JP6960393B2 - 信号検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば特殊信号発光機における発光等の信号を検出する信号検出装置に関する。

列車の運転士に列車運行情報を伝達する装置である鉄道信号機では、例えば色灯の点灯又は消灯を運転士が目視確認することで信号の伝達がなされる。このため、運転士が見落とさないように、鉄道信号機の視認可否を確認すべく、例えば、赤外線発光器を鉄道信号機に取り付け、赤外線発光器からの赤外線発光を赤外線ビデオカメラで撮影するものが知られている（特許文献１参照）。なお、特許文献１において、鉄道信号機とは、鉄道用色灯式信号機、標識又は特殊信号発光機である、とされている。すなわち、特殊信号発光機が鉄道信号機の一態様に含まれるものとされている。

また、特殊信号発光機の視認可否の確認において、特殊信号発光機等において現存するケーブルをそのまま利用できるように、内部構造において断線検出を行うものも知られている（特許文献２参照）。

しかし、上記特許文献１のように、赤外線発光器を利用するには、発光を行う既設の信号機等の装置に赤外線発光器を取り付けるといった改修を加える必要があり、改修の時間や労力等が莫大なものになるという問題がある。また、上記引用文献２においても、断線検出を行うための構造を新たに設ける必要があると考えられる。

さらに、特殊信号発光機の光量に対してノイズの光量が大きい場合、ノイズの不規則な変動が影響して、特殊信号発光機の点滅動作を的確に捉えられない可能性もある。

特許第４９２５９８７号公報 特開２０１５−１７８３５７号公報

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、ノイズの影響を抑制して検出すべき点滅動作を的確かつ確実に検出できる信号検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための信号検出装置は、連続画像を撮像する撮像部と、撮像部で取得した連続画像について、対象外波長帯域の成分検出に基づきノイズ領域を除去するノイズ除去部とを備え、ノイズ除去部によりノイズ領域を除去した連続画像の輝度の周波数に基づき所定周期の点滅を検出する。

上記信号検出装置では、撮像部により取得された連続画像について、ノイズ除去部が、対象外波長帯域の成分検出に基づきノイズ領域を除去し、ノイズ領域を除去した連続画像の輝度の周波数に基づき所定周期の点滅を検出することで、ノイズによる不規則な変動が影響しても、これを的確に除去し、検出すべき点滅動作の有無すなわち検出すべき信号の有無を的確かつ確実に判断できる。

本発明の具体的な側面では、ノイズ除去部は、特殊信号発光機から発光される光を含む対象波長帯域以外の波長帯域を、対象外波長帯域として、ノイズ領域を特定する。この場合、特殊信号発光機から発光される光以外に由来する成分をノイズとして除去できる。

本発明の別の側面では、ノイズ除去部は、対象外波長帯域の成分を設定した閾値以上検出した領域を、ノイズ領域として除去する。この場合、閾値に基づいて簡易かつ的確にノイズ除去できる。

本発明のさらに別の側面では、ノイズ除去部は、撮像部で取得した連続画像の画素ごとに、対象外波長帯域の成分検出を行う。この場合、画素単位でノイズを含む領域を除去できる。

本発明のさらに別の側面では、撮像部は、特殊信号発光機から発光される光の帯域分布を示す第１波長帯域の成分と、第１波長帯域以外の特定波長帯域についての帯域分布を示す第２波長帯域の成分とに対して分光感度の高い２波長帯域透過フィルタを有し、ノイズ除去部は、２波長帯域透過フィルタを透過した成分のうち、第２波長帯域の成分を設定した閾値以上検出した領域を、ノイズ領域として除去する。この場合、２波長帯域透過フィルタを透過した成分に対してノイズ除去をすることで、ノイズ除去の精度をより高めることができる。

本発明のさらに別の側面では、撮像部は、特殊信号発光機から発光される光の帯域分布を示す対象波長帯域の成分に対する分光感度の低い第１フィルタと、対象波長帯域の成分に対する分光感度の高い第２フィルタとを備え、ノイズ除去部は、第１フィルタを透過した成分を設定した閾値以上検出した領域を、ノイズ領域として除去し、残った領域における第２フィルタの透過成分について連続画像の輝度を抽出する。この場合、第１フィルタを透過した成分に基づいて除去すべきノイズ領域を特定し、残った領域について第２フィルタの透過成分について連続画像の輝度を抽出することで、ノイズ除去の精度をより高めることができる。

本発明のさらに別の側面では、撮像部は、第１フィルタを透過した成分を検出する第１撮像素子と、第２フィルタを透過した成分を検出する第２撮像素子とを有し、第１撮像素子と第２撮像素子との間で画素合わせされている。この場合、画素合わせに基づく対応付けにより、第１撮像素子において特定される除去すべきノイズ領域に基づいて、第２撮像素子において残すべき領域を特定できる。

本発明のさらに別の側面では、ノイズ除去部においてノイズ領域を除去した連続画像に対して、フーリエ変換処理して輝度の周波数に関するデータを抽出するデータ抽出部を備える。この場合、フーリエ変換処理を施すことで、検出すべき信号の有無を判断できる。

本発明のさらに別の側面では、特殊信号発光機における発光有りと判断された場合に、報知を行う報知部を備える。この場合、特殊信号発光機が作動することに基づく異常事態発生について、信号検出装置の側において、特殊信号発光機による伝達とは別の方法で報知を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、報知部は、警報を発する音声部である。この場合、特殊信号発光機が作動することに基づく異常事態発生について、信号検出装置の側において警報による音声での報知ができる。

