JP6260026B2 - Overhead wire position measuring apparatus and overhead wire position measuring method by image processing - Google Patents
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Description
本発明は、電車の屋根上にラインセンサカメラ及びレーザ距離計を設置して架線の位置を取得する架線検測に関し、特に照明位置の影響による架線位置測定値の誤差を補正する画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法に関する。 The present invention relates to an overhead line inspection for obtaining a position of an overhead line by installing a line sensor camera and a laser distance meter on a roof of a train, and more particularly, an overhead line by image processing for correcting an error of an overhead line position measurement value due to an influence of an illumination position. The present invention relates to a position measuring device and an overhead wire position measuring method.
トロリ線や電線等の架線は、電車線の線路の上方の所定の位置に設置されている。架線は、車両に接近したり、所定の位置から外れたりした場合、事故や車両故障の原因となるため、所定の位置にあるか検査されている。なお、架線の位置は、線路からの垂直方向における高さと、偏位（すなわち、枕木方向における水平距離）により表され、架線の高さと偏位を測定する技術として以下のものが知られている。 An overhead wire such as a trolley wire or an electric wire is installed at a predetermined position above the train line. The overhead line is inspected to be in a predetermined position because it may cause an accident or a vehicle failure when approaching the vehicle or deviating from the predetermined position. The position of the overhead line is represented by the height in the vertical direction from the track and the deviation (that is, the horizontal distance in the sleeper direction), and the following techniques are known for measuring the height and the deviation of the overhead line. .
例えば、下記特許文献１には、車両の屋根上に設置される二台のラインセンサカメラ及び一台のレーザ距離計と、車両の内部に設置される演算装置とを備える架線検測装置において、レーザ距離計から出力された距離情報とラインセンサカメラの画像上の架線の位置情報及び距離情報とに基づきステレオ対応点を探索し、検出したステレオ対応点に基づき架線の高さと偏位を算出するものが開示されている。特許文献１に開示された技術は、各架線に特徴がなく、ラインセンサカメラ間のステレオ対応が難しい場合であっても、レーザ距離計の距離情報を使用することによりステレオ対応を可能とした点に特徴がある。 For example, in Patent Document 1 below, in an overhead wire inspection device provided with two line sensor cameras and one laser distance meter installed on the roof of the vehicle, and an arithmetic device installed inside the vehicle, The stereo correspondence point is searched based on the distance information output from the laser rangefinder and the position information and distance information of the overhead line on the image of the line sensor camera, and the height and deviation of the overhead line are calculated based on the detected stereo correspondence point. Are disclosed. The technique disclosed in Patent Document 1 has a feature in each overhead line, and even if stereo correspondence between line sensor cameras is difficult, stereo correspondence is possible by using distance information of a laser rangefinder. There is a feature.
しかしながら、上述した特許文献１においては、ラインセンサカメラ及び照明装置の配置が車両の屋根上という限られた空間に限定されていることに加えて、わたり線などの側線（例えば、図４に示す架線６Ｂ）を架線計測対象として考慮する場合、計測領域が本線（例えば、図４に示す架線６Ａ）のみを計測対象とした場合の領域に対して偏位方向に拡大する（例えば、図４に示す領域Ａ１から領域Ａ２に拡大する）。 However, in Patent Document 1 described above, the arrangement of the line sensor camera and the lighting device is limited to a limited space on the roof of the vehicle, and in addition, a side line such as a crossover line (for example, shown in FIG. 4). When the overhead line 6B) is considered as the overhead line measurement target, the measurement area is enlarged in the deviation direction with respect to the area where only the main line (for example, the overhead line 6A shown in FIG. 4) is the measurement target (for example, in FIG. The region A1 shown is enlarged to the region A2).
このように計測領域が偏位方向に拡大した場合、ラインセンサカメラの真上から偏位方向に離れている対象架線（例えば、図４に示す架線６Ｂ）を当該ラインセンサカメラによって撮像すると、照明装置の設置位置によっては照明が当たっていない架線の裏側まで撮像することとなり、ラインセンサカメラによって撮像した画像上の架線の濃淡値分布が、ラインセンサカメラの真上に対象架線がある場合は幅方向で概ね対称である（例えば、図５（ｃ）参照）のに対し、幅方向の一方側に偏り、ムラが生じることとなる（例えば、図５（ａ）参照）。 When the measurement area is enlarged in the deviation direction in this way, when the target overhead line (for example, the overhead line 6B shown in FIG. 4) separated from the line sensor camera in the deviation direction is imaged by the line sensor camera, illumination is performed. Depending on the installation position of the equipment, the backside of the overhead line that is not illuminated will be imaged, and the gray value distribution of the overhead line on the image captured by the line sensor camera is the width if the target overhead line is directly above the line sensor camera. The direction is generally symmetrical (see, for example, FIG. 5C), but is biased to one side in the width direction, resulting in unevenness (see, for example, FIG. 5A).
このように濃淡値分布に偏りが生じた場合、画像処理により得られる架線の中心座標は幅方向に偏ったエッジ座標を用いて求めた座標となるため、濃淡値分布が架線の幅方向でほぼ対称である場合のエッジ座標を用いて求めた中心座標（例えば、図５（ｄ）の座標ＸC参照）に対して誤差を有し（例えば、図５（ｂ）の座標Ｘ'C参照）、ステレオ計測の精度が低下するおそれがあるという問題があった。しかも、二台のラインセンサカメラを車両の屋根上という限られた空間に設置していることから、ラインセンサカメラそれぞれで濃淡値分布の偏りによるムラが生じにくい領域とムラが生じる領域とが必ず存在する（例えば、図４に示すＡ３はラインセンサカメラ２Ａにおいて濃淡値分布の偏りによるムラが生じにくい領域、Ａ４はラインセンサカメラ２Ｂにおいて濃淡値分布の偏りによるムラが生じにくい領域等）。そのため、ラインセンサカメラの配置を調整して濃淡値分布の偏りによるムラの発生を抑制することは困難であり、ラインセンサカメラの配置はそのままにステレオ計測の精度を向上させる必要がある。 In this way, when the gray value distribution is biased, the center coordinates of the overhead line obtained by image processing are the coordinates obtained using the edge coordinates biased in the width direction, so the gray value distribution is almost equal in the width direction of the overhead line. There is an error with respect to the center coordinates (for example, refer to the coordinate X C in FIG. 5D) obtained using the edge coordinates in the case of symmetry (for example, refer to the coordinate X ′ C in FIG. 5B). There is a problem that the accuracy of stereo measurement may be lowered. In addition, since two line sensor cameras are installed in a limited space on the roof of the vehicle, there are always areas where unevenness due to the uneven distribution of gray value values and areas where unevenness occurs in each line sensor camera. 4 exists (for example, A3 in FIG. 4 is a region in which unevenness due to the deviation of the gray value distribution is not generated in the line sensor camera 2A, and A4 is a region in which unevenness due to the bias in the gray value distribution is not easily generated in the line sensor camera 2B). For this reason, it is difficult to suppress the occurrence of unevenness due to the deviation of the gray value distribution by adjusting the arrangement of the line sensor cameras, and it is necessary to improve the accuracy of stereo measurement while maintaining the arrangement of the line sensor cameras.
このようなことから本発明は、ラインセンサカメラによって撮像した画像に濃淡値分布の偏りによるムラが生じた場合であってもステレオ計測の精度を向上させることを可能とした画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法を提供することを目的とする。 For this reason, the present invention can measure the position of an overhead line by image processing, which can improve the accuracy of stereo measurement even when unevenness occurs due to the deviation of the gray value distribution in the image captured by the line sensor camera. It is an object of the present invention to provide an apparatus and an overhead line position measuring method.
