つまり１ラインごとに位置情報を割り当てる処理を行ってライン単位データを得るのである。なお、図７においては一部の記載を省略しているが、位置情報、ラインセンサ撮像情報、ライン単位データがそれぞれ１レコード（図７中、一つの欄の中に記載した部分）ごとに時刻、又は時刻及びキロ程の情報を有していることはいうまでもない。

ライン単位で位置を割り当てる処理としては、例えば、一つのラインセンサ画像に関連付けられた位置と、該ラインセンサ画像の直前のラインセンサ画像に関連付けられた位置との差分をライン数で分割（本実施例では１０００分割）し、算出された結果に基づいてそれぞれのラインに順に位置情報を割り当てる等とすればよい。

次に、計測用コンピュータ７によりトロリ線の摩耗状態を算出する。摩耗状態の算出は上述した「先件提案」と同様であり、詳しい説明は省略する。なお、摩耗状態測定結果データは、図８に示すようにライン単位で保存される。なお、図８は２本のトロリー線の摩耗状態を測定する例であり、一部の記載を省略しているが、それぞれの摩耗ラインに対して一方のトロリー線の摩耗状態である〔摩耗状態１〕と、他方のトロリー線の摩耗状態である〔摩耗状態２〕を保存することはいうまでもない。

そして上述したように１ラインごとに位置情報及び摩耗幅を付与されたデータは、トロリ線摩耗状態表示手段により、図９に示す表形式、もしくは図１０に示すグラフ形式でキロ程毎にモニタ画面に表示される。トロリ線摩耗状態表示手段においては、次の手順で画面に表示する摩耗測定結果を選択する処理を行う。即ち、作業者によって画面に表示したいキロ程を指定し、演算処理部２１において図６に示すライン位置に対してキロ程及び摩耗幅を関連付けたデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…Ｄｍの中から指定したキロ程に該当するファイル、画像、及びライン位置を算出する。続いて、算出したライン位置に対応する摩耗状態測定結果を計測用コンピュータ７において算出した図８に示す摩耗状態測定結果データの中から取得し、これを表示部２２に表示するのである。

尚、実際の表示では、１枚のラインセンサ画像に対応したひとつのキロ程データから求められる摩耗状態測定結果データを表示するだけでなく、その前後の連続するラインセンサ画像に対応したキロ程データから求められる摩耗状態測定結果データも同様な手順で表示し連続性を有するデータ表示を行う。ただしデータ量が多いので必要に応じて例えば５ｍ、１０ｍ等の距離毎や電柱位置毎にデータを集計して表示するなど、各システムで使用する集計方法に準ずるようにすればよく、詳しい説明は省略する。

以下に、摩耗状態測定結果の表示例を図９〜１０に基づいて詳細に説明する。

図９は測定結果を表形式で表示する例であり、測定結果の一覧を表示する。表示画面にはキロ程範囲表示部３１、スクロールバー３２、認識キロ程位置表示部３３、グラフ表示釦３４、摩耗画像釦３５等が設けられている。

キロ程範囲表示部３１は、画面上に表示されていない部分を含み表示可能な計測値のキロ程範囲（図９では９３．４１９６〜１２０．８０５０ｋｍ）を表示する部分である。スクロールバー３２は、キロ程範囲表示部３１が表示する全範囲のうち、画面上に表示されている位置を示すものであり、該スクロールバー３２を移動（図９では上下に移動）することで表示位置を変更することができる。

認識キロ程位置表示部３３は、現時点でシステムが認識しているキロ程位置を表示する部分であり、ここに所望のキロ程位置を直接入力する、またはスクロールバー３２を所望の位置に移動させることにより、測定結果一覧にあってキロ程範囲表示部３１に表示される範囲内の所望のキロ程位置を含む部分を、画面上に表示することができる。なお、該認識キロ程位置表示部３３に表示されるキロ程位置は、後述するグラフ表示釦３４、摩耗画像釦３５を選択した際の該当画面においても適用される。

グラフ表示釦３４、摩耗画像釦３５は、選択されることにより画面をそれぞれグラフ形式表示画面、ラインセンサ画像表示画面（以下、トロリ線摩耗画像表示画面という）に切り替える釦である。当該グラフ表示釦３４、摩耗画像釦３５によって画面を切り替える際、切り替えられた後のグラフ形式表示画面、又はトロリ線摩耗画像表示画面は、認識キロ程位置表示部３３に表示されたキロ程位置を含む測定結果を表示するものとする。

