JP2015147481A - 移動体管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道に沿って走行する移動体を上方からのアングルで撮像した距離画像を処理し、この移動体の種別を判定する。
【解決手段】距離画像処理部１２は、距離画像入力部１１に入力された、上方からのアングルで軌道に沿って走行する移動体の背面、または前面を撮像した距離画像を処理し、この移動体の高さ方向に重ならないように３つ以上に区分した空間毎に、その空間における移動体までの代表距離を検出する。演算部１６は、予め設定した空間の組み合わせ毎に、その組み合わせにかかる空間について検出した代表距離の距離差に基づく判定値を算出する。さらに、演算部１６は、予め設定した空間の組み合わせ毎に、算出した判定値を複数用いて、距離画像入力部１１に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別を判定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、線路等の軌道に沿って走行する列車（例えば、汽車、電車、リニアモータカー）等の移動体の種別を判定する技術に関する。

従来、鉄道会社は、列車を停止させる目標停止位置を駅ホームに定めている。ここで言う列車とは、線路等の軌道に沿って走行する汽車、電車、リニアモータカー等である。駅ホームにおける列車の目標停止位置は、駅ホームに停止した列車に対する乗降客の乗降がスムーズに行えるように規定している。目標停止位置は、例えば駅ホーム面に目標基準位置を規定し、この目標基準位置の前後数十ｃｍ（例えば、全体で２０〜３０ｃｍ程度）の許容範囲を有する。例えば、駅ホーム面上における列車の後端（または前端）の位置が、その列車の位置である。列車の運転士は、列車の後端（または前端）が規定されている目標停止位置に位置するように、列車を駅ホームに停止させる。

駅ホーム面に列車の目標停止位置（列車の後端、または前端を位置させる範囲）をペイントしておき、列車の運転士や、駅係員等がこのペイントを基準にして駅ホームに停止した列車が目標停止位置に停止しているかどうかの目視確認を行っていた。

また、列車の運転士や、駅係員等の作業負担を軽減する目的で、駅ホームに停車した列車の列車停止位置を検出し、この列車停止位置が駅ホームに規定している目標停止位置であるかどうかを判定した判定結果を出力する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１は、列車停止位置を、先頭車両の前面に設けた連結器までの距離（センサから連結器までの距離）を計測することによって検出する構成である。

特開２０１２−２４０５１９号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、列車の種別に関係なく駅ホームにおける列車停止位置を検出するため、先頭車両の前面に設けた連結器までの距離を計測する構成である。すなわち、特許文献１は、列車停止位置を検出するときに、列車の種別を判定するものではなかった。

また、特許文献１のように、先頭車両の前面に設けた連結器までの距離を計測して列車停止位置を検出する構成では、先頭車両の前面に設けた連結器までの距離を計測するセンサをホームの下に設置することになる。ホームの下は、列車の車輪とレールとの接触により飛散する錆や泥等の飛散量が多い。すなわち、ホームの下は、飛散した錆や泥等がセンサの投光レンズや受光レンズに付着しやすい環境である。このため、センサをホームの下に設置すると、投光レンズや受光レンズに付着している錆や泥等を拭き取るメンテナンス（清掃作業）の頻度が増加する。また、このメンテナンスは、作業員がホームの下に入って行うことになるので、作業員の安全を確保するために列車の運行が停止している深夜から早朝の時間帯を選択しなければならず、作業員の確保も困難であった。

なお、最近では、駅ホームにおける乗降客の安全を確保するために、駅ホームの線路側の端部に沿ってホームドアを設置することが進められている。ホームドアは、列車停止位置が目標停止位置である列車のドアが対向する位置に、開閉式のドア（または柵）を有する。特許文献１に記載されたセンサを駅ホームの上方に取り付けると、ホームドアが障害物になって、駅ホーム面上における列車の後端（または前端）までの距離を検出することはできない。すなわち、列車停止位置を検出することができない。

この発明の目的は、軌道に沿って走行する移動体を上方からのアングルで撮像した距離画像を処理し、この移動体の種別を判定する技術を提供することにある。

また、この発明の目的は、軌道に沿って走行する移動体を上方からのアングルで撮像した距離画像から、この移動体が予め定めた許容範囲内に位置しているかどうかを判定する技術を提供することにある。

この発明の移動体管理装置は、上記目的を達成するため、以下のように構成している。

距離画像入力部には、上方からのアングルで軌道に沿って走行する移動体の背面、または前面を撮像した距離画像が入力される。距離画像は、例えば公知のＴＯＦ（Time Of Flight）カメラや、レーザ光を利用する測距センサや、ステレオカメラで撮像できる。

距離画像処理部は、距離画像入力部に入力された距離画像を処理し、軌道に沿って走行する移動体の高さ方向に重ならないように３つ以上に区分した空間毎に、その空間における移動体までの代表距離を検出する。

判定値算出部は、予め設定した空間の組み合わせ毎に、その組み合わせにかかる空間について距離画像処理部が検出した代表距離の距離差に基づく判定値を算出する。空間の組み合わせは、複数設定されている。