上記の課題を解決するための第１の発明に係る画像処理による架線位置測定装置は、
車両の屋根上に枕木方向においてそれぞれ離間して設置され架線を撮影する第１のラインセンサカメラ及び第２のラインセンサカメラと、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラの近傍に鉛直上方を向けて設置され架線までの距離を計測するレーザ距離計と、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラの近傍に鉛直上方を向けて設置され架線の照明を行う照明装置と、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラから入力された画像データ及び前記レーザ距離計から入力された距離データに基づき前記架線の高さ及び偏位を演算する画像処理部と
を備えた画像処理による架線位置測定装置において、
前記画像処理部が、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラから入力された輝度信号を画像データとして出力する画像入力手段と、
前記レーザ距離計から入力された測定値をレーザ距離データとして出力するレーザ入力手段と、
処理パラメータの設定を行う処理設定手段と、
前記画像データに基づいて線条を検出する線条検出手段と、
前記処理パラメータ及び前記レーザ距離データに基づいて架線座標を推定する架線座標推定手段と、
前記線条検出手段により検出した線条及び前記架線座標推定手段により推定した架線座標に基づき前記画像データから架線を検出する架線検出手段と、
前記線条検出手段により検出した線条及び前記架線検出手段により検出した架線の座標に基づき架線座標の補正を行う架線座標補正手段と、
前記処理パラメータ及び前記架線座標補正手段により補正した架線座標に基づき架線の位置を算出するステレオ計測手段と、
前記ステレオ計測手段により算出した架線の位置に基づき架線の高さ及び偏位を算出する高さ・偏位算出手段と
から構成される
ことを特徴とする。
An overhead line position measuring device by image processing according to the first invention for solving the above-mentioned problems is
A first line sensor camera and a second line sensor camera which are installed on the roof of the vehicle so as to be separated from each other in the direction of the sleepers and photograph the overhead line;
A laser rangefinder that is installed in the vicinity of the first line sensor camera and the second line sensor camera with a vertically upward direction and measures a distance to an overhead line; and
An illuminating device that is installed in the vicinity of the first line sensor camera and the second line sensor camera so as to be directed vertically upward;
An image processing unit that calculates the height and displacement of the overhead wire based on the image data input from the first line sensor camera and the second line sensor camera and the distance data input from the laser distance meter. In the overhead line position measuring device by image processing provided,
The image processing unit
Image input means for outputting luminance signals input from the first line sensor camera and the second line sensor camera as image data;
Laser input means for outputting measurement values input from the laser distance meter as laser distance data;
Process setting means for setting process parameters;
A line detection means for detecting a line based on the image data;
Overhead line coordinate estimation means for estimating overhead line coordinates based on the processing parameter and the laser distance data;
An overhead line detection means for detecting an overhead line from the image data based on the linear line detected by the linear line detection means and the overhead line coordinates estimated by the overhead line coordinate estimation means;
Overhead wire coordinate correction means for correcting the overhead wire coordinates based on the wire detected by the wire detection means and the coordinates of the overhead wire detected by the overhead wire detection means;
Stereo measurement means for calculating the position of the overhead line based on the processing parameters and the overhead line coordinates corrected by the overhead line coordinate correction means;
And a height / deviation calculation means for calculating the height and deviation of the overhead line based on the position of the overhead line calculated by the stereo measurement means.
また、第２の発明に係る画像処理による架線位置測定装置は、第１の発明に係る画像処理による架線位置測定装置において、
前記架線座標補正手段が、前記画像データに基づいて判別分析しきい値及び背景部の分散を求め、当該判別分析しきい値と背景部の分散との平均濃淡値を、新たなステレオ計測用しきい値として架線を検出する架線座標補正処理を行う
ことを特徴とする。
Moreover, the overhead line position measuring device by image processing according to the second invention is the overhead wire position measuring device by image processing according to the first invention.
The overhead line coordinate correction means obtains the discriminant analysis threshold value and the variance of the background portion based on the image data, and uses the average gray value of the discriminant analysis threshold value and the variance of the background portion for a new stereo measurement. An overhead line coordinate correction process for detecting an overhead line as a threshold value is performed.
また、第３の発明に係る画像処理による架線位置測定装置は、第１の発明に係る画像処理による架線位置測定装置において、
前記架線座標補正手段が、架線のピーク座標と前記架線の中心座標との距離の分、前記中心座標を基準として前記ピーク座標を反転させた箇所を架線の新たな中心座標とする架線座標補正を行う
ことを特徴とする。
An overhead line position measuring apparatus using image processing according to a third aspect of the present invention is the overhead line position measuring apparatus based on image processing according to the first aspect of the invention,
The overhead line coordinate correcting means performs overhead line coordinate correction using a position obtained by inverting the peak coordinate based on the center coordinate as a new center coordinate of the overhead line, by the distance between the peak coordinate of the overhead line and the center coordinate of the overhead line. It is characterized by performing.
また、第４の発明に係る画像処理による架線位置測定装置は、第１の発明に係る画像処理による架線位置測定装置において、
前記架線座標推定部が、レーザ距離データに基づいて架線幅を推定し、
前記架線座標補正手段が、前記架線座標推定部によって推定した幅になるようにエッジ座標を変更する架線座標補正を行う
ことを特徴とする。
An overhead line position measuring apparatus using image processing according to a fourth aspect of the invention is the overhead line position measuring apparatus using image processing according to the first aspect of the invention,
The overhead line coordinate estimation unit estimates the overhead line width based on the laser distance data,
The overhead line coordinate correcting means performs overhead line coordinate correction for changing edge coordinates so as to have a width estimated by the overhead line coordinate estimation unit.
また、第５の発明に係る画像処理による架線位置測定方法は、
第１のラインセンサカメラ及び第２のラインセンサカメラから入力された輝度信号を画像データとして出力し、前記画像データに基づいて線条を検出する一方、レーザ距離計から入力された測定値をレーザ距離データとして出力し、前記レーザ距離データに基づいて架線座標を推定し、前記画像データに基づいて検出された線条及び前記レーザ距離データに基づいて推定された架線座標に基づき前記画像データ中の架線を検出し、前記画像データから検出した架線の座標に基づき架線の位置を算出し、前記架線の位置に基づき架線の高さ及び偏位を算出する画像処理による架線位置測定方法であって、
前記画像データ中の架線を検出した後に、
前記画像データ中から検出した架線座標に基づき前記架線の左右のエッジ座標及びピーク座標を取得し、
前記架線の左右のエッジ座標に基づいて架線の幅を算出し、
前記架線の幅の中心の座標を算出し、
前記中心の座標と前記ピーク座標とが異なる、又は、前記ピーク座標から前記左右のエッジ座標までの輝度合計が異なる、又は、前記ピーク座標から前記左右のエッジ座標までの距離が異なる場合に、前記架線座標を補正し、
その後、前記処理パラメータ及び補正された前記架線座標に基づき架線位置データを算出する
ようにしたことを特徴とする。
An overhead line position measuring method by image processing according to the fifth invention is:
Luminance signals input from the first line sensor camera and the second line sensor camera are output as image data, and a line is detected based on the image data, while a measurement value input from a laser rangefinder is used as a laser. Output as distance data, estimate overhead line coordinates based on the laser distance data, and detect the line detected based on the image data and the overhead line coordinates estimated based on the laser distance data in the image data An overhead line position measuring method by image processing that detects an overhead line, calculates the position of the overhead line based on the coordinates of the overhead line detected from the image data, and calculates the height and deviation of the overhead line based on the position of the overhead line,
After detecting the overhead line in the image data,
Obtain the left and right edge coordinates and peak coordinates of the overhead line based on the overhead line coordinates detected from the image data,
Calculate the width of the overhead line based on the left and right edge coordinates of the overhead line,
Calculate the coordinates of the center of the overhead line width,
When the center coordinate and the peak coordinate are different, or the total luminance from the peak coordinate to the left and right edge coordinates is different, or when the distance from the peak coordinate to the left and right edge coordinates is different, Correct the overhead line coordinates,
Thereafter, overhead line position data is calculated based on the processing parameters and the corrected overhead line coordinates.
また、第６の発明に係る画像処理による架線位置測定方法は、第５の発明に係る画像処理による架線位置測定方法において、
前記画像データに基づいて判別分析しきい値及び背景部の分散を求め、当該判別分析しきい値と背景部の分散との平均濃淡値を新たなステレオ計測用しきい値として架線を検出することにより前記架線座標を補正する
ことを特徴とする。
An overhead line position measuring method by image processing according to a sixth aspect of the invention is the overhead line position measuring method by image processing according to the fifth aspect of the invention,
Based on the image data, a discriminant analysis threshold value and a background portion variance are obtained, and an overhead line is detected using the average gray value of the discriminant analysis threshold value and the background portion variance as a new stereo measurement threshold value. The overhead line coordinates are corrected by the following.
