JP2010176156A - 画像処理によるパンタグラフ撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視カメラの視野内を通過する列車を撮影した画像の保管を効率よく行うとともに、録画画像からパンタグラフを自動検索することを可能とした画像処理によるパンタグラフ撮影装置を提供する。
【解決手段】車輌接近警報部１０ａ，１０ｂと、監視カメラ３０と、パンタグラフ検出センサ４０と、画像処理装置５０とを備え、画像処理装置５０が、パンタグラフ検出センサ４０の検出結果に基づいて入力画像の録画の有無を制御する制御部５１及び入力画像が一時的に保管される録画部５２を備える撮影機能部５０Ａと、録画部５２から入力画像を取得・保管する記憶部５５、入力画像を画像処理してパンタグラフの有無を検索するパンタグラフ検出部５６、及び入力画像にパンタグラフが映っていない場合に記憶部５５に入力画像の削除信号を送信する検査制御部５４を備えるパンタグラフ検出機能部５０Ｂとから構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行中の車輌の屋根上を撮影する装置に関し、特に線路上方に設置された監視カメラにより車輌のパンタグラフを撮影する画像処理によるパンタグラフ撮影装置に関する。

走行中の列車の屋根上を撮影する装置としては、線路上方にカメラと照明を設置する一方、録画装置を屋内に設置し、車輌接近警報装置と連動して録画を実施する装置が一般的に用いられている。このような装置は、例えば列車が接近した際に車輌接近警報装置が発生する列車接近信号を基に、照明の点灯と録画開始を行い、列車接近信号が発生している期間の画像を録画することで、その間に監視カメラの視野内を通過する列車の屋根上を撮影している。そして、撮影の開始と終了の基準となる列車接近信号を発生する車輌接近警報装置にはいくつかの提案が行われている。

例えば、特許文献１には、磁石を利用して振動センサをレールに直接取り付け、鉄道車輌が接近する際の振動を検出して列車接近信号を発生させるようにした技術が開示されている。また、特許文献２には、電車電流検出センサをレールにマグネットを介して取り付け、センサの出力を演算処理装置に内蔵されたアンプに接続し、演算処理部で処理された結果により警報器を鳴らすようにした技術が開示されている。また、特許文献３には、送信手段と受信手段を備え、送信手段で探査信号をレールに送信し、近づいた軌道車両に反射された反射信号を受信手段で受信し、受信手段による反射信号の受信に応動して警報を発するようにした技術が開示されている。

特開２００１−３９３０４号公報 特開２００２−３３７６８７号公報 特開平９−１３２１４１号公報 特開平９−２１２６４３号公報 特開平９−２８２４５４号公報

F.ULLAH, S.KANEKO and S.IGARASHI, "Orientation Code Matching for Robust Object Search", IEICE Trance. Inf. & Syst., Vol.E84-D, No.8, pp.999-1006, 2001

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載されたものは、線路近傍で作業する工事作業者に列車の接近を報知するための装置である。よって、これらの車輌接近警報装置は、工事作業者が退避するために充分な時間を確保できるように作業現場から所定の距離だけ離れた位置において列車を検出するように構成されている。そのため、通過列車撮影装置において、車輌接近警報装置の発生する列車接近信号を基に録画の開始及び終了を行う場合、実際にカメラの視野内を列車が通過する以前から列車を撮影することとなり、列車が監視カメラの視野内を通過している時間以外に撮影を実施する時間が発生する。

このような場合、列車の撮影されていない不要な画像データが存在することとなり、録画装置の多くの画像保管領域が使用されるとともに、保管画像から通過列車の屋根上の状態を確認する作業を行う際には、画像データの中から列車が映っている画像部分を探索する必要があり、作業性の低下に繋がるおそれがあった。

