JP2009236574A - ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
偏位の測定を行うことができるステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法及びそ
の装置を提供する。
【解決手段】 ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、車両の屋根
上のこの車両の進行方向に直交するように両側に2個のカメラ12,13を水平
で、かつ上方90度(鉛直方向)に向けて配置し、前記2個のカメラ12,13
から得られる画像16,17を合成して、ステレオ法を用いてトロリ線14の偏
位を測定する。
【選択図】 図3
Description
トロリ線偏位測定方法及びその装置に関するものである。
フ高さとトロリ線左右偏位を測定する方法(下記非特許文献1)が提案されてい
る。
トロリ線偏位測定方式の概略図である。
メラ101の撮影面、104は右側カメラ102の撮影面、105は左側カメラ
101の焦点、106は右側カメラ102の焦点、107はトロリ線、108は
ちょう架線、Dは左右カメラ101,102の焦点105,106間の距離(基
線長)、Eは焦点105,106から対象物(トロリ線)107までの鉛直方向
の距離、fはカメラの焦点距離、cは左側カメラ101の撮影面103内におけ
る光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、dは右側カメラ102の撮影
面104内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、θ1 は左右
カメラ101,102の撮影面103,104に鉛直方向の線と左右カメラの基
線とが交わる角度、θ2 は左側カメラ101に鉛直方向で焦点105を通る線と
、左側カメラ101の撮影面103内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の
横方向の座標cとトロリ線107を結ぶ線とが交わる角度〔tan-1(c/f)
〕、θ3 は右側カメラ102に鉛直方向で焦点106を通る線と、右側カメラ1
02の撮影面104内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標d
とトロリ線107を結ぶ線とが交わる角度〔tan-1(d/f)〕、Xはトロリ
線左右偏位である。
を用いて求める。
c/f)〕〕}/{2[tan〔θ1 −tan-1(c/f)〕+tan〔θ1 +
tan-1(d/f)〕]} …(8)
この式(8)よりトロリ線左右偏位Xを求めることができるが、一番誤差を含
む可能性のある焦点距離fが上記式(8)の中に含まれている。また、トロリ線
左右偏位Xの符号が4つの領域によって変化する。
「ステレオ解析手法を用いた九州新幹線のパンタグラフと架線の状態計測」,庭川 誠,恩田 寿和,木下 信夫,電学論D,127巻2号,2007年,pp.118−123
要があるといった問題があった。
し、簡単にトロリ線の偏位の測定を行うことができるステレオ法を用いたトロリ
線偏位測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
〔1〕ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、車両の屋根上のこ
の車両の進行方向に直交するように両側に2個のカメラを水平で、かつ上方90
度(鉛直方向)に向けて配置し、前記2個のカメラから得られる画像を合成して
、ステレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定することを特徴とする。
前記トロリ線の偏位が水平方向の左右偏位であることを特徴とする。
前記トロリ線の水平方向の左右偏位Xが、Dを前記2個のカメラの焦点位置間の
距離(基線長)、aを前記2個のカメラのうち一方のカメラの撮影面内における
光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、bを前記2個のカメラのうちの
もう一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の
座標とする場合、
X=〔(a−b)D〕/〔2(a+b)〕であることを特徴とする。
前記トロリ線の偏位が鉛直方向の高さであることを特徴とする。
前記トロリ線の鉛直方向の高さEが、Dを前記2個のカメラの焦点間の距離(基
線長)、fをカメラの焦点距離、aを前記2個のカメラのうち一方のカメラの撮
影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、bを前記2個の
カメラのうちもう一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ
線の横方向の座標とする場合、E=Df/(a+b)であることを特徴とする。
〔6〕ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置において、車両の屋根上の該
車両の進行方向に直交するように水平に取り付けられる固定棒と、この固定棒の
両側に上方90度(鉛直方向)に向けて配置される2個のカメラと、この2個の
カメラから得られる情報に基づいてステレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定す
る手段とを具備することを特徴とする。
前記トロリ線の偏位を測定する手段は、前記2個のカメラから得られた画像を合
成する手段を含むことを特徴とする。
両の進行方向に直交するように両側に2個のカメラを水平で、かつ上方90度(
鉛直方向)に向けて配置し、前記2個のカメラから得られる画像を合成して、ス
テレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定する。
ている。
面、4は右側カメラ2の撮影面、5は左側カメラ1の焦点、6は右側カメラ2の
焦点、7は対象物(トロリ線)、Dは左右カメラ1,2の焦点5,6間の距離(
基線長)、Eは焦点5,6から対象物(トロリ線)7までの鉛直方向の距離(ト
ロリ線の高さ)、fはカメラの焦点距離、Zは左右カメラ1,2で捉えた対象物
7の撮影面4での位置ずれ量である。
カメラ1と右側カメラ2で捉えた対象物7の撮像面での位置のずれZから
E=D×f/Z …(1)
で求められる。
、図3は本発明のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定の態様を示す模式図であ
り、図3(a)はそのトロリ線偏位測定方式の概略図、図3(b)はその左側カ
メラと右側カメラの撮影イメージを示す図、図3(c)はその左側カメラと右側
カメラの画像を合成した図である。
つまり、2個の左側カメラ12と右側カメラ13は、上方90度(鉛直方向)に
向けて車両の屋根上のカメラ固定棒11上に取り付ける。左右カメラ12,13
