JP6476945B2 - Image processing device - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus.
多数の乗客が利用する鉄道車両では安全な運行が要求されるため、鉄道車両の関係者は、鉄道車両を安全に運行するための様々な試みを行っている。例えば、乗客がプラットホームから線路へ転落すると、重大な事故に繋がるおそれがあることから、乗客の転落をいち早く検知する試みが多数なされており、そのうちの幾つかは実際に鉄道車両の駅で採用されている。 As railway vehicles used by a large number of passengers are required to operate safely, railway vehicle personnel have made various attempts to operate the railway vehicles safely. For example, if a passenger falls from the platform to the track, it may lead to a serious accident, so many attempts have been made to detect the fall of the passenger quickly, and some of them are actually adopted at the railway station. ing.
具体的な一例として、プラットホームの天井下に複数のカメラを設置し、複数のカメラでプラットホームや線路上等の駅構内を監視するカメラシステムがよく知られている。
このようなカメラシステムとして、例えば、特許文献1には、複数のカメラをデイジーチェーン接続し、夫々のカメラで取得された監視情報を他のカメラを経由してサーバに伝送するカメラシステムが開示されている。
As a specific example, a camera system is well known in which a plurality of cameras are installed under the ceiling of a platform and the plurality of cameras monitor a station yard such as a platform or a track top.
As such a camera system, for example,
ところで、プラットホームの上部に設置するカメラシステムでは、鉄道車両の運行に影響を与えないように、プラットホームと線路との境界(即ち、プラットホーム端)の直上ではなく、当該境界からプラットホーム側に所定量だけセットバックした位置にカメラを設置しなければならない。このような設置では、カメラシステムは、プラットホーム端や線路を斜めに見下ろす状態で駅構内を監視することになるため、設置現場では、カメラを取り付ける角度や画角を高精度に調整する必要があり、多大な時間を要していた。
特に、プラットホーム全域に亘り監視を行うためには多数のカメラを設置する必要があり、夫々のカメラにおいて固有の調整が必要なため膨大な時間が必要になる上に、乗客の利便性を損なうことのないよう調整作業は夜間に行う必要があるので、調整作業を軽減する技術が求められていた。
By the way, in the camera system installed in the upper part of the platform, it does not directly above the boundary between the platform and the track (that is, the platform edge) but by a predetermined amount on the platform side The camera must be installed at the set back position. In such an installation, the camera system monitors the station yard with the platform edge and the track obliquely looking down, so at the installation site, it is necessary to adjust the angle at which the camera is attached and the angle of view with high accuracy. It took a lot of time.
In particular, in order to monitor all over the platform, it is necessary to install a large number of cameras, and each camera requires its own adjustment, which requires a great deal of time and impairs the convenience of the passengers. As adjustment work needs to be performed at night so that there is no need for technology to reduce adjustment work.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、プラットホームを監視するカメラの設置作業に要する時間を短縮可能にする画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of shortening the time required for the installation operation of a camera monitoring a platform.
本発明の第1の態様においては、第1方向に延びるプラットホームの上部に設置されたステレオカメラにより撮影された第1撮影画像を処理する画像処理装置であって、前記ステレオカメラの第1撮影部で撮影した第1画像と、第2撮影部で撮影した第2画像との視差に基づいて、第1距離画像を生成する第1生成部と、前記視差に基づいて、当該第1距離画像内の物体の3次元データを算出する算出部と、前記第1距離画像を前記3次元データに基づいて補正し、補正後の第2距離画像を生成する第2生成部と、を備える画像処理装置を提供する。 A first aspect of the present invention is an image processing apparatus for processing a first captured image captured by a stereo camera installed on a platform extending in a first direction, the first imaging unit of the stereo camera In the first distance image based on the parallax, and a first generation unit that generates a first distance image based on the parallax between the first image photographed in step h and the second image photographed in the second photographing unit An image processing apparatus, comprising: a calculation unit that calculates three-dimensional data of the object; and a second generation unit that corrects the first distance image based on the three-dimensional data and generates a corrected second distance image I will provide a.
また、前記第1方向に延びる任意の位置を軸として前記3次元データを回転することで、前記物体の回転後の3次元データを算出する回転制御部、を更に備え、前記第2生成部は、算出した前記回転後の3次元データに基づいて第2距離画像を生成することとしてもよい。 The image processing apparatus further includes a rotation control unit that calculates three-dimensional data after rotation of the object by rotating the three-dimensional data about an arbitrary position extending in the first direction as an axis, the second generation unit The second distance image may be generated based on the calculated three-dimensional data after rotation.
また、前記第1距離画像から、前記プラットホームの側面に前記第1方向に沿って延びる線路の枕木を検出する検出部と、前記回転に伴い前記線路を構成する複数の枕木の夫々が、前記第1方向と直交する第2方向に沿って平行となる回転量を取得する取得部と、を更に備え、前記回転制御部は、取得した回転量分だけ前記3次元データを回転することとしてもよい。 Further, from the first distance image, a detection unit that detects a crosstie of a track extending along the first direction on the side surface of the platform, and each of a plurality of crosslinks that constitute the track with the rotation are the first The image processing apparatus may further include an acquisition unit for acquiring a rotation amount parallel to a second direction orthogonal to one direction, and the rotation control unit may rotate the three-dimensional data by the acquired rotation amount. .
また、前記取得部は、検出した一の枕木のうちの前記第2方向において異なる複数の監視点における前記第1方向の座標に基づいて、前記枕木の夫々が第2方向に沿って平行であることを判定することとしてもよい。 Further, the acquisition unit is configured such that each of the sleepers is parallel along a second direction based on coordinates of the first direction at a plurality of monitoring points different in the second direction of the detected one tie. It may also be determined.