第１実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置の一例についての概要を説明するための概念図である。 特殊信号発光機の外観について一例を示す正面図である。 （Ａ）は、特殊信号検出装置の一構成例について説明するためのブロック図であり、（Ｂ）は、撮像部の一構成例について説明するためのブロック図である。 特殊信号検出装置の各部でのノイズ除去に関する処理について一例を説明するためのブロック図である。 連続画像を画像領域ごとにノイズ除去した複数のフレームからなる部分画像の抽出について示す概念図である。 （Ａ）は、処理対象となる複数のフレームからなるノイズ除去した部分画像についての概念図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の部分画像に対する処理結果から得られる輝度についての周波数に関する振幅データを示すデータである。 特殊信号検出装置の動作についての一例を説明するためのフローチャートである。 ノイズを含む画像についての一例を示す画像図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ノイズを含んだままの状態で特殊信号発光機による発光を捉えた場合について一例を説明するためのグラフである。 （Ａ）は、ノイズの一例としての太陽光（白色光）の分布特性について一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、特殊信号発光機による発光（赤色光）の分布特性について一例を示すグラフである。 撮像素子（受光素子）の一構成例について説明するための概念図である。 撮像素子の分光特性について一例を示すグラフである。 （Ａ）は、ノイズとされる輝度特性を有する成分の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、ノイズとされない輝度特性を有する成分の一例を示すグラフである。 特殊信号検出装置の動作のうちノイズ除去についての一例を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置における撮像部の一構成例について説明するためのブロック図である。 撮像部のフィルタの分光特性について一例を示すグラフである。 特殊信号検出装置の動作のうちノイズ除去についての一例を説明するためのフローチャートである。 （Ａ）は、第３実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置の一構成例について説明するためのブロック図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、特殊信号検出装置における撮像部の一構成例について説明するためのブロック図である。 撮像部の配置の一例について説明するための概念図である。 （Ａ）は、第１フィルタの分光特性について一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、第２フィルタの分光特性について一例を示すグラフである。 第１撮像素子の分光特性について一例を示すグラフである。 特殊信号検出装置の動作のうちノイズ除去についての一例を説明するためのフローチャートである。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置についての一例を説明する。図１は、本実施形態に係る特殊信号検出装置１００の一例についての概要を説明するための概念図であり、図１では、特殊信号検出装置１００を搭載した鉄道の列車ＴＲや、列車ＴＲが走行する専用走行路である線路ＲＲの脇に設置された特殊信号発光機２００（以下、特殊信号発光機を単に特発とも言う。）を含む地上側の特殊信号発生システムＳＧの様子を示している。特に、ここでは、列車ＴＲが走行する線路ＲＲの脇に設置された特殊信号発光機２００で異常事態の発生を示す赤色光の点滅動作がなされた場合にこれを列車ＴＲに搭載された特殊信号検出装置１００において確認する場合についての様子を概略的に示している。

以上のような構成の前提として、図示の例では、まず、列車ＴＲに搭載されている特殊信号検出装置１００は、移動体である列車ＴＲの進行方向（矢印Ａ１で示す方向）前方に設置されている。より具体的には、一部拡大して示すように、特殊信号検出装置１００は、例えば、カメラ等で構成される撮像部１０を備え、さらに、列車ＴＲの車内（特に運転士）に報知するための報知部ＩＰとしてスピーカーやモニター等で構成される音声部３０や表示部４０を備え、また、これらを統括制御するための管理装置ＭＣを備える。特殊信号検出装置１００は、撮像部１０を列車ＴＲの進行方向前方に向けて配置して前方の特殊信号発光機２００を捉え、撮像部１０での特殊信号発光機２００についての画像データを管理装置ＭＣにおいて処理することで、異常事態の発生を示す点滅動作がなされているかを確認し、必要に応じて、確認結果に基づく車内への報知を報知部ＩＰによって行う。

ここで、既述のように、図１では、上記した特殊信号検出装置１００に関するもののほか、特殊信号発光機２００を含む地上側の特殊信号発生システムＳＧについても例示している。ここでは、一例として、特殊信号発生システムＳＧは、踏切ＣＲに設けられており、踏切ＣＲに連動する非常ボタンＥＢに加え、非常ボタンＥＢが押されることで発動する特殊信号発光機２００を有した構成となっている。この場合、例えば図示のように、踏切ＣＲ内において自動車等の車両ＶＥが立ち往生して非常ボタンＥＢが押されると、特殊信号発光機２００が赤色光による所定の点滅動作を開始することで、踏切ＣＲに近づく列車ＴＲへの点滅表示による緊急事態発生の連絡がなされる。

