JP2018039288A - Turnout approach propriety determination apparatus and turnout approach propriety determination method - Google Patents

Turnout approach propriety determination apparatus and turnout approach propriety determination method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turnout approach propriety determination apparatus and turnout approach propriety determination method which can identify the position of a turnout with a simple structure and determine propriety of approach to the turnout.SOLUTION: A turnout approach propriety determination apparatus determines propriety of approach to a turnout 50 by using an image processing unit 41 including: an image input section 41b which is arranged on the roof of a vehicle 1 and inputs an image photographed by an area camera 2 photographing a rail 5 on the front side of the vehicle; a rail detection section 41c which detects the rail 5 from the image input by the image input section 41b; a turnout detection section 41d which detects the turnout 50 from the image by using the position on the image of the rail 5 detected by the rail detection section 41c; and a turnout opening/closing recognition section 41e which recognizes the open state of the turnout 50 from the position on the image of the rail 5 detected by the rail detection section 41c and the position on the image of the turnout 50 detected by the turnout detection section 41d, and determines propriety of approach to the turnout 50.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、画像処理により電気鉄道の設備である分岐器への進入の可否を判定する分岐器進入可否判定装置及び分岐器進入可否判定方法に関する。   The present invention relates to a branching device entry availability determination device and a branching device entry availability determination method that determine whether an entry to a branching device, which is an electric railway facility, can be performed by image processing.

鉄道は長大で膨大な設備を有する大規模輸送システムである。鉄道設備は複数の線路を有しており、複数の線路間を通行するために分岐器が設置されている。分岐器は一つの軌道を複数に分ける軌道構造の装置である。鉄道車両を他の線路に移動させる際には、分岐器のポイント部分の開閉を切り替える必要がある。分岐器の開閉方向が鉄道車両の進行方向と異なると重大事故に繋がる危険性があり、分岐器の開閉方向の自動認識が望まれている。   The railway is a large-scale transport system with a long and huge facility. The railroad equipment has a plurality of tracks, and a branching device is installed to pass between the plurality of tracks. A branching device is a track structure device that divides a track into a plurality of tracks. When moving a railway vehicle to another track, it is necessary to switch the opening and closing of the point portion of the turnout. When the switching direction of the branching device is different from the traveling direction of the railway vehicle, there is a risk of leading to a serious accident, and automatic recognition of the switching direction of the branching device is desired.

下記特許文献1には、台車に走行距離センサを設け、走行距離センサから発生するパルスにより走行距離をカウントし、走行距離が分岐器の測定位置情報と一致した時点で台車の走行を停止し、レーザ式変位センサを用いて分岐器の測定を行う分岐器検査装置が開示されている。   In the following Patent Document 1, a travel distance sensor is provided in the cart, the travel distance is counted by a pulse generated from the travel distance sensor, and the travel of the cart is stopped when the travel distance matches the measurement position information of the branching device. A branching device inspection apparatus for measuring a branching device using a laser displacement sensor is disclosed.

また、下記特許文献2及び下記特許文献3には、保守用車両に搭載したアンテナからマイクロ波を送信し、このアンテナが地上子の直上を通過すると、マイクロ波を受信した地上子が内蔵のRF−IDタグに書き込まれている分岐器の情報及び通過位置情報をアンテナに向けて送信する一方、検知部により検出した分岐器の作動モーターの動作杆の動きに基づいて保守用車両に搭載された車内制御ボックスにより分岐器の開通方向情報を判断し、通過位置情報と開通方向情報が一致する場合に開通ボタンを点灯させ、通過位置情報と開通方向情報が不一致である場合に非開通ボタンを点灯させ且つ保守用車両に自動制動をかけるようにした保守用車自動停止装置が開示されている。   Further, in Patent Document 2 and Patent Document 3 below, when a microwave is transmitted from an antenna mounted on a maintenance vehicle and the antenna passes directly above the ground element, the ground element that has received the microwave has a built-in RF. -The information of the branching device and the passing position information written in the ID tag are transmitted to the antenna, and mounted on the maintenance vehicle based on the movement of the operating motor of the branching device detected by the detection unit. The opening direction information of the branching device is judged by the in-vehicle control box, and the opening button is turned on when the passing position information matches the opening direction information, and the non-opening button is turned on when the passing position information and the opening direction information do not match. A maintenance vehicle automatic stop device is disclosed that automatically brakes the maintenance vehicle.

また、下記特許文献4及び下記特許文献5には、GPS衛星からのGPS信号を受信して取得した自己の座標情報により、分岐器内等の速度制限箇所に入るまたは出ることを判断することができるようにした軌道上移動体制御装置が開示されている。   Further, in Patent Document 4 and Patent Document 5 below, it is possible to determine whether the vehicle enters or exits a speed limit portion such as in a branching device, based on its own coordinate information acquired by receiving a GPS signal from a GPS satellite. An on-orbit moving body control apparatus that can be used is disclosed.

また、下記特許文献6には、分岐器から離間した位置に二つの地上センサを配置するとともに、保守用車に地上センサと交信を行うアンテナを配置して、保守用車が分岐器に接近して地上センサとの交信範囲に入り、地上センサからデータを取得すると、カメラにより分岐器のズームアップ映像を捕えると同時に分岐器に接近したことを音声により通知し、さらに画像処理によりカメラが撮影した画像から分岐器の開通状態を検出して非開通状態であると判定された場合はモニターに表示し非常ブレーキ信号を出力するようにした分岐器誤進入防止装置が開示されている。   Further, in Patent Document 6 below, two ground sensors are arranged at positions separated from the branching device, and an antenna that communicates with the ground sensor is arranged in the maintenance vehicle so that the maintenance vehicle approaches the branching device. When the camera enters the range of communication with the ground sensor and acquires data from the ground sensor, it captures the zoom-up image of the branching device with the camera, and at the same time notifies it by voice that it has approached the branching device. An apparatus for preventing accidental entry of a branching device is disclosed in which when an open state of a branching device is detected from an image and it is determined that the branching device is not open, an emergency brake signal is output on a monitor.

