JP6855405B2 - トロリ線測定方法及びトロリ線測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両に電力を供給するトロリ線の測定方法及び測定装置に関し、特に、撮像装置で撮像した画像からトロリ線の位置を特定しかつ摩耗量を算出できるトロリ線の測定方法及び測定装置に関する。

鉄道車両に電力を供給するトロリ線は、車両の走行時におけるパンタグラフとの相対的な摺動によって摩耗する。このため、パンタグラフとの接触がトロリ線の一部分のみに集中することを避けるように、トロリ線を線路の幅方向に交互に偏位させる等の措置が取られている。しかしながら、トロリ線自体が摩耗する状況には変わりはないため、定期的に摩耗の状況を測定し、必要に応じて交換する等の保守管理が必要である。

例えば、特許文献１には、トロリ線の摩耗部の形状を走行する車両から簡易に測定する方法として、スリット状のレーザ光束を左右下側からトロリ線を横断するように略垂直に投光し、投光されたレーザ光束の反射光から光切断像を得て、該トロリ線の側面を含む左右下側の形状を示す画像を取得する方法が開示されている。車両の屋根上には、第１及び第２のトロリ線測定手段が設けられ、更に、車両の屋根上のほぼ中央付近には、レーザ測長センサ手段が設置され、トロリ線の偏位方向にレーザ光を走査し、レーザ測長センサ手段からの信号に基づいてトロリ線の高さ偏位座標を検出する。この検出されたトロリ線の高さ偏位座標に応じてトロリ線と上記した第１及び第２のトロリ線測定手段との距離をそれぞれ算出する。そして、算出された距離に基づいて取得されたトロリ線の側面を含む左右下側の形状を示す画像のサイズが互いに等しくなるように処理して、測定対象のトロリ線の摺動面及び左右側面の断面形状を示すデータを生成するのである。

特許第６２０６９５７号公報

特許文献１に開示されているトロリ線の測定方法では、トロリ線の画像を取得する第１及び第２のトロリ線測定手段に加えて、トロリ線の高さ偏位座標を検出するためにレーザ測長センサ手段を用いており、トロリ線を測定するための構成が複雑になる上に、測長データを取得するサンプリング間隔が大きくなってしまうという問題があった。また、取得されたトロリ線の画像データを基準となるトロリ線の基準プロファイルとマッチング処理を行う際に、実際のトロリ線の摺動面が単一の平面でない場合に、摺動面以外の部分と長円弧との区別が困難になり、マッチング誤差を生じる一因となっていた。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、画像を取得する撮像手段以外のトロリ線の位置を測定するための追加的な手段を用いることなく、摺動面の形状が平面でなくても精度良くトロリ線の中心位置を特定することができるトロリ線測定方法及びトロリ線測定装置を提供することにある。

本発明によるトロリ線測定方法は、光源からトロリ線に投光された光の反射画像を撮像する撮像工程と、前記反射画像を画像処理して画素毎の輝度データを演算する画像処理工程と、前記画像処理工程で得られた前記輝度データの強度及び分布に基づいて、前記反射画像内の前記トロリ線の外形線に対応する前記画素の前記輝度データを抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出された前記外形線に対応する前記輝度データにおいて摩耗領域及び円弧領域を識別し、識別された前記円弧領域に含まれる２点の座標位置から前記円弧領域を含む仮想円の中心位置を特定する中心位置特定工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明によるトロリ線測定装置は、トロリ線の下方を前記トロリ線に沿って移動するベースと、前記ベースの上面に配置され、前記トロリ線に向けて光を投光する光源と、前記光源から前記トロリ線に投光された光の反射画像を撮像する撮像装置と、前記光源及び前記撮像装置の動作を制御するとともに、前記撮像装置で撮像された前記反射画像を処理する制御装置と、を備えることを特徴とする。このとき、上記したトロリ線測定装置の発明では、前記ベースは、車両の上面にとりつけられている、あるいは車両の上面として構成されていてもよい。

