JP5030983B2 - Train stop detection system and train moving speed and position detection system - Google Patents
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Description
本発明は、プラットホームに対する列車の停止位置を検出する列車の停止位置検出システムに関するものである The present invention relates to a train stop position detection system for detecting a train stop position with respect to a platform.
近年、鉄道の駅には、プラットホームに自動ドア付きの柵が設けられ、列車の移動中や不在時に、線路内に立ち入ることができないようにする設計となりつつある。駅側のドアは、列車の停車時にのみ列車側のドアといっしょに自動開閉し、乗降客の安全を確保するものである。 In recent years, railroad stations are provided with a fence with an automatic door on the platform, and it is becoming a design that prevents entry into the railway line when the train is moving or absent. The door on the station side automatically opens and closes together with the door on the train side only when the train stops, ensuring the safety of passengers.
ドアを開放する際には、列車が規定の位置に停止したことが必要条件となる。このため、駅構内の線路上に設置された地上子により列車が規定の位置に到達したことを検知するとともに、列車の車輪に設置された回転センサーを用いて列車の速度を検出し、速度が0となったと判断することにより、ドアの開閉装置に知らせ、ホーム側のドアとともに自動的に開放するものである。 When opening the door, it is a necessary condition that the train stops at the specified position. For this reason, while detecting that the train has reached the specified position by the ground element installed on the track in the station premises, the speed of the train is detected using the rotation sensor installed on the wheel of the train. By determining that it has become 0, it informs the door opening and closing device and automatically opens together with the door on the home side.
従来システムでは、ホームドアの施工誤差によって列車停止位置をずらす必要ができた場合でも、地上子を移設することなく列車が所定範囲内に停止しているか否かを判定できるようにするために、車輪の回転量に基づいて地上子設置位置からの列車の移動距離を求め、該移動距離が所定範囲内であるか否かを判定する(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional system, even if it is necessary to shift the train stop position due to the construction error of the platform door, in order to be able to determine whether the train is stopped within the predetermined range without moving the ground unit, The travel distance of the train from the ground element installation position is obtained based on the rotation amount of the wheel, and it is determined whether or not the travel distance is within a predetermined range (see, for example, Patent Document 1).
上記従来例における速度0の判定は、回転センサーは低速では精度が落ちるため、一定速度以下になったことを検出後、所定の時間(たとえば10秒程度)待ってから列車が停止したとみなし、ドア開閉装置に伝える方法が開示されている。また、他の従来システムでは、信号機を検出して信号機までの距離を算出する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 The determination of the speed 0 in the conventional example is considered that the train stops after waiting for a predetermined time (for example, about 10 seconds) after detecting that the rotation sensor has become less than a certain speed because the accuracy of the rotation sensor is low. A method for communicating to a door opening and closing device is disclosed. Another conventional system discloses a method of detecting a traffic light and calculating a distance to the traffic light (see, for example, Patent Document 2).
従来システムでは、列車の移動時に車輪の滑りが発生してしまうので、地上子設置位置からの列車の移動距離が長くなるほど停止位置の検出精度が悪くなり、列車停止位置の列車進行方向への移動量には制限がある。また、列車(車上子)が地上子の上を通過しなければ列車の移動距離の算出を開始できないので、列車停止位置の反列車進行方向への移動量にも制限がある。 In conventional systems, wheel slipping occurs when the train moves, so the longer the train travel distance from the ground unit installation position, the worse the stop position detection accuracy, and the train stop position moves in the direction of train travel. The amount is limited. In addition, since the calculation of the travel distance of the train cannot be started unless the train (vehicle upper member) passes over the ground child, the amount of movement of the train stop position in the anti-train traveling direction is also limited.
また、列車の停止判定には、所定速度以下が検知できないため、安全性の問題から数秒間の待ち時間が必要であるが、このために、実際に列車が停止してからのタイムラグが生じる。このようなタイムラグは、ラッシュ時の運転密度の低下につながり、乗降客にはじれったさを与える要因となる。 In addition, since it is impossible to detect a train speed below a predetermined speed in order to determine whether or not to stop the train, a waiting time of several seconds is necessary due to safety problems. However, this causes a time lag after the train actually stops. Such a time lag leads to a decrease in driving density during rush hours, and is a factor that gives the passengers a feeling of being repelled.
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、より柔軟に列車停止位置のずれに対応でき、なおかつ列車の停止判定のタイムラグを小さくできる列車停止システム提供することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a train stop system that can more flexibly cope with a shift in the train stop position and that can reduce the time lag of the stop determination of the train. It is.