また、第７の発明に係る画像処理による架線位置測定方法は、第５の発明に係る画像処理による架線位置測定方法において、
架線のピーク座標と前記架線の中心座標との距離の分、前記中心座標を基準として前記ピーク座標を反転させた箇所を架線の新たな中心座標とすることにより前記架線座標を補正する
ことを特徴とする。
An overhead line position measuring method by image processing according to a seventh aspect of the invention is the overhead line position measuring method by image processing according to the fifth aspect of the invention,
The overhead line coordinates are corrected by setting a position obtained by inverting the peak coordinates based on the center coordinates as a new center coordinate of the overhead line, by the distance between the peak coordinates of the overhead line and the center coordinates of the overhead line. And
また、第８の発明に係る画像処理による架線位置測定方法は、第５の発明に係る画像処理による架線位置測定方法において、
レーザ距離データから架線の幅を推定し、推定した幅になるようにエッジ座標を変更することにより前記架線座標を補正する
ことを特徴とする。
An overhead line position measuring method by image processing according to an eighth aspect of the invention is the overhead line position measuring method by image processing according to the fifth aspect of the invention,
The overhead line coordinates are corrected by estimating the width of the overhead line from the laser distance data and changing the edge coordinates so that the estimated width is obtained.
上述した本発明に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、照明の影響によらず、照明の影響を受けやすい、偏位方向に距離がある渡り線のような側線においても、ステレオ計測による架線の位置測定の精度を、照明の影響を受けない状態と同等の精度に維持することができる。また、本線のみを計測対象とした場合、ステレオ計測の精度を従来に比較してより向上させることができる。 According to the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method according to the above-described image processing according to the present invention, in a side line such as a connecting line that is easily affected by illumination and has a distance in the deviation direction, regardless of the influence of illumination. However, it is possible to maintain the accuracy of the position measurement of the overhead line by stereo measurement at the same accuracy as the state not affected by the illumination. Moreover, when only the main line is set as a measurement target, the accuracy of stereo measurement can be further improved as compared with the conventional case.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法の詳細を説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置は、車両１の屋根上に設置された第１，第２のラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂ（以下、総称する場合は「ラインセンサカメラ２」という）、一台のレーザ距離計３、及び二台の照明装置４Ａ，４Ｂ（以下、総称する場合は「照明装置４」という）と、車両１の内部に設置された架線位置測定部５とを備えている。
The overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method based on image processing according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the overhead line position measuring apparatus using image processing according to the present embodiment includes first and second line sensor cameras 2 </ b> A, 2 </ b> B (hereinafter collectively referred to as “ Line sensor camera 2 ”), one laser rangefinder 3, two illumination devices 4A and 4B (hereinafter collectively referred to as“ illumination device 4 ”), and an overhead wire installed inside the vehicle 1 And a position measuring unit 5.
ラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂはそれぞれ車両１の幅方向（進行方向に直交する方向）の中心を挟んで配置され、それぞれ車両１の上方かつ幅方向の中心側を撮像するようにその向きを設定されている。また、レーザ距離計３はラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂ間に配置され、車両１の真上かつ幅方向にレーザ光線を照射して被対象物までの距離を計測するようにその向きを設定されている。照明装置４Ａ，４Ｂはそれぞれラインセンサカメラ２Ａとレーザ距離計３との間、レーザ距離計３とラインセンサカメラ２Ｂとの間に設置され、車両１の真上を照らすようにその向きを設定されている。なお、照明装置４Ａ，４Ｂとしては、例えばＬＥＤ照明を用いることができる。架線位置測定部５は、画像録画部５Ａと画像処理部５Ｂとから構成されている。 Each of the line sensor cameras 2A and 2B is disposed so as to sandwich the center in the width direction of the vehicle 1 (a direction orthogonal to the traveling direction), and the direction thereof is set so as to image the center side in the width direction above the vehicle 1, respectively. ing. The laser distance meter 3 is arranged between the line sensor cameras 2A and 2B, and is oriented so as to measure the distance to the object by irradiating the laser beam directly above the vehicle 1 in the width direction. Yes. The illumination devices 4A and 4B are installed between the line sensor camera 2A and the laser distance meter 3 and between the laser distance meter 3 and the line sensor camera 2B, respectively, and their orientations are set so as to illuminate directly above the vehicle 1. ing. For example, LED lighting can be used as the lighting devices 4A and 4B. The overhead line position measuring unit 5 includes an image recording unit 5A and an image processing unit 5B.
そして、図２に示すように、画像処理部５Ｂは、画像入力部５ａ、レーザ入力部５ｂ、処理設定部５ｃ、線条検出部５ｄ、架線座標推定部５ｅ、架線検出部５ｆ、架線座標補正部５ｇ、ステレオ計測部５ｈ、高さ・偏位算出部５ｉ、及び記憶部５ｊを備えている。 2, the image processing unit 5B includes an image input unit 5a, a laser input unit 5b, a processing setting unit 5c, a line detection unit 5d, an overhead line coordinate estimation unit 5e, an overhead line detection unit 5f, and an overhead line coordinate correction. Unit 5g, stereo measurement unit 5h, height / deviation calculation unit 5i, and storage unit 5j.
画像入力部５ａはラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂから画像録画部５Ａを経て入力された輝度信号を画像データとして出力する。
レーザ入力部５ｂはレーザ距離計３から入力された測定値をレーザ距離データとして出力する。
処理設定部５ｃはラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂの外部パラメータであるカメラ座標や角度、焦点距離等を設定し、これを処理パラメータとして出力する。
線条検出部５ｄは前記画像データ中から線条を検出し線条データとして出力する。
The image input unit 5a outputs luminance signals input from the line sensor cameras 2A and 2B via the image recording unit 5A as image data.
The laser input unit 5b outputs the measurement value input from the laser distance meter 3 as laser distance data.
The process setting unit 5c sets camera coordinates, angles, focal lengths, and the like, which are external parameters of the line sensor cameras 2A and 2B, and outputs these as process parameters.
The filament detection unit 5d detects a filament from the image data and outputs it as the filament data.
架線座標推定部５ｅは前記処理パラメータ及び前記レーザ距離データに基づいて架線座標を推定し架線座標推定データとして出力する。
架線検出部５ｆは前記線条データ及び前記架線座標推定データに基づき架線を検出し架線座標データとして出力する。
架線座標補正部５ｇは前記架線座標データに基づき架線座標を補正し架線座標データとして出力する。
The overhead line coordinate estimation unit 5e estimates overhead line coordinates based on the processing parameters and the laser distance data, and outputs them as overhead line coordinate estimation data.
The overhead line detector 5f detects an overhead line based on the line data and the overhead line coordinate estimation data, and outputs it as overhead line coordinate data.
The overhead line coordinate correction unit 5g corrects the overhead line coordinates based on the overhead line coordinate data, and outputs it as overhead line coordinate data.
ステレオ計測部５ｈは前記処理パラメータ及び前記架線座標データに基づきステレオ計測を行って架線位置を算出し架線位置データとして出力する。
高さ・偏位算出部５ｉは前記架線位置データに基づき架線の高さ及び偏位を算出し高さ・偏位データとして出力する。
記憶部５ｊは上述した画像データ、レーザ距離データ、処理パラメータ、線条データ、架線座標推定データ、架線座標データ、架線位置データ及び高さ・偏位データを記憶する。
The stereo measurement unit 5h performs stereo measurement based on the processing parameters and the overhead line coordinate data, calculates the overhead line position, and outputs it as overhead line position data.
The height / deviation calculation unit 5i calculates the height and deviation of the overhead line based on the overhead line position data and outputs it as height / deviation data.
The storage unit 5j stores the above-described image data, laser distance data, processing parameters, line data, overhead line coordinate estimation data, overhead line coordinate data, overhead line position data, and height / deviation data.