かかる発明によれば、撮像装置で撮像されたトロリ線近傍の反射画像を画像処理して輝度データを抽出し、この輝度データから識別される円弧領域に含まれる２点の座標位置から当該円弧領域を含む仮想円とその中心位置を特定するため、画像を取得する撮像手段以外のトロリ線の位置を測定するための追加的な手段を用いることなく、摺動面の形状が平面でなくても精度良くトロリ線の中心位置を特定することが可能となる。

上記したトロリ線測定方法の発明では、前記撮像工程を、前記トロリ線に沿って移動しつつ連続的に撮像を実施してもよい。また、前記中心位置特定工程において、前記２点の座標位置を２以上の複数の組選択し、これら選択された複数の組の前記２点の座標位置毎の中心位置を特定し、特定された複数の中心位置の分布の重心位置を前記仮想円の中心位置として特定してもよい。さらに、前記撮像工程において、それぞれ異なる複数位置から複数の反射画像を撮像し、前記抽出工程において、前記複数位置で取得された前記複数の反射画像を合成して前記トロリ線に対応する前記輝度データとするようにしてもよい。かかる動作により、データの冗長性を確保できるとともに、中心位置を特定する精度を向上させることができる。

上記したトロリ線測定方法の発明では、前記抽出工程において、前記トロリ線の外形線に対応する前記輝度データが複数ある場合に、これら複数の輝度データを別々に抽出し、前記中心位置特定工程において、前記複数の輝度データ毎に複数の仮想円の中心位置を特定するようにしてもよい。かかる動作により、オーバーラップ区間等でトロリ線が２本同時に撮像されるような場合であっても、それぞれのトロリ線の中心位置を特定することが可能となる。

さらに、上記したトロリ線測定方法の発明では、前記中心位置特定工程で特定された中心位置に中心を有しかつ新品のトロリ線と同一の直径となる仮想円を重ね合わせ、この重ね合わせた前記仮想円の上端から前記輝度データの前記摩耗領域に至る前記仮想円の中心を通る線分の長さを測定し、前記線分の長さを前記トロリ線の残存直径とする残存直径測定工程をさらに含む、あるいは、前記中心位置特定工程で特定された中心位置に中心を有しかつ新品のトロリ線と同一の形状となる仮想トロリ線を重ね合わせ、この重ね合わせた前記仮想トロリ線の下端と前記輝度データの前記摩耗領域とで囲まれる部分の面積を測定し、前記面積を前記トロリ線の摩耗量とする摩耗量測定工程をさらに含む、ようにしてもよい。かかる動作を実行することにより、トロリ線の中心位置を特定するだけでなく、摩耗したトロリ線の残存直径や摩耗量を得ることが可能となる。

また、上記したトロリ線測定装置の発明では、前記光源は、前記トロリ線と交差する線状光を投光する構成や、レーザビームを前記トロリ線に向けて投光する構成、あるいは、前記ベースの上に複数配置される構成としてもよい。さらに、前記撮像装置は、前記ベースの上に複数配置される構成や、前記ベースの幅方向にずれた位置に配置される構成としてもよい。かかる構成により、取得する画像データの冗長性を確保できるとともに、死角をなくして中心位置の特定精度を向上させることができる。

本発明の実施例１によるトロリ線測定装置を用いて、トロリ線近傍の画像データを取得する動作の概要を示す側面図である。 本発明の実施例１によるトロリ線測定装置の概要を示す図であって、図２（ａ）は上面図を示し、図２（ｂ）は前方から見た正面図を示す。 本発明の実施例１による画像処理工程で得られた２次元の画像データ及びこれに対する抽出工程の動作の概要を説明する図であって、図３（ａ）は画像処理された所定位置での画像データの一例を示し、図３（ｂ）は抽出処理後の画像データの一例を示す。 本発明の実施例１によるトロリ線測定方法が実行するトロリ線の中心位置を決定する動作の概要を説明する模式図であって、図４（ａ）は抽出工程で得られた輝度データの一例を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）で示した輝度データを用いてトロリ線の外形線を識別する動作の一例を示し、図４（ｃ）は図４（ｃ）で識別された外形線から所定の２点の組合せによる中心位置を推定する動作の一例を示し、図４（ｄ）は特定された仮想円及び中心位置の結果の一例を示す。 本発明の実施例１によるトロリ線測定方法の変形例を示す模式図であって、図５（ａ）は残存直径測定工程の概要を示し、図５（ｂ）は摩耗量測定工程の概要を示す。 本発明の実施例２によるトロリ線測定装置の概要を示す図であって、図６（ａ）は上面図を示し、図６（ｂ）は前方から見た正面図を示す。 本発明の実施例２によるトロリ線測定装置の制御装置が実行する抽出工程の概要を説明する図であって、図７（ａ）は図６に示した３つの撮像装置でそれぞれ取得された画像データの一例を示し、図７（ｂ）は抽出処理後の画像データの一例を示す。 本発明の実施例３によるトロリ線測定方法における２次元の画像データである。