特許第4857369号公報Japanese Patent No. 4857369 特許第4750069号公報Japanese Patent No. 4750069 特許第4199226号公報Japanese Patent No. 4199226 特許第4573864号公報Japanese Patent No. 4573864 特許第4121897号公報Japanese Patent No. 4121297 特許第3583084号公報Japanese Patent No. 3583084

しかしながら、特許文献1の分岐器検査装置は、予め分岐器の位置をデータ部に入力するフェイズが必要であることに加え、分岐器の自動検出を行うものでもなかった。   However, the branching device inspection apparatus disclosed in Patent Document 1 requires a phase in which the position of the branching device is input to the data portion in advance, and does not automatically detect the branching device.

また、特許文献2及び特許文献3の保守用車自動停止装置は、RF−IDの通過位置情報から進入可否を判定するため、画像による進入可否の確認ができないという問題や、分岐器の後端位置に地上制御ボックスを取り付ける必要があるため、設置作業が煩雑になるうえにコストが掛かるという問題があった。   In addition, since the automatic vehicle stop device for maintenance in Patent Document 2 and Patent Document 3 determines whether or not to enter based on the RF-ID passage position information, the problem of being unable to confirm whether or not the vehicle is allowed to enter, Since it is necessary to attach the ground control box to the position, there is a problem that the installation work becomes complicated and costs increase.

また、特許文献4及び特許文献5の軌道上移動体制御装置は、速度制限箇所内において移動体が制限速度を無視して走行しようとするとき移動体を停止させ、運転手に警報を発したり移動体を停止させたりするものであり、分岐器への進入可否を判定するものではなかった。そして、カメラを備えないため、画像による進入可否の確認を行うことができないという問題があった。   In addition, the on-orbit mobile body control devices of Patent Document 4 and Patent Document 5 stop the mobile body when the mobile body tries to run while ignoring the speed limit within the speed limit portion, and issue an alarm to the driver. The moving body is stopped, and it is not determined whether or not it is possible to enter the branching device. And since it did not equip with a camera, there was a problem that it was not possible to confirm whether it was possible to enter by an image.

また、特許文献6の分岐器誤進入防止装置は、分岐器の有無を地上センサとの交信により判断しており、分岐器の数に対応した数の地上センサが必要になることから、設置作業が煩雑になるうえにコストが掛かるという問題があった。   In addition, the branching device erroneous entry prevention device of Patent Document 6 determines the presence or absence of a branching device by communicating with a ground sensor, and requires a number of ground sensors corresponding to the number of branching devices. However, there is a problem that it is complicated and expensive.

このようなことから本発明は、簡素な構成で分岐器の位置を特定するとともに、分岐器への進入の可否を判定することを可能とした分岐器進入可否判定装置及び分岐器進入可否判定方法を提供することを目的とする。   For this reason, the present invention specifies a branching device entry availability determination device and a branching device entry availability determination method capable of specifying the position of a branching device with a simple configuration and determining whether or not to enter the branching device. The purpose is to provide.

上記の課題を解決するための第1の発明に係る分岐器進入可否判定装置は、
車両の屋根上に設置され車両前方の線路を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影した画像に基づいて分岐器への進入の可否を判定する画像処理手段とを備える分岐器進入可否判定装置であって、
前記画像処理手段が、
前記撮影手段によって撮影された画像を入力する画像入力部と、
前記画像入力部によって入力した画像から前記線路を検出する線路検出部と、
前記線路検出部により検出した前記線路の画像上の位置を利用して当該画像から前記分岐器を検出する分岐器検出部と、
前記線路検出部により検出した前記線路の画像上の位置及び前記分岐器検出部により検出した前記分岐器の画像上の位置から前記分岐器の開通状態を認識し、前記分岐器への進入の可否を判定する分岐器開閉認識部と
を備えることを特徴とする。
The branching device entrance availability determination device according to the first invention for solving the above-described problem is
A branching device entrance determination device comprising imaging means for photographing a track in front of the vehicle installed on the roof of the vehicle, and image processing means for judging whether or not to enter the branching device based on an image photographed by the photographing means. Because
The image processing means
An image input unit for inputting an image photographed by the photographing means;
A line detection unit for detecting the line from an image input by the image input unit;
A branch detector detector that detects the branch device from the image using a position on the image of the line detected by the line detector;
Recognizing the opening state of the branching device from the position on the image of the line detected by the line detection unit and the position on the image of the branching device detected by the branching device detection unit, whether to enter the branching device And a branching device opening / closing recognizing unit for judging

また、上記の課題を解決するための第2の発明に係る分岐器進入可否判定装置は、
前記画像入力部によって入力した画像及び前記分岐器開閉認識部による判定結果を表示する表示手段を備える
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device approach propriety judging device concerning the 2nd invention for solving the above-mentioned subject is,
The image processing apparatus includes display means for displaying an image input by the image input unit and a determination result by the branching device opening / closing recognition unit.

また、上記の課題を解決するための第3の発明に係る分岐器進入可否判定装置は、
前記分岐器開閉認識部において前記分岐器への進入が不可であると判定された場合に警報を出力する警報手段を備える
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device entrance determination device according to the third invention for solving the above-described problem is
The branching unit opening / closing recognition unit includes a warning unit that outputs a warning when it is determined that entry into the branching unit is impossible.