このように構成される本実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置においては、ラインセンサ画像の画像処理値とレーザ距離計の測定値とを用いてトロリ線など線条の架線の位置を測定する際に、架線検出処理後に架線座標補正処理を行い、照明位置の影響による架線座標検出精度誤差を補正することにより、架線位置測定の精度を向上させる点を特徴とする。 In the overhead line position measuring apparatus by image processing according to the present embodiment configured as described above, the position of the overhead wire of the wire such as a trolley wire is measured using the image processing value of the line sensor image and the measurement value of the laser distance meter. In this case, the overhead wire position measurement accuracy is improved by performing overhead wire coordinate correction processing after the overhead wire detection processing and correcting the overhead wire coordinate detection accuracy error due to the influence of the illumination position.
以下、図３ないし図５を用いて本実施形態に係る画像処理による架線位置測定方法について具体的に説明する。 Hereinafter, the overhead line position measuring method by image processing according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
図３に示すように、本実施形態に係る画像処理による架線位置測定方法では、まず、ラインセンサカメラ２により取得された画像信号は、画像入力部５ａにて時系列に並べられラインセンサ画像（画像データ）として記憶部５ｊへ保存される（ステップＰ１）。 As shown in FIG. 3, in the overhead line position measuring method by image processing according to the present embodiment, first, the image signals acquired by the line sensor camera 2 are arranged in time series by the image input unit 5 a and line sensor images ( Image data) is stored in the storage unit 5j (step P1).
次いで、ラインセンサ画像は記憶部５ｊを経て線条検出部５ｄヘ送られ、線条検出部５ｄにて線条検出処理が行われる（ステップＰ２）。線条検出処理により検出された線条データは記憶部５ｊに保存される。 Next, the line sensor image is sent to the filament detection unit 5d via the storage unit 5j, and the filament detection process is performed by the filament detection unit 5d (step P2). The filament data detected by the filament detection process is stored in the storage unit 5j.
また、上述したステップＰ１，Ｐ２と平行して、レーザ距離計３により取得されたデータがレーザ入力部５ｂによりレーザ距離データとして記憶部５ｊへ保存され（ステップＰ３）、レーザ距離データは処理設定部５ｃにおいて設定された処理パラメータとともに記憶部５ｊを経て架線座標推定部５ｅへ送られ、架線座標推定部５ｅにて架線座標推定処理が行われる（ステップＰ４）。架線座標推定処理により推定された架線座標推定データは記憶部５ｊに保存される。 In parallel with the above-described steps P1 and P2, data acquired by the laser distance meter 3 is stored as laser distance data in the storage unit 5j by the laser input unit 5b (step P3), and the laser distance data is processed by the process setting unit. The processing parameters set in 5c are sent to the overhead line coordinate estimation unit 5e via the storage unit 5j, and the overhead line coordinate estimation unit 5e performs overhead line coordinate estimation processing (step P4). The overhead line coordinate estimation data estimated by the overhead line coordinate estimation process is stored in the storage unit 5j.
次いで、記憶部５ｊを経て線条データと架線座標推定データとが架線検出部５ｆへ送られると、架線検出部５ｆにおいて線条座標とレーザ距離データから推定した架線位置との比較が行われ（ステップＰ５）、位置座標が一致する類似した画像上の線条のみが架線として検出される（ステップＰ６）。検出された架線座標データは、記憶部に保存される。なお、位置座標が一致しない線条はノイズとして除去される（ステップＰ７）。 Next, when the line data and the overhead line coordinate estimation data are sent to the overhead line detection unit 5f via the storage unit 5j, the overhead line detection unit 5f compares the line coordinates and the overhead line position estimated from the laser distance data ( In step P5), only the line on the similar image having the same position coordinate is detected as an overhead line (step P6). The detected overhead line coordinate data is stored in the storage unit. In addition, the line | wire which a position coordinate does not correspond is removed as noise (step P7).
以上のステップＰ１からステップＰ７の処理をラインセンサカメラ２の台数分（本実施形態では二台分）行う。 The above processing from Step P1 to Step P7 is performed for the number of line sensor cameras 2 (for two in this embodiment).
次いで、架線検出部５ｆから架線座標補正部５ｇへ架線座標データが送られると、架線座標補正部５ｇにおいて架線座標補正処理が行われる（ステップＰ８）。ここで、本実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置においては、ラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂを車両１の幅方向にその中心を挟んで配置しているため、架線の偏位方向の位置によっては照明位置の影響を受けラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂによって撮像した架線の濃淡値分布にムラが生じる場合がある。 Next, when the overhead line coordinate data is sent from the overhead line detection unit 5f to the overhead line coordinate correction unit 5g, the overhead line coordinate correction unit 5g performs overhead line coordinate correction processing (step P8). Here, in the overhead line position measuring apparatus by image processing according to the present embodiment, the line sensor cameras 2A and 2B are arranged with the center thereof in the width direction of the vehicle 1, and therefore, depending on the position of the overhead line in the deviation direction. May be affected by the illumination position, resulting in unevenness in the gray value distribution of the overhead lines imaged by the line sensor cameras 2A and 2B.
例えば、図４に示すように、ラインセンサカメラ２Ａ，２Ｂはそれぞれ図４に示す領域Ａ３，Ａ４においては照明位置の影響（濃淡値分布の偏り）によるムラが生じにくい一方、それ以外の領域では照明位置の影響によるムラが生じる場合がある。なお、図４中破線で囲んで示す領域Ａは、本実施形態における架線計測領域の一例を示している。 For example, as shown in FIG. 4, the line sensor cameras 2A and 2B are less likely to cause unevenness due to the influence of the illumination position (bias of gray value distribution) in the areas A3 and A4 shown in FIG. There may be unevenness due to the influence of the illumination position. In addition, the area | region A enclosed with the broken line in FIG. 4 has shown an example of the overhead wire measurement area | region in this embodiment.
図５にラインセンサ画像の一例を示す。図５（ａ）は照明の影響によるムラが発生した状態のラインセンサ画像、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すラインセンサ画像の濃淡値とピクセル座標との関係を示す説明図、図５（ｃ）は通常（照明の影響によるムラが無い）状態のラインセンサ画像、図５（ｄ）は図５（ｃ）に示すラインセンサ画像の濃淡値とピクセル座標との関係を示す説明図である。 FIG. 5 shows an example of the line sensor image. FIG. 5A is a line sensor image in a state where unevenness due to the influence of illumination occurs, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing the relationship between the gray value of the line sensor image shown in FIG. 5A and pixel coordinates. 5C is a line sensor image in a normal state (no unevenness due to the influence of illumination), and FIG. 5D is an explanation showing the relationship between the gray value of the line sensor image shown in FIG. 5C and pixel coordinates. FIG.
図５（ｂ）に示すように、照明位置の影響によりムラが生じると、実際の架線の位置と架線検出部５ｆにおいて検出された架線座標データとで偏位方向でずれが生じる場合がある。そこで、本実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置においては、架線座標補正部５ｇにおいてこの架線座標データのずれを補正する処理を行う。 As shown in FIG. 5B, when unevenness occurs due to the influence of the illumination position, a deviation may occur in the deviation direction between the actual overhead line position and the overhead line coordinate data detected by the overhead line detection unit 5f. Therefore, in the overhead line position measuring apparatus using image processing according to the present embodiment, the overhead line coordinate correction unit 5g performs a process of correcting the deviation of the overhead line coordinate data.
具体的には、図５（ｂ）に示すように、実際の架線の中心位置がＸCであるのに対し、架線検出部５ｆにおいて検出された架線座標データでは架線の中心が中心位置ＸC’として検出された場合に、架線座標補正部５ｇにおいて架線の中心位置がＸCに近似するように架線座標補正処理を行う。なお、この架線座標補正処理については後述する実施例において詳細に説明する。 Specifically, as shown in FIG. 5B, the actual center position of the overhead line is X C , whereas in the overhead line coordinate data detected by the overhead line detector 5f, the center of the overhead line is the center position X C. When detected as', overhead line coordinate correction processing is performed in the overhead line coordinate correction unit 5g so that the center position of the overhead line approximates to X C. The overhead line coordinate correction process will be described in detail in an embodiment described later.
