JP2021148589A - Trolley wire inspection device and trolley wire inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トロリ線検測装置及びトロリ線検測方法に関する。 The present invention relates to a trolley line inspection device and a trolley line inspection method.
電気鉄道車両は、線路上を走行するに際し、線路の上方に設けられたトロリ線からパンタグラフ等の集電装置を介して給電されることで、動力を得る。電気鉄道車両が通過するたびに、集電装置がトロリ線の下面に対して滑動する。このため、電気鉄道車両を継続して運用すると、トロリ線は徐々に摩耗し、最終的には破断する。したがって、トロリ線には摩耗限界が設定されており、トロリ線の残存直径が管理値を下回った場合には、トロリ線は新品に交換される。
一方、集電装置の接触部も摩耗するため、接触部が一か所に集中しないように、トロリ線はレール直角方向にジグザグに偏位させて設置しており、この偏位量も管理されている。
これらの、トロリ線の検査測定を作業員が手作業で行うには、多大な手間を要する。したがって、トロリ線の自動検測装置やシステムが、運用されている。
When traveling on a railroad track, an electric railroad vehicle obtains power by supplying power from a trolley wire provided above the railroad track via a current collector such as a pantograph. Each time an electric railroad vehicle passes, the current collector slides against the underside of the trolley wire. Therefore, if the electric railway vehicle is continuously operated, the trolley wire gradually wears and eventually breaks. Therefore, a wear limit is set for the trolley wire, and when the remaining diameter of the trolley wire falls below the control value, the trolley wire is replaced with a new one.
On the other hand, since the contact part of the current collector also wears, the trolley wire is installed in a zigzag manner in the direction perpendicular to the rail so that the contact part is not concentrated in one place, and this deviation amount is also controlled. ing.
It takes a lot of time and effort for the worker to manually perform the inspection and measurement of the trolley wire. Therefore, automatic trolley wire inspection devices and systems are in operation.
上記のような装置においては、電気鉄道車両の上方に、トロリ線の下側に位置する摩耗領域を照射する照明と、当該照明により照射された摩耗領域を撮像するラインセンサが設けられることがある。ラインセンサは、上向きに、走査線がトロリ線を横切るように設けられ、ラインセンサにより撮像された画像を時系列的に並べてラインセンサ画像が生成される。このラインセンサ画像に画像処理を適用した上で、例えばトロリ線の高さや太さ等のトロリ線の仕様に関する既知のデータを用いることで、トロリ線の偏位や残存直径が計算される。
例えば、特許文献1に、上記のような装置が開示されている。
In a device as described above, an illumination that irradiates a wear area located below the trolley line and a line sensor that images the wear area illuminated by the illumination may be provided above the electric railway vehicle. .. The line sensor is provided so that the scanning line crosses the trolley line upward, and the images captured by the line sensor are arranged in chronological order to generate the line sensor image. After applying image processing to this line sensor image, the deviation and residual diameter of the trolley wire are calculated by using known data on the specifications of the trolley wire such as the height and thickness of the trolley wire.
For example, Patent Document 1 discloses the above-mentioned device.
上記のような装置においては、ラインセンサは上向きに設けられているため、ラインセンサ画像中の背景には、基本的には空が写されるが、場合によっては周囲の建築物や樹木など、空以外の物体が写り込むことがある。
また、トロリ線を撮像する時間帯に依存して、背景の輝度値が大きく変動する。例えば、晴れた昼間であれば輝度値は高くなるが、曇りであると輝度値は低くなるし、夜間やトンネル内等では輝度値は更に低下する。
In the above device, since the line sensor is provided facing upward, the sky is basically reflected in the background in the line sensor image, but in some cases, surrounding buildings, trees, etc. Objects other than the sky may be reflected.
In addition, the brightness value of the background fluctuates greatly depending on the time zone in which the trolley line is imaged. For example, in the daytime when it is sunny, the brightness value becomes high, but when it is cloudy, the brightness value becomes low, and in the nighttime or in a tunnel, the brightness value further decreases.
このように、ラインセンサ画像の背景の輝度値や、空以外の物体の写り込みの程度が、上記装置を実行させる線路区間や天候に依存して大きく異なる。
摩耗領域を正確に抽出するためには、基本的には、このような背景の影響を考慮し、処理対象となる画像に適した画像処理アルゴリズムやパラメータを、適宜選択するのが望ましい。
しかし、作業員が画像を都度確認して、これに適する画像処理アルゴリズムやパラメータを選択するのは、大きな工数を要する。
トロリ線を、容易に、かつ撮像環境の影響を低減して精度よく検測することが望まれている。
As described above, the brightness value of the background of the line sensor image and the degree of reflection of an object other than the sky greatly differ depending on the track section on which the device is executed and the weather.
In order to accurately extract the wear area, it is basically desirable to appropriately select an image processing algorithm and parameters suitable for the image to be processed in consideration of the influence of such a background.
However, it takes a lot of man-hours for the worker to check the image each time and select an image processing algorithm or parameter suitable for the image.
It is desired to inspect the trolley wire easily and accurately by reducing the influence of the imaging environment.
本発明が解決しようとする課題は、ラインセンサにより撮像された画像を基にトロリ線を検測するに際し、検測を容易に、かつ撮像環境の影響を低減して精度よく実行可能な、トロリ線検測装置及びトロリ線検測方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that when the trolley line is inspected based on the image captured by the line sensor, the inspection can be easily performed and the influence of the imaging environment can be reduced and the trolley can be accurately executed. It is to provide a line inspection device and a trolley line inspection method.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、トロリ線を撮像するラインセンサを備え、当該ラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測装置であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成する、ラインセンサ画像生成部と、前記ラインセンサ画像と、当該ラインセンサ画像内の各画素に対する、当該画素が前記トロリ線の摩耗領域に該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習された学習モデルと、当該学習モデルに対し、前記ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素が前記摩耗領域に該当するか否かを推論し、前記摩耗領域を抽出した摩耗領域抽出画像を生成する、摩耗領域抽出部と、当該摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径の算出、偏位の算出、過剰摩耗の判定のいずれかまたはいずれかの組み合わせを実行する、トロリ線検測部と、を備える、トロリ線検測装置を提供する。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the present invention is a trolley line inspection device comprising a line sensor that captures a trolley line and inspecting the trolley line based on an image captured by the line sensor as an input image. For each pixel in the line sensor image generator, the line sensor image, and the line sensor image, which generates a line sensor image by arranging the input images in chronological order, the pixel corresponds to the wear region of the trolley line. The line sensor image is input to the training model deeply trained by semantic segmentation and the training model using the correct answer value of whether or not to be training data, and the line sensor image is input to each pixel in the line sensor image. The residual diameter of the trolley wire is based on the wear region extraction unit that infers whether or not the pixel corresponds to the wear region and generates a wear region extract image that extracts the wear region, and the wear region extract image. Provided is a trolley line inspection device including a trolley line inspection unit that executes any or a combination of calculation, deviation calculation, and determination of excess wear.