このようなことから本発明は、走行中の列車の屋根上を効率よく撮影・録画するとともに、録画画像からパンタグラフを自動検索することを可能とした画像処理によるパンタグラフ撮影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の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、車輌の接近を検知して車輌接近信号を出力する車輌接近警報手段と、前記車両の屋根上の構造物を検出してトリガ信号を出力する構造物検出手段と、前記トリガ信号に基づいて前記車輌の屋根上を撮影した入力画像を出力する撮影手段と、前記入力画像を解析する画像処理手段と、前記車輌の通過を検知して車輌通過信号を出力する車輌通過報知手段とを備え、前記画像処理手段が、前記入力画像を一時的に保管する撮影機能部と、前記撮影機能部に保管された前記入力画像中からパンタグラフが映っている画像のみを抽出して保管するパンタグラフ画像保管機能部とを備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、第１の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置において、前記撮影機能部が、前記撮影手段、前記パンタグラフ検出手段および前記録画手段に対し、前記車輌接近警報手段から出力される車輌接近信号に基づいて起動信号を送信する一方、前記車輌通過報知手段から出力される車輌通過信号に基づいて停止信号を送信する撮影制御手段と、前記入力画像が一時的に保管される前記録画手段とを備え、前記パンタグラフ画像保管機能部が、前記録画手段から入力された前記入力画像を保管する記憶手段と、前記記憶手段から入力された前記入力画像中からパンタグラフを検出するパンタグラフ検出手段と、前記記憶手段に対し、前記パンタグラフ検出手段によってパンタグラフ無しと判断された前記入力画像の削除信号を出力する検査制御手段とを備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、第１の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置において、前記パンタグラフ検出手段が、予め設定する基準画像と、前記入力画像との正規化相関演算により前記入力画像中から前記パンタグラフを検出するように構成されたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、第１の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置において、前記パンタグラフ検出手段が、予め設定する特徴データと、前記撮影手段によって撮影された入力画像から抽出した特徴データとを比較することにより前記入力画像中から前記パンタグラフを検出するように構成されたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、第１の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置において、前記パンタグラフ検出手段が、予め設定する基準符合画像と、前記撮影手段によって撮影された入力画像から作成した入力符号画像とを比較することにより前記入力画像中から前記パンタグラフを検出するように構成されたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第６の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、第１乃至第５のいずれかの発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置において、前記画像処理手段が、前記撮影機能部および前記パンタグラフ画像保管機能部に加えて、画像出力機能部を備え、前記画像出力機能部が、前記記憶手段に対し、該記憶手段に保管されている画像のうちの前記パンタグラフ検出手段によりパンタグラフが存在すると判断された前記画像を指定する画像出力制御機能と、前記画像出力制御機能によって指定され前記記憶手段から送信される画像を出力する画像出力手段とを備えることを特徴とする。

上述した第１の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、屋根上装置として重要な監視対象であるパンタグラフが映っている画像のみを保管することができ、そのため、記憶装置の画像保管領域を効率よく使用することができる。

第２の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、効率よく第１の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置による効果を得ることができる。

第３の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、第２の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置を簡素に構成することができる。

第４の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、第２の発明の効果に加えて、日照変化等による明るさ変動や、検出対象であるパンタグラフ表面の汚れ等による表面状態の変化に頑健で、画像中のパンタグラフの検出をより安定的に行うことができる。

第５の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、第２の発明の効果に加えて、日照変化等による明るさの変動に頑健で、画像中のパンタグラフの有無判断をより安定的に行うことができる。

第６の発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、第１乃至第５の発明の効果に加えて、パンタグラフが写っている画像のみを簡単に閲覧することができる。

本発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の設置例を示す説明図である。 本発明の実施例１に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１のパンタグラフ検出部の構成を示すブロック図である。 パンタグラフ基準画像の一例を示す説明図である。 入力画像の一例を示す説明図である。 パンタグラフ検出結果の一例を示す説明図である。 本発明の実施例２に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２のパンタグラフ検出部の構成を示すブロック図である。 物体形状モデルの一例を示す説明図である。 パンタグラフ検出結果の一例を示す説明図である。 本発明の実施例３に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３のパンタグラフ検出部の構成を示すブロック図である。 基準符合画像の一例を示す説明図である。 本発明の実施例４に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を用いて本発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の詳細を説明する。

図１乃至図６に基づいて本発明の第１の実施例を説明する。図１は本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の設置例を示す説明図、図２は本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の概略構成を示すブロック図、図３は本実施例のパンタグラフ検出部の構成を示すブロック図、図４は基準画像の一例を示す説明図、図５は入力画像の一例を示す説明図、図６はパンタグラフ検出結果の一例を示す説明図である。

