JP2010190886A - パンタグラフ高さ測定装置及びそのキャリブレーション方法 - Google Patents
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- B60L2200/26—Rail vehicles
Abstract
【解決手段】車両10の屋根上に設置されるラインセンサ20と、ラインセンサ20によって撮影した画像を解析する処理用コンピュータ30と、パンタグラフ10aの変動幅を含む範囲に着脱可能に設けられ、黒色領域40b及び白色領域40wを鉛直方向に沿って交互に配してなるキャリブレーション用部材40とを備え、処理用コンピュータ30が、ラインセンサ20によってキャリブレーション用部材40を撮影した画像から得られる黒色領域40b及び白色領域40wの画像上の位置と黒色領域40b及び白色領域40wの実際の高さとの関係式である架線高さ計算用近似式を求めるようにした。
【選択図】図1
Description
この方式は、パンタグラフをミラー等によりレーザで走査し、反射波の位相差や反射したレーザの形状の変形などにより、パンタグラフの高さを測定する方式である。
(ロ)光切断センサ方式
この方式は、パンタグラフに縞状の光を投光し、パンタグラフの形状に応じて凹凸になった縞を受光し、パンタグラフの高さを測定する方式である。
(ハ)画像処理方式
この方式は、図14に示すように、車両10の屋根上に設置したラインセンサカメラ(以下、ラインセンサ)20でパンタグラフ10aを撮影し、撮影した画像に対して処理用コンピュータ30においてモデルマッチングやパタンマッチング等の処理を行い、パンタグラフ10aの高さを測定する方式である(例えば、特許文献1,2参照)。
H:P×n=l:f ・・・(1)
H=(l×P×n)/f ・・・(2)
また、実際のラインセンサの回転や水平方向の移動を意識せずに、撮影中の画像を見ながら修正を行うことができる。
また、人の感覚や経験が必要なく、より汎用的で容易に修正することができる。
また、キャリブレーションの精度を上げることにより、パンタグラフの高さ測定を精度良く行うことができる。
また、実際のラインセンサの回転や水平方向の移動を意識せずに、撮影中の画像を見ながら修正を行うことができる。
また、人の感覚や経験が必要なく、より汎用的で容易に修正することができる。
また、キャリブレーションの精度を上げることにより、パンタグラフの高さ測定を精度良く行うことができる。
(1)撮影ラインの傾きを修正するのに、回転させた方向が正しいかを客観的に判断する方法。
(2)実際のラインセンサ20の回転や水平方向の移動を意識せずに、撮影中の画像を見ながら修正を行う方法。
(3)人の感覚や経験が必要なく、より汎用的な修正方法。
図15は、本実施例に係る撮影ライン修正用部材の正面図である。
図15(a)のように、本実施例に係るパンタグラフ高さ測定装置における撮影ライン修正用部材100においては、目標撮影ラインの部分に白線の中心線101が入っている形になる。
図16に示すように、パンタグラフ102に撮影ライン修正用部材100を取り付ける。なお、図16においては、撮影ライン修正用部材100の側面を示している。また、ラインセンサ103の位置や傾きを修正するために、水平方向と回転が可能なゴニオステージ104上にラインセンサ103を設置する。なお、回転中心が変わることなく回転できる構造であれば、ゴニオステージ104でなくても良い。
図17に示すように、本実施例に係る撮影ライン修正用部材100を用いた修正方法においては、撮影ライン修正用部材100を撮影し、作業者108が撮影ラインを修正する「ラインセンサ103」と、撮影した画像を保存及び表示し、作業者108が画像を確認しながら、撮影ラインを修正するために必要な「処理用コンピュータ107」と、ラインセンサ103の撮影ラインを容易に修正するために、取り外しが可能な「撮影ライン修正用部材100」とを備えている。
以上が本実施例に係るパンタグラフ高さ測定装置の構成である。
図18は、本実施例に係る撮影ライン修正用部材を用いた修正方法を示したフローチャートである。なお、ここでは、使用する撮影ライン修正用部材100は図15(a)とする。
次に、ステップP101において、撮影ライン修正用部材100をラインセンサ103で撮影する。
以上が本実施例に係る本実施例に係るパンタグラフ高さ測定装置におけるキャリブレーション方法である。
図23は、水平方向の修正を行う前の撮影ラインの例を示した図である。
