JP4440809B2 - パンタグラフ周辺支障物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理によるパンタグラフの監視に関するもので、特にパンタグラフ周辺の支障物を検出する装置に関するものである。

パンタグラフ支障物とは、走行する鉄道車輌のパンタグラフに接触して、走行に支障を来す支障物のことである。
従来より支障物の測定手段として検測車や車輌限界測定車などと呼ばれる専用の測定車があり、営業運転の合間を縫って一定周期毎に運用されている（以降「測定車」と呼ぶ）。この測定車では車体傾斜やレール変位などの複数の測定項目があり、支障物はその中の一つの測定項目である。
この支障物の測定方式には、接触センサ方式、レーザーセンサ方式、光切断センサ方式があり、以下の特徴がある。
１．接触センサ方式
接触センサに棒状の弾性体を取り付け、これをパンタグラフや車輌に取り付けて、支障物との接触を検知する。
２．レーザセンサ方式
レーザの照射形状により、スポット式レーザ、スキャン式レーザ、レンズ型レーザ（扇形に照射）などがあり、反射波の位相差や照射したレーザ形状の変形により、測定対象までの絶対的な距離を測定する方式である。
３．光切断方式
縞を測定対象に投光し、測定対象の凹凸に沿った縞の変形を受光して、測定対象面の３次元的な形状を測定する方式である。
特願２００２−１５１８４０「トロリー線の位置計測装置」 「電車線路設備保全の近代化技術」（社）電気学会著１９９５ 「最新電気鉄道工学」（社）電気学会著、コロナ社発行２０００

支障物の測定方式には、接触センサ方式、レーザーセンサ方式、光切断センサ方式があり、次の問題がある。
（１）接触センサ方式の場合、高速走行で支持物と接触センサが衝突すると危険なため、通常は低速運転で検出作業が行われており、高速走行に対応できない。
（２）レーザセンサ方式には、スポット式レーザ、スキャン式レーザ、レンズ型レーザがあるが、スポット式レーザおよびスキャン式レーザは測定点までの距離を１点だけ測定するセンサであるため、高速走行する車輌からパンタグラフの近傍を広範囲に測定することができない。また、レンズ型レーザでは、通常ＣＬＡＳＳ−Ｃ以上（ＪＩＳ−Ｃ−６８０２規格）の強いレーザを用いるため、人の立ち入る場所では安全上使用できない。
（３）光切断方式の場合、センサから投光された光が日中太陽光で見えないため、夜間やトンネルでの使用に限定される。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置は、車両に設置した左右２台のカメラでパンタグラフ周辺部をそれぞれ連続的に撮像し、撮像された画像を画像処理して、パンタグラフ周辺部の障害物を検出する装置において、前記２台のカメラで撮影された左画像及び右画像である連続した入力画像の中から支障物として検出される対象の映った画像を処理画像としてそれぞれ設定する画像設定手段と、左右の前記処理画像にから検査対象範囲外をそれぞれ削除する検査対象範囲外削除手段と、左右の前記処理画像からパンタグラフ部分をそれぞれ削除するパンタグラフ部分削除手段と、左右の前記処理画像からトロリ線部分をそれぞれ削除するトロリ部分削除手段と、前記検査対象範囲外、前記パンタグラフ部分及び前記トロリ部分をそれぞれ削除した左右の前記処理画像の背景部分を黒、それ以外を白とするマスク画像を作成するマスク画像作成手段と、左右の前記マスク画像を前記入力画像とをそれぞれ重ね合わせ、前記マスク画像の黒部分の画像データを削除した左右のマスク処理画像を作成するマスク処理画像作成手段と、左画像又は右画像の何れか一方についての前記マスク処理画像に対して白部分の塊特徴を抽出する塊抽出手段と、前記マスク処理画像作成手段で作成された左右の前記マスク処理画像をステレオ計測画像に設定し、前記塊抽出手段で抽出された左画像又は右画像に対する塊特徴の輪郭線に沿ってステレオ計測を行うことにより、輪郭線の三次元位置データの平均を塊特徴の三次元位置として求めるステレオ計測手段と、前記ステレオ計測手段により求められた塊特徴の三次元位置と、予め求めたパンタグラフの特徴の三次元位置とを比較し、近接度合いの高いものを支障物として選択するパンタグラフ近接検査手段と、前記パンタグラフ近接検査手段により選択された支障物の三次元データを設定する支障物検出データ設定手段とから構成され、更に、前記マスク画像作成手段により作成された前記マスク画像のトロリ線削除部分の境界線をそれぞれ調べ、隣り合う白部分があれば白部分に挟まれた部分の画像データを白へ変更することにより、トロリ線削除部分を復旧するトロリ線削除部復旧処理手段を加えたことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置は、請求項１において、前記塊抽出手段は、左画像及び右画像の双方について前記マスク処理画像に対して白部分の塊特徴をそれぞれ抽出すると共に、前記ステレオ計測手段に代えて、左画像及び右画像からそれぞれ抽出された左右の塊特徴の重心位置から三角測量法によって塊特徴の三次元位置を計算する三角測量計算部を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項４に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置は、請求項１又は２において、前記パンタグラフ近接検査手段により選択された塊特徴から既存の構造物を排除することにより、対象物体検査を行う対象物検査手段を加えたことを特徴とする。