また、前記第2距離画像を前記軸を境に第1領域及び第2領域に分割し、前記第1領域のうちの任意の領域を第1監視領域と設定し、前記第2領域のうちの任意の領域を第2監視領域と設定する監視設定部と、前記第2距離画像に存在する異物が、前記第1監視領域及び前記第2監視領域の何れに存在するか判定する探索部と、を更に備えることとしてもよい。 Further, the second distance image is divided into a first area and a second area bordering on the axis, and an arbitrary area of the first area is set as a first monitoring area, and the second area is selected. A monitoring setting unit that sets an arbitrary region as a second monitoring region; and a searching unit that determines which of the first monitoring region and the second monitoring region is a foreign object present in the second distance image; May be further provided.
また、前記探索部は、前記第1距離画像において異物を検出すると、前記軸を中心に前記異物の3次元データを回転することで、当該異物の回転後の3次元データを算出するとともに、当該回転後の3次元データに基づいて、前記異物が、前記第1監視領域又は前記第2監視領域の何れに存在するか判定することとしてもよい。 In addition, when the foreign substance is detected in the first distance image, the search unit rotates three-dimensional data of the foreign substance around the axis to calculate three-dimensional data of the foreign substance after rotation, and It may be determined whether the foreign matter is present in the first monitoring area or the second monitoring area based on three-dimensional data after rotation.
本発明によれば、プラットホームを監視するカメラの設置作業に要する時間を短縮することができるとともに、プラットホーム及び線路内の危険を精度良く検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to shorten the time required for the installation operation | work of the camera which monitors a platform, the danger in a platform and a track can be detected precisely.
[撮影システム10の全体構成]
図1は、本実施形態に係る撮影システム10の全体構成を示す図であり、図2は、撮影装置101の駅のプラットホームPにおける設置例を示す図である。なお、図2Aは、鉄道車両の進行方向から駅のプラットホームPを見た図であり、図2Bは、鉄道車両の進行方向に対して直交する方向から駅のプラットホームPを見た図である。
[Overall Configuration of Shooting System 10]
FIG. 1 is a view showing an entire configuration of a
図1に示すように撮影システム10は、撮影装置群100、及び撮影装置群100と通信可能に接続されたデータ管理装置200を含んで構成される。
なお、撮影システム10は、データ管理装置200と撮影装置群100との間にハブ300を備えてもよく、また、ハブ300に接続される撮影装置群100を複数備えてもよい。この場合、例えば、夫々の撮影装置群100を、駅にある複数のプラットホームPの夫々に設置することとしてもよい。また、撮影システム10は、撮影装置群100で撮影された画像を表示するモニタ400を備えてもよい。
As shown in FIG. 1, the
The
撮影装置群100は、複数の撮影装置101(撮影装置101−1、撮影装置101−2・・・撮影装置101−n、ただしnは3以上の自然数)が所定方向に沿ってデイジーチェーン接続されて構成される。なお、図2Bに示すように、本実施形態では、複数の撮影装置101は、駅のプラットホームPの長さ方向に沿ってデイジーチェーン接続される。
In the
撮影装置101は、複数の撮影部が駅のプラットホームPの長さ方向に沿って水平に配置されたステレオカメラである。図2Aに示すように、撮影装置101は、鉄道車両の運行に影響を与えないように、駅のプラットホームPの上部(天井)のうちプラットホームPと線路Rとの境界(即ち、プラットホームPの線路R側の端部)の直上からプラットホームPの内側に所定量だけセットバックして設置される。また、図2Bに示すように、撮影装置101は、夫々の撮影装置101の撮影範囲Sが隣接する撮影装置101の撮影範囲Sと重なり合うように設置される。
The photographing
撮影装置101は、プラットホームPの周辺、即ちプラットホームP及び線路Rを俯瞰的に撮影する。ここで、撮影装置101によって撮影される第1画像51及び第2画像52、並びに第1画像51と第2画像52とから生成される距離画像53の一例を図3Aに示す。
The
第1画像51は、撮影装置101の第1撮影部により撮影される撮影画像であり、第2画像52は、撮影装置101の第2撮影部により撮影される撮影画像である。
図3Aの第1画像51に示すように、撮影装置101は、プラットホームP及び線路Rを撮影する。本実施形態では、線路Rは、レールRaと複数の枕木Rtと砂利Rbとから構成されるバラスト軌道である。
The
As shown in the
距離画像53は、第1画像51と第2画像52との視差に基づいて生成される画像である。
ここで、視差の算出方法は既に公知であり、基準画像(第1画像51)の基準点と対応する対応点を比較画像(第2画像52)の中から探索することで視差を算出する。具体的には、基準となる画素を中心に基準画像から画素ブロックを抽出し、比較画像の視差探索領域内の画素ブロックのうち基準画像から抽出した画素ブロックと輝度パターンが類似している画素ブロックをSAD(Sum of Absolute Differences)法等の公知の手法により特定する。そして、基準画像の画素ブロックの座標と比較画像の画素ブロックの座標との相違から、視差を算出する。
The
Here, the method of calculating the parallax is already known, and the parallax is calculated by searching for a corresponding point corresponding to the reference point of the reference image (first image 51) from the comparison image (second image 52). Specifically, a pixel block is extracted from the reference image centering on the reference pixel, and among pixel blocks in the parallax search area of the comparison image, a pixel block whose luminance pattern is similar to the pixel block extracted from the reference image Is identified by a known method such as SAD (Sum of Absolute Differences) method. Then, the parallax is calculated from the difference between the coordinates of the pixel block of the reference image and the coordinates of the pixel block of the comparison image.