本発明に係る列車の停止検知システムは、
駅のプラットホームに列車が停車したことを検知して、該列車のドア開閉制御部に通知する列車の停止検知システムであって、列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、画像信号を解析し、列車の移動速度を検出する移動速度検出部と、列車が停車する駅に予め設定する検出物体と、該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、画像信号を解析し、検出物体の座標値と、撮像部が撮影した画像内に占める検出物体の大きさとに基づいて列車の位置を検出する列車位置検出部と、移動速度検出部の検出結果と、列車位置検出部の検出結果を用いて、列車が規定の位置に停止したことを判定して、ドア開閉制御部に通知する列車停止判定部と、を有すること
或いは、鉄道の列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、画像信号を解析し、列車の移動速度を検出する移動速度検出部と列車が走行する鉄道路線の範囲内に予め設定する検出物体と、該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、画像信号を解析し、検出物体の座標値と、撮像部が撮影した画像内に占める検出物体の大きさとに基づいて列車の位置を検出する列車位置検出部とを有し、移動速度検出部は、画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、1つ以上の該移動変化率から、列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定することを特徴とする。
Train stop detection system according to the present invention,
A train stop detection system that detects that a train has stopped on a platform of a station and notifies the train door opening / closing control unit of the train, and is mounted on the train and periodically images images of the external environment of the train. An imaging unit that outputs as a signal, a moving speed detection unit that analyzes the image signal and detects the moving speed of the train, a detection object that is preset at a station where the train stops, and a detection that holds the coordinate value of the detection object An object information holding unit, a train position detecting unit that analyzes the image signal, detects the position of the train based on the coordinate value of the detected object, and the size of the detected object in the image captured by the imaging unit, and the moving speed A train stop determination unit that determines that the train has stopped at a specified position using the detection result of the detection unit and the detection result of the train position detection unit and notifies the door opening / closing control unit
Alternatively, the train is mounted on a railway train, and the train travels with an imaging unit that images the external environment of the train and periodically outputs it as an image signal, and that analyzes the image signal and detects the train traveling speed. A detection object set in advance in the range of the railway line to be detected, a detection object information holding unit that holds the coordinate value of the detection object, an image signal is analyzed, and the coordinate value of the detection object A train position detector that detects the position of the train based on the size of the detected object in the vehicle, and the moving speed detector sets one or more analysis regions in the image signal, and the moving speed detector Extracts a feature point for each analysis region and compares the feature point position in the image signal with the feature point position in the previous image signal to obtain the movement change rate of the feature point position. From the rate of change of two or more of the movements, And judging whether in state.
本発明に係る列車の停止検出システムによれば、列車位置検出部は、撮影した画像により列車位置を検出するため、従来システムよりも列車の停止位置を広い範囲で精度良く算出でき、より柔軟に列車停止位置のずれに対応できる。 According to the train stop detection system according to the present invention, since the train position detection unit detects the train position from the captured image, the train stop position can be calculated with higher accuracy in a wider range than the conventional system, and more flexibly. It can cope with the deviation of the train stop position.
また、移動速度検出部は、撮影した画像により列車速度を検出するため、撮影周期を十分に短くすることにより、列車の停止を瞬時に判定することができる。両者の判定結果を用いることにより、広い範囲で精度良い停車位置の判定が可能となり、列車が実際に停止してから、ドアを開放するまでのタイムラグを最小とすることが可能である。 Moreover, since the moving speed detection unit detects the train speed from the captured image, it is possible to instantaneously determine the stop of the train by sufficiently shortening the imaging period. By using both determination results, it is possible to accurately determine the stop position over a wide range, and to minimize the time lag from when the train actually stops until the door is opened.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に本発明に係る列車の停止検知システムの一例を示す。本発明における列車の停止検知システム100は、少なくとも撮像部101、列車位置検出部102、検出物体情報保持部103、移動速度検出部104、列車停止判定部105から構成される。120はドア開閉制御部であり、列車の停止検知システムからの列車停止情報の通知により、ドアの開放を行う。図には記載していないが、ドアの開閉は、駅のプラットホーム側の状態にも依存する。111は駅構内の列車の停止位置を示す。
FIG. 1 shows an example of a train stop detection system according to the present invention. A train
列車の停止検知システム100は、列車110に搭載され、軌道112上を走行する列車110が、停止位置111において停止したことを検出し、列車110のドアの開閉を制御するドア閉制御部120に通知するものである。
The train
以下に、列車の停止検知システム100の構成を詳細に説明する。図1の101は、撮像部である。撮影部101は、列車に搭載され、列車の外部環境を周期的に撮影し、画像信号を出力する機能を有する。たとえば、工業製品として販売されている画像処理用カメラなどを用いることが可能である。撮像部は、必要に応じて複数用いれば、検出物体を柔軟に選択でき、西日などの環境条件に対応することが可能となる。一般的なカメラでは、1秒間に約30フィールドの画像が撮影可能であり、駅構内での列車速度の検出には十分対応可能である。
Hereinafter, the configuration of the train
図1の102は列車位置検出部である。列車位置検出部102は、撮像部によって撮影された画像を画像解析し、後述する検出物体情報保持部103に定義された検出対象となる検出物体を画像認識により検出し、その大きさから逆算することによりカメラの撮影位置すなわち列車位置を検出する。
たとえば、「人とくるまのテクノロジー展2008」では、カメラによって撮影された画像から道路標識を自動認識する画像認識技術が紹介されている。このような画像のテンプレートマッチングを用いることにより、撮影された画像から、特徴のある物体を認識することが可能である。あるいは、上述のように、特許文献2には、信号機を検出して、信号機までの距離を算出する方法が開示されている。
For example, “Recognition Technology for People and Cars 2008” introduces an image recognition technology that automatically recognizes road signs from images taken by a camera. By using such image template matching, it is possible to recognize a characteristic object from a photographed image. Alternatively, as described above,
図1の103は検出物体情報保持部である。検出物体情報保持部103は、前記列車位置検出102の画像処理に用いるためのテンプレートデータなどから構成される検出物体データ200を保持する。また、検出物体情報保持部103は、テンプレートデータと関連付けて、各駅毎に、車両の停止目標からみた検出物体の相対的位置座標データを持つ。
また、検出物体は、実際に停車する位置に設置されていなくともよく、実際の停車位置までのオフセット距離を合わせて保持しても良い。テンプレートデータがあればよいので、駅毎に特徴のある物体を抽出し、柔軟に対応することが可能である。 Further, the detection object may not be installed at a position where the vehicle actually stops, and may be held together with an offset distance to the actual vehicle stop position. Since template data is sufficient, it is possible to extract a characteristic object for each station and respond flexibly.
