JP6722529B2 - Obstacle detection system for railway - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道用障害物検知システムに関するものである。 The present invention relates to a railway obstacle detection system.

鉄道車両など陸上交通の車両では、走行する路面に障害物があることで、重大な事故に繋がるおそれがある。このため、路面の上に障害物があるか否かを早期に検知できれば、このような事故を未然に防ぐことができる。 In the case of land transportation vehicles such as railroad vehicles, obstacles on the road surface on which they run may lead to serious accidents. Therefore, if it is possible to detect whether or not there is an obstacle on the road surface at an early stage, such an accident can be prevented.

したがって、従来から、路面の上に障害物があるかを検知する装置が提案されている。例えば、偏光イメージング装置による撮影でマップを作成し、このマップにおいて偏光角度(偏光方向)が一様かつ連続的な箇所を路面として特定し、この路面として特定された箇所に位置する障害物を検出する路面障害物検出装置が、偏光イメージング装置の応用例として提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a device for detecting whether there is an obstacle on the road surface has been proposed. For example, a map is created by imaging with a polarization imaging device, a location where the polarization angle (polarization direction) is uniform and continuous is identified as the road surface, and obstacles located at the location identified as this road surface are detected. A road surface obstacle detection device that does is proposed as an application example of a polarization imaging device (for example, refer to Patent Document 1).

特許第4974543号公報Japanese Patent No. 4974543

ところで、上記特許文献1に記載の路面障害物検出装置は、偏光角度(偏光方向)のみによって路面を特定するので、障害物を検出する信頼性に欠けることになる。このため、路面の上を走行する車両が自動車など、比較的低速で且つ左右への舵切りによる障害物の回避が可能なものであれば、信頼性に欠ける上記特許文献1に記載の路面障害物検出装置であっても、実際に適用することができる。 By the way, since the road surface obstacle detection device described in Patent Document 1 specifies the road surface only by the polarization angle (polarization direction), the reliability of detecting the obstacle is lacking. Therefore, if the vehicle running on the road surface is an automobile or the like and is capable of avoiding obstacles by steering to the left and right at a relatively low speed, the road surface obstacle described in Patent Document 1 is unreliable. Even an object detection device can be actually applied.

しかしながら、鉄道車両のように、高速でレールの上を走行するとともに、舵切りによる障害物の回避が不可能な車両であれば、信頼性に欠ける上記特許文献1に記載の路面障害物検出装置だと、重大な事故に繋がるおそれがあるので、適用することができない。一方で、上記特許文献1に記載の路面障害物検出装置に、信頼性を向上させるための煩雑な演算をさせるようにした場合、このような演算が鉄道車両の速度に追いつかないこともあるので、鉄道車両に適用することができないおそれもある。 However, the road surface obstacle detection device described in Patent Document 1 is unreliable if it is a vehicle that runs on a rail at high speed and cannot avoid obstacles by steering, such as a railway vehicle. If so, it cannot be applied because it may lead to a serious accident. On the other hand, when the road surface obstacle detection device described in Patent Document 1 is made to perform a complicated calculation for improving reliability, such a calculation may not catch up with the speed of the railway vehicle. , It may not be applicable to railway vehicles.

そこで、本発明は、簡素な構成で信頼性を向上させ得る鉄道用障害物検知システムを提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an obstacle detection system for a railway that can improve reliability with a simple configuration.