図１に示すように、本実施例において画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、車輌１の接近を検知する接近車輌検出センサ１０ａ，１０ｂ、照明装置２０、撮影手段としての監視カメラ３０、距離センサ等で構成される構造物検出手段としてのパンタグラフ検出センサ４０、及び画像処理手段としての画像処理装置５０を備えて構成されている。

このような本実施例の画像処理によるパンタグラフ撮影装置では、パンタグラフ検出センサ４０がパンタグラフ１ａの通過を検出した際に監視カメラ３０によりパンタグラフ１ａの撮影を行い、その画像を録画する。

ただし、パンタグラフ検出センサ４０がパンタグラフ１ａ以外の車輌１の屋根上の構造物や何らかの飛翔物に過敏反応し、パンタグラフ１ａが存在しない画像を撮影する場合もある。そこで、画像処理装置５０において録画した画像（図５参照。以下、入力画像という）５を解析し、入力画像５中にパンタグラフ１ａが存在するか否かを判断して、パンタグラフ１ａが映っている画像のみを保管する。

なお、本実施例では、接近車輌検出センサ１０ａにより車輌１の接近を検知し、パンタグラフ検出センサ４０でパンタグラフ１ａを検出し、接近車輌検出センサ１０ｂで車輌１の通過を検知する。そのため、接近車輌検出センサ１０ａは車輌１の進行方向に対して監視カメラ３０より所定の距離だけ手前の位置に設置される。また、照明装置２０、監視カメラ３０およびパンタグラフ検出センサ４０は車輌１が通過する線路の上方に設置される。また、接近車輌検出センサ１０ｂは車輌１の進行方向に対して監視カメラ３０より所定の距離だけ前方の位置、具体的には、接近車輌検出センサ１０ｂが車輌１の接近を検知したときに車輌１が監視カメラ３０の直下を完全に通過しているような位置に設置される。

接近車輌検出センサ１０ａ、１０ｂは、例えばレール２の振動等を測定するものであり、レール２に取り付けられるとともにそれぞれ図２に示す車輌接近警報手段としての車輌接近警報部１０Ａ、車輌通過報知手段としての車輌接近警報部１０Ｂに接続されている。

車両接近警報部１０Ａは、接近車輌検出センサ１０ａの出力に応じて車輌１の接近の有無を検知するものであり、車輌１が接近していると判断した場合には警報として列車接近信号を画像処理装置５０の後述する制御部５１へ送信する。

また、車輌接近警報部１０Ｂは、接近車輌検出センサ１０ｂの出力に応じて車輌１の接近の有無を検知するものであり、車輌１が接近していると判断した場合には警報として車輌通過信号を画像処理装置５０の制御部５１へ送信する。

照明装置２０は、線路の直上に鉛直直下に向けて照明光を照射するように設置される。そして、画像処理装置５０の後述する制御部５１からの起動信号を受けて点灯し、制御部５１からの停止信号を受けて消灯する。

撮影手段としての監視カメラ３０は、照明装置２０と概ね同位置に配設され、車輌１の屋根上の照明装置２０によって照らされる鉛直直下の領域を撮影するように構成されている。そして、制御部５１からの起動信号を受けて撮影機能を開始してトリガ待ち状態となり、制御部５１からの停止信号を受けて撮影機能を停止する。また、トリガ待ち状態において、パンタグラフ検出センサ４０からトリガ信号を受信した場合は撮影を行い、撮影した入力画像５を録画部５２へ送信する。

パンタグラフ検出センサ４０は、制御部５１からの起動信号を受けてパンタグラフ検出動作を開始し、制御部５１からの停止信号を受けてパンタグラフ検出動作を停止する。また、パンタグラフ検出動作中にパンタグラフ１ａの通過を検知した場合は、監視カメラ３０へトリガ信号を送信する。

画像処理装置５０は、図２に示すように、監視カメラ３０によって車輌１の屋根の上を撮影した入力画像５を一時的に保管するための撮影機能部５０Ａと、撮影機能部５０Ａにおいて一時的に保管した入力画像５中からパンタグラフ１ａの映っている画像のみを保管するパンタグラフ画像保管機能部５０Ｂの二つの機能部から構成される。

撮影機能部５０Ａは、図２に示す撮影制御手段としての制御部５１及び録画手段としての録画部５２から構成されている。

制御部５１は、車両接近警報部１０Ａからの列車接近信号を受けて照明装置２０、パンタグラフ検出センサ４０、監視カメラ３０、及び録画部５２へ起動信号を送信する。また、車輌接近警報部１０Ｂからの車輌通過信号を受けて、照明装置２０、パンタグラフ検出センサ４０、監視カメラ３０、及び録画部５２へ停止信号を送信する。