ここで、特殊信号発光機２００での点滅動作による緊急事態発生の連絡については、特殊信号発光機２００が正常に動作していても、例えば屋外に設置されている特殊信号発光機２００と列車ＴＲとの位置が逆光等の状態となっていて肉眼での確認が難しかったり、走行による振動が激しくて前方を撮像するのが難しかったりすると、列車ＴＲにおいて、人間の目視やカメラの画像データをそのものだけでは、的確に特殊信号発光機２００の動作を捉えられない可能性がある。また、そもそも特殊信号発光機２００は、ほとんどの列車運転の場合である平常の運転時においては滅灯しており、極稀に発生する異常時にのみ点滅動作をするものであるため、正常に点滅動作をした場合であっても、運転士が他の種々の動作に注意が行っておりうっかり見逃してしまう、という可能性も無いとは言えない。この上、さらに、安全性の観点から、特殊信号発光機２００が点滅動作している場合には、列車ＴＲ側は、できるだけ早期にこれを捉えたい、すなわち特殊信号発光機２００から遠方に列車ＴＲがあるうちから、特殊信号発光機２００の点滅動作を的確に捉えたい、という要請がある。

以上に対して、本実施形態の特殊信号検出装置１００では、上記事情を加味して、逆光や振動等の外部環境に対して強く、すなわちロバスト性が高いものとし、また、運転士による特殊信号発光機２００の作動の見逃しを抑制できるようにするための構成を有するものともなっている。さらに、本実施形態の特殊信号検出装置１００では、特に、遠方に位置する特殊信号発光機２００についても捉えることを可能としている。

以下、本実施形態の特殊信号検出装置１００を説明するための前提として、まず、特殊信号発光機２００の構造等について、図２を参照して説明する。なお、ここでの例では、特殊信号発光機２００は、踏切付近に設けられるものとしているが、この他、落石のおそれがある場所等、異常事態が発生する可能性のある種々の場所に設置されている。

図２に外観の一例を示すように、ここでの特殊信号発光機２００は、前面２００ａに配された多数の線状に並ぶＬＥＤ光源ＬＳを赤色に発光させて点滅することにより、踏切等で異常が発生したなどの情報を運転士などに伝えている。すなわち、前面２００ａが列車ＴＲに配置された特殊信号検出装置１００（図１等参照）に向けられるように、特殊信号発光機２００は線路脇に設置されている。なお、前面２００ａにおけるＬＥＤ光源ＬＳの範囲すなわちサイズについては、例えば、高さＨ１が数十ｃｍ程度、幅Ｗ１が十ｃｍ程度とする場合が考えられる。

特殊信号発光機２００での点滅動作の一例として、ここでは、１分間に５００回程度で点滅の動作をするものとする。言い換えると、特殊信号発光機２００での点滅動作についての周波数は、８．３Ｈｚ程度になっている。この周波数８．３Ｈｚは、特殊信号発光機２００での点滅動作を示す特殊信号発光機２００に固有の周波数であると考えることができる。以下では、この周波数８．３Ｈｚを、特発点滅周波数と呼ぶ。なお、上記のような点滅動作については、全ての特殊信号発光機２００において共通している。すなわち、２以上の特殊信号発光機２００が存在する場合、各特殊信号発光機２００のいずれもが、周波数８．３Ｈｚを特発点滅周波数として点滅動作をする。

以上のように、特殊信号発光機２００は、異常発生を知らせるための動作として、一定の特定周期で赤色をすなわち特定周波数帯域の光を点滅する。なお、特殊信号発光機２００の発光に採用する特定周波数帯域の光について、具体的一例としては、赤色ＬＥＤとして、ピーク波長６６０ｎｍ、半値幅２０ｎｍのものとすることが考えられる。そこで、本実施形態では、特殊信号発光機２００での発光動作が、上記のような所定周期で特定周波数帯域の光による点滅動作となっている点に着目し、特殊信号検出装置１００の撮像部１０で取得した画像データから赤色成分を抽出し、連続する動画の各コマを構成するフレームに関して、現フレームと前フレームとの差分から赤色の点灯を検出している。すなわち、取得した画像データにおいて、赤色の点灯が一定フレームの周期であることを検出した場合に、特殊信号検出装置１００は、特殊信号発光機２００における発光があると判断し、スピーカーである音声部３０から警報を鳴らすようにしている。なお、詳しくは図４等を参照して後述するが、特殊信号検出装置１００における画像処理において、撮像部１０で取得した連続画像のうち、赤色光以外のノイズを含んだ画像領域を除去した上で、上述した点滅動作の周波数、すなわち輝度の変化についての周波数に関する処理をしている。

また、以上のような特殊信号発光機２００の点滅周期の検出方法として、ここでは、フーリエ変換を利用している。ここでのフーリエ変換とは、撮像部１０で取得した時系列のデータを周波数成分ごとの大きさに変換する手法であり、例えば撮像部１０で取得した連続画像から抽出した連続部分画像全体の輝度に対して複数フレームごとにフーリエ変換を行うことで、特殊信号発光機２００での点滅周期を検出できる。つまり、フーリエ変換処理をすることで特殊信号発光機２００での点滅動作の周期すなわち周波数を捉え、確実な特殊信号発光機２００の動作検出を可能にしている。言い換えると、連続部分画像についてフーリエ変換処理を施すことで、各部分画像中の輝度に関する周波数特性を抽出した場合に、上記特発点滅周波数が存在するか否かによって特殊信号発光機２００において点滅動作の発光がなされているか否かを判定する。

また、上記のような解析の結果、特殊信号発光機２００において点滅動作する発光有りと判断された場合には、報知部ＩＰにより報知を行う。すなわち、特殊信号検出装置１００側において、特殊信号発光機２００による伝達とは別の方法で運転士に対して報知を行うことができるようにしている。

以下、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）のブロック図を参照して、特殊信号検出装置１００における構成及び特殊信号検出装置１００を構成する各部の機能等について説明する。