なお、図９に示す一覧は、集計単位ごと（例えば５ｍ、１０ｍ等の単位距離ごと、又は、電柱位置ごと等）に表示するものとする。また、複数のトロリ線の摩耗状態（図９では２本のトロリ線摩耗部の残存直径値）を表示することが可能となっている。例えば、４本のトロリ線に対応するように構成する場合、図９に示す〔摩耗１〕、〔摩耗２〕に加えて、〔摩耗３〕、〔摩耗４〕の欄を設ければよい。また、図９中の〔最大〕、〔最小〕の欄には、集計単位内における摩耗部の残存直径値の最大値、最小値がそれぞれ表示される。該最大値、最小値は、測定したトロリ線ごとに表示するようにしてもよい。

また、図１０は測定結果をグラフ形式で表示する例であり、全ての計測データがグラフ化され表示される。表示画面には、キロ程範囲表示部４１、スクロールバー４２、認識キロ程位置表示部４３、表表示釦４４、摩耗画像釦４５、摩耗残存直径値表示部４６等が設けられている。

キロ程範囲表示部４１は、画面上に表示されていない部分を含み表示可能な計測値のキロ程範囲（図１０では９３．４１９６〜１２０．８０５０ｋｍ）を表示する部分である。スクロールバー４２は、キロ程範囲表示部４１が表示する全範囲のうち、画面上に表示されたグラフに対応する位置を示すものであり、該スクロールバー４２を移動（図１０では左右に移動）することで表示位置を変更することができるように構成されている。

認識キロ程位置表示部４３は、現時点でシステムが認識しているキロ程（本実施例では、図１０のグラフ中、破線で示すキロ程９５．６４７０の位置）を表示する部分であり、ここに所望のキロ程位置を直接入力する、またはスクロールバー４２を所望の位置に移動させることにより、キロ程範囲表示部４１に表示される範囲内の所望のキロ程位置を含む部分のグラフを画面上に表示することができる。なお、該認識キロ程位置表示部４３に表示されるキロ程位置は、後述する表表示釦４４、摩耗画像釦４５を選択した際の該当画面においても適用される。

表表示釦４４、摩耗画像釦４５は、選択されることにより画面をそれぞれ表形式表示画面、トロリ線摩耗画像表示画面に切り替えるものである。この際、切り替えられた後の表形式表示画面、又はトロリ線摩耗画像表示画面は、認識キロ程位置表示部４３に表示されたキロ程位置を含む測定結果を表示するものとする。

摩耗残存直径値表示部４６は、認識キロ程位置表示部４３に表示されたキロ程位置におけるトロリ線の残存直径値を表示する部分である。残存直径値は、認識キロ程位置表示部４３に表示されたキロ程位置に対応するラインセンサ画像のラインのデータとして保存されたトロリ線摩耗部の幅に基づいて表示される。該摩耗残存直径値表示部４６は、測定されるトロリ線の本数に対応して複数（図１０では二つ）の欄が表示される。

さらに、図１１にトロリ線摩耗画像、即ちラインセンサ画像の表示例を示す。表示画面には、キロ程範囲表示部５１、スクロールバー５２ａ，５２ｂ、認識キロ程位置表示部５３、表表示釦５４、グラフ表示釦５５、摩耗残存直径値表示部５６、ラインセンサ画像表示部５７、簡易グラフ表示部５８、ラインセンサ画像情報表示部５９等が設けられている。

キロ程範囲表示部５１は、画面上に表示されていないラインセンサ画像を含み表示可能なラインセンサ画像のキロ程範囲（図１１では９３．４１９６〜１２０．８０５０ｋｍ）を表示する部分である。スクロールバー５２ａ、５２ｂはそれぞれラインセンサ画像表示部５７、簡易グラフ表示部５８に対応し、キロ程範囲表示部５１が表示する全範囲のうち、グラフに表示されている位置を示すものであり、該スクロールバー５２ａ，５２ｂを移動（図１１では上下に移動）することでラインセンサ画像表示部５７、簡易グラフ表示部５８における表示位置をそれぞれ変更することができる。

認識キロ程位置表示部５３は、現時点でシステムが認識しているキロ程（本実施例では、図１１のグラフ中、破線で示す位置）を表示する部分であり、ここに所望のキロ程位置を直接入力する、またはスクロールバー５２を所望の位置に移動させることにより、キロ程範囲表示部５１に表示される範囲内の所望のキロ程位置を含む部分のラインセンサ画像、及び簡易グラフを画面上に表示することができる。なお、該認識キロ程位置表示部５３に表示されるキロ程位置は、後述する表表示釦５４、グラフ表示釦５５を選択した際の該当画面においても適用される。

表表示釦５４、グラフ表示釦５５は、選択されることにより画面をそれぞれ表形式表示画面、グラフ形式表示画面に切り替えるものである。この際、切り替えられた後の表形式表示画面、又はグラフ形式表示画面は、認識キロ程位置表示部５３に表示されたキロ程位置を含む測定結果を表示するものとする。