録画部５２は、制御部５１からの起動信号を受けて録画機能を起動して監視カメラ３０から受信した画像の録画を開始し、制御部５１からの停止信号を受けて録画機能を停止する。さらに、パンタグラフ画像保管機能部５０Ｂからの検査信号を受けて、入力画像５の画像データをパンタグラフ画像保管機能部５０Ｂの記憶部５５へ順次送信し、送信後にこれらの画像データを録画部５２から削除する。

また、パンタグラフ画像保管機能部５０Ｂは、図２に示す検査設定部５３、検査制御手段としての検査制御部５４、パンタグラフ検出手段としてのパンタグラフ検出部５６、及び記憶手段としての記憶部５５から構成されている。

検査設定部５３は、後で詳述する相関探索パラメータ、パンタグラフ照合データを設定し、記憶部５５に保管する。

検査制御部５４は、パンタグラフ検出部５６と撮影機能部５０Ａの録画部５２へ検査信号を送信する。また、パンタグラフ検出部５６よりパンタグラフ有無結果を受け取り、パンタグラフ無の場合は記憶部５５へ削除信号を送信する。この検査制御部５４では撮影機能部５０Ａの録画部５２に保管されている入力画像５が存在する間は、これらの動作を繰り返し実行する。

パンタグラフ検出部５６は、検査制御部５４からの検査信号を受けて記憶部５５より相関探索パラメータ、パンタグラフ照合データ、画像データ（入力画像５、及び、後述するパンタグラフ基準画像３）を読み出し、入力画像５中からパンタグラフ１ａの検出を行う。そして、パンタグラフ１ａの検出処理後、後に詳述する相関探索結果データを記憶部５５に保管し、パンタグラフ１ａの有無をパンタグラフ有無結果として検査制御部５４へ送信する。

なお、パンタグラフ基準画像３としては、予めパンタグラフ１ａを撮影した図４に一例を示すような画像をパンタグラフ基準画像３として用意しておくものとし、さらにパンタグラフ基準画像３におけるパンタグラフ部分Ａの位置やパンタグラフ部分Ａの範囲からなるパンタグラフ照合データを作成しておくものとする。なお、図４中の符合４はトロリー線を示す。

図３に示すように、パンタグラフ検出部５６には、パンタグラフ検出処理部５５ａおよびパンタグラフ判断処理部５５ｂが設けられている。

パンタグラフ検出部５６では、監視カメラ３０によって撮影した入力画像５中から正規化相関によりパンタグラフ１ａを検出する。即ち、まず、パンタグラフ検出処理部５５ａにおいて、入力画像５に予め設定しておいた探索範囲Ｂに対して、この探索範囲Ｂとパンタグラフ基準画像３におけるパンタグラフ部分Ａとの画像データ同士の比較を正規化相関演算により行う。探索範囲Ｂ中においてパンタグラフ部分Ａに最も適合する領域（図６中、斜線を付して示す位置）Ｃの位置（以下、パンタグラフ検出位置という）と、そのパンタグラフ検出位置での相関値（以下、パンタグラフ検出相関値という）とを求める。

そして、パンタグラフ判断処理部５５ｂにおいて、パンタグラフ検出相関値と予め設定しておいたしきい値（以下、相関探索しきい値という）とを比較し、適合度が高い場合、即ち、パンタグラフ検出相関値が相関探索しきい値より大きい場合は、探索範囲Ｂにパンタグラフ１ａが存在したと判断し、パンタグラフ有りとみなす。一方、適合度が低い場合、即ち、パンタグラフ検出相関値が相関探索しきい値以下の場合は、探索範囲Ｂにパンタグラフ１ａが存在しないと判断し、パンタグラフ無しとみなす。このようにして得られたパンタグラフ１ａの有無をパンタグラフ有無結果として検査制御部５４へ出力する。

