JP2020006845A - Track curvature estimation device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道分野における画像処理による線路曲率推定装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for estimating a track curvature by image processing in the field of railways.
従来、鉄道線路におけるカメラを用いたカーブの曲率の計測には、下記特許文献1のように、車両中心位置やカメラ位置などのパラメータを正確に測定し、これらのパラメータから計算により導出する方式がある。なお、下記特許文献1の目的は建築限界内の支障物の有無を測定するものであるが、下記特許文献1では、建築限界枠を計算するために必要な線路の曲率を画像処理にて求めており、またその方式が記述されている。
Conventionally, for measuring the curvature of a curve using a camera on a railway track, a method in which parameters such as a vehicle center position and a camera position are accurately measured and derived from these parameters by calculation as in
下記特許文献1には、線路を走行する車両に設置される、動画の撮影が可能なカメラと、上記カメラにより撮影される画像と上記車両の速度情報とを同期する画像同期装置とを有し、上記カメラが設置された上記車両を走行させながら上記カメラにより進行方向前方の線路空間を撮影し、上記線路上の互いに異なる位置であって、上記速度情報を用いて計算されるそれらの間の距離が選択された距離になる位置で撮影された、2枚の画像を比較することにより、上記線路空間における支障物の有無を検知する線路空間支障物検知システムが開示されている。
上記特許文献1は、車両前方に取り付けられたカメラの画像、車両の回転中心、及び、カメラの高さ等のパラメータから、対象とするカーブの曲率を計算して求める方式となっており、それゆえ当該パラメータを精密に測定する必要がある。
The above-mentioned
しかしながら、上記パラメータを精密に測定するのは構造上非常に難しいうえ、上記パラメータの測定誤差が曲率の計算に与える影響は大きい。さらに、フレーム毎に計算を行う必要があり、処理コストがかかるといった課題がある。 However, it is extremely difficult to precisely measure the above parameters structurally, and the measurement error of the above parameters has a large influence on the calculation of the curvature. Further, there is a problem that it is necessary to perform the calculation for each frame, which increases the processing cost.
上記技術的課題に鑑み、本発明は、各種パラメータを精密に測定せずとも、線路の曲率を簡便に求めることができる線路曲率推定装置及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above technical problems, an object of the present invention is to provide a line curvature estimating apparatus and method capable of easily obtaining a line curvature without precisely measuring various parameters.
上記課題を解決するための第1の発明に係る線路曲率推定装置は、
車両に設置され、該車両の進行方向の線路上におけるカーブを撮像するカメラと、
前記カメラにて取得した画像に基づき、前記カーブの曲率半径を求める処理部とを備え、
前記処理部は、
前記カーブの前記画像上の位置を求める線路位置検出部と、
前記カーブ上の複数点における実際の位置及びその曲率半径の情報が予め入力され、前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径との対応関係を求める係数計算部と、
前記カーブの前記画像上の位置及び前記対応関係に基づき、前記カーブの曲率半径を求める曲率半径推定部とを備える
ことを特徴とする。
A line curvature estimating apparatus according to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
A camera installed on the vehicle and imaging a curve on a track in a traveling direction of the vehicle;
A processing unit for calculating a radius of curvature of the curve based on the image acquired by the camera,
The processing unit includes:
A track position detection unit that determines the position of the curve on the image;
Information on the actual positions and the radii of curvature at a plurality of points on the curve is input in advance, and among the curves, the correspondence between the positions on the image corresponding to the actual positions at the plurality of points and the radii of the curvatures is shown. A coefficient calculation unit to be obtained;
A curvature radius estimating unit that calculates a curvature radius of the curve based on the position of the curve on the image and the correspondence relationship.
上記課題を解決するための第2の発明に係る線路曲率推定装置は、
上記第1の発明に係る線路曲率推定装置において、
前記カーブの前記画像上の位置、及び、前記複数点における実際の位置は、ともに枕木方向における位置であり、
前記係数計算部は、前記画像上の枕木方向における位置及び曲率の値をそれぞれ座標軸とした平面座標において、前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径の逆数の曲率を示す点をプロットし、プロットされた複数の前記点から前記対応関係を直線式として求める
ことを特徴とする。
A line curvature estimating apparatus according to a second aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimating apparatus according to the first aspect,
The position of the curve on the image, and the actual position at the plurality of points are both positions in the sleeper direction,
The coefficient calculating unit calculates, in plane coordinates using the position in the sleeper direction in the image direction and the value of the curvature as coordinate axes, a position on the image corresponding to an actual position at the plurality of points in the curve, and a curvature thereof. A point indicating the curvature of the reciprocal of the radius is plotted, and the correspondence is obtained as a linear equation from the plurality of plotted points.