このとき撮影される画像は図19となり、Icで示す撮影ライン修正用部材100の中心線101はIoで示す画像中心よりも離れた位置に撮影される。なお、図23中において、Sはラインセンサ103の撮影ラインを、Scはラインセンサ103の撮影ラインの中心を示している。
図24は、水平方向の修正を行った後の撮影ラインの例を示した図である。
このとき、図20に示すように、Icで示す撮影ライン修正用部材100の中心線101がIoで示す画像中心に近づくということは、図24中にMで示すようにScで示すラインセンサ103の撮影ラインの中心が撮影ライン修正用部材100の中心線101に近づくことを意味する。なお、図24中において、Sはラインセンサ103の撮影ラインを、Scはラインセンサ103の撮影ラインの中心を、S’は水平方向の修正前のラインセンサ103の撮影ラインを、Mは撮影ラインの水平方向の修正を示している。
上記ステップP103の終了時には、Scで示すラインセンサ103の撮影ラインの中心が撮影ライン修正用部材100の中心線101に近づいたことになる。
図25は、回転方向の修正を行った後の撮影ラインの例を示した図である。
このとき、図21で示すように、画像上においてIcで示す画像上の撮影ライン修正用部材100の中心線101がIoで示す画像中心よりも離れていくということは、図25中にRで示すようにラインセンサ103が回転したことを意味する。なお、図25中において、Sはラインセンサ103の撮影ラインを、Scはラインセンサ103の撮影ラインの中心を、S”は回転方向の修正前のラインセンサ103の撮影ラインを、Rは撮影ラインの回転方向の修正を示している。
上記ステップP104の終了時には、ラインセンサ103の撮影ラインが撮影ライン修正用部材100の中心線101と平行となる方向に回転したことになる。
上記ステップP102からステップP104を繰り返すことによって、図26で示すように、S示すラインセンサ103の撮影ラインと撮影ライン修正用部材100の中心線101が一致し、図22で示すような画像を得ることができる。なお、図26中において、Sはラインセンサ103の撮影ラインを、Scはラインセンサ103の撮影ラインの中心を示している。
また、図19のように、画像上においてIaで示す画像上の撮影ライン修正用部材100がIoで示す画像中心よりも右側ではなく、左側にあったとしても修正方法の原理は変わらない。
また、実際のラインセンサ103の回転や水平方向の移動を意識せずに、撮影中の画像を見ながら修正を行うことができる。
また、人の感覚や経験が必要なく、より汎用的で容易に修正することができる。
また、キャリブレーションの精度を上げることにより、パンタグラフ102の高さ測定を精度良く行うことができる。
2 二値化画像
10 車両
20 ラインセンサ
30 処理用コンピュータ
31 入力画像作成部
32 二値化処理部
33 ピクセル幅抽出部
34 近似式演算部
35A,35B メモリ
40 キャリブレーション用部材
40b 黒色領域
40w 白色領域
50 撮影ライン修正用部材
50b 黒色領域
50w 白色領域
60 モニタ
S 撮影ライン
100 撮影ライン修正用部材
101 中心線
102 パンタグラフ
103 ラインセンサ
104 ゴニオステージ
105 車両
106 照明
107 処理用コンピュータ
108 作業者
Claims (10)
- 車両の屋根上に設置されるラインセンサと、前記ラインセンサによって撮影した画像を解析する画像処理手段とを備え、走行中の車両のパンタグラフの高さを測定するパンタグラフ高さ測定装置において、
前記パンタグラフの変動幅を含む範囲に、濃色領域及び淡色領域を鉛直方向に沿って交互に配してなるキャリブレーション用部材が着脱可能に設けられ、
前記画像処理手段が、前記ラインセンサによって前記キャリブレーション用部材を撮影した画像から得られる前記濃色領域及び前記淡色領域の画像上の位置と前記濃色領域及び前記淡色領域の実際の高さとの関係式を求め、この関係式を用いて前記ラインセンサによって撮影した前記パンタグラフの画像上の位置から実際のパンタグラフの高さを算出するように構成された
ことを特徴とするパンタグラフ高さ測定装置。 - 前記キャリブレーション用部材に、鉛直方向に連結される複数の第一の色領域と、前記第一の色領域の周囲に配される第二の色領域とからなる撮影ライン修正用部材が着脱可能に設けられるとともに、
前記ラインセンサによって撮影された画像を表示する表示手段を備え、