図３（Ａ）に示すように、また、図１を参照して既述のように、特殊信号検出装置１００は、撮像部１０と、管理装置ＭＣと、報知部ＩＰとを備える。このうち、管理装置ＭＣは、図示のように、各種画像処理を行う画像処理部２０と、各種データを記憶する記憶装置５０と、各部の動作を司る制御部６０とを備える。なお、報知部ＩＰは、図示のように、また、既述のように、音声部３０と、表示部４０とを備える。

特殊信号検出装置１００のうち、まず、撮像部１０は、カメラ等で構成されており、例えば図３（Ｂ）に例示するように、撮像用のレンズＬＬと、ＣＭＯＳやＣＣＤ等で構成される撮像素子（受光素子）ＳＤとを有し、動画すなわち連続画像を撮像することが可能であり、撮像により取得した画像データを管理装置ＭＣ（図３（Ａ）参照）に送信する。ここでの連続画像として、例えば３０ｆｐｓ程度での動画の録画が可能となっている。したがって、８．３Ｈｚ程度で点滅する特殊信号発光機２００の発光動作についてであれば、数フレーム程度で１回分の点滅動作を捉えることになる。

次に、図３（Ａ）に示すように、管理装置ＭＣのうち、画像処理部２０は、例えばＧＰＵ等で構成され、撮像部１０で取得した連続画像について各種処理を行う。特に、ここでは、画像処理部２０は、撮像部１０で取得した連続画像について、対象外波長帯域の成分検出に基づきノイズ領域を除去するノイズ除去部２０ｎを有する。また、画像処理部２０は、上述したフーリエ変換処理を施すための変換処理部２０ｆを有する。変換処理部２０ｆでは、フーリエ変換処理の一例として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる。

次に、管理装置ＭＣのうち、記憶装置５０は、例えばストレージデバイス等で構成され、各種データ等を格納する。すなわち、記憶装置５０は、撮像部１０で取得されたデータやこれを画像処理部２０において加工したデータ等の各種画像データを格納する録画装置として機能するほか、例えば、特殊信号発光機２００における発光での点滅周期（点滅周波数）のデータや、画像処理部２０の変換処理部２０ｆでの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の処理を行うためのプログラム等の各種プログラムを格納する。また、本実施形態では、対象となるデータの１つであるノイズ除去処理に伴い発生する連続部分画像等の各種データが、画像処理部２０のノイズ除去部２０ｎにおいて作成されるのに応じて、記憶装置５０の所定領域に逐次格納される。

次に、管理装置ＭＣのうち、制御部６０は、例えばＣＰＵ等で構成されて、特殊信号検出装置１００を構成する各部の動作を統括制御する。すなわち、処理に応じて必要なデータやプログラムを記憶装置５０から適宜読み出して、各種指令を行う。また、制御部６０は、画像処理部２０での画像解析のための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による抽出結果に基づいて、所定周期で点滅する特殊信号発光機２００における発光の有無を判断する判断部として機能する。つまり、制御部６０は、判断部として、記憶装置５０に格納され画像データに基づいて、ノイズ除去部２０ｎでのノイズ除去を経て作成された連続部分画像データに基づき、特殊信号発光機２００における発光の有無（特に点滅動作の有無）を判断する。

次に、報知部ＩＰのうち、音声部３０は、スピーカー等で構成される。音声部３０は、例えば運転席内において十分聞こえる程度の音量で警報を発することで、運転士に対して聴覚による異常発生の報知が可能となっている。通常の運転のため、各種操作や確認を行っている運転士に対して、聴覚による異常発生通知を行うことで、より気づきやすくし、見落とす可能性を低減させることができる。

最後に、報知部ＩＰのうち、表示部４０は、モニター等で構成される。表示部４０は、例えば運転席内において運転士の眼にとまりやすい位置に配置されて文字や図柄表示、あるいは各種点滅・点灯表示等を行うことで、特殊信号発光機２００での発光による表示とは別個に、運転席内において運転士に対して視覚による異常発生の報知が可能となっている。

以下、図４等を参照して、撮像部１０で取得した連続画像の処理から特殊信号発光機２００における発光の有無の判断に至るまでの一連の処理の概要を説明する。

まず、ここでは、既述のように特殊信号発光機２００からの光を検出対象としており、当該光の波長帯域を対象波長帯域とする。一方、これ以外の波長帯域を対象外波長帯域とする。本実施形態の場合、特殊信号発光機２００が赤色光の点滅動作をするため、赤色光の波長帯域が対象波長帯域であり、これ以外の波長帯域が対象外波長帯域となる。例えば緑色光の波長帯域や青色光の波長帯域が、対象外波長帯域である。

図４において一動作例を概念的に示すように、ノイズ除去部２０ｎは、撮像部１０で取得した連続画像を形成する画像領域において、対象外波長帯域すなわち緑色光や青色光の波長帯域の成分を検出するか否かによってノイズ領域を決定し、当該ノイズ領域を除去する。また、変換処理部２０ｆは、ノイズ除去された連像画像における点滅動作の周波数（輝度周波数）の特性を抽出すべく高速フーリエ変換処理を施す。以上のような処理がなされた画像について、判断部としての制御部６０は、輝度周波数に基づく特殊信号発光機２００の発光動作の有無を判断する。