以下、本発明によるトロリ線測定方法及び測定装置の具体的な実施態様について、図１乃至図８を用いて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１によるトロリ線測定装置を用いて、トロリ線近傍の画像データを取得する動作の概要を示す側面図である。

図１に示すように、本発明の実施例１によるトロリ線測定装置１００は、その一例として、一対のレール（図示せず）上を走行する車両１０の屋根部１２の上面に設けられ、車両１０の走行とともに上側に対向するトロリ線２０の下側領域を撮像する。トロリ線２０は、その延長方向を挟んで一対の溝部２０ａが形成されており、この溝部２０ａを挟持する態様で、所定の間隔で設けられた固定具２２により固定支持されている。また、車両１０の屋根部１２には、集電舟１４ａを有するパンタグラフ１４が設けられており、集電舟１４ａの上面がトロリ線２０の下部と摺接する。

トロリ線測定装置１００は、車両１０の屋根部１２に取り付けられるベース１１０と、このベース１１０の上面に配置され、トロリ線２０に向けて光Ｌを投光する光源１２０と、同じくベース１１０の上面に配置され、トロリ線２０の下側に投光された光Ｌの反射画像を撮像する撮像装置１３０と、上記した光源１２０及び撮像装置１３０の動作を制御するとともに、撮像装置１３０で撮像された反射画像を処理する制御装置１４０と、により構成されている。図１に示す例では、撮像装置１３０は、ベース１１０上において光源１２０より後側に配置されており、その視野Ｖはトロリ線２０に対して斜め前方を撮像領域とするように配向されている。なお、視野Ｖの領域で光Ｌの反射画像を撮像できる位置関係であれば、光源１２０と撮像装置１３０との前後関係は問わない。

図２は、本発明の実施例１によるトロリ線測定装置の概要を示す図であって、図２（ａ）は上面図を示し、図２（ｂ）は前方から見た正面図を示している。

図２（ａ）に示すように、本発明の実施例１によるトロリ線測定装置１００において、ベース１１０は、車両１０の屋根部１２に取り付けられ、当該車両１０の走行とともにトロリ線２０に沿って走行する。また、ベース１１０の上面１１０ａには、光源１２０と撮像装置１３０とが配置されており、本実施例１の一例として、ベース１１０の後面１１０ｂには、制御装置１４０が取り付けられており、図示しない配線等で光源１２０及び撮像装置１３０と接続されている。

光源１２０は、トロリ線２０に向けて光Ｌを発する投光面１２２ａを含む投光機１２２と、当該投光機１２２をベース１１０の上面１１０ａに固定する投光機ステー１２４と、により構成されている。このとき、投光機１２２は、その一例として、ベース１１０の前後方向に沿って回動自在となるように、投光機ステー１２４に固定されるのが好ましい。また、投光機１２２は、トロリ線２０の下側領域に当該トロリ線２０と交差する線状光を投光するものが好ましく、その一例として、例えば線状のレーザビームを照射するビーム照射機等が例示できる。