また、位置座標データは従来の地上子からのオフセット情報として保持しても良い。図2に検出物体情報保持部に保持される検出物体データテーブル200の例を示す。200は、検出物体データを管理するテーブルであり、各行が、一つの検出物体に関するデータを表す。201は、駅名フィールドを表し、どこの駅の情報であるかを示す。
Further, the position coordinate data may be held as offset information from a conventional ground element. FIG. 2 shows an example of the detected object data table 200 held in the detected object information holding unit.
202はテンプレートフィールドを表し、テンプレート画像情報である。203は、検出物体の存在する位置座標の基点となる絶対座標を表す。通常は、地上子から車上子を経由して得られる座標値データと一致するものとなる。204〜206は、それぞれx、y、z座標値を表し、基点座標203からのオフセット値を表す。各駅に対して、検出物体は1つとは限らず、複数データを保持しても良い。このようにすることにより、情報を冗長化して安全性を向上することができる。
210で示した行は、A駅における検出物体情報を表し、テンプレート画像A2と、座標基点が地上子A1であり、当該検出物体が地上子A1から相対座標(1、−5,1)の位置に存在することを表す。ここでは相対座標で説明するが、絶対座標で記載してもよい。これは単に計算処理上のオフセット計算だけの問題であるが、一般にあまり大きな数値を直接扱わないほうが計算精度上は都合がよい。 The row indicated by 210 represents detected object information at station A, the template image A2, the coordinate base point is the ground element A1, and the detected object is located at a relative coordinate (1, -5, 1) from the ground element A1. It is present in Although described here in terms of relative coordinates, it may be described in absolute coordinates. This is a problem only for the offset calculation in the calculation process, but it is generally convenient in terms of calculation accuracy not to handle a large numerical value directly.
図3に、カメラで撮影されたカメラ画像の例300を示す。カメラは列車の前方を撮影し、軌道310が撮影されている。同時に、軌道周囲に配置された検出物体A1およびA2が撮影された状態を示したものである。311は地上子A1を示し、実際の車両の停止位置を車上子との通信によって車上に伝えるものである。
FIG. 3 shows an example 300 of a camera image taken by the camera. The camera images the front of the train, and the
301は、検出物体A1を表し、軌道周辺に設置された標識等の構造物である。列車の運転員が目視確認のために使用する停止目標用の標識や、駅の看板など、カメラで撮影して認識可能な物体で、かつ恒常的に存在する物体であれば、任意の物体が利用可能である。同様に、302は検出物体A2を示す。
図4は、検出物体A1のテンプレート画像例を示す図である。401はテンプレートA1を表し、二次元の画像情報である。検出物体の実空間における大きさ情報(高さHと幅W)が画像情報に対して関連づけられ、テンプレートマッチングによってカメラ画像からテンプレートA1にマッチする範囲を認識することにより、カメラの画角、設置角度、列車内における設置位置を予め保持することにより、カメラ画像内に占めるサイズから逆算して検出物体までの距離を求めることができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a template image of the detected object A1.
このような演算を検出物体A2もしくはA3に対して実施してサンプル数を増やすことで、距離の推定精度を向上することが可能である。また、検出物体情報保持部では、各検出物体について、特定の地上子からの位置関係を持ち、図7に示すような、列車110の進行方向に対して、検出物体301−1は、地上子702−1より手前に存在し、検出物体301−1および301−2は、地上子702−1と702−2の間に存在し、検出物体は地上子702−2より以遠に存在していことが予めわかっている。
By performing such a calculation on the detection object A2 or A3 to increase the number of samples, it is possible to improve the distance estimation accuracy. The detected object information holding unit has a positional relationship with respect to each detected object from a specific ground element, and the detected object 301-1 is the ground element with respect to the traveling direction of the
一方、車上子701は、各地上子と通信を行い、地上子の識別情報を取得している。従って、列車位置検出部102は、車上子より、通過した車上子の識別情報を取得することにより、検出物体の候補を絞り込むことが可能である。
On the other hand, the vehicle
図1の104は、移動速度検出部である。移動速度検出部104は、カメラで撮影された画像を解析することにより、列車の移動速度を検出する。この機能は、102の列車位置検出部によって検出した列車位置を得られた画像周期によって除算を行い、移動速度を検出することでも適用可能であるが、検出物体がカメラ画像で得られる範囲内に限られるため、停止位置のずれに柔軟に対応することができない可能性がある。104では、検出物体を特定の物体に限らず、車両周辺に存在するあらゆる停止物体を対象として移動速度を検出する。
図5は、検出物体が存在しない場合でも移動速度を検出する際に利用可能なカメラ画像の例である。500はある瞬間のカメラ画像を示す。カメラ画像300と同様に軌道301が画像内に映っている例である。501〜505は、カメラ画像上に設定した部分領域の範囲を示す。図では、5つの部分領域を示すが、対象となる駅、カメラの設置位置によって、適切な位置に、一つ以上の部分領域を設定する。
FIG. 5 is an example of a camera image that can be used when detecting the moving speed even when there is no detected object.