上記課題を解決するための第3の発明に係る線路曲率推定装置は、
上記第2の発明に係る線路曲率推定装置において、
前記複数点が2点の場合、
前記係数計算部は、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記2点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた2つの前記点を通る直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする。
A line curvature estimating apparatus according to a third aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimating apparatus according to the second aspect,
When the plural points are two points,
The coefficient calculation unit plots, on the plane coordinates, a point on the image corresponding to the actual position at the two points and a point indicating the curvature of the curve, and passes through the two plotted points. The linear formula is obtained.
上記課題を解決するための第4の発明に係る線路曲率推定装置は、
上記第2の発明に係る線路曲率推定装置において、
前記複数点が3点以上の場合、
前記係数計算部は、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記3点以上の点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた3つ以上の前記点の近似直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする。
A line curvature estimating apparatus according to a fourth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimating apparatus according to the second aspect,
When the plurality of points is three or more,
The coefficient calculation unit plots, on the plane coordinates, points on the image corresponding to actual positions at the three or more points and points indicating the curvatures of the curves, and plots three or more points. The linear equation of the approximate straight line of the point is obtained.
上記課題を解決するための第5の発明に係る線路曲率推定装置は、
上記第1から4のいずれか1つの発明に係る線路曲率推定装置において、
前記係数計算部に予め入力される前記複数点における実際の位置、及び、前記線路位置検出部が求める前記カーブの前記画像上の位置は、ともに軌道中心の位置である
ことを特徴とする。
A line curvature estimating apparatus according to a fifth invention for solving the above-mentioned problems,
In the line curvature estimation device according to any one of the first to fourth aspects,
An actual position at the plurality of points input in advance to the coefficient calculating unit and a position on the image of the curve obtained by the track position detecting unit are both positions of a track center.
上記課題を解決するための第6の発明に係る線路曲率推定装置は、
上記第1から4のいずれか1つの発明に係る線路曲率推定装置において、
前記係数計算部に予め入力される前記複数点における実際の位置、及び、前記線路位置検出部が求める前記カーブの前記画像上の位置は、ともに片側線路の位置である
ことを特徴とする。
A line curvature estimating apparatus according to a sixth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems,
In the line curvature estimation device according to any one of the first to fourth aspects,
The actual positions at the plurality of points input in advance to the coefficient calculation unit and the position of the curve on the image obtained by the line position detection unit are the positions of one-sided lines.
上記課題を解決するための第7の発明に係る線路曲率推定方法は、
線路において測定対象となるカーブ上の複数点における実際の位置及びその曲率半径を取得する第1ステップと、
車両に設置されたカメラにより該車両の進行方向の線路上における前記カーブを撮像する第2ステップと、
前記カメラにて取得した画像から前記カーブの該画像上の位置を求める第3ステップと、
前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径との対応関係を求める第4ステップと、
前記カーブの前記画像上の位置及び前記対応関係に基づき、前記カーブの曲率半径を求める第5ステップとを備える
ことを特徴とする。
A method for estimating a line curvature according to a seventh aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
A first step of obtaining actual positions and radii of curvature at a plurality of points on a curve to be measured on the track;
A second step of imaging the curve on a track in a traveling direction of the vehicle by a camera installed on the vehicle;
A third step of determining the position of the curve on the image from the image acquired by the camera;
A fourth step of determining a correspondence between a position on the image corresponding to an actual position at the plurality of points and a radius of curvature of the curve,
A fifth step of calculating a radius of curvature of the curve based on the position of the curve on the image and the correspondence.
