JP6844697B2 - 線条判別装置および線条判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道設備において架線を管理するための線条判別装置および線条判別方法に関する。

従来、車両の屋根上の進行方向に直交する両側に鉛直上方に向けて配置された２個のカメラから得られる画像を合成して、ステレオ法によりトロリ線の偏位を測定するトロリ線偏位測定装置が知られている（例えば、下記特許文献１等参照）。

また、車両の屋根上の両端および中央に３台のラインセンサカメラを設置し、各ラインセンサカメラで撮像された架線の画像についてステレオ計測を利用した画像処理装置により画像処理を行うことで架線の高さ・偏位を計測するようにした線条計測装置も知られている（例えば、下記特許文献２等参照）。

また、車両の屋根上の枕木方向両端に２台のラインカメラを配置し、各ラインカメラによって撮像された撮像画像から、計測対象である線条の線条情報および摺動面情報を検出し、これらの情報を用いて撮像画像間の線条の対応付けを行うことで、線条の高さおよび変位を算出するようにした線条計測装置も知られている（例えば、下記特許文献３等参照）。

特開２００９−２３６５７４号公報 特開２０１６−０６５８３８号公報 特開２０１７−００９４４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のトロリ線偏位測定装置は、測定対象が本線のみであるため、わたり線が存在する場合、架線の判別が困難になる可能性があった。

また、上記特許文献２に記載の線条計測装置は、本線からの高さ情報を制限することでわたり線を判別するものであるため、わたり線が高さ制限値を超えるような異常値となっている場合は測定できないおそれがあった。

また、上記特許文献３に記載の線条計測装置は、摺動面の情報から本線を判別し、時間情報を利用して摺動面を持たない架線（わたり線およびわたり線の吊架線）と摺動面を持つ架線（本線）とを判別するように構成されているが、わたり線およびわたり線の吊架線が同時刻に本線と交差する場合には、対応付けが困難になるおそれがあった。

このようなことから本発明は、ラインセンサカメラのみで広範囲の高さおよび変位の線条を確実に判別することを可能とした線条判別装置および線条判別方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る線条判別装置は、
車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、計測対象である線条を撮像する第一のラインセンサカメラ及び第二のラインセンサカメラと、前記第一のラインセンサカメラ及び前記第二のラインセンサカメラから取得した撮像画像に基づいて、前記線条に対応する線条部及び前記線条の摺動面に対応する摺動面部分を抽出し、各前記撮像画像間で対応する前記線条部同士の対応付けを行い、対応付けを行った結果に基づいて前記線条の高さ及び偏位を算出する画像処理部とを備える線条判別装置であって、
前記画像処理部は、
前記線条部に前記摺動面部分が含まれる場合は前記撮像画像間で該当する線条部同士および当該線条部に類似する線条部同士を対応付け、
前記摺動面部分が含まれる線条部の対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条部が一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条部同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条部が二つ以上存在する場合は類似する二つの線条部を選択して当該二つの線条部について前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条部同士を対応付ける
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る線条判別装置は、第１の発明において、
前記画像処理部は、
前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記摺動面部分をそれぞれ検出する摺動面抽出部と、
前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記線条部に対応する線条点群をそれぞれ検出する線条抽出部と、
前記線条点群を各線条に対応するように結合して線条パーツを作成する結合部と、
前記線条パーツに前記摺動面部分が含まれる場合は前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士および当該線条パーツに類似する線条パーツ同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれる線条パーツの対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条パーツ同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが二つ以上存在する場合は類似する二つの線条パーツを選択して当該二つの線条パーツについて前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士を対応付ける対応付け部と、
前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像からそれぞれ取得した前記線条パーツ同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出するステレオ計測部と
を備えることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る線条判別方法は、
車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、計測対象である線条を撮像する第一のラインセンサカメラ及び第二のラインセンサカメラから取得した撮像画像から、前記線条の摺動面に対応する摺動面部分及び前記線条に対応する線条部を抽出し、前記第一のラインセンサカメラ及び前記第二のラインセンサカメラによってそれぞれ撮像した前記撮像画像間で前記線条部同士の対応付けを行い、対応付けを行った結果に基づいて前記線条の高さ及び偏位を算出する線条判別方法であって、
前記線条部に前記摺動面部分が含まれない場合は前記撮像画像間で該当する線条部同士および当該線条部に類似する線条部同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれる線条部の対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条部が一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条部同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条部が二つ以上存在する場合は類似する二つの線条部を選択して当該二つの線条部について前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条部同士を対応付ける対応付け工程を含む
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第４の発明に係る線条判別方法は、第３の発明において、
前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記摺動面情報をそれぞれ検出する摺動面抽出工程と、
前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記線条に対応する線条点群をそれぞれ検出する線条抽出工程と、
前記線条点群を各線条に対応するように結合して線条パーツを作成する結合工程と、
前記対応付け工程と、
前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像からそれぞれ取得した前記線条パーツ同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出するステレオ計測工程と
を含み、
前記対応付け工程では、
前記線条パーツに前記摺動面部分が含まれる場合は前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士および当該線条パーツに類似する線条パーツ同士を対応付け、
前記摺動面部分が含まれる線条パーツの対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条パーツ同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが二つ以上存在する場合は類似する二つの線条パーツを選択して当該二つの線条パーツについて前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士を対応付ける
ことを特徴とする。

