JP2019048604A - 点検作業支援装置、距離標情報管理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】防音壁などの設備の点検作業を支援する点検作業支援装置、点検作業支援方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】点検作業支援装置１０は、防音壁１００の点検作業を支援する装置であって、上下線の防音壁１００を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録部１１と、撮影動画像登録部１１により登録された動画像からキロ程銘板の画像を抽出するキロ程銘板抽出部１３と、キロ程銘板抽出部１３により抽出されたキロ程銘板の画像に対して文字認識を行い、キロ程情報を決定するキロ程文字認識部１５と、撮影動画像登録部１１により登録された動画像にキロ程文字認識部１５により決定されたキロ程情報を紐付けて管理する動画像キロ程情報ＤＢ部１９とを備える。【選択図】図１０

Description

本発明は、防音壁などの設備の点検作業を支援する点検作業支援装置、距離標情報管理方法、及びプログラムに関し、特に、動画像に距離標情報（線路内位置情報）を紐付けて管理する技術に関する。

防音壁の支柱とパネルの隙間が拡大し、支柱との引っ掛かりがなくなると、パネル落下の恐れがある。そのため、パネル落下の恐れがある箇所を点検し、パネルを安定した状態に保持することは、列車運行上重要である。現状は、複数人１組での徒歩巡回による目視点検を行っている。

なお、動画像に位置情報を付与する従来技術としては、ＧＰＳ、ＩＭＵ（慣性測定器）、速度センサー（車速パルス、レーザドップラー、オドメーター）などの位置情報測定機器を撮影装置と併用し、撮影した動画像に位置情報（緯度経度座標、走行距離）を付与する方法がある（特許文献１〜６参照）。撮影した動画像を利用し、画像処理により壁面設置物を検出して位置情報を付与する方法もある（特許文献７参照）。

特開２０１６−２１７０７号公報 特開２０１３−１０１１００号公報 特開２０１０−１７５５０８号公報 特開２０１５−１４１６９８号公報 特開２０１７−１６３８号公報 特開２０１５−１７６２７５号公報 特開２０１５−１０６２３７号公報

徒歩巡回による目視点検では、点検作業に時間が掛かる（延べ２６人日程度）。また、目視のため、その検査は定量的なものでない。

本発明は、上記課題を解決するため、防音壁などの設備の点検作業を支援する点検作業支援装置、点検作業支援方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る点検作業支援装置は、設備の点検作業を支援する装置であって、上下線の設備を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録部と、前記撮影動画像登録部により登録された動画像から距離標銘板の画像を抽出する距離標銘板抽出部と、前記距離標銘板抽出部により抽出された距離標銘板の画像に対して文字認識を行い、距離標情報を決定する文字認識部と、前記撮影動画像登録部により登録された動画像に前記文字認識部により決定された距離標情報を紐付けて管理する動画像距離標情報ＤＢ部とを備えたことを要旨とする。

本発明の一態様に係る距離標情報管理方法は、設備の点検作業を支援する点検作業支援装置が動画像に距離標情報を紐付けて管理する方法であって、上下線の設備を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録ステップと、前記撮影動画像登録ステップで登録された動画像から距離標銘板の画像を抽出する距離標銘板抽出ステップと、前記距離標銘板抽出ステップで抽出された距離標銘板の画像に対して文字認識を行い、距離標情報を決定する文字認識ステップと、前記撮影動画像登録ステップで登録された動画像に前記文字認識ステップで決定された距離標情報を紐付けて管理する動画像距離標情報管理ステップとを含むことを要旨とする。

本発明の一態様に係るプログラムは、前記点検作業支援装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであることを要旨とする。

本発明によれば、防音壁などの設備の点検作業を支援する点検作業支援装置、点検作業支援方法、及びプログラムを提供することが可能である。

防音壁の説明図である。 防音壁の端部における支柱とパネルの隙間の説明図である。 防音壁の中間部における支柱とパネルの隙間の説明図である。 本発明の概要の説明図である。 図４に示される保守用車の説明図である。 上り線側キロ程銘板の写真である。 上り線側キロ程銘板以外の上り線側の標識の写真である。 下り線側キロ程銘板の写真である。 下り線側キロ程銘板以外の下り線側の標識の写真である。 第１の実施の形態に係る点検作業支援装置の機能ブロック図である。 第１の実施の形態に係る点検作業支援装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る点検作業支援装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係るキロ程銘板抽出処理、キロ程文字認識処理、キロ程誤り訂正処理の説明図である。 第１の実施の形態に係る上り線下り線突合判定処理の説明図である。 第１の実施の形態に係る下り線キロ程補間調整処理の説明図である。 第２の実施の形態に係る点検作業支援装置の機能ブロック図である。 第２の実施の形態に係る点検作業支援装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る点検作業支援装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係るＨ鋼支柱抽出処理の説明図である。 第２の実施の形態に係る隙間計測処理の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

≪第１の実施の形態≫
まず、第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、動画像に距離標情報（線路内位置情報）を紐付けて管理する技術について説明する。

［防音壁］
図１は、防音壁１００の説明図である。この防音壁１００は、防音効果、防雪効果、遮風効果などを担う半雪覆型の防音壁１００である。具体的には、図１に示すように、Ｈ鋼支柱（以下、単に「支柱」という。）１１０をくの字型にすることで構造物上の積雪防止効果を期待したものである。防音壁パネル（以下、単に「パネル」という。）１２０には、コンクリートパネルを用いるのが一般的である。パネル１２０は、クサビ１３１によって支柱１１０に支えられている。

既に説明したように、防音壁１００の支柱１１０とパネル１２０の隙間が拡大し、支柱１１０との引っ掛かりがなくなると、パネル１２０がクサビ１３１から外れ、宙に浮いた状態となる（図中の丸印参照）。状態によっては、パネル１２０の自重を支えきれず、パネル落下につながる恐れがある。そのため、パネル落下の恐れがある箇所を点検し、パネルを安定した状態に保持することは、列車運行上重要である。現状は、複数人１組での徒歩巡回による目視点検を行っている。

