JP2009067260A - 列車運行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 登録されていない工事区間が運行情報に存在した場合に、車載の運行管理装置に当該工事区間の制限速度情報を自動的且つ迅速に取得させ、報知させること。
【解決手段】 列車前方の撮影画像データから取得し（１０１）、テンプレートマッチングによる信号機に検索を行い（１０２）、信号機の有無を判定し（１０３）、信号機の表示から制限速度を読み取り（１０５）、車載の列車運行支援装置に記憶されている登録制限速度と突合せ（１０８）、登録されていなかった場合には「未登録徐行区間：制限速度△△ｋｍ／ｈ」との表示を行わせる（１１０）。なお、前記制限速度の読み取りは、列車前方の撮影画面の全領域の中からパターンマッチングのための探索エリアを確実に絞り込み、リアルタイムでパターンマッチングを行って列車前方の信号機を認識することを含む画像処理を含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レールの近傍に設置された臨時信号機、速度制限標識、徐行予告信号機などの鉄道信号・標識を走行中の列車に搭載されたビデオカメラで撮影し、パターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識し、音声や画像表示などで警告を出し、乗務員に徐行を促す等の報知を行う列車運行支援装置に関する。

近年、軌道回路を用いずに列車の現在位置を検知する列車位置検知器が開発されてきた。そして前記列車位置検知器を用いて列車の位置を特定し、車上主体で列車制御、および運行管理を行うシステムが実用化されている。例えば、特表２００１−５１６０７６号公報（特許文献１）には、ＧＰＳを用いた衝突回避及び列車接近検知器が開示されている。また、非特許文献１には、ＧＰＳと通信衛星を用いた列車位置検知システムが記載されている。更に、非特許文献２等には、列車のドアの開閉信号或いはＡＴＳ地上子の検出信号を取得した時点をリセットポイントとし、このリセットポイントからの列車の移動距離を算出する列車位置検出システムが記載されている。前記列車の移動距離は、列車車軸に装備した速度発電機が出力する列車の速度パルス信号を積算して算出される。

レールや軌道の工事の際には、列車はその工事区間を徐行しなければならない。そこで、図２に示す如く、当該工事区間の始端のレール１の近傍には徐行信号機４を且つ終端のレールの近傍には徐行解除信号機５を設置して、列車Ｔの乗務員に工事区間の存在を報知する。ところで、徐行区間の始端のレールの近傍に設置されている徐行信号機４を見つけてからブレーキをかけたのでは間に合わないことが考えられるので、通常は工事区間の始端を予告する徐行予告信号機３を工事区間の始端から列車進入方向に所定距離離れた地点のレールの近傍に設置している。この徐行予告信号機３を列車に搭載された列車前方鉄道信号・標識認識装置が自動的に検知し、音声や画像表示などで警告を出し、乗務員に徐行を促す。

ところで、上記ＧＰＳと通信衛星を用いた列車位置検知システムを用いた列車運行管理システムにおいては、上述の工事区間に関する運行情報は、地上の拠点装置を経由して車上装置に伝送され、車上の記憶装置に記憶されている。しかしながら、レールや軌道の工事は計画的に行われる場合だけでなく、緊急に行われる工事もある。例えば落石や大雨などの天災が原因で必要となる補修工事がある。その場合、乗務員へは無線通信等によって情報伝達が行われるが、車両に搭載されている運行情報は、収集と列車への伝送に人間が介在しているため、リアルタイムに当該情報を更新することができない。

これまでに列車前方鉄道信号・標識認識装置は開発或いは開発中であるが、その一つに列車に搭載されたビデオカメラで撮影した列車前方画像からパターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する列車前方標識認識装置がある。前記パターンマッチングはテンプレートと呼ばれる参照画像を列車前方標識認識装置に予め登録しておき、列車に搭載されたビデオカメラで撮影した列車前方画像から前記参照画像とマッチングした対象物である鉄道信号・標識を探索する技術である。