そして、移動体種別判定部は、予め設定した空間の組み合わせ毎に、判定値算出部が算出した判定値を複数用いて、距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別を判定する。

例えば、判定値算出部は、各空間の組み合わせにおいて、移動体の種別毎に判定値を算出する。そして、移動体種別判定部は、移動体の種別毎に、各空間の組み合わせにおいて、その種別の移動体について算出された判定値が、当該種別の移動体において適正であるかどうかを判定し、いずれの空間の組み合わせにおいても、算出された判定値が適正であると判定した移動体の種別を、距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別であると判定する。

また、以下に示す位置判定部を追加的に設けることにより、上方からのアングルで軌道に沿って走行する移動体の背面、または前面を撮像した距離画像から、この移動体が予め定めた許容範囲内に位置するかどうかの判定が行える。

位置判定部は、距離画像処理部がいずれかの空間において検出した代表距離と、移動体種別判定部が判定した移動体の種別によって、この移動体が予め定めた許容範囲内に位置するかどうかを判定する。位置判定部は、例えば、移動体の種別毎に、特定の空間の代表距離に対して加える補正値を記憶しておき、特定の空間において検出した代表距離に対して、判別した種別に応じた補正値を加えた位置を、その移動体の位置として算出する。そして、位置判定部は、算出した移動体の位置が予め定めた許容範囲内であるかどうかを判定する。したがって、移動体の位置とする箇所が、距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されていなくても、その移動体の位置を適正に算出（検出）し、移動体の位置が予め定めた許容範囲内であるかどうかを判定することができる。

この発明によれば、軌道に沿って走行する移動体を上方からのアングルで撮像した距離画像を処理し、この移動体の種別を判定することができる。

駅ホームに停車した列車の停止位置が適正であるかどうかを判定する停止位置判定システムを示す概略図である。 列車位置判定装置の主要部の構成を示すブロック図である。 第１の空間、および第２の空間を説明する図である。 列車種別テーブルを示す図である。 列車位置判定装置の動作を示すフローチャートである。 列車位置判定処理を示すフローチャートである。 列車種別判定処理を示すフローチャートである。 停止判定処理を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施形態について説明する。

図１は、駅ホームに停車した列車の停止位置が適正であるかどうかを判定する停止位置判定システムを示す概略図である。この例にかかる停止位置判定システムは、列車位置判定装置１と、ＴＯＦ（Time Of Flight）カメラ２と、ビデオカメラ３と、超音波センサ４と、を有する。

この停止位置判定システムは、駅ホームに進入してきた列車の種別を判定する。また、列車の位置が予め定めている目標停止位置の範囲内であるかどうかを判定した判定結果を出力する。この判定結果の表示は、列車の運転士や駅係員等から見えやすい位置に設置した表示器や表示灯等で行われる。これにより、列車の位置が目標停止位置であるかどうかを列車の運転士や、駅係員等に簡単に確認させることができる。ここで言う目標停止位置は、駅ホーム面に規定した目標基準位置の前後数十ｃｍ（例えば、全体で２０〜３０ｃｍ程度）の許容範囲を有する。駅ホーム面上における列車の後端（または前端）の位置が、その列車の位置である。

列車位置判定装置１は、駅ホームに進入してきた列車の種別を判定するとともに、ここで判定した種別に応じて列車の位置を算出（検出）する。そして、列車位置判定装置１は、駅ホームに進入してきた列車の位置が目標停止位置（許容範囲内）であるかどうかを判定し、その判定結果を出力する。この列車位置判定装置１が、この発明の実施形態にかかる移動体管理装置に相当する。また、列車位置判定装置１は、この発明の実施形態にかかる移動体管理方法を実行する装置に相当する。また、列車位置判定装置１は、この発明の実施形態にかかる移動体管理プログラムを実行するコンピュータを有する。

列車位置判定装置１には、ＴＯＦカメラ２が撮像した距離画像、ビデオカメラ３が撮像した可視画像、超音波センサ４の検出出力が入力される。列車位置判定装置１の詳細については、後述する。

ＴＯＦカメラ２は、駅ホームの上方に取り付けている。また、ＴＯＦカメラ２は、目標停止位置付近に位置する列車の背面を撮像するアングルで取り付けている。ＴＯＦカメラ２は、公知のように、撮像エリアに赤外光を照射する光源、およびｎ×ｍ個の受光素子をマトリクス状に配置した撮像素子（ｎ×ｍ画素の撮像素子）を有する。ＴＯＦカメラ２は、撮像エリアの距離画像、および受光強度画像を同じタイミングで撮像する。ＴＯＦカメラ２は、赤外光を撮像エリアに照射してから、反射光を受光するまでの時間（飛行時間）を画素毎に計測することによって、この撮像エリアの距離画像を撮像する。また、ＴＯＦカメラ２は、各画素の受光光量によって、撮像エリアの受光強度画像を撮像する。ＴＯＦカメラ２は、撮像エリアを撮像した距離画像（以下、距離フレーム画像と言う。）を列車位置判定装置１に入力する。このＴＯＦカメラ２のフレームレートは、例えば、１０フレーム／秒である。