また、上記の課題を解決するための第4の発明に係る分岐器進入可否判定装置は、
前記線路検出部が、前記車両から一定距離離れた位置に対応する画像上の領域について、線路と軌間内との輝度差を特徴量として線路候補点を検出し、当該線路候補点間の中心座標を求め、当該中心座標の横軸方向の位置に応じて前記中心座標と前記線路の位置とを予め関連付けた線路モデルを決定し、当該線路モデルごとに設定された特徴量評価点を基準として前記特徴量の尤度を算出し、当該尤度が最も高い位置を線路検出点として検出する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device entrance availability determination device according to the fourth invention for solving the above-mentioned problem is as follows.
The track detection unit detects a track candidate point using a luminance difference between the track and the gauge as a feature amount for an area on the image corresponding to a position away from the vehicle by a certain distance, and a center coordinate between the track candidate points. Determining a line model in which the center coordinate and the position of the line are associated in advance according to the position of the center coordinate in the horizontal axis direction, and using the feature value evaluation point set for each line model as a reference The likelihood of a feature amount is calculated, and a position having the highest likelihood is detected as a line detection point.

また、上記の課題を解決するための第5の発明に係る分岐器進入可否判定装置は、
前記分岐器検出部が、画像上の軌間内に存在し前記線路検出部で検出した線路の輝度に対し所定範囲内の輝度を有する線状の部分を分岐器の一部として検出する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device entrance availability determination device according to the fifth invention for solving the above-described problem is
The branching unit detecting unit detects a linear portion having a luminance within a predetermined range with respect to the luminance of the line detected within the gauge on the image and detected by the line detecting unit as a part of the branching unit. And

また、上記の課題を解決するための第6の発明に係る分岐器進入可否判定装置は、
前記分岐器開閉認識部が、前記線路検出部により検出された画像上の線路と、前記分岐器検出部により検出された前記線状の部分との輝度値の連続性の有無により前記分岐器の開通状態を認識する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device entrance determination device according to the sixth invention for solving the above-described problem is
The branching switch open / close recognition unit determines whether the branching unit has a luminance value continuity between the line on the image detected by the line detection unit and the linear part detected by the branching unit detection unit. It is characterized by recognizing an open state.

また、上記の課題を解決するための第7の発明に係る分岐器進入可否判定方法は、
車両の屋根上に設置され車両前方の線路を撮影する撮影手段によって撮影した画像に基づいて分岐器への進入の可否を判定する分岐器進入可否判定方法であって、
前記撮影手段によって撮影された画像を入力する画像入力工程と、
前記画像入力工程で入力した画像から前記線路を検出する線路検出工程と、
前記線路検出工程で検出した前記線路の画像上の位置を利用して当該画像から前記分岐器を検出する分岐器検出工程と、
前記線路検出工程で検出した前記線路の画像上の位置及び前記分岐器検出工程で検出した前記分岐器の画像上の位置から前記分岐器の開通状態を認識し、前記分岐器への進入の可否を判定する分岐器開閉認識工程と
を有することを特徴とする。
Moreover, the branching device approach propriety judging method concerning the 7th invention for solving the above-mentioned subject is,
A branching device entry determination method for determining whether or not to enter a branching device based on an image taken by a photographing unit that is installed on the roof of the vehicle and photographs a track ahead of the vehicle,
An image input step of inputting an image photographed by the photographing means;
A line detection step of detecting the line from the image input in the image input step;
A branching device detection step of detecting the branching device from the image using a position on the image of the line detected in the line detection step;
Recognize the opening state of the branching device from the position on the image of the line detected in the line detection step and the position on the image of the branching device detected in the branching device detection step, and whether to enter the branching device And a branching device opening / closing recognition step for determining whether or not.

また、上記の課題を解決するための第8の発明に係る分岐器進入可否判定方法は、
前記撮影手段によって撮影された画像及び前記分岐器開閉認識工程において判定した結果を表示手段に表示する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device approach propriety judging method concerning the 8th invention for solving the above-mentioned subject is,
An image photographed by the photographing means and a result determined in the branching device opening / closing recognition step are displayed on a display means.

また、上記の課題を解決するための第9の発明に係る分岐器進入可否判定方法は、
前記分岐器開閉認識工程において前記分岐器への進入が不可であると判定された場合に警報を出力する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device approach propriety judging method concerning the 9th invention for solving the above-mentioned subject is,
An alarm is output when it is determined in the branch switch opening / closing recognition step that entry into the branch switch is impossible.

また、上記の課題を解決するための第10の発明に係る分岐器進入可否判定方法は、
前記線路検出工程が、前記車両から一定距離離れた位置に対応する画像上の領域について、線路と軌間内との輝度差を特徴量として線路候補点を検出し、当該線路候補点間の中心座標を求め、当該中心座標の横軸方向の位置に応じて前記中心座標と前記線路の位置とを予め関連付けた線路モデルを決定し、当該線路モデルごとに設定された特徴量評価点を基準として前記特徴量の尤度を算出し、当該尤度が最も高い位置を線路検出点として検出する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device approach possibility determination method according to the tenth invention for solving the above problem is as follows:
The track detection step detects a track candidate point using a luminance difference between the track and the gauge as a feature amount for a region on the image corresponding to a position away from the vehicle by a certain distance, and a center coordinate between the track candidate points. Determining a line model in which the center coordinate and the position of the line are associated in advance according to the position of the center coordinate in the horizontal axis direction, and using the feature value evaluation point set for each line model as a reference The likelihood of a feature amount is calculated, and a position having the highest likelihood is detected as a line detection point.

また、上記の課題を解決するための第11の発明に係る分岐器進入可否判定方法は、
前記分岐器開閉認識工程が、前記線路検出部により検出された画像上の線路と、前記分岐器検出部により検出された前記線状の部分との輝度値の連続性の有無により前記分岐器の開通状態を認識する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device approach propriety judging method concerning the 11th invention for solving the above-mentioned subject is,
The branching switch open / close recognition step is performed by determining whether or not there is continuity of luminance values between the line on the image detected by the line detection unit and the linear part detected by the branching unit detection unit. It is characterized by recognizing an open state.

また、上記の課題を解決するための第12の発明に係る分岐器進入可否判定方法は、
前記分岐器開閉認識工程が、前記線路検出部により検出された画像上の線路と、前記分岐器検出部により検出された前記線状の部分との輝度値の連続性の有無により前記分岐器の開通状態を認識する
ことを特徴とする。
Moreover, the branching device approach propriety judging method concerning the 12th invention for solving the above-mentioned subject is,
The branching switch open / close recognition step is performed by determining whether or not there is continuity of luminance values between the line on the image detected by the line detection unit and the linear part detected by the branching unit detection unit. It is characterized by recognizing an open state.