［支柱とパネルの隙間］
図２は、防音壁１００の端部における支柱１１０とパネル１２０の隙間１４１の説明図であり、図２（ａ）は模式図、図２（ｂ）は実際の写真である。また、図３は、防音壁１００の中間部における支柱１１０とパネル１２０の隙間１４１の説明図であり、図３（ａ）は模式図、図３（ｂ）は実際の写真である。これらの図において、支柱１１０には、Ｈ鋼支柱（スチール）を例示している。Ｈ鋼支柱幅Ｗ１は、防音壁１００の高さに応じて、１５０ｍｍ、１７５ｍｍ、２００ｍｍ等の複数のタイプがある。図中の符号Ｗ２はＨ鋼支柱中心部幅、１３１はクサビ（ゴム）、１３２は間隔材（ゴム）、１３３は緩衝材（ゴム）、１３４は端部パッキン（ゴム）、１４１は隙間、１４２は掛かり量を示している。

［概要］
図４は、本発明の概要の説明図である。線路内には、位置を管理するキロ程銘板（以下、「距離標銘板」と呼ぶ場合がある。）が設置されている。キロ程銘板の設置方法としては、銘板を打ち付けた杭を線路内に設置する方法や、防音壁１００に貼り付ける方法などがある。

例えば、図４に示すように、上り線線路２００Ａ内には、上り線側キロ程銘板１５０Ａが１０ｍ毎に設置されている（ただし、５００ｍ、１０００ｍの地点には設置されていない）。上り線は、終点方から起点方の列車走行線路である。一方、下り線線路２００Ｂ内には、下り線側キロ程銘板１５０Ｂが５００ｍ毎に設置されている。下り線は、起点方から終点方の列車走行線路である。

図５は、図４に示される保守用車３００の説明図である。本発明では、上り線線路２００Ａ、下り線線路２００Ｂのいずれかの線路を保守用車３００で走行し、上り線側と下り線側に向けて設置した２台のカメラ（防音壁撮影装置）３１０を用いて同時に撮影する。ここでいう「同時」は、時間完全同期を意味するものではなく、「一緒に」程度の意味である。保守用車３００の走行線路や走行方向は、この例と逆でもよい。

図５中の１点鎖線は、カメラ３１０の撮影範囲を示している。撮影対象までの距離に応じて、カメラ３１０の使用レンズ（焦点距離）や配置、照明数などを適切に選択する。後述する点検作業支援装置において、撮影した動画像に写し込まれているキロ程銘板１５０を自動認識し、動画像に対して線路内位置情報（キロ程情報）を付与し、任意のフレームに対して線路内位置情報を決定するようになっている。

［標識］
図６は、上り線側キロ程銘板１５０Ａの写真であり、図７は、上り線側キロ程銘板１５０Ａ以外の上り線側の標識の写真である。上り線側の標識は黄色標識である。図６に示すように、上り線側キロ程銘板１５０Ａには、黄色地に横書きの黒文字で「３８０」や「２７６Ｋ３００Ｍ」等のキロ程が表示されている。

図８は、下り線側キロ程銘板１５０Ｂの写真であり、図９は、下り線側キロ程銘板１５０Ｂ以外の下り線側の標識の写真である。下り線側の標識は白色標識である。図８に示すように、下り線側キロ程銘板１５０Ｂには、白色地に縦書きの黒文字で「２７８」や「２７６ １／２」等のキロ程が表示されている。

［点検作業支援装置の構成］
図１０は、第１の実施の形態に係る点検作業支援装置１０の機能ブロック図である。この点検作業支援装置１０は、防音壁１００などの線路内設備の点検作業を支援する装置であって、機能的には、撮影動画像登録部１１と、画像処理パラメータ登録部１２と、キロ程銘板抽出部１３と、キロ程銘板補正部１４と、キロ程文字認識（ＯＣＲ）部１５と、記録部１６と、キロ程誤り訂正部１７と、上り線下り線整合部１８と、動画像キロ程情報ＤＢ部１９とを備える。上り線下り線整合部１８には、上り線下り線突合判定部１８−１と、下り線キロ程補間調整部１８−２とが含まれる。

撮影動画像登録部１１は、防音壁撮影装置３１０によって撮影された動画像を登録する。具体的には、撮影時の走行線区（０：上り線／１：下り線）、走行方向（０：起点方⇒終点方／１：終点方⇒起点方）、起点方駅名、終点方駅名、撮影防音壁（０：上り線側／１：下り線側）、開始キロ程、終了キロ程、画像解像度、画像左側端（０：起点方／１：終点方）、画像右側端（０：起点方／１：終点方）、回転表示（−１：左９０度／０：０度／１：右９０度）の情報を撮影動画像に登録する。

画像処理パラメータ登録部１２は、画像処理パラメータを登録する。具体的には、キロ程銘板抽出処理やキロ程文字認識処理に必要な画像処理のパラメータ（キロ程銘板の大きさ、色など）を登録する。

キロ程銘板抽出部１３は、キロ程銘板抽出処理を行う。具体的には、画像処理パラメータ登録部１２により登録された画像処理パラメータに基づき、撮影動画像登録部１１により登録された動画像からキロ程銘板の画像を抽出する。また、抽出したキロ程銘板の画像が対象銘板の大きさに合致しているかどうか判定を行う。

キロ程銘板補正部１４は、キロ程銘板補正処理を行う。具体的には、キロ程銘板抽出部１３により抽出された上り線側キロ程銘板１５０Ａの画像に対して傾き補正を行う。一方、キロ程銘板抽出部１３により抽出された下り線側キロ程銘板１５０Ｂの画像に対して左右分割・射影投影変換の画像補正を行う。