図6には、移動速度検出部104における処理フローを示す。ステップS601は、カメラ画像が得られる一定周期Δt秒毎に、ステップS610以下の処理を繰り返し実行することを示す。ステップS610は撮像部101から、カメラ画像を取得するステップを示す。カメラ画像は、濃淡もしくは色情報を保持する画素データの集合であり、2次元の画像情報である。図5に示すように、2次元の各画素は、カメラ画像座標系のx座標値、y座標値によって一意に指定することができる。
FIG. 6 shows a processing flow in the moving
ステップS612は、図5に示すような、カメラ画像上に設定した部分領域501〜505の各領域の画像を抽出し、ステップS620〜ステップS630の処理を行う。ステップS620は、部分領域内の特徴点を抽出する画像処理解析を行うステップである。ここで特徴点とは、部分領域内で、軌道に対して静止した任意の物体を表す。検出できる特徴点は、検出手法に依存して変わる。たとえば、検出手法として、エッジ解析処理を用いると、画像上のエッジ部分すなわち輝度変化の大きい部分が抽出される。
In step S612, as shown in FIG. 5, images of the
そのうち最も輝度変化の高い部分を選択すれば、翌周期のカメラ画像でも、同様の輝度変化の大きい点が選択される可能性が高いため、現在のカメラ画像で得られた画像上での検出位置を、翌周期のカメラ画像の検出位置と比較することにより、1周期の間に移動した距離が求められる。ただし、単純にこの処理を繰り返しても、検出誤りや、カメラ画像の誤差による精度劣化が発生するため、以下の処理を行う。 If the part with the highest luminance change is selected, there is a high possibility that a point with the same luminance change will be selected in the camera image of the next cycle, so the detection position on the image obtained with the current camera image Is compared with the detection position of the camera image of the next cycle, and the distance moved during one cycle is obtained. However, even if this processing is simply repeated, the following processing is performed because accuracy degradation occurs due to detection errors and camera image errors.
ステップS622では、検出精度の判定を行う。ステップS620で得られた特徴点について、エッジ解析処理を実施した場合は、輝度変化の絶対量が所定の値を超えるか否かを判定し、所定の値を超える場合に、有効な値として採用し、所定の値以下であれば、無効な値として破棄する処理である。 In step S622, the detection accuracy is determined. When the edge analysis process is performed on the feature point obtained in step S620, it is determined whether or not the absolute amount of the luminance change exceeds a predetermined value, and is adopted as an effective value if the absolute value exceeds the predetermined value. However, if it is less than or equal to a predetermined value, it is a process of discarding it as an invalid value.
ステップS624は、有効な値として、過去Nフレーム分の有効データに対してステップS630も処理を行う。ステップS630は、有効データの平均値を算出し、この値を当該部分領域における検出速度として出力する処理である。ステップS614は、定義された全ての部分領域に対する検出速度の値を、さらに平均化し、全体の検出速度として出力する処理を示す。 In step S624, step S630 is also processed for valid data for the past N frames as valid values. Step S630 is a process of calculating an average value of valid data and outputting this value as a detection speed in the partial area. Step S614 indicates a process of further averaging the detection speed values for all the defined partial areas and outputting the averaged detection speed values as the entire detection speed.
以上のような処理により列車の移動速度を検出することにより、検出物体がカメラ画像に撮影されていない状態でも、列車の移動速度を検出することが可能となる。また、Nフレームは、10フレーム程度あればよく、1/3秒以下の遅延で移動速度を検出することが可能である。 By detecting the moving speed of the train by the process as described above, it is possible to detect the moving speed of the train even when the detected object is not captured in the camera image. The N frames only need to be about 10 frames, and the moving speed can be detected with a delay of 1/3 second or less.
図1の105は列車停止判定部である。列車停止判定部105は、列車位置検出部102および、移動速度検出部104から得られた情報を用いて、列車が規定の位置に停車したか否かを判定する。すなわち、列車位置検出部102から、ある時刻に得られた列車位置情報に対し、常時、移動速度検出部104から得られる移動速度情報を用いることにより、常に列車の位置を把握することが可能である。この情報に従い、当該駅の停止位置に列車が到達し、かつ移動速度が0となることを検出した場合に、ドア開閉制御部120に対し、列車の停止完了を通知する。
以上のような構成とすることにより、従来システムよりも列車の停止位置を広い範囲で精度良く算出でき、より柔軟に列車停止位置のずれに対応できる。さらに、列車の停止を十分短い時間内に判定することができ、両者の判定結果を用いることにより、広い範囲で精度良い停車位置の判定が可能となり、列車が実際に停止してから、ドアを開放するまでのタイムラグを最小とすることが可能となる。 By adopting the configuration as described above, it is possible to calculate the stop position of the train more accurately in a wider range than in the conventional system, and it is possible to more flexibly cope with the deviation of the train stop position. Furthermore, the stop of the train can be determined within a sufficiently short time, and by using both determination results, it is possible to accurately determine the stop position over a wide range, and after the train actually stops, It is possible to minimize the time lag until opening.