本発明に係る分岐器進入可否判定装置及び分岐器進入可否判定方法によれば、簡素な構成で分岐器の位置を特定するとともに、分岐器への進入の可否を判定することができる。   According to the branching device entry availability determination apparatus and the branching device entry availability determination method according to the present invention, it is possible to determine the position of the branching device with a simple configuration and to determine whether or not the branching device can be entered.

本発明の一実施形態に係る分岐器進入可否判定装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the branching device approach possibility determination apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す分岐器進入可否判定装置のエリアカメラによって撮影した画像の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the image image | photographed with the area camera of the branching device approach possibility determination apparatus shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る分岐器進入可否判定装置の装置構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the apparatus structure of the branching device approach possibility determination apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 分岐器の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a branching device. 図2に示す画像から線路を検出した結果を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the result of having detected the track | line from the image shown in FIG. 線路の判別に用いる基準の輝度分布の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the reference | standard brightness distribution used for discrimination | determination of a track | line. 図2に示す画像から得られる線路の存在確率を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the existence probability of the track | line obtained from the image shown in FIG. 線路中心座標と線路モデルとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a track center coordinate and a track model. 分岐器の検出例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a detection of a splitter. 本発明の一実施形態に係る分岐器進入可否判定装置による処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process by the branching device approach possibility determination apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図1から図10を用いて本発明に係る分岐器進入可否判定装置及び分岐器進入可否判定方法の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a branching device entry availability determination device and a branching device entry availability determination method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

図1に示すように、本実施形態に係る分岐器進入可否判定装置は、電気鉄道車両(以下、単に「車両」と称する)1の屋根上に設置された撮影手段としてのエリアカメラ2及び照明装置3と、車両1の内部に設置されたパーソナルコンピュータ4とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 1, the branching device entry determination device according to the present embodiment includes an area camera 2 as an imaging unit and illumination installed on the roof of an electric railway vehicle (hereinafter simply referred to as “vehicle”) 1. The apparatus 3 includes a personal computer 4 installed inside the vehicle 1.

エリアカメラ2は車両1の屋根上前方に設置され、車両1の走行中に走行進路側(車両1の前方)の線路5を撮影する。また、このエリアカメラ2は、車両1の走行速度等の条件に応じてレンズを選択される。エリアカメラ2によって撮影された画像は、例えば図2に示すような画像になる。
照明装置3は、エリアカメラ2によって撮影される範囲にある線路5に対し照明を行う。
The area camera 2 is installed in front of the roof of the vehicle 1 and photographs the track 5 on the traveling path side (in front of the vehicle 1) while the vehicle 1 is traveling. In the area camera 2, a lens is selected according to conditions such as the traveling speed of the vehicle 1. An image photographed by the area camera 2 is, for example, an image as shown in FIG.
The illuminating device 3 illuminates the track 5 in the range photographed by the area camera 2.

パーソナルコンピュータ4は、図3に示すように、画像処理手段としての画像処理部41と、表示手段としてのモニター42と、警報手段としてのスピーカー43とを備えている。   As shown in FIG. 3, the personal computer 4 includes an image processing unit 41 as an image processing unit, a monitor 42 as a display unit, and a speaker 43 as an alarm unit.

画像処理部41は、エリアカメラ2によって撮影した画像を解析して図4に示すような分岐器50の開通状態を認識し、車両1の分岐器50への進入の可否を判定する部分であり、設備データ部41aと、画像入力部41bと、線路検出部41cと、分岐器検出部41dと、分岐器開閉認識部41eと、記憶部41fとを備えている。   The image processing unit 41 is a part that analyzes the image captured by the area camera 2 to recognize the open state of the branching device 50 as shown in FIG. 4 and determines whether the vehicle 1 can enter the branching device 50. , An equipment data unit 41a, an image input unit 41b, a line detection unit 41c, a branching device detection unit 41d, a branching device opening / closing recognition unit 41e, and a storage unit 41f.

ここで、分岐器50は図4に示すように線路5を複数に分岐させるための機構であり、ポイント部分51と、リード部分52と、クロッシング部分53とを有している。ポイント部分51は車両1を走行進路側へ誘導するためのトングレール50aが設置されている部分である。リード部分52はトングレール50aとクロッシング部分53とを結ぶリードレール50bが設置された部分である。クロッシング部分53は線路5が交差している部分である。   Here, as shown in FIG. 4, the branching device 50 is a mechanism for branching the line 5 into a plurality of parts, and includes a point portion 51, a lead portion 52, and a crossing portion 53. The point portion 51 is a portion where a tongrail 50a for guiding the vehicle 1 to the traveling route side is installed. The lead portion 52 is a portion where a lead rail 50b that connects the tongrel 50a and the crossing portion 53 is provided. The crossing portion 53 is a portion where the lines 5 intersect.

設備データ部41aは、少なくともエリアカメラ2の設置高さ[mm](以下、カメラ高さ)及びエリアカメラ2の設置角度[deg](以下、カメラ設置角度)のデータと、後述する基準の輝度分布と、線路モデルとを予め入力しておく部分である。
画像入力部41bは、エリアカメラ2によって撮影した画像データを入力する部分である。この画像データは線路検出部41cへ送られるとともに記憶部41fに保管される。
The equipment data section 41a includes at least data of the installation height [mm] of the area camera 2 (hereinafter referred to as camera height) and the installation angle [deg] of the area camera 2 (hereinafter referred to as camera installation angle), and a reference luminance described later. This is a part for inputting the distribution and the line model in advance.
The image input unit 41 b is a part for inputting image data taken by the area camera 2. This image data is sent to the track detection unit 41c and stored in the storage unit 41f.