次いで、架線座標補正処理により照明位置の影響による架線座標の誤差を補正された架線座標データが、記憶部５ｊを経て処理パラメータとともにステレオ計測部５ｈへ送られると、補正された架線座標データに基づきステレオ計測部５ｈにてステレオ計測処理が行われる（ステップＰ９）。その後、ステレオ計測処理により得られた架線位置データが、高さ・偏位算出部５ｉへ送られると、高さ・偏位算出部５ｉにて対象架線の高さ及び偏位が算出される（ステップＰ１０）。算出された高さ・偏位データは記憶部５ｊに保存される。 Subsequently, when the overhead line coordinate data in which the overhead line coordinate error due to the influence of the illumination position is corrected by the overhead line coordinate correction process is sent to the stereo measurement unit 5h together with the processing parameter via the storage unit 5j, based on the corrected overhead line coordinate data. Stereo measurement processing is performed in the stereo measurement unit 5h (step P9). Thereafter, when the overhead line position data obtained by the stereo measurement process is sent to the height / deviation calculation unit 5i, the height / deviation calculation unit 5i calculates the height and deviation of the target overhead line ( Step P10). The calculated height / deviation data is stored in the storage unit 5j.
ここで、上述したステップＰ１〜Ｐ７及びステップＰ９〜ステップＰ１０の処理については、上記特許文献１等における処理と同様であり、詳しい説明は省略する。 Here, the processing of Steps P1 to P7 and Steps P9 to P10 described above is the same as the processing in Patent Document 1 and the like, and detailed description thereof is omitted.
このように構成される本実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置によれば、ラインセンサカメラ２及び照明装置４の配置に制限がある中で、ラインセンサ画像の画像処理値とレーザ距離計３の測定値とを用いて、トロリ線６など線条の位置を測定する際に、照明装置４の位置の影響による架線エッジ座標検出精度の誤差を架線検出処理後に架線エッジ座標補正処理を行うことにより補正し、わたり線のような側線であってもその架線位置測定の精度を向上させることができる。更に、本線の位置測定についても従来に比較してより高精度に位置の測定を行うことができる。 According to the overhead line position measuring device by image processing according to the present embodiment configured as described above, the image processing value of the line sensor image and the laser distance meter are limited in the arrangement of the line sensor camera 2 and the illumination device 4. When measuring the position of the line such as the trolley wire 6 using the measurement value of 3, the overhead line edge coordinate correction process is performed after the overhead line detection process for the error of the overhead line edge coordinate detection accuracy due to the influence of the position of the illumination device 4. Thus, even if it is a side line such as a crossover line, the accuracy of the overhead line position measurement can be improved. Furthermore, the position of the main line can be measured with higher accuracy than in the past.
以下、図６ないし図９を用いて本発明に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法の第１の実施例について詳しく説明する。 Hereinafter, the first embodiment of the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method based on image processing according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本実施例は、図１ないし図５に示し上述した架線座標補正部５ｇにおける処理として、ステレオ計測用しきい値補正による架線座標補正処理を行うものである。その他の構成については上述した実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。 In this embodiment, as the processing in the overhead line coordinate correction unit 5g shown in FIGS. 1 to 5 and described above, overhead line coordinate correction processing by threshold correction for stereo measurement is performed. Other configurations are the same as those of the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method by the image processing according to the above-described embodiment, and hereinafter, overlapping description will be omitted and different points will be mainly described.
図６ないし図９に示すように、本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置においては、架線座標補正部５ｇ−１において、上述した特許文献１の架線検出に使用していた判別分析法（非特許文献１参照）のしきい値（以下、判別分析しきい値という）ｔと背景部の分散２σとから求めた平均濃淡値ｔnewを、判別分析しきい値ｔよりも低い新たに求めたステレオ計測用のしきい値（以下、ステレオ計測用しきい値という）とするステレオ計測用しきい値補正を行うことを特徴とする。 As shown in FIGS. 6 to 9, in the overhead line position measuring apparatus based on image processing according to the present embodiment, the overhead line coordinate correction unit 5 g-1 uses the discriminant analysis method used for the overhead line detection of Patent Document 1 described above. An average gray value t new obtained from a threshold value (hereinafter referred to as non-patent document 1) t (hereinafter referred to as discriminant analysis threshold value) t and background variance 2σ is newly set lower than the discriminant analysis threshold value t. The stereo measurement threshold value correction is performed using the obtained stereo measurement threshold value (hereinafter referred to as a stereo measurement threshold value).
以下、図７を用いて本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置の架線座標補正部５ｇ−１におけるステレオ計測用しきい値補正の流れを説明する。図７に示すように、本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置の架線座標補正部５ｇ−１により架線座標補正処理を行う際には、まず、架線座標推定部５ｅにてレーザ距離データから算出された架線座標推定データと、架線検出部５ｆにて線条データ及び架線座標推定データに基づき算出された架線座標データとから、架線の左右のエッジ座標及びピーク座標を取得する（ステップＰ１１）。さらに、ステップＰ１１で求めた架線の左右のエッジ座標に基づいて架線幅の算出（ステップＰ１２）、架線中心座標（前記左右のエッジ座標の中心の座標）の算出（ステップＰ１３）を行う。 Hereinafter, the flow of threshold correction for stereo measurement in the overhead line coordinate correction unit 5g-1 of the overhead line position measuring apparatus by image processing according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, when performing the overhead line coordinate correction process by the overhead line coordinate correction unit 5g-1 of the overhead line position measuring apparatus using the image processing according to the present embodiment, first, the overhead line coordinate estimation unit 5e uses the laser distance data. The left and right edge coordinates and peak coordinates of the overhead line are acquired from the overhead line coordinate estimation data calculated from the above and the overhead line coordinate data calculated based on the line data and overhead line coordinate estimation data by the overhead line detection unit 5f (step P11). ). Further, the overhead line width is calculated (Step P12) based on the left and right edge coordinates of the overhead line obtained in Step P11, and the overhead line center coordinates (the center coordinates of the left and right edge coordinates) are calculated (Step P13).
次いで、画像データから照明位置の影響を受けムラが生じた架線を探索する。探索方法は、架線の輝度分布、左右エッジ座標、中心座標、輝度のピーク座標を用いて下記の３つの条件で行う（ステップＰ１４）。
（a）中心座標とピーク座標とが等しいか否か。
（b）ピーク座標から左右エッジ座標までの輝度合計が等しいか否か。
（c）ピーク座標から左右エッジ座標までの距離が等しいか否か。
Next, an overhead line in which unevenness occurs due to the influence of the illumination position is searched from the image data. The search method is performed under the following three conditions using the luminance distribution of the overhead line, the left and right edge coordinates, the center coordinates, and the luminance peak coordinates (step P14).
(A) Whether the center coordinates and the peak coordinates are equal.
(B) Whether the total luminance from the peak coordinates to the left and right edge coordinates is equal.
(C) Whether the distance from the peak coordinates to the left and right edge coordinates is equal.
ステップＰ１４において上記条件（a）〜（c）のうちいずれかひとつの条件が偽の場合（ＮＯ）は、図９（ａ）に示すように照明位置による影響を受けムラが生じたと判定し、架線座標補正処理として、ステレオ計測用しきい値補正処理を行う（ステップＰ１５）。 If any one of the above conditions (a) to (c) is false in step P14 (NO), it is determined that unevenness has occurred due to the influence of the illumination position as shown in FIG. As the overhead line coordinate correction process, a threshold measurement process for stereo measurement is performed (step P15).
ここで、ステレオ計測用しきい値補正処理とは、図８に示すように、上記特許文献１等で架線検出に使用していた判別分析しきい値ｔに代えて、判別分析しきい値ｔよりも低いステレオ計測用しきい値ｔnewを採用することによって、図９に示すように架線中心座標Ｘ'Cを補正後の中心座標Ｘ'Cnewに変更する処理である。 Here, the stereo measurement threshold value correction process, as shown in FIG. 8, is replaced with the discriminant analysis threshold value t used for overhead line detection in the above-mentioned Patent Document 1 or the like. By adopting a lower stereo measurement threshold value t new , the overhead line center coordinate X ′ C is changed to the corrected center coordinate X ′ Cnew as shown in FIG.
具体的には、まず、図８に示すようにラインセンサ画像中の背景と架線をクラス分けするため、背景部の画素数ω1及び平均値ｍ1、架線部の画素数ω2及び平均値ｍ2を用いて、判別分析法により下記の（１）式が最大となる値を判別分析しきい値ｔとして算出する（上記非特許文献１等参照）。 Specifically, first, as shown in FIG. 8, in order to classify the background and overhead lines in the line sensor image, the number of pixels ω 1 and the average value m 1 in the background portion, the number of pixels ω 2 in the overhead line portion and the average value Using m 2 , a value that maximizes the following expression (1) is calculated as a discriminant analysis threshold t by the discriminant analysis method (see Non-Patent Document 1, etc.).