図8に、本発明に係る第二の実施例を示す。本発明の実施例2は、第一の実施例の構成に加え、撮像部配置補正部801を有するところを特徴とする。本発明に係る列車の停止検知システムでは、列車位置検出部102における検出物体のサイズ情報や、移動速度検出部104における速度情報の算出に、撮像部101が列車における設置の位置、高さ、角度が必要であり、このようなパラメータのずれは、検出誤差につながる。
FIG. 8 shows a second embodiment according to the present invention. The second embodiment of the present invention is characterized by having an imaging unit
たとえ、列車110内での撮像部101の固定方法には十分な強度を保っていても、列車停車時の乗客が乗り降りすることによる列車の高さの変動や、列車走行時の車体の揺れによる一時的な角度の変動が発生しうる。撮像部配置補正部801はこのような撮像部配置の変動を補正するものである。
Even if the method for fixing the
図9に、駅における列車停車時の、撮像部配置補正部801のシーケンス図を示す。上から下に伸びる矢印900は、時間軸を示し、列車が駅に停車してから乗客の乗降を経て再び走行開始するまでの時間経過を示す。T1,T2、T3、T4は、その間の時刻を示す。
FIG. 9 shows a sequence diagram of the imaging unit
T1は、列車が停止完了した時刻、T2はドアの開放を開始する時刻、T3はドアの開放が終了する時刻、T4はドアの閉鎖を開始する時刻、T5はドアの閉鎖が完了し、列車が再び走行を開始し始める時刻を表す。 T1 is the time when the train is stopped, T2 is the time when the door is opened, T3 is the time when the door is opened, T4 is the time when the door is closed, and T5 is the time when the door is closed. Represents the time when the vehicle starts to travel again.
ステップS901は、列車の状態を表し、時刻T1からT5までは停止状態、T5以後は走行状態であり、T3からT4の間に乗客の乗降が行われる。ステップS910〜ステップS913は、ドア開閉制御部の処理ステップを示し、時刻T1にて列車の停止検知情報を受け、ドアの開放指示することにより、列車のドアを開くとともに、撮像部配置補正部に対し、ドア開放状態に移行することを通知する。 Step S901 represents the state of the train, which is in a stopped state from time T1 to T5, is in a traveling state after T5, and passengers get on and off between T3 and T4. Steps S910 to S913 indicate processing steps of the door opening / closing control unit, and when the train stop detection information is received at time T1 and the door is instructed to open, the train door is opened and the imaging unit arrangement correction unit On the other hand, it notifies that it will shift to the door open state.
撮像部配置補正部では、ステップS920にてドア開放状態の通知を受けると、列車位置検出部103に対して、補正開始の指示を通知する。列車位置検出部は、補正開始通知を受けると、ステップS930にて、当該時刻における、乗客乗降前の画像を撮像部から取得し、記憶する。
時刻T4において、ドア開閉制御部は、ステップS912において、ドア閉鎖開始時に、ドア閉鎖状態に移行することを、撮像部配置補正部に通知する。
When receiving the notification of the door open state in step S920, the imaging unit arrangement correction unit notifies the train
At time T4, in step S912, the door opening / closing control unit notifies the imaging unit arrangement correction unit that the door closing state is to be shifted when the door is closed.
撮像配置補正部は、ドア閉鎖状態通知を受けると、ステップS921にて、列車位置検出部に対して、補正終了の指示を通知する。列車位置検出部は、補正終了通知を受けると、ステップS931にて、再度当該時刻における乗客乗降後の画像を撮像部から取得する。さらに、列車位置検出部は、ステップS930にて記憶した画像と、ステップS931にて取得した画像とに対して画像解析を行い、相関計算を行うことにより、双方の画像に撮影された同じ物体を検出する。同じ物体が両者の画像間で移動した距離を求めることにより、乗客の乗降前後で撮像部の配置の変化量を算出する。 When the imaging arrangement correction unit receives the door closed state notification, the imaging arrangement correction unit notifies the train position detection unit of a correction end instruction in step S921. When the train position detection unit receives the correction end notification, in step S931, the train position detection unit again acquires an image after passenger boarding / exiting at the time from the imaging unit. Furthermore, the train position detection unit performs image analysis on the image stored in step S930 and the image acquired in step S931, and performs correlation calculation, so that the same object photographed in both images is obtained. To detect. By calculating the distance that the same object has moved between the two images, the amount of change in the arrangement of the imaging unit before and after the passenger gets on and off is calculated.