線路検出部41cは、設備データ部41aから取得したカメラ高さ[mm]、カメラ設置角度[deg]、基準の輝度分布及び線路モデルと、画像入力部41bから入力された画像データとに基づいて、図5に示すような線路検出点PL(xL[pix],yL[pix]),PR(xR[pix],yR[pix])を検出する。 The line detection unit 41c is based on the camera height [mm], the camera installation angle [deg], the reference luminance distribution and the line model acquired from the equipment data unit 41a, and the image data input from the image input unit 41b. 5, line detection points P L (x L [pix], y L [pix]), P R (x R [pix], y R [pix]) as shown in FIG. 5 are detected.

具体的に説明すると、画像上において線路5と軌間内とでは輝度値が異なる(図6参照)。そのため、まず、線路5と軌間内との輝度差を特徴量として、車両1から一定距離離れた局所的な領域に対応する画像上の領域Aから、図6に示すような輝度分布を基準として線路5の候補(以下、線路候補点という)を検出し、左右の線路候補点間の中心座標C(xC[pix],yC[pix])を求める(図8参照)。なお、図7は図2に示す画像の領域Aにおける線路5の存在確率である。 More specifically, the luminance value is different between the track 5 and the gauge in the image (see FIG. 6). Therefore, first, the luminance difference between the track 5 and the inside of the gauge is used as a feature value, and the luminance distribution as shown in FIG. 6 is used as a reference from the region A on the image corresponding to the local region separated from the vehicle 1 by a certain distance. A candidate for the line 5 (hereinafter referred to as a line candidate point) is detected, and center coordinates C (x C [pix], y C [pix]) between the left and right line candidate points are obtained (see FIG. 8). FIG. 7 shows the existence probability of the line 5 in the area A of the image shown in FIG.

ここで、領域Aにおける線路中心座標Cと線路5の形状との間には強い相関がある。
例えば、図8(a)に示すように、線路5の形状が進行方向に対して右へカーブした形状である場合、上記領域Aにおいて、線路中心座標Cは通常、画像の左右方向(進行方向に対して左右の方向。以下、横軸方向と称する)右側に位置する。
また、図8(c)に示すように、線路5の形状が車両進行方向前方へ向かって直線状に延びた形状である場合、上記領域Aにおいて、線路中心座標Cは通常、横軸方向中心に位置する。
また、図8(e)に示すように、線路5の形状が進行方向に対して左側へカーブした形状である場合、上記領域Aにおいて、線路中心座標Cは通常、横軸方向左側に位置する。
Here, there is a strong correlation between the line center coordinates C in the region A and the shape of the line 5.
For example, as shown in FIG. 8A, when the shape of the line 5 is curved to the right with respect to the traveling direction, in the region A, the line center coordinates C are usually in the horizontal direction (traveling direction) of the image. Left and right direction (hereinafter referred to as the horizontal axis direction).
Further, as shown in FIG. 8C, when the shape of the track 5 is a shape extending linearly forward in the vehicle traveling direction, in the region A, the track center coordinate C is usually the center in the horizontal axis direction. Located in.
Further, as shown in FIG. 8E, when the shape of the line 5 is a shape curved leftward with respect to the traveling direction, in the region A, the line center coordinate C is usually located on the left side in the horizontal axis direction. .

そこで、領域A及び当該領域Aの進路方向前後に相互に所定距離離間した複数の領域(以下、総称して線路検出領域という)における線路5の横軸方向の位置と線路中心座標Cの位置との関係を予め統計的に求め、線路中心座標Cと線路5の形状(特徴量評価点F)とを関連付けたモデル式(線路モデル)を作成しておく。   Therefore, the position of the line 5 in the horizontal axis direction and the position of the line center coordinate C in the area A and a plurality of areas separated from each other by a predetermined distance before and after the direction of the course of the area A (hereinafter collectively referred to as a line detection area) Is previously statistically calculated, and a model formula (line model) in which the line center coordinates C are associated with the shape of the line 5 (feature evaluation point F) is created.

そして、線路候補点から線路中心座標Cの位置を求めたら、この線路中心座標Cの位置に対応する線路モデルを決定する。例えば図8(a)に示す線路中心座標Cに対しては図8(b)に示す線路モデル、図8(c)に示す線路中心座標Cに対しては図8(d)に示す線路モデル、図8(e)に示す線路中心座標Cに対しては図8(f)に示す線路モデルが決定される。   When the position of the track center coordinate C is obtained from the track candidate point, the track model corresponding to the position of the track center coordinate C is determined. For example, the line model shown in FIG. 8B is used for the line center coordinates C shown in FIG. 8A, and the line model shown in FIG. 8D is used for the line center coordinates C shown in FIG. The line model shown in FIG. 8F is determined for the line center coordinates C shown in FIG.

線路モデルを決定したら、この線路モデルごとに設定された図8(b),(d),(f)に示すような特徴量評価点Fを中心として、線路検出領域における特徴量(線路5と軌間内との輝度差)の尤度を算出する。そして、線路検出領域に対してそれぞれラスタスキャンを行い、上述した特徴量の尤度が最も高い位置を検出し、この位置を線路検出点PL,PRとする。線路検出点PL,PRは、線路位置データ[pix]として分岐器検出部41dへ送られる。 When the line model is determined, the characteristic amount in the line detection region (with the line 5 and the line 5 is centered on the characteristic amount evaluation point F as shown in FIGS. 8B, 8D, and 8F set for each line model. The likelihood of luminance difference between the gauges is calculated. Then, raster scanning is performed on each of the line detection areas to detect the position having the highest likelihood of the above-described feature amount, and these positions are set as line detection points P L and P R. The line detection points P L and P R are sent to the branching device detector 41d as line position data [pix].