上記課題を解決するための第8の発明に係る線路曲率推定方法は、
上記第7の発明に係る線路曲率推定方法において、
前記カーブの前記画像上の位置、及び、前記複数点における実際の位置は、ともに枕木方向における位置であり、
前記第4ステップでは、前記画像上の枕木方向における位置及び曲率の値をそれぞれ座標軸とした平面座標において、前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径の逆数の曲率を示す点をプロットし、プロットされた複数の前記点から前記対応関係を直線式として求める
ことを特徴とする。
A line curvature estimating method according to an eighth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimation method according to the seventh aspect,
The position of the curve on the image, and the actual position at the plurality of points are both positions in the sleeper direction,
In the fourth step, a position on the image corresponding to an actual position at the plurality of points and the curvature on the image in plane coordinates using the position in the sleeper direction on the image in the sleeper direction and the value of the curvature as coordinate axes, respectively. A point indicating the curvature of the reciprocal of the radius is plotted, and the correspondence is obtained as a linear equation from the plurality of plotted points.
上記課題を解決するための第9の発明に係る線路曲率推定方法は、
上記第8の発明に係る線路曲率推定方法において、
前記複数点が2点の場合、
前記第4ステップは、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記2点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた2つの前記点を通る直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする。
A line curvature estimating method according to a ninth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimation method according to the eighth aspect,
When the plural points are two points,
The fourth step plots, in the plane coordinates, a point on the image corresponding to the actual position at the two points and a point indicating the curvature of the curve, and passes through the plotted two points The linear formula is obtained.
上記課題を解決するための第10の発明に係る線路曲率推定方法は、
上記第8の発明に係る線路曲率推定方法において、
前記複数点が3点以上の場合、
前記第4ステップは、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記3点以上の点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた3つ以上の前記点の近似直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする。
A line curvature estimating method according to a tenth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimation method according to the eighth aspect,
When the plurality of points is three or more,
The fourth step plots, in the plane coordinates, points on the image corresponding to actual positions at the three or more points and points indicating the curvature of the curves, and plots three or more points. The linear equation of the approximate straight line of the point is obtained.
上記課題を解決するための第11の発明に係る線路曲率推定方法は、
上記第7から10のいずれか1つの発明に係る線路曲率推定方法において、
前記第1ステップにおいて取得する前記複数点における実際の位置、及び、前記第3ステップにおいて求める前記カーブの前記画像上の位置は、ともに軌道中心の位置である
ことを特徴とする。
A line curvature estimating method according to an eleventh aspect of the present invention for solving the above problems,
In the line curvature estimation method according to any one of the seventh to tenth aspects,
An actual position at the plurality of points obtained in the first step and a position on the image of the curve obtained in the third step are both positions of a track center.
上記課題を解決するための第12の発明に係る線路曲率推定方法は、
上記第7から10のいずれか1つの発明に係る線路曲率推定方法において、
前記第1ステップにおいて取得する前記複数点における実際の位置、及び、前記第3ステップにおいて求める前記カーブの前記画像上の位置は、ともに片側線路の位置である
ことを特徴とする。
A line curvature estimating method according to a twelfth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems includes:
In the line curvature estimation method according to any one of the seventh to tenth aspects,
An actual position at the plurality of points acquired in the first step and a position on the image of the curve obtained in the third step are both positions of a one-side track.
本発明に係る線路曲率推定装置及び方法によれば、各種パラメータを精密に測定せずとも、線路の曲率を簡便に求めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the line curvature estimation apparatus and method concerning this invention, the curvature of a line can be calculated | required easily, without measuring various parameters precisely.
本発明に係る線路曲率推定装置及び方法は、走行車両の前方側に取り付けたエリアセンサカメラから得られた画像、及び、対応するカーブの曲率半径に基づき算出した係数から、画像上の線路位置の曲率半径を求める(推定)することで、計算で曲率を求める場合のような精密なカメラ設置条件を必要とせず、2点以上の曲率半径さえあれば換算係数を導出でき、未知のカーブにおいても曲率半径を求めることができるものである。 The track curvature estimating apparatus and method according to the present invention provide an image obtained from an area sensor camera mounted on the front side of a traveling vehicle, and a coefficient calculated based on a radius of curvature of a corresponding curve. By calculating (estimating) the radius of curvature, it is possible to derive a conversion coefficient as long as there are two or more radii of curvature, without the need for precise camera installation conditions as in the case of calculating the curvature by calculation. The radius of curvature can be determined.