ここで、探索範囲Ｂ及び相関探索しきい値をまとめて相関探索パラメータと呼ぶ。また、パンタグラフ検出位置とパンタグラフ検出相関値をまとめて相関探索結果データと呼ぶ。

記憶部５５は、相関探索パラメータ、パンタグラフ照合データ、パンタグラフ基準画像３や撮影機能部５０Ａの録画部５２から送信された入力画像５等の画像データ、相関探索結果データを保管する。また、検査制御部５４より削除信号を受け取った場合は、検査対象となっている画像データを削除する。

このような本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、屋根上装置として重要な監視対象であるパンタグラフが映っている画像のみを保管するため従来に比較して画像保管領域を大幅に削減できる。

図７乃至図１０を用いて本発明の第２の実施例を詳細に説明する。図７は本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の概略構成を示すブロック図、図８は本実施例のパンタグラフ検出部の構成を示すブロック図、図９は物体形状モデルの一例を示す説明図、図１０は本実施例におけるパンタグラフ検出結果の一例を示す説明図である。

本実施例は、実施例１の正規化相関処理によってパンタグラフ１ａの検出を行うパンタグラフ検出部５６に代えて、物体形状検査によりパンタグラフ１ａの検出を行う図７に示すパンタグラフ検出部５７を用いるとともに、実施例１とは検査設定部５３及び記憶部５５における処理が異なる。その他の構成は実施例１において説明したものと概ね同様であり、以下、図１乃至図６に示し上述したものと類似する作用を奏するものについては同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。

図７に示すように、本実施例においてパンタグラフ画像保管機能部５０Ｂは、検査設定部５３、検査制御部５４、パンタグラフ検出部５７、記憶部５５を備えて構成されている。

検査設定部５３では、形状検査パラメータを設定し記憶部５５へ保管する。物体形状モデル作製時においては、記憶部５５より特徴データを読み出し、物体形状モデルを作製して記憶部５５へ保管する。

検査制御部５４では、実施例１と同様の処理を行う。

パンタグラフ検出部５７は、本実施例では、物体認識方法（例えば、上記特許文献４，５参照）を応用した物体形状検査により入力画像５中からパンタグラフ１ａを検出する。なお、物体形状検査では、まず、入力画像５中から輪郭線や模様等の特徴的な部分を直線もしくは円弧に近似して抽出した直線特徴と円弧特徴とからなる特徴データを作成し、対象とする物体の形状を特徴データで構成した物体形状モデル（図９参照）６を予め作製しておく。次に、入力画像５から特徴データを抽出し、物体形状モデル６の特徴データとの照合を行い、物体形状モデル６を構成する特徴データと適合する部分を検出する。

パンタグラフ検出部５７において物体形状モデル６を作製する際は、記憶部５５より画像データとしてパンタグラフ基準画像３を読み出し、パンタグラフ基準画像３中から物体形状モデル６を構成する特徴データを抽出し、この特徴データを記憶部５５へ保管する。

一方、パンタグラフ検出部５７において入力画像５中のパンタグラフ１ａを検出する際は、検査制御部５１からの検査信号を受けて、記憶部５５より形状検査パラメータ、物体形状モデル６、画像データ（入力画像５、及び、パンタグラフ基準画像３）を読み出し、入力画像５中からパンタグラフ１ａを検出する。そしてパンタグラフ１ａ検出処理後、パンタグラフ有無結果を検査制御部５４へ送信する。

より詳しく説明すると、図８に示すように、本実施例においてパンタグラフ検出部５７には、特徴抽出処理部５７ａ、パンタグラフ検出処理部５７ｂ、及びパンタグラフ判断処理部５７ｃが設けられている。

パンタグラフ検出部５７では、特徴抽出処理部５７ａにより、入力画像５に予め設定しておいた探索範囲Ｂにおいて、物体形状検査によりパンタグラフ部分Ａに最も適合する部分Ｄ（図１０参照）の位置（以下、パンタグラフ検出位置という）と、そのパンタグラフ検出位置における特徴データの適合率（以下、パンタグラフ特徴適合率という）とを求める。

そして、パンタグラフ特徴適合率と予め設定しておいたしきい値（以下、形状検査しきい値という）とを比較し、適合度が高い場合、即ち、パンタグラフ特徴適合率が形状検査しきい値より高い場合は、探索範囲Ｂにパンタグラフ１ａが存在したと判断し、パンタグラフ有りとみなす。一方、適合度が低い場合、即ち、パンタグラフ特徴適合率が形状検査しきい値以下の場合は、探索範囲Ｂにパンタグラフ１ａが存在したと判断し、パンタグラフ無しとみなす。このようにして得られたパンタグラフ１ａの有無をパンタグラフ有無結果として検査制御部５４へ出力する。