この計算は、ステレオカメラの原理によって算出することが可能である。あるいは、以下のような処理を行うこともできる。停車位置において撮影された画像内に、検出物体情報保持部103に保持された検出物体のいずれかが映っている場合は、検出物体の配置情報、撮影された画像のサイズ情報をから逆算することにより、撮像部の配置補正情報を得ることが可能である。
This calculation can be performed according to the principle of a stereo camera. Alternatively, the following processing can be performed. When any of the detected objects held in the detected object
これには、たとえば、上記の特許文献2に開示されるような方法を用いることが可能である。この場合は、開放タイミングでの処理は不要となり、閉鎖タイミングにおいて、補正処理を実施すればよい。以上の構成により、列車の高さが乗客の乗降等によって変動しても、撮像部の配置情報を補正して、変動の影響を受けない列車の停止検知システムを提供することが可能となる。
For this, for example, a method as disclosed in
図10は、本発明の第3の実施例において、利用する検出物体情報1000を説明する図である。第一の実施例における検出物体情報200との違いは、200に加え、部分領域情報フィールド1001を有することである。
FIG. 10 is a diagram for explaining detected
撮像部が撮影する軌道の状態は、駅によって異なり、移動速度検出部104において検出可能な特徴点の配置状態が異なる可能性がある。このような場合でも安定して移動速度を検出するために、部分領域情報フィールド1001を追加するものである。部分領域情報フィールド1001には、移動速度検出部104における部分領域のパターン情報を保持する。
The state of the trajectory taken by the imaging unit differs depending on the station, and the arrangement state of the feature points that can be detected by the moving
移動速度検出部104は、当該列車位置の付近であることを、列車位置検出部102より通知を受けるとともに、検出領域情報を取得する。検出領域情報は、カメラ画像内のどのような位置にいくつの部分領域を配置するかというパターン情報と、当該部分領域内の基準面情報によって構成される。
The moving
具体的には、カメラ画像の座標系における点列により、画像解析するための部分領域を指定することにより部分領域の配置パターンを提供し、当該部分領域の規準となる面が、垂直か水平かを表す法線情報と、撮像部からの距離情報とを提供する。当該情報を用いて、移動速度検出部104は、カメラ画像上の特徴点の座標情報から、実空間での座標情報に精度よく変換することが可能となる。以上のような構成とすることにより、軌道の状態の変動に対して安定して移動速度を検出することが可能となる。
Specifically, the arrangement pattern of the partial area is provided by designating the partial area for image analysis by the point sequence in the coordinate system of the camera image, and the reference plane of the partial area is vertical or horizontal. And normal information representing the distance and distance information from the imaging unit. Using the information, the moving
以上の実施例は、主に駅プラットホームでの停車時におけるシステムとして説明をしたが、本発明は、駅間を移動する列車の移動速度および位置検出システムとして利用することも可能である。 Although the above embodiment has been described mainly as a system at the time of stopping on a station platform, the present invention can also be used as a moving speed and position detection system for a train moving between stations.
上記の実施例1〜3では、検出物体情報保持部103には、駅周辺の検出物体情報のみであるが、本実施例では、検出物体情報保持部103には駅間に存在する物体を登録することにより対応可能である。また、駅構内と駅間では、列車の速度域が異なる。
In the first to third embodiments, only the detected object information around the station is stored in the detected object
このため、移動速度検出部における検出領域を、速度域に対応して変更する必要がある。具体的には、撮像部101は一定周期で画像信号が更新されるため、1周期における列車の移動量が、最低限一つの検出領域内に収まる必要がある。
For this reason, it is necessary to change the detection area | region in a moving speed detection part corresponding to a speed area. Specifically, since the image signal is updated in the
撮像部101内の画像信号内で、遠方の領域は、一定周期内に移動する量は小さく、逆に近傍領域は、大きくなるため、移動方向に対して、遠方領域から近傍領域になるほど検出領域を大きく取る必要があり、この大きさが速度域によって異なる。鉄道では、軌道上の位置によって移動速度がほぼ規定されているため、どの位置を走行中であるかにより、検出領域を変更することにより、対応することが可能である。
In the image signal in the
本発明は、駅構内での列車の停止における、列車の停止検知システムに関するものであるが、実施例4に示すように、同じ構成を用いて、列車の走行中の位置検出、速度検出に応用することが可能である。この場合には、車輪の回転センサーの問題点である空転滑走による速度ずれの影響を受けずに、列車位置および移動速度を検出することが可能となる。回転センサーと組み合わせて用いることにより、安全性の高い列車制御システムを構築することが可能となる。 The present invention relates to a train stop detection system for stopping a train in a station, but as shown in Example 4, it is applied to position detection and speed detection while the train is running using the same configuration. Is possible. In this case, it is possible to detect the train position and the moving speed without being affected by the speed deviation due to idling and sliding which is a problem of the wheel rotation sensor. By using it in combination with a rotation sensor, it is possible to construct a highly safe train control system.