視差は、テクスチャが明瞭である領域に対して算出されるため、プラットホームP、レールRa及び枕木Rtのようなテクスチャが少なく表面のパターンが一様な物体に対しては算出されない。そのため、撮影装置101でバラスト軌道を撮影する場合、図3Aの距離画像53に示すように、プラットホームP、レールRa及び枕木Rtについては視差を算出できず、砂利Rbのようにパターンに特徴がありテクスチャが明瞭な領域では、視差を算出することができる。
Since the parallax is calculated for the region where the texture is clear, the surface pattern with less texture such as platform P, rail Ra and tie Rt is not calculated for the uniform object. Therefore, when photographing the ballast track with the photographing
なお、夫々の画像において水平方向をX方向(第1方向)、垂直方向をY方向(第2方向)とする。撮影装置101の複数の撮影部が駅のプラットホームPの長さ方向に沿って水平に配置されるため、X方向はプラットホームPの長さ方向に相当する。また、Y方向は、プラットホームPや線路Rの幅方向に相当する。また、以下では、説明の便宜上、画像上部をY座標「小」とし、画面下部をY座標「大」とする。
In each image, the horizontal direction is the X direction (first direction), and the vertical direction is the Y direction (second direction). Since the plurality of imaging units of the
撮影装置101が撮影した第1画像51及び第2画像52と、これら第1画像51及び第2画像52から生成された距離画像53とは、所定の通信線を介してデータ管理装置200に送信され、データ管理装置200の記憶部202に記憶される。なお、距離画像53は、撮影装置101が生成することなく、データ管理装置200において生成することとしてもよい。
The
[撮影システム10の概要]
続いて、本実施形態に係る撮影システム10の概要について説明する。撮影装置101は、プラットホームPの端からセットバックして設置されるため、撮影装置101は、プラットホームPの端部や線路Rを斜めに見下ろすことになる。ここで、図2Aに示すように、乗客がプラットホームPの端に立っている場合、撮影装置101により撮影された距離画像53では、図3Bに示すように、乗客の上半身が線路内に存在するかのように映ってしまい、線路落下を誤検知してしまうおそれがある。
[Overview of shooting system 10]
Subsequently, an outline of the
そこで、撮影システム10では、図4Aに示すように、プラットホームPの長さ方向(X方向)に延びる任意の軸を中心に距離画像53を回転し、新たな距離画像54を生成する。なお、駅構内の監視では、危険がプラットホーム上で発生しているのか、線路内で発生しているのかを精度良く監視する必要がある。このような監視は、プラットホームPと線路Rとの境界を真上から監視することが好ましいため、本実施形態では特に、プラットホームPの長さ方向に延びるプラットホームPの端部を軸に距離画像53を回転する。
Therefore, in the
この回転の結果、図4Bに示すように、プラットホーム端からセットバックして設置した撮影装置101から、プラットホーム端を真上から撮影したかのような距離画像54を得ることができる。これにより、プラットホームPの端からセットバックして設置した場合であっても、プラットホーム及び線路内の危険を精度良く監視することができる。
As a result of this rotation, as shown in FIG. 4B, it is possible to obtain a
また、設置した後の回転処理により撮影装置101の監視精度の調整を行うことができるため、撮影装置101の設置時には、取り付ける角度や画角を精密に調整する必要がない。そのため、撮影システム10では、撮影装置101の設置に膨大な時間をかける必要がなく、撮影装置101の設置作業に要する時間を短縮することができる。
以下、このような制御を可能にするデータ管理装置200の詳細について説明する。
Moreover, since the monitoring accuracy of the
Hereinafter, details of the
[データ管理装置200の機能構成]
図5は、データ管理装置200の機能構成を示すブロック図である。データ管理装置200は、制御部201と、記憶部202と、を含んで構成される。
[Functional Configuration of Data Management Device 200]
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the
記憶部202は、例えば、ROM及びRAM等により構成される。記憶部202は、データ管理装置200を機能させるための各種プログラムを記憶する。また、記憶部202は、撮影装置101(ステレオカメラ)の第1撮影部が撮影した第1画像51及び第2撮影部が撮影した第2画像52の画像データと、第1画像51及び第2画像52から生成される距離画像53の画像データと、距離画像53を回転することで生成される距離画像54の画像データと、を記憶する。
The
制御部201は、例えば、CPUにより構成され、記憶部202に記憶されている各種プログラムを実行することにより、第1生成部203、算出部204、回転制御部205、第2生成部206、監視設定部207及び探索部208として機能する。
The
第1生成部203は、撮影装置101の第1撮影部が撮影した第1画像51と、第2撮影部が撮影した第2画像52とから距離画像53(第1距離画像)を生成する。具体的には、第1生成部203は、第1画像51と第2画像52との視差をSAD法等の公知の手法により特定し、特定した視差に基づいて距離画像53を生成する。
The
算出部204は、第1画像51と第2画像52との視差に基づいて、距離画像53内の物体の3次元データを算出する。撮影装置101の撮影範囲内に物体が存在する場合、当該物体は他の領域と異なるパターンであるため、第1画像51と第2画像52との間で視差が生じ、距離画像53に当該物体があらわれる。視差が分かると、三角測量の原理で撮影装置101から当該物体までの距離を測定できるため、算出部204は、距離画像53内の物体のXY座標に加え、当該物体のZ座標を算出することができる。算出部204は、これらXYZ座標を、物体の3次元データとして算出する。
The calculation unit 204 calculates three-dimensional data of an object in the
第2生成部206は、算出部204が算出した3次元データ(XYZ座標)に対して所定の演算を行うことで、距離画像53(第1距離画像)を補正し、補正後の距離画像54(第2距離画像)を生成する。本実施形態では、一例として、第2生成部206は、回転制御部205が回転した3次元データを用いて、距離画像54を生成する。
以下、具体的に説明する。
The
The details will be described below.