上記課題を解決するため、第1の発明に係る鉄道用障害物検知システムは、鉄道車両に搭載されて、当該鉄道車両が走行しようとするレールの上の障害物を検知する鉄道用障害物検知システムであって、
上記鉄道車両の前方における上記レールの画像を撮影する偏光イメージングカメラと、
上記偏光イメージングカメラで撮影された画像の情報に基づき上記レールの上の障害物を検知する情報処理装置とを備え、
上記情報処理装置が、
上記画像の各画素における輝度情報を抽出する輝度情報抽出部と、
上記輝度情報抽出部で抽出された輝度情報に基づき上記各画素の偏光方向および偏光度を算出する偏光情報算出部と、
上記偏光情報算出部で算出された所定の軸に対する偏光方向および偏光度がそれぞれ所定範囲内および所定値以上の画素をレールに相当する画素とするレール検出部と、
上記レール検出部でレールに相当するとされた画素に基づきレールの上の障害物を検知する障害物検知部とを具備し、
上記障害物検知部が、連続性判定部、並びに/または、過去情報提供部および過去情報照合部を有し、
上記連続性判定部が、上記レール検出部でレールに相当するとされた画素が非連続であれば、当該レールの上に障害物があると判定するものであり、
上記過去情報提供部が、予め取得された上記レールに相当する画素を提供するものであり、
上記過去情報照合部が、上記レール検出部でレールに相当するとされた画素、および上記過去情報提供部から提供されるレールに相当する画素が許容範囲を超えて不一致であれば、上記レールの上に障害物があると判定するものである。
In order to solve the above problems, a railway obstacle detection system according to a first aspect of the present invention is mounted on a railway vehicle and detects an obstacle on a rail on which the railway vehicle is about to travel. A system,
A polarization imaging camera that captures an image of the rail in front of the railway vehicle,
An information processing device for detecting an obstacle on the rail based on information of an image taken by the polarization imaging camera,
The information processing device is
A luminance information extraction unit that extracts luminance information in each pixel of the image,
A polarization information calculation unit that calculates the polarization direction and the polarization degree of each pixel based on the brightness information extracted by the brightness information extraction unit,
A rail detection unit for a pixel corresponding to the polarization direction and the polarization degree of each plant Teihan囲内and rail a predetermined value or more pixels for a given axis calculated in the polarization information calculating unit,
And an obstacle detection unit for detecting an obstacle on the rail based on the pixel which is said to correspond to the rail in the rail detection unit,
The obstacle detection unit has a continuity determination unit and/or a past information providing unit and a past information collating unit,
The continuity determination unit, if the pixels determined to correspond to the rail in the rail detection unit is non-continuous, determines that there is an obstacle on the rail,
The past information providing unit provides a pixel corresponding to the rail acquired in advance,
If the past information collating unit determines that the pixel corresponding to the rail in the rail detecting unit and the pixel corresponding to the rail provided from the past information providing unit do not match within the allowable range, the above-mentioned rail It is determined that there is an obstacle.

さらに、第2の発明に係る鉄道用障害物検知システムは、第1の発明に係る鉄道用障害物検知システムにおける障害物検知部が、レールの上に障害物を検知した場合に、鉄道車両の走行する速度を制御するものである。
Furthermore, railway obstacle detection system according to the second invention, when the obstacle detecting unit in the railway obstacle detection system according to the first invention, detects an obstacle on the rail, the rail vehicle It controls the traveling speed.

上記鉄道用障害物検知システムによると、偏光方向および偏光度に基づきレールに相当する画素を検出するので、煩雑な演算をすることなくレールに相当する画素が高精度に検出され、その結果、簡素な構成で信頼性を向上させることができる。 According to the railway obstacle detection system, since the pixels corresponding to the rails are detected based on the polarization direction and the degree of polarization, the pixels corresponding to the rails are detected with high accuracy without complicated calculation, resulting in simple The reliability can be improved with a simple configuration.

本発明の実施の形態に係る鉄道用障害物検知システムを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the obstacle detection system for railroads which concerns on embodiment of this invention. 同鉄道用障害物検知システムが備える偏光イメージングカメラの概略分解斜視図である。FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of a polarization imaging camera included in the railway obstacle detection system. 同鉄道用障害物検知システムが備える情報処理装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an information processing device included in the railway obstacle detection system. 同偏光イメージングカメラで撮影される画像の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the image photoed with the same polarization imaging camera. 図4の一部拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4. 図5の各画素における偏光方向を示す図である。It is a figure which shows the polarization direction in each pixel of FIG. 図5の各画素における偏光度を示す図である。It is a figure which shows the polarization degree in each pixel of FIG. 図5に二値化処理を行った図である。It is the figure which performed the binarization process in FIG. 図8と照合するための過去情報を示す図である。It is a figure which shows the past information for collating with FIG. 同鉄道用障害物検知システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation|movement of the same obstacle detection system for railroads.

以下、本発明の実施の形態に係る鉄道用障害物検知システムについて図面に基づき説明する。
この鉄道用障害物検知システムは、図1に示すように、鉄道車両Tに搭載されて、この鉄道車両Tが走行しようとするレール11(つまり鉄道車両Tの前方のレール11)の上の障害物を検知するものである。
Hereinafter, a railway obstacle detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, this railway obstacle detection system is mounted on a railroad vehicle T, and obstacles on a rail 11 (that is, a rail 11 in front of the railroad vehicle T) on which the railroad vehicle T is about to travel. An object is detected.