100 列車の停止検知システム
101 撮像部
102 列車位置検出部
103 検出物体情報保持部
104 移動速度検出部
105 列車停止判定部
110 列車
111 停止位置
112 軌道
120 ドア開閉制御部
200 検出物体管理テーブル
201 駅名フィールド
202 テンプレートフィールド
203 基点座標
204 x座標値
205 y座標値
206 z座標値
210 A駅の検出物体情報
300 カメラ画像の例
301 検出物体A1
301−1〜4 検出物体
302 検出物体A2
310 軌道
311 地上子A1
401 テンプレートA1
500 カメラ画像
501〜505 部分領域
701 車上子
702−1,2 地上子
801 撮像部配置補正部
1000 検出物体情報
1001 部分領域情報フィールド
DESCRIPTION OF
301-1-4
310 Orbit 311 Ground unit A1
401 Template A1
500
Claims (16)
前記列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、
前記画像信号を解析し、前記列車の移動速度を検出する移動速度検出部と、
前記列車が停車する駅に予め設定する検出物体と、
該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、
前記画像信号を解析し、前記検出物体の座標値と、前記撮像部が撮影した画像内に占める前記検出物体の大きさとに基づいて前記列車の位置を検出する列車位置検出部と、
前記移動速度検出部の検出結果と、前記列車位置検出部の検出結果を用いて、列車が規定の位置に停止したことを判定して、前記ドア開閉制御部に通知する列車停止判定部と、を有すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 A train stop detection system that detects that the train has stopped on the platform of the station and notifies the train door opening and closing control unit,
An imaging unit that is mounted on the train and images the external environment of the train and periodically outputs it as an image signal;
Analyzing the image signal and detecting a moving speed of the train; and
A detection object set in advance at a station where the train stops;
A detected object information holding unit for holding the coordinate value of the detected object;
Analyzing the image signal, a train position detection unit that detects the position of the train based on the coordinate value of the detection object and the size of the detection object in the image captured by the imaging unit ;
Using the detection result of the moving speed detection unit and the detection result of the train position detection unit, it is determined that the train has stopped at a specified position, and a train stop determination unit that notifies the door opening / closing control unit, A train stop detection system characterized by comprising:
前記移動速度検出部は、前記画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、
該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、1つ以上の該移動変化率から、前記列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to claim 1,
The moving speed detection unit sets one or more analysis regions in the image signal,
The moving speed detection unit extracts a feature point for each analysis region and compares the feature point position in the image signal with the feature point position in the previous image signal, thereby changing the movement of the feature point position. A train stop detection system characterized by determining a rate and determining whether the train is moving or stopped from one or more of the movement change rates.
前記移動速度検出部は、前記解析領域毎にエッジ解析を行い、輝度変化の大きい場所を特徴点として選択すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to claim 2,
The moving speed detection section, the train stop detection system, wherein the performs edge analysis for each analysis region, selecting a larger location Brightness changes as a feature point.
前記検出物体情報保持部は、前記検出物体のテンプレートを一つ以上保持し、
前記列車位置検出部は、該テンプレートを拡大、縮小することにより、前記撮像部より得られた画像信号内を探索し、
該テンプレートにマッチした際には、当該検出物体を探索し、マッチしたテンプレートの拡大または縮小率情報を用いて、該検出物体までの距離を算出すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to claim 1,
The detected object information holding unit holds one or more templates of the detected object,
The train position detection unit searches the image signal obtained from the imaging unit by enlarging or reducing the template,
A train stop detection system characterized in that, when the template is matched, the detected object is searched, and the distance to the detected object is calculated by using the enlargement or reduction rate information of the matched template.
前記検出物体情報保持部は、前記検出物体の進行方向前方に存在する軌道上の地上子の識別情報を保持し、
前記列車位置検出部は、車上子から地上子情報を取得し、次の地上子情報を取得するまでは、当該地上子以遠に存在する検出物体のみを探索すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to claim 4,
The detected object information holding unit holds the identification information of the ground unit on the orbit existing in the forward direction of the detected object,
The train position detecting unit acquires the ground element information from the vehicle upper element, and searches only the detected object existing beyond the ground element until the next ground element information is acquired. Detection system.
前記検出物体情報保持部は、前記移動速度検出部、前記列車位置検出部のいずれか、あるいはその両者において利用できる検出領域の配置パターンを示す検出領域情報を保持し、
前記列車の位置に応じて、検出領域の配置パターンを変更すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to any one of claims 1 to 5,
The detected object information holding unit holds detection area information indicating an arrangement pattern of detection areas that can be used in either the moving speed detection unit, the train position detection unit, or both,
The train stop detection system, wherein the arrangement pattern of the detection area is changed according to the position of the train.
前記ドア開閉制御部より、前記列車のドアの開放を開始する開放タイミングを得、
該開放タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知し、
前記ドア開閉制御部より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、
該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、
前記列車位置検出部は、
開放タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像として記憶し、
閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像と比較することにより、撮像部の配置変化を補正すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to any one of claims 1 to 6,
From the door opening and closing control unit , obtain the opening timing to start the opening of the train door,
At the opening timing, the train position detection unit is notified of a correction start signal,
From the door opening and closing control unit , obtain the closing timing to start closing the train door,
At the closing timing, the train position detection unit has an imaging unit arrangement correction unit that notifies a correction start signal,
The train position detector
Upon receiving the notification of the opening timing, the image signal obtained from the imaging unit is stored as an opening timing image,
Upon receiving a notification of closing timing, the train stop detection system is characterized by correcting an arrangement change of the imaging unit by comparing an image signal obtained from the imaging unit with an opening timing image.
前記ドア開閉制御部より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、
該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、
前記列車位置検出部は、
閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を解析し、
前記検出物体情報保持部に保持する検出物体のうちのいずれか一つ以上を検出した場合、該検出物体が画像信号内に占める大きさを基準として、撮像部の配置を補正すること
を特徴とする列車の停止検知システム。 In the train stop detection system according to any one of claims 1 to 6,
From the door opening and closing control unit , obtain the closing timing to start closing the train door,
At the closing timing, the train position detection unit has an imaging unit arrangement correction unit that notifies a correction start signal,
The train position detector
Upon receiving the notification of the closing timing, the image signal obtained from the imaging unit is analyzed,
When any one or more of the detected objects held in the detected object information holding unit is detected, the arrangement of the imaging unit is corrected based on the size of the detected object in the image signal. Train stop detection system.