回転制御部205は、距離画像53のX方向に延びる任意の軸を中心に物体の3次元データを回転することで、当該物体の回転後の3次元データを算出する。このような回転制御は座標変換として既に公知であり、ローカル座標であらわされる物体がグローバル座標系においてどのように配置されるか算出することで行われる。
具体的には、距離画像53は、第1画像51と第2画像52との視差に基づいて生成されるため、距離画像53内の物体にはXYZ座標の3次元データ(ローカル座標)が与えられる。回転制御部205は、この3次元データ(ローカル座標)を、X方向に延びる回転軸を基準とするワールド座標系に配置し、当該回転軸を中心に回転することで、回転後の物体の3次元データを算出する。
The
Specifically, since the
第2生成部206は、算出した回転後の3次元データに基づいて距離画像54を生成する。距離画像53において撮影装置101からの物体の距離(回転前の距離)が分かっているため、第2生成部206は、この回転前の距離を、回転前の物体の3次元データと回転後の物体の3次元データとの相違に基づいて補正することで、回転後の距離画像54を生成することができる。
The
ここで、上述したように、X方向に延びる回転軸とはプラットホームPの端部であり、また、このような回転処理は、プラットホームPの端を真上から撮影したかのような距離画像54を得るために行う。
そこで、回転制御部205は、距離画像53の中から回転軸としてのプラットホームPの端部を特定するための特定部209、及びプラットホームPの端を真上から撮影するために必要な回転量を取得するための検出部210及び取得部211と、を含むこととしてもよい。
Here, as described above, the rotation axis extending in the X direction is the end of the platform P, and such rotation processing is a
Therefore, the
特定部209は、第1画像51と第2画像52との視差に基づいて、距離画像53におけるプラットホームの端部の位置(Y座標)を特定する。
具体的には、図6(A)に示すように、特定部209は、距離画像53をY方向に走査し、Y座標毎に視差ゼロである画素数を計数する。そして、特定部209は、視差ゼロである画素数に基づいて、プラットホームP及びレールRaの位置(Y座標)を検出する。
The identifying
Specifically, as shown in FIG. 6A, the identifying
図6(B)は、Y座標と視差ゼロの画素数との関係を示すヒストグラムである。本実施形態のようにバラスト軌道を撮影する場合、撮影画像のX方向に沿って延びるプラットホームP及びレールRaの位置(Y座標)では、視差ゼロの画素数が多くなる。一方、砂利Rbの位置(Y座標)では、視差が算出されるため、視差ゼロの画素数が少なくなる。 FIG. 6 (B) is a histogram showing the relationship between the Y coordinate and the number of pixels with zero parallax. When the ballast trajectory is photographed as in the present embodiment, the number of pixels with zero parallax increases at the position (Y coordinate) of the platform P and the rail Ra extending along the X direction of the photographed image. On the other hand, since the parallax is calculated at the position of the gravel Rb (Y coordinate), the number of pixels with zero parallax decreases.
特定部209は、視差ゼロの画素数が多いY座標のうち、Y座標が最も大きいものをプラットホームPとし、Y座標が次に大きいものを2本のレールRaの手前側のレールRa(以下、「下部レールRad」と呼ぶ)とし、Y座標が次に大きいものを2本のレールRaの奥側のレールRa(以下、「上部レールRau」と呼ぶ)とする。
そして、特定部209は、プラットホームPと砂利Rbとの境界部分のY座標「R3」を、プラットホームPの端部と特定する。また、特定部209は、上部レールRauの位置(Y座標)を座標R1とし、下部レールRadの位置(Y座標)を座標R2とする。
Among the Y coordinates having a large number of pixels with zero parallax, the identifying
Then, the specifying
検出部210は、距離画像53から、プラットホームPの側面にX方向沿って延びる線路Rの枕木Rtの位置を検出する。
具体的には、検出部210は、距離画像53のうち上部レールRau及び下部レールRadが存在する領域(Y座標)のうちの任意の位置をX方向に走査し、枕木Rtの位置(X座標)を検出する。図7に示す例では、上部レールRau及び下部レールRad間を3分割し、上部レールRau及び下部レールRad間を3分割にする位置に、夫々、座標M1,座標M2をセットする。また、枕木Rtは、レールRaよりも手前側及び奥側に延びて設置されるため、検出部210は、下部レールRadよりも手前側の位置に座標M3をセットし、上部レールRauよりも奥側の位置に座標M4をセットする。
なお、検出部210は、「下部レールRadの座標R2+α1」を座標M3としてセットし、「上部レールRauの座標R1−α2」を、座標M4としてセットする。このとき、α1及びα2は、実験等により経験的に設定される値である。
The
Specifically, the
The
続いて、検出部210は、座標M1から座標M4の夫々について、距離画像53をX方向に走査し、X座標毎に視差ゼロの画素数を計数する。なお、図7(B)は、例えば、座標M1の位置をX方向に走査した場合の、X座標と視差ゼロの画素数との関係を示すヒストグラムである。
枕木Rtでは視差が算出できないため、枕木Rtの位置(X座標)では、視差ゼロの画素数が多くなる。一方、砂利Rbでは、視差が算出されるため、砂利Rbの位置(X座標)では、視差ゼロの画素数が少なくなる。検出部210は、視差ゼロの画素数に基づいて、枕木Rtの位置(X座標)を検出する。
Subsequently, the
Since the parallax can not be calculated in the sleeper Rt, the number of pixels with zero parallax increases at the position (X coordinate) of the sleeper Rt. On the other hand, in the gravel Rb, since the parallax is calculated, the number of pixels with zero parallax decreases at the position (X coordinate) of the gravel Rb. The
取得部211は、プラットホームPの端を真上から撮影したかのような距離画像54を得るために必要な回転量を取得する。枕木Rtは、線路Rにおいて上部レールRau及び下部レールRadに対して垂直に設置されるため、夫々の枕木Rtは、Y方向において平行に設置されている。
この点、プラットホームPや線路Rを斜めに見下ろして撮影した場合、枕木RtのプラットホームP側と線路Rの奥側とで撮影装置101からの距離が異なるため、図7(C)に示すように、夫々の枕木Rtは平行にならない。これに対して、プラットホームPの端を真上から撮影した場合、枕木RtのプラットホームP側と線路Rの奥側とで撮影装置101からの距離が等しくなる(より詳細には、斜めに見下ろした場合よりも近似する)。