本発明に係る線条判別装置および線条判別方法によれば、ラインセンサカメラのみで広範囲の高さおよび変位の線条を確実に判別することができる。

本発明の実施例に係る線条判別装置の設置例を示す模式図である。 本発明の実施例に係る線条判別装置の設置例を示す他の模式図である。 本発明の実施例におけるラインセンサカメラの設置例を示す模式図である。 ラインセンサカメラの設置の比較例を示す模式図である。 本発明の実施例における画像処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における画像処理部の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施例においてエアセクション設備を撮像した画像例を示す模式図である。 本発明の実施例においてわたり線設備を撮像した画像例を示す模式図である。 図７に示す画像から摺動面を抽出した画像例を示す説明図である。 図８に示す画像から摺動面を抽出した画像例を示す説明図である。 図７に示す画像から線条点群を抽出した画像例を示す説明図である。 図８に示す画像から線条点群を抽出した画像例を示す説明図である。 図１１に示す画像から線条塊を作成した画像例を示す説明図である。 図１２に示す画像から線条塊を作成した画像例を示す説明図である。 図１３に示す画像から線条パーツを作成した画像例を示す説明図である。 図１４に示す画像から線条パーツを作成した画像例を示す説明図である。 本発明の実施例における対応付け部による処理の流れを示すフローチャートである。 図１５に示す画像から摺動面を有する架線を特定した画像例を示す説明図である。 図１５に示す画像から摺動面を有する他の架線を特定した画像例を示す説明図である。 図１６に示す画像から摺動面を有する架線を特定した画像例を示す説明図である。 図１５に示す画像から未対応付けの線条を抽出した画像例を示す説明図である。 図１６に示す画像から未対応付けの線条を抽出した画像例を示す説明図である。 図２１に示す画像に対してステレオ計測により対応付けを行う例を示す説明図である。 図２１に示す画像から未対応付けの線条を抽出した画像例を示す説明図である。 図７に示す画像から得られた線条の偏位および高さを示す説明図である。 図８に示す画像から得られた線条の偏位および高さを示す説明図である。 エアセクション設備の例を示す模式図である。 わたり線設備の例を示す模式図である。

本発明は、車両の屋根上に二台のラインセンサカメラを設置し、各ラインセンサカメラで取得した画像を画像処理し、ラインセンサカメラによって撮像された画像から線条の高さと偏位を求めるものである。

本発明は、特にラインセンサカメラのみにより線条の位置を測定する点と、ステレオ計測を用いて線条の判別を行うことにより車両中心から偏位±９００ｍｍまでの線条の位置計測が可能である点とを特徴としている。