（１）基本的な考え方による効果（請求項１）
接触センサ方式に比べて、非接触での測定ができるため支障物とセンサとの衝突が無く、高速走行に対応できる。
レーザセンサ方式に比べて、機械的な操作部分が無く高速走行に対応でき、ＣＣＤカメラといった受動センサで構成されるため、人の立ち入る場所でも安全上の問題がない。
通常の運転速度で支障物の検知ができるため、車輌の動的な挙動での支障物を検知できる。
支障物発生時の画像も同時に記録することから、支障物発生時には画像から目視により、その時の状態や原因を推測することができる。
更に、トロリ線部分の削除によって処理画像に映っている物体が分断されても、その分断部分をトロリ線削除部復旧処理手段により復旧し実際の物体形状から塊特徴を作るため、分断による支障物検出間違いを防ぐことができる。

（２）請求項２
請求項１の効果に加えて、塊特徴の三次元位置データの設定に関して処理時間のかかるステレオ計測の代わりに左右塊同士の重心位置を用いた三角測量法による計算を行うため計算量が小さく済み、支障物検出処理の処理時間が短縮できる。

（４）請求項３
請求項１又は２の効果に加え、既存の構造物を支障物として検出したくない場合はそれらを検出しないようにし、既存構造部以外の物体がパンタグラフに近接している場合のみ、それを支障物として検出することができる。

以下に説明する実施例１〜実施例５が本発明を実施するための最良の形態である。

（１）基本的な考え方（実施例１）
本発明の目的は、画像処理によりパンタグラフ周辺の支障物を検出する装置を提供することである。
本実施例は、図１に示すように、車輌に設置した２台のＣＣＤカメラ１，２を画像の入力手段として用いる。
これらのＣＣＤカメラ１，２によりパンタグラフ５とトロリー線６を撮影し、それぞれのカメラ１，２で同期を取りながら、走行中のパンタグラフ５付近の画像を連続的に取得する。取得された画像は、画像処理部３へ出力され、記録部４に連続的な入力画像として保存する。
画像処理部３は、入力画像である左右両画像から、パンダグラフ周辺の支障物７を検出する前に、パンダグラフ５とトロリー線６についても検出する。

パンタグラフの検出方法としては、特に限定されるものではなく、公知技術により処理すれば良い。例えば、特願２００３−３２５４１１の「画像処理装置」、特願２００３−３５４６３６の「パンタグラフ検出装置」により行う。
トロリ線の検出方法としては、特に限定されるものではなく、公知技術により処理すれば良い。例えば、特願２００２−１５１８４０の「トロリー線の位置計測装置」、特願２００３−３２５４１１の「画像処理装置」により行う。
このようにして得られたパンタグラフ及びトロリ線の検出データを前提として、画像処理部３は、左右のＣＣＤカメラ１，２の入力画像を処理して、図９に示すフローチャートに従い、パンタグラフ周辺の支障物７を検出するため、図１０に示すように、メモリ９、画像設定部１０、検査対象範囲外削除部２０、パンタグラフ部分削除部３０、トロリ線部分削除部４０、マスク画像作成部５０、マスク処理画像作成部６０、塊抽出部７０、ステレオ計測部８０、パンタグラフ近接検査部９０及び支障物検出データ設定部１００を備える。なお、画像処理部３は、ハードウェアにより構成しても良いし、各機能についてそれぞれソフトウェアにより実現しても良く、このようにするとCD-ROM等の記録媒体により提供することや、インターネット等のネットワークを介してダウンロードすることも可能となる。