前記画像信号を解析し、前記列車の移動速度を検出する移動速度検出部と
前記列車が走行する鉄道路線の範囲内に予め設定する検出物体と、
該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、
前記画像信号を解析し、前記検出物体の座標値と、前記撮像部が撮影した画像内に占める前記検出物体の大きさとに基づいて前記列車の位置を検出する列車位置検出部とを有し、
前記移動速度検出部は、前記画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、
該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、
1つ以上の該移動変化率から、前記列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 An imaging unit mounted on a railway train, which images the external environment of the train and periodically outputs it as an image signal,
Analyzing the image signal, a moving speed detector for detecting the moving speed of the train, and a detection object set in advance within the range of the railway line on which the train travels,
A detected object information holding unit for holding the coordinate value of the detected object;
Wherein analyzing the image signals, and chromatic coordinate values of the detected object, and a train position detecting unit which the imaging unit to detect the position of the train on the basis of the magnitude of the detected object occupying in the image captured,
The moving speed detection unit sets one or more analysis regions in the image signal,
The moving speed detection unit extracts a feature point for each analysis region and compares the feature point position in the image signal with the feature point position in the previous image signal, thereby changing the movement of the feature point position. Find the rate
A train movement speed and position detection system , wherein the train is judged whether it is in a moving state or a stopped state from one or more of the movement change rates .
前記移動速度検出部は、前記解析領域毎にエッジ解析を行い、輝度変化の大きい場所を特徴点として選択すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to claim 9,
The train moving speed detection unit performs edge analysis for each analysis region, and selects a place having a large luminance change as a feature point .
前記検出物体情報保持部は、前記検出物体のテンプレートを一つ以上保持し、
前記列車位置検出部は、該テンプレートを拡大、縮小することにより、前記撮像部より得られた画像信号内を探索し、
該テンプレートにマッチした際には、当該検出物体を探索し、マッチしたテンプレートの拡大または縮小率情報を用いて、該検出物体までの距離を算出すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to claim 9,
The detected object information holding unit holds one or more templates of the detected object,
The train position detection unit searches the image signal obtained from the imaging unit by enlarging or reducing the template,
When the template is matched, the detected object is searched for, and the distance to the detected object is calculated using the information on the enlargement or reduction ratio of the matched template. system.
前記検出物体情報保持部は、前記検出物体の進行方向前方に存在する軌道上の地上子の識別情報を保持し、
前記列車位置検出部は、車上子から地上子情報を取得し、次の地上子情報を取得するまでは、当該地上子以遠に存在する検出物体のみを探索すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to claim 9,
The detected object information holding unit holds the identification information of the ground unit on the orbit existing in the forward direction of the detected object ,
The train position detecting unit acquires the ground element information from the vehicle upper element and searches for only the detected object existing beyond the ground element until the next ground element information is acquired. Speed and position detection system.
前記検出物体情報保持部は、前記移動速度検出部、前記列車位置検出部のいずれか、あるいはその両者において利用できる検出領域の配置パターンを示す検出領域情報を保持し、
前記列車の位置に応じて、検出領域の配置パターンを変更すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to any one of claims 9 to 12 ,
The detected object information holding unit holds detection area information indicating an arrangement pattern of detection areas that can be used in either the moving speed detection unit, the train position detection unit, or both,
The train moving speed and position detection system, wherein the arrangement pattern of the detection area is changed according to the position of the train.
前記検出領域情報は、列車の予定速度域に応じて検出領域の配置パターンを変更すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to claim 13 ,
The detection area information changes the arrangement pattern of the detection area according to the planned speed area of the train.
列車が駅に停車した際に、
前記ドア開閉制御部より、前記列車のドアの開放を開始する開放タイミングを得、
該開放タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知し、
前記ドア開閉制御部より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、
該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、
前記列車位置検出部は、
開放タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像として記憶し、
閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像と比較することにより、撮像部の配置変化を補正すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to any one of claims 9 to 12 ,
When the train stops at the station
From the door opening and closing control unit, obtain the opening timing to start the opening of the train door,
At the opening timing, the train position detection unit is notified of a correction start signal,
From the door opening and closing control unit, obtain the closing timing to start closing the train door,
At the closing timing, the train position detection unit has an imaging unit arrangement correction unit that notifies a correction start signal,
The train position detector
Upon receiving the notification of the opening timing, the image signal obtained from the imaging unit is stored as an opening timing image,
When the notification of the closing timing is received, the change in the arrangement of the imaging unit is corrected by comparing the image signal obtained from the imaging unit with the opening timing image .
列車が駅に停車した際に、
前記ドア開閉制御部より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、
該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、
前記列車位置検出部は、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を解析し、
前記検出物体情報保持部に保持する検出物体のうちのいずれか一つ以上を検出した場合、該検出物体が画像信号内に占める大きさを基準として、撮像部の配置を補正すること
を特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。 In the train movement speed and position detection system according to any one of claims 9 to 14 ,
When the train stops at the station
From the door opening and closing control unit , obtain the closing timing to start closing the train door ,
At the closing timing, the train position detection unit has an imaging unit arrangement correction unit that notifies a correction start signal,
When receiving the notification of the closing timing, the train position detection unit analyzes the image signal obtained from the imaging unit,
If it detects any one or more of the detected object to be retained in the detection object information holding unit, characterized in that the detection object based on the size occupied in the image signal, to correct the placement of the imaging unit Train moving speed and position detection system.
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