対象物である鉄道信号・標識の画像の大きさは、列車の走行に伴って見かけ上の大きさが変化するし、カメラのズーム率によっても見かけ上の大きさは変わる。従って、参照画像の大きさ（スケール）を可変にし、変更したスケールの参照画像毎に鉄道信号・標識を探索する必要がある。そのため、実際に鉄道信号・標識を探索するためにはスケールの数に探索領域の数を乗じた数だけ探索しなければならないから、探索のための信号処理には膨大な計算量が必要となり、パターンパッチングに時間がかかる。ビデオ画像のフレームレートは通常は３０フレームであるから、全探索方式のパターンマッチングを行う従来の列車前方標識認識装置では、リアルタイムのパターンマッチングを行って鉄道信号・標識を認識することは不可能であった。

ところで、鉄道信号・標識ではないが、道路標識をパターンマッチングにより認識する装置は公知である。例えば特開２００３−１２３１９７号公報（特許文献２）には、カメラで撮影した任意の画像を選択して１枚のフレーム画像を得る画像処理基本部と、前記１枚のフレーム画像の一部の所定領域の画像から所定の画像を抽出処理する画像処理部と、複数枚のフレーム画像の前記画像処理部のデータを用いて前記抽出処理した画像に関する複合データを得る画像データ識別部と、撮影画像から認識すべき特定画像のデータとその画像データに関する情報を蓄積したデータベースと、前記画像データ識別部で得た抽出処理画像のデータと前記データベースの特定画像のデータとを比較し一致した特定画像に関する情報を出力する画像認識部とからなる道路標識等認識装置が開示されている。

また、特開２００６−３９９４号公報（特許文献３）には、自車前方を撮影する撮影手段と、撮影した画像を撮影対象までの距離を示す距離画像に変換する変換手段と、撮影した画像から道路標識部分を認識する手段と、複数の道路標識のデータを有するテンプレートデータと、画像の道路標識部分とテンプレートとのマッチングを行い道路標識を認識するマッチング手段とを備える道路標識認識装置において、自車と道路標識との距離により段階的に認識処理を行うことを特徴とする道路標識認識装置が開示されている。

上述の特許文献に開示されている道路標識認識装置はいずれもパターンマッチングの処理速度を上げるものであるが、リアルタイムのパターンマッチングを行って鉄道信号・標識を認識する列車前方鉄道信号・標識認識装置に応用するための実用的な処理速度のレベルには未だ到達していない。

ところで特開２００４−４２７３７号公報（特許文献４）には、周知の直線要素抽出技法を用いて画面平面において鉄道レールを有効に認識し、これによって監視領域内に踏切領域を自動的に設定できるようにしたステレオカメラを用いた踏切監視システムが記載されている。そして、代表的な直線要素抽出技法としてＨｏｕｇｈ変換（ハフ変換）が詳細に記述されている。
特表２００１−５１６０７６号公報 特開２００３−１２３１９７号公報 特開２００６−３９９４号公報 特開２００４−４２７３７号公報 論文番号５１７「ＧＰＳ利用過速度検知装置について」、第３７回鉄道におけるサイバネティクス利用国内シンポジウム論文集、２０００年１１月 論文番号５１８「停車駅接近報知装置の開発」、第３７回鉄道におけるサイバネティクス利用国内シンポジウム論文集、２０００年１１月

本発明が解決しようとする課題は、記憶された運行情報に基いて乗務員に制限速度等を報知する車載の列車運行支援装置に、登録されていない工事区間が前記運行情報に存在した場合に当該工事区間の制限速度情報を自動的且つ迅速に取得させること、及び、この取得した制限速度情報を乗務員に報知させるようにすることである。

上記課題を解決する列車運行支援装置は、列車前方を撮影し撮影画像データを出力するビデオカメラと検知した列車位置情報を出力する列車位置検知器を備え、運行情報が記憶された車載の列車運行支援装置であって、下記機能を備えたものである。
（１）列車前方の撮影画面の１フレームの画面である検索画面の中にパターンマッチングのための探索エリアを、軌間、建植ゲージ、建築限界などの鉄道固有の情報を利用して絞り込んでからパターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する機能、
（２）認識された鉄道信号・標識の制限速度を読み取る機能、
（３）前記列車位置検知器の列車現在位置情報と撮影データに基いて算出した距離情報から、認識された鉄道信号・標識の設置位置を特定する機能、
（４）前記記憶装置に登録されている前記設置位置に関する制限速度と前記読み取られた制限速度とを付き合わせる機能、及び
（５）前記制限速度の突合せが一致しなかったときには前記読み取られた制限速度を、一致したときには登録されている制限速度を前記報知部にそれぞれ報知させる機能。