撮像装置１３０は、トロリ線２０の下側領域に向けて視野Ｖを有する受像部１３２ａを含む撮像部本体１３２と、当該撮像部本体１３２をベース１１０の上面１１０ａに固定する本体ステー１３４と、により構成されている。このとき、撮像部本体１３２は、光源１２０の投光機１２２と同様に、その一例として、ベース１１０の前後方向に沿って回動自在となるように、本体ステー１３４に固定されるのが好ましい。また、撮像部本体１３２は、トロリ線２０の下側領域を走行しつつ連続的に撮像できるものが好ましく、その一例として、例えばＣＣＤカメラや動画を撮影できるビデオカメラ等が例示できる。

制御装置１４０は、上述のとおり、光源１２０及び撮像装置１３０と電気的に接続されており、これらの光源１２０及び撮像装置１３０の動作を制御するとともに、撮像装置１３０で取得された画像データを画像処理する機能を有する。制御装置１４０は、図示を省略する演算部や記憶部等を備えており、記憶部に記憶されたプログラムのアルゴリズムを用いて演算部が画像データの画像処理を実行するように構成されている。

図２（ｂ）に示すように、光源１２０から投光された線状の光Ｌは、トロリ線測定装置１００とトロリ線２０との間の空間を伝搬し、光Ｌがトロリ線２０の下部に達すると、トロリ線２０の外形線に対応した領域に輝線部Ｂを形成する。このとき、撮像装置１３０がこの輝線部Ｂの領域の反射画像を撮像し（撮像工程）、その画像が制御装置１４０に転送されると、制御装置１４０は、反射画像内の輝度を画素ごとに演算して２次元の画像データに画像処理する（画像処理工程）。そして、このような２次元の画像データを、車両１０をトロリ線２０に沿って走行させつつ連続的に取得すると、所定の距離にわたるトロリ線２０の３次元画像データとなる。

図３は、本発明の実施例１による画像処理工程で得られた２次元の画像データ及びこれに対する抽出工程の動作の概要を説明する図であって、図３（ａ）は画像処理された所定位置での画像データの一例を示し、図３（ｂ）は抽出処理後の画像データの一例を示している。図３（ａ）に示すように、撮像装置１３０で撮像された生画像データは、上述の手法で制御装置１４０により画像処理されて、視野内の画素のうち輝度の高い画素は明るく（白く）表示され、輝度の低い画素は暗く（黒く）表示される強度に基づいた画像データとなる。

このように画像処理された画像データは、制御装置１４０において、さらにトロリ線２０の近傍の輝度データを抽出するためのアルゴリズムによる抽出処理が実行される。すなわち、図３（ａ）に示すように、取得された画像データのうち、輝度の近い画素ごとに領域を例えば領域Ａ１乃至Ａ６までグループ化し、輝度が小さいグループや密集度が低い領域を除去する。これにより、例えば領域Ａ３乃至Ａ６はトロリ線２０ではないと認識される。続いて、領域内の輝度の高い画素の配置（並び）や位置（より画像全体の下側に近い方がトロリ線２０である可能性が高い）を考慮することにより領域Ａ２を除去して、図３（ｂ）に示すように、最終的に領域Ａ１をトロリ線２０の輝線部Ｂが含まれる領域として抽出される。

図４は、本発明の実施例１によるトロリ線測定方法が実行するトロリ線の中心位置を決定する動作の概要を説明する模式図であって、図４（ａ）は抽出工程で得られた輝度データの一例を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）で示した輝度データを用いてトロリ線の外形線を識別する動作の一例を示し、図４（ｃ）は図４（ｃ）で識別された外形線から所定の２点の組合せによる中心位置を推定する動作の一例を示し、図４（ｄ）は特定された仮想円及び中心位置の結果の一例をそれぞれ示している。制御装置１４０によって抽出されたトロリ線２０の特定の位置（断面）における輝度データＤは、図４（ａ）に示すように、輝度の高い複数の画素が連続的に分布する態様で得られる。

本発明の実施例１によるトロリ線測定方法において、制御装置１４０は、続いて中心位置特定工程を実施する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、制御装置１４０は、輝度データＤのうち、まず初めにパンタグラフとの接触で摩耗した摺動面ＰＬを直線で近似して摩耗領域Ｗ１を特定する。そして、摩耗領域Ｗ１の両側に位置する曲線部分をトロリ線２０の外形線に対応する第１円弧領域Ｃ１及び第２円弧領域Ｃ２と識別する。