分岐器検出部41dは、線路検出部41cから入力された線路位置データ及び画像データに基づいて分岐器50の位置(x[pix],y[pix])を検出する。図9(a)〜(d)に示すように、分岐器50(トングレール50a及びリードレール50b)は線路検出部41cにより検出した線路5の軌間内に必ず存在する。そのため線路検出部41cにより検出した線路5の軌間内において、当該線路5と類似した輝度値を有する線状の部分を抽出しこれを分岐器50として検出する。   The branching unit detection unit 41d detects the position (x [pix], y [pix]) of the branching unit 50 based on the line position data and the image data input from the line detection unit 41c. As shown in FIGS. 9A to 9D, the branching device 50 (tongrail 50a and lead rail 50b) always exists in the gauge of the line 5 detected by the line detection unit 41c. Therefore, a linear portion having a luminance value similar to that of the line 5 is extracted within the gauge of the line 5 detected by the line detection unit 41 c and is detected as the branching device 50.

例えば、図9(a)〜(d)に示す例では、破線で囲んで示す検出範囲(軌間内であって、且つ領域Aを挟んで車両進行方向前後に所定距離の範囲に設定した領域)に対して線路検出部41cにおいて検出した線路5と類似する輝度値の線状の部分(図9(a)〜(d)中、ハッチングで示す部分)が存在する箇所を分岐器50の位置として検出する。検出した分岐器50の位置は、分岐器位置データ[pix]として線路位置データとともに分岐器開閉認識部41eへ送られる。なお、線路5と類似する輝度値とは、線路5の輝度値に対し予め設定する所定範囲内にある輝度値とする。   For example, in the example shown in FIGS. 9A to 9D, a detection range surrounded by a broken line (a region within the gauge and set within a predetermined distance range before and after the vehicle traveling direction across the region A). On the other hand, the position of the branching device 50 is a place where a linear portion having a luminance value similar to that of the line 5 detected by the line detection unit 41c (a portion indicated by hatching in FIGS. 9A to 9D) exists. To detect. The detected position of the branching device 50 is sent to the branching device opening / closing recognition unit 41e together with the line position data as branching device position data [pix]. Note that the luminance value similar to the line 5 is a luminance value within a predetermined range set in advance with respect to the luminance value of the line 5.

分岐器開閉認識部41eは、分岐器検出部41dから入力された分岐器位置データ、線路位置データ及び画像データに基づいて、トングレール50aと線路5との連続性を輝度値により求めて分岐器50の開通状態の認識を行い、分岐器50が開通状態であれば進入可能と判定して判定結果をモニター42に出力し、分岐器50が非開通状態であれば進入不可と判定して判定結果をモニター42及びスピーカー43に出力する。
例えば、図9(a)〜(d)に示す例では、トングレール50aと線路5とが連続性を有さず、分岐器50が開通状態となっているため、進入可能と判定される。
The branching switch open / close recognition unit 41e obtains the continuity between the Tongleil 50a and the line 5 based on the luminance value based on the branching unit position data, the line position data, and the image data input from the branching unit detection unit 41d. 50 is recognized. If the branching device 50 is in the open state, it is determined that the vehicle can enter, and the determination result is output to the monitor 42. If the branching device 50 is in the non-opening state, it is determined that the entry is impossible. The result is output to the monitor 42 and the speaker 43.
For example, in the example shown in FIGS. 9A to 9D, the tongrel 50a and the line 5 do not have continuity, and the branching unit 50 is in the open state, so that it is determined that entry is possible.

モニター42は、エリアカメラ2によって撮影した画像と、分岐器開閉認識部41eから入力された進入可否の判定結果を画面に表示する。
スピーカー43は、分岐器開閉認識部41eから入力された進入不可の判定結果に基づいて警報(警戒音)を出力する。
The monitor 42 displays on the screen the image photographed by the area camera 2 and the determination result on whether or not to enter, which is input from the branching device opening / closing recognition unit 41e.
The speaker 43 outputs an alarm (warning sound) based on the determination result of the impossibility of entry input from the branching device opening / closing recognition unit 41e.

以下、図10を用いて本実施形態における分岐器進入可否判定処理の流れを簡単に説明する。   Hereinafter, the flow of the branching device entry possibility determination process in the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.

図10に示すように、本実施形態においては設備データ部41aによりカメラ高さデータ及びカメラ設置角度と、基準の輝度分布と、線路モデルとを予め入力しておく(ステップS1)。   As shown in FIG. 10, in the present embodiment, camera height data and camera installation angle, reference luminance distribution, and line model are input in advance by the equipment data unit 41a (step S1).

続いて、画像入力部41bによりエリアカメラ2によって撮影した画像データを入力する(ステップS2)。そして、線路検出部41cにおいて、カメラ高さデータ及びカメラ設置角度、基準の輝度分布、線路モデル及び画像データに基づいて線路検出点PL,PRの位置(xL,yL),(xR,yR)を求める(ステップS3)。 Subsequently, image data captured by the area camera 2 is input by the image input unit 41b (step S2). Then, the line detection unit 41c, the camera height data and the camera installation angle, the reference luminance distribution of the line detection points based on the line model and the image data P L, P position of R (x L, y L) , (x R, obtaining the y R) (step S3).

その後、分岐器検出部41dにおいて、画像データ及び線路検出点PL,PRの位置(xL,yL),(xR,yR)に基づいて、分岐器50を検出する(ステップS4)。ステップS4で分岐器50が検出されれば(YES)、後述するステップS5に移行する。ステップS4で分岐器50が検出されなければ(NO)、ステップS2に戻る。 Thereafter, the splitter detection unit 41d, the image data and the line detection point P L, the position of P R (x L, y L ), based on the (x R, y R), for detecting a branching device 50 (step S4 ). If the branching device 50 is detected in step S4 (YES), the process proceeds to step S5 described later. If the branching device 50 is not detected in step S4 (NO), the process returns to step S2.