この車両中心から偏位±９００ｍｍという範囲は、架線の位置情報の管理が必要とされている範囲である。通常、架線はパンタグラフを通じて車両に集電するので、パンタグラフ中心から左右±２５０ｍｍ（新幹線では±３００ｍｍ）の範囲内の位置にある。しかしオーバーラップ周辺のエアセクション設備や、二つの軌道が交差するわたり線設備付近では、パンタグラフの端が第二架線（本線以外の架線）に接触するおそれがある。そのため、車両中心から偏位±９００ｍｍの範囲内での架線位置測定が重要となる。

なお、本発明において、「偏位」、「線条」、「オーバーラップ」、「エアセクション」、「わたり線」、「摺動面」は下記の意味とする。
「偏位」：鉄道専門用語であり、線条の水平方向の位置で、パンタグラフ中央からの距離。
「線条」：鉄道設備において空中に架設された線で、架線、吊架線、き電線などの線がある。
「オーバーラップ」：架線を電気的／機械的に区分する装置のことで、エアセクション／エアジョイントの設備のことを指し、方式には第三架線方式／新駅方式等がある。
「エアセクション」：オーバーラップにおいて、前後の架線を電気的に接続せずに区分箇所としたもの（図２６参照）。
「わたり線」：分岐器上の二組の架線をパンタグラフの通過に支障のないように交差させた装置（図２７参照）。
「摺動面」：架線がパンタグラフと接触し摩耗して形成された面。通常、架線は常にパンタグラフに接しているため摺動面が存在する。しかし、エアセクションやわたり線など、第二架線がある設備区間に関しては、管理が必要な車両中心より±９００ｍｍ内において、架線にパンタグラフが接しない箇所があるため摺動面を持たない部分が存在する。

以下、図１から図２５を用いて本発明に係る線条判別装置および線条判別方法の一実施例について説明する。

図１および図２に示すように、本実施例において線条判別装置は、電車車両（以下、単に車両と称する）１０の屋根上１０ａに設置された第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２および照明装置１３と、車両１０の内部に設置された画像処理部１４とを備えている。

なお、図１はエアセクション設備、図２はわたり線設備を示しており、図１および図２において、１は本線、１ａは本線の吊架線、２は副本線、２ａは副本線の吊架線、３はレール、４はわたり線、４ａはわたり線の吊架線、５はき電線、６は電柱、７は曲引金具である。

第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２は、計測対象領域にある線条の偏位、高さの計測を行うため、車両１０の屋根上１０ａの車幅方向両側に設置されている。より具体的には、図３に示すように、わたり線設備やエアセクション設備等の車両１０より±９００ｍｍの計測対象領域を撮像範囲として確保するように、その光軸が車幅方向中心側かつ斜め上方に向き、また走査線方向（撮影ライン）が車両１０の進行方向に直交するようにその向き及び仰角を設定されている。

すなわち、エアセクション設備及びわたり線設備等では、既に説明したように広範囲なステレオ撮像領域（図中の「計測対象領域」）が必要であるのに対し、図４に示すように、車両１０の屋根上１０ａの限定された設置環境下で、第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２を鉛直方向に向けて設置すると、この計測対象領域中に互いの撮像範囲の重ならないステレオ撮像不可領域ａ，ｂが生じてしまい、当該箇所についてステレオ計測を行うことができない。

これに対して、本実施例に係る線条判別装置では、図３に示すように、計測対象領域中に互いの撮像範囲の重ならない領域、すなわち、ステレオ計測することができない領域が生じないため、計測対象領域全体についてステレオ計測を行うことができる。

これら第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２によって取得した画像データ（撮像画像）は画像処理部１４に入力される。

照明装置１３は、第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２によって撮像される領域にある線条を照らす。

画像処理部１４は、第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２によって取得した画像データに基づいて線条の判別を行う。画像処理部１４は、図５に示すように、画像入力部１４ａと、摺動面抽出部１４ｂと、線条抽出部１４ｃと、結合部１４ｄと、対応付け部１４ｅと、偏位・高さ算出部１４ｆと、記憶部１４ｇとを含んで構成されている。