本発明により、記憶された運行情報に基いて乗務員に制限速度等を報知する車載の列車運行支援装置に、登録されていない工事区間が前記運行情報に存在した場合に当該工事区間の制限速度情報を自動的且つ迅速に取得させること、及び、この取得した制限速度情報を乗務員に報知させるようにすることが可能となった。

本発明を実施する最良の形態の運行情報が記憶された車載の列車運行支援装置は、列車前方を撮影し撮影画像データを出力するビデオカメラとＧＰＳを用いた列車位置検知器を備え、運行情報が記憶された車載の列車運行支援装置であって、更に下記機能を備えたものである。
（１）列車前方の撮影画面の１フレームの画面である検索画面の中にパターンマッチングのための探索エリアを、軌間、建植ゲージ、建築限界などの鉄道固有の情報を利用して絞り込んでからパターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する機能、
（２）認識された鉄道信号・標識の制限速度を読み取る機能、
（３）前記列車位置検知器の列車現在位置情報と撮影データに基いて算出した距離情報から、認識された鉄道信号・標識の設置位置を特定する機能、
（４）前記記憶装置に登録されている前記設置位置に関する制限速度と前記読み取られた制限速度とを付き合わせる機能、及び
（５）前記制限速度の突合せが一致しなかったときには前記読み取られた制限速度を、一致したときには登録されている制限速度を前記報知部にそれぞれ報知させる機能。

本発明の実施例の列車運行支援装置は、図２に示す如く、工事区間の始端のレール１の近傍に徐行信号機４が且つ終端のレール１の近傍に徐行解除信号機５が設置され、更に徐行予告信号機３が工事区間の始端から列車進入方向に所定距離離れた地点のレール１の近傍に設置されている。本発明の実施例の列車運行支援装置はレール１を走行する列車Ｔに搭載されている。そして、前記列車運行支援装置は記憶された運行情報に基いて乗務員に制限速度等を報知するものであるが、登録されていない工事区間が前記運行情報に存在した場合にはビデオカメラで列車前方のシーンを撮像した撮像画面を画像処理して徐行予告信号機３を認識し、当該工事区間の制限速度情報を自動的且つ迅速に取得し、これを乗務員に報知する。なお、図２において、Ｌは前記ビデオカメラから徐行予告標識３までの距離、Ｌｘは列車前方鉄道信号・標識認識装置が鉄道信号・標識を認識できる仮想的な限界距離を示す。

即ち、本発明の実施例の列車運行支援装置１０は、図１に示す如く、ビデオカメラ１１が撮像した列車前方のシーンの撮像画像をＡ／Ｄ変換部１２でアナログ・デジタル変換し画像データ蓄積部１３に蓄積する手段を備える。また、列車運行支援装置１０は、プログラムに従って演算制御を行う制御部１４、パターンマッチングの参照画像となるテンプレート画像データなどを入力する入力部１５、演算制御のための各種の設定を行う設定部１６、演算制御プログラムが格納されたプログラム記憶部１７、テンプレート画像データが記憶されるテンプレート記憶部１８、演算制御のための各種プログラムが記憶されるプログラム記憶部１９、液晶表示パネルの如き表示部２０、及びスピーカーの如き報知部２１とで構成されている。更に、列車運行支援装置１０は、軌道回路を用いずに検知した列車位置情報を出力する列車位置検知器であるＧＰＳ装置２２を備えている。前記列車位置検知器は、車上子を介して検出した地上子の設置位置を特定し、前記設置位置からの列車の速度の積算から算出される移動距離を用いて列車の現在位置の特定するもの、叉は、列車のドアの開閉信号或いはＡＴＳ地上子の検出信号を取得した時点をリセットポイントとし、このリセットポイントからの列車の移動距離を算出して列車の現在位置の特定するものであってもよい。なお、前記移動距離は、列車車軸に装備した速度発電機が出力する列車の速度パルス信号を積算して算出される。