図９のフローチャートは、「左画像に対する処理」と、「右画像に対する処理」とを含む。
「左画像に対する処理」は、以下のように、処理画像設定、検査対象範囲外の削除、パンタグラフ部分の削除、トロリ線部分の削除、マスク画像の作成、マスク処理画像の作成、塊抽出を順に実施することにより行う（ステップＳ１〜ステップＳ７）。
「処理画像設定」とは、図２に示すように、記録部４に保存してある入力画像である連続画像の中から、支障物７として検出される対象の映った画像を作業用のメモリ９に順次取り込むことにより、処理画像として設定する処理であり（ステップＳ１）、処理画像設定部１０により実施される。
「検査対象範囲外の削除」とは、図３に示すように、処理画像において対象範囲外の画像データをクリアする、言い換えると、黒データで対象とならない範囲を上書きする処理であり（ステップＳ２）、検査対象範囲外削除部２０により実施される。黒データで上書きする範囲は、具体的には、処理画像の上下左右の枠部分である。

「パンタグラフ部分の削除」とは、図４に示すように、検査対象外の画像データをクリアした画像に対して、予め作成しておいたパンタグラフマスク（後述する）をパンタグラフ検出処理にて得られたパンタグラフ位置へ座標変換し、パンタグラフマスクと処理画像を重ね合わせて、パンタグラフ部分の画像データをクリアする処理であり（ステップＳ３）、パンタグラフ部分削除部３０により実施される。
「トロリ線部分の削除」とは、図５に示すように、パンタグラフ部分の画像データをクリアした画像に対して、トロリ線検出処理にて得られたトロリ線位置を元に、設定幅のトロリ線部分を削除する処理であり（ステップＳ４）、トロリ線部分削除部４０により実施される。
「マスク画像の作成」とは、図６に示すように、予め設定しておいた画像の濃淡閾値を元に背景部分を黒、そうでない部分を白とする二値画像（これを「マスク画像」と呼ぶ）を作成する処理であり（ステップＳ５）、マスク画像作成部５０により実施される。
「マスク処理画像の作成」とは、図７に示すように、マスク画像と入力画像を重ね合わせ、マスク画像の黒部分の画像データを入力画像からクリアした画像（これを「マスク処理画像」と呼ぶ）を作成する処理であり（ステップＳ６）、マスク処理画像作成部６０により実施される。

「塊抽出」とは、図８に示すように、マスク画像に対して白部分の塊を抽出し、塊特徴を検出する処理であり（ステップＳ７）、塊抽出部７０により実施される。
塊特徴は次のようなデータを持つ。
・輪郭線データ
・重心位置
・塊を囲む範囲、および位置
・面積
・周囲長
・三次元位置（この時点ではデータが入っていない）

「右画像に対する処理」としては、前述した左画像処理と同様に、画像設定、検査対象範囲外の削除、パンタグラフ部分の削除、トロリ線部分の削除、マスク画像の作成、マスク処理画像の作成を順に実施することにより行う（ステップＳ１〜ステップＳ６）。本実施例では、「右画像に対する処理」において、塊抽出は行わない。