上記鉄道用障害物検知システム1は、上記鉄道車両Tの運転室Cに配置されて当該運転室Cの窓ガラスW越しで前方を撮影する偏光イメージングカメラ2と、この偏光イメージングカメラ2の撮影で得られた画像の情報を処理する情報処理装置3(例えば、ラップトップコンピュータ)と、この情報処理装置3により障害物が検知されると警報を発する警報器4とを備える。 The railway obstacle detection system 1 is provided in a driver's cab C of the railway vehicle T and has a polarization imaging camera 2 for taking a front view through a window glass W of the driver's cab C. An information processing device 3 (for example, a laptop computer) that processes information of the obtained image, and an alarm device 4 that issues an alarm when an obstacle is detected by the information processing device 3.

[偏光イメージングカメラ2]
図2に示すように、上記偏光イメージングカメラ2は、多数の静止画像を連続して(つまり動画を)撮影し得るカメラ本体21と、このカメラ本体21に設けられるCCD撮像素子などの固体撮像素子22と、このCCDイメージセンサを覆う偏光イメージングフィルタ23とを有する。
[Polarization imaging camera 2]
As shown in FIG. 2, the polarization imaging camera 2 includes a camera body 21 capable of continuously capturing a large number of still images (that is, a moving image), and a solid-state image sensor such as a CCD image sensor provided in the camera body 21. 22 and a polarization imaging filter 23 that covers the CCD image sensor.

上記カメラ本体21は、鉄道車両Tの前方における建築限界の領域(当然にレール11も含む)を撮影するように配置される。上記固体撮像素子22は、上記情報処理装置3で輝度情報を抽出し得る画像の撮影が可能であればよいので、モノクロームの画像を撮影し得るもの(例えば白黒CCD撮像素子)で足りる。上記偏光イメージングフィルタ23は、通過する光Lの偏光情報(偏光方向および偏光度)を得るために、透過軸方向7の異なる偏光子6を2行2列で配置してなる偏光子アレイ5を、多数行多数列(図2では一例として3行3列)で配置することにより構成される。これら偏光子アレイ5は、例えば図2に示すように、縦または横で隣接する偏光子6の透過軸方向7が45°異なるようにしてもよく、図示しないが30°または60°など任意の角度で異なるようにしてもよい。偏光子アレイ5をこのように構成するのは、当該偏光子アレイ5の各偏光子6を通過した光Lの各強度に基づいて、上記情報処理装置3でデータフィッティング法などにより、当該光Lの各偏光子アレイ5における偏光方向を得るためである。なお、データフィッティング法に限定されず、フーリエ解析など、偏光方向を得るための方法であれば、何でもよい。 The camera body 21 is arranged so as to capture an image of a building limit area (including the rail 11 of course) in front of the railway vehicle T. The solid-state image pickup device 22 only needs to be able to pick up an image from which the information processing device 3 can extract the luminance information, and therefore a device capable of picking up a monochrome image (for example, a monochrome CCD image pickup device) is sufficient. The polarization imaging filter 23 includes a polarizer array 5 in which polarizers 6 having different transmission axis directions 7 are arranged in 2 rows and 2 columns in order to obtain the polarization information (polarization direction and degree of polarization) of the light L passing therethrough. , And are arranged in a large number of rows and a large number of columns (3 rows and 3 columns in FIG. 2 as an example). In the polarizer array 5, for example, as shown in FIG. 2, the transmission axis directions 7 of the vertically and horizontally adjacent polarizers 6 may be different by 45°, and although not shown, it is arbitrary such as 30° or 60°. The angles may be different. The polarizer array 5 is configured in this way by using the data fitting method or the like in the information processing device 3 based on each intensity of the light L that has passed through each polarizer 6 of the polarizer array 5. This is for obtaining the polarization direction in each polarizer array 5 of. The method is not limited to the data fitting method, and any method such as Fourier analysis for obtaining the polarization direction may be used.