次に背景部の分散２σ1を求めて、この背景部の分散２σ1としきい値ｔとの平均濃淡値ｔnewを、判別分析しきい値ｔよりも低い新たなステレオ計測用しきい値とする。 Next, the variance 2σ 1 of the background portion is obtained, and the average gray value t new between the variance 2σ 1 of the background portion and the threshold value t is set to a new threshold value for stereo measurement lower than the discriminant analysis threshold value t. To do.
次いで、架線再検出処理として、ステレオ計測用しきい値ｔnewに基づいて図９（ａ）に示すようにエッジ座標を再検出する（ステップＰ１６）。その結果、左右のエッジ座標はそれぞれＸ'L及びＸ'RからＸ'Lnew及びＸ'Rnewに変更され、補正前の架線中心座標Ｘ'Cは補正後の中心座標Ｘ'Cnewに補正される。 Next, as the overhead line redetection process, the edge coordinates are redetected as shown in FIG. 9A based on the stereo measurement threshold t new (step P16). As a result, the left and right edge coordinates are changed from X ′ L and X ′ R to X ′ Lnew and X ′ Rnew , respectively, and the overhead line center coordinates X ′ C before correction are corrected to the corrected center coordinates X ′ Cnew. .
図９（ａ）に示すように、補正後の中心座標Ｘ'Cnewは、図９（ｂ）に示す照明位置による影響を受けていない通常時の架線座標ＸCと近似しており、ステレオ計測用しきい値補正処理により架線のエッジ座標が良好に補正されたことがわかる。 As shown in FIG. 9A, the corrected center coordinate X ′ Cnew approximates the normal overhead line coordinate X C not affected by the illumination position shown in FIG. It can be seen that the edge coordinate of the overhead line has been favorably corrected by the threshold value correcting process.
一方、ステップＰ１４で条件（a）〜（c）全てが真の場合（ＹＥＳ）は、図９（ｂ）に示すように照明位置による影響を受けていないと判定して架線検出部５ｆにて検出した架線座標データを正しい値であるとみなして（ステップＰ１７）、架線座標補正を終了する。 On the other hand, if the conditions (a) to (c) are all true in step P14 (YES), it is determined that the lighting position is not affected as shown in FIG. The detected overhead line coordinate data is regarded as a correct value (step P17), and the overhead line coordinate correction is terminated.
このように構成される本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、ステレオ計測用しきい値補正処理を行うことにより、照明の影響を受けている場合であっても、架線座標データを照明の影響を受けない状態と近似したデータに補正することができる。そのため、ステレオ計測の精度を、照明の影響を受けやすい、偏位方向に距離がある渡り線のような側線においても、照明の影響を受けない状態と同等の精度を維持できる。また、本線のみを計測対象とした場合であっても、ステレオ計測の精度を従来に比較して向上させることができる。 According to the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method based on image processing according to the present embodiment configured as described above, the stereo measurement threshold value correction process is performed, and thus it is affected by illumination. However, it is possible to correct the overhead line coordinate data to data approximate to a state not affected by illumination. For this reason, the accuracy of stereo measurement can be maintained at the same level as that of a state that is not affected by illumination even on a side line such as a connecting line that is easily affected by illumination and has a distance in the displacement direction. In addition, even when only the main line is a measurement target, the accuracy of stereo measurement can be improved as compared with the conventional case.
以下、図１０ないし図１２を用いて本発明に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法の第２の実施例についてより詳しく説明する。 Hereinafter, a second embodiment of the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method based on image processing according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.
本実施例は、図１ないし図５に示し上述した実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置の架線座標補正部５ｇにおける処理として、ピーク反転補正による架線座標補正処理を行うものである。その他の構成については上述した実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。 In the present example, overhead line coordinate correction processing by peak inversion correction is performed as processing in the overhead line coordinate correction unit 5g of the overhead line position measuring apparatus by image processing according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 and described above. Other configurations are the same as those of the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method by the image processing according to the above-described embodiment, and hereinafter, overlapping description will be omitted and different points will be mainly described.
図１０ないし図１２に示すように、本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置においては、架線座標補正部５ｇ−２において、架線のピーク座標と中心座標の距離の分、中心座標を基準に反転させた箇所を架線の中心座標とするピーク反転補正を行うことを特徴とする。 As shown in FIGS. 10 to 12, in the overhead line position measuring apparatus by image processing according to the present embodiment, the overhead line coordinate correction unit 5 g-2 uses the center coordinates as a reference for the distance between the peak coordinates of the overhead lines and the center coordinates. The peak reversal correction is performed with the location reversed to the center coordinate of the overhead line.
以下、図１１を用いて本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置の架線座標補正部５ｇ−２におけるピーク反転補正の流れを説明する。まず、図１１に示すステップＰ２１〜ステップＰ２４、ステップＰ２６〜ステップＰ２７の処理は図７に示し上述した実施例１に係る画像処理による架線位置測定装置のステレオ計測用しきい値補正におけるステップＰ１１〜ステップＰ１４、ステップＰ１６〜ステップＰ１７の処理と同様であり、ここでの詳しい説明は省略する。 Hereinafter, the flow of the peak inversion correction in the overhead line coordinate correction unit 5g-2 of the overhead line position measuring apparatus by the image processing according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, steps P21 to P24 and steps P26 to P27 shown in FIG. 11 are performed in steps P11 to P11 in the stereo measurement threshold correction of the overhead line position measuring apparatus by the image processing according to the first embodiment shown in FIG. This is the same as the processing of Step P14 and Step P16 to Step P17, and detailed description thereof is omitted here.
本実施例では、ステップＰ２４において条件（a）〜（c）のうちいずれかひとつの条件が偽の場合（ＮＯ）は、図１２（ａ）に示すように照明位置による影響を受けムラが生じたと判定し、架線座標補正処理として、ピーク反転補正処理を行う（ステップＰ２５）。 In the present embodiment, if any one of the conditions (a) to (c) is false in step P24 (NO), as shown in FIG. The peak inversion correction process is performed as the overhead line coordinate correction process (step P25).
ここで、ピーク反転補正処理とは、架線のピーク座標と中心座標の距離の分、中心座標を基準に反転させた箇所を架線の中心座標（補正後の中心座標）とする処理である。
具体的には、図１２（ａ）に示すように、まず、ピーク座標ＸPと判別分析しきい値ｔに基づく中心座標Ｘ'Cとを求め、中心座標Ｘ'Cを基準としてピーク座標ＸPを反転させた位置を補正後の中心座標Ｘ'Cnewとする。すなわち、ピーク座標ＸPと中心座標Ｘ'Cとの距離をｄとすると、中心座標Ｘ'Cを挟みピーク座標ＸPとは反対側かつ中心座標Ｘ'Cから距離ｄだけ離れた位置を、補正後の中心座標Ｘ'Cnewとする。その結果、補正前の架線中心座標Ｘ'Cは補正後の中心座標Ｘ'Cnewに補正される。
Here, the peak inversion correction process is a process in which a position inverted with respect to the center coordinate as a reference is the center coordinate of the overhead line (corrected center coordinate) by the distance between the peak coordinate of the overhead line and the center coordinate.
Specifically, as shown in FIG. 12 (a), first, 'seek and C, the center coordinates X' center coordinates X based on the peak coordinates X P and discriminant analysis threshold t peak coordinates X C as reference The position where P is inverted is set as the corrected center coordinate X ′ Cnew . That is, 'when the distance between C and d, the center coordinates X' peak coordinates X P and the center coordinates X a position apart by a distance d from the opposite side and center coordinates X 'C is a peak coordinate X P sandwiching C, The corrected center coordinates are X ′ Cnew . As a result, the overhead line center coordinate X ′ C before correction is corrected to the corrected center coordinate X ′ Cnew .