The
In this respect, when the platform P and the track R are viewed obliquely from below, the distance from the photographing
そこで、本実施形態では、図7(D)に示すように、線路Rを構成する複数の枕木Rtの夫々がY方向に沿って平行となる状態を、プラットホームPの端を真上から撮影した状態とし、取得部211は、当該状態になるまでに必要な回転量を、プラットホームPの端を真上から撮影したかのような距離画像54を得るために必要な回転量として取得する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7D, the end of the platform P is photographed from directly above the state in which each of a plurality of sleepers Rt constituting the line R is parallel along the Y direction In the state, the
具体的には、取得部211は、検出した一の枕木RtのうちのY方向において異なる複数の監視点におけるX方向の座標に基づいて、枕木Rtの夫々がY方向に沿って平行であることを判定する。図7に示す例の場合、座標M1から座標M4は、夫々Y座標が異なる位置である。取得部211は、座標M1から座標M4の夫々における枕木RtのX座標を比較し、当該X座標が略一致した場合に、枕木Rtの夫々がY方向に沿って平行であると判定する。
Specifically, the acquiring
なお、プラットホーム端を真上から撮影したとしても、撮影装置101から枕木RtのプラットホームP側までの距離と、撮影装置101から枕木Rtの線路Rの奥側までの距離とは、完全に一致するわけではない。また、回転は、距離画像53という一方向からの撮影結果のみに基づいて行われるため、回転後の形状と実際の形状との一致精度にも所定の限界がある。
そのため、枕木Rtの夫々がY方向に沿って平行となる状態とは、枕木Rtの夫々が完全に一致することまでを要求するものではなく、平行度が所定の閾値を満たせば足りる。なお、所定の閾値については、実験等により経験的に設定される。
Even when the platform end is photographed from directly above, the distance from the
Therefore, the state in which the respective sleepers Rt are parallel along the Y direction does not require that the respective sleepers Rt completely coincide with each other, and it is sufficient if the degree of parallelism satisfies a predetermined threshold. The predetermined threshold is set empirically by experiment or the like.
取得部211が取得した回転量は、対象の距離画像53を撮影した撮影装置101に対応付けられて記憶部202に記憶される。回転制御部205は、記憶部202から撮影装置101に対応してセットされた回転量を読み出し、当該回転量分だけ距離画像53を回転することで、回転後の3次元データを算出する。
The amount of rotation acquired by the
このように、プラットホーム端を真上から撮影した状態となる回転量を、撮影装置101毎に取得しセットしておくことで、撮影装置101の設置時に取り付ける角度や画角を精密に調整する必要がなくなる。その結果、撮影システム10では、撮影装置101の設置に膨大な時間をかける必要がなく、撮影装置101の設置作業に要する時間を短縮することができる。
In this way, it is necessary to precisely adjust the angle and angle of view to be attached when the
図5に戻り、監視設定部207は、回転後の距離画像54に対して、線路Rへの落下を監視する落下検知エリア、及びプラットホーム端への接近を監視する接近検知エリアを設定する。具体的には、監視設定部207は、距離画像54を回転軸(プラットホーム端)を境にして、線路側の領域とプラットホーム側の領域に分割し、線路側の領域のうちの任意の領域を落下検知エリアと設定し、プラットホーム側の領域のうちの任意の領域を接近検知エリアと設定する。
Returning to FIG. 5, the
一の線路と他の線路とが隣接する場合、路線によっては、線路間に資材を置くことがある。落下検知エリアは、この資材を線路内の異物として検出しないように、Y方向において適切な範囲を設定する必要がある。
この点、本実施形態では、監視設定部207は、図8に示すように、落下検知エリアのY座標を、座標Y1から座標Y2の範囲に設定する。座標Y1は、上部レールRauの座標R1よりも奥側50cmの位置であり、座標Y2は、プラットホーム端の座標R2である。なお、奥側50cmについては、画像素子1画素の大きさと、撮影装置101からの距離との関係に基づいて算出することができ、撮影装置101を線路面から4.3m上方に設置している場合には、50cmは47画素になる。
When one track and another track are adjacent to each other, materials may be placed between the tracks depending on the line. In the fall detection area, it is necessary to set an appropriate range in the Y direction so as not to detect this material as foreign matter in the track.
In this respect, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
接近検知エリアとしては、プラットホーム端から内側所定領域までを設定する必要がある。多くの駅において、プラットホームPには点字ブロックが設置されているため、プラットホーム端から点字ブロックまでの領域を接近検知エリアとして設定することとしてもよいが、点字ブロックの設置パターンは全ての駅において統一されているわけではないため、本実施形態では、次のような範囲に接近検知エリアを設定する。
具体的には、監視設定部207は、図8に示すように、接近検知エリアのY座標を、座標Y2から座標Y3の範囲に設定する。座標Y3は、座標Y2よりも手前側90cmの位置であり、撮影装置101をプラットホーム面から2.2m上方に設置している場合には、座標Y2+163(画素)が座標Y3となる。
As the approach detection area, it is necessary to set from the platform end to the inner predetermined area. In many stations, the platform P has braille blocks installed, so the area from the platform end to the braille blocks may be set as an approach detection area, but the installation pattern of braille blocks is uniform at all stations. Because this is not the case, in the present embodiment, the proximity detection area is set in the following range.
