JP4866291B2 - 画像処理による電線の揺れ計測方法、電線の揺れ計測装置及び電線の揺れ計測プログラム - Google Patents
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Description
また、鉄塔方向(画面奥行き方向)に向かって動かないため、ITVカメラ10の焦点距離を固定することによりターゲット間の距離は画面内で一定という制約条件(以下、「ターゲット間の距離不変性」という)が成立する。尚、本実施形態において、撮影画像における座標系は、フレーム画像の横方向をx軸、縦方向をy軸とするものとするが、これに限られるものではない。また、撮影画像のフレームレートは、特に限られるものではない。
Br(x,y):フレーム画像中の画素(x,y)における輝度値(0≦Br(x,y)≦255)
OriginBr(i,j):ターゲットの輝度パターン(M×N画素)における(i,j)における画素輝度値
である。
電線揺れ計測プログラムの有効性について実験を行った。比較した手法は二つである。一つは、非特許文献2で用いているSSDAを使って探索範囲中で追跡対象(ターゲット)を探索する手法(以下、単純SSDA法という)である。もう一つは、SSDAを使って、追跡対象と類似した領域を二つ探索し、1フレーム前のターゲットの位置と比較し、近い方を追跡対象が移動した位置とする方法(以下、SSDA改良法という)である。SSDA改良法は、従来法を追跡対象が複数ある場合に拡張した手法である。
(1)探索範囲の狭さが与える影響
探索範囲が狭い場合、追跡対象の移動量が大きいと探索範囲から追跡対象が出てしまい、その結果追跡対象を見失う。このことを単純SSDA法により検証した。
(2)探索範囲を広げたことによる影響
追跡対象を見失わないように探索範囲を広げた場合、追跡対象を見失うことは防げるが、探索範囲に追跡対象でないターゲットや電線が存在することになり、追跡対象でないターゲットや電線を追跡する(誤追跡という)。このことを単純SSDA法により検証した。
(3)SSDA改良法による誤追跡低減効果
単純SSDA法は複数の特徴の類似した物体が、探索範囲中に存在しないことを仮定しているため、追跡対象が複数ある場合に対応させたSSDA改良法で、誤追跡を減らせるかを検証した。
(4)本発明の有効性
本発明の電線の揺れ計測プログラムを用いて、追跡対象の見逃しや誤追跡が生じるかどうかを検証し、本発明の有効性を検証した。
(1)探索範囲の狭さが与える影響
図13は、実験用映像(b)曇天時昼間の映像の10分の映像中の6秒分を示しており、左ターゲットの実際の位置(正解)と単純SSDA法(探索範囲r=50)で求めた左ターゲットの位置を示している。尚、図13(a)はx座標、図13(b)はy座標である。図13は、25秒付近で、フレーム間の移動量が大きいため(水平40画素、垂直35画素、移動距離約53画素)、探索範囲外である円外にターゲットが出てしまい、ターゲット自体を見失って追跡に失敗する例を示している。追跡に失敗した場合は、ターゲットが存在しないにもかかわらず、探索範囲内で数式1を最小にする領域をターゲットの位置と判断している(図13(a)矩形内)。再び、ターゲットが探索範囲内に入ってくれば、正解が得られている様子も図13(a)からわかる。
図13と同時刻で、探索範囲r=70とした場合の、単純SSDA法の追跡結果を図14に示す。ここでは、ターゲットの水平位置だけを示した。ターゲットを見失ってはいないが、右ターゲットを追跡しており、誤追跡が生じている。また、遷移が頻繁に生じていることもわかる。
SSDA改良法でターゲットを追跡した結果の例を図15に示す。実験用映像(c)曇天時夕方の10分の映像から代表的な10秒分を示している。図15(a)はターゲットのx座標、 図15(b)はターゲットのy座標の計測結果を示している。113秒付近で、1フレーム前の左ターゲットの位置に右ターゲットが急に近づいたため、誤追跡が生じている。このような状況は急速な回転によって、片方のターゲットのみが移動する場合に生じる。さらに、一度、誤追跡を起こすと、1フレーム前の右ターゲット位置に急に左ターゲットが近づかないかぎり、正しく追跡できないため、誤追跡となり続けていることがわかる。
11 初期設定手段
12 画像読込手段
13 ターゲットの位置検出手段
14 他方のターゲットの位置検出手段
15 ターゲット識別手段
16 捻回角算出手段
17 支持部の位置検出手段
18 対となる支持部の位置検出手段
19 交差する支持部の位置検出手段
20 支持部識別手段
21 多導体電線(電線21a〜21d)
22 線間スペーサ
23 ターゲット(左のターゲット23a,右のターゲット23b)
27 線間スペーサの支持部(支持部27a〜27d)
Claims (6)
- 多導体電線に設置された2つのターゲットを用いて前記多導体電線の捻れを計測する方法であって、ターゲットの輝度パターン及びターゲット間の距離を初期情報とし、前記ターゲットが設置された前記多導体電線が撮影された撮影画像の各フレーム画像に対し、前記ターゲットの輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第1のターゲットの移動位置とする処理と、前記第1のターゲットの移動位置を中心として前記ターゲット間の距離を半径とする円周上において前記ターゲットの輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第2のターゲットの移動位置とする処理とを行って、前記第1のターゲットの移動位置及前記第2のターゲットの移動位置を結んで形成される直線の傾きから前記多導体電線の捻回角を算出することを特徴とする画像処理による電線の揺れ計測方法。