以下、本発明の実施例の列車運行支援装置の動作を、図３及び図４に示すフローチャートに従って詳細に説明する。

（テンプレート画像の登録）
テンプレート画像は認識すべき鉄道信号・標識をパターン化した画像であって、列車運行支援装置１０のテンプレート記憶部１８に予め登録されている。前記登録は、例えば認識すべき鉄道信号・標識のパターンをＣＡＤで作図し、入力部１５からデジタルデータとして列車運行支援装置１０に入力することによって行われる。なお、テンプレートのスケールは、格納されているプログラムに従って段階的に変更される。

（列車前方の撮影画像の取得）
先ず、列車運行支援装置１０は、ビデオカメラ１１で列車前方の監視エリアを撮影し、撮影画像データを画像データ蓄積部１３に記憶する（１０１）。図５は、レール１以外の被写体を除外して模式的に示した検索画面、即ち、列車前方の撮影画像データから取得した１フレームの画面を示す。

（直線抽出手法によるレールを抽出）
続いて、列車運行支援装置１０の制御部１４は、列車前方の撮影画像データから取得した１フレームの画面（検索画面）の中に、Ｈｏｕｇｈ変換（ハフ変換）などの直線要素抽出技法を利用してレール２を抽出し、直線抽出したレール２の画像データをデータ記憶部１９に記憶する（１０２１）。 直線抽出したレール２の画像データには、検索画面上の座標位置（ｘ，ｙ）で特定されるレール位置と軌間のデータが含まれている。図６は、レール１以外の被写体を除外して模式的に示した図５の検索画面上に、直線抽出したレール２を追加して示した画面である。

（初期値スケールのテンプレートの選択）
続いて、制御部１４は、テンプレートのスケールを初期値スケールと決定し、テンプレート記憶部１８からパターンマッチング処理の参照画像となるテンプレート画像を読み出し、そのスケールを初期値に設定する（１０２２）。初期値スケールは、例えば、検索画面上で列車前方の最も遠方に列車から目視で認識できる鉄道信号・標識の大きさに対応したものである。換言すれば、図２において、Ｌｘは列車運行支援装置が鉄道信号・標識を認識できる仮想的な限界距離Ｌｘに近い距離に存在する鉄道信号・標識の検索画面上の大きさであり、最適の初期値スケールは実験によって定められるものである。

（スケールに対応した軌間の検索）
続いて、制御部１４は、テンプレートの初期値スケールに対応した軌間を検索し、検索によって見つけた軌間のレール位置（初期値レール位置）を特定する（１０２３）。軌間は標準軌で１４３５ｍｍ、狭軌では１０６７ｍｍ等と一定である。また、臨時信号機などの鉄道信号・標識もその形状とサイズは規定されて一定である。従って、軌間と認識すべき鉄道信号・標識のサイズの比は一定である。換言すれば、検索画面上で軌間と認識すべき鉄道信号・標識のスケールを表す値との比は一定である。この事実を利用して、列車運行支援装置１０は初期値スケールのテンプレート画像データをテンプレート記憶部１８から読み出し、初期値スケールのテンプレート画像に対応した軌間を検索する。そして、列車運行支援装置１０は検索して見つけた初期値レール位置を、検索画面上の座標位置（ｘ，ｙ）で特定する。

（軌間に対応した建築限界の算出）
続いて制御部１４は、検索画面上で初期値レール位置の軌間に適したサイズの初期値建築限界を算出する（１０２４）。建築限界は鉄道車両が安全に走行するための軌道上に確保された空間の限界であり、軌間に基づいて予め規定されている。従って、検索画面上で軌間が特定されれば、それに見合った検索画面上の建築限界は簡単に算出される。即ち、図７に示す如く検索画面上において列車側に近いレール位置の軌間がＡｎであれば、このレール位置における建築限界はＢｎである。また、図８に示す如く検索画面上において列車側からかなり離れたレール位置の軌間がＡ１であれば、このレール位置における建築限界はＢ１である。軌間Ａ１が、初期値スケールのテンプレート画像に対応した軌間であれば、これによって初期値レール位置が決定される。