キロ程文字認識部１５は、キロ程文字認識処理を行う。具体的には、キロ程銘板補正部１４により補正された画像に対して、“０−９”の数値、“Ｋ、Ｍ”の文字、“−”記号の文字認識（ＯＣＲ）を行い、キロ程を決定する。

キロ程誤り訂正部１７は、キロ程誤り訂正処理を行う。具体的には、キロ程文字認識部１５により決定されたキロ程の数値が正しいかどうかを走行方向、走行速度、キロ程銘板の間隔等を考慮し、誤り部分を訂正する。

記録部１６は、各種データを記録する記録装置である。

上り線下り線整合部１８は、上り線下り線整合処理を行う。具体的には、上り線下り線突合判定部１８−１は、下り線のキロ程銘板抽出処理・キロ程文字認識処理の結果（キロ程）と上り線側で推定したキロ程とを突き合わせる。この突き合わせ結果が一致しなかった場合は、上り線側で推定したキロ程の方が正しいとみなし、その周辺で再び探索を行い、上り線側と下り線側を同時に撮影したときのフレームの同期ずれ（フレームのズレ）を判定する。また、下り線キロ程補間調整部１８−２は、上り線下り線突合判定部１８−１により判定された結果を用いて、下り線のキロ程情報に上り線側のキロ程情報から内挿補間を行い、下り線キロ程を調整する。同期ずれのフレーム値をもとに、上り線側で検出した１０ｍ単位のキロ程情報を下り線側に補間挿入するようになっている。

動画像キロ程情報ＤＢ部１９は、動画像にキロ程情報を紐付けて管理する。具体的には、上り線と下り線ごとに何フレーム目が何キロ何メートルであるかをＤＢに登録する。

［点検作業支援装置の動作］
図１１は、第１の実施の形態に係る点検作業支援装置１０の動作を示すフローチャートである。以下、図１１に従って、キロ程銘板抽出部１３、キロ程銘板補正部１４、キロ程文字認識部１５の動作について説明する。

まず、動画→静止画変換を行った後、ＲＧＢ→ＨＳＩ変換を行う（ステップＳ１→Ｓ２）。動画→静止画変換とは、防音壁撮影装置３１０によって撮影された動画像を静止画像に変換することである。ＲＧＢ→ＨＳＩ変換とは、キロ程銘板の特徴色（上り線側：黄色、下り線側：白色）を簡単に特定するために、ＲＧＢ色空間からＨＳＩ色空間の画像に変換することである。

ＨＳＩ変換の他に、ＨＳＶ変換、ＨＳＬ変換などの方法も用いることができる。すなわち、ＨＳＩは、色相 (H:hue)，彩度 (S:saturation)，明度 (I:intensity)で記述する表色系のＨＳＩ色空間ことであり、HSV (V:value) や HSL (L:lightness) と呼ばれることもある。これは、intensity＝value=Lightnessとほぼ同じに用いられるためである。

次いで、ＨＳＩ変換された画像からキロ程銘板の画像を抽出し、指定色領域があるかどうかを判定する（ステップＳ３→Ｓ４）。上り線側撮影の場合は、黄色領域があるかどうかを判定し、下り線側撮影の場合は、白色領域があるかどうかを判定する。

ここで、指定色領域がある場合は、指定色領域のサイズが正しいかどうかを判定する（ステップＳ５）。指定色領域のサイズが正しい場合は、抽出したキロ程銘板の画像を補正し、キロ程の文字認識を行い、指定文字記号が認識されたかどうかを判定する（ステップＳ６→Ｓ７→Ｓ８）。上り線側撮影の場合は、“０−９”の数値、“Ｋ、Ｍ”の文字が認識されたかどうかを判定し、下り線側撮影の場合は、“０−９”の数値、“−”記号が認識されたか判定する。

ここで、指定文字記号が認識された場合は、キロ程内部出力を行う（ステップＳ９）。すなわち、複数のフレームで同じキロ程銘板が抽出され、ＯＣＲによりキロ程が得られる。キロ程内部出力とは、そのデータを内部出力することである。

以下、上り線側のキロ程内部出力の一例を示す。左から順に、ファイル名，フレーム数，画像中央からの距離，銘板種別，ＯＣＲ結果を示している。ここでいう距離は、画像上での距離であるため、単位はｐｉｘｅｌである。画像中央を０とし、画像中央より左側に「−」、右側に「＋」の符号を付している。

上り線側＿Ｃ０００３，１８４５，−１０７．５０，黄色銘板，１３０
上り線側＿Ｃ０００３，１８４６，−６２．５０，黄色銘板，１３０
上り線側＿Ｃ０００３，１８４７，−１６．００，黄色銘板，１３０
上り線側＿Ｃ０００３，１８４８，３０．００，黄色銘板，１３０
上り線側＿Ｃ０００３，１８４９，７７．２２，黄色銘板，１３０
上り線側＿Ｃ０００３，１８５０，１２０．７６，黄色銘板，１３０
次いで、同じキロ程であるどうかを判定し、同じキロ程でない場合は、一つ前のキロ程を仮ＤＢ出力する（ステップＳ１０→Ｓ１１）。「一つ前のキロ程を仮ＤＢ出力する」とは、「キロ程内部出力の結果」のうち、画像中央に最も近いフレームのキロ程結果を仮ＤＢへ出力することである。この上り線側の一例の場合は、「上り線側＿Ｃ０００３，１８４７，−１６．００，黄色銘板，１３０」を仮ＤＢ出力することになる（ステップＳ１１）。

同様に、下り線側のキロ程内部出力の一例を示す。この下り線側の一例の場合は、「下り線側＿Ｃ０００２，２５４５，３０．２１，白色銘板（左側），２８０」を仮ＤＢ出力することになる（ステップＳ１０→Ｓ１１）。