「左右画像に対する処理」としては、「左画像に対する処理」及び「右画像に対する処理」の結果に基づき、以下のように、塊特徴の三次元位置データの設定、パンタグラフ近接度合いの検査、パンタグラフ近接度合いの検査を順に実施することにより行う（ステップＳ８〜ステップＳ１０）。
「塊特徴の三次元位置データの設定」とは、左右のマスク処理画像をステレオ計測画像に設定し、左画像から抽出した塊特徴の輪郭線に沿ってステレオ計測を行い、輪郭線の三次元位置データの平均をその塊特徴の三次元位置として求める処理であり（ステップＳ８）、ステレオ計測部８０により実施される。
「パンタグラフ近接度合いの検査」とは、予め求めたパンタグラフ検出結果から得られパンタグラフの三次元位置と、検出した塊特徴の三次元位置を比較し、予め設定しておいて支障物とする近接距離に入る最もパンタグラフに高さの近い塊特徴を支障物として選択する処理であり（ステップＳ９）、パンタグラフ近接検査部９０により実施される。つまり、設定以内の距離にあり、かつ、最もパンタグラフの高さ（距離）に近いものを支障物として選択する。
「支障物検出データの設定」とは、「パンタグラフ近接度合いの検査」にて支障物として選択された塊特徴があれば、その三次元位置データを支障物データとして設定する処理であり（ステップＳ７）、支障物検出データ設定部１００により実施される。

上述したパンタグラフ部分削除処理（ステップＳ３）において、処理画像からパンタグラフ部分を削除するためにパンタグラフマスクが使用されている。
「パンタグラフマスク」とは、パンタグラフ部分が黒、その他の部分が白となる二値画像で構成する。
パンタグラフ部分削除処理においては、予め求めたパンタグラフ検出処理にて得られたパンタグラフ位置ヘパンタグラフマスクを座標変換し、パンダグラフマスクと処理画像を重ね合わせてパンタグラフマスクの黒部分（パンダクラフ部分）の画像データを処理画像からクリアすることで、処理画像からパンタグラフ部分を削除する。
パンタグラフマスクを作成する手順を図１６のフローチャートに、そのパンタグラフ作成装置を図１７に示す。
パンタグラフマスク作成装置は、基礎画像設定部１４０、二値画像作成部１５０、膨張処理部１６０、孤立部分削除部１７０、画像データ反転部１８０及びパンタグラフマスク設定部１９０よりなる。

パンタグラフマスク作成は、図１６に示すように、基準画像の設定、二値画像の作成、膨張処理、孤立部分の削除、画像データの反転、パンタグラフマスクの設定の処理を順に実行することにより行う（ステップＳ２１〜ステップＳ２６）。
「基準画像の設定」とは、図１１に示すように、パンタグラフ検出処理のパンタグラフモデルに使用した画像データを基準画像として設定する処理であり（ステップＳ２１）、基礎画像設定部１４０により実施される。
「二値画像の作成」とは、図１２に示すように、基準画像に対して、予め設定しておいた画像の濃淡閾値を元に背景部分を黒、そうでない部分を白とする二値画像を作成する処理であり（ステップＳ２２）、二値画像作成部１５０により実施される。
「膨張処理」とは、図１３に示すように、二値画像に対して白部分の膨張処理を行い、現在白となっているパンタグラフ部分の幅を広げる処理であり（ステップＳ２３）、膨張処理部１６０により実施される。
「孤立部分の削除」とは、図１４に示すように、二値画像に対して白部分に囲まれた黒部分の画像データを白に変更する処理であり（ステップＳ２４）、孤立部分削除部１７０により実施される。

「画像データの反転」とは、図１５に示すように、二値画像に対して白黒反転を行いパンタグラフ部分を黒、その他の部分を白にする処理であり（ステップＳ２５）、画像データ反転部１８０により実施される。
「パンタグラフマスクの設定」とは、二値化反転した二値画像をパンタグラフマスクとして設定する処理であり（ステップＳ２６）、パンタグラフマスク設定部１９０により実施される。
このように説明したように、本実施例の効果としては、接触センサ方式に比べて、非接触での測定ができるため支障物とセンサとの衝突が無く、高速走行に対応できる。
また、レーザセンサ方式に比べて、機械的な操作部分が無く高速走行に対応でき、ＣＣＤカメラといった受動センサで構成されるため、人の立ち入る場所でも安全上の問題がない。
このように通常の運転速度で支障物の検知ができるため、車輌の動的な挙動での支障物を検知でき、さらに、支障物発生時の画像も同時に記録することから、支障物発生時には画像から目視により、その時の状態や原因を推測することができる。