以下、図５において概念的に示す一例を参照して、上記した画像処理についてさらに詳しく説明する。まず、画像処理部２０のノイズ除去部２０ｎは、撮像部１０で取得した複数のフレームＧＩからなる連続画像ＧＣからフレームＧＩを１つずつ抽出し、抽出したフレームＧＩのうち対象外波長帯域の成分が検出された領域をノイズ領域ＮＳとし、ノイズ領域ＮＳを除去する。その一方で、フレームＧＩからノイズ領域ＮＳを除去した残りを検出対象部分画像であるフレームＧＩｒとする。以上のノイズ除去処理を各フレームＧＩに対して逐次行うことで、ノイズ除去部２０ｎの変換処理部２０ｆは、連続するフレームＧＩｒで構成される連続部分画像ＲＣを形成する。さらに、変換処理部２０ｆでは、制御部６０からの指示に従い、連続するフレームＧＩｒ（図５参照）について、すなわち時系列に並ぶ画像データに関して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の処理を施す。これにより、各連続部分画像中での輝度についての周波数に対する振幅データをそれぞれ抽出する。これにより、上述した特殊信号発光機２００での点滅動作に相当する周波数での輝度の変化が存在するか否かを捉えることができる。

以下、図６を参照して、画像処理部２０の変換処理部２０ｆでの画像解析のための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）についてより詳細に説明する。図６（Ａ）は、画像処理部２０での処理対象となる連続部分画像ＲＣ（より具体的には連続部分画像ＲＣの画像データあるいは連続部分画像データ）についての概念図であり、図示では、連続部分画像ＲＣを構成する各フレームＧＩｒを時系列に順次並べた様子を概念的に示している。ここでは、これらの時系列に並ぶ複数のフレームＧＩｒを取り出し、これらについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで、時系列のデータを周波数成分ごとの大きさに変換している。

また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に例示した連続部分画像を構成する複数のフレームＧＩｒについての画像処理部２０による処理結果から得られる輝度に関する周波数について示すデータの一例について、曲線（折れ線）Ｃ１のグラフで示している。図６（Ｂ）において、横軸は、周波数であり、縦軸は、振幅すなわち各周波数で繰り返される輝度変化の度合を示している。図示の曲線Ｃ１において丸で囲んで示すように、特発点滅周波数である８．３Ｈｚあるいはこれの近傍においてピークが発生している場合、周波数８．３Ｈｚでの輝度変化すなわち特殊信号発光機２００での点滅動作が生じている、と捉えることができる。したがって、図６（Ｂ）の曲線Ｃ１のような結果が得られた場合、判断部としての制御部６０は、特殊信号発光機２００における点滅動作する発光有り、との判断をし、判断結果に従って、報知部ＩＰに前方で異常が発生している旨の報知の動作を行わせる。曲線Ｃ１のようなピークが発生していなければ、制御部６０は、特殊信号発光機２００における発光無し、と判断する。なお、例えば踏切の警報器等、特殊信号発光機２００における発光以外の他の周期的な点滅動作を生じるものが併せて画像に取り込まれた場合であっても、上記のような特発点滅周波数とは異なる周波数で点滅しているので、特発点滅周波数に対応するピークを生じさせることはない。

以上において、連続部分画像を構成する複数のフレームに関して、上記高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による処理を可能とするために必要となるフレーム数は、特発点滅周波数とフレームレートとの関係で定まる。上記例のように、特発点滅周波数が８．３Ｈｚ程度（１分間に５００回程度の点滅）であり、撮像部１０での動画撮像が３０ｆｐｓ程度のフレームレートで処理されている場合に、図６（Ｂ）のようなデータ取得を１回行うために最低限必要な特殊信号発光機２００の点滅回数（点滅周期）を２〜３回分程度とすると、数フレームから十数フレーム分の画像データが必要となる。すなわち、数フレームから十数フレーム分のフレームＧＩｒについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）をすることで、判定に必要なデータが取得できる。なお、一般には、撮像部１０においては、フレームレート数が大きいほど、すなわち細かな動きを捉えられるほどより詳細な輝度変化を捉えられるが、以上の考察から、特発点滅周波数が８．３Ｈｚ程度（１分間に５００回程度の点滅）であれば、撮像部１０に３０ｆｐｓ程度の動画撮像能力があれば、必要に足る程度のデータが十分に得られると言える。

以下、図７のフローチャートを参照して、特殊信号検出装置１００の動作についての一例を説明する。

まず、特殊信号検出装置１００の制御部６０は、撮像部１０から入力された映像を読み出して（ステップＳ１）、ノイズ除去部２０ｎにおいて読み出した映像中に含まれるノイズ（特に太陽光等の白色光ノイズ）を除去する（ステップＳ２）。次に、制御部６０は、ステップＳ２においてノイズ除去された部分領域での点滅周期を画像処理部２０に検出させる（ステップＳ３）。以上の後、制御部６０は、ステップＳ３での検出結果に基づいて、判断を行う（ステップＳ４）。すなわち、ステップＳ３での検出結果において、特殊信号発光機２００の周波数成分である特発点滅周波数（周波数８．３Ｈｚ）が、予め定めた閾値以上検出された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、特殊信号発光機２００の動作が検出されたと判断し、制御部６０は、管理装置ＭＣとして、報知部ＩＰによる運転士に対する報知を行うことで、注意喚起をする（ステップＳ５）。ステップＳ５の処理の後、あるいは、ステップＳ４において、特発点滅周波数（周波数８．３Ｈｚ）が、閾値以上には検出されない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御部６０は、一連の処理動作を終了する。なお、ステップＳ５の報知部ＩＰによる報知動作については、例えば運転士による終了動作等が別途なされるまで継続される。