続いて、制御装置１４０は、第１円弧領域Ｃ１あるいは第２円弧領域Ｃ２に含まれるいずれかの２点（Ｐ１、Ｐ２）を選択した後、これらの２点を結ぶ線分を底辺としかつ新品のトロリ線２０の半径ＲＴに等しい長さの線分Ｒ１を２辺とする二等辺三角形Ｔ１を作図する。このときの二等辺三角形Ｔ１の第３の頂点を第１の重心Ｇ１と定義する。そして同様に、第１円弧領域Ｃ１あるいは第２円弧領域Ｃ２に含まれる２点（Ｐ３、Ｐ４）を結ぶ線分を底辺とし、半径ＲＴに等しい長さの線分Ｒ２を２辺とする二等辺三角形Ｔ２を作図して、第２の重心Ｇ２を定義する。

ここで、輝度データＤの第１の円弧領域Ｃ１及び第２の円弧領域Ｃ２に含まれる画素が、トロリ線２０の外形線と完全に一致する場合、上記定義された第１の重心Ｇ１と第２の重心Ｇ２とが一致する。これに対して、これらの重心位置が完全に一致しない場合には、上記定義された第１の重心Ｇ１及び第２の重心Ｇ２の中点を仮想円ＣＶの中心ＧＶと再定義する。これにより、図４（ｄ）に示すように、輝度データＤに対して半径ＲＴの仮想円ＣＶとその中心ＧＶの位置を特定される。

かかる構成及び動作により、本発明の実施例１によるトロリ線測定方法及びトロリ線測定装置は、撮像装置１３０で撮像されたトロリ線２０近傍の反射画像を画像処理して輝度データＤを抽出し、この輝度データＤから識別される円弧領域Ｃ１、Ｃ２に含まれる２点の座標位置から当該円弧領域を含む仮想円ＣＶとその中心位置ＧＶを特定するため、画像を取得する撮像手段以外のトロリ線の位置を測定するための追加的な手段を用いることなく、また摺動面の形状が平面でなくても精度良くトロリ線の中心位置を特定することが可能となる。なお、図３において、中心位置を特定するために２つの二等辺三角形を定義する場合を例示したが、３つ以上の二等辺三角形を定義して処理を行ってもよい。

図５は、本発明の実施例１によるトロリ線測定方法の変形例を示す模式図であって、図５（ａ）は残存直径測定工程の概要を示し、図５（ｂ）は摩耗量測定工程の概要をそれぞれ示している。図５（ａ）に示すように、本発明の実施例１によるトロリ線測定方法においては、その変形例として、図４に示した中心位置特定工程の後に、特定された中心位置ＧＶに中心を有しかつ直径ＲＴとなる仮想円ＣＶを重ね合わせ、この重ね合わせた仮想円ＣＶの上端から輝度データＤの摩耗領域Ｗ１に至る仮想円ＣＶの中心ＧＶを通る線分の長さを測定し、この線分の長さをトロリ線２０の残存直径ＲＤとする残存直径測定工程をさらに実行してもよい。これにより、撮像装置１３０で取得したトロリ線２０近傍の反射画像のみで、摩耗したトロリ線２０の残存直径ＲＤを推定することもできる。

また、図５（ｂ）に示すように、本発明の実施例１によるトロリ線測定方法においては、他の変形例として、図４に示した中心位置特定工程の後に、特定された中心位置ＧＶに中心を有しかつ新品のトロリ線と同一の形状となる仮想トロリ線ＴＶを重ね合わせ、この重ね合わせた仮想トロリ線ＴＶの下端と輝度データＤの摩耗領域Ｗ１とで囲まれる部分の面積を測定し、この面積をトロリ線２０の摩耗量Ｓとする摩耗量測定工程をさらに実行してもよい。これにより、撮像装置１３０で取得したトロリ線２０近傍の反射画像のみで、トロリ線２０の摩耗量Ｓを推定することもできる。