画像入力部１４ａは、第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２から画像データを取得する。画像入力部１４ａにおいて取得した画像データは記憶部１４ｇに保管される。
摺動面抽出部１４ｂは、画像入力部１４ａによって取得した画像データから画像処理により摺動面８（図７、図８等参照）に対応する部分（摺動面部分）を検出する。検出した摺動面部分のデータ（摺動面データ）は記憶部１４ｇに保管される。

線条抽出部１４ｃは、画像入力部１４ａによって取得した画像データから画像処理により線条点群を検出する。検出した線条点群のデータ（線条点群データ）は記憶部１４ｇに保管される。
結合部１４ｄは、線条抽出部１４ｃによって検出した線条点群のデータから、各線条に対応する線条点群を結合してなる線条パーツ（線条部）を作成する。作成した線条パーツのデータ（線条パーツデータ）は記憶部１４ｇに保管される。

対応付け部１４ｅは、線条パーツデータおよび摺動面データに基づいて第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２の各画像データから抽出した線条パーツの対応付けを行う。対応付けを行ったデータ（線条対応付けデータ）は記憶部１４ｇに保管される。
偏位・高さ算出部１４ｆは、対応付け部１４ｅによって対応付けを行った線条対応付けデータに基づいて各線条の偏位および高さを算出する。算出した偏位および高さのデータ（偏位・高さデータ）は図示しない表示部等に出力される。

以下、図６から図１７を用いて画像処理部１４による線条判別処理の流れを説明する。

図６に示すように、本実施例においてはまずステップＳ１で画像入力部１４ａにより第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２から画像データを取得する。図１に示すエアセクション設備に対応する画像データを時系列的に並べた画像例を図７に示し、図２に示すわたり線設備に対応する画像データを時系列的に並べた画像例を図８に示す。図７および図８においては、第一のラインセンサカメラ１１から得られる画像Ｉ₁を左側に示し、第二のラインセンサカメラ１２から得られる画像Ｉ₂を右側に示している。図７に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂には、本線１および本線１の吊架線１ａ、き電線５、電柱６、曲引金具７に加え、副本線２および副本線２の吊架線２ａが撮像されている。図８に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂には、本線１および本線１の吊架線１ａ、き電線５、電柱６、曲引金具７に加え、わたり線４およびわたり線４の吊架線４ａが撮像されている。なお、図７および図８において８は摺動面を示している。

続いて、ステップＳ２で摺動面抽出部１４ｂにより上述したように画像Ｉ₁，Ｉ₂から摺動面部分を抽出する。摺動面部分の抽出には既知の手法を用いればよく、ここでの詳細な説明は省略する。図７に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂から摺動面部分を抽出した結果を図９に示し、図８に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂から摺動面部分を抽出した結果を図１０に示す。

続いて、ステップＳ３で線条抽出部１４ｃにより上述したように画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条点群を抽出する。なお、ここでいう線条点群とは、画像上の位置情報のみの点群であり、線条点間に関連性はない。線条点群の抽出には既知の手法を用いればよく、ここでの詳細な説明は省略する。また、電柱６等の外乱が存在する場合はその部分を欠損として処理する。図７に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条点群を検出した結果を図１１に示し、図８に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条点群を検出した結果を図１２に示す。図１１および図１２において白色で示した部分が線条点群に対応する。

続いて、ステップＳ４で結合部１４ｄにより線条点群データから、線条点群を結合して各線条に対応する線条パーツを作成する。具体的には、まず、各画像Ｉ₁，Ｉ₂上で位置が連続する線条点群を結合し、線条塊を作成する。図１１に示す線条点群から線条塊を作成した結果を図１３に示し、図１２に示す線条点群から線条塊を作成した結果を図１４に示す。図１３および図１４において、相互に異なる線条塊は異なるパターンで示している。結合部１４ｄでは、複数の連続する線条塊が交差している場合、一つの線条塊を跨いで交差している線条塊を異なる線条塊として区別する。また結合部１４ｄでは、実際には一つの線条に対応する線条点群であっても、欠損している部分を含む場合は欠損している部分を挟み異なる線条塊として区別する。