ここで、探索範囲や形状検査しきい値をまとめて形状検査パラメータと呼ぶ。また、パンタグラフ検出位置とパンタグラフ特徴適合率をまとめて形状検査結果データと呼ぶ。

記憶部５５では、形状検査パラメータ、物体形状モデル６、特徴データ、パンタグラフ基準画像３や撮影機能部５０Ａの録画部５２から送信された入力画像５等の画像データを保管する。また、検査制御部５４より削除信号を受け取った場合は、検査対象となっている画像データを削除する。

本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、上述した実施例１による効果に加え、日照変化等による明るさの変動や、検出対象であるパンタグラフ表面の汚れ等による表面状態の変化に頑健で、画像中のパンタグラフ有無判断をより安定的に行うことができる。

図１１乃至図１３を用いて本発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の第３の実施例を説明する。図１１は本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の構成を示すブロック図、図１２は本実施例のパンタグラフ検出部の構成を示すブロック図、図１３は基準符合画像の一例を示す説明図である。

本実施例は、実施例１の正規化相関処理によってパンタグラフ１ａの検出を行うパンタグラフ検出部５６に代えて、物体形状検査によりパンタグラフ１ａの検出を行う図１１に示すパンタグラフ検出部５８を用いるとともに、実施例１とは検査設定部５３及び記憶部５５における処理が異なる。その他の構成は実施例１において説明したものと概ね同様であり、以下、図１乃至図６に示し上述したものと類似する作用を奏するものについては同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。

本実施例は、「方向符号照合（Orientation Code Matching）」（例えば、非特許文献１参照）を応用した方向符号照合処理により入力画像５中からパンタグラフ１ａを検出する。方向符号照合は、画像各部分の濃淡の強さ方向を符号化し、パンタグラフ基準画像３（図４参照）と入力画像５との符合同士を照合することで、画像データ同士の適合度合いを検査する方法であり、明るさ変化や隠れに頑健な照合方法である。

図１１に示すように、本実施例においてパンタグラフ画像保管機能部５０Ｂは、検査設定部５３、検査制御部５４、パンタグラフ検出部５８、記憶部５５から構成されている。

検査設定部５３では、後で詳述する方向符合探索パラメータ、パンタグラフ照合データを設定し、記憶部５５へ保管する。

検査制御部５４では、実施例１と同様の処理を行う。

パンタグラフ検出部５８では、予めパンタグラフ基準画像３を画像部分の濃淡で符号化した方向符合画像（図１３参照。以下、基準符合画像という）７を作成し、さらに、パンタグラフ基準画像３におけるパンタグラフ部分Ａの位置やパンタグラフ部分Ａの範囲からなるパンタグラフ照合データを作成しておく。この基準符合画像７の作成時においては、記憶部５５より画像データ（パンタグラフ基準画像３）を読み出し、これを画像部分の濃淡で符号化して基準符合画像７を作成して記憶部５５へ保管する。

一方、パンタグラフ検出時においては、検査制御部５４からの検査信号を受けて、記憶部５５より方向符合探索パラメータ、パンタグラフ照合データ、画像データ（入力画像５、及び、パンタグラフ基準画像３）を読み出し、入力画像５中からパンタグラフ１ａの検出を行う。そして、パンタグラフ１ａ検出処理後、パンタグラフ有無結果を検査制御部５４へ送信する。

より詳しく説明すると、図１２に示すように、本実施例においてパンタグラフ検出部５８には、方向符号化処理部５８ａ、パンタグラフ検出処理部５８ｂ、及び、パンタグラフ判断処理部５８ｃが設けられている。

パンタグラフ検出部５８においてパンタグラフ検出処理を行う場合は、まず、方向符号化処理部５８ａにおいて、入力画像５（図５参照）を画像部分の濃淡で符号化した方向符合画像（以下、入力符合画像という）を作成し、パンタグラフ検出処理部５８ｂにおいて予め設定しておいた探索範囲Ｂに対して方向符号照合により基準符合画像７におけるパンタグラフ部分Ａとの画像データ同士の比較を行い、パンタグラフ検出位置として探索範囲Ｂにおいてパンタグラフ部分Ａと適合する位置と、そのパンタグラフ検出位置での方向符合照合値（以下、パンタグラフ検出照合値という）とを求める。