＜実施例２＞
図６は、本発明の実施例２によるトロリ線測定装置の概要を示す図であって、図６（ａ）は上面図を示し、図６（ｂ）は前方から見た正面図を示している。なお、本発明による実施例２において、実施例１で説明したものと同一の構成については、同一の符号を付して再度の説明を省略する。図６（ａ）に示すように、本発明の実施例２によるトロリ線測定装置２００において、ベース２１０は、車両１０の屋根部１２に取り付けられ、当該車両１０の走行とともにトロリ線２０に沿って走行する。また、ベース２１０の上面１１０ａには、本実施例２の一例として、３つの光源２２０Ａ乃至２２０Ｃと３つの撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃとが配置されており、ベース２１０の後面２１０ｂには、制御装置２４０が取り付けられている。

３つの光源２２０Ａ乃至２２０Ｃは、それぞれが実施例１で示した光源１２０と同一の構成を有しており、ベース２１０の幅方向に互いに異なる位置に配置されている。一方、３つの撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃは、それぞれが実施例１で示した撮像装置１３０と同一の構成を有しており、同様にベース２１０の幅方向に互いに異なる位置に配置されている。

制御装置２４０は、実施例１と同様に、光源２２０Ａ乃至２２０Ｃ及び撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃと電気的に接続されており、これらの光源２２０Ａ乃至２２０Ｃ及び撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃの動作を制御するとともに、撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃのそれぞれで取得された画像データを画像処理する機能を有する。また、制御装置２４０は、図示を省略する演算部や記憶部等を備え、撮像した画像データの画像処理を実行するように構成されている。

図６（ｂ）に示すように、光源２２０Ａから投光された線状の光ＬＡは、トロリ線測定装置２００とトロリ線２０との間の空間を伝搬し、光ＬＡがトロリ線２０の下部に達すると、トロリ線２０の外形線に対応した領域に輝線部ＢＡを形成する。同様に、光源２２０Ｂ、２２０Ｃからもそれぞれ線状の光ＬＢ、ＬＣが投光され、トロリ線２０の下部で輝線部ＢＢ、ＢＣを形成する。

このとき、光源２２０Ａに対応付けられた撮像装置２３０Ａが輝線部ＢＡの領域の反射画像を撮像し（撮像工程）、その画像を制御装置２４０に転送する。同様に、撮像装置２３０Ｂ、２３０Ｃは光源２２０Ｂ、２２０Ｃに対応付けられており、これらの撮像装置２３０Ｂ、２３０Ｃが輝線部ＢＢ、ＢＣの領域の反射画像をそれぞれ撮像して、それらの画像を制御装置２４０に転送する。

図７は、本発明の実施例２によるトロリ線測定装置の制御装置が実行する抽出工程の概要を説明する図であって、図７（ａ）は図６に示した３つの撮像装置でそれぞれ取得された画像データの一例を示し、図７（ｂ）は抽出処理後の画像データの一例を示している。図７（ａ）に示すように、３つの撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃで撮像された反射画像は、それぞれ制御装置２４０で画像処理されて、それぞれ輝線部ＢＡ乃至ＢＣを視野内に含む３つの画像データＩＡ乃至ＩＣとなる。

ここで、図６（ａ）に示すように、３つの３つの撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃは、ベース２１０の上面２１０ａにおいて互いに異なる位置に固定配置されていることから、それらの受像部の相対的な位置も固定の位置関係にある。そこで、制御装置２４０は、ベース２１０の走行速度や上記の撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃの互いの位置関係等に基づいて、トロリ線２０の同一位置における画像データを選択し、これらの画像データを合成してトロリ線２０の特定位置における画像データＩ１を作成する。

その後、制御装置２４０は、画像データＩ１に含まれる３つの輝線部ＢＡ乃至ＢＣの輝度が合成された合成輝度部Ｂについて、実施例１の場合と同様に、合成輝度部Ｂの輝度データを抽出し、その輝度データに基づいて中心位置特定工程を実行する。ここで、実施例２によるトロリ線測定装置２００では、複数の光源２２０Ａ乃至２２０Ｃを用いて光ＬＡ乃至ＬＣをトロリ線２０に向けて投光する構成であるため、トロリ線２０の下側領域において光が照射されない領域が生じるのを低減できる。また、複数の撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃを用いて反射画像を撮像する構成であるため、取得する画像データの冗長性を確保できるとともに、死角の発生を抑制できる。