なお、この例では、ＴＯＦカメラ２は、撮像した撮像エリアの受光強度画像を列車位置判定装置１に入力しないものとして説明するが、撮像エリアの受光強度画像を入力してＴＯＦカメラ２で撮像した受光強度画像、および距離画像の各画素について、その画素がノイズの影響を受けたノイズ画素であるかどうかを判定するようにしてもよい。例えば、受光強度が予め定めた閾値未満であれば、その画素をノイズ画素として判定する。列車の表面は金属であるので、この閾値をある程度高く設定することができる。このようにすれば、後述の処理において、ノイズ画素にかかる処理負荷を低減することができ、また、処理結果の信頼性の向上が図れる。

ビデオカメラ３も、上述したＴＯＦカメラ２と同様に、駅ホームの上方に取り付けている。また、ビデオカメラ３は、目標停止位置付近に位置する列車の背面を撮像するアングルで取り付けてもよいし、駅ホームに位置する列車の側面を撮像するアングルで取り付けてもよい。ビデオカメラ３のフレームレートは、例えば、３０フレーム／秒である。ビデオカメラ３は、撮像エリアを撮像した可視画像（以下、可視フレーム画像と言う。）を列車位置判定装置１に入力する。

ＴＯＦカメラ２のアングルと、ビデオカメラ３のアングルとは、同じではない。

超音波センサ４は、線路の枕木等に取り付けており、検知エリア内に位置する列車の有無を検知する。超音波センサ４は、列車の有無を示す２値の列車検知信号を列車位置判定装置１に入力する。

図２は、列車位置判定装置の主要部の構成を示すブロック図である。列車位置判定装置１は、距離画像入力部１１と、距離画像処理部１２と、可視画像入力部１３と、可視画像処理部１４と、検知信号入力部１５と、演算部１６と、出力部１７と、を備える。

距離画像入力部１１には、接続されているＴＯＦカメラ２が撮像した距離フレーム画像が入力される。距離画像処理部１２は、距離画像入力部１１入力された距離フレーム画像を処理する。距離画像処理部１２は、距離画像入力部１１に入力された距離フレーム画像の３軸（ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸）を、列車の走行方向に応じて定めた３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）の距離フレーム画像に変換する座標変換処理を行う。距離フレーム画像の３軸である、ｘ軸は撮像素子の幅方向であり、ｙ軸は撮像素子の高さ方向であり、ｚ軸は撮像素子の撮像面に直交する方向である。また、列車の走行方向に応じて定めた３軸である、Ｘ軸は列車の幅方向であり、Ｙ軸は列車の高さ方向であり、Ｚ軸は列車の走行方向である。ｘ軸とＸ軸とのなす角度α、ｙ軸とＹ軸とのなす角度β、およびｚ軸とＺ軸とのなす角度γは、ＴＯＦカメラ２の設置時に計測している。距離画像処理部１２は、入力された距離フレーム画像について、ｘ軸回りに角度α回転させ、ｙ軸回りに角度β回転させ、さらに、ｚ軸回りに角度γ回転させる座標変換を行うことによって、列車の走行方向に応じて定めた３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）の距離フレーム画像を得る。距離フレーム画像の基準位置は、ＴＯＦカメラ２の撮像レンズの中心である。

距離画像処理部１２は、上述の座標変換処理を行った距離フレーム画像（列車の走行方向に応じて定めた３軸の距離フレーム画像）を用いて、予め設定している第１の空間における列車までの代表距離Ａ、予め設定している第２の空間における列車までの代表距離Ｂ、および予め設定している第３の空間における列車までの代表距離Ｃを検出する。

図３は、第１の空間、第２の空間および第３の空間を説明する図である。図３（Ａ）は、列車の背面図であり、図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、列車の背面付近の側面図である。図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）では、種別の異なる列車を示している。第１の空間は、図３に示すように、列車の上端部が位置する空間を含むように設定している。第２の空間は、第１の空間の下側に設定している。また、第３の空間は、第２の空間の下側に設定している。このように、第１の空間、第２の空間、および第３の空間は、列車の高さ方向に並んでいる。また、第１の空間、第２の空間、および第３の空間は、他の空間と重なっていない。

第１の空間、第２の空間、および第３の空間は、駅ホームに設置されているホームドア等の構造物が障害になることなく、目標停止位置付近に位置する列車の背面がＴＯＦカメラ２で撮像できる空間である。一方、図３に示す、第４の空間は、駅ホームに設置されているホームドア等の構造物が障害になって、目標停止位置付近に位置する列車の背面がＴＯＦカメラ２で撮像できない空間であってもよい。

駅ホームにおける列車の位置は、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、駅ホーム面上における列車の後端（または前端）の位置である。駅ホーム面上における列車の後端（または前端）は、第４の空間に属する。また、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、列車の種別によって、背面の形状が異なるため、駅ホームにおける列車の位置が同じであっても、第１の空間における列車までの距離（代表距離Ａ）、第２の空間における列車までの距離（代表距離Ｂ）、および第３の空間における列車までの距離（代表距離Ｃ）が列車の種別によって異なる。