下り線側＿Ｃ０００２，２５４４，１９１．４２，白色銘板（左側），２８０
下り線側＿Ｃ０００２，２５４４，１９１．４２，白色銘板（右側），２８０
下り線側＿Ｃ０００２，２５４５，３０．２１，白色銘板（左側），２８０
下り線側＿Ｃ０００２，２５４５，３０．２１，白色銘板（右側），２８０
下り線側＿Ｃ０００２，２５４６，−１３２．００，白色銘板（左側），２８０
下り線側＿Ｃ０００２，２５４６，−１３２．００，白色銘板（右側），２８０
次のフレームへ移り、同様の処理を繰り返す（ステップＳ１２→Ｓ１→・・・）。最終フレームに達した場合は、次工程へ移る（ステップＳ１２→Ｓ１３）。上り線側撮影の場合は、キロ程誤り訂正処理へ移り、下り線側撮影の場合は、上り線下り線突合判定・補間調整処理へ移る。

図１２は、第１の実施の形態に係る点検作業支援装置１０の動作を示すフローチャートである。以下、図１２に従って、キロ程誤り訂正部１７、上り線下り線整合部１８の動作について説明する。

まず、キロ程誤り訂正部１７は、仮ＤＢ出力された上り線側のキロ程情報について誤り訂正を行う（ステップＳ２１→Ｓ２２）。そして、誤り訂正を行った後の上り線側のキロ程情報をＤＢに出力するとともに（ステップＳ２４）、誤り訂正を行った後の上り線側のキロ程情報のうち、推定５００ｍ、１ｋｍのキロ程フレームを算出する（ステップＳ２３）。

一方、上り線下り線整合部１８は、仮ＤＢ出力された下り線側のキロ程情報について銘板抽出範囲の絞り込みによるキロ程チェックを行う（ステップＳ２６→Ｓ２７）。既に銘板抽出されているか、ＯＣＲが成功している場合は、上り線側の推定値と下り線側の抽出値とのフレーム差を算出する（ステップＳ２８→Ｓ２９）。そして、このフレーム差を考慮して、上り線側の１０ｍ毎、１００ｍ毎のキロ程を下り線側のキロ程に内挿補間する（ステップＳ２５，Ｓ３３）。このとき、上り線側と下り線側を同時に撮影したときのフレームの同期ずれを５００ｍ，１ｋｍのキロ程区間で調整する（ステップＳ３３）。最後に、このように調整された後の下り線側のキロ程情報をＤＢに出力する（ステップＳ３４）。

なお、ステップＳ２８においてＮＯと判定した場合は、再処理を行うようになっている（ステップＳ３０）。再処理とは、限られたフレームでキロ程銘板抽出処理・キロ程文字認識処理を再度行うことである。再処理に成功した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）は、ステップＳ２９に移り、再処理に失敗した場合（ステップＳ３１：ＮＯ）は、上り線側の推定値と前後のフレーム差より算出し（ステップＳ３２）、ステップＳ２９に移る。

［キロ程銘板抽出処理、キロ程文字認識処理］
図１３は、第１の実施の形態に係るキロ程銘板抽出処理、キロ程文字認識処理、キロ程誤り訂正処理の説明図である。横軸には、キロ程銘板があると思われるフレーム位置（仮定）をチックマーク「｜」で表記している。

以下、図１３（ａ）に従って、上り線側撮影動画像の場合について説明する。

まず、キロ程銘板抽出処理（処理１）を行う。すなわち、ＲＧＢ→ＨＳＩ変換による黄色領域（画像幅・高さのサイズで閾値を設定）のフレームを抽出する。黄色領域が抽出できた箇所を「○」で表示している。防音壁１００には、キロ程銘板以外にも黄色領域の標識が設置されているが、画像サイズの設定閾値より小さいため、サイズ判定で除外される。ただし、剥がれによる銘板欠損箇所は当然抽出できない。

次いで、キロ程文字認識処理（処理２−１）とキロ程誤り訂正処理（処理２−２）を行う。すなわち、抽出箇所（銘板）に対して０−９の数字とＫ、Ｍの英字の文字認識を行う。文字認識が成功した箇所を「○」、失敗した箇所を「×」で表示している。ただし、ここでは、間違った文字認識の箇所も「○」である。文字認識後のキロ程値を一時保持し、誤り訂正を行い、正しいキロ程値に修正する。さらに、文字認識ができなかった対象に関しては、文字認識が成功した箇所より、１０ｍ当たりのフレーム数から推定したフレーム値と抽出箇所が合致している場合、そのフレームにキロ程値を与えるなどの処理を行い、フレームとキロ程の対応を最終決定する。

次に、図１３（ｂ）に従って、下り線側撮影動画像の場合について説明する。

まず、キロ程銘板抽出処理（処理３）を行う。すなわち、ＲＧＢ→ＨＳＩ変換による白色領域（画像幅・高さのサイズで閾値を設定）のフレームを抽出する。白色領域が抽出できた箇所を「○」で表示している。防音壁１００には、キロ程銘板以外にも白色領域の標識が設置されているが、画像サイズの設定閾値より小さい場合、サイズ判定で除外される。

次いで、キロ程文字認識処理（処理４）を行う。すなわち、抽出箇所（銘板）に対して０−９の数字と−記号の文字認識を行う。文字認識が成功した箇所を「○」、失敗した箇所を「×」で表示している。ただし、ここでは、間違った文字認識の箇所も「○」である。そのため、後述するように、上り線から抽出した推定フレームと下り線の抽出フレームの突き合わせを行い、補間調整の処理を行う。

［上り線下り線突合判定処理］
ところで、防音壁撮影装置３１０において同時にシャッターを押し、撮影を開始しても、フレーム単位での時刻同期はできない。そのため、上り線側撮影動画像と下り線側撮影動画像の突き合わせを行い、フレーム単位の調整を行う。フレーム単位の時刻完全同期を行うためには、外部トリガーを制御する機器やカメラ側の外部機器入力など特殊な機材が必要になるが、本発明では、画像処理による対応処置を行うようにしている。