の焦点位置間の距離Dは、トロリ線14の左右偏位量の2倍以上とした。左右の
カメラをトロリ線左右偏位の外側に置くことにより、撮影された画像内でトロリ
線とちょう架線の位置が入れかわることがなくなり、トロリ線のみの位置を追う
ことが容易になる。
イメージ17が示されている。16Aは左側カメラ12におけるトロリ線14の
撮影イメージ、16Bは左側カメラ12におけるちょう架線15の撮影イメージ
、17Aは右側カメラ13におけるトロリ線14の撮影イメージ、17Bは右側
カメラ13におけるちょう架線15の撮影イメージである。
カメラ13の撮影イメージ17を、左右のカメラ12,13を2段に合成した合
成画像18を得た。
メラの画像を同時に処理し、カメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのト
ロリ線の横方向の座標a,bを求める。その結果を、下記の式(6)に代入する
と、トロリ線左右偏位Xが求められる。
線の高さEを求めることができる。すなわち、
a:b=A:B→aB=bA→A=aB/b …(2)
A+B=D …(3)
X=(D/2)−B …(4)
上記式(2)と式(3)より
B=bD/(a+b) …(5)
式(5)を式(4)に代入すると、
X=〔(a−b)D〕/〔2(a+b)〕 …(6)
また、式(1)より
E=Df/(a+b) …(7)
このように、トロリ線左右偏位X及びトロリ線の高さEを簡単な式で求めるこ
とができる。その際に、2個のカメラから得られた画像を合成することにより、
2個の撮像画像を1つの画像処理装置により同時に処理することができ、効率的
にトロリ線の偏位を計測することができる。
ラ21と右側カメラ22は(カメラレンズとカメラヘッド)からの画像情報は、
カメラケーブル23,24で接続されたカメラ用アンプ25,26を経て、画面
分割器(画像合成)29で合成画像が得られる。この合成画像は、ビデオデッキ
31と画面の水平方向座標処理ができる画像処理装置33を介してカメラモニタ
ー35に提供されるとともに、演算装置37で情報処理されて、データ記録装置
39に記録される。
の水平方向座標を処理ができる画像処理装置33、カメラモニター35、演算装
置37及びデータ記録装置39間のケーブル27,28、30、32、34、3
6、38は、ケーブルである。
リ線の水平方向の左右偏位又はトロリ線の鉛直方向の高さを測定することができ
る。
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。
成でトロリ線の偏位を測定するツールとして利用可能である。
2,13,22 右側カメラ
3,4 カメラの撮影面
5,6 カメラの焦点
7 対象物(トロリ線)
D 左右カメラの焦点間の距離(基線長)
E 焦点から対象物(トロリ線)までの鉛直方向の距離
f カメラの焦点距離
Z 左右カメラで捉えた対象物の撮影面上での位置ずれ量
10 測定器
11 カメラ固定棒
14 トロリ線
15 ちょう架線
16 左側カメラ撮影イメージ
16A 左側カメラにおけるトロリ線の撮影イメージ
16B 左側カメラにおけるちょう架線の撮影イメージ
17 右側カメラ撮影イメージ
17A 右側カメラにおけるトロリ線のイメージ
17B 右側カメラにおけるちょう架線のイメージ
18 合成画像
a,b 撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向座標
X トロリ線の左右偏位
23,24 カメラケーブル
25,26 カメラ用アンプ
27,28,30,32,34,36,38 ケーブル
29 画面分割器
31 ビデオデッキ
33 画面の水平方向座標処理ができる画像処理装置
35 カメラモニター
37 演算装置
39 データ記録装置
Claims (7)
- 車両の屋根上の該車両の進行方向に直交するように両側に2個のカメラを水平
で、かつ上方90度(鉛直方向)に向けて配置し、前記2個のカメラから得られ
る画像を合成して、ステレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定することを特徴と
するステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法。 - 請求項1記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の偏位が水平方向の左右偏位であることを特徴とするステレオ法を用いたト
ロリ線偏位測定方法。 - 請求項2記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の水平方向の左右偏位Xが、Dを前記2個のカメラの焦点間の距離(基線長
)、aを前記2個のカメラのうち一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦
軸からのトロリ線の横方向の座標、bを前記2個のカメラのうちのもう一方のカ
メラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標とする場
合、
X=〔(a−b)D〕/〔2(a+b)〕であることを特徴とするステレオ法
を用いたトロリ線偏位測定方法。 - 請求項1記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の偏位が鉛直方向の高さであることを特徴とするステレオ法を用いたトロリ
線偏位測定方法。 - 請求項4記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の鉛直方向の高さEが、Dを前記2個のカメラの焦点間の距離(基線長)、
fをカメラの焦点距離、aを前記2個のカメラのうち一方のカメラの撮影面内に
おける光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、bを前記2個のカメラの
うちもう一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方
向の座標とする場合、E=Df/(a+b)であることを特徴とするステレオ法
を用いたトロリ線偏位測定方法。 - (a)車両の屋根上の該車両の進行方向に直交するように水平に取り付けられる
固定棒と、
(b)該固定棒の両側に上方90度(鉛直方向)に向けて配置される2個のカメ
ラと、
(c)該2個のカメラから得られる情報に基づいてステレオ法を用いてトロリ線
の偏位を測定する手段とを具備することを特徴とするステレオ法を用いたトロリ
線偏位測定装置。 - 請求項6記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置において、前記トロ
リ線の偏位を測定する手段は、前記2個のカメラから得られた画像を合成する手
段を含むことを特徴とするステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置。
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