代表距離Ａ、代表距離Ｂ、および代表距離Ｃを検出する処理の詳細については後述する。

可視画像入力部１３には、接続されているビデオカメラ３が撮像した可視フレーム画像が入力される。可視画像処理部１４は、可視画像入力部１３に入力された時間的に連続する２つの可視フレーム画像の差分画像（所謂、フレーム間差分画像）を生成し、列車が停止しているかどうかを判定する。

検知信号入力部１５には、接続されている超音波センサ４から列車の有無を示す列車検知信号が入力される。

演算部１６は、距離画像処理部１２から入力された代表距離Ａ、代表距離Ｂ、代表距離Ｃを用いて、駅ホームに進入している列車（入力された距離画像に撮像されている列車）の種別を判定する。また、演算部１６は、ここで判定した列車の種別に応じて、駅ホームにおける列車の位置が目標停止位置であるかどうかを判定する。

演算部１６は、メモリ（不図示）を有し、このメモリに図４に示す列車種別テーブルを記憶している。このメモリが、この発明で言う基準距離記憶部に相当する。図４に示すように、列車種別テーブルには、列車の種別毎に、上述した第１の空間、第２の空間、および第３の空間のそれぞれについて、基準距離（ＡＡ＿ＴＰ１等）を記憶している。この基準距離は、列車の種別毎に、ＴＯＦカメラ２で列車の背面を撮像した距離画像を処理して検出した各空間の代表距離である。この基準距離を得た距離画像は、上述した第１の空間、第２の空間、および第３の空間のそれぞれにおいて、列車の背面が撮像されていればよく（各空間の代表距離（基準距離）が検出できればよく）、ＴＯＦカメラ２と列車との距離を定めていない。また、基準距離を検出した距離画像におけるＴＯＦカメラ２と列車との距離は、列車の種別毎に異なっていてもよい。また、列車種別テーブルには、列車の種別毎に、補正値（Ｑ１等）が登録されている。この補正値は、検出した代表距離Ａ、代表距離Ｂ、または代表距離Ｃのいずれかから（この例では代表距離Ａから）、駅ホームにおける列車の位置を算出するのに用いる値である。

距離画像処理部１２、および演算部１６が、この発明の実施例にかかる移動体管理プログラムを実行するコンピュータに相当する。

出力部１７は、演算部１６が判定した判定結果に応じて、駅ホームにおける列車の位置が目標停止位置であるかどうかを出力する。出力部１７から出力された判定結果は、列車の運転士や駅係員等から見えやすい位置に設置した表示灯の点灯制御等に使用される。したがって、列車の運転士や駅係員等は、この表示灯の点灯／消灯を確認することにより、駅ホームにおける列車の位置が目標停止位置であるかどうかの確認が行える。

また、演算部１６は、駅ホームに設置されているホームドアの開閉を許可するかどうかを判定する機能を有している。出力部１７は、ホームドアの開閉の許可／禁止を示す開閉許可信号を、ホームドアの開閉を制御する装置（不図示）に対して出力する。さらに、演算部１６は、列車位置判定装置１本体各部の動作を制御する。さらに、列車位置判定装置１は、ＴＯＦカメラ２やビデオカメラ３に対して、撮像の開始や、撮像の停止を指示する機能も有している。

以下、この例にかかる列車位置判定装置１の動作について説明する。図５は、列車位置判定装置の動作を示すフローチャートである。

列車位置判定装置１は、駅ホームへの列車の進入を待つ（ｓ１）。この時点では、列車位置判定装置１は、ＴＯＦカメラ２、およびビデオカメラ３に対して撮像の停止を指示している。列車位置判定装置１は、検知信号入力部１５に入力されている超音波センサ４の列車検知信号により、駅ホームへの列車の進入を判定する。具体的には、列車位置判定装置１は、検知信号入力部１５に入力されている超音波センサ４の列車検知信号が、列車無しを示す信号から、列車有りを示す信号に切り替わると、駅ホームに列車が進入したと判定する。

列車位置判定装置１は、ｓ１で駅ホームに列車が進入したと判定すると、ＴＯＦカメラ２、およびビデオカメラ３に対して撮像の開始を指示する（ｓ２）。これにより、ＴＯＦカメラ２は距離画像の撮像を開始するとともに、ビデオカメラ３は可視画像の撮像を開始する。ＴＯＦカメラ２は、撮像した距離フレーム画像を順次距離画像入力部１１に入力する。また、ビデオカメラ３は、撮像した可視フレーム画像を順次可視画像入力部１３に入力する。ＴＯＦカメラ２のフレームレートと、ビデオカメラ３のフレームレートとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

列車位置判定装置１は、列車の位置が目標停止位置であるかどうかを判定する列車位置判定処理を開始する（ｓ３）。また、列車位置判定装置１は、列車が停止したかどうかを判定する停止判定処理を開始する（ｓ４）。ｓ３で開始する列車位置判定処理、およびｓ４で開始する停止判定処理の詳細については後述する。ｓ３、およびｓ４にかかる処理の順番は、逆であってもよい。