ここで、上記態様のような場合、前提として、列車ＴＲの走行に伴い撮像部１０において取得される映像すなわち画像情報は、逐次変化することなる。このため、例えばある時点での特殊信号発光機２００の検出に際して、連続画像を構成する１つの全体画像中において、特発点滅周波数の検出に際してノイズとなる部分を含む画像が存在する場合がある。具体的には、例えば図８に概念的に示すように、列車ＴＲの走行中に撮像した画像の１つであるフレームＧＩ中において、実線で囲んだ領域ＲＩは、太陽光の反射が生じている領域である。このような領域ＲＩは、列車ＴＲが走行していても、撮像部１０の撮像範囲から外れるまでは画像中に含まれ続けることになる。このような領域からの成分には、光量が不規則に変動する成分が含まれていることがあり、不規則な変化の中には、特殊信号発光機２００の波長帯域及び周波数が同等となっている成分も含まれている。これが特発点滅周波数の検出に際しての誤検出の要因となってしまう可能性がある。すなわち、太陽光がノイズ光源となっている場合がある。特に、特発が画面内の遠方で点滅している場合、画面に占める特発の領域も狭くかつ検出される輝度（光量）も相対的に弱い。この場合、捉えられる輝度（光量）の変化も小さくなる。これに対して、領域ＲＩに例示したようなノイズの光量は、列車ＴＲの近くでの反射光に起因するものであるため、相対的に大きくなる場合がある。なお、領域ＲＩのような箇所は、太陽光の反射に限らず、種々の場合が考えられ、例えば夜間であれば、街灯や電光掲示板等種々のものが同様に除去対象となり得る。

図９（Ａ）は、上記のように、遠方において特発が点滅している一方、近くにノイズとなる成分光が発生しているという状況下において、ノイズ除去を施さずノイズを含んだままの状態で特殊信号発光機２００による発光を捉えた場合について一例を説明するためのグラフである。グラフの横軸は、時間であり、縦軸は、光の強度（光量）を示している。図中において、破線で示す線ＷＮ１は、太陽光（白色光）すなわちノイズに起因する成分の値であり、実線で示す線ＣＥ１は、特発に起因する成分の値である。この場合、遠方の特発に起因する光量を示す線ＣＥ１は、特発点滅周波数（周波数８．３Ｈｚ）を示す周期の振幅をしているが、線ＷＮ１に比べると光の強度（光量）が小さく、かつ、その振幅の幅も小さい。

また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）をフーリエ変換した結果であり、グラフの横軸は、周波数であり、縦軸は、振幅すなわち各周波数で繰り返される輝度変化の度合を示している。図中において、破線で示す線ＦＮ１は、太陽光（白色光）すなわちノイズに起因する成分の値であり、実線で示す線ＦＥ１は、特発に起因する成分の値である。この場合、特発に起因する線ＦＥ１は、特発点滅周波数（周波数８．３Ｈｚ）においてピークを有するものとなっている一方、ノイズに起因する線ＦＮ１は、不規則な種々の成分を含むため、多数の周波数においてピークを有するものとなっており、特発点滅周波数（周波数８．３Ｈｚ）あるいはこれに近い箇所でピークを有するものも含んでいる。さらに、このような成分の輝度（光量）が、特発に起因する成分と比較して大きい。以上のようなことから、ピーク値が、結果的に、特発に起因する線ＦＥ１と変わらなくなっている。このような場合、太陽光（白色光）すなわちノイズに起因する成分を、特発に起因する成分と区別することができなくなって、特発に起因する成分として検知してしまう、すなわち誤検出をしてしまう可能性が生じることになる。

本実施形態では、太陽光（白色光）すなわちノイズに起因する成分を予め除去した上で、特殊信号発光機２００の波長帯域の周波数について検出することで、かかる事態を回避している。

以下、図１０等を参照して、ノイズ除去を行うための具体的一態様について説明する。図１０（Ａ）は、ノイズの典型的一例である太陽光（白色光）の分布特性について一例を示すグラフであり、図１０（Ｂ）は、特殊信号発光機による発光（赤色光）の分布特性について一例を示すグラフである。図１０（Ａ）の例示にもあるように、一般に、太陽光（白色光）や太陽光に起因する反射光等の各種光については、特定の波長帯域に限らず種々の帯域の光を含んでいる。なお、これらの太陽光等は、図９に例示したような種々の周波数が混在したチラつきを有することが多く、本願においては、除去すべきノイズとなる。一方、図１０（Ｂ）の例示にあるように、特殊信号発光機による発光（赤色光）については、特定の狭い波長帯域にピークを有するものとなっている。言い換えると、可視光範囲のうち特定の狭い波長帯域以外の成分については、ほとんど含まれていない。なお、図示では、ピークとなる波長を波長ＷＬｒとしている。