かかる構成により、本発明の実施例２によるトロリ線測定方法及びトロリ線測定装置は、実施例１で得られた効果に加えて、ベース２１０上に複数の光源２２０Ａ乃至２２０Ｃ及び複数の撮像装置２３０Ａ乃至２３０Ｃを配置してトロリ線２０における反射画像を撮像する構成を用いたことにより、取得する画像データの冗長性を確保できるとともに、死角の発生を抑制できる。その結果として、中心位置を特定するためのサンプルデータが増えるため、中心位置の特定精度を向上させることができる。なお、図６では、光源及び撮像装置をそれぞれ３つずつ配置した場合を例示したが、４つ以上の光源及び撮像装置を配置して画像データを取得するように構成してもよい。

＜実施例３＞
図８は、本発明の実施例３によるトロリ線測定方法における２次元の画像データの一例を示す。なお、本発明による実施例３においては、実施例１及び２に対して取得された画像データの処理手法が異なるものであるため、トロリ線測定装置の構成については、実施例１あるいは実施例２で示したものと同一のものを用い得るものとして、再度の説明を省略する。

実施例３では、例えば軌道上のわたり区間やオーバーラップ区間等で、同一区間内にトロリ線が２本同時に存在するような場合、反射画像の中に２本のトロリ線が撮像されているものとして、これら２本のトロリ線のそれぞれの中心位置の特定を行うことを特徴とする。すなわち、図８に示すように、オーバーラップ区間で撮像した画像データＩ２には、輝度の高い２つの輝線部Ｂ１、Ｂ２が存在する。

このとき、トロリ線測定装置１００の制御装置１４０は、この画像データＩ２がオーバーラップ区間内で撮像されたものであるとのデータを予め保有しており、上述した抽出工程において、画像データＩ２に２本のトロリ線が存在するものとして、２つの輝線部Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの輝度データを別々に抽出する。その後、制御装置１４０は、抽出された２つの輝度データのそれぞれについて、上述した中心位置特定工程を並列して処理し、個々のトロリ線ごとの中心位置を特定する。

かかる構成及び動作により、本発明の実施例３によるトロリ線測定方法及びトロリ線測定装置は、実施例１及び２で得られた効果に加えて、同一の撮像視野内に複数のトロリ線が存在する場合であっても、それらのトロリ線における個別の中心位置を特定することが可能となる。

以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

例えば、上記実施例においては、本発明によるトロリ線測定装置を車両（鉄道車両）の屋根部の上面に配置した場合を例示したが、トロリ線に沿って移動するものであれば、その一例として、鉄道車両ではなく走行台車等の上面に配置してもよい。また、トロリ線測定装置の光源及び撮像装置をベース上に配置した場合を例示したが、当該ベースを車両の屋根部として構成し、車両の屋根部に光源及び撮像装置を直接取り付けるように配置してもよい。

また、上記実施例においては、中心位置特定工程を実施した後に、残存直径測定工程あるいは摩耗量測定工程をそれぞれ実施する変形例を例示したが、これらの追加的な工程は単独で実施してもよく、あるいは連続的に（重複して）実施してもよい。さらに、実施例２においては、複数の光源及び撮像装置を設けるにあたり、光源と撮像装置との数が同じ場合を例示したが、例えば１つの光源に対して複数の撮像装置を配置する等の任意の数を採用してもよい。

１０ 車両（鉄道車両）
１２ 屋根部
１４ パンタグラフ
２０ トロリ線
２２ 固定具
１００、２００ トロリ線測定装置
１１０、２１０ ベース
１２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ 光源
１２２ 投光機
１２２ａ 投光面
１２４ 投光機ステー
１３０、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ 撮像装置
１３２ 撮像部本体
１３２ａ 受像部
１４０、２４０ 制御装置

Claims (14)