前記撮影ライン修正用部材は、前記表示手段に表示される該第一の色領域及び第二の色領域の幅が前記ラインセンサの撮影ラインの位置及び傾きによって変化するように前記第一の色領域の形状を設定された
ことを特徴とする請求項1記載のパンタグラフ高さ測定装置。 - 前記撮影ライン修正用部材は、その水平方向の中心において前記第一の色領域が隣接する該第一の色領域と相互に接するように、前記第一の色領域の水平方向の中心の上下幅をその両側の上下幅に比較して幅広に形成された
ことを特徴とする請求項2記載のパンタグラフ高さ測定装置。 - 前記画像処理手段が、
前記ラインセンサから入力される画像信号を時系列的に並べてなる入力画像を作成する入力画像作成部と、
前記入力画像を二値化処理してなる二値化画像を作成する二値化処理部と、
前記二値化画像上の前記濃色領域と前記淡色領域の位置を検出する色領域位置検出部と、
前記二値化画像上の前記濃色領域と前記淡色領域の位置及び前記濃色領域と前記淡色領域の実際の位置に基づいて前記関係式を算出する関係式演算部と
を備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のパンタグラフ高さ測定装置。 - 前記撮影ライン修正用部材は、該撮影ライン修正用部材の水平方向の中心に中心線を備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のパンタグラフ高さ測定装置。 - 車両の屋根上に設置されたラインセンサによって走行中の前記車両のパンタグラフを撮影し、前記ラインセンサによって撮影した画像を解析して前記パンタグラフの高さを測定するパンタグラフ高さ測定装置のキャリブレーション方法であって、
その表面に濃色領域及び淡色領域が鉛直方向に沿って交互に配色されてなるキャリブレーション用部材を前記パンタグラフの近傍に設置する第一の工程と、
前記ラインセンサによって前記キャリブレーション用部材を撮影する第二の工程と、
前記画像処理手段において前記ラインセンサによって撮影された画像上の前記濃色領域及び前記淡色領域の位置を検出するとともに、検出された前記濃色領域及び前記淡色領域の画像上の位置と前記濃色領域及び前記淡色領域の実際の位置との関係式を算出する第三の工程と
からなる
ことを特徴とするパンタグラフ高さ測定装置のキャリブレーション方法。 - 同一形状の領域を鉛直方向に複数連結してなる第一の色領域及び前記第一の色領域の周囲に配される第二の色領域が配色されてなり、前記第一の色領域及び前記第二の色領域が、前記表示手段に表示される該第一の色領域及び第二の色領域の幅が前記ラインセンサの撮影ラインの位置及び傾きによって変化するように配色された撮影ライン修正用部材を前記キャリブレーション用部材に設置し、
前記ラインセンサによって前記撮影ライン修正用部材を撮影し、
前記ラインセンサによって撮影された画像を表示する表示手段に表示される前記撮影ライン修正用部材の画像を確認しつつ前記撮影ラインを修正し、
前記撮影ライン修正用部材を取り外した後、
前記第一、第二及び第三の工程を行う
ことを特徴とする請求項6記載のパンタグラフ高さ測定装置のキャリブレーション方法。 - 前記撮影ライン修正用部材は、その水平方向の中心において前記第一の色領域が隣接する該第一の色領域と相互に接するように、前記第一の色領域の水平方向の中心の上下幅をその両側の上下幅に比較して幅広に形成されている
ことを特徴とする請求項7記載のパンタグラフ高さ測定装置のキャリブレーション方法。 - 前記画像処理手段が、
前記ラインセンサから入力される画像信号を時系列的に並べてなる入力画像を作成し、
前記入力画像を二値化処理してなる二値化画像を作成し、
前記二値化画像上の前記濃色領域と前記淡色領域の位置を検出し、
前記二値化画像上の前記濃色領域と前記淡色領域の位置及び前記濃色領域と前記淡色領域の実際の位置に基づいて前記関係式を算出する
ことを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載のパンタグラフ高さ測定
装置のキャリブレーション方法。 - 前記撮影ライン修正用部材の水平方向の中心に中心線を設け、
前記中心線に基づき前記撮影ラインを修正する
ことを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載のパンタグラフ高さ測定
装置のキャリブレーション方法。
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