以下、本発明に係る線路曲率推定装置及び方法について、実施例にて図面を用いて説明する。 Hereinafter, an apparatus and a method for estimating a line curvature according to the present invention will be described in embodiments with reference to the drawings.
まず、本実施例に係る線路曲率推定装置の構成について説明する。図1は、車両1に設置された本実施例に係る線路曲率推定装置を示す概略図である。図2は、本実施例に係る線路曲率推定装置を説明するブロック図である。
First, the configuration of the line curvature estimation device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a track curvature estimating device according to the present embodiment, which is installed in a
図1に示すように、車両1に設置された本実施例に係る線路曲率推定装置は、主に、エリアセンサカメラ11、記憶部12、及び、処理部13を備えている。
As shown in FIG. 1, the track curvature estimating apparatus according to the present embodiment installed in the
エリアセンサカメラ11は、線路2を走行する車両1の屋根上1aの前方に配置され、車両1の進行方向の線路2を撮像するものである。また、エリアセンサカメラ11にて取得した画像は、記憶部12に記憶される。
The
処理部13は、エリアセンサカメラ11にて取得し記憶部12に記憶された画像に基づき、線路2における測定対象のカーブの曲率半径を求める(推定する)。図2に示すように、処理部13は、線路位置検出部21、係数計算部22、及び、曲率半径推定部23を備えている。
The
線路位置検出部21は、エリアセンサカメラ11にて取得した画像から測定対象のカーブを検出(検出方法については例えば上記特許文献2参照)し、当該カーブの画像上の位置を求める。
The track
この処理について、図3A,3Bを用いて具体的に説明する。図3Aは、エリアセンサカメラ11により取得した画像Aを示す模式図であり、図3Bは、線路位置検出部21により画像Aからカーブの位置を検出した状態を示す模式図である。
This processing will be specifically described with reference to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an image A acquired by the
線路位置検出部21は、図3Aに示すような、エリアセンサカメラ11により取得した画像Aから、図3Bに示すように、(画像A上の)線路Bを検出する(図3B中にある複数の小円Cは、線路位置検出部21により線路Bを検出した様子を示すものである)。
The track
また、図3B中に破線で示すように、画像Aにおいて、枕木方向に延伸する仮想線と交わる線路Bの軌道中心Dをx座標[pix]として表す。これが、測定対象のカーブの画像上の位置を表すものとなる。以下では、この画像上の位置Dを「画像上線路位置D」と呼称する。 Further, as indicated by a broken line in FIG. 3B, in the image A, the orbit center D of the line B intersecting with the virtual line extending in the sleeper direction is represented as an x coordinate [pix]. This represents the position on the image of the curve to be measured. Hereinafter, the position D on the image will be referred to as “image line position D”.
係数計算部22は、線路位置検出部21で求めた画像上線路位置Dとは別に、事前に取得した、測定対象のカーブ上の複数点における実際の位置d及びその曲率半径Rの情報が予め入力されている。なお、ここでの「予め取得した」とは、エリアセンサカメラ11を用いるのではなく、実測により取得したということである。また、上記複数点における実際の位置dは線路2の枕木方向の位置、かつ線路2の軌道中心の位置を指し、以下ではこれを「実線路位置d」と呼称する。
The
そして係数計算部22は、上記複数点における実線路位置dに対応する画像上線路位置Dとその曲率半径Rとの対応関係を「曲率半径推定係数」として求める。
Then, the
図4は、係数計算部22で行う計算をグラフの一例である。
まず、図4に示すように、横軸を上記座標x、縦軸を曲率(曲率半径の逆数1/R)とした平面座標を用意する。
FIG. 4 is an example of a graph in which the calculation performed by the
First, as shown in FIG. 4, plane coordinates are prepared in which the horizontal axis represents the above-mentioned coordinates x and the vertical axis represents curvature (reciprocal 1 / R of the radius of curvature).
そして、測定対象のカーブのうち、上記複数点における実線路位置dに対応する画像上線路位置Dとその曲率(曲率半径の逆数1/R)を示す点(複数)をプロットする。 Then, among the curves to be measured, points (plurality) indicating the line position D on the image corresponding to the actual line position d at the plurality of points and the curvature thereof (reciprocal 1 / R of the radius of curvature) are plotted.