また、本発明は、トロリ線を撮像するラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測方法であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成し、前記ラインセンサ画像と、当該ラインセンサ画像内の各画素に対する、当該画素が前記トロリ線の摩耗領域に該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習された学習モデルに対し、前記ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素が前記摩耗領域に該当するか否かを推論し、前記摩耗領域を抽出した摩耗領域抽出画像を生成し、当該摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径の算出、偏位の算出、過剰摩耗の判定のいずれかまたはいずれかの組み合わせを実行する、トロリ線検測方法を提供する。 Further, the present invention is a trolley line inspection method in which an image captured by a line sensor that captures a trolley line is used as an input image and the trolley line is inspected based on the input image, and the input image is time-series. A line sensor image is generated by arranging them side by side, and the line sensor image and the correct answer value for each pixel in the line sensor image as to whether or not the pixel corresponds to the wear region of the trolley wire are used as learning data and semantically. The line sensor image is input to the learning model deeply trained by segmentation, and for each pixel in the line sensor image, it is inferred whether or not the pixel corresponds to the wear region, and the wear region. A wear region extract image is generated, and based on the wear region extract image, any one or a combination of calculation of the residual diameter of the trolley wire, calculation of deviation, and determination of excess wear is executed. A trolley line inspection method is provided.
本発明によれば、ラインセンサにより撮像された画像を基にトロリ線を検測するに際し、検測を容易に、かつ撮像環境の影響を低減して精度よく実行可能な、トロリ線検測装置及びトロリ線検測方法を提供することができる。 According to the present invention, when inspecting a trolley line based on an image captured by a line sensor, the trolley line inspection device can easily perform the inspection and can accurately execute the inspection by reducing the influence of the imaging environment. And a trolley line inspection method can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態におけるトロリ線検測装置20が搭載された、トロリ線の検測を行う検査車両1の走行環境を示す説明図である。
検査車両1は、地面に敷設された一対の線路2上を走行する。線路2の側には、線路2に沿って間隔をおいて、複数の電柱3が立設されている。電柱3にはビーム5や曲引き金具6が設けられている。ビーム5の上方には、検査車両1に電力を供給するための電力線であるき電線4が、線路2の延びる方向Rに沿って延在し、ビーム5に支持されて設けられている。ビーム5や曲引き金具6の下側には、同様に線路2の延びる方向Rに沿って延在するように、次に説明するトロリ線9を吊架する吊架線7が、ビーム5や曲引き金具6に支持されて設けられている。吊架線7には、線路2の延びる方向Rに略一定の間隔をおいて、複数のハンガ8が吊架されて設けられている。
トロリ線9は、これら複数のハンガ8に、一定の張力を有するように吊架されて、吊架線7の下側に、吊架線7と略平行となるように設けられている。トロリ線9には、図示されないき電分岐線によって、き電線4から電力が供給される。
検査車両1の上面1aには、パンタグラフ等の集電装置1bが設けられており、検査車両1が走行中に集電装置1bがトロリ線9に接触することで、トロリ線9から検査車両1に電力が供給される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a running environment of an inspection vehicle 1 that inspects a trolley line and is equipped with the trolley
The inspection vehicle 1 travels on a pair of
The
A
トロリ線9が線路2と、平面視したときに平行に設けられていると、集電装置1bのトロリ線9と接する部分が限定されるため、集電装置1bの限られた部分が偏って摩耗し損傷するおそれがある。これを防ぐため、トロリ線9は線路2の延びる方向Rに沿って、緩やかにジグザグに蛇行するように設けられている。トロリ線9においては、この蛇行により生じる、一対の線路2間の中心に対するトロリ線9の左右の偏りである偏位が、厳重に管理されている。
If the
検査車両1をはじめとした電気鉄道車両が通過するたびに、集電装置1bがトロリ線9の下面に対して滑動する。このため、電気鉄道車両を継続して運用すると、トロリ線9は徐々に摩耗し、最終的には破断する。したがって、トロリ線9には摩耗限界が設定されており、トロリ線9の残存直径が管理値を下回った場合には、トロリ線9は新品に交換される。
本実施形態におけるトロリ線検測装置20は、トロリ線9の残存直径や偏位を測定することで、トロリ線9を検測する。
図2は、トロリ線検測装置20のブロック図である。図1、図2に示されるように、トロリ線検測装置20は、照明21、ラインセンサ22、及び制御装置23を備えている。
Every time an electric railway vehicle such as the inspection vehicle 1 passes, the
The trolley
FIG. 2 is a block diagram of the trolley
照明21は、検査車両1の上面1aに、光を上方に向けて照射するように設けられている。次に説明するラインセンサ22によってトロリ線9を撮像した際に、トロリ線9の下側の、集電装置1bが滑動することによりトロリ線9が摩耗して平面状に形成された摩耗領域が、照明21の光を反射することにより、明るい領域として表示されるように撮像される。
The
ラインセンサ22は、照明21と同様に、検査車両1の上面1aに設けられている。ラインセンサ22は、縦方向に1画素、横方向に複数の、例えば8192画素の画素数で構成される画像を撮像するカメラである。本実施形態においては、ラインセンサ22は、グレースケールの画像を撮像するため、各画素は1つの輝度値を有している。
ラインセンサ22は、鉛直方向上向きに、かつ走査線22aの方向22bが線路2の延びる方向Rに直交して、図示されない枕木の延在する方向と同一となるように設けられている。これにより、ラインセンサ22の走査線22aがトロリ線9を横切るようになっている。