列車位置判定装置１は、その時点における列車の位置が目標停止位置であり、且つ列車が停止していれば、ホームドアの開閉を許可する開閉許可信号を出力部１７から出力する（ｓ５、ｓ６、ｓ７）。一方、列車位置判定装置１は、その時点における列車の位置が目標停止位置でない場合、または、列車が停止していない場合、ホームドアの開閉を禁止する開閉許可信号を出力部１７から出力する（ｓ５、ｓ６、ｓ８）。

列車位置判定装置１は、駅ホームから列車が発車したと判定するまで（ｓ９）、上述のｓ５〜ｓ８にかかる処理を繰り返す。列車位置判定装置１は、検知信号入力部１５に入力されている超音波センサ４の列車検知信号により、駅ホームからの列車の発車を判定する。具体的には、列車位置判定装置１は、検知信号入力部１５に入力されている超音波センサ４の列車検知信号が、列車有りを示す信号から、列車無しを示す信号に切り替わると、駅ホームから列車が発車したと判定する。

列車位置判定装置１は、ｓ９で駅ホームから列車が発車したと判定すると、本システムを初期状態に設定し（ｓ１０）、本処理を終了し、ｓ１に戻る。ｓ１０では、ＴＯＦカメラ２、およびビデオカメラ３に撮像の停止を指示する。また、ｓ３で開始した列車位置判定処理、およびｓ４で開始した停止判定処理を停止する。

次に、ｓ３で開始する列車位置判定処理について説明する。図６は、列車位置判定処理を示すフローチャートである。この列車位置判定処理は、距離画像入力部１１に入力された距離フレーム画像を用いる処理である。

距離画像処理部１２は、処理対象の距離フレーム画像を取り込む（ｓ２１）。距離画像処理部１２は、距離画像入力部１１に入力された距離フレーム画像の中で、時間的に最新であって、且つ未処理の距離フレーム画像を処理対象の距離フレーム画像として取り込む。

距離画像処理部１２は、処理対象の距離フレーム画像を、列車の走行方向に応じて定めた３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）の距離フレーム画像に変換する座標変換処理を行う（ｓ２２）。

距離画像処理部１２は、座標変換処理を行った距離フレーム画像から、図３に示した第１の空間における代表距離Ａを検出する（ｓ２３）。

ｓ２３では、座標変換処理を行った距離フレーム画像において、第１の空間に位置し、且つ後述する処理でノイズ画素と判断されていない画素の中で、Ｚ軸方向の最少距離を代表距離Ａとして仮検出する。距離画像処理部１２は、仮検出した代表距離Ａの画素の周囲に位置する所定数の画素（例えば、１０画素程度）についてＺ軸方向の距離の平均値を算出する。この平均値の算出においても、すでにノイズ画素と判断されている画素の距離を用いない。そして、距離画像処理部１２は、ここで算出した平均値と、仮検出した代表距離Ａと、の差の絶対値が予め定めた範囲内（例えば、１０〜２０ｍｍ程度）でなければ、今回仮検出した代表距離Ａにかかる画素をノイズ画素と判断し、再度、上述した代表距離Ａの仮検出を行う。一方、距離画像処理部１２は、ここで算出した平均値と、仮検出した代表距離Ａと、の差の絶対値が予め定めた範囲内であれば、仮検出した代表距離Ａを、今回の処理における代表距離Ａに確定する。

これにより、空間に飛来している塵、埃や雨滴等で反射された反射光を受光した画素で計測した距離を代表距離Ａとして誤って検出するのを防止できる。

なお、上記の例では、仮検出した代表距離Ａにかかる画素の周囲に位置する所定数の画素におけるＺ軸方向の距離の平均値を用いて、この仮検出した代表距離Ａの画素がノイズ画素であるかどうかを判定するとしたが、仮検出した代表距離Ａの画素の周囲に位置する所定数の画素におけるＺ軸方向の距離の２乗平均値や中間値等を用いて、この仮検出した代表距離Ａの画素がノイズ画素であるかどうかを判定してもよい。

距離画像処理部１２は、座標変換処理を行った距離フレーム画像から、図３に示した第２の空間に位置する画素を全て抽出し、代表距離Ｂを検出する（ｓ２４）。また、距離画像処理部１２は、座標変換処理を行った距離フレーム画像から、図３に示した第３の空間に位置する画素を全て抽出し、代表距離Ｃを検出する（ｓ２５）。

ｓ２４、およびｓ２５にかかる処理は、対象とする空間が第１の空間ではなく、第２の空間、または第３の空間である点で異なるだけで、上述のｓ２３と実質的に同じである。

なお、列車位置判定装置１に対して、ＴＯＦカメラ２で撮像した受光強度画像も入力する構成であれば、上述のｓ２３にかかる処理の前に、受光強度が予め定めた閾値未満である画素をノイズ画素として判定するステップを追加することによって、上述のｓ２３、ｓ２４、およびｓ２５にかかる処理負荷を低減できるとともに、処理結果の信頼性の向上が図れる。