そして、パンタグラフ判断処理部５８ｃにおいて、パンタグラフ検出照合値と予め設定しておいたしきい値（以下、方向符合探索しきい値という）とを比較し、適合度が高い場合、即ち、パンタグラフ検出照合値が方向符合探索しきい値より大きい場合は、探索範囲Ｂ中にパンタグラフ１ａが存在したと判断し、パンタグラフ有りとみなす。一方、適合度が低い場合、即ち、パンタグラフ検出照合値が方向符合探索しきい値以下の場合は、探索範囲Ｂ中にパンタグラフ１ａは存在しないと判断し、パンタグラフ無しとみなす。このようにして得られたパンタグラフ１ａの有無をパンタグラフ有無結果として検査制御部５４へ出力する。

ここで、探索範囲Ｂや方向符合探索しきい値をまとめて方向符号探索パラメータと呼ぶ。また、パンタグラフ検出位置とパンタグラフ検出照合値をまとめて方向符号探索結果データと呼ぶ。このような処理により、方向符号照合によるパンタグラフ検出処理を行う。

記憶部５５では、方向符合探索パラメータ、パンタグラフ照合データ、パンタグラフ基準画像３や撮影機能部５０Ａの録画部５２から送信された入力画像５および基準符合画像７等の画像データを保管する。また、検査制御部５４より削除信号を受け取った場合は、検査対象となっている画像データを削除する。

本実施例によれば、実施例１の効果に加え、日照変化等による明るさ変動に頑健で、画像中のパンタグラフの有無判断をより安定的に行うことができる。

図１４を用いて本発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の第４の実施例を説明する。図１４は本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置の構成を示すブロック図である。

本実施例は、実施例１の画像処理装置５０に、図１４に示す画像出力機能部５０Ｃを追加したものである。その他の構成は実施例１において説明したものと概ね同様であり、以下、図１乃至図６に示し上述したものと類似する作用を奏するものについては同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。

図１４に示すように、本実施例において画像処理装置５０は、走行中の車輌１のパンタグラフ１ａを撮影し録画するための撮影機能部５０Ａ、撮影機能部５０Ａで録画した画像中からパンタグラフ１ａの映っている画像のみを保管するパンタグラフ画像保管機能部５０Ｂに加えて、保管した画像を出力する画像出力機能部５０Ｃを備えている。

この画像出力機能部５０Ｃは、図１４に示す画像出力制御部５９および画像出力部６０から構成されている。

画像出力制御部５９は、パンタグラフ画像保管機能部５０Ｂの記憶部５５に保管されている画像データのうち、図示しない表示部にどの画像を出力するかを指定するための画像出力信号をパンタグラフ画像保管機能部５０Ｂの記憶部５５に送信する。

パンタグラフ画像保管機能部５０Ｂの記憶部５５では、画像出力機能部５０Ｃの画像出力制御部５９からの画像出力信号を受け取り、出力画像に指定された画像データを、画像出力機能部５０Ｃの画像出力部６０へ送信する。

画像出力部６０は、パンタグラフ画像保管機能部５０Ｂの記憶部５５から送信された画像データを上記表示部へ出力する。

本実施例に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置によれば、実施例１〜３による効果に加えて、保管した画像を出力することができ、パンタグラフの映っている画像を簡単に閲覧することができる。

なお、本実施例では、実施例１において説明した画像処理によるパンタグラフ撮影装置の画像処理装置５０に、画像出力機能部５０Ｃを追加する例を示したが、実施例２、実施例３において説明した画像処理によるパンタグラフ撮影装置の画像処理装置５０に画像出力機能部５０Ｃを追加しても同様の効果が得られることはいうまでもない。

また、本発明に係る画像処理によるパンタグラフ撮影装置は、上述した実施例に限定されるものではなく、パンタグラフ検出センサ４０の検出結果に基づいてパンタグラフ１ａの画像を録画し、この録画した画像中からパンタグラフ１ａの有無を検出するようにすればよく、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、画像処理によるパンタグラフ撮影装置に適用して好適なものである。