ラインセンサ22は、検査車両1の走行中に、短い時間間隔をおいて連続的に、トロリ線9を撮像する。ラインセンサ22により撮像された画像は、入力画像として、制御装置23に送信される。
The
The
The
制御装置23は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。制御装置23は、検査車両1に搭載されている。
検査車両1は、ラインセンサ画像生成部30、摩耗領域抽出部31、及びトロリ線検測部32を備えている。摩耗領域抽出部31は、学習部35と補間処理部37を備えている。学習部35は、後に説明する学習モデル40と、学習データ記憶部36を備えている。トロリ線検測部32は、トロリ線偏位算出部38とトロリ線残存直径算出部39を備えている。
これら制御装置23の構成要素のうち、学習データ記憶部36以外は、例えば上記の各情報処理装置内のCPUにより実行されるソフトウェア、プログラムであってよい。また、学習データ記憶部36は、上記各情報処理装置内外に設けられた半導体メモリや磁気ディスクなどの記憶装置により実現されていてよい。
The
The inspection vehicle 1 includes a line sensor
Of the components of the
ラインセンサ画像生成部30は、ラインセンサ22から入力画像を受信し、これを縦方向に時系列的に、例えば1000ラインを並べた整列画像を生成し、これをラインセンサ画像とする。
図3は、ラインセンサ画像50の説明図である。ラインセンサ画像50において、横方向Xは、ラインセンサ22の走査線22aの方向22bであり、縦方向Yは、時系列の方向、すなわち入力画像が並べられる方向である。
The line sensor
FIG. 3 is an explanatory diagram of the
図3に示されるラインセンサ画像50には、最も手前に、トロリ線9が撮像されている。トロリ線9は新品の状態においては略円形の断面を有しており、その下側が集電装置1bの滑動によって削られて、平面状の摩耗領域9aとなっている。摩耗領域9aには、照明21により光が照射されるため、明るく撮像されている。トロリ線9の、摩耗領域9aの両側には、摩耗領域9aの幅方向端部から外側へと湾曲しながら上方へと続くトロリ線9の表面が、側面領域9bとして撮像されている。すなわち、この側面領域9bは、トロリ線9の、集電装置1bが滑動、摺動しない、非摺動面である。図3のラインセンサ画像50においては、トロリ線9が曲引き金具6により屈曲する部分が撮像されている。
トロリ線9の奥には、吊架線7が撮像されている。吊架線7のさらに奥には、き電線4と、これらを支持するビーム5、曲引き金具6が撮像されている。ビーム5と曲引き金具6は、ラインセンサ22の撮像間隔の影響で、実際よりも細く撮像されている。
トロリ線9、吊架線7、き電線4、ビーム5、及び曲引き金具6の背景として、空10が撮像されている。
In the
Behind the
The
ラインセンサ画像生成部30は、このような整列画像であるラインセンサ画像50を生成し、摩耗領域抽出部31へと送信する。
The line sensor
摩耗領域抽出部31の学習部35は、ラインセンサ画像50を受信し、ラインセンサ画像50内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かを推論し、摩耗領域9aを抽出する。この推論を効果的に行うために、学習部35は機械学習器を備えており、この機械学習器を深層学習して学習モデル40を生成する。学習部35は、実際に摩耗領域9aを抽出する処理を行う際には、この学習が完了した学習モデル40を使用して、入力されたラインセンサ画像50内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かを推論する。
すなわち、機械学習器は、人工知能ソフトウェアの一部であるプログラムモジュールとして利用される、適切な学習パラメータが学習された学習モデル40を生成するものである。
以下、説明を簡単にするため、学習部35が備えている機械学習器と、これが学習されて生成される学習モデルをともに、同じ符号を付して、学習モデル40と呼称する。
The
That is, the machine learning device generates a
Hereinafter, for the sake of simplicity, both the machine learning device included in the
学習モデル40の学習前の時点において、学習データ記憶部36には、多くのラインセンサ画像50が、学習データとして格納されている。
学習データ記憶部36に保存された各ラインセンサ画像50は、この学習モデル40の深層学習における、入力画像として使用される。学習モデル40が、入力されたラインセンサ画像50に対して深層学習するためには、深層学習の目標となる、ラインセンサ画像50に対応する教師データが必要である。
At the time before learning of the
Each
各ラインセンサ画像50に対応する教師データは、ラインセンサ画像50内の各画素に対する、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かの正解値である。より詳細には、正解値は、学習画像45内の各画素に対応して表示される物が、摩耗領域9aか、またはそれ以外のものであるかとして大別される分類区分のいずれに該当するかを示すものである。
特に本実施形態においては、各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かを示す値である摩耗領域値、及び当該画素が摩耗領域9a以外のものに該当するか否かを示す値である背景値の、2つの値の組み合わせが正解値となる。摩耗領域値、背景値には、画素が分類区分内の各要素に該当する場合には例えば1が、該当しない場合には例えば0が、設定される。したがって、各画素に対して、各要素が0または1の、摩耗領域値、背景値の組み合わせである(摩耗領域値、背景値)が正解値となる。
例えば、図3において摩耗領域9aに該当する画素の正解値は、(1、0)となり得る。摩耗領域9a以外に該当する画素の正解値は、(0、1)となり得る。
The teacher data corresponding to each
In particular, in the present embodiment, for each pixel, the wear area value which is a value indicating whether or not the pixel corresponds to the
For example, in FIG. 3, the correct answer value of the pixel corresponding to the
各分類区分に固有の色を対応づけた際に、各画素を、対応する正解値が該当する分類区分の色で着色した画像を、以下、教師画像と呼称する。すなわち、教師画像は、ラインセンサ画像50と同等の解像度を備えており、各画素は、ラインセンサ画像50において当該画素に対応する画素に表示される物体が該当する分類区分に対応した色を有している。
図4は、教師画像51の説明図である。ラインセンサ画像50の、摩耗領域9aに相当する領域は白く、及び摩耗領域9a以外に相当する背景領域11は黒く、それぞれ着色されている。
教師画像51は、ラインセンサ画像50に対応付けられて、ラインセンサ画像50とあわせて学習データとして、学習データ記憶部36に保存されている。
An image in which each pixel is colored with the color of the classification category to which the corresponding correct answer value corresponds when the unique color is associated with each classification category is hereinafter referred to as a teacher image. That is, the teacher image has the same resolution as the
FIG. 4 is an explanatory diagram of the
The
学習部35の学習モデル40は、上記のような学習データにより深層学習される。図5は、学習モデル40の模式的なブロック図である。本実施形態においては、学習モデル43は、全層畳み込みネットワークにより実現されて、セマンティックセグメンテーションにより、入力された画像内の各画素が異常に該当するか否かを推論するように、学習されている。
学習モデル40は、複数の畳み込み層41a、41b、41cを備えた畳み込み処理部41と、複数の逆畳み込み層42c、42b、42aを備えた逆畳み込み処理部42を備えている。