（左右画像から塊特徴を抽出し塊三次元位置を計算する方法）
本実施例は、実施例１の改良例である。
即ち、図１９に示すように、ステレオ計測部８０に代えて三角測量計算部１１０を設け、図１８に示すように、「右画像に対する処理」においても塊抽出を行い（ステップＳ７）、左右画像からそれぞれ左塊特徴、右塊特徴を抽出するものである。それ以外の構成は、実施例１と同様であり、同様な作用効果を奏するので、説明を省略する。
本実施例においては、「塊特徴の三次元位置データ設定」は、実施例１のステレオ計測部８０が左塊特徴の輪郭線に沿ってステレオ計測を行って塊特徴の三次元位置を設定する代わりに、三角測量計算部１１０が左右塊特徴の重心位置から三角測量法によって塊特徴の三次元位置を計算し設定することにより処理される（ステップＳ８）。
本実施例の効果としては、実施例１の効果に加え、塊特徴の三次元位置データの設定に関して処理時間のかかるステレオ計測の代わりに左右塊同士の重心位置を用いた三角測量法による計算を行うため計算量が小さく済み、支障物検出処理の処理時間が短縮できる。

（トロリ線削除部分の復旧を加えた支障物検出）
本実施例は、実施例１の改良例である。
即ち、図２３に示すように、画像処理部３にトロリ線削除部復旧処理部１２０を追加し、図２２に示すように、左画像処理におけるマスク画像の作成（ステップＳ５）の後に、トロリ線削除部分の復旧処理（ステップＳ１１）を加えたものである。それ以外の構成は、実施例１と同様であり、同様な作用効果を奏するので、説明を省略する。
実施例１においては、左画像についてのマスク画像からトロリ線部分を削除した場合、図２０に示すように、トロリ線を跨ぐように存在する物体を画像上で分断してしまい、入力画像に映っている実際の物体とは異なる形状の塊特徴を抽出する場合がある。
そこで、本実施例では、トロリ線部分削除処理による分断を抑えるため、マスク画像に対してトロリ線削除部分の復旧処理を行う。
この「トロリ線削除部分の復旧処理」とは、図２１に示すようにトロリ線削除部分の境界線を調べ、隣り合う白部分があれば、白部分に挟まれた黒の部分の画像データを白へ変更することにより行う（ステップＳ１１）。

具体的には、図２８に示すように、マスク画像においてトロリ線を跨ぐように存在する物体は（白で示される）は、トロリ線削除により、一定幅の部分（黒で示される）で二つに分断される。分断された部分は、白黒の二つの境界線Ａ，Ｂとなり、境界線Ａの上端Ｐ₁から水平に設定幅だけ画素を探索して、境界線Ｂを発見すると、境界線Ａの上端Ｐ₁、下端Ｐ₂と、境界線Ｂの上端Ｐ₄、下端Ｐ₃の四点で囲まれる平行四辺形を黒から白に変換する。ここで、設定幅とは、トロリ線の幅より多少太い程度とする。
本実施例の効果としては、実施例１の効果に加え、トロリ線部分の削除によって処理画像に映っている物体が分断されても、その分断部分を復旧し実際の物体形状から塊特徴を作るため、分断による支障物検出間違いを防ぐことができる。

（トロリ線削除部分の復旧を加えた左右塊による支障物検出）
本実施例は、実施例２の改良例である。
即ち、本実施例では、図２５に示すように、画像処理部３にトロリ線削除部復旧処理部１２０を追加し、図２４に示すように、マスク画像の作成（ステップＳ５）の後に、実施例３と同様なトロリ線削除部分の復旧処理（ステップＳ１１）を加えたものである。それ以外の構成は、実施例２と同様であり、同様な作用効果を奏するので、説明を省略する。
本実施例の効果としては、実施例２の効果に加え、トロリ線部分の削除によって処理画像に映っている物体が分断されても、その分断部分を復旧し実際の物体形状から塊特徴を作るため、分断による支障物検出間違いを防ぐことができる。