距離画像処理部１２は、ｓ２３で検出した代表距離Ａ、ｓ２４で検出した代表距離Ｂ、およびｓ２５で検出した代表距離Ｃを演算部１６に入力する。

演算部１６は、距離画像処理部１２から入力された代表距離Ａ、代表距離Ｂ、および代表距離Ｃを用いて、列車の種別の判定に用いる判定値を算出する（ｓ２６）。ｓ２６では、列車の種別毎に判定値を算出する。また、この例では、第１の空間と第２の空間との組み合わせにかかる第１の判定値と、第２の空間と第３の空間との組み合わせにかかる第２の判定値を算出する。すなわち、この例では、第１の空間と、第３の空間との組み合わせにかかる判定値については算出しない。

第１の空間と第２の空間との組み合わせ、および第２の空間と第３の空間との組み合わせが、この発明で言う予め設定した空間の組み合わせである。また、判定値を算出する空間の組み合わせは、複数であればよく、３つ以上であってもよい。

ｓ２６で算出する判定値は、組み合わせにかかる空間において検出した代表距離の差分である距離差と、算出する種別の列車における該当する組み合わせにかかる空間の基準距離（図４に示した列車種別テーブルに登録されている基準距離）の差分である距離差と、のさらなる差分である。

具体的には、組み合わせにかかる空間が第１の空間と、第２の空間とである場合、
列車種別ＡＡの判定値＝（代表距離Ａ−代表距離Ｂ）−（ＡＡ＿ＴＰ１−ＡＡ＿ＴＰ２）
列車種別ＢＢの判定値＝（代表距離Ａ−代表距離Ｂ）−（ＢＢ＿ＴＰ１−ＢＢ＿ＴＰ２）
列車種別ＣＣの判定値＝（代表距離Ａ−代表距離Ｂ）−（ＣＣ＿ＴＰ１−ＣＣ＿ＴＰ２）
である。また、組み合わせにかかる空間が第２の空間と、第３の空間とである場合、
列車種別ＡＡの判定値＝（代表距離Ｂ−代表距離Ｃ）−（ＡＡ＿ＴＰ２−ＡＡ＿ＴＰ３）
列車種別ＢＢの判定値＝（代表距離Ｂ−代表距離Ｃ）−（ＢＢ＿ＴＰ２−ＢＢ＿ＴＰ３）
列車種別ＣＣの判定値＝（代表距離Ｂ−代表距離Ｃ）−（ＣＣ＿ＴＰ２−ＣＣ＿ＴＰ３）
である。

上式における、ＡＡ＿ＴＰ１、ＡＡ＿ＴＰ２、ＡＡ＿ＴＰ３、ＢＢ＿ＴＰ１、ＢＢ＿ＴＰ２、ＢＢ＿ＴＰ３、ＣＣ＿ＴＰ１、ＣＣ＿ＴＰ２、およびＣＣ＿ＴＰ３は、図４に示した列車種別テーブルに登録されている。

なお、この例では、判定値を算出しないが、組み合わせにかかる空間が第１の空間と、第３の空間とである場合、
列車種別ＡＡの判定値＝（代表距離Ａ−代表距離Ｃ）−（ＡＡ＿ＴＰ１−ＡＡ＿ＴＰ３）
列車種別ＢＢの判定値＝（代表距離Ａ−代表距離Ｃ）−（ＢＢ＿ＴＰ１−ＢＢ＿ＴＰ３）
列車種別ＣＣの判定値＝（代表距離Ａ−代表距離Ｃ）−（ＣＣ＿ＴＰ１−ＣＣ＿ＴＰ３）
である。

このｓ２６にかかる処理が、この発明で言う判定値算出部にかかる構成である。

演算部１６は、ｓ２６で算出した判定値を用いて、今回処理した距離フレーム画像に撮像されている列車の種別を判定する列車種別判定処理を行う（ｓ２７）。

上記の例は、列車種別がＡＡ、ＢＢ、ＣＣの３つについて判定値を算出する場合の説明である。判定値は、上述したように、判定すべき列車の種別毎に算出する。また、列車の種別毎に、複数の判定値が算出される（予め定めた空間の組み合わせ毎に、判定値が算出される。）。

図７は、列車種別判定処理を示すフローチャートである。この列車種別判定処理では、判定する列車の種別毎に、今回処理した距離フレーム画像に撮像されている列車が、その種別の列車である可能性があるかどうかを判定し、ここで可能性があると判定した種別の中から、今回処理した距離フレーム画像に撮像されている列車の種別を最終的に判定する。

演算部１６は、対象種別の列車にかかる判定値（ｓ２６で算出した判定値）のそれぞれが適正であるかどうかを判定する（ｓ４１）。このｓ４１にかかる判定は、その判定値が予め定めた下限値よりも大きく、且つ上限値よりも小さい値であれば適正であると判定し、その他の場合に不適正であると判定する。また、ｓ４１では、判定値が上限値、または下限値であっても適正であると判定するようにしてもよい。下限値と上限値とは、その絶対値が同じ値（例えば、下限値が−１０ｍｍ、上限値が１０ｍｍ）であってもよいし、その絶対値が異なる値（例えば、下限値が−５ｍｍ、上限値が１０ｍｍ）であってもよい。