さらに、同一の線条に対応する線条塊同士を結合して一本一本の線条に対応する線条パーツを作成する。図１３に示す線条塊から線条パーツＡ〜Ｅ，Ｆ〜Ｊを作成した結果を図１５に示し、図１４に示す線条塊から線条パーツＫ〜Ｏ，Ｐ〜Ｔを作成した結果を図１６に示す。結合部１４ｄでは、線条塊の長さ、角度、近似二次曲線係数、線条塊の端の位置情報を利用して線条塊同士の結合判定を行い、結合する線条塊を決定する。また、欠損部分は線条塊間の近似二次曲線係数を用いて補完する。

上述したステップＳ１からステップＳ４の処理をカメラ数分（本実施例では、二台分）行う。

続いて、ステップＳ５で対応付け部１４ｅにより各画像Ｉ₁，Ｉ₂間で対応する線条パーツの対応付けを行う。
以下に、図１７を用いて対応付け部１４ｅにおける処理の流れを詳細に説明する。

対応付け部１４ｅでは、まずステップＳ５−１で結合部１４ｄによって作成した第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２に対応する（画像Ｉ₁，Ｉ₂ごとに作成した）線条パーツのデータを入力する。

続いて、ステップＳ５−２で、摺動面抽出部１４ｂによって抽出された摺動面部分が含まれる線条パーツを検出し、検出した線条パーツを本線または副本線として優先して対応付けする。図９に示す摺動面抽出結果と図１５に示す線条パーツとに基づいて対応付けを行った結果を図１８Ａおよび図１８Ｂに示し、図１０に示す摺動面抽出結果と図１６に示す線条パーツとに基づいて対応付けを行った結果を図１９に示す。図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、エアセクション設備では、線条パーツＣと線条パーツＧが同一の線条として対応付けられるとともに、線条パーツＥと線条パーツＪが同一の線条として対応付けられる。また、図１９に示すように、わたり線設備では線条パーツＭと線条パーツＱが同一の線条として対応付けられる。

続いて、ステップＳ５−３で、ステップＳ５−２において対応付けた摺動面部分を含む線条に対して、次の（１）〜（３）の特徴を有する線条パーツを摺動面部分を含む線条の吊架線であると判定し、対応付けを行う。これにより、エアセクション設備では線条パーツＢと線条パーツＨ、線条パーツＤと線条パーツＩがそれぞれ同一の線条として対応付けられる。
（１）類似した形状である。
（２）同区間内の架線である。
（３）偏位位置が近い。

続いて、ステップＳ５−４で、未対応付けの線条パーツ（摺動面部分を含まない線条）が二つ以上残っているか否かを判定する。
すなわち、図１５に示す五つの線条パーツＡ〜Ｅ，Ｆ〜Ｊのうち未対応付けの線条パーツは、ステップＳ５−３の処理により線条または線条の吊架線として対応付けられた四つを除くと、図２０に示すようにき電線５に対応する一つ（線条パーツＡと線条パーツＦ）のみとなる。このように残っている未対応付けの線条パーツが一つ以下である場合（ＮＯ）、後述するステップＳ５−８に移行する。
また、図１６に示すわたり線設備に対応する画像データに基づいて作成した五つの線条パーツＫ〜Ｏ，Ｐ〜Ｔのうち未対応付けの線条パーツは、ステップＳ５−３の処理により線条または線条の吊架線として対応付けられた二つを除くと、図２１に示すように三つ（線条パーツＫ，Ｎ，Ｏと線条パーツＰ，Ｓ，Ｔ）となる。このように未対応付けの線条パーツが二つ以上残っている場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５−５に移行して未対応付けの線条パーツのうち形状が類似した二つの線条パーツをわたり線４およびわたり線の吊架線４ａの候補として検出する。図２１に示す例では、形状が類似する線条パーツＮ，Ｏと線条パーツＳ，Ｔがわたり線４およびわたり線の吊架線４ａの候補となる。