1. 光源からトロリ線に投光された光の反射画像を撮像する撮像工程と、
   前記反射画像を画像処理して画素毎の輝度データを演算する画像処理工程と、
   前記画像処理工程で得られた前記輝度データの強度及び分布に基づいて、前記反射画像内の前記トロリ線の外形線に対応する前記画素の前記輝度データを抽出する抽出工程と、
   前記抽出工程で抽出された前記外形線に対応する前記輝度データにおいて摩耗領域及び円弧領域を識別し、識別された前記円弧領域に含まれる２点の座標位置から前記円弧領域を含む仮想円の中心位置を特定する中心位置特定工程と、を含むことを特徴とするトロリ線測定方法。
2. 前記撮像工程は、前記トロリ線に沿って移動しつつ連続的に撮像を実施することを特徴とする請求項１記載のトロリ線測定方法。
3. 前記中心位置特定工程において、前記２点の座標位置を２以上の複数の組選択し、これら選択された複数の組の前記２点の座標位置毎の中心位置を特定し、特定された複数の中心位置の分布の重心位置を前記仮想円の中心位置として特定することを特徴とする請求項１又は２に記載のトロリ線測定方法。
4. 前記撮像工程において、それぞれ異なる複数位置から複数の反射画像を撮像し、
   前記抽出工程において、前記複数位置で取得された前記複数の反射画像を合成して前記トロリ線に対応する前記輝度データとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトロリ線測定方法。
5. 前記抽出工程において、前記トロリ線の外形線に対応する前記輝度データが複数ある場合に、これら複数の輝度データを別々に抽出し、
   前記中心位置特定工程において、前記複数の輝度データ毎に複数の仮想円の中心位置を特定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトロリ線測定方法。
6. 前記中心位置特定工程で特定された中心位置に中心を有しかつ新品のトロリ線と同一の直径となる仮想円を重ね合わせ、この重ね合わせた前記仮想円の上端から前記輝度データの前記摩耗領域に至る前記仮想円の中心を通る線分の長さを測定し、前記線分の長さを前記トロリ線の残存直径とする残存直径測定工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトロリ線測定方法。
7. 前記中心位置特定工程で特定された中心位置に中心を有しかつ新品のトロリ線と同一の形状となる仮想トロリ線を重ね合わせ、この重ね合わせた前記仮想トロリ線の下端と前記輝度データの前記摩耗領域とで囲まれる部分の面積を測定し、前記面積を前記トロリ線の摩耗量とする摩耗量測定工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のトロリ線測定方法。
8. トロリ線の下方を前記トロリ線に沿って移動するベースと、
   前記ベースの上面に配置され、前記トロリ線に向けて光を投光する光源と、
   前記光源から前記トロリ線に投光された光の反射画像を撮像する撮像装置と、
   前記光源及び前記撮像装置の動作を制御するとともに、前記撮像装置で撮像された前記反射画像を処理する制御装置と、を備えるトロリ線測定装置であって、
   前記制御装置は、前記反射画像を画像処理して画素毎の輝度データを演算し、前記輝度データの強度及び分布に基づいて、前記反射画像内の前記トロリ線の外形線に対応する前記画素の前記輝度データを抽出して摩耗領域及び円弧領域を識別し、識別された前記円弧領域に含まれる２点の座標位置から前記円弧領域を含む仮想円の中心位置を特定する処理部を含むことを特徴とするトロリ線測定装置。
9. 前記ベースは、車両の上面により構成又は取付けられていることを特徴とする請求項８記載のトロリ線測定装置。
10. 前記光源は、前記トロリ線と交差する線状光を投光することを特徴とする請求項８又は９に記載のトロリ線測定装置。
11. 前記光源は、レーザビームを前記トロリ線に向けて投光することを特徴とする請求項８乃至１０のうちの１つに記載のトロリ線測定装置。
12. 前記光源は、前記ベースの上に複数配置されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載のトロリ線測定装置。
13. 前記撮像装置は、前記ベースの上に複数配置されることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１つに記載のトロリ線測定装置。
14. 前記撮像装置は、前記ベースの幅方向にずれた位置に配置されることを特徴とする請求項１３記載のトロリ線測定装置。

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