演算部１６は、対象種別の列車についてｓ２６で算出した判定値の全てが適正であれば、今回処理した距離フレーム画像に撮像されている列車が、その種別の列車である可能性があると判定する（ｓ４２、ｓ４３）。一方、演算部１６は、その列車の種別についてｓ２６で算出した判定値の少なくとも１つが不適正であれば、今回処理した距離フレーム画像に撮像されている列車が、その種別の列車である可能性がないと判定する（ｓ４２、ｓ４４）。

演算部１６は、判定する全種別の列車について、上述のｓ４１〜ｓ４４の処理を繰り返す（ｓ４５）。

演算部１６は、ｓ４３で可能性があると判定した列車の種別が１つもなければ、列車種別判定不能と判定する（ｓ４６、ｓ４８）。例えば、ＴＯＦカメラ２が撮像した距離フレーム画像に列車の背面が撮像されていない場合に、列車種別判定不能となる。

一方、演算部１６は、ｓ４３で可能性があると判定した列車の種別があれば、この可能性があると判定した種別毎に、各判定値の二乗の総和を算出し、ここで算出した各判定値の二乗の総和が最小である列車の種別を、今回処理した距離フレーム画像に撮像されている列車の種別と判定する（ｓ４６、ｓ４７）。

このｓ４７にかかる処理を設けたことで、背面形状（または前面形状）が似ている種別の列車があっても、列車種別の判定精度を十分に確保できる。また、ｓ４７では、各判定値の二乗の総和ではなく、各判定値の絶対値の総和を用いてもよい。

図６に戻って、演算部１６は、ｓ２７で列車種別が判定できると、列車位置を推定する（ｓ２８、ｓ２９）。演算部１６は、ｓ２７で列車種別が判定できなければ、ｓ２１に戻る。ｓ２９では、代表距離Ａから、ｓ２９で判定した列車種別に対応付けられている補正値を加えた距離（代表距離Ａ＋補正値）を、駅ホームにおける列車位置と推定する。ｓ２９で推定する列車位置は、ＴＯＦカメラ２の設置位置が基準である。

演算部１６は、ｓ２９で推定した駅ホームにおける列車位置が、駅ホームに予め規定した目標停止位置であるかどうかを判定する（ｓ３０）。演算部１６は、ＴＯＦカメラ２の設置位置から、目標停止位置までの距離を記憶している。演算部１６は、ｓ２９で推定した列車位置と、記憶している目標停止位置と、を対比することにより、ｓ３０にかかる判定を行う。

出力部１７は、演算部１６がｓ３０で判定した判定結果を出力する（ｓ３１）。この出力部１７から出力された判定結果は、列車の運転士や駅係員等から見えやすい位置に設置した表示灯の点灯制御等に使用される。したがって、列車の運転士や駅係員等は、この表示灯の点灯／消灯を確認することにより、駅ホームにおける列車の位置が目標停止位置であるかどうかの確認が行える。また、上記の説明から明らかなように、列車位置判定装置１が、この図６に示す列車位置判定処理を列車が停止していないときも繰り返し実行しているので、列車を停止させる位置を列車の運転士に認識させることができる。すなわち、列車の運転士に対して、列車を停止させる位置のナビゲーションが行える。

次に、ｓ４で開始する停止判定処理について説明する。図８は、停止判定処理を示すフローチャートである。この停止判定処理は、可視画像入力部１３に入力された可視フレーム画像を用いる処理である。

可視画像処理部１４は、可視画像入力部１３に入力された時間的に連続する一対の可視フレーム画像の差分画像（所謂、フレーム間差分画像）を生成する（ｓ５１）。フレーム間差分画像は、公知のように、一対の可視フレーム画像間の変化をあらわす画像である。

可視画像処理部１４は、変化の度合が予め定めた閾値よりも小さいフレーム間差分画像が所定フレーム数（例えば５フレーム）連続したかどうかを判定する（ｓ５２）。可視画像処理部１４は、ｓ５２で所定フレーム数連続したと判定すると、列車が停止したと判定する（ｓ５３）。一方、可視画像処理部１４は、ｓ５２で所定フレーム数連続していないと判定すると、列車が停止していないと判定する（ｓ５４）。

このように、この例にかかる停止位置判定システムは、列車の種別を判定することができる。また、ここで判定した列車の種別に応じて列車の位置を検出するので、列車の位置の検出が精度よく行える。

また、上述したように、ＴＯＦカメラ２を駅ホームの上方に取り付けるので、ＴＯＦカメラ２の撮像レンズに塵や埃等が付着するのを抑えられる。また、列車の運行状況に関係なく、ＴＯＦカメラ２の撮像レンズに付着した塵や埃等を拭き取るメンテナンス（清掃作業）が行える。

また、列車が目標停止位置に停止していないときには、ホームドアの開閉を禁止するので、乗降客の安全を一層高めることができる。

また、上記の例におけるＴＯＦカメラ２は、距離画像が得られる他の機器に置きかえてもよい。例えば、特許文献１のように、レーザ光を走査して、その反射光を検出することにより、レーザ光を走査した領域の距離画像を得る測距センサや、視差を有する２つの撮像部を備えるステレオカメラ等で置き換えてもよい。