図１４は、第１の実施の形態に係る上り線下り線突合判定処理の説明図である。横軸には、上り線側撮影動画像から推定した２７６Ｋ、２７６Ｋ５００Ｍ、２７７Ｋ、２７７Ｋ５００Ｍ、…のフレーム番号を示している。

図１４に示すように、上り線より推定したキロ程位置のフレーム番号と下り線の銘板抽出・ＯＣＲの結果を突き合わせて、±１秒以内（通常は±０．５秒以内）での差（フレーム換算で±３０フレーム）であれば、下り線での銘板抽出ができていると判定する。さらに、ＯＣＲの結果も推定キロ程であれば、精度が高まる。銘板抽出はできているが、ＯＣＲができていない場合も推定値として採用する（太字の「２７７Ｋ５００Ｍ」の箇所）。反対に、±３０フレームのズレが発生している箇所は、キロ程以外の銘板が抽出されていると考えられるため、その箇所を除外する（細字の「２７７Ｋ５００Ｍ」の箇所）。

［下り線キロ程補間調整処理］
図１５は、第１の実施の形態に係る下り線キロ程補間調整処理の説明図である。この図に示すように、上り線下り線突合判定処理後、下り線キロ程補間調整処理を行う。具体的には、上り線と下り線のフレーム差を考慮し、上り線側の１０ｍ単位のキロ程情報を下り線側へ線形内挿補間を行う。図中の白抜きの矢印は、補間前後の様子を示すための矢印であり、「…」は、補間された１０ｍ単位のキロ程情報を意味している。

［まとめ］
以上のように、第１の実施の形態に係る点検作業支援装置１０は、防音壁１００の点検作業を支援する装置であって、上下線の防音壁１００を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録部１１と、撮影動画像登録部１１により登録された動画像からキロ程銘板の画像を抽出するキロ程銘板抽出部１３と、キロ程銘板抽出部１３により抽出されたキロ程銘板の画像に対して文字認識を行い、キロ程情報を決定するキロ程文字認識部１５と、撮影動画像登録部１１により登録された動画像にキロ程文字認識部１５により決定されたキロ程情報を紐付けて管理する動画像キロ程情報ＤＢ部１９とを備える。これにより、上下線の防音壁１００を同時に撮影した動画像に距離標情報を紐付けることができるため、この動画像を用いて防音壁１００の点検作業を効率よく行うことが可能となる。

動画像の利用方法は特に限定されるものではないが、例えば、第２の実施の形態で説明する隙間計測方法に利用することが可能である（後述する）。もちろん、動画像をコンピュータで再生し、その動画像に基づいて作業者が目視で線路内設備を点検するようにしてもよい。動画像には距離標情報が紐付けられているため、不具合を見つけた場合はその線路内位置を容易に特定することができる。

さらに、キロ程文字認識部１５により文字認識された上り線側のキロ程情報と下り線側のキロ程情報の整合性を図る上り線下り線整合部１８を備えてもよい。これにより、精度よく上り線側のキロ程情報と下り線側のキロ程情報を得ることができる。

具体的には、上り線下り線整合部１８は、下り線側のキロ程情報に対して上り線側のキロ程情報から内挿補間を行い、下り線側のキロ程情報を調整してもよい。これにより、同期ずれのフレーム値をもとに、上り線側で検出した１０ｍ単位のキロ程情報を下り線側に補間挿入することができる。

さらに、キロ程銘板抽出部１３により抽出された上り線側のキロ程銘板の画像と下り線側のキロ程銘板の画像に対して異なる手法で画像補正を行うキロ程銘板補正部１４を備えてもよい。これにより、上り線側のキロ程銘板と下り線側のキロ程銘板それぞれの特徴に合わせた画像補正を行うことができる。

さらに、キロ程文字認識部１５により決定されたキロ程情報に誤りがある場合はその誤り部分を訂正するキロ程誤り訂正部１７を備えてもよい。これにより、誤り部分が訂正されるため、正確なキロ程情報を得ることが可能となる。

なお、本発明は、点検作業支援装置１０として実現することができるだけでなく、点検作業支援装置１０が備える特徴的な処理部をステップとする距離標情報管理方法として実現したり、点検作業支援装置１０としてコンピュータを機能させるためのプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

≪第２の実施の形態≫
次に、第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点のみ説明する。第２の実施の形態では、動画像を用いて防音壁１００の支柱１１０とパネル１２０の隙間１４１を正確に計測する技術について説明する。なお、以下の説明では、動画像に距離標情報が紐付けられていることを前提とする。動画像に距離標情報を紐付ける方法は、第１の実施の形態で説明した距離標情報管理方法でもよいし、それ以外の方法でもよい。

［点検作業支援装置の構成］
図１６は、第２の実施の形態に係る点検作業支援装置２０の機能ブロック図である。この点検作業支援装置２０は、防音壁１００などの線路内設備の点検作業を支援する装置であって、機能的には、撮影動画像登録部２１と、画像処理パラメータ登録部２２と、動画像キロ程情報ＤＢ部２３と、Ｈ鋼支柱抽出部２４と、記録部２５と、隙間計測部２６と、隙間計測結果出力部２７と、危険度判定部２８と、隙間計測台帳出力部２９とを備える。

撮影動画像登録部２１は、防音壁撮影装置３１０によって撮影された動画像を登録する。具体的には、撮影時の走行線区（０：上り線／１：下り線）、走行方向（０：起点方⇒終点方／１：終点方⇒起点方）、起点方駅名、終点方駅名、撮影防音壁（０：上り線側／１：下り線側）、開始キロ程、終了キロ程、画像解像度、画像左側端（０：起点方／１：終点方）、画像右側端（０：起点方／１：終点方）、回転表示（−１：左９０度／０：０度／１：右９０度）の情報を撮影動画像に登録する。