続いて、ステップＳ５−６で、ステップＳ５−５において検出した形状が類似した二つの未対応付けの二つの線条パーツについて、画像Ｉ₁から抽出された未対応付けの二つの線条パーツ（図２１に示す例では線条パーツＮ，Ｏ）に対する、画像Ｉ₂から抽出された未対応付けの二つの線条パーツ（図２１に示す例では線条パーツＳ，Ｔ）の組合せの全てについてステレオ計測を行う。これにより、図２２に実線または二点鎖線で示すように、異なる位置にある四つの架線の候補が得られる。

続いて、ステップＳ５−７で四つの架線の候補の中から同じ偏位にある二つの線条パーツをわたり線４およびわたり線の吊架線４ａと特定し、対応付けを行う。すなわち、わたり線４とわたり線の吊架線４ａとは同一の偏位位置にあるため、四つの架線の候補のうち、図２２に実線で示す同一の偏位位置にある二つの架線の候補がわたり線４とわたり線の吊架線４ａであり、図２２に二点鎖線で示す他の二つの偏位位置にある架線の候補は実際には存在しない架空の架線となる。さらに、同一の偏位位置にある二つの架線のうち、鉛直方向の位置が低い架線をわたり線４、鉛直方向の位置が高い架線をわたり線の吊架線４ａと特定する。

ステップＳ５−８では、残りの線条パーツの対応付けを行う。すなわち、エアセクション設備であればステップＳ５−３の処理が終了すると、図１５に示す五つの線条パーツＡ〜Ｅ，Ｆ〜Ｊのうち未対応付けの線条パーツは、図２０に示すように一つ（線条パーツＡと線条パーツＦ）となる。また、わたり線設備であればステップＳ５−７の処理が終了すると、図１６に示す五つの線条パーツＫ〜Ｏ，Ｐ〜Ｔのうち未対応付けの線条パーツは、図２３に示すように一つ（線条パーツＫと線条パーツＰ）となる。そこで、残った未対応付けの線条パーツをき電線５として特定する。

その後、ステップＳ５−９で線条パーツの対応付けの結果を線条対応付けデータとして出力する。

上述したステップＳ５に続いては、ステップＳ６で対応付け部１４ｅによって対応付けを行った線条対応付けデータに基づいて偏位・高さ算出部１４ｆにより各線条の偏位および高さを算出する。すなわち、第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２間で対応付けされた線条パーツ同士をステレオ計測し、各線条の偏位および高さを算出する。図７に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条の偏位および高さを算出した結果を図２４に示し、図８に示す画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条の偏位および高さを算出した結果を図２５に示す。

このように構成される本実施例に係る線条判別装置および線条判別方法によれば、以下の（１）〜（４）のような作用効果が得られる。
（１）二台（第一，第二）のラインセンサカメラ１１，１２のみで広範囲の高さおよび変位の計測を行うことができる。
（２）また、二台（第一，第二）のラインセンサカメラ１１，１２によるステレオ計測のため、高周期で撮影することにより営業車両等の高速走行車両でも計測間隔を狭めることができる。
（３）また、第一，第二のラインセンサカメラ１１，１２の性能の範囲内であれば高さの制限なく測定が可能である。
（４）また、摺動面８の情報で本線とその他の架線を判別できることに加え、本線以外の二つの架線のステレオ計測パターンの位置関係を用いることで、摺動面８を持つ架線との交差情報がなくても、第二架線の計測が可能である。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば、上述した実施例では摺動面抽出部１４ｂにより画像Ｉ₁，Ｉ₂から摺動面部分を抽出した後、線条抽出部１４ｃにより画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条点群を抽出する例を示したが、線条抽出部１４ｃにより画像Ｉ₁，Ｉ₂から線条点群を抽出した後、摺動面抽出部１４ｂにより画像Ｉ₁，Ｉ₂から摺動面部分を抽出してもよいなど、本発明を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

１ 本線
１ａ 本線の吊架線
２ 副本線
２ａ 副本線の吊架線
３ レール
４ わたり線
４ａ わたり線の吊架線
５ き電線
６ 電柱
７ 曲引き金具
８ 摺動面
１０ 電車車両
１０ａ 車両の屋根上
１１ 第一のラインセンサカメラ
１２ 第二のラインセンサカメラ
１３ 照明装置
１４ 画像処理部
１４ａ 画像入力部
１４ｂ 摺動面抽出部
１４ｃ 線条抽出部
１４ｄ 結合部
１４ｅ 対応付け部
１４ｆ 偏位・高さ算出部
１４ｇ 記憶部
Ａ〜Ｔ 線条パーツ
Ｉ₁ 第一のラインセンサカメラによって取得した画像
Ｉ₂ 第二のラインセンサカメラによって取得した画像