- 多導体電線に設置された線間スペーサを用いて前記多導体電線の捻れを計測する方法であって、線間スペーサの支持部の輝度パターン及び対となる線間スペーサの支持部間の距離を初期情報とし、前記線間スペーサが設置された前記多導体電線が撮影された撮影画像の各フレーム画像に対し、前記支持部の輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し支持部の移動位置とする処理と、前記支持部の移動位置を中心として前記支持部間の距離を半径とする円周上において前記支持部の輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し対となる支持部の移動位置とする処理と、前記支持部の移動位置と前記対となる支持部の移動位置との中点を中心として、前記支持部間の距離の半分の長さを半径とする円周上において前記支持部の輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第1の交差する支持部の移動位置とする処理と、前記第1の交差する支持部の移動位置を中心として前記支持部間の距離を半径とする円周上において前記支持部の輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第2の交差する支持部の移動位置とする処理とを行って、前記支持部の移動位置及び前記対となる支持部の移動位置または前記第1の交差する支持部及び第2の交差する支持部を結んで形成される直線の傾きから前記多導体電線の捻回角を算出することを特徴とする画像処理による電線の揺れ計測方法。
- 前記ターゲット又は前記支持部が前記撮影画像のフレーム画像内において移動する範囲を想定移動範囲として設定し、前記想定移動範囲内で前記ターゲット又は前記支持部をパターンマッチングにより検出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理による電線の揺れ計測方法。
- 前記ターゲットの輝度パターンまたは前記支持部の輝度パターンに代えて、ターゲットの色パターンまたは支持部の色パターンを用いて、色値を基準としてパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像処理による電線の揺れ計測方法。
- 多導体電線に設置された2つのターゲットを用いて前記多導体電線の捻れを計測する装置であって、ターゲットの輝度パターン及びターゲット間の距離を記憶する初期設定手段と、前記ターゲットが設置された前記多導体電線が撮影された撮影画像の各フレーム画像を読み込む画像読込手段と、前記ターゲットの輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第1のターゲットの移動位置とするターゲットの位置検出手段と、前記第1のターゲットの移動位置を中心として前記ターゲット間の距離を半径とする円周上において前記ターゲットの輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第2のターゲットの移動位置とする他方のターゲット検出手段と、前記第1のターゲット及び前記第2のターゲットの位置関係を識別するターゲット識別手段と、前記第1のターゲットの移動位置及び前記第2のターゲットの移動位置を結んで形成される直線の傾きから前記多導体電線の捻回角を算出する捻回角算出手段とを備えることを特徴とする画像処理による電線の揺れ計測装置。
- 多導体電線に設置された2つのターゲットを用いて前記多導体電線の捻れを計測するプログラムであって、ターゲットの輝度パターン及びターゲット間の距離を初期情報として記憶装置に記憶させる処理と、予め前記記憶装置に記憶された前記ターゲットが設置された前記多導体電線が撮影された撮影画像データの各フレーム画像データを読み出して、該フレーム画像データに対し、前記ターゲットの輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第1のターゲットの移動位置として前記記憶装置に記憶させる処理と、前記第1のターゲットの移動位置を中心として前記ターゲット間の距離を半径とする円周上において前記ターゲットの輝度パターンに最も類似する領域をパターンマッチングにより検出し第2のターゲットの移動位置として前記記憶装置に記憶させる処理と、前記第1のターゲットの移動位置及び前記第2のターゲットの移動位置を結んで形成される直線の傾きから前記多導体電線の捻回角を算出し前記記憶装置に記憶させる処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理による電線の揺れ計測プログラム。
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