[情報処理装置3]
上記情報処理装置3は、概略的に、図1および図3に示すように、上記偏光イメージングカメラ2からの画像の各画素における輝度情報を抽出する輝度情報抽出部30と、上記輝度情報抽出部30で抽出された輝度情報に基づき上記各画素の偏光方向および偏光度を算出する偏光情報算出部31とを具備する。また、上記情報処理装置3は、さらに、上記偏光情報算出部31で算出された偏光方向および偏光度がそれぞれ所定範囲内および所定値以上の画素をレール11に相当する画素とするレール検出部32と、上記レール検出部32でレール11に相当するとされた画素に基づいてレール11の上の障害物を検知する障害物検知部36とを具備する。
[Information processing device 3]
The information processing device 3 schematically includes a brightness information extraction unit 30 that extracts brightness information on each pixel of an image from the polarization imaging camera 2 and the brightness information extraction unit, as shown in FIGS. 1 and 3. A polarization information calculation unit 31 that calculates the polarization direction and the polarization degree of each pixel based on the brightness information extracted in 30. Further, the information processing device 3 further includes a rail detection unit 32 in which a pixel whose polarization direction and degree of polarization calculated by the polarization information calculation unit 31 are within a predetermined range and a predetermined value or more is a pixel corresponding to the rail 11. And an obstacle detection unit 36 for detecting an obstacle on the rail 11 based on a pixel which is determined to correspond to the rail 11 by the rail detection unit 32.

上記輝度情報抽出部30は、鉄道車両Tの前方における図4に示すような画像8の情報を上記偏光イメージングカメラ2から取得し、取得した画像8の各画素における輝度情報を抽出するものである。なお、以下では、上記画像について説明する場合、図4に示す画像8に基づくと画素の数が極めて多いことから理解を困難にするので、図4の一部80を取り出して拡大した図5に示す画像80に基づくものとする。 The brightness information extraction unit 30 acquires the information of the image 8 as shown in FIG. 4 in front of the railway vehicle T from the polarization imaging camera 2 and extracts the brightness information of each pixel of the acquired image 8. .. It should be noted that in the following description, when the above image is described, it is difficult to understand because the number of pixels is extremely large based on the image 8 shown in FIG. It shall be based on the image 80 shown.

上記偏光情報算出部31は、図5に示すような画像80の各画素における輝度情報に基づき、図6に示すような各画素の偏光方向と、図7に示すような各画素の偏光度を算出するものである。図5とこれに対応する図6との比較から明らかなように、レール11に相当する画素81およびその他若干の画素82において、偏光方向が所定範囲(例えば図6だと横軸に対して130°〜140°)内となる特徴が見られる。一方で、図5とこれに対応する図7との比較から明らかなように、レール11に相当する画素81では偏光度が所定値(例えば図7だと0.8)以上となる特徴が見られる。 The polarization information calculation unit 31 calculates the polarization direction of each pixel as shown in FIG. 6 and the polarization degree of each pixel as shown in FIG. 7 based on the luminance information of each pixel of the image 80 as shown in FIG. It is to be calculated. As is clear from the comparison between FIG. 5 and FIG. 6 corresponding thereto, in the pixel 81 corresponding to the rail 11 and some other pixels 82, the polarization direction is within a predetermined range (for example, 130 in FIG. 6 with respect to the horizontal axis). The characteristic is within (° to 140°). On the other hand, as is clear from a comparison between FIG. 5 and FIG. 7 corresponding thereto, it can be seen that the pixel 81 corresponding to the rail 11 has a polarization degree of a predetermined value (for example, 0.8 in FIG. 7) or more. To be

上記レール検出部32は、図3に示すように、偏光方向比較部33と、偏光度比較部34と、二値化処理部35とを有する。上記偏光方向比較部33は、各画素の偏光方向と上記所定範囲とを比較することで、偏光方向が上記所定範囲内の画素81,82をレール11に相当し得る画素として仮検出する。上記偏光度比較部34は、各画素の偏光度と上記所定値とを比較することで、偏光度が上記所定値以上の画素81をレール11に相当し得る画素として仮検出する。上記二値化処理部35は、上記偏光方向比較部33および偏光度比較部34のいずれにもレール11に相当し得るとして仮検出された画素81を、レール11に相当する画素81として検出する。また、上記二値化処理部35は、図8に示すように、レール11に相当するとして検出された画素81を1(または0)とし、それ以外の画素を0(または1)とする処理、つまり二値化処理を行う。 As shown in FIG. 3, the rail detection unit 32 has a polarization direction comparison unit 33, a polarization degree comparison unit 34, and a binarization processing unit 35. The polarization direction comparison unit 33 compares the polarization direction of each pixel with the predetermined range to tentatively detect pixels 81 and 82 whose polarization direction is within the predetermined range as pixels that can correspond to the rail 11. The polarization degree comparing unit 34 compares the polarization degree of each pixel with the predetermined value to temporarily detect a pixel 81 having a polarization degree of the predetermined value or more as a pixel that can correspond to the rail 11. The binarization processing unit 35 detects a pixel 81 tentatively detected as capable of corresponding to the rail 11 in both the polarization direction comparison unit 33 and the polarization degree comparison unit 34 as a pixel 81 corresponding to the rail 11. .. Further, as shown in FIG. 8, the binarization processing unit 35 sets the pixel 81 detected as corresponding to the rail 11 to 1 (or 0) and sets the other pixels to 0 (or 1). That is, the binarization process is performed.