ステップS5では、分岐器開閉認識部41eにおいて、分岐器50の開通状態の認識を行い、分岐器50への進入の可否を判定する。ステップS5で分岐器50への進入が不可であれば(NO)、モニター42において分岐器50への進入不可を表示する(ステップS6)とともに、スピーカー43において警戒音を出力する(ステップS7)。ステップS5で分岐器50への進入が可であれば(YES)、前述したステップS6に移行する。
以上の処理をエリアカメラ2による撮影が終了するまで行う(ステップS8)。
In step S5, the branching device opening / closing recognition unit 41e recognizes the open state of the branching device 50 and determines whether or not the branching device 50 can be entered. If it is not possible to enter the branching device 50 in step S5 (NO), the monitor 42 displays that the entry into the branching device 50 is impossible (step S6), and outputs a warning sound in the speaker 43 (step S7). If it is possible to enter the branching device 50 in step S5 (YES), the process proceeds to step S6 described above.
The above processing is performed until shooting by the area camera 2 is completed (step S8).

この本実施形態に係る分岐器進入可否判定装置及び分岐器進入可否判定方法によれば、エリアカメラ2によって撮影した画像のみから、分岐器50の位置を特定し、分岐器50への進入の可否を判定することが可能となるため、センサや制御装置が不要となり、簡素かつ構成で低コストに分岐器50への進入の可否を判定することが可能になるという利点を有する。   According to the branching device entry availability determination device and the branching device entry availability determination method according to the present embodiment, the position of the branching device 50 is specified only from the image captured by the area camera 2 and the availability of the entry into the branching device 50 is determined. Therefore, there is no need for a sensor or a control device, and there is an advantage that it is possible to determine whether or not it is possible to enter the branching device 50 at a low cost with a simple configuration.

さらに、線路5及び分岐器50の画像を連続して撮影するため、分岐器50への進入不可の警戒音が出力された際には分岐器50の開通状態を画像で確認することができるという利点を有する。   Furthermore, since the images of the track 5 and the branching device 50 are continuously taken, it is possible to confirm the opening state of the branching device 50 with an image when a warning sound that cannot enter the branching device 50 is output. Have advantages.

また、必要に応じてエリアカメラ2のレンズを換えることにより、車両1から遠方にある分岐器50を検出することも可能であるため、従来に比較して車両1の速度や停止距離の制限が少なくなるという利点も有する。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、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言うまでもない。
In addition, since it is possible to detect the branching device 50 far from the vehicle 1 by changing the lens of the area camera 2 as necessary, the speed of the vehicle 1 and the stop distance are limited as compared with the conventional case. It also has the advantage of being reduced.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、分岐器進入可否判定装置及び分岐器進入可否判定方法に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a branching device entry availability determination device and a branching device entry availability determination method.

1 車両
2 エリアカメラ
3 照明装置
4 パーソナルコンピュータ
5 線路
41 画像処理部
41a 設備データ部
41b 画像入力部
41c 線路検出部
41d 分岐器検出部
41e 分岐器開閉認識部
41f 記憶部
42 モニター
43 スピーカー
50 分岐器
50a トングレール
50b リードレール
51 ポイント部分
52 リード部分
53 クロッシング部分
R,PL 線路検出点
A 車両から一定距離離れた局所的な領域に対応する画像上の領域
C 線路中心座標
F 特徴量評価点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Area camera 3 Illumination device 4 Personal computer 5 Line 41 Image processing part 41a Equipment data part 41b Image input part 41c Line detection part 41d Branch detector detection part 41e Branch switch opening / closing recognition part 41f Storage part 42 Monitor 43 Speaker 50 Branch device 50a tongue rail 50b lead rail 51 point portions 52 lead portion 53 crossing portion P R, P L line detection points a region C line center coordinates F feature amount evaluation point on the image corresponding to the local area a predetermined distance from the vehicle

Claims (12)