図１２（ａ）に示すように、補正後の中心座標Ｘ'Cnewは、図１２（ｂ）に示す照明位置による影響を受けていない通常時の架線座標ＸCと近似しており、ピーク反転補正処理により架線のエッジ座標が良好に補正されたことがわかる。 As shown in FIG. 12A, the corrected center coordinate X ′ Cnew approximates the normal overhead line coordinate X C not affected by the illumination position shown in FIG. It can be seen that the edge coordinates of the overhead line have been successfully corrected by the correction process.
このように構成される本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、架線中心座標を基準にピーク座標を反転させた地点を架線の中心座標とすることによって、架線中心座標Ｘ'Cが補正後の中心座標Ｘ'Cnewに変更され、照明の影響を受けていない状態の架線座標ＸCと近似し、ステレオ計測の精度向上効果がある。
よって、ピーク反転補正により、照明の影響を受けていない通常時の場合と近似した架線座標に補正され、ステレオ計測の精度が向上する。
According to the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method by the image processing according to the present embodiment configured as described above, by setting the point where the peak coordinates are inverted with reference to the overhead line center coordinates as the center coordinates of the overhead line, The overhead line center coordinate X ′ C is changed to the corrected center coordinate X ′ Cnew and approximates to the overhead line coordinate X C in a state not affected by illumination, thereby improving the accuracy of stereo measurement.
Therefore, the peak inversion correction corrects the coordinates to the overhead line coordinates approximate to those in the normal case not affected by the illumination, thereby improving the accuracy of stereo measurement.
以下、図１３ないし図１５を用いて本発明に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法の第４の実施例についてより詳しく説明する。 Hereinafter, a fourth embodiment of the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method based on image processing according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.
本実施例は、図１ないし図５に示し上述した実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置の架線座標推定部５ｅにおける処理として、レーザ距離データから架線幅を推定する処理を追加するとともに、架線座標補正部５ｇにおける処理として、幅推定補正による架線座標補正処理を補正する処理を行うものである。その他の構成については上述した実施形態に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法と同様であり、以下、重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。 This example adds a process of estimating the overhead line width from the laser distance data as a process in the overhead line coordinate estimation unit 5e of the overhead line position measuring apparatus by the image processing according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 and described above. As processing in the overhead line coordinate correction unit 5g, processing for correcting overhead line coordinate correction processing by width estimation correction is performed. Other configurations are the same as those of the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method by the image processing according to the above-described embodiment, and hereinafter, overlapping description will be omitted and different points will be mainly described.
図１３ないし図１５に示すように、本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置においては、架線座標推定部５ｅによりレーザ距離データに基づいて架線幅を推定し、架線座標補正部５ｇ−３によりその推定値の幅になるようにエッジ座標を変更する幅推定補正を行うことを特徴とする。 As shown in FIGS. 13 to 15, in the overhead line position measuring apparatus using image processing according to the present embodiment, the overhead line coordinate estimation unit 5e estimates the overhead line width based on the laser distance data, and the overhead line coordinate correction unit 5g-3. Thus, width estimation correction is performed to change the edge coordinates so that the width of the estimated value is obtained.
以下、図１４を用いて本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置の架線座標補正部５ｇ−３における傾斜補正の流れを説明する。まず、図１４に示すステップＰ３１〜ステップＰ３４、ステップＰ３９〜ステップＰ４０の処理は図７に示し上述した実施例１に係る画像処理による架線位置測定装置のステレオ計測用しきい値補正におけるステップＰ１１〜ステップＰ１４、ステップＰ１６〜ステップＰ１７の処理と同様であり、ここでの詳しい説明は省略する。 Hereinafter, the flow of the inclination correction in the overhead line coordinate correction unit 5g-3 of the overhead line position measuring apparatus by the image processing according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the processes of Step P31 to Step P34 and Step P39 to Step P40 shown in FIG. 14 are shown in FIG. 7, and Steps P11 to P11 in stereo measurement threshold correction of the overhead line position measuring apparatus by the image processing according to the first embodiment shown in FIG. This is the same as the processing of Step P14 and Step P16 to Step P17, and detailed description thereof is omitted here.
本実施例においては、ステップＰ３１〜Ｐ３４の処理と並行して、記憶部５ｊからレーザ距離データを入力し（ステップＰ３５）、図１５（ａ）に示すように、入力されたレーザ距離データより、架線位置を推定し（ステップＰ３６）、架線の推定幅（以下、架線推定幅という）Ｄを求める（ステップＰ３７）。求めた架線推定幅は、架線幅推定データとして記憶部５ｊに保存される。 In the present embodiment, in parallel with the processing of Steps P31 to P34, laser distance data is input from the storage unit 5j (Step P35). As shown in FIG. 15A, from the input laser distance data, The overhead line position is estimated (step P36), and an estimated width (hereinafter referred to as an overhead line estimated width) D of the overhead line is obtained (step P37). The obtained overhead line estimation width is stored in the storage unit 5j as overhead line width estimation data.
そして、ステップＰ４４において条件（a）〜（c）のうちいずれかひとつの条件が偽の場合（ＮＯ）は、図１５（ａ）に示すように照明位置による影響を受けムラが生じたと判定し、架線座標補正処理として、幅推定補正処理を行う（ステップＰ３８）。 If any one of the conditions (a) to (c) is false in step P44 (NO), it is determined that unevenness has occurred due to the influence of the illumination position as shown in FIG. As the overhead line coordinate correction process, a width estimation correction process is performed (step P38).
ここで、幅推定補正処理とは、レーザ距離データに基づいて推定した架線推定幅Ｄを用いて、この架線推定幅Ｄとなるようにエッジ座標を変更する処理である。
より具体的には、図１５（ａ）に示すように、左右のエッジ座標を、ステップＰ３７で求めた架線推定幅ＤとなるようにＸ'L及びＸ'RからＸ'Lnew及びＸ'Rnewに変更し、新しいエッジ座標Ｘ'Lnew及びＸ'Rnewにより求めた中心座標を補正後の中心座標Ｘ'Cnewとする。
Here, the width estimation correction process is a process of changing the edge coordinates so as to be the overhead line estimated width D by using the overhead line estimated width D estimated based on the laser distance data.
More specifically, as shown in FIG. 15A, the left and right edge coordinates are changed from X ′ L and X ′ R to X ′ Lnew and X ′ Rnew so as to be the overhead line estimated width D obtained in step P37. And the center coordinates obtained from the new edge coordinates X ′ Lnew and X ′ Rnew are set as the corrected center coordinates X ′ Cnew .
その結果、補正前の架線中心座標Ｘ'Cは補正後の中心座標Ｘ'Cnewに補正される。図１５（ａ）に示すように、補正後の中心座標Ｘ'Cnewは、図１５（ｂ）に示す照明位置による影響を受けていない通常時の架線座標ＸCと近似しており、幅推定補正処理により架線のエッジ座標が良好に補正されたことがわかる。 As a result, the overhead line center coordinate X ′ C before correction is corrected to the corrected center coordinate X ′ Cnew . As shown in FIG. 15A, the corrected center coordinate X ′ Cnew approximates the normal overhead line coordinate X C not affected by the illumination position shown in FIG. It can be seen that the edge coordinates of the overhead line have been successfully corrected by the correction process.
このように構成される本実施例に係る画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法によれば、レーザ距離データから架線幅を推定し、その推定値になるようにすることによって、架線中心座標Ｘ'Cが補正後の中心座標Ｘ'Cnewに変更され、照明の影響を受けていない状態の架線座標ＸCと近似し、ステレオ計測の精度向上効果がある。
よって、幅推定補正により、照明の影響を受けていない通常時の場合と近似した架線座標に補正され、ステレオ計測の精度が向上する。
According to the overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method by image processing according to the present embodiment configured as described above, the overhead line center is estimated by estimating the overhead line width from the laser distance data and obtaining the estimated value. The coordinate X ′ C is changed to the corrected center coordinate X ′ Cnew and approximated to the overhead line coordinate X C that is not affected by the illumination, thereby improving the accuracy of stereo measurement.
Therefore, the width estimation correction corrects the overhead line coordinates approximate to those in the normal case not affected by illumination, and improves the accuracy of stereo measurement.
本発明は、画像処理による架線位置測定装置及び架線位置測定方法に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to an overhead line position measuring apparatus and overhead line position measuring method by image processing.