１ 車輌
１ａ パンタグラフ
２ レール
３ 基準画像
４ トロリー線
５ 入力画像
６ 物体形状モデル
７ 基準符合画像
１０Ａ，１０Ｂ 車輌接近警報部
１０ａ，１０ｂ 接近車輌検出センサ
２０ 照明
３０ 監視カメラ
４０ パンタグラフ検出センサ
４８ 記憶部
４９ 画像出力部
５０ 画像処理部
５０Ａ 撮影機能部
５０Ｂ パンタグラフ画像保管機能部
５０Ｃ 画像出力機能部
５１ 制御部
５２ 録画部
５３ 検査設定部
５４ 検査制御部
５５ 記憶部
５６ パンタグラフ検出部
５６ａ パンタグラフ検出処理部
５６ｂ パンタグラフ判断処理部
５７ パンタグラフ検出部
５７ａ 特徴抽出処理部
５７ｂ パンタグラフ検出処理部
５７ｃ パンタグラフ判断処理部
５８ パンタグラフ検出部
５８ａ 方向符号化処理部
５８ｂ パンタグラフ検出処理部
５８ｃ パンタグラフ判断処理部
５９ 画像出力制御部
６０ 画像出力部
Ａ パンタグラフ部分
Ｂ 探索範囲
Ｃ 適合領域
Ｄ 適合部分

Claims (6)

1. 車輌の接近を検知して車輌接近信号を出力する車輌接近警報手段と、
   前記車両の屋根上の構造物を検出してトリガ信号を出力する構造物検出手段と、
   前記トリガ信号に基づいて前記車輌の屋根上を撮影した入力画像を出力する撮影手段と、
   前記入力画像を解析する画像処理手段と、
   前記車輌の通過を検知して車輌通過信号を出力する車輌通過報知手段と
   を備え、
   前記画像処理手段が、
   前記入力画像を一時的に保管する撮影機能部と、
   前記撮影機能部に保管された前記入力画像中からパンタグラフが映っている画像のみを抽出して保管するパンタグラフ画像保管機能部とを備える
   ことを特徴とする画像処理によるパンタグラフ撮影装置。
2. 前記撮影機能部が、
   前記撮影手段、前記パンタグラフ検出手段および前記録画手段に対し、前記車輌接近警報手段から出力される車輌接近信号に基づいて起動信号を送信する一方、前記車輌通過報知手段から出力される車輌通過信号に基づいて停止信号を送信する撮影制御手段と、
   前記入力画像が一時的に保管される前記録画手段とを備え、
   前記パンタグラフ画像保管機能部が、
   前記録画手段から入力された前記入力画像を保管する記憶手段と、
   前記記憶手段から入力された前記入力画像中からパンタグラフを検出するパンタグラフ検出手段と、
   前記記憶手段に対し、前記パンタグラフ検出手段によってパンタグラフ無しと判断された前記入力画像の削除信号を出力する検査制御手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理によるパンタグラフ撮影装置。
3. 前記パンタグラフ検出手段が、予め設定する基準画像と、前記入力画像との正規化相関演算により前記入力画像中から前記パンタグラフを検出するように構成された
   ことを特徴とする請求項２記載の画像処理によるパンタグラフ撮影装置。
4. 前記パンタグラフ検出手段が、予め設定する特徴データと、前記入力画像から抽出した特徴データとを比較することにより前記入力画像中から前記パンタグラフを検出するように構成された
   ことを特徴とする請求項２記載の画像処理によるパンタグラフ撮影装置。
5. 前記パンタグラフ検出手段が、予め設定する基準符合画像と、前記入力画像から作成した入力符号画像とを比較することにより前記入力画像中から前記パンタグラフを検出するように構成された
   ことを特徴とする請求項２記載の画像処理によるパンタグラフ撮影装置。
6. 前記画像処理手段が、前記撮影機能部および前記パンタグラフ画像保管機能部に加えて、画像出力機能部を備え、
   前記画像出力機能部が、
   前記記憶手段に対し、該記憶手段に保管されている前記入力画像のうちの前記パンタグラフ検出手段によりパンタグラフが撮影されていると判断された画像の指定を行う画像出力制御機能と、
   前記画像出力制御機能によって指定され前記記憶手段から送信される前記入力画像を出力する画像出力手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理によるパンタグラフ撮影装置。

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