The
The
摩耗領域抽出部31は、学習データ記憶部36からラインセンサ画像50を取得し、初段の畳み込み層41aへと入力する。
畳み込み層41aは、図示されない所定の数のフィルタを備えている。学習モデル40は、これらのフィルタを用いて畳み込みフィルタ処理を実行し、フィルタの数に応じた特徴マップを生成する。
畳み込み層41aにおいて生成された特徴マップは、次段の畳み込み層41bの入力画像となる。
畳み込み層41b、41cにおいても同様に畳み込みフィルタ処理が実行され、特徴マップが生成される。畳み込み層41cにおいて生成された特徴マップは、逆畳み込み処理部42の逆畳み込み層42cへの入力となる。
The wear
The
The feature map generated in the
Similarly, the convolution filter processing is executed in the convolution layers 41b and 41c, and the feature map is generated. The feature map generated in the
逆畳み込み処理部42は、畳み込み処理部41と対称的な構造となっている。すなわち、ラインセンサ画像50は畳み込み処理部41により低次元に圧縮されたが、逆畳み込み処理部42においては、低次元に圧縮された状態から拡大し、復元されるように動作する。より詳細には、畳み込み層41cに対応する逆畳み込み処理を実行する逆畳み込み層42c、畳み込み層41bに対応する逆畳み込み処理を実行する逆畳み込み層42b、及び畳み込み層41aに対応する逆畳み込み処理を実行する逆畳み込み層42aを順に経ることで、出力データが生成される。
The
学習モデル40は、出力データとして、教師データと同様な要領で、ラインセンサ画像50内の各画素が分類区分の各々に該当し得る確率を出力する。例えば、ある画素に対し、当該画素が摩耗領域9aに該当する確率が0.8、摩耗領域9a以外に該当する確率が0.2であると、学習モデル40が推論した場合、当該画素に対して(0.8、0.2)の値の組み合わせが出力される。
出力データに基づき、図4に示される教師画像51と同様に表現した画像を、以下、推論結果画像52と呼称する。すなわち、推論結果画像52は、推論結果の各々に関する情報を、これに対応する画素の位置に、色として反映して配置した画像であり、図4に示されるように、各画素が、当該画素に対応する出力値に含まれる複数の確率値の中で、最も高い値の確率に対応する分類区分に対応した色を有するようになっている。
The
An image expressed in the same manner as the
上記のように各畳み込み層41a、41b、41cの各々において生成された特徴マップは、画像内の物体の位置のずれや大きさの違いの影響を受けにくいものとなっている。換言すれば、畳み込み処理部41により生成された特徴マップにおいては、物体の位置に関する情報の多くが失われている。
ここで、各逆畳み込み層42c、42b、42aにおいては、上記のように対応する畳み込み層41c、41b、41aに対応する処理を実行するとともに、各畳み込み層41c、41b、41aにおける処理データを使用することによって、各畳み込み層41a、41b、41cにおいて失われた位置情報を補完している。これにより、逆畳み込み処理部42から出力された推論結果画像52は、位置情報が画素単位で復元されたものとなっている。
As described above, the feature maps generated in each of the
Here, in each of the deconvolution layers 42c, 42b, 42a, the processing corresponding to the
学習モデル40では、推論結果画像52における各画素に関する推論結果が、入力されたラインセンサ画像50に対応する教師データの正解値に近い値となるように、機械学習が行われる。このために、学習部35は、入力されたラインセンサ画像50に対応する教師画像51を学習データ記憶部36から取得し、教師画像51内の正解値と推論結果画像52の値を画素単位で比較して、例えば各画素間のこれらの差分の2乗誤差をコスト関数として計算する。
その上で、このコスト関数を小さくするように、誤差逆伝搬法等により、各フィルタの重みの値等を調整することで、学習モデル40が機械学習される。
結果として、例えば、図3において摩耗領域9aに該当する画素の、教師画像51上での正解値は(1、0)であるため、出力データの当該画素に対応する出力値としては、1番目の摩耗領域9aに該当する確率値が他よりも1に近く、他の確率値が1番目の確率値よりも0に近い値の組み合わせとなり得る。
このように、学習が終了した学習モデル40は、何らかの画像が入力画像として入力された際に、入力画像内の各画素に対し、当該画素が分類区分の各々に該当し得る確率を出力する。
In the
Then, the
As a result, for example, in FIG. 3, the correct answer value of the pixel corresponding to the
In this way, when some image is input as an input image, the
実際にトロリ線9を検測する際には、摩耗領域抽出部31は、上記のように機械学習された学習モデル40に対し、ラインセンサ画像生成部30によって生成されたラインセンサ画像50を入力し、推論結果画像52を生成する。
補間処理部37は、推論結果画像52に対し、画像を縦方向Yに膨張、収縮させることで、縦方向Yに近接して分断されて表されている摩耗領域9aをつなぎ合わせる、クロージング処理を実行する。
このようにして、摩耗領域抽出部31は、ラインセンサ画像50を基に、摩耗領域9aが抽出された摩耗領域抽出画像を生成し、トロリ線検測部32に送信する。
When actually inspecting the
The
In this way, the wear
トロリ線検測部32のトロリ線偏位算出部38は、摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線9の偏位を計算する。図6は、偏位の算出原理の説明図である。
トロリ線偏位算出部38は、摩耗領域9aの重心座標d(単位:画素)を計算する。トロリ線偏位算出部38は、この重心座標と、事前に設定されたパラメータである、線路2からラインセンサ22のセンサ面22cまでの距離hs(mm)、ラインセンサ22のレンズの焦点距離f(mm)、ラインセンサ22のセンサ面22cの長さs(mm)、ラインセンサ22の画素数p(画素)、及び、本トロリ線検測装置20以外の他の測定装置により計算された、線路2からトロリ線9までの距離h(mm)を用いて、偏位D(単位:mm)を、次式により計算する。
The trolley line
トロリ線偏位算出部38は、上記のようにトロリ線9の偏位を計算し、トロリ線9が、摩耗領域抽出画像に対応する実際の場所において許容される偏位の範囲内に位置しているか否かを判定する。
トロリ線9が許容される偏位の範囲内に位置していない場合は異常であると判断し、記録する。
The trolley line
If the
トロリ線残存直径算出部39は、摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線9の残存直径を算出する。図7は、残存直径の算出原理の説明図である。
本実施形態においては、トロリ線9の残存直径、すなわち摩耗後のトロリ線9の高さを、残存直径として計算する。
トロリ線残存直径算出部39は、摩耗領域9aの摩耗面幅w(画素)を計算する。トロリ線残存直径算出部39は、摩耗領域9aの重心座標d(画素)と摩耗面幅w(画素)を基に、トロリ線9の実際の摩耗面幅W(mm)を計算する。トロリ線9の残存直径Dr(mm)は、この摩耗面幅W(mm)と、トロリ線9の半径を用いて、次式により表される。
In the present embodiment, the residual diameter of the
The trolley wire residual
トロリ線残存直径算出部39は、上記のようにトロリ線9の残存直径を計算し、残存直径が管理値を下回っていないか判定する。
残存直径が管理値を下回っている場合は異常であると判断し、その旨を記録する。
The trolley wire residual
If the remaining diameter is less than the control value, it is judged to be abnormal and a record to that effect is recorded.