また、駅ホームへの列車の進入判定は、ＴＯＦカメラ２が撮像している受光強度画像や、距離画像におけるフレーム間の変化から検出するように構成してもよいし、ビデオカメラ３が撮像している可視光画像におけるフレーム間の変化から検出するように構成してもよい。このようにすれば、超音波センサ４を不要にできる。ただし、この場合には、駅ホームへの列車の進入判定に用いる画像を撮像するＴＯＦカメラ２、またはビデオカメラ３については、撮像を常時行い、撮像した画像を処理する構成にする。

また、図８に示した停止判定処理については、ＴＯＦカメラ２が撮像した時間的に連続する一対の距離フレーム画像の差分画像（所謂、フレーム間差分画像）を生成し、行うようにしてもよい。この場合には、ビデオカメラ３を不要にできる。

また、上記の例では、代表距離を検出する空間を３つとした場合を例にしたが、４つ以上であってもよい。また、上記の例では、判定値を算出する空間の組み合わせを２つにしたが、判定値を算出する空間の組み合わせを３つ以上にしてもよい。また、代表距離を検出する空間を多くし、判定値を算出する空間の組み合わせの総数を多くすることによって、列車種別の判定精度の向上が図れる。

また、ＴＯＦカメラ２は、上述したように、列車の背面ではなく、前面を撮像するアングルで取り付けていてもよい。また、列車種別テーブに登録している補正値は、代表距離Ｂに対する値であってもよいし、代表距離Ｃに対する値であってもよい。

１−列車位置判定装置
２−ＴＯＦカメラ
３−ビデオカメラ
４−超音波センサ
１１−距離画像入力部
１２−距離画像処理部
１３−可視画像入力部
１４−可視画像処理部
１５−検知信号入力部
１６−演算部
１７−出力部

Claims (6)

1. 上方からのアングルで軌道に沿って走行する移動体の背面、または前面を撮像した距離画像を入力する距離画像入力部と、
   前記距離画像入力部に入力された距離画像を処理し、前記軌道に沿って走行する移動体の高さ方向に重ならないように３つ以上に区分した空間毎に、その空間における移動体までの代表距離を検出する距離画像処理部と、
   予め設定した空間の組み合わせ毎に、その組み合わせにかかる空間について前記距離画像処理部が検出した代表距離の距離差に基づく判定値を算出する判定値算出部と、
   予め設定した空間の組み合わせ毎に、前記判定値算出部が算出した判定値を複数用いて、前記距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別を判定する移動体種別判定部と、を備えた移動体管理装置。
2. 前記判定値算出部は、各空間の組み合わせにおいて、移動体の種別毎に判定値を算出し、
   前記移動体種別判定部は、移動体の種別毎に、各空間の組み合わせにおいて、その種別の移動体について算出された判定値が、当該種別の移動体において適正であるかどうかを判定し、いずれの空間の組み合わせにおいても、算出された判定値が適正であると判定した移動体の種別を、前記距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別であると判定する、請求項１に記載の移動体管理装置。
3. 前記距離画像処理部がいずれかの空間において検出した代表距離と、前記移動体種別判定部が判定した移動体の種別によって、この移動体が予め定めた許容範囲内に位置するかどうかを判定する位置判定部を備えた請求項１、または２に記載の移動体管理装置。
4. 移動体の種別毎に、各空間の基準距離を記憶する基準距離記憶部を備え、
   前記判定値算出部は、予め設定した空間の組み合わせ毎に、その組み合わせにかかる空間について前記距離画像処理部が検出した代表距離の距離差と、当該組み合わせにかかる空間について前記基準距離記憶部が記憶する基準距離の距離差と、に基づく判定値を算出する、請求項１〜３のいずれかに記載の移動体管理装置。
5. 距離画像入力部に入力された、上方からのアングルで軌道に沿って走行する移動体の背面、または前面を撮像した距離画像を処理し、前記軌道に沿って走行する移動体の高さ方向に重ならないように３つ以上に区分した空間毎に、その空間における移動体までの代表距離を検出する距離画像処理ステップと、
   予め設定した空間の組み合わせ毎に、その組み合わせにかかる空間について前記距離画像処理ステップで検出した代表距離の距離差に基づく判定値を算出する判定値算出ステップと、
   予め設定した空間の組み合わせ毎に、前記判定値算出ステップで算出した判定値を複数用いて、前記距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別を判定する移動体種別判定ステップと、を備えた移動体管理方法。
6. 距離画像入力部に入力された、上方からのアングルで軌道に沿って走行する移動体の背面、または前面を撮像した距離画像を処理し、前記軌道に沿って走行する移動体の高さ方向に重ならないように３つ以上に区分した空間毎に、その空間における移動体までの代表距離を検出する距離画像処理ステップと、
   予め設定した空間の組み合わせ毎に、その組み合わせにかかる空間について前記距離画像処理ステップで検出した代表距離の距離差に基づく判定値を算出する判定値算出ステップと、
   予め設定した空間の組み合わせ毎に、前記判定値算出ステップで算出した判定値を複数用いて、前記距離画像入力部に入力された距離画像に撮像されている移動体の種別を判定する移動体種別判定ステップと、をコンピュータに実行させる移動体管理プログラム。

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