（建築限界からの鉄道信号・標識の相対的な建植位置の決定）
続いて制御部１４は、ステップ１０２４で決定した検索画面上でレール位置の近傍に存在する鉄道信号・標識の建植位置を算出して決定する（１０２５）。建植位置は建植ケージに基づいて算出される。建植ゲージはレール中心から電柱内部までのまでの距離であって、その寸法は建築限界によって１９００ｍｍ以上と定められている。図７に示す如く、初期値レール位置の軌間Ａ１に対応する建植ゲージはＣ１であって、この初期値レール位置における建植位置はＰ１とＱ１である。また、図７に示す如く検索画面上において列車側に近いレール位置の軌間がＡｎであれば、このレール位置における建植ゲージはＣｎであって、建植位置はＰｎとＱｎである。

（探索エリアの決定）
続いて制御部１４は、建植位置に対応した探索エリアを決定する（１０２６）。即ち、図８に示す如く、軌間Ａ１の初期値レール位置においては、建植位置Ｐ１とＱ１に探索エリアＷ１がそれぞれ決定される。そして、初期値探索エリアＷ１は初期値スケールのテンプレート画像が過不足なくカバーされるサイズのエリアであって、ここでは横幅Ｄ１で縦幅Ｅ１の矩形のエリアである。また、図７に示す如く検索画面上において列車側に近い軌間Ａｎのレール位置においては、建植位置ＰｎとＱｎに探索エリアＷｎがそれぞれ決定される。そして、探索エリアＷｎは軌間Ａｎに対応するスケール画像が過不足なくカバーされるサイズのエリアであって、ここでは横幅Ｄｎで縦幅Ｅｎの矩形のエリアである。

（パターンマッチングの実行）
続いて制御部１４は、初期値探索エリアＷ１についてパターンマッチングを実行し、パターンマッチングのスコアをデータメモリに記憶する（１０２７）。このステップにおけるパターンマッチングは特別なものではなく、周知のパターンマッチングである。

（スケールが終了条件まで達したか否かの判定）
ステップ１０２７に続いて、制御部１４はパターンマッチングがテンプレートの全てのスケールについて終了したか否かを判定する（１０２８）。

（変更したスケールに対応した探索エリアの決定とパターンマッチング）
ステップ１０２８でＮＯと判定されたときには、制御部１４は、テンプレートのスケールを段階的に変更して（１０２９）、ステップ１０２３に戻り、変更したスケールに対応した軌間の検索を行う。続いて、制御部１４は、軌間に対応した建築限界の算出（１０２４）、建築限界からの鉄道信号・標識の相対的な建植位置の決定（１０２５）、探索エリアの決定（１０２６）、パターンマッチングの実行とパターンマッチングのスコアのデータメモリへの記憶（１０２７）を順に実行する。

テンプレートのスケールは、例えば、初期値を０．５、最終値を１．２と設定する。そして、パターンンマッチングのためのテンプレートのスケールの変更は、初期値と最終値の間を０．１間隔で段階的に行う。従って、初期値スケールのテンプレートのパターンマッチングが終了した後のステップ１０２８の判定はＮＯであるから、ステップ１０２９においてテンプレートのスケールは０．６となる。スケール０．６のテンプレートのパターンマッチングが終了した後のステップ１０２８の判定はＮＯであるから、ステップ１０２９においてテンプレートのスケールは０．７となる。以下同様にして、スケールを０．７から１．２まで変更し、それぞれのスケールのテンプレートのパターンマッチングを行う。スケール１．２のテンプレートのパターンマッチングが終了した後のステップ１０２８の判定はＹＥＳであるから、処理の流れはステップ１０３に進む。

上述の通り、それぞれのスケールのテンプレートのパターンマッチングを行う検索画面上の検索エリアは、スケールに対応した軌間のレール位置の近傍に規定されるスケールに対応したサイズのエリアであるから、１フレームの検索画面に比べると非常に狭くなっている。しかも、初期値を０．５、最終値を１．２と設定し、初期値と最終値の間を０．１間隔で段階的にスケールの変更を行う場合、１フレームの検索画面においてはテンプレートのパターンマッチングは８回である。それ故、１フレームの検索画面全体を検索エリアとする従来の列車前方鉄道信号・標識認識装置におけるパターンマッチングと比べて、本発明に係る列車前方鉄道信号・標識認識装置におけるパターンマッチングはパターンマッチングの対象である検索エリアは狭く、しかもパターンマッチングの回数は格段に少なくなった。従って、列車前方鉄道信号・標識認識装置の画像処理量は従来に比較して非常に少なくなり、リアルタイムのパターンマッチングが可能になった。