次に、図1〜図7、及び図8を用いて、上記のトロリ線検測装置20を用いたトロリ線検測方法を説明する。図8は、本実施形態におけるトロリ線検測方法のフローチャートである。
Next, a trolley line inspection method using the above-mentioned trolley
まず、ラインセンサ画像50と、当該ラインセンサ画像50内の各画素に対する、当該画素がトロリ線9の摩耗領域9aに該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより、学習モデル40を深層学習する。
実際にトロリ線9を検測する際には、処理が開始されると(ステップS1)、ラインセンサ画像生成部30は、ラインセンサ22から入力画像を受信し、これを基にラインセンサ画像50を生成し、摩耗領域抽出部31へと送信する。
摩耗領域抽出部31は、ラインセンサ画像50を受信し、学習が終了した学習モデル40にラインセンサ画像50を入力し、ラインセンサ画像50内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かを推論して、推論結果画像52を生成する(ステップS9)。
補間処理部37は、推論結果画像52に対してクロージング処理を実行する(ステップS11)。
このようにして、摩耗領域抽出部31は、ラインセンサ画像50を基に、摩耗領域9aが抽出された摩耗領域抽出画像を生成し、トロリ線検測部32に送信する。
First, the
When actually inspecting the
The wear
The
In this way, the wear
トロリ線検測部32のトロリ線偏位算出部38は、摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線9の偏位を計算する(ステップS15)。
また、トロリ線検測部32のトロリ線残存直径算出部39は、摩耗領域抽出画像を基に、トロリ線9の残存直径を算出する(ステップS17)。
The trolley line
Further, the trolley wire residual
次に、上記のトロリ線検測装置20及びトロリ線検測方法の効果について説明する。
Next, the effects of the trolley
本実施形態におけるトロリ線検測装置20は、トロリ線9を撮像するラインセンサ22を備え、ラインセンサ22により撮像された画像を入力画像としてこれを基にトロリ線9を検測する、トロリ線検測装置20であって、入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像50を生成する、ラインセンサ画像生成部30と、ラインセンサ画像50と、当該ラインセンサ画像50内の各画素に対する、当該画素がトロリ線9の摩耗領域9aに該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習された学習モデル40と、学習モデル40に対し、ラインセンサ画像50を入力し、ラインセンサ画像50内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かを推論し、摩耗領域9aを抽出した摩耗領域抽出画像を生成する、摩耗領域抽出部31と、摩耗領域抽出画像を基に、トロリ線9の残存直径の算出と偏位の算出を実行する、トロリ線検測部32と、を備える。
また、本実施形態におけるトロリ線検測方法は、トロリ線9を撮像するラインセンサ22により撮像された画像を入力画像としてこれを基にトロリ線9を検測する、トロリ線検測方法であって、入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像50を生成し、ラインセンサ画像50と、当該ラインセンサ画像50内の各画素に対する、当該画素がトロリ線9の摩耗領域9aに該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習された学習モデル40に対し、ラインセンサ画像50を入力し、ラインセンサ画像50内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かを推論し、摩耗領域9aを抽出した摩耗領域抽出画像を生成し、摩耗領域抽出画像を基に、トロリ線9の残存直径の算出と偏位の算出を実行する。
上記のような構成、方法によれば、学習モデル40は、ラインセンサ画像50と、当該ラインセンサ画像50内の各画素に対する、当該画素がトロリ線9の摩耗領域9aに該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習されている。この学習モデル40を用いて、ラインセンサ画像50内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9aに該当するか否かが推論される。
すなわち、ラインセンサ画像50の各画素に対して、画素単位で摩耗領域9aに該当するか否かが推論されるため、摩耗領域9aに関する正確な情報を、摩耗領域抽出部31が出力可能である。
また、学習モデル40はセマンティックセグメンテーションにより、摩耗領域9aの特徴を把握するように学習されているため、摩耗領域9aの抽出に際し、ラインセンサ22によって撮像された天候や時間等の撮像環境の影響を受けにくい。
したがって、トロリ線9の検測、本実施形態においては残存直径と偏位の算出を、撮像環境の影響を低減して、精度よく行うことができる。
また、学習モデル40は、一旦適切に学習されると、再学習や特段のパラメータ設定等を行う必要なく、使用することができる。特に、上記のように学習モデル40による摩耗領域9aの抽出は撮像環境の影響を受けにくいため、撮像環境に応じて処理内容を変更したりする必要がない。したがって、トロリ線検測装置20の運用が容易であり、トロリ線9を容易に検測可能となる。
The trolley
Further, the trolley line inspection method in the present embodiment is a trolley line inspection method in which an image captured by the
According to the above configuration and method, the
That is, since it is inferred for each pixel of the
Further, since the
Therefore, the inspection of the
Further, once the learning
[実施形態の第1変形例]
次に、図9〜図14を用いて、上記実施形態として示したトロリ線検測装置20及びトロリ線検測方法の第1変形例を説明する。図9は、本変形例に関するトロリ線検測装置のブロック図である。図10は、本変形例に関するトロリ線検測装置において、二値化処理後の画像の説明図である。図11は、本変形例に関するトロリ線検測装置において、二値化処理後の画像において領域選択を行った状態の説明図である。図12は、本変形例に関するトロリ線検測装置において、選択された領域をラインセンサ画像に適用した状態の説明図である。図13は、本変形例に関するトロリ線検測装置において、選択された領域でラインセンサ画像を切り出した状態の説明図である。図14は、本変形例に関するトロリ線検測装置を用いて動作される、トロリ線検測方法のフローチャートである。本変形例におけるトロリ線検測装置20Aは、上記実施形態のトロリ線検測装置20とは、ラインセンサ画像生成部30Aが、線条物抽出部60、二値化部61、及び画像切り出し部62を備えている点が異なっている。
本変形例のラインセンサ画像生成部30Aにおいては、上記実施形態において図3を用いて示した、ラインセンサ22からの入力画像を時系列に並べた整列画像をラインセンサ画像として摩耗領域抽出部31に送付しない。ラインセンサ画像生成部30Aは、この整列画像に対し、線条物抽出部60、二値化部61、及び画像切り出し部62により更なる処理を適用して、ラインセンサ画像を生成する。
[First Modified Example of Embodiment]
Next, a first modification of the trolley
In the line sensor
線条物抽出部60は、図3に示される整列画像に対し、例えば画像を収縮、膨張させてオープニングした後に、膨張収縮させる元となる画像を減算するGSTH(グレースケールトップハット)処理を適用することで、横方向Xに延在している線条物を抽出する。