上記障害物検知部36は、図3に示すように、連続性判定部37と、記録部38(過去情報提供部の一例である)と、過去情報照合部39とを有する。
上記連続性判定部37は、二値化処理が行われた画像において、1本のレール11(図5参照)に相当する画素群81u,81d(図8参照)が複数あれば、つまり画素群81u,81dが非連続であれば、上記レール11の上に障害物10(図5参照)があると判定し、それ以外を上記レール11の上に障害物10がないと判定する。図8に示す例では、レール11に相当する画素群81u,81dが、上側81uと下側81dとに分かれているので、つまり複数なので、上記レール11の上に障害物10があると判定される。なお、画素群81u,81dが複数であるかについては、許容範囲を持たせてもよい。例えば、レール11に相当する複数の画素群81u,81dを隔てる距離が数画素以下の場合、レール11に相当するこれら複数の画素群81u,81dを一つの画素群81とみなしてもよい。
As shown in FIG. 3, the obstacle detection unit 36 includes a continuity determination unit 37, a recording unit 38 (an example of a past information providing unit), and a past information collation unit 39.
The continuity determination unit 37 determines that if there are a plurality of pixel groups 81u and 81d (see FIG. 8) corresponding to one rail 11 (see FIG. 5) in the binarized image, that is, the pixel group. If 81u and 81d are discontinuous, it is determined that the obstacle 10 (see FIG. 5) is present on the rail 11, and other than that, it is determined that the obstacle 10 is not present on the rail 11. In the example shown in FIG. 8, the pixel groups 81u and 81d corresponding to the rail 11 are divided into the upper side 81u and the lower side 81d, that is, since there are a plurality of groups, it is determined that the obstacle 10 is on the rail 11. It An allowable range may be provided as to whether or not the pixel groups 81u and 81d are plural. For example, when the distance separating the plurality of pixel groups 81u and 81d corresponding to the rail 11 is several pixels or less, the plurality of pixel groups 81u and 81d corresponding to the rail 11 may be regarded as one pixel group 81.

上記記録部38は、上記レール11の上に障害物10がない場合の過去の画像に二値化処理を行った情報(以下では過去情報と言う)を格納するとともに、当該過去情報を上記過去情報照合部39に提供する。上記過去情報は、鉄道車両Tが走行する前に、予め記録部38に格納されている。 The recording unit 38 stores information obtained by performing binarization processing on a past image when there is no obstacle 10 on the rail 11 (hereinafter referred to as past information), and stores the past information in the past. It is provided to the information matching unit 39. The past information is stored in the recording unit 38 in advance before the railway vehicle T travels.

上記過去情報照合部39は、二値化処理部35からの図8に示すような情報と、記録部38からの図9に示すような過去情報とを照合し、この照合により図8に示す情報と図9に示すような過去情報とでレール11に相当する画素81,84が不一致であれば、上記レール11の上に障害物10があると判定し、それ以外を上記レール11の上に障害物10がないと判定する。図8および図9に示す例では、図8に示すレール11の上の障害物10に相当する画素群83で図9と異なるので、不一致であり、レール11の上に障害物10があると判定される。なお、不一致であるかについては、許容範囲を持たせてもよい。例えば、不一致となる画素数が照合する全画素数の数%以下である場合、不一致でない(一致する)とみなしてもよい。 The past information collating unit 39 collates the information from the binarization processing unit 35 as shown in FIG. 8 with the past information from the recording unit 38 as shown in FIG. 9, and this collation shows in FIG. If the pixels 81 and 84 corresponding to the rail 11 do not match between the information and the past information as shown in FIG. 9, it is determined that there is the obstacle 10 on the rail 11, and the rest is on the rail 11. It is determined that there is no obstacle 10. In the example shown in FIGS. 8 and 9, the pixel group 83 corresponding to the obstacle 10 on the rail 11 shown in FIG. 8 is different from that shown in FIG. To be judged. It should be noted that an allowable range may be provided as to whether or not they do not match. For example, if the number of mismatched pixels is equal to or less than a few% of the total number of pixels to be collated, it may be considered that they do not match (match).