Specifically, as shown in FIG. 8, the
なお、落下検知エリア及び接近検知エリアのX方向の範囲は適宜任意に設定することができる。一例として、監視設定部207は、X方向の全範囲から両サイドのマージンと視差探索領域分を減算した範囲を、落下検知エリア及び接近検知エリアのX方向の範囲として設定する。
The ranges of the fall detection area and the approach detection area in the X direction can be arbitrarily set as appropriate. As an example, the
図5に戻り、探索部208は、撮影装置101の監視エリア内で異物(例えば、線路内に存在する人や物、又はプラットホーム端の近傍に存在する人や物)を検出するとともに、検出した異物が落下検知エリア及び接近検知エリアの何れに存在するか判定する。
具体的には、探索部208は、撮影装置101が撮影した距離画像53において異物(異常視差)を検出すると、プラットホーム端を回転軸として当該異物の3次元データを、取得部211が取得した回転量だけ回転し、当該異物の回転後の3次元データを算出する。そして、探索部208は、算出した回転後の3次元データと、距離画像54に対して設定した落下検知エリア及び接近検知エリアとを比較して、異物が落下検知エリア及び接近検知エリアの何れに存在するか判定する。
Referring back to FIG. 5, the searching
Specifically, when the searching
ここで、図9を参照して、探索部208による異物の探索方法を具体的に説明する。なお、説明を容易にするため、本実施形態では、図9(A)に示すように、プラットホーム端に直方体の異物がある場合を例にとり、探索部208による異物の探索方法について説明する。
プラットホーム端に異物が存在する場合、図9(B)に示すように、距離画像53において当該異物は、異常視差としてあらわれる。撮影装置101は、プラットホーム端や線路を斜めに見下ろすように設置されているため、異物がプラットホーム内に存在する場合であっても、距離画像53では、線路内の領域に異常視差が存在し、異物が線路内に存在するかのように判定されてしまう。
Here, with reference to FIG. 9, a method of searching for foreign matter by the searching
When foreign matter is present at the platform end, the foreign matter appears as anomalous parallax in the
異物に対する第1撮影部と第2撮影部との視差から、当該異物の3次元データ(XYZ座標)を算出することができるため、探索部208は、プラットホーム端を回転軸として検出した異物を回転する。その結果、図9(C)に示すように、プラットホーム端を真上から撮影したかのような距離画像54を得ることができる。探索部208は、距離画像54における異物の中心の所定領域に着目して、当該所定領域が落下検知エリア及び接近検知エリアの何れに存在するか判定することで、異物がプラットホーム内に存在するのか、線路内に存在するのかを判定する。
Since the three-dimensional data (XYZ coordinates) of the foreign object can be calculated from the parallax between the first imaging unit and the second imaging unit for the foreign object, the searching
なお、撮影装置101による撮影は一方向のみからであるため、回転後の異物の形状は、当該異物を真上から撮影した場合の実際の形状と一致せずに実際の形状に対して歪んでしまう。しかしながら、プラットホームPや線路Rの監視としては、線路落下やプラットホーム端への接近を検知できれば足り、異物の実際の形状を正確に判定する必要はない。そのため、回転後の異物の形状が歪んでしまったとしても、駅構内の監視を適切に行うことができる。
In addition, since the imaging by the
[撮影システム10の処理]
続いて、図10及び図11を参照して、本発明の撮影システム10の処理の流れについて説明する。図10は、プラットホームPに設置した撮影装置101に対して各種設定を行う設定処理の流れを示すフローチャートである。
[Process of imaging system 10]
Subsequently, the flow of processing of the
図10に示すように、初めに、ステップS1において、撮影装置101は、線路Rを撮影し、第1画像51及び第2画像52を取得する。続いて、ステップS2において、データ管理装置200の第1生成部203は、撮影した第1画像51及び第2画像52の視差から距離画像53を生成する。
As shown in FIG. 10, first, in step S1, the
続いて、ステップS3において、算出部204は、距離画像53に含まれる物体の3次元データ(XYZ座標)を、第1画像51及び第2画像52の視差に基づいて算出する。続いて、ステップS4において、特定部209は、距離画像53のプラットホーム端を特定する。例えば、特定部209は、距離画像53をY方向に走査して、Y座標と視差ゼロの画素数との関係を示すヒストグラムを生成し、視差ゼロである画素数に基づいて、プラットホーム端の位置(Y座標)を特定する。
Subsequently, in step S <b> 3, the calculation unit 204 calculates three-dimensional data (XYZ coordinates) of the object included in the
続いて、ステップS5において、回転制御部205は、ステップS3で算出した物体の3次元データを、ステップS4で特定したプラットホーム端を軸に回転する。この回転は、ステップS6において、夫々の枕木Rtが平行になったと判定されるまで行われる。なお、ステップS6の判定では、回転制御部205(取得部211)は、枕木RtのうちのY方向において異なる複数の監視点におけるX方向の座標が略一致した場合に、枕木Rtが平行になったと判定する。
Subsequently, in step S5, the
回転により枕木Rtが平行になると、続いて、ステップS7において、回転制御部205(取得部211)は、当該状態になるまでに要した回転量を、ステップS1で撮影した撮影装置101に対応付けて登録する。また、ステップS8において、監視設定部207は、回転後の距離画像54に対して落下検知エリア及び接近検知エリアを設定し、撮影装置101に対応付けて登録し、設定処理を終了する。
When the sleepers Rt become parallel due to the rotation, subsequently, in step S7, the rotation control unit 205 (acquisition unit 211) associates the amount of rotation required until the state becomes the
続いて、図11を参照して、撮影装置101の監視領域において異物を検知した場合の異物検知処理について説明する。
図11に示すように、初めに、ステップS11において、撮影装置101は、線路Rを撮影し、第1画像51及び第2画像52を取得する。続いて、ステップS12において、データ管理装置200の第1生成部203は、撮影した第1画像51及び第2画像52の視差から距離画像53を生成する。
Subsequently, with reference to FIG. 11, a foreign matter detection process in the case where a foreign matter is detected in the monitoring area of the
As shown in FIG. 11, first, in step S11, the