摩耗残存直径値表示部５６は、認識キロ程位置表示部５３に表示されたキロ程位置におけるトロリ線の残存直径値を表示する部分である。該摩耗残存直径値表示部５６は、測定されるトロリ線の本数に対応して複数（図１１では二つ）の欄が表示される。

ラインセンサ画像表示部５７は、例えば、図６に示したファイルＦ１〜Ｆｍに記録されたラインセンサ画像を時系列的に接続した状態で表示する部分である。画面上には、認識キロ程位置表示部５３に表示された位置で撮像されたトロリ線を含むラインセンサ画像が表示される。また、簡易グラフ表示部５８は、図１０に示したグラフの簡易版であり、図１０における左右方向が、図１１では上下方向になっている。

なお、認識キロ程位置表示部５３に表示されるキロ程に対応するライン位置は、既に算出されているので、例えばそのライン位置を中心にトロリ線の摩耗状態を算出する元となったラインセンサ画像をモニタ画面上に表示するようにする。

ラインセンサ画像情報表示部５９は、認識キロ程位置表示部５３に表示された位置が、図６に示し、メモリに保存されるファイルＦ１〜Ｆｍのうちのどのファイルであるのか、そのファイルの中のどのフレームのどのラインであるのかを表示する部分である。図１１においては、認識キロ程位置表示部５３に表示されたキロ程位置９５．６４７０ｋｍにおける画像が、図６に示すファイルＦ２の〔画像２−１〕における１０００ライン中１２０番目のラインに対応する例を示している。

以下、表示部２２において画面の切り替えを行う場合の手順を説明する。

図９に示す表形式表示画面から図１０に示すグラフ形式表示画面に切り替える場合は、図１２に示すように、当該表形式表示画面において認識キロ程位置表示部３３へ直接キロ程位置を入力する、またはスクロールバー３２を移動することにより所望のキロ程位置を指定し（ステップＳ１１）、グラフ表示釦３４を選択し（ステップＳ１２）、グラフ形式の測定結果を表示する（ステップＳ１３）。これにより、図１０に示すグラフ形式表示画面へと切り替えられる。

また、図９に示す表形式表示画面から図１１に示す摩耗画像表示画面に切り替える場合は、図１３に示すように、当該表形式表示画面において認識キロ程位置表示部３３へ直接キロ程位置を入力する、またはスクロールバー３２を移動することにより所望のキロ程位置を指定し（ステップＳ２１）、摩耗画像釦３５を選択し（ステップＳ２２）、トロリ線摩耗画像を表示する（ステップＳ２３）。これにより図１１に示す摩耗画像表示画面へと切り替えられる。

図１０に示すグラフ形式表示画面から図９に示す表形式表示画面に切り替える場合は、図１４に示すように、当該グラフ形式表示画面において認識キロ程位置表示部４３へ直接キロ程位置を入力する、またはスクロールバー４２を移動することにより所望のキロ程位置を指定し（ステップＳ３１）、表表示釦４４を選択し（ステップＳ３２）、表形式の測定結果を表示する（ステップＳ３３）。これにより、図９に示す表形式表示画面へと切り替えられる。

図１０に示すグラフ形式表示画面から図１１に示す摩耗画像表示画面に切り替える場合は、図１５に示すように、当該グラフ形式表示画面において認識キロ程位置表示部４３へ直接キロ程位置を入力する、またはスクロールバー４２を移動することにより所望のキロ程位置を指定し（ステップＳ４１）、摩耗画像釦４５を選択し（ステップＳ４２）、トロリ線摩耗画像を表示する（ステップＳ４３）。これにより、図１１に示す摩耗画像表示画面へと切り替えられる。

図１１に示す摩耗画像表示画面から図９に示す表形式表示画面に切り替える場合は、図１６に示すように、当該摩耗画像表示画面において認識キロ程位置表示部５３へ直接キロ程位置を入力する、またはスクロールバー５２ａもしくは５２ｂを移動することにより所望のキロ程位置を指定し（ステップＳ５１）、表表示釦５４を選択し（ステップＳ５２）、表形式の測定結果を表示する（ステップＳ５３）。これにより、図９に示す表形式表示画面へと切り替えられる。

図１１に示す摩耗画像表示画面から図１０に示すグラフ形式表示画面に切り替える場合は、図１７に示すように、当該摩耗画像表示画面において認識キロ程位置表示部５３へ直接キロ程位置を入力する、またはスクロールバー５２ａもしくは５２ｂを移動することにより所望のキロ程位置を指定し（ステップＳ６１）、グラフ表示釦５５を選択し（ステップＳ６２）、グラフ形式の測定結果を表示する（ステップＳ６３）。これにより、図１０に示すグラフ形式表示画面へと切り替えられる。