Claims (4)

1. 車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、計測対象である線条を撮像する第一のラインセンサカメラ及び第二のラインセンサカメラと、前記第一のラインセンサカメラ及び前記第二のラインセンサカメラから取得した撮像画像に基づいて、前記線条に対応する線条部及び前記線条の摺動面に対応する摺動面部分を抽出し、各前記撮像画像間で対応する前記線条部同士の対応付けを行い、対応付けを行った結果に基づいて前記線条の高さ及び偏位を算出する画像処理部とを備える線条判別装置であって、
   前記画像処理部は、
   前記線条部に前記摺動面部分が含まれる場合は前記撮像画像間で該当する線条部同士および当該線条部に類似する線条部同士を対応付け、
   前記摺動面部分が含まれる線条部の対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条部が一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条部同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条部が二つ以上存在する場合は類似する二つの線条部を選択して当該二つの線条部について前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条部同士を対応付ける
   ことを特徴とする線条判別装置。
2. 前記画像処理部は、
   前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記摺動面部分をそれぞれ検出する摺動面抽出部と、
   前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記線条部に対応する線条点群をそれぞれ検出する線条抽出部と、
   前記線条点群を各線条に対応するように結合して線条パーツを作成する結合部と、
   前記線条パーツに前記摺動面部分が含まれる場合は前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士および当該線条パーツに類似する線条パーツ同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれる線条パーツの対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条パーツ同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが二つ以上存在する場合は類似する二つの線条パーツを選択して当該二つの線条パーツについて前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士を対応付ける対応付け部と、
   前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像からそれぞれ取得した前記線条パーツ同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出するステレオ計測部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の線条判別装置。
3. 車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、計測対象である線条を撮像する第一のラインセンサカメラ及び第二のラインセンサカメラから取得した撮像画像から、前記線条の摺動面に対応する摺動面部分及び前記線条に対応する線条部を抽出し、前記第一のラインセンサカメラ及び前記第二のラインセンサカメラによってそれぞれ撮像した前記撮像画像間で前記線条部同士の対応付けを行い、対応付けを行った結果に基づいて前記線条の高さ及び偏位を算出する線条判別方法であって、
   前記線条部に前記摺動面部分が含まれない場合は前記撮像画像間で該当する線条部同士および当該線条部に類似する線条部同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれる線条部の対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条部が一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条部同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条部が二つ以上存在する場合は類似する二つの線条部を選択して当該二つの線条部について前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条部同士を対応付ける対応付け工程を含む
   ことを特徴とする線条判別方法。
4. 前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記摺動面情報をそれぞれ検出する摺動面抽出工程と、
   前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像から前記線条に対応する線条点群をそれぞれ検出する線条抽出工程と、
   前記線条点群を各線条に対応するように結合して線条パーツを作成する結合工程と、
   前記対応付け工程と、
   前記第一のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像及び前記第二のラインセンサカメラにより取得した前記撮像画像からそれぞれ取得した前記線条パーツ同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出するステレオ計測工程と
   を含み、
   前記対応付け工程では、
   前記線条パーツに前記摺動面部分が含まれる場合は前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士および当該線条パーツに類似する線条パーツ同士を対応付け、
   前記摺動面部分が含まれる線条パーツの対応付けを行った後に、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが一つのみ存在する場合は前記撮像画像間で当該線条パーツ同士を対応付け、前記摺動面部分が含まれない線条パーツが二つ以上存在する場合は類似する二つの線条パーツを選択して当該二つの線条パーツについて前記撮像画像間でステレオ計測を行った結果に基づき前記撮像画像間で該当する線条パーツ同士を対応付ける
   ことを特徴とする請求項３に記載の線条判別方法。

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