１ 車両
２Ａ，２Ｂ ラインセンサカメラ
３ レーザ距離計
４Ａ，４Ｂ 照明装置
５架線位置測定部
５Ａ 画像録画部
５Ｂ 画像処理部
５ａ 画像入力部
５ｂ レーザ入力部
５ｃ 処理設定部
５ｄ 線条検出部
５ｅ 架線座標推定部
５ｆ 架線検出部
５ｇ，５ｇ−１〜５ｇ−３ 架線座標補正部
５ｈ ステレオ計測部
５ｉ 高さ・偏位算出部
５ｊ 記憶部
６ トロリ線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2A, 2B Line sensor camera 3 Laser distance meter 4A, 4B Illuminating device 5 Overhead position measurement part 5A Image recording part 5B Image processing part 5a Image input part 5b Laser input part 5c Processing setting part 5d Line detection part 5e Overhead coordinate Estimator 5f Overhead wire detector 5g, 5g-1 to 5g-3 Overhead wire coordinate correction unit 5h Stereo measurement unit 5i Height / deviation calculator 5j Storage unit 6 Trolley line
Claims (8)
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラの近傍に鉛直上方を向けて設置され架線までの距離を計測するレーザ距離計と、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラの近傍に鉛直上方を向けて設置され架線の照明を行う照明装置と、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラから入力された画像データ及び前記レーザ距離計から入力された距離データに基づき前記架線の高さ及び偏位を演算する画像処理部と
を備えた画像処理による架線位置測定装置において、
前記画像処理部が、
前記第１のラインセンサカメラ及び前記第２のラインセンサカメラから入力された輝度信号を画像データとして出力する画像入力手段と、
前記レーザ距離計から入力された測定値をレーザ距離データとして出力するレーザ入力手段と、
処理パラメータの設定を行う処理設定手段と、
前記画像データに基づいて線条を検出する線条検出手段と、
前記処理パラメータ及び前記レーザ距離データに基づいて架線座標を推定する架線座標推定手段と、
前記線条検出手段により検出した線条及び前記架線座標推定手段により推定した架線座標に基づき前記画像データから架線を検出する架線検出手段と、
前記線条検出手段により検出した線条及び前記架線検出手段により検出した架線の座標に基づき架線座標の補正を行う架線座標補正手段と、
前記処理パラメータ及び前記架線座標補正手段により補正した架線座標に基づき架線の位置を算出するステレオ計測手段と、
前記ステレオ計測手段により算出した架線の位置に基づき架線の高さ及び偏位を算出する高さ・偏位算出手段と
から構成される
ことを特徴とする画像処理による架線位置測定装置。 A first line sensor camera and a second line sensor camera which are installed on the roof of the vehicle so as to be separated from each other in the direction of the sleepers and photograph the overhead line;
A laser rangefinder that is installed in the vicinity of the first line sensor camera and the second line sensor camera with a vertically upward direction and measures a distance to an overhead line; and
An illuminating device that is installed in the vicinity of the first line sensor camera and the second line sensor camera so as to be directed vertically upward;
An image processing unit that calculates the height and displacement of the overhead wire based on the image data input from the first line sensor camera and the second line sensor camera and the distance data input from the laser distance meter. In the overhead line position measuring device by image processing provided,
The image processing unit
Image input means for outputting luminance signals input from the first line sensor camera and the second line sensor camera as image data;
Laser input means for outputting measurement values input from the laser distance meter as laser distance data;
Process setting means for setting process parameters;
A line detection means for detecting a line based on the image data;
Overhead line coordinate estimation means for estimating overhead line coordinates based on the processing parameter and the laser distance data;
An overhead line detection means for detecting an overhead line from the image data based on the linear line detected by the linear line detection means and the overhead line coordinates estimated by the overhead line coordinate estimation means;
Overhead wire coordinate correction means for correcting the overhead wire coordinates based on the wire detected by the wire detection means and the coordinates of the overhead wire detected by the overhead wire detection means;
Stereo measurement means for calculating the position of the overhead line based on the processing parameters and the overhead line coordinates corrected by the overhead line coordinate correction means;
An overhead position measuring apparatus using image processing, comprising: a height / deviation calculating means for calculating the height and deviation of the overhead line based on the position of the overhead line calculated by the stereo measuring means.
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理による架線位置測定装置。 The overhead line coordinate correction means obtains the discriminant analysis threshold value and the variance of the background portion based on the image data, and uses the average gray value of the discriminant analysis threshold value and the variance of the background portion for a new stereo measurement. 2. The overhead line position measuring apparatus using image processing according to claim 1, wherein overhead line coordinate correction processing for detecting an overhead line as a threshold value is performed.
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理による架線位置測定装置。 The overhead line coordinate correcting means performs overhead line coordinate correction using a position obtained by inverting the peak coordinate based on the center coordinate as a new center coordinate of the overhead line, by the distance between the peak coordinate of the overhead line and the center coordinate of the overhead line. The overhead line position measuring apparatus by image processing according to claim 1, wherein the overhead line position measuring apparatus is performed.
前記架線座標補正手段が、前記架線座標推定部によって推定した幅になるようにエッジ座標を変更する架線座標補正を行う
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理による架線位置測定装置。 The overhead line coordinate estimation unit estimates the overhead line width based on the laser distance data,
2. The overhead line position measuring device by image processing according to claim 1, wherein the overhead line coordinate correcting means performs overhead line coordinate correction for changing edge coordinates so as to have a width estimated by the overhead line coordinate estimation unit.
前記画像データ中の架線を検出した後に、
前記画像データ中から検出した架線座標に基づき前記架線の左右のエッジ座標及びピーク座標を取得し、
前記架線の左右のエッジ座標に基づいて架線の幅を算出し、
前記架線の幅の中心の座標を算出し、
前記中心の座標と前記ピーク座標とが異なる、又は、前記ピーク座標から前記左右のエッジ座標までの輝度合計が異なる、又は、前記ピーク座標から前記左右のエッジ座標までの距離が異なる場合に、前記架線座標を補正し、
その後、前記処理パラメータ及び補正された前記架線座標に基づき架線位置データを算出する
ようにしたことを特徴とする架線位置測定方法。 Luminance signals input from the first line sensor camera and the second line sensor camera are output as image data, and a line is detected based on the image data, while a measurement value input from a laser rangefinder is used as a laser. Output as distance data, estimate overhead line coordinates based on the laser distance data, and detect the line detected based on the image data and the overhead line coordinates estimated based on the laser distance data in the image data An overhead line position measuring method by image processing that detects an overhead line, calculates the position of the overhead line based on the coordinates of the overhead line detected from the image data, and calculates the height and deviation of the overhead line based on the position of the overhead line,
After detecting the overhead line in the image data,
Obtain the left and right edge coordinates and peak coordinates of the overhead line based on the overhead line coordinates detected from the image data,
Calculate the width of the overhead line based on the left and right edge coordinates of the overhead line,
Calculate the coordinates of the center of the overhead line width,
When the center coordinate and the peak coordinate are different, or the total luminance from the peak coordinate to the left and right edge coordinates is different, or when the distance from the peak coordinate to the left and right edge coordinates is different, Correct the overhead line coordinates,
Thereafter, overhead line position data is calculated based on the processing parameters and the corrected overhead line coordinates.
ことを特徴とする請求項５記載の画像処理による架線位置測定方法。 Based on the image data, a discriminant analysis threshold value and a background portion variance are obtained, and an overhead line is detected using the average gray value of the discriminant analysis threshold value and the background portion variance as a new stereo measurement threshold value. The overhead line position measuring method by image processing according to claim 5, wherein the overhead line coordinates are corrected by the method.
ことを特徴とする請求項５記載の画像処理による架線位置測定方法。 The overhead line coordinates are corrected by setting a position obtained by inverting the peak coordinates based on the center coordinates as a new center coordinate of the overhead line, by the distance between the peak coordinates of the overhead line and the center coordinates of the overhead line. The overhead line position measuring method by image processing according to claim 5.
ことを特徴とする請求項５記載の画像処理による架線位置測定方法。 6. The overhead line position measuring method by image processing according to claim 5, wherein the overhead line coordinates are corrected by estimating the width of the overhead line from the laser distance data and changing the edge coordinates so as to become the estimated width.
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