続いて、ステップS13において、探索部208は、距離画像53内に異物が存在するか否かを判定する。一例として、探索部208は、プラットホーム端や線路内に異常視差が存在する場合に、異物が存在すると判定する。
Subsequently, in step S13, the
距離画像53内に異物が存在する場合、続いて、ステップS14において、探索部208は、当該距離画像53のうちのプラットホーム端を回転軸として、図10のステップS7で設定した回転量分だけ、当該距離画像53を回転する。続いて、ステップS14において、探索部208は、回転後の距離画像54における異物の存在する位置と、図10のステップS8で設定した落下検知エリア及び接近検知エリアとを比較して、落下検知エリア及び接近検知エリアの何れに異物が存在するか判定する。続いて、ステップS15において、異物が存在するエリアに応じた所定の警告を行い、異物検知処理を終了する。
If there is a foreign object in the
[撮影システム10における効果]
以上、本発明の実施形態について説明した。続いて、撮影システム10における効果について説明する。
[Effect in shooting system 10]
The embodiments of the present invention have been described above. Then, the effect in
撮影システム10では、第1の効果として、撮影装置101の設置作業に要する時間を短縮することができる。
プラットホーム端や線路を斜めに撮影する場合、線路落下の誤検知を防止するために、通常であれば、撮影装置101を取り付ける角度や画角を高精度に調整する必要がある。この点、撮影システム10では、撮影装置101が撮影した距離画像53から被写体の3次元データ(XYZ座標)を算出できることに着目して、プラットホーム端を真上から撮影したかのような画像を得るために必要な回転量を撮影装置101に対して設定する。
In the
When photographing the platform end and the track obliquely, it is usually necessary to adjust the angle at which the photographing
これにより、設置した後の回転処理により撮影装置101の監視精度の調整を行うことができるため、撮影装置101の設置時には、取り付ける角度や画角を精密に調整する必要がない。そのため、撮影システム10では、撮影装置101の設置に膨大な時間をかける必要がなく、撮影装置101の設置作業に要する時間を短縮することができる。
この第1の効果は、プラットホーム全域に亘り監視を行う撮影システム10においてより顕著にあらわれる。即ち、撮影システム10では、多数の撮影装置101を用いてプラットホームを監視するものの、設置作業時間を撮影装置101の夫々において短縮することができるため、撮影システム10全体において設置時間を大幅に短縮することができる。
As a result, since it is possible to adjust the monitoring accuracy of the
This first effect is more pronounced in the
また、プラットホームでは多くの点検作業が行われるため、撮影装置101を取り付けた後も、何らかの事象で撮影装置101がずれてしまう場合がある。従来の運用では、撮影装置101がずれてしまうと、撮影装置101の設置を再度手動で調整しなければならい。この再度の調整も、鉄道車両の運行に与えないように夜間に行う必要があり、作業員にとって大きな負担を与えるだけでなく、調整作業が済むまで適切な監視を行うことができない。
この点、撮影システム10では、定期的又は管理者の手動で、撮影装置101に対する設定処理を行うことで、撮影装置101がずれてしまったとしても、適切な回転量を再度設定することができる。これにより、調整作業の工数を短縮できるとともに、継続的な監視を行うことができ、好適である。
In addition, since many inspection operations are performed on the platform, the
In this respect, in the
また、撮影システム10では、第2の効果として、撮影装置101による監視精度の向上が期待できる。
プラットホーム端を斜めに撮影する場合、プラットホーム端に存在する乗客の上半身が線路上に写ってしまい、線路落下と誤検知してしまうおそれがある。この点、従来では、落下検知の高さ方向(Z方向)の探索範囲を狭くすることで誤検知を防止していたが、撮影システム10では、プラットホーム端を真上から撮影した状態でプラットホームPや線路Rを監視するため、高さ方向の探索範囲を調整することなく、線路落下の誤検知を防止することができる。
Further, in the
When photographing the platform end at an angle, the upper body of the passenger present at the platform end may be reflected on the track, which may cause false detection as a track drop. In this regard, in the past, false detection was prevented by narrowing the search range in the height direction (Z direction) of the drop detection. However, in the
ここで、図12を参照して、撮影システム10における従来の監視運用方法について説明する。図12(A)に示すように、乗客Uaは、線路内に存在し、乗客Ubは、プラットホーム端に存在している。乗客の平均身長を考慮すると、線路面から高さ190cmの範囲を探索範囲として設定すると、線路内に存在する乗客Uaの全身を探索することができる一方で、線路面から190cmの範囲では、プラットホーム上に存在する乗客Ubの上半身も探索範囲に含まれてしまい、好ましくない。そこで、従来の運用では、線路面から高さ130cmの範囲を探索範囲として設定している。
Here, with reference to FIG. 12, the conventional monitoring operation method in the
図12(B)に示すように、高さ方向の探索範囲を線路R面から130cmまでとした場合、プラットホーム上の乗客Ubの足部分までが探索範囲となる。探索範囲が足部分までであれば検知サイズが小さく、乗客Ubを線路落下と誤検知してしまうことはない。
一方で、高さ方向の探索範囲を線路面から130cmまでとした場合、線路上の乗客Uaの胸部分までで距離探索が終わってしまう。胸部分で切ってしまうと、テクスチャが少なく乗客Uaをロストしてしまう場合があり、線路落下を見逃してしまう場合がある。
As shown in FIG. 12B, when the search range in the height direction is 130 cm from the R plane of the track, the search range is the foot portion of the passenger Ub on the platform. If the search range is up to the foot portion, the detection size is small, and the passenger Ub is not erroneously detected as a track drop.
On the other hand, when the search range in the height direction is 130 cm from the track surface, the distance search ends at the chest portion of the passenger Ua on the track. If it is cut at the chest part, the texture may be small and the passenger Ua may be lost, and the fall of the track may be missed.