[警報器4]
上記警報器4は、連続性判定部37または過去情報照合部39のいずれかでレール11の上に障害物10があると判定されると、音声または映像などによる警報を発する。図1および図3では、警報器4が情報処理装置3とは別の構成として図示したが、情報処理装置3が警報器4を含んでいてもよい。情報処理装置3に警報器4が内蔵される例としては、情報処理装置3がラップトップコンピュータである場合、警報が音声であれば、警報器4が上記ラップトップコンピュータに内蔵されたスピーカに相当し、警報が映像であれば、警報器4が上記ラップトップコンピュータに設けられたディスプレイに相当する。
[Alarm 4]
The alarm device 4 issues an alarm by voice or video when it is determined by either the continuity determination unit 37 or the past information comparison unit 39 that the obstacle 10 is on the rail 11. Although the alarm device 4 is illustrated as a configuration different from the information processing device 3 in FIGS. 1 and 3, the information processing device 3 may include the alarm device 4. As an example in which the alarm device 4 is incorporated in the information processing device 3, when the information processing device 3 is a laptop computer and the alarm is a voice, the alarm device 4 corresponds to a speaker incorporated in the laptop computer. If the alarm is an image, the alarm device 4 corresponds to the display provided on the laptop computer.

以下、上記鉄道用障害物検知システム1の動作について説明する。
図1に示すように、鉄道車両Tが走行しようとする時、または走行している時、鉄道車両Tの前方における動画が偏光イメージングカメラ2によりに撮影される(図10のS1)。この際、鉄道車両Tの前照灯および日照条件によって、偏光イメージングカメラ2のレンズ(図示省略)の絞りを調整しておく。偏光イメージングカメラ2で撮影された図4および図5に示すような画像8,80は、図3に示すように、情報処理装置3の輝度情報抽出部30に送られて、当該輝度情報抽出部30で各画素の輝度情報が抽出される(図10のS2)。抽出された輝度情報に基づき、偏光情報算出部31で各画素の偏光情報(偏光方向および偏光度)が算出される(図10のS3)。算出された偏光方向および偏光度に基づき、レール検出部32でレール11に相当する画素81の検出がされるとともに、二値化処理が行われる(図10のS4)。連続性判定部37で、レール11に相当する画素81が非連続であるか判断し(図10のS5)、非連続であれば警報器4により警報を発する(図10のS7)。レール11に相当する画素81が非連続でなければ(つまり連続していれば)、過去情報照合部39で、二値化処理部35からの情報と、記録部38からの過去情報とが不一致かを判断し(図10のS6)、不一致でなければ(つまり一致していれば)偏光イメージングカメラ2から送られる次の画像の情報を処理するループに入り、不一致であれば警報器4により警報を発する(図10のS7)。警報を発した後は、鉄道車両Tを減速させる(図10のS8)。この減速の結果により、鉄道車両Tを停止させることもある。
The operation of the railway obstacle detection system 1 will be described below.
As shown in FIG. 1, when the railway vehicle T is about to travel or is traveling, a moving image in front of the railway vehicle T is captured by the polarization imaging camera 2 (S1 in FIG. 10). At this time, the diaphragm of the lens (not shown) of the polarization imaging camera 2 is adjusted according to the headlight of the railway vehicle T and the sunshine conditions. The images 8 and 80 as shown in FIGS. 4 and 5 taken by the polarization imaging camera 2 are sent to the brightness information extraction unit 30 of the information processing device 3 as shown in FIG. Luminance information of each pixel is extracted at 30 (S2 in FIG. 10). The polarization information (polarization direction and degree of polarization) of each pixel is calculated by the polarization information calculator 31 based on the extracted brightness information (S3 in FIG. 10). Based on the calculated polarization direction and polarization degree, the rail detection unit 32 detects the pixel 81 corresponding to the rail 11 and the binarization process is performed (S4 in FIG. 10). The continuity determination unit 37 determines whether the pixel 81 corresponding to the rail 11 is discontinuous (S5 in FIG. 10), and if discontinuous, the alarm device 4 issues an alarm (S7 in FIG. 10). If the pixels 81 corresponding to the rails 11 are not discontinuous (that is, continuous), the past information collating unit 39 does not match the information from the binarization processing unit 35 with the past information from the recording unit 38. It is judged (S6 in FIG. 10), and if there is no mismatch (that is, if there is a match), a loop for processing the information of the next image sent from the polarization imaging camera 2 is entered. An alarm is issued (S7 in FIG. 10). After the alarm is issued, the railway vehicle T is decelerated (S8 in FIG. 10). As a result of this deceleration, the railway vehicle T may be stopped.