車両の屋根上に設置され車両前方の線路を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影した画像に基づいて分岐器への進入の可否を判定する画像処理手段とを備える分岐器進入可否判定装置であって、
前記画像処理手段が、
前記撮影手段によって撮影された画像を入力する画像入力部と、
前記画像入力部によって入力した画像から前記線路を検出する線路検出部と、
前記線路検出部により検出した前記線路の画像上の位置を利用して当該画像から前記分岐器を検出する分岐器検出部と、
前記線路検出部により検出した前記線路の画像上の位置及び前記分岐器検出部により検出した前記分岐器の画像上の位置から前記分岐器の開通状態を認識し、前記分岐器への進入の可否を判定する分岐器開閉認識部と
を備えることを特徴とする分岐器進入可否判定装置。
A branching device entrance determination device comprising imaging means for photographing a track in front of the vehicle installed on the roof of the vehicle, and image processing means for judging whether or not to enter the branching device based on an image photographed by the photographing means. Because
The image processing means
An image input unit for inputting an image photographed by the photographing means;
A line detection unit for detecting the line from an image input by the image input unit;
A branch detector detector that detects the branch device from the image using a position on the image of the line detected by the line detector;
Recognizing the opening state of the branching device from the position on the image of the line detected by the line detection unit and the position on the image of the branching device detected by the branching device detection unit, whether to enter the branching device And a branching device opening / closing recognizing unit for judging whether or not the branching device is open / closed.
前記画像入力部によって入力した画像及び前記分岐器開閉認識部による判定結果を表示する表示手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の分岐器進入可否判定装置。
2. The branching device entry availability determination device according to claim 1, further comprising display means for displaying an image input by the image input unit and a determination result by the branching device opening / closing recognition unit.
前記分岐器開閉認識部において前記分岐器への進入が不可であると判定された場合に警報を出力する警報手段を備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の分岐器進入可否判定装置。
3. The branching device entry permission / inhibition determination according to claim 1, further comprising warning means for outputting an alarm when it is determined in the branching device opening / closing recognition unit that entry into the branching device is impossible. apparatus.
前記線路検出部が、前記車両から一定距離離れた位置に対応する画像上の領域について、線路と軌間内との輝度差を特徴量として線路候補点を検出し、当該線路候補点間の中心座標を求め、当該中心座標の横軸方向の位置に応じて前記中心座標と前記線路の位置とを予め関連付けた線路モデルを決定し、当該線路モデルごとに設定された特徴量評価点を基準として前記特徴量の尤度を算出し、当該尤度が最も高い位置を線路検出点として検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の分岐器進入可否判定装置。
The track detection unit detects a track candidate point using a luminance difference between the track and the gauge as a feature amount for an area on the image corresponding to a position away from the vehicle by a certain distance, and a center coordinate between the track candidate points. Determining a line model in which the center coordinate and the position of the line are associated in advance according to the position of the center coordinate in the horizontal axis direction, and using the feature value evaluation point set for each line model as a reference 4. The branching device entry feasibility determination device according to claim 1, wherein the likelihood of the feature amount is calculated, and a position having the highest likelihood is detected as a line detection point. 5.
前記分岐器検出部が、画像上の軌間内に存在し前記線路検出部で検出した線路の輝度に対し所定範囲内の輝度を有する線状の部分を分岐器の一部として検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の分岐器進入可否判定装置。
The branching unit detecting unit detects a linear portion having a luminance within a predetermined range with respect to the luminance of the line detected within the gauge on the image and detected by the line detecting unit as a part of the branching unit. The branching device entry possibility determination device according to any one of claims 1 to 4.
前記分岐器開閉認識部が、前記線路検出部により検出された画像上の線路と、前記分岐器検出部により検出された前記線状の部分との輝度値の連続性の有無により前記分岐器の開通状態を認識する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の分岐器進入可否判定装置。
The branching switch open / close recognition unit determines whether the branching unit has a luminance value continuity between the line on the image detected by the line detection unit and the linear part detected by the branching unit detection unit. 6. The branching device entry permission / rejection determination device according to claim 1, wherein an opening state is recognized.
車両の屋根上に設置され車両前方の線路を撮影する撮影手段によって撮影した画像に基づいて分岐器への進入の可否を判定する分岐器進入可否判定方法であって、
前記撮影手段によって撮影された画像を入力する画像入力工程と、
前記画像入力工程で入力した画像から前記線路を検出する線路検出工程と、
前記線路検出工程で検出した前記線路の画像上の位置を利用して当該画像から前記分岐器を検出する分岐器検出工程と、
前記線路検出工程で検出した前記線路の画像上の位置及び前記分岐器検出工程で検出した前記分岐器の画像上の位置から前記分岐器の開通状態を認識し、前記分岐器への進入の可否を判定する分岐器開閉認識工程と
を有することを特徴とする分岐器進入可否判定方法。
A branching device entry determination method for determining whether or not to enter a branching device based on an image taken by a photographing unit that is installed on the roof of the vehicle and photographs a track ahead of the vehicle,
An image input step of inputting an image photographed by the photographing means;
A line detection step of detecting the line from the image input in the image input step;
A branching device detection step of detecting the branching device from the image using a position on the image of the line detected in the line detection step;
Recognize the opening state of the branching device from the position on the image of the line detected in the line detection step and the position on the image of the branching device detected in the branching device detection step, and whether to enter the branching device And a branching device open / close recognition step for judging whether or not a branching device is allowed to enter.
前記撮影手段によって撮影された画像及び前記分岐器開閉認識工程において判定した結果を表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項7記載の分岐器進入可否判定方法。
8. The branching device entry determination method according to claim 7, wherein an image photographed by the photographing unit and a result determined in the branching unit opening / closing recognition step are displayed on a display unit.
前記分岐器開閉認識工程において前記分岐器への進入が不可であると判定された場合に警報を出力する
ことを特徴とする請求項7または請求項8記載の分岐器進入可否判定方法。
9. The branching device entry determination method according to claim 7, wherein an alarm is output when it is determined that entry into the branching device is impossible in the branching device opening / closing recognition step.
前記線路検出工程が、前記車両から一定距離離れた位置に対応する画像上の領域について、線路と軌間内との輝度差を特徴量として線路候補点を検出し、当該線路候補点間の中心座標を求め、当該中心座標の横軸方向の位置に応じて前記中心座標と前記線路の位置とを予め関連付けた線路モデルを決定し、当該線路モデルごとに設定された特徴量評価点を基準として前記特徴量の尤度を算出し、当該尤度が最も高い位置を線路検出点として検出する
ことを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の分岐器進入可否判定方法。
The track detection step detects a track candidate point using a luminance difference between the track and the gauge as a feature amount for a region on the image corresponding to a position away from the vehicle by a certain distance, and a center coordinate between the track candidate points. Determining a line model in which the center coordinate and the position of the line are associated in advance according to the position of the center coordinate in the horizontal axis direction, and using the feature value evaluation point set for each line model as a reference The branching unit approachability determination method according to any one of claims 7 to 9, wherein likelihood of a feature amount is calculated, and a position having the highest likelihood is detected as a line detection point.
前記分岐器開閉認識工程が、前記線路検出部により検出された画像上の線路と、前記分岐器検出部により検出された前記線状の部分との輝度値の連続性の有無により前記分岐器の開通状態を認識する
ことを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか1項に記載の分岐器進入可否判定方法。
The branching switch open / close recognition step is performed by determining whether or not there is continuity of luminance values between the line on the image detected by the line detection unit and the linear part detected by the branching unit detection unit. 11. The branching device entry feasibility determination method according to claim 7, wherein the open state is recognized. 11.
前記分岐器開閉認識工程が、前記線路検出部により検出された画像上の線路と、前記分岐器検出部により検出された前記線状の部分との輝度値の連続性の有無により前記分岐器の開通状態を認識する
ことを特徴とする請求項7から請求項11のいずれか1項に記載の分岐器進入可否判定方法。
The branching switch open / close recognition step is performed by determining whether or not there is continuity of luminance values between the line on the image detected by the line detection unit and the linear part detected by the branching unit detection unit. The branching device entry possibility determination method according to any one of claims 7 to 11, wherein an open state is recognized.
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