本実施形態では、以上のようなノイズと抽出すべき成分とでの特性の違いを利用している。より具体的には、ノイズ除去部２０ｎにおいて、特殊信号発光機による発光（赤色光）における特定の狭い波長帯域以外の波長帯域を、対象外波長帯域とし、当該対象外波長帯域の成分検出がなされるか否かに基づきノイズ領域を定め、定められたノイズ領域を除去するものとしている。すなわち、ノイズ除去部２０ｎは、特殊信号発光機２００から発光される光（赤色光）に関する対象波長帯域を定めるとともに、対象波長帯域以外の波長帯域（例えば、緑色光や青色光）を対象外波長帯域として定めることで、ノイズ領域ＮＳを特定している。

特に、本実施形態では、上記のような対象外波長帯域の成分検出及び検出結果に基づくノイズか否かの判定を、図１１に示す撮像素子（受光素子）ＳＤの画素ＰＸの単位で行っている。なお、図中において破線で囲って一部拡大して示すように、各画素ＰＸは、赤色光（Ｒ）の成分を検出するサブ画素ＳＸｒと、緑色光（Ｇ）の成分を検出するサブ画素ＳＸｇと、青色光（Ｂ）の成分を検出するサブ画素ＳＸｂとで構成されている。これにより、各画素ＰＸあるいは撮像素子ＳＤは、例えば図１２のグラフに例示するような分光特性を有している。以上により、ノイズ除去部２０ｎは、撮像部１０で取得した連続画像の画素ごとに、対象外波長帯域の成分検出を行うことを可能にしている。具体的には、図１３（Ａ）に例示するように、ある画素において、対象外波長帯域ＮＴの成分である緑色光（Ｇ）の成分や青色光（Ｂ）の成分が、ある程度の輝度を有して検出された場合には、赤色光（Ｒ）の成分の検出結果に関わらず、当該画素をノイズ領域ＮＳの画素として取り扱う。一方、図１３（Ｂ）に例示するように、ある画素において、赤色光（Ｒ）の成分のみが突出した輝度で検出され、対象外波長帯域ＮＴの成分が検出されないあるいは検出値が小さい場合には、ノイズとせずに残す。以上のような判断を可能とするために、例えば、対象外波長帯域の成分（Ｇ，Ｂ）について輝度の閾値を予め設定し、記憶装置５０の所定領域に格納しておく。すなわち、ノイズ除去部２０ｎは、記憶装置５０から輝度の閾値を必要に応じて適宜読み出し、検出された対象外波長帯域ＮＴの成分（Ｇ，Ｂ）が、設定した閾値以上であるか否かによってノイズ領域の画素として除去するか否かを判定し、当該判定を１つのフレームを構成する全ての画素について行うことで、ノイズ除去する範囲を決定できる。

以下、図１４のフローチャートを参照して、特殊信号検出装置１００の動作のうち、ノイズ除去部２０ｎにおけるノイズ除去についての一例を説明する。すなわち、図７のうち、ステップＳ２における処理の具体的一態様について説明する。なお、連続画像を構成する各画像について同様の処理を施すことになるため、ここでは、連続画像のうち一枚の画像についての処理、すなわち１つのフレームについての処理のみを説明する。

まず、特殊信号検出装置１００のノイズ除去部２０ｎは、初期化処理として、一旦輝度合計を０とする（ステップＳ１０１）。その上で、まず、撮像部１０から入力された映像の１つのフレームに相当する画像データを構成している各画像について、一の画素を指定し（ステップＳ１０２）、さらに、当該画素における各色光成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）についての輝度値を入力する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の入力値のうち、対象外波長帯域の成分（Ｇ，Ｂ）について、輝度が閾値未満であるか否かを確認する（ステップＳ１０４）。具体的には、ノイズ除去部２０ｎは、対象外波長帯域の成分緑色光（Ｇ）の輝度が閾値未満で、かつ、青色光（Ｂ）の輝度が閾値未満である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ノイズではないものとし、当該画素の赤色光（Ｒ）の輝度を輝度合計に加算する（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０３の入力値のうち、緑色光（Ｇ）の輝度、又は青色光（Ｂ）の輝度のうちいずれかが閾値以上である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ノイズであるものとし、赤色光（Ｒ）の輝度を輝度合計に加算することなく、次のステップへと進む。

上記処理の後、ノイズ除去部２０ｎは、１つのフレームを構成する画素全てについて上記輝度合計に関する記録を行ったか否かを確認し（ステップＳ１０６）、未記録の画素が残っている場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、残っている画素について同様の処理を行うべく、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の動作を行い、未記録の画素が無くなるまで繰り返す。一方、１つのフレームを構成する画素全てについて上記輝度合計に関する記録を行ったと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ノイズ除去部２０ｎは、一連の処理を終了する。この場合、処理を終了した時点での輝度合計が、１つのフレームの全体のうちノイズ除去された領域での赤色光（Ｒ）の輝度の積算結果を示すものとなる。つまり、上記では、ノイズ除去とともに除去された範囲全体での赤色光（Ｒ）の輝度を算出している。したがって、連続画像を構成する各フレームについて同様の処理を施すことで、ノイズ領域ＮＳを除去した連続画像の輝度の周波数に基づく所定周期の点滅検出が可能となる。すなわち、図７のステップＳ３の処理、さらには、ステップＳ３以後の処理が可能となる。