要するに、登録されていない工事区間が前記運行情報に存在した場合に当該工事区間の制限速度情報を自動的且つ迅速に取得させることを可能としたのは、画像データ蓄積部１３に蓄積された画像データの中から１フレームの検索画像データを取得し、この検索画像データを上述の如く画像処理し、パターンマッチングをリアルタイムで行って認識対象である徐行予告信号機３を認識する機能を本発明の実施例の列車運行支援装置が備えているからである。前記上述の如き画像処理とは、列車前方の撮影画面の全領域の中からパターンマッチングのための探索エリアを確実に絞り込むことを特長とする画像処理である。

（信号機の有無の判定）
ステップ１０３において、制御部１４はデータ記憶部１９に記憶されているパターンマッチングのスコアを検索し、最高スコアのパターンマッチングを選定する。データ記憶部１９には、初期値を０．５、最終値を１．２と設定し、初期値と最終値の間を０．１間隔で段階的にスケールを変更してパターンマッチングを行った上述の実施例においては、８回のパターンマッチングのスコアが記憶されている。制御部１４は、これら８回のパターンマッチングの中から最高スコアのパターンマッチングを選定し、信号機の有無を判定する。ステップ１０３において、信号機があると判定されたときにはステップ１０４に進み、信号機が無いと判定されたときにはステップ１０１に戻る。

（カメラからの俯角などのデータの記憶）
制御部１４は最高スコアのパターンマッチングから、当該パターンマッチングに対応したテンプレートのスケールを特定し、そして、特定したスケールに対応する検索エリアを特定する。即ち、制御部１４は特定したスケールに対応する検索エリアと特定するレール位置とカメラからの俯角を特定する。そして、制御部１４は、これら特定したレール位置、カメラからの俯角、テンプレートのスケール、及びパターンマッチングのスコアを出力し、これらのデータをデータ記憶部１９に記憶させる（１０４）。

（制限速度読み取り）
ステップ１０４に続いて、列車運行支援装置１０の制御部１４は、ビデオカメラ１１が撮影し、画像データ蓄積部１３に記憶されている信号機の映像から、当該信号機に表示されている制限速度を読み取り、データ記憶部１９に記憶させる（１０５）。上述した通り、本発明においては列車前方のレールの近傍に設置されている鉄道信号・標識をパターンマッチングによりリアルタイムで認識することができるので、列車前方鉄道信号・標識に表示されている制限速度情報を迅速に取得することができる。

（信号機設置位置の特定）
ステップ１０５に続いて、列車運行支援装置１０はステップ１０３において認識した信号機の設置位置を特定する。即ち、列車運行支援装置１０において、制御部１４はＧＰＳ装置２２から入力された位置データに基いて、列車の現在位置を特定する。続いて、制御部１４はステップ１０４においてデータ記憶部１９に記憶されているデータに基いて、列車から信号機までの距離を算出する。そして、制御部１４は、前記の列車の現在位置と前記の列車から信号機までの距離から、信号機の設置位置を特定する（１０６）。

（登録制限速度の読み出し）
続いて列車運行支援装置１０の制御部１４は、ステップ１０６で特定した上述の信号機の設置位置の登録制限速度をデータ記憶部１９から読み出す（１０７）。

（登録された制限速度か否かの判定）
続いて列車運行支援装置１０の制御部１４は、ステップ１０５で記憶した制限速度をデータ記憶部１９から読み出し、上記の読み出された登録制限速度と同じか否かを判定する（１０８）。

（表示部による表示と報知部による警告）
ステップ１０８の判定結果がＹＥＳなら、制御部１４は表示部２０に「登録済み徐行区間：制限速度○○ｋｍ／ｈ」との表示を行わせる（１０９）。ステップ１０８の判定結果がＮＯなら、制御部１４は表示部２０に「未登録徐行区間：制限速度△△ｋｍ／ｈ」との表示を行わせる（１１０）。これらの表示に続いて、制御部１４は報知部２１に、列車速度に応じて警告を音声等で報知し、乗務員の注意を喚起する（１１１）。