その後、二値化部61において、線条物とそれ以外の領域の各々に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大となるように、画像に応じて二値化の閾値を決定する、判別分析二値化処理により、二値化処理を行う。図10には、この二値化後の画像である二値化画像65が示されている。本変形例においては、線条物が白く、線条物以外の領域が黒くなるように、二値化画像65が生成されている。
The linear
After that, the
画像切り出し部62は、二値化画像65に対し、白い領域を囲繞するような領域R1を、特に横方向Xに白い領域と領域R1の外縁との間に十分な間隔を有するように、設定する。そして、画像切り出し部62は、図12に示されるように、整列画像に対し、二値化画像65に対して設定された領域R1を、二値化画像65と同一の部分に設け、整列画像の当該領域R1内の部分を切り出すことで、図13に示されるようなラインセンサ画像66を生成する。
本変形例においては、このように摩耗領域9aに相当する部分が切り出されて横方向Xの解像度が小さくなった画像をラインセンサ画像66として、学習モデル40の学習や、トロリ線9の検測処理が実行される。
The
In this modification, the image in which the portion corresponding to the
本変形例のトロリ線検測装置20Aを用いて動作される、トロリ線検測方法においては、図14に示されるように、線条物を抽出する処理(ステップS3)、二値化処理(ステップS5)、及び整列画像からラインセンサ画像66を切り出す処理(ステップS7)が、図8に示される上記実施形態のトロリ線検測方法に追加されている。
In the trolley line inspection method operated by using the trolley
本変形例のトロリ線検測装置20Aにおいては、ラインセンサ画像生成部30Aは、入力画像を時系列的に並べた整列画像から、入力画像が時系列的に並べられた方向Yに延在する線条物を抽出する、線条物抽出部60と、整列画像から、抽出された線条物を含むように画像を切り出し、当該画像を、ラインセンサ画像66として出力する、画像切り出し部62と、を備える。
上記実施形態の構成においては、摩耗領域9aの幅が、ラインセンサ画像50の横方向Xの幅に対して小さくなりがちである。特に学習モデル40においては畳み込み処理が行われているが、このような幅が小さな部分は畳み込み処理によりつぶれて消失することがある。したがって、学習モデル40の学習精度や、摩耗領域9aの推論精度が向上しにくい場合がある。
これに対し、本変形例においては、トロリ線9の近傍を切り出すことにより、横方向Xの幅に対する摩耗領域9aの幅の比が大きくなる。このような、切り出された画像を学習モデル40の学習、及び学習モデル40による推論に用いることにより、学習モデル40の学習精度や、摩耗領域9aの推論精度が向上する。
本変形例が、既に説明した実施形態と同様な他の効果を奏することは言うまでもない。
In the trolley
In the configuration of the above embodiment, the width of the
On the other hand, in this modification, by cutting out the vicinity of the
Needless to say, this modification has other effects similar to those of the embodiments already described.
[実施形態の第2変形例]
次に、図15〜図17を用いて、上記実施形態として示したトロリ線検測装置20及びトロリ線検測方法の第2変形例を説明する。図15は、本変形例に関するトロリ線検測装置のブロック図である。図16は、本変形例に関するトロリ線検測装置において、学習モデルによって出力された画像の説明図である。図17は、本変形例に関するトロリ線検測装置を用いて動作される、トロリ線検測方法のフローチャートである。本変形例におけるトロリ線検測装置20Bは、上記第1変形例のトロリ線検測装置20Aの更なる変形例であり、トロリ線検測装置20Aとは、トロリ線検測部32Bが、トロリ線9の残存直径と偏位の算出に加え、過剰摩耗の判定を行う点が異なっている。
[Second variant of the embodiment]
Next, a second modification of the trolley
本変形例においては、トロリ線検測装置20Bは、トロリ線9の摩耗が進行し、摩耗領域9aの高さが、トロリ線9の中心を超えた上方の位置、例えば図7にH1として示される位置となるまで、過剰に摩耗した、過剰摩耗を判定する。
トロリ線9の摩耗領域9aの高さがトロリ線9の中心を超えない場合においては、ラインセンサ画像は、例えば図3に示されるように、摩耗領域9aの両側方に、摩耗領域9aに沿って、摩耗領域9aの幅方向端部から外側へと湾曲しながら上方へと続くトロリ線9の表面が、側面領域9bとして撮像される。これに対し、トロリ線9の摩耗領域9aの高さがトロリ線9の中心を超えて過剰摩耗していると、ラインセンサ22はトロリ線9を下方から撮像するため、ラインセンサ画像においては摩耗領域9aの両側方に側面領域9bが撮像されない。
トロリ線検測装置20Bは、この側面領域9bの有無を判定して、トロリ線9が過剰に摩耗しているか否かを判定する。
In this modification, in the trolley
When the height of the
The trolley
これに対応するため、本変形例における学習モデル40Bにおいて、学習時に適用される正解値は、当該正解値に対応するラインセンサ画像の画素が、摩耗領域9a、側面領域9b、他の架線領域12、及び背景領域11を含む分類区分のいずれに該当するかを示すものとなっている。これにより、学習モデル40Bは、各画素が摩耗領域9a、側面領域9b、他の架線領域12、及び背景領域11のいずれに該当するかを推論した、推論結果画像52Bを出力するように、学習されている。
In order to correspond to this, in the
この推論結果画像52Bに対して、補間処理部37によってクロージング処理が実行されて、摩耗領域抽出画像が生成される。
本変形例のトロリ線検測部32Bは、トロリ線摩耗進行度判定部70を備えている。トロリ線摩耗進行度判定部70は、摩耗領域抽出画像を受信して、摩耗領域9aの周囲に側面領域9bがあるか否かを判断し、無い場合には、トロリ線9が過剰に摩耗していると判定する。
The
The trolley
本変形例のトロリ線検測装置20Bを用いて動作される、トロリ線検測方法においては、図17に示されるように、トロリ線9の過剰摩耗を判定する処理(ステップS13)が、図14に示される上記第1変形例のトロリ線検測方法に追加されている。
In the trolley wire inspection method operated by using the trolley
本変形例のトロリ線検測装置20Bにおいては、正解値は、当該正解値に対応するラインセンサ画像の画素が、摩耗領域9a、摩耗領域9aに隣接するトロリ線9の側面領域9b、及び摩耗領域9aと側面領域9b以外の他の領域11、12を含む分類区分のいずれに該当するかを示すものであり、摩耗領域抽出部31Bは、学習モデル40Bに対し、ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素が摩耗領域9a、側面領域9b、及び他の領域11、12のいずれに該当するか否かを推論し、トロリ線検測部32Bは、側面領域9bの有無により、トロリ線9が過剰に摩耗しているか否かを判定する。
側面領域9bの幅は微小なものとなりがちであり、通常の画像処理において側面領域9bの有無を正確に判定することは難しい。
これに対し、本変形例においては、学習モデル40Bがセマンティックセグメンテーションにより側面領域9bの領域を推論し、この結果を基にトロリ線検測部32Bがトロリ線9の過剰摩耗を判定するため、精度よく側面領域9bを抽出することができる。したがって、正確に、過剰摩耗の判定を行うことができる。
本変形例が、既に説明した実施形態と同様な他の効果を奏することは言うまでもない。
In the trolley
The width of the
On the other hand, in this modification, the
Needless to say, this modification has other effects similar to those of the embodiments already described.