このように、上記鉄道用障害物検知システム1によると、偏光方向および偏光度に基づきレール11に相当する画素81を検出するので、煩雑な演算をすることなくレール11に相当する画素81が高精度に検出され、その結果、簡素な構成で信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the railway obstacle detection system 1, the pixel 81 corresponding to the rail 11 is detected based on the polarization direction and the degree of polarization. Therefore, the pixel 81 corresponding to the rail 11 is high without performing complicated calculation. The accuracy is detected, and as a result, the reliability can be improved with a simple configuration.

また、過去情報提供部(記録部38)および過去情報照合部39により、障害物の検知に過去情報との照合を行うので、簡素な構成で一層信頼性を向上させることができる。
ところで、上記実施の形態では、障害物検知部36が連続性判定部37、記録部38(過去情報提供部の一例)および過去情報照合部39を有するとして説明したが、レール検出部32からの情報によりレール11の上に障害物10があるかを検知するものであればよい。例えば、障害物検知部36は、連続性判定部37のみから構成されてもよく、過去情報提供部(記録部38)および過去情報照合部39のみから構成されてもよい。
Further, since the past information providing unit (recording unit 38) and the past information collating unit 39 perform collation with past information for detecting an obstacle, the reliability can be further improved with a simple configuration.
By the way, in the above embodiment, the obstacle detection unit 36 has been described as having the continuity determination unit 37, the recording unit 38 (an example of the past information providing unit), and the past information collation unit 39. Anything that detects whether there is the obstacle 10 on the rail 11 based on the information may be used. For example, the obstacle detection unit 36 may include only the continuity determination unit 37, or may include only the past information providing unit (recording unit 38) and the past information collating unit 39.

また、上記実施の形態では、過去情報提供部の一例として記録部38について説明したが、過去情報を過去情報照合部39に提供するものであればよい。例えば、過去情報提供部は、情報処理装置3の外部から過去情報を有線または無線により受信して過去情報照合部39に提供する受信部であってもよい。 In the above embodiment, the recording unit 38 has been described as an example of the past information providing unit, but any device that provides past information to the past information collating unit 39 may be used. For example, the past information providing unit may be a receiving unit that receives past information from outside the information processing device 3 by wire or wirelessly and provides the past information to the past information matching unit 39.

さらに、上記実施の形態では、記録部38は、鉄道車両Tが走行する前に予め過去情報を格納するとして説明したが、レール11の上の障害物10が検知されなかった場合に二値化処理部35からの情報を随時上書きするように構成されてもよい。この構成により、季節や経年により変化するレール11の最新の過去情報を記録部38は提供するようになるので、簡素な構成で一層信頼性を向上させることができる。 Further, in the above embodiment, the recording unit 38 has been described as storing the past information in advance before the railway vehicle T travels, but binarization is performed when the obstacle 10 on the rail 11 is not detected. The information from the processing unit 35 may be configured to be overwritten at any time. With this configuration, the recording unit 38 provides the latest past information of the rail 11 that changes depending on the season and the years, so that the reliability can be further improved with a simple configuration.

加えて、上記実施の形態では、障害物検知部36がレール11の上の障害物10を検知すると警報器4により警報するとして説明したが、この警報とともに、または警報に代えて、鉄道車両Tを自動的に減速または停止させる(つまり、走行する速度を制御する)ように構成されてもよい。この場合、障害物検知部36が鉄道車両Tの速度制御装置(図示省略)に接続されて、当該障害物検知部36による障害物10の検知により、速度制御装置のブレーキが作動するように構成される。この構成により、レール11の上の障害物10が検知された場合に、自動的に鉄道車両Tが減速または停止されるので、簡素な構成で一層信頼性を向上させることができる。 In addition, in the above-described embodiment, it is described that the obstacle detector 36 gives an alarm by the alarm device 4 when the obstacle detector 36 detects the obstacle 10 on the rail 11. However, the railway vehicle T May be automatically decelerated or stopped (that is, the traveling speed is controlled). In this case, the obstacle detection unit 36 is connected to the speed control device (not shown) of the railway vehicle T, and the brake of the speed control device is activated by the detection of the obstacle 10 by the obstacle detection unit 36. To be done. With this configuration, when the obstacle 10 on the rail 11 is detected, the railway vehicle T is automatically decelerated or stopped, so that the reliability can be further improved with a simple configuration.