プロットされた複数の点は、大まかには直線的に分布される。そこで、これらの値を用いて近似直線(y=ax+b)を求める。これが、測定対象のカーブの曲率半径を推定する係数、すなわち曲率半径推定係数となる。ただし、これらの説明は上記複数点が3点以上の場合を想定したものである。 The plotted points are roughly linearly distributed. Therefore, an approximate straight line (y = ax + b) is obtained using these values. This is a coefficient for estimating the radius of curvature of the curve to be measured, that is, a radius of curvature estimation coefficient. However, these descriptions are based on the assumption that the plurality of points are three or more.
上記複数点が2点のみの場合は、図5に示すように、上記平面座標において、測定対象のカーブのうち、この2点における実線路位置dに対応する画像上線路位置Dとその曲率(1/R)を示す点をプロットし、プロットされた2つの点を通る直線の直線式を求めればよい(上述のごとく、仮により多くの点をプロットした場合には直線的に分布されることが分かっているため、2点を通る線を「直線」と想定して問題ない)。ただし、3点以上を用いて近似直線を求めた方が、推定誤差を低減することができる。 When the plurality of points are only two points, as shown in FIG. 5, in the plane coordinates, the line position D on the image corresponding to the actual line position d at the two points and the curvature ( 1 / R) may be plotted, and a linear equation of a straight line passing through the two plotted points may be obtained. (As described above, if more points are plotted, the points are distributed linearly. Is known, it is no problem to assume that a line passing through two points is a "straight line"). However, when the approximate straight line is obtained using three or more points, the estimation error can be reduced.
曲率半径推定部23は、(線路位置検出部21にて求めた)画像Aにおける測定対象のカーブ全体の画像上線路位置D、及び、(係数計算部22にて求めた)曲率半径推定係数に基づき、画像Aにおける測定対象のカーブ(すなわちフレーム毎の線路)の曲率を求め(推定し)、さらに、その逆数を取ることで曲率半径を求める。
The radius of
なお、線路位置検出部21は、曲率半径推定係数が既に求められているか否かによって、検出結果の出力先を変更する。つまり、曲率半径推定係数が未だ求められていなければ、画像上線路位置Dを係数計算部22に送信する。また、曲率半径推定係数が既に求められているのであれば、画像上線路位置Dを曲率半径推定部23に送信する。
Note that the line
すなわち、本実施例に係る線路曲率推定装置では、曲率半径推定係数を導出するのは一度でよく、それ以降は、求められた曲率半径推定係数に基づき曲率半径を求めることが可能となる。 That is, in the line curvature estimating apparatus according to the present embodiment, the curvature radius estimation coefficient need only be derived once, and thereafter, the curvature radius can be obtained based on the obtained curvature radius estimation coefficient.
また、本実施例では、画像A上の線路Bの軌道中心を画像上線路位置D、実際の線路2の軌道中心実線路位置dとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図6に示すように、画像A上の線路Bの片側線路の位置を画像上線路位置D、実際の線路2の片側線路の位置を実線路位置dとしてもよい。
Further, in the present embodiment, the track center of the track B on the image A is the track position D on the image, and the track center actual track position d of the
これは、軌道幅は事業者ごとに同一のため、軌道中心を求めなくとも、本実施例で説明した計算が成立するからである。そして、このように片側線路の位置を画像上線路位置Dとすることで、処理コストを低減させることができる。 This is because the track width is the same for each business operator, so that the calculation described in the present embodiment is satisfied without obtaining the track center. By setting the position of the one-side line as the line position D on the image, the processing cost can be reduced.
次に、図7のフローチャートを用いて本実施例に係る線路曲率推定装置を用いて曲率半径を求める手順を説明する。 Next, a procedure for obtaining the radius of curvature using the line curvature estimating apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS1では、予め、測定対象のカーブにおける複数点の、実線路位置d及びその曲率半径Rを、実測により取得しておく。 In step S1, the actual track position d and the curvature radius R of a plurality of points on the curve to be measured are obtained in advance by actual measurement.