なお、本発明のトロリ線検測装置及びトロリ線検測方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。 The trolley line inspection device and the trolley line inspection method of the present invention are not limited to the above-described embodiment and each modification described with reference to the drawings, and various other trolley line inspection devices are provided within the technical scope thereof. A modified example is conceivable.
例えば、上記実施形態及び第1変形例においては、トロリ線検測装置はトロリ線偏位算出部38とトロリ線残存直径測定部39の双方を備え、トロリ線9の残存直径と偏位の双方を算出するように構成されていた。また、上記第2変形例においては、トロリ線検測装置は、トロリ線偏位算出部38とトロリ線残存直径測定部39に加えてトロリ線摩耗進行度判定部70を備え、トロリ線9の残存直径の算出、偏位の算出、及び過剰摩耗の判定を実行していた。
トロリ線検測装置の構成はこれに限られない。例えば、トロリ線検測装置は、トロリ線偏位算出部38、トロリ線残存直径算出部39、及びトロリ線摩耗進行度判定部70のいずれかを1つだけ備え、トロリ線9の残存直径の算出、偏位の算出、及び過剰摩耗の判定のいずれか1つのみを実行してもよい。あるいは、トロリ線検測装置は、トロリ線偏位算出部38とトロリ線摩耗進行度判定部70を備え、偏位の算出と過剰摩耗の判定を行うように構成されていてもよい。または、トロリ線検測装置は、トロリ線残存直径算出部39とトロリ線摩耗進行度判定部70を備え、残存直径の算出と過剰摩耗の判定を行うように構成されていてもよい。
For example, in the above embodiment and the first modification, the trolley wire inspection device includes both the trolley wire
The configuration of the trolley line inspection device is not limited to this. For example, the trolley wire inspection device includes only one of the trolley wire
また、上記実施形態及び第1変形例においては、分類区分は、摩耗領域9aと背景領域11に対応して設けられ、摩耗領域抽出部31は、ラインセンサ画像の各画素がこれら2つの分類区分のいずれに該当するかをセマンティックセグメンテーションにより推論することで、摩耗領域9aを抽出した。
同様に、第2変形例においては、分類区分は、摩耗領域9a、側面領域9b、及び他の領域11、12に対応して設けられ、摩耗領域抽出部31Bは、ラインセンサ画像の各画素がこれら複数の分類区分のいずれに該当するかをセマンティックセグメンテーションにより推論することで、摩耗領域9aを抽出した。
分類区分の設定は、上記に限られない。例えば、分類区分は、入力画像内に撮像される物体の種類に応じて設けられていてもよい。
例えば、分類区分を、図3に示される全ての物体の種類、例えば摩耗領域9a、側面領域9b、き電線4、ビーム5、曲引き金具6、吊架線7、及びその他の領域の各々に対応付けて設けても構わない。あるいは、これらに加えて、図3には示されていない、背景として撮像される可能性のある物体、例えば建築構造物、トンネル、鉄塔、樹木、空等の各々に対応付けるように、分類区分を更に細分化して設けても構わない。
上記実施形態及び各変形例においては、十分な精度で摩耗領域9aが抽出されることが確認されている。しかし、上記のように、分類区分をより細分化することにより、摩耗領域9a以外の他の物体の各々が、これに対応する分類区分に分類されるため、他の物体が誤って摩耗領域9aとして判定されることが抑制され、結果として摩耗領域9aの抽出精度が更に向上する。
あるいは、分類区分をこのように細分化しなくとも、例えば摩耗領域9aと誤認される可能性が高い物体に対してのみ、分類区分を設けるようにしてもよい。例えば、摩耗領域9aとき電線4、及び吊架線7は、ラインセンサ画像の縦方向Yに延在する線条物であるという同一の特徴を有するため、き電線4や吊架線7が誤って摩耗領域9aとして抽出される可能性もある。このような場合においては、複数の分類区分を、摩耗領域9a、き電線4、吊架線7と他の物体の各々に対応して設けてもよい。
このように、効果的に摩耗領域9aを抽出するに際し、複数の分類区分は、状況に応じ、どのように設けられても構わない。
以上記載したような形態においては、正解値は、当該正解値に対応するラインセンサ画像の画素が、入力画像内に撮像される物体の種類に応じて設けられた分類区分のいずれに該当するかを示すものであり、分類区分は摩耗領域9aを含み、摩耗領域抽出部は、学習モデルに対し、ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素がどの分類区分に該当するかを推論する。
このような構成によれば、摩耗領域9aの抽出精度を向上することができる。
Further, in the above embodiment and the first modification, the classification division is provided corresponding to the
Similarly, in the second modification, the classification division is provided corresponding to the
The setting of the classification category is not limited to the above. For example, the classification classification may be provided according to the type of the object to be imaged in the input image.