T 鉄道車両
1 鉄道用障害物検知システム
2 偏光イメージングカメラ
3 情報処理装置
4 警報器
5 偏光子アレイ
6 偏光子
7 透過軸方向
21 カメラ本体
22 固体撮像素子
23 偏光イメージングフィルタ
30 輝度情報抽出部
31 偏光情報算出部
32 レール検出部
33 偏光方向比較部
34 偏光度比較部
35 二値化処理部
36 障害物検知部
37 連続性判定部
38 記録部
39 過去情報照合部
81 レールに相当する画素
T Railway vehicle 1 Obstacle detection system for railway 2 Polarization imaging camera 3 Information processing device 4 Alarm device 5 Polarizer array 6 Polarizer 7 Transmission axis direction 21 Camera body 22 Solid-state image sensor 23 Polarization imaging filter 30 Luminance information extraction unit 31 Polarization Information calculation unit 32 Rail detection unit 33 Polarization direction comparison unit 34 Polarization degree comparison unit 35 Binarization processing unit 36 Obstacle detection unit 37 Continuity determination unit 38 Recording unit 39 Past information collation unit 81 Pixels corresponding to rails

Claims (2)

鉄道車両に搭載されて、当該鉄道車両が走行しようとするレールの上の障害物を検知する鉄道用障害物検知システムであって、
上記鉄道車両の前方における上記レールの画像を撮影する偏光イメージングカメラと、
上記偏光イメージングカメラで撮影された画像の情報に基づき上記レールの上の障害物を検知する情報処理装置とを備え、
上記情報処理装置が、
上記画像の各画素における輝度情報を抽出する輝度情報抽出部と、
上記輝度情報抽出部で抽出された輝度情報に基づき上記各画素の偏光方向および偏光度を算出する偏光情報算出部と、
上記偏光情報算出部で算出された所定の軸に対する偏光方向および偏光度がそれぞれ所定範囲内および所定値以上の画素をレールに相当する画素とするレール検出部と、
上記レール検出部でレールに相当するとされた画素に基づきレールの上の障害物を検知する障害物検知部とを具備し、
上記障害物検知部が、連続性判定部、並びに/または、過去情報提供部および過去情報照合部を有し、
上記連続性判定部が、上記レール検出部でレールに相当するとされた画素が非連続であれば、当該レールの上に障害物があると判定するものであり、
上記過去情報提供部が、予め取得された上記レールに相当する画素を提供するものであり、
上記過去情報照合部が、上記レール検出部でレールに相当するとされた画素、および上記過去情報提供部から提供されるレールに相当する画素が許容範囲を超えて不一致であれば、上記レールの上に障害物があると判定するものであることを特徴とする鉄道用障害物検知システム。
An obstacle detection system for a railway, which is mounted on a railway vehicle and detects an obstacle on a rail on which the railway vehicle is about to travel,
A polarization imaging camera that captures an image of the rail in front of the railway vehicle,
An information processing device for detecting an obstacle on the rail based on information of an image taken by the polarization imaging camera,
The information processing device is
A luminance information extraction unit that extracts luminance information in each pixel of the image,
A polarization information calculation unit that calculates the polarization direction and the polarization degree of each pixel based on the brightness information extracted by the brightness information extraction unit,
A rail detection unit for a pixel corresponding to the polarization direction and the polarization degree of each plant Teihan囲内and rail a predetermined value or more pixels for a given axis calculated in the polarization information calculating unit,
And an obstacle detection unit for detecting an obstacle on the rail based on the pixel which is said to correspond to the rail in the rail detection unit,
The obstacle detection unit has a continuity determination unit and/or a past information providing unit and a past information collating unit,
The continuity determination unit, if the pixels determined to correspond to the rail in the rail detection unit is non-continuous, determines that there is an obstacle on the rail,
The past information providing unit provides a pixel corresponding to the rail previously acquired,
If the past information collating unit determines that the pixel corresponding to the rail in the rail detecting unit and the pixel corresponding to the rail provided by the past information providing unit do not coincide with each other beyond the allowable range, the above-mentioned rail An obstacle detection system for railroads, characterized in that it is determined that there is an obstacle.
上記障害物検知部が、レールの上に障害物を検知した場合に、鉄道車両の走行する速度を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載の鉄道用障害物検知システム。 The railway obstacle detection system according to claim 1, wherein the obstacle detection unit controls the traveling speed of the railway vehicle when an obstacle is detected on the rail.
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