ステップS2では、車両1に設置されたエリアセンサカメラ11により、車両1の進行方向の線路2上における測定対象のカーブを撮像し、これを記憶部12に記憶させる。
In step S <b> 2, the
ステップS3では、処理部13の線路位置検出部21により、画像Aから測定対象のカーブの画像上線路位置Dを求める。
In step S <b> 3, the line
ステップS4では、処理部13の係数計算部22により、上記複数点の、実線路位置dに対応する画像上線路位置D及び曲率半径Rに基づき、曲率半径推定係数を求める。なお、曲率半径推定係数は、係数計算部または曲率半径推定部において記憶されるものとする。
In step S4, the
ステップS5では、処理部13の曲率半径推定部23により、曲率半径推定係数及び測定対象のカーブの画像上線路位置Dに基づき、上記複数点以外の点も含めた測定対象のカーブの曲率半径Rを求める。
In step S5, the radius of curvature R of the curve to be measured including points other than the plurality of points is determined by the radius of
従来技術では、設置された車両中心やカメラ高さ等のパラメータを精密に測定しなければならず、さらに、フレーム毎の計算処理を行わなければならなかったのに対し、本実施例に係る線路曲率推定装置は、設置時に2点以上の線路位置及びその曲率半径を入力することにより、各座標における曲率半径を導出する係数を求めておくだけで、以降は、線路位置座標から簡単に曲率半径を計算することができるうえ、設置時の詳細なパラメータ測定を行う必要がなくなり、処理コストを低減することができる。 In the prior art, parameters such as the center of the installed vehicle and the height of the camera had to be precisely measured, and furthermore, calculation processing had to be performed for each frame. The curvature estimating device simply obtains a coefficient for deriving a radius of curvature at each coordinate by inputting two or more track positions and their radii of curvature at the time of installation, and thereafter simply calculates the radius of curvature from the line position coordinates. Can be calculated, and it is not necessary to perform detailed parameter measurement at the time of installation, and the processing cost can be reduced.
本発明は、鉄道分野における画像処理による線路曲率推定装置及び方法として好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable as a railway curvature estimating apparatus and method by image processing in the railway field.
1 車両
1a (車両1の)屋根上
2 線路
11 エリアセンサカメラ
12 記憶部
13 処理部
21 線路位置検出部
22 係数計算部
23 曲率半径推定部
A (エリアセンサカメラ11で取得した)画像
B (画像A上の)線路
C (画像A上の)小円
D (画像A上の)線路位置(軌道中心)
Claims (12)
前記カメラにて取得した画像に基づき、前記カーブの曲率半径を求める処理部とを備え、
前記処理部は、
前記カーブの前記画像上の位置を求める線路位置検出部と、
前記カーブ上の複数点における実際の位置及びその曲率半径の情報が予め入力され、前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径との対応関係を求める係数計算部と、
前記カーブの前記画像上の位置及び前記対応関係に基づき、前記カーブの曲率半径を求める曲率半径推定部とを備える
ことを特徴とする線路曲率推定装置。 A camera installed on the vehicle and imaging a curve on a track in a traveling direction of the vehicle;
A processing unit for calculating a radius of curvature of the curve based on the image acquired by the camera,
The processing unit includes:
A track position detection unit that determines the position of the curve on the image;
Information on the actual positions and the radii of curvature at a plurality of points on the curve is input in advance, and among the curves, the correspondence between the positions on the image corresponding to the actual positions at the plurality of points and the radii of the curvatures is shown. A coefficient calculation unit to be obtained;
A curvature radius estimating unit that obtains a curvature radius of the curve based on the position of the curve on the image and the correspondence relationship.
前記係数計算部は、前記画像上の枕木方向における位置及び曲率の値をそれぞれ座標軸とした平面座標において、前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径の逆数の曲率を示す点をプロットし、プロットされた複数の前記点から前記対応関係を直線式として求める
ことを特徴とする請求項1に記載の線路曲率推定装置。 The position of the curve on the image, and the actual position at the plurality of points are both positions in the sleeper direction,
The coefficient calculating unit calculates, in plane coordinates using the position in the sleeper direction in the image direction and the value of the curvature as coordinate axes, a position on the image corresponding to an actual position at the plurality of points in the curve, and a curvature thereof. The line curvature estimating device according to claim 1, wherein a point indicating a curvature of a reciprocal of a radius is plotted, and the correspondence is obtained as a linear expression from the plurality of plotted points.