このようにして、図９に示す表形式表示画面、図１０に示すグラフ形式表示画面、図１１に示す摩耗画像表示画面は、相互に切替が可能になっている。

上述した本実施例に係るトロリ線摩耗測定装置によれば、画像処理によるトロリ線摩耗測定手段によって解析したトロリ線摩耗部の幅の測定結果と、測定に使用した画像とを関連付けて表示できる為、測定結果を表またはグラフで表示し、トロリ線摩耗量の計測結果に異常があれば簡単な操作で該当箇所の画像を直ちに確認できる。このように、現地に赴くことなくトロリ線の状態を確認することができるため、トロリ線の保線業務が効率良く実施できると共に、測定品質の精度を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明は、画像処理によるトロリ線の摩耗測定に関するもので、特にトロリ線の摩耗部分の幅を測定する装置に適用して好適なものである。

本実施例におけるトロリ線摩耗測定装置の概略構成図である。 トロリ線摩耗測定装置による測定の流れを示すフローチャートである。 トロリ線摩耗測定装置の画像処理部の構成図である。 トロリ線摩耗部の二値化ラインセンサ画像の例である。 トロリ線摩耗部のエッジ検出例である。 本実施例におけるラインセンサ画像のファイル切替えの概念を示す説明図である。 本実施例におけるラインセンサのフレーム割付の概念を示す説明図である。 本実施例における摩耗状態測定結果データの概念を示す説明図である。 本実施例における測定結果の表形式表示画面の例を示す説明図である。 本実施例における測定結果のグラフ形式表示画面の例を示す説明図である。 本実施例におけるラインセンサ画像表示画面の例を示す説明図である。 本実施例における画面操作の流れを示すフローチャートである。 本実施例における他の画面操作の流れを示すフローチャートである。 本実施例における他の画面操作の流れを示すフローチャートである。 本実施例における他の画面操作の流れを示すフローチャートである。 本実施例における他の画面操作の流れを示すフローチャートである。 本実施例における他の画面操作の流れを示すフローチャートである。 従来のトロリ線摩耗測定装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 車輌
２ パンタグラフ
３ トロリ線
４ レール
５ ラインセンサ
６ 照明灯
７ 計測用コンピュータ
７Ａ ラインセンサ画像作成部
８ 記録装置
８Ａ メモリ領域
１１ メモリ
１２ 判別分析二値化処理部
１３ ノイズ除去処理部
１４ トロリ線摩耗部エッジ検出部
１５ トロリ線摩耗部幅計算部
３１，４１，５１ キロ程範囲表示部
３２，４２，５２ａ，５２ｂ スクロールバー
３３，４３，５３ 認識キロ程表示部
３４，５５ グラフ表示釦
３５，４５ 摩耗画像釦
４４，５４ 表表示釦
４６，５６ 摩耗残存直径値表示部
５７ ラインセンサ画像表示部
５８ 簡易グラフ表示部
５９ ラインセンサ画像情報表示部
Ｆ１〜Ｆｍ ファイル
Ｄ１〜Ｄｍ ラインセンサ画像（フレーム）

Claims (4)

1. 検査車輌の屋根上に設けられ前記検査車輌の進行方向に直交するように受光方向を調整されて、摩耗測定対象となるトロリ線のパンタグラフとの接触部を撮影するラインセンサから得られる輝度信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像から前記トロリ線摩耗部の幅を算出し、算出された前記トロリ線摩耗部の幅と共に、前記ラインセンサによって前記トロリ線を撮影した時刻と、該時刻に対応する位置情報とを記録手段に記録するトロリ線摩耗測定手段を備えるトロリ線摩耗測定装置であって、
   前記ラインセンサ画像と前記位置情報とを関連付けて、前記トロリ線摩耗部の幅と前記トロリ線の位置とを対応させたトロリ線摩耗測定結果と、前記トロリ線摩耗測定結果の画面出力に対応する測定箇所の前記ラインセンサ画像とを、切り替え自在に画面に表示するトロリ線摩耗状態表示手段を備えることを特徴とするトロリ線摩耗計測装置。
2. 前記トロリ線摩耗状態表示手段が、前記トロリ線摩耗測定結果を表形式で表示することを特徴とする請求項１記載のトロリ線摩耗計測装置。
3. 前記トロリ線摩耗状態表示手段が、前記トロリ線摩耗測定結果をグラフ形式で表示することを特徴とする請求項１記載のトロリ線摩耗計測装置。
4. 前記トロリ線摩耗状態表示手段が、前記トロリ線摩耗測定結果を表形式、グラフ形式、及び前記ラインセンサ画像とを切り替え自在に画面に表示することを特徴とする請求項１記載のトロリ線摩耗計測装置。

Images