（対象物体の検査を加えた支障物検出）
本実施例は、実施例４の改良例である。
即ち、図２７に示すように、画像処理部３に対象物体検査処理部１３０を追加し、図２６に示すように、パンタグラフ近接度合いの検査（ステップＳ９）の後に、対象物体検査（ステップＳ１２）を加えたものである。それ以外の構成は、実施例４と同様であり、同様な作用効果を奏するので、説明を省略する。
実施例４においては、パンタグラフ周辺部から近接する物体を検出し、それを支障物とした場合、トロリ線を引っ張る「曲引金具」やそれを支える既存の構造物もまとめて検出することになる。
これは、パンタグラフに近接するもの全てを検出し、チェックする用途としては有効である。

しかしながら、既存の構造物を支障物として検出したくない場合はそれらを検出しないよう、本実施例では、以下の項目について検査を行う。全ての項目について該当するものは既存の構造物として排除される。
・トロリ線との接触の有無（主に曲引金具対策）
・ステレオ対応点と左右塊重心位置の一致度合い
・左右塊特徴の形状類似度
・左右塊特徴の絵柄類似度
具体的には、本実施例では、対象物体検査処理部１３０により対象物体検査を処理することとした（ステップＳ１２）。
ここで、「対象物体検査」とは、具体的には、トロリ線接触検査、ステレオ対応点と左右塊重心位置の一致検査、左右塊特徴の形状類似度検査、左右塊特徴の絵柄類似度検査を順に実施することにより行う。
「トロリ線接触検査」とは、トロリ線削除部分の境界と塊特徴の輪郭線が接触するかどうかを検査する処理である。
「ステレオ対応点と左右塊重心位置の一致検査」とは、左塊特徴の重心を計測点としてステレオ計測を行い、その時の右画像上の対応点位置と右塊特徴の重心位置との距離が予め設定しておいた距離より小さければ一致すると判断する処理を言う。

「左右塊特徴の形状類似度検査」とは、検査対象画像としてマスク画像（二値画像）を設定し、左塊特徴部分の画像を右画像へ変換しながら、右塊特徴部分のマスク画像との絶対値差分を行い、差分値が予め設定しておいた値より小さい場合は左右形状が類似していると判断する処理を言う。
「左右塊特徴の絵柄類似度検査」とは、検査対象画像としてマスク処理画像（濃淡画像）を設定し、左特徴部分の画像を右画像へ変換し、変換画像データと右塊特徴部分の画像データとの正規化相関を行い、相関値が予め設定した値より大きい場合は左右絵柄が類似していると判断する処理を言う。
本実施例の効果としては、実施例４の装置の効果に加え、既存の構造物を支障物として検出したくない場合はそれらを検出しないように排除するので、既存の構造部以外の物体がパンタグラフに近接している場合のみ、それを支障物として検出することができる。

本発明は、画像処理によるパンタグラフの監視に利用でき、特にパンタグラフ周辺の支障物を検出する装置乃至方法として利用できる。

パンタグラフ撮像用ＣＣＤカメラの設置を示す斜視図である。 処理画像の設定を示す説明図である。 検査対象範囲外の削除を示す説明図である。 パンタグラフ部分削除を示す説明図である。 トロリ線部分削除を示す説明図である。 マスク画像作成を示す説明図である。 マスク処理画像作成を示す説明図である。 塊抽出を示す説明図である。 本発明の実施例１に係るパンタグラフ周辺支障物検出の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置の構成図である。 パンタグラフマスク作成における基準画像の設定を示す説明図である。 パンタグラフマスク作成における二値画像の設定を示す説明図である。 パンタグラフマスク作成における膨張処理を示す説明図である。 パンタグラフマスク作成における孤立部分の削除を示す説明図である。 パンタグラフマスク作成における画像データの反転を示す説明図である。 パンタグラフ作成の手順を示すフローチャートである。 パンタグラフ作成装置の構成図である。 本発明の実施例２に係るパンタグラフ周辺支障物検出の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置の構成図である。 トロリ線を跨ぐように存在する物体のトロリ線削除による塊抽出及び分断された塊特徴の説明図である。 トロリ線削除部分及びその復旧を示す説明図である。 本発明の実施例３に係るパンタグラフ周辺支障物検出の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置の構成図である。 本発明の実施例４に係るパンタグラフ周辺支障物検出の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置の構成図である。 本発明の実施例５に係るパンタグラフ周辺支障物検出の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係るパンタグラフ周辺支障物検出装置の構成図である。 トロリ線を跨ぐように存在する物体のトロリ線削除部分とその復旧を示す拡大説明図である。