For example, the classification category corresponds to each of the types of objects shown in FIG. 3, such as
In the above embodiment and each modification, it has been confirmed that the
Alternatively, even if the classification classification is not subdivided in this way, the classification classification may be provided only for an object that is likely to be mistaken for, for example, the
As described above, in effectively extracting the
In the above-described form, the correct answer value corresponds to which of the classification categories provided according to the type of the object imaged in the input image, the pixels of the line sensor image corresponding to the correct answer value. The classification classification includes the
According to such a configuration, the extraction accuracy of the
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 In addition to this, as long as the gist of the present invention is not deviated, the configurations given in the above-described embodiment and each modification can be selected or changed to other configurations as appropriate.
1 検査車両
9 トロリ線
9a 摩耗領域
9b 側面領域
11 背景領域(他の領域)
12 他の架線領域(他の領域)
20、20A、20B トロリ線検測装置
21 照明
22 ラインセンサ
23 制御装置
30、30A ラインセンサ画像生成部
31、31B 摩耗領域抽出部
32、32B トロリ線検測部
35 学習部
36 学習データ記憶部
37 補間処理部
38 トロリ線偏位算出部
39 トロリ線残存直径算出部
40、40B 学習モデル
50、66 ラインセンサ画像
60 線条物抽出部
61 二値化部
62 画像切り出し部
70 トロリ線摩耗進行度判定部
1
12 Other overhead line areas (other areas)
20, 20A, 20B Trolley
Claims (5)
前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成する、ラインセンサ画像生成部と、
前記ラインセンサ画像と、当該ラインセンサ画像内の各画素に対する、当該画素が前記トロリ線の摩耗領域に該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習された学習モデルと、
当該学習モデルに対し、前記ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素が前記摩耗領域に該当するか否かを推論し、前記摩耗領域を抽出した摩耗領域抽出画像を生成する、摩耗領域抽出部と、
当該摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径の算出、偏位の算出、過剰摩耗の判定のいずれかまたはいずれかの組み合わせを実行する、トロリ線検測部と、
を備える、トロリ線検測装置。 It is a trolley line inspection device provided with a line sensor that captures a trolley line and inspects the trolley line based on an image captured by the line sensor as an input image.
A line sensor image generator that generates a line sensor image by arranging the input images in chronological order,
A learning model deeply trained by semantic segmentation using the line sensor image and the correct answer value of whether or not the pixel corresponds to the wear region of the trolley wire for each pixel in the line sensor image as training data. ,
The line sensor image is input to the learning model, and for each pixel in the line sensor image, it is inferred whether or not the pixel corresponds to the wear region, and the wear region is extracted from the wear region. A wear area extractor that generates an extracted image,
A trolley wire inspection unit that executes any or a combination of calculation of the remaining diameter of the trolley wire, calculation of deviation, and determination of excess wear based on the wear region extraction image.
A trolley line inspection device equipped with.
前記入力画像を時系列的に並べた整列画像から、前記入力画像が時系列的に並べられた方向に延在する線条物を抽出する、線条物抽出部と、
前記整列画像から、抽出された前記線条物を含むように画像を切り出し、当該画像を、前記ラインセンサ画像として出力する、画像切り出し部と、
を備える、請求項1に記載のトロリ線検測装置。 The line sensor image generation unit
A streak extraction unit that extracts streaks extending in the direction in which the input images are arranged in time series from an aligned image in which the input images are arranged in time series.
An image cutout portion that cuts out an image from the aligned image so as to include the extracted streaks and outputs the image as the line sensor image.
The trolley line inspection device according to claim 1.
前記摩耗領域抽出部は、前記学習モデルに対し、前記ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素が前記摩耗領域、前記側面領域、及び前記他の領域のいずれに該当するか否かを推論し、
前記トロリ線検測部は、前記側面領域の有無により、前記トロリ線が過剰に摩耗しているか否かを判定する、請求項1または2に記載のトロリ線検測装置。 The correct answer value is such that the pixels of the line sensor image corresponding to the correct answer value cover the wear region, the side region of the trolley wire adjacent to the wear region, and the wear region and other regions other than the side region. It indicates which of the included classifications it corresponds to.
The wear region extraction unit inputs the line sensor image to the learning model, and for each pixel in the line sensor image, the pixel is the wear region, the side surface region, and the other region. Infer which one it corresponds to,
The trolley wire inspection device according to claim 1 or 2, wherein the trolley wire inspection unit determines whether or not the trolley wire is excessively worn based on the presence or absence of the side surface region.
前記摩耗領域抽出部は、前記学習モデルに対し、前記ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素がどの前記分類区分に該当するかを推論する、請求項1または2に記載のトロリ線検測装置。 The correct answer value indicates which of the classification categories provided according to the type of the object imaged in the input image corresponds to the pixel of the line sensor image corresponding to the correct answer value. The classification category includes the wear area.
The claim that the wear area extraction unit inputs the line sensor image to the learning model, and infers which of the classification categories the pixel corresponds to for each pixel in the line sensor image. The trolley line inspection device according to 1 or 2.
前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成し、
前記ラインセンサ画像と、当該ラインセンサ画像内の各画素に対する、当該画素が前記トロリ線の摩耗領域に該当するか否かの正解値とを学習データとして、セマンティックセグメンテーションにより深層学習された学習モデルに対し、前記ラインセンサ画像を入力し、当該ラインセンサ画像内の各画素に対して、当該画素が前記摩耗領域に該当するか否かを推論し、前記摩耗領域を抽出した摩耗領域抽出画像を生成し、
当該摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径の算出、偏位の算出、過剰摩耗の判定のいずれかまたはいずれかの組み合わせを実行する、トロリ線検測方法。
This is a trolley line inspection method in which an image captured by a line sensor that captures a trolley line is used as an input image and the trolley line is inspected based on the input image.
A line sensor image is generated by arranging the input images in chronological order.
The line sensor image and the correct answer value of whether or not the pixel corresponds to the wear region of the trolley wire for each pixel in the line sensor image are used as training data in a learning model deeply trained by semantic segmentation. On the other hand, the line sensor image is input, and for each pixel in the line sensor image, it is inferred whether or not the pixel corresponds to the wear region, and a wear region extraction image obtained by extracting the wear region is generated. death,
A trolley line inspection method for executing any or a combination of calculation of the remaining diameter of the trolley wire, calculation of deviation, and determination of excess wear based on the wear region extracted image.
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