画像処理パラメータ登録部２２は、画像処理パラメータを登録する。具体的には、Ｈ鋼支柱抽出処理や隙間計測処理に必要な画像処理のパラメータ（二値化閾値、検出スコア閾値、支柱中心部幅、中心部二値化閾値）、及び支柱テンプレート画像（上り線側、下り線側、端部・中間部など）、Ｈ鋼支柱幅（ｍｍ）を登録する。

動画像キロ程情報ＤＢ部２３は、第１の実施の形態における動画像キロ程情報ＤＢ部１９に相当する。すなわち、動画像にキロ程情報を紐付けて管理する。具体的には、上り線と下り線ごとに何フレーム目が何キロ何メートルであるかをＤＢに登録する。

Ｈ鋼支柱抽出部２４は、Ｈ鋼支柱抽出処理を行う。具体的には、画像処理パラメータ登録部２２により登録された画像処理パラメータ（二値化閾値、検出スコア閾値、支柱中心部幅）、及び支柱テンプレート画像に従って、Ｈ鋼支柱の画像を抽出する。

記録部２５は、各種データを記録する記録装置である。

隙間計測部２６は、隙間計測処理を行う。具体的には、Ｈ鋼支柱抽出部２４により抽出されたＨ鋼支柱の画像をもとに、画像処理パラメータ登録部２２により登録された画像処理パラメータ（支柱中心部幅、中心部二値化閾値）に従って、支柱１１０とパネル１２０の隙間１４１を計測する。

隙間計測結果出力部２７は、隙間計測結果出力処理を行う。具体的には、隙間計測部２６により計測された隙間から掛かり量を算出し、算出した掛かり量から危険度を判定し、Ｈ鋼支柱単位に結果を出力する。例えば、掛かり量１４２は、（Ｈ鋼支柱幅Ｗ１−Ｈ鋼支柱中心部幅Ｗ２）÷２−隙間１４１により算出することができる（図２参照）。

危険度判定部２８は、危険度判定処理を行う。具体的には、隙間計測部２６により計測された隙間（掛かり量）をもとに危険度（工事優先度）を判定する。

隙間計測台帳出力部２９は、隙間計測台帳出力処理を行う。具体的には、隙間計測結果出力部２７および危険度判定部２８により出力された結果を用いて、防音壁パネル単位（左右端部の支柱）の隙間、掛かり量、危険度などを台帳として帳票出力する。

［点検作業支援装置の動作］
図１７は、第２の実施の形態に係る点検作業支援装置２０の動作を示すフローチャートである。ここでは、Ｈ鋼支柱抽出部２４、隙間計測部２６、隙間計測結果出力部２７の動作について説明する。

まず、動画→静止画変換を行い、ＲＧＢ→グレースケール変換を行い、グレースケールの画像に二値化処理を行う（ステップＳ４１→Ｓ４２→Ｓ４３）。二値化処理は、Ｈ鋼支柱、コンクリートパネル、隙間などの区別を容易にするための処理である。

次いで、Ｈ鋼支柱テンプレートマッチングを行う（ステップＳ４４）。Ｈ鋼支柱テンプレートマッチングとは、Ｈ鋼支柱テンプレート画像を用いて画像マッチングを行うことである。具体例については後に詳しく説明する。

次いで、Ｈ鋼支柱テンプレートマッチングの結果、検出スコアが閾値より大きい場合は、抽出Ｈ鋼支柱の判定を行う（ステップＳ４５→Ｓ４６）。ステップＳ４６の抽出Ｈ鋼支柱の判定では、以下の処理（１）（２）を行うのが望ましい。

（１）支柱間隔（１．５ｍ、２ｍ、２．５ｍ、３ｍ）を考慮した支柱抽出
抽出した支柱フレーム番号からキロ程を算出し、設置している防音壁１００のパネル幅（支柱１１０の間隔）より、次に出現する支柱１１０のフレーム位置を推定する。また、抽出した支柱１１０のキロ程と１つ前のキロ程の差を算出し、その差に基づいて抽出間違い（３ｍを超えた場合、１ｍ未満など）を除外する。

（２）支柱位置高さの考慮
支柱位置高さはカントの影響によりある程度変化するが、ほぼ一定である。そこで、抽出した支柱位置高さはほぼ一定であることを考慮して抽出間違いを除去する。

次いで、ステップＳ４６の抽出Ｈ鋼支柱の判定条件を満たす場合は、抽出Ｈ鋼支柱の画像を出力し、その支柱中心部の中央位置を指定し、二値化閾値に基づいて二値化処理を行い、その画像の支柱中心部幅が所定の支柱中心部幅と同じであるかどうかを判定する（ステップＳ４７→Ｓ４８→Ｓ４９→Ｓ５０）。ここで、ステップＳ４６における判定条件は、（１）支柱間隔が１．５ｍ、２．０ｍ、２．５ｍ、３ｍに合致していることと、（２）抽出したＨ鋼支柱位置が左端部・中間部・右端部の一連のセットで、画像上高さの数値で極端な変化がないことである。すなわち、（１）１ｍ以下や４ｍ以上の支柱間隔の場合や、（２）抽出したＨ鋼支柱位置が左端部・中間部・右端部の一連のセットで、画像上高さの数値で極端な変化がある場合は、ステップＳ４６においてＮＯと判定する。また、画像の支柱中心部幅が所定の支柱中心部幅と同じでない場合は、上下に二値化閾値をずらし再検索する（ステップＳ５０→Ｓ５１）。

具体的には、支柱端部の中心部の幅のｐｉｘｅｌを規定値とし、水平方向に１ｐｉｘｅｌ幅で１ライン取得し、明るさの最大最小の中央値で二値化を行い、規定値のｐｉｘｅｌ数に近い輝度のピークが見つかったときはその位置を支柱の中心部とし、ピークが見つからなかったときは二値化閾値を上下にずらし、再度二値化処理を行う。これにより、光の影響などで支柱中心部幅が二値化処理をしたときに細くなったり太くなったりしている場合は、その影響を避けることができる。