前記係数計算部は、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記2点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた2つの前記点を通る直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする請求項2に記載の線路曲率推定装置。 When the plural points are two points,
The coefficient calculation unit plots, on the plane coordinates, a point on the image corresponding to the actual position at the two points and a point indicating the curvature of the curve, and passes through the two plotted points. The line curvature estimating apparatus according to claim 2, wherein the straight line equation is obtained.
前記係数計算部は、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記3点以上の点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた3つ以上の前記点の近似直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする請求項2に記載の線路曲率推定装置。 When the plurality of points is three or more,
The coefficient calculation unit plots, on the plane coordinates, points on the image corresponding to actual positions at the three or more points and points indicating the curvatures of the curves, and plots three or more points. The line curvature estimating device according to claim 2, wherein the straight line equation of the approximate straight line of the point is obtained.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の線路曲率推定装置。 The actual positions at the plurality of points input in advance to the coefficient calculation unit and the position on the image of the curve determined by the track position detection unit are both the positions of track centers. The line curvature estimating device according to any one of items 1 to 4.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の線路曲率推定装置。 The actual positions at the plurality of points input in advance to the coefficient calculating unit and the position of the curve on the image obtained by the line position detecting unit are both single-sided line positions. The line curvature estimating device according to any one of items 1 to 4.
車両に設置されたカメラにより該車両の進行方向の線路上における前記カーブを撮像する第2ステップと、
前記カメラにて取得した画像から前記カーブの該画像上の位置を求める第3ステップと、
前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径との対応関係を求める第4ステップと、
前記カーブの前記画像上の位置及び前記対応関係に基づき、前記カーブの曲率半径を求める第5ステップとを備える
ことを特徴とする線路曲率推定方法。 A first step of obtaining actual positions and radii of curvature at a plurality of points on a curve to be measured on the track;
A second step of imaging the curve on a track in a traveling direction of the vehicle by a camera installed on the vehicle;
A third step of determining the position of the curve on the image from the image acquired by the camera;
A fourth step of determining a correspondence between a position on the image corresponding to an actual position at the plurality of points and a radius of curvature of the curve,
A fifth step of obtaining a radius of curvature of the curve based on the position of the curve on the image and the correspondence relationship.
前記第4ステップでは、前記画像上の枕木方向における位置及び曲率の値をそれぞれ座標軸とした平面座標において、前記カーブのうち、前記複数点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率半径の逆数の曲率を示す点をプロットし、プロットされた複数の前記点から前記対応関係を直線式として求める
ことを特徴とする請求項7に記載の線路曲率推定方法。 The position of the curve on the image, and the actual position at the plurality of points are both positions in the sleeper direction,
In the fourth step, a position on the image corresponding to an actual position at the plurality of points and the curvature on the image in plane coordinates using the position in the sleeper direction on the image in the sleeper direction and the value of the curvature as coordinate axes, respectively. The line curvature estimating method according to claim 7, wherein a point indicating a curvature of a reciprocal of a radius is plotted, and the correspondence is obtained as a linear equation from the plurality of plotted points.
前記第4ステップは、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記2点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた2つの前記点を通る直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする請求項8に記載の線路曲率推定方法。 When the plural points are two points,
The fourth step plots, in the plane coordinates, a point on the image corresponding to the actual position at the two points and a point indicating the curvature of the curve, and passes through the plotted two points The line curvature estimating method according to claim 8, wherein the straight line equation is obtained.
前記第4ステップは、前記平面座標において、前記カーブのうち、前記3点以上の点における実際の位置に対応する前記画像上の位置とその曲率を示す点をプロットし、プロットされた3つ以上の前記点の近似直線の前記直線式を求める
ことを特徴とする請求項8に記載の線路曲率推定方法。 When the plurality of points is three or more,
The fourth step plots, in the plane coordinates, points on the image corresponding to actual positions at the three or more points and points indicating the curvature of the curves, and plots three or more points. The line curvature estimating method according to claim 8, wherein the straight line equation of the approximate straight line of the point is obtained.
ことを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の線路曲率推定方法。 The actual positions at the plurality of points obtained in the first step and the position on the image of the curve obtained in the third step are both the positions of the trajectory centers. The line curvature estimation method according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の線路曲率推定方法。 The actual positions at the plurality of points obtained in the first step and the position on the image of the curve obtained in the third step are both positions of a one-sided track. The line curvature estimation method according to any one of the above.
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