符号の説明

１，２ ＣＣＤカメラ
３ 画像処理部
４ 記録部
５ パンタグラフ
６ トロリー線
７ 障害物
９ メモリ
１０ 画像設定部
２０ 検査対象範囲外削除部
３０ パンタグラフ部分削除部
４０ トロリ線部分削除部
５０ マスク画像作成部
６０ マスク処理画像作成部
７０ 塊抽出部
８０ ステレオ計測部
９０ パンタグラフ近接検査部
１００ 支障物検出データ設定部
１１０ 三角測量計算部
１２０ トロリ線削除部復旧処理部
１３０ 対象物体検査処理部
１４０ 基礎画像設定部
１５０ 二値画像作成部
１６０ 膨張処理部
１７０ 孤立部分削除部
１８０ 画像データ反転部
１９０ パンタグラフマスク設定部

Claims (3)

1. 車両に設置した左右２台のカメラでパンタグラフ周辺部をそれぞれ連続的に撮像し、撮像された画像を画像処理して、パンタグラフ周辺部の障害物を検出する装置において、前記２台のカメラで撮影された左画像及び右画像である連続した入力画像の中から支障物として検出される対象の映った画像を処理画像としてそれぞれ設定する画像設定手段と、左右の前記処理画像にから検査対象範囲外をそれぞれ削除する検査対象範囲外削除手段と、左右の前記処理画像からパンタグラフ部分をそれぞれ削除するパンタグラフ部分削除手段と、左右の前記処理画像からトロリ線部分をそれぞれ削除するトロリ部分削除手段と、前記検査対象範囲外、前記パンタグラフ部分及び前記トロリ部分をそれぞれ削除した左右の前記処理画像の背景部分を黒、それ以外を白とするマスク画像を作成するマスク画像作成手段と、左右の前記マスク画像を前記入力画像とをそれぞれ重ね合わせ、前記マスク画像の黒部分の画像データを削除した左右のマスク処理画像を作成するマスク処理画像作成手段と、左画像又は右画像の何れか一方についての前記マスク処理画像に対して白部分の塊特徴を抽出する塊抽出手段と、前記マスク処理画像作成手段で作成された左右の前記マスク処理画像をステレオ計測画像に設定し、前記塊抽出手段で抽出された左画像又は右画像に対する塊特徴の輪郭線に沿ってステレオ計測を行うことにより、輪郭線の三次元位置データの平均を塊特徴の三次元位置として求めるステレオ計測手段と、前記ステレオ計測手段により求められた塊特徴の三次元位置と、予め求めたパンタグラフの特徴の三次元位置とを比較し、近接度合いの高いものを支障物として選択するパンタグラフ近接検査手段と、前記パンタグラフ近接検査手段により選択された支障物の三次元データを設定する支障物検出データ設定手段とから構成され、更に、前記マスク画像作成手段により作成された前記マスク画像のトロリ線削除部分の境界線をそれぞれ調べ、隣り合う白部分があれば白部分に挟まれた部分の画像データを白へ変更することにより、トロリ線削除部分を復旧するトロリ線削除部復旧処理手段を加えたことを特徴とするパンタグラフ周辺支障物検出装置。
2. 請求項１において、前記塊抽出手段は、左画像及び右画像の双方について前記マスク処理画像に対して白部分の塊特徴をそれぞれ抽出すると共に、前記ステレオ計測手段に代えて、左画像及び右画像からそれぞれ抽出された左右の塊特徴の重心位置から三角測量法によって塊特徴の三次元位置を計算する三角測量計算部を備えたことを特徴とするパンタグラフ周辺支障物検出装置。
3. 請求項１又は２において、前記パンタグラフ近接検査手段により選択された塊特徴から既存の構造物を排除することにより、対象物体検査を行う対象物検査手段を加えたことを特徴とするパンタグラフ周辺支障物検出装置。

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