一方、所定の支柱中心部幅と同じである場合は、コンクリートパネル、隙間、支柱、隙間、コンクリートパネルのそれぞれを輝度値より区別する（ステップＳ５０→Ｓ５２）。具体的には、支柱端部の中心部を抽出し、抽出した中心部の位置からその両側に広がる輝度の低い部分を検索し、輝度が上がったところがパネル１２０と認識し、支柱端部からパネル１２０までを隙間とする。これにより、支柱１１０がＨ鋼支柱である場合に、Ｈ鋼支柱、パネル１２０、隙間１４１を正確に区別することができる。

次いで、その区別位置から隙間を計測する（ステップＳ５３）。このとき、画像の解像度を設定してピクセルから実寸を求める。さらに、Ｈ鋼支柱幅をもとに隙間から掛かり量を算出し、抽出支柱の隙間計測結果を出力する（ステップＳ５４→Ｓ５５）。

次のフレームへ移り、同様の処理を繰り返す（ステップＳ５６→Ｓ４１→・・・）。最終フレームに達した場合は、次工程へ移る（ステップＳ５７）。

図１８は、第２の実施の形態に係る点検作業支援装置２０の動作を示すフローチャートである。ここでは、危険度判定部２８、隙間計測台帳出力部２９の動作について説明する。

まず、抽出支柱隙間計測結果をもとに、防音壁パネルの左右端部支柱（起点方支柱と終点方支柱）を特定する（ステップＳ６１→Ｓ６２）。具体的には、テンプレートマッチング時の適用テンプレート（端部（左・右）、中間部）の情報と支柱数を加味し、起点方支柱と終点方支柱の組（左端部−中間部、中間部−中間部、中間部−右端部）を決定する。

次いで、危険度判定を行い、台帳出力する（ステップＳ６３→Ｓ６４）。危険度判定では、左右端部支柱の掛かり量、隙間の数値、及びパネル位置（端部から何番目のパネルか）に従って、複数段階の危険度（工事優先度）を判定する。例えば、５段階の危険度、及び問題なし（工事対象外）を判定するようにしてもよい。

以降は、最終パネルまで同様の処理を繰り返す（ステップＳ６５→Ｓ６６→Ｓ６１）。

［Ｈ鋼支柱抽出処理］
図１９は、第２の実施の形態に係るＨ鋼支柱抽出処理の説明図である。図１９（ａ）は、左端部テンプレート画像３１と、中間部テンプレート画像３２と、右端部テンプレート画像３３の一例を示している。図１９（ｂ）は、これらテンプレート画像３１〜３３を用いてＨ鋼支柱テンプレートマッチングを行う様子を示している。

防音壁１００の支柱１１０は、左端部→中間部→右端部（或いは、その逆）の順に構成されている。そのため、左端部の次は中間部（稀に右端部）、中間部の次は中間部又は右端部、右端部の次は少し間を空けて左端部の支柱という順である。そのことを考慮し、テンプレート画像３１〜３３のうち、適用テンプレートを適時選択する。

例えば、図１９（ｂ）に示すように、初めは、左端部テンプレート画像３１が選択され、左端部テンプレート画像３１によりＨ鋼支柱の画像４１が抽出されている。次は、中間部テンプレート画像３２又は右端部テンプレート画像３３が選択され、中間部テンプレート画像３２によりＨ鋼支柱の画像４２，４３，４４が順次抽出されている。次の画像４５は、抽出高さが所定範囲内にないため、抽出間違いとして除外されている。次は、中間部テンプレート画像３２又は右端部テンプレート画像３３が選択され、中間部テンプレート画像３２によりＨ鋼支柱の画像４６が抽出されている。最後は、中間部テンプレート画像３２又は右端部テンプレート画像３３が選択され、右端部テンプレート画像３３によりＨ鋼支柱の画像４７が抽出されている。

［隙間計測処理］
図２０は、第２の実施の形態に係る隙間計測処理の説明図である。以下、図２０を用いて、隙間計測処理を更に詳しく説明する。

この図に示すように、支柱端部の中心部を抽出し、その位置からその両側に広がる輝度の低い部分を検索することとした。すなわち、まず支柱端部の中心部の幅のｐｉｘｅｌを計測し、規定値とする。水平方向に１ｐｉｘｅｌ幅で１ライン取得し、明るさの最大最小の中央値で二値化を行い、規定値のｐｉｘｅｌ数に近い輝度のピークがあれば、そこを支柱の中心部とする。規定の幅でピークが見つからなかったときは二値化閾値を中央値から上下にずらし、再度二値化処理を行う。支柱の中心部が抽出できたら、その両側に輝度の低い部分を計測し、輝度が上がったところをコンクリートパネルと認識し、そのコンクリートパネルまでを隙間としてｐｉｘｅｌ数を計測する。

［まとめ］
以上のように、第２の実施の形態に係る点検作業支援装置２０は、防音壁１００の点検作業を支援する装置であって、上下線の防音壁１００を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録部２１と、撮影動画像登録部２１により登録された動画像から防音壁１００の支柱１１０の画像を抽出するＨ鋼支柱抽出部２４と、Ｈ鋼支柱抽出部２４により抽出された支柱１１０の画像をもとに防音壁１００の支柱１１０とパネル１２０の隙間１４１を計測する隙間計測部２６とを備える。これにより、動画像を用いて防音壁１００の支柱１１０とパネル１２０の隙間１４１を正確に計測することができるため、防音壁１００の点検作業を効率よく行うことが可能となる。

なお、動画像には距離標情報が紐付けられていることが望ましい。動画像に距離標情報を紐付ける方法は、第１の実施の形態で説明した距離標情報管理方法でもよいし、それ以外の方法でもよい。