これに対して、図12(C)に示すように、高さ方向の探索範囲を線路面から190cmまでとした場合、乗客Uaの全身が探索範囲となるため、線路上の乗客Uaを安定して検出することができ、線路落下を見逃すことがない。
一方で、高さ方向の探索範囲を線路面から190cmまでとした場合、プラットホーム上の乗客Ubの胸部分まで距離探索が行われてしまう。プラットホーム上の乗客Ubの胸部分まで探索してしまうと、テクスチャが少なくロストする可能性があるものの、検知してしまう可能性もあり、検知してしまった場合に、線路落下の誤検知に繋がる。
On the other hand, as shown in FIG. 12C, when the search range in the height direction is up to 190 cm from the track surface, the whole body of the passenger Ua becomes the search range, so the passenger Ua on the track is stabilized. Can detect and never miss a track fall.
On the other hand, when the search range in the height direction is 190 cm from the track surface, the distance search is performed to the chest portion of the passenger Ub on the platform. If the chest portion of the passenger Ub on the platform is searched, the texture may be small but it may be detected, but it may be detected, and if it is detected, it leads to a false detection of the line fall .
このように従来の監視方法では、線路落下の誤検知と検知漏れとを考慮して、高さ方向の探索範囲を調整していた。この点、撮影システム10では、プラットホーム端を真上から撮影した状態で監視することができるため、探索範囲の調整など必要なく、線路落下等の危険を精度よく検知することができる。
As described above, in the conventional monitoring method, the search range in the height direction is adjusted in consideration of erroneous detection and omission of detection of the line fall. In this respect, in the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It is apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above embodiment. It is also apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such alterations or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
上記実施形態では、プラットホームPの長さ方向(X方向)に延びる軸を中心に、距離画像53や当該距離画像53に含まれる物体を回転することとしているが、回転方向はこれに限られるものではなく、プラットホームPの長さ方向に直交する方向(Y方向)に延びる軸を中心に回転することとしてもよく、高さ方向(Z方向)に延びる軸を中心に回転することとしてもよい。
撮影装置101の設置状態によっては、プラットホームPの長さ方向と距離画像53のX方向とが一致しない場合もあるが、この場合であっても、距離画像53を高さ方向(Z方向)に延びる軸を中心に回転することで、プラットホームPの長さ方向と距離画像53のX方向とを合わせることができる。そのため、設置作業に要する時間を短縮できるという効果を期待できる。
In the above embodiment, the
Depending on the installation state of the
10・・・撮影システム
100・・・撮影装置群
101・・・撮影装置
200・・・データ管理装置(画像処理装置)
201・・・制御部
202・・・記憶部
203・・・第1生成部
204・・・算出部
205・・・回転制御部
206・・・第2生成部
207・・・監視設定部
208・・・探索部
209・・・特定部
210・・・検出部
211・・・取得部
300・・・ハブ
400・・・モニタ
10: shooting system 100: shooting device group 101: shooting device 200: data management device (image processing device)
201: control unit 202: storage unit 203: first generation unit 204: calculation unit 205: rotation control unit 206: second generation unit 207: monitoring setting
Claims (5)
前記ステレオカメラの第1撮影部で撮影した第1画像と、第2撮影部で撮影した第2画像との視差に基づいて、第1距離画像を生成する第1生成部と、
前記視差に基づいて、当該第1距離画像内の物体の3次元データを算出する算出部と、
前記第1距離画像を前記3次元データに基づいて補正し、補正後の第2距離画像を生成する第2生成部と、
前記第1方向に延びる任意の位置を軸として前記3次元データを回転することで、前記物体の回転後の3次元データを算出する回転制御部と、
を備え、
前記第2生成部は、算出した前記回転後の3次元データに基づいて第2距離画像を生成する、
画像処理装置。 An image processing apparatus that processes an image captured by a stereo camera installed on a platform extending in a first direction, the image processing system comprising:
A first generation unit that generates a first distance image based on a parallax between a first image captured by a first imaging unit of the stereo camera and a second image captured by a second imaging unit;
A calculator configured to calculate three-dimensional data of an object in the first distance image based on the parallax;
A second generation unit configured to correct the first distance image based on the three-dimensional data and generate a corrected second distance image;
A rotation control unit that calculates three-dimensional data after rotation of the object by rotating the three-dimensional data about an arbitrary position extending in the first direction as an axis;
Equipped with
The second generation unit generates a second distance image based on the calculated three-dimensional data after rotation.
Image processing device.
前記回転に伴い前記線路を構成する複数の枕木の夫々が、前記第1方向と直交する第2方向に沿って平行となる回転量を取得する取得部と、
を更に備え、
前記回転制御部は、取得した回転量分だけ前記3次元データを回転する、
請求項1に記載の画像処理装置。 A detection unit that detects a crosstie of a track extending along the first direction from the first distance image to the side surface of the platform;
An acquisition unit configured to acquire an amount of rotation parallel to a second direction orthogonal to the first direction, with each of a plurality of sleepers constituting the track as the rotation occurs;
And further
The rotation control unit rotates the three-dimensional data by the acquired rotation amount.
The image processing apparatus according to claim 1 .
請求項2に記載の画像処理装置。 The acquisition unit determines that each of the sleepers is parallel along a second direction based on coordinates of the first direction at a plurality of monitoring points different in the second direction of the detected one sleeper. judge,
The image processing apparatus according to claim 2 .
前記第2距離画像に存在する異物が、前記第1監視領域及び前記第2監視領域の何れに存在するか判定する探索部と、
を更に備える請求項1から3の何れか1項に記載の画像処理装置。 The second distance image is divided into a first area and a second area bordering on the axis, an arbitrary area of the first area is set as a first monitoring area, and an arbitrary area of the second area is set. A monitoring setting unit configured to set the area as a second monitoring area;
A search unit that determines whether the foreign matter present in the second distance image is present in either the first monitoring area or the second monitoring area;
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising:
請求項4に記載の画像処理装置。 When the search unit detects foreign matter in the first distance image, the search unit rotates three-dimensional data of the foreign matter around the axis to calculate three-dimensional data of the foreign matter after rotation, and also after the rotation. Determining whether the foreign matter is present in the first monitoring area or the second monitoring area based on three-dimensional data of
The image processing apparatus according to claim 4 .
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