本発明の列車運行支援装置を搭載した列車と線路前方に設置された鉄道信号・標識との位置関係を示す図である。 本発明の実施例の列車運行支援装置のブロック構成図である。 本発明の実施例の列車運行支援装置の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施例の列車運行支援装置における列車前方の信号機認識の信号処理の流れを示すフローチャートである。 レール以外の被写体を除外して模式的に示した検索画面である。 直線抽出されたレールが示された検索画面である。 検索画面上において、列車側に近いレール位置と探索エリアとの関係を示す図である。 検索画面上において、テンプレートのスケールを初期値に設定したときのレール位置と探索エリアとの関係を示す図である。

符号の説明

１ レール
２ 直線抽出されたレール
３ 徐行予告信号機
４ 徐行信号機
５ 徐行解除信号機
１０ 鉄道信号・標識認識装置
１１ ビデオカメラ
１２ Ａ／Ｄ変換部
１３ 画像データ蓄積部
１４ 制御部
１５ 入力部
１６ 設定部
１７ プログラム記憶部
１８ テンプレート記憶部
１９ データ記憶部
２０ 表示部
２１ 報知部
２２ ＧＰＳ装置

Claims (7)

1. 列車前方を撮影し撮影画像データを出力するビデオカメラと検知した列車位置情報を出力する列車位置検知器を備え、運行情報が記憶された車載の列車運行支援装置であって、下記機能を備えたものであることを特徴とする列車運行支援装置。
   （１）列車前方の撮影画面の１フレームの画面である検索画面の中にパターンマッチングのための探索エリアを、軌間、建植ゲージ、建築限界などの鉄道固有の情報を利用して絞り込んでからパターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する機能、
   （２）認識された鉄道信号・標識の制限速度を読み取る機能、
   （３）前記列車位置検知器の列車現在位置情報と撮影データに基いて算出した距離情報から、認識された鉄道信号・標識の設置位置を特定する機能、
   （４）前記記憶装置に登録されている前記設置位置に関する制限速度と前記読み取られた制限速度とを付き合わせる機能、及び
   （５）前記制限速度の突合せが一致しなかったときには前記読み取られた制限速度を、一致したときには登録されている制限速度を前記報知部にそれぞれ報知させる機能。
2. 前記パターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する機能は、前記撮影画像データから取得した１フレームの画面である検索画面の中にレールを抽出する機能、段階的に変更したテンプレート画像のスケールに対応した探索エリアを鉄道固有の情報を利用して前記検索画面上のレールの近傍に特定する探索エリア特定機能、探索エリア毎にパターンマッチングを行う機能、及び、最高のスコアを出したパターンマッチングに対応した探索エリアを決定し鉄道信号・標識を認識する機能とを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の列車運行支援装置。
3. 前記探索エリア特定手段は、テンプレート画像のスケールに対応した軌間を探索して求める手段、前記軌間に対応した建築限界を求める手段、及び前記建築限界からの鉄道信号・標識の相対的な建植位置を特定する手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の列車運行支援装置。
4. 前記テンプレート画像のスケールの段階的変更は、初期値から最終値まで複数段階に亘ってなされるものであることを特徴とする請求項１に記載の列車運行支援装置。
5. 前記列車位置検知器は、ＧＰＳを用いた列車位置検知器であることを特徴とする請求項１に記載の列車運行支援装置。
6. 前記列車位置検知器は、車上子を介して検出した地上子の設置位置を特定し、前記設置位置からの列車の速度の積算から算出される移動距離を用いて列車の現在位置を特定するものであることを特徴とする請求項１に記載の列車運行支援装置。
7. 前記列車位置検知器は、列車のドアの開閉信号或いはＡＴＳ地上子の検出信号を取得した時点をリセットポイントとし、このリセットポイントからの列車の移動距離を算出して列車の現在位置を特定するものであることを特徴とする請求項１に記載の列車運行支援装置。
   

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