また、隙間計測部２６は、支柱端部の中心部を抽出し、抽出した中心部の位置からその両側に広がる輝度の低い部分を検索し、輝度が上がったところがパネル１２０と認識し、支柱端部からパネル１２０までを隙間としてもよい。これにより、支柱１１０がＨ鋼支柱である場合に、Ｈ鋼支柱、パネル１２０、隙間１４１を正確に区別することができる。

また、隙間計測部２６は、支柱端部の中心部の幅のｐｉｘｅｌを規定値とし、水平方向に１ｐｉｘｅｌ幅で１ライン取得し、明るさの最大最小の中央値で二値化を行い、規定値のｐｉｘｅｌ数に近い輝度のピークが見つかったときはその位置を支柱の中心部とし、ピークが見つからなかったときは二値化閾値を中央値から上下にずらしてもよい。これにより、光の影響などで支柱中心部幅が二値化処理をしたときに細くなったり太くなったりしている場合でも、その影響を受けにくい効果がある。

また、Ｈ鋼支柱抽出部２４は、左端部、中間部、右端部の支柱のテンプレート画像３１〜３３を持ち、左端部、中間部、右端部の順、又は右端部、中間部、左端部の順にテンプレートマッチングを行ってもよい。これにより、防音壁１００の構成に応じて適用テンプレートを適時選択することができる。

さらに、隙間計測部２６により計測された隙間１４１から掛かり量を算出し、算出した掛かり量をもとに危険度を判定する危険度判定部２８を備えてもよい。これにより、危険度をもとに工事の時期や必要性などを容易に判定することができる。

なお、本発明は、点検作業支援装置２０として実現することができるだけでなく、点検作業支援装置２０が備える特徴的な処理部をステップとする隙間計測方法として実現したり、点検作業支援装置２０としてコンピュータを機能させるためのプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

また、上記の説明では、線路内設備として半雪覆型の防音壁１００を例示したが、線路内設備は防音壁１００に限定されるものではない。例えば、トンネル内など、防音壁１００のないところでも、そのトンネル（線路内設備）内にキロ程銘板が設置されていれば、本発明を適用することが可能である。

さらに、上記の説明では、設備の一例として線路内設備を挙げたが、本発明の適用範囲は線路内に限定されるものではない。例えば、高速道路や河川などにも距離標識（設備）が設置されていれば、本発明を適用することが可能である。

≪その他の実施の形態≫
上記のように、いくつかの実施の形態を記載したが、開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、各実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

このように、各実施の形態は、ここでは記載していない様々な態様を含む。

１０…点検作業支援装置
１１…撮影動画像登録部
１２…画像処理パラメータ登録部
１３…キロ程銘板抽出部
１４…キロ程銘板補正部
１５…キロ程文字認識部
１６…記録部
１７…キロ程誤り訂正部
１８…上り線下り線整合部
１８−１…上り線下り線突合判定部
１８−２…下り線キロ程補間調整部
１９…動画像キロ程情報ＤＢ部
２０…点検作業支援装置
２１…撮影動画像登録部
２２…画像処理パラメータ登録部
２３…動画像キロ程情報ＤＢ部
２４…Ｈ鋼支柱抽出部
２５…記録部
２６…隙間計測部
２７…隙間計測結果出力部
２８…危険度判定部
２９…隙間計測台帳出力部
１００…防音壁（線路内設備）
１１０…Ｈ鋼支柱（支柱）
１２０…防音壁パネル（パネル）
１４１…隙間
１５０…キロ程銘板（距離標銘板）
１５０Ａ…上り線側キロ程銘板
１５０Ｂ…下り線側キロ程銘板
２００Ａ…上り線線路
２００Ｂ…下り線線路
３００…保守用車
３１０…防音壁撮影装置

Claims (7)

1. 設備の点検作業を支援する点検作業支援装置であって、
   上下線の設備を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録部と、
   前記撮影動画像登録部により登録された動画像から距離標銘板の画像を抽出する距離標銘板抽出部と、
   前記距離標銘板抽出部により抽出された距離標銘板の画像に対して文字認識を行い、距離標情報を決定する文字認識部と、
   前記撮影動画像登録部により登録された動画像に前記文字認識部により決定された距離標情報を紐付けて管理する動画像距離標情報ＤＢ部と
   を備えたことを特徴とする点検作業支援装置。
2. さらに、前記文字認識部により文字認識された上り線側の距離標情報と下り線側の距離標情報の整合性を図る上り線下り線整合部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の点検作業支援装置。
3. 前記上り線下り線整合部は、前記下り線側の距離標情報に対して前記上り線側の距離標情報から内挿補間を行い、前記下り線側の距離標情報を調整することを特徴とする請求項２に記載の点検作業支援装置。
4. さらに、前記距離標銘板抽出部により抽出された上り線側の距離標銘板の画像と下り線側の距離標銘板の画像に対して異なる手法で画像補正を行う距離標銘板補正部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の点検作業支援装置。
5. さらに、前記文字認識部により決定された距離標情報に誤りがある場合はその誤り部分を訂正する誤り訂正部を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の点検作業支援装置。
6. 設備の点検作業を支援する点検作業支援装置が動画像に距離標情報を紐付けて管理する距離標情報管理方法であって、
   上下線の設備を同時に撮影した動画像を登録する撮影動画像登録ステップと、
   前記撮影動画像登録ステップで登録された動画像から距離標銘板の画像を抽出する距離標銘板抽出ステップと、
   前記距離標銘板抽出ステップで抽出された距離標銘板の画像に対して文字認識を行い、距離標情報を決定する文字認識ステップと、
   前記撮影動画像登録ステップで登録された動画像に前記文字認識ステップで決定された距離標情報を紐付けて管理する動画像距離標情報管理ステップと
   を含むことを特徴とする距離標情報管理方法。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載した点検作業支援装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。