なお、以上の場合、特殊信号発光機２００から発光される光（赤色光）に関する対象波長帯域を含み、対象波長帯域以外の波長帯域（例えば、緑色光や青色光）を対象外波長帯域を含まない赤色光については、ノイズとされずに輝度合計に加えられるものとなる。例えば特殊信号発光機２００以外の踏切の赤色ランプや通常の鉄道信号の赤ランプ等が条件を満たす可能性がある。しかしながら、これらの成分が含まれていても、特発点滅周波数（周波数８．３Ｈｚ）と同一周期の振幅を有するものは存在しないため、誤検出の原因とはならない。

以上のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置１００では、撮像部１０により取得された連続画像について、ノイズ除去部２０ｎが、対象外波長帯域の成分検出に基づきノイズ領域ＮＳを除去し、ノイズ領域ＮＳを除去した連続画像の輝度の周波数に基づき所定周期の点滅を検出することで、ノイズによる不規則な変動が影響しても、これを的確に除去し、検出すべき特殊信号発光機２００の点滅動作の有無すなわち検出すべき信号の有無を的確かつ確実に判断できる。また、この場合、点滅動作の周波数に基づいて判断をすることで、特に、撮像時における逆光や映像の揺れの影響等を吸収できるので、外部環境に対してロバスト性の高いものにできる。さらに、この場合、撮像部１０にとっての撮像対象となる特殊信号発光機２００については、例えば赤外線発光器を取り付けたり、断線を検出するための構造を設けたりする必要が無く、簡易な構成で、所望の検出ができる。

以上において、既述のように、特殊信号発光機２００の点滅動作の有無の検出は、できるだけ早期になされることが望ましい。このことに関して、例えば、図１の例示において、特殊信号発光機２００についての運転士による視認可能位置ＡＡから特殊信号発光機２００の設置位置ＢＢまでの距離ＤＤ１は、６００ｍ〜８００ｍ程度である。一方、図２の例示において、特殊信号発光機２００の高さＨ１及び幅Ｗ１については、既述のように、例えば高さＨ１が数十ｃｍ程度であり、幅Ｗ１が十ｃｍ程度である。この場合、図１の距離ＤＤ１を例えば８００ｍとすると、撮像部１０を構成する撮像素子ＳＤとして一般的に使用されるもののうち比較的高解像度のもの（画素密度が高いもの）を適用したとしても、位置ＡＡにおいて撮像された画像中に特殊信号発光機２００の画像が占める範囲は、撮像素子ＳＤを構成する画素ＰＸの画素数として高々十画素から数十画素程度（例えば、高さ方向に画素５〜６個分、幅方向に画素２〜３個分程度）となる。これに対して、ノイズを発生させる光が検知される範囲は非常に大きくなる可能性がある。本実施形態では、かかる状況下においても、上記のように、ノイズの範囲を除去することで、わずかな範囲で捉えられた特殊信号発光機２００の発光であってもこれを的確に捉えることを可能としている。

〔第２実施形態〕
以下、図１５等を参照して、第２実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置の一例について説明する。なお、本実施形態に係る特殊信号検出装置は、第１実施形態の特殊信号検出装置１００の変形例であり、撮像部の構成とノイズ除去部でのノイズ除去の処理を除いて第１実施形態の場合と同様であるため、撮像部以外の構成要素については、必要に応じてこれらを適宜参照するものとし、詳細な説明は省略する。

図１５は、本実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置における撮像部の一構成例について説明するためのブロック図であり、図３（Ｂ）に対応する図である。

図示のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置における撮像部２１０は、撮像用のレンズＬＬの前段に、フィルタＦＬを有している点において、第１実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、フィルタＦＬにおいてカットされずに通過した成分のみが撮像素子ＳＤにおいて検出されることになる。

ここで、フィルタＦＬは、一例として、図１６のグラフに示すように、異なる２波長帯域について高い透過特性を示す２波長帯域透過フィルタとなっている。より具体的には、フィルタＦＬは、赤色波長帯域において波長ＷＬｒをピークとする第１波長帯域ＷＢ１と、青色波長帯域において波長ＷＬｂをピークとする第２波長帯域ＷＢ２とについて分光感度の高い特性を示している。これらのうち、波長ＷＬｒ及び第１波長帯域ＷＢ１は、特殊信号発光機２００から発光される光（赤色光）のピーク及び波長帯域分布に対応するものとなっている。つまり、フィルタＦＬは、信号発光機２００から発光される光（赤色光）の成分及びこれと同等の波長帯域の成分を透過させる。

一方、波長ＷＬｂ及び第２波長帯域ＷＢ２は、特殊信号発光機２００から発光される光（赤色光）とは異なる波長帯域として、青色光のうちのある波長ピーク及び青色光の波長帯域分布に対応するものとなっている。つまり、フィルタＦＬは、信号発光機２００から発光される光（赤色光）とは異なる波長帯域である対象外波長帯域の成分を透過させる。

以上のように、フィルタＦＬは、特殊信号発光機２００から発光される光の帯域分布を示す第１波長帯域ＷＢ１の成分と、第１波長帯域以外の特定波長帯域についての帯域分布を示す第２波長帯域ＷＢ２の成分とに対して分光感度の高い２波長帯域透過フィルタとなっている。

以上の場合、撮像素子ＳＤでは、フィルタＦＬを通過可能な第１波長帯域ＷＢ１の成分及び第２波長帯域ＷＢ２の成分のみが検出されることになる。この場合、第２波長帯域ＷＢ２の成分を含むものを除去し、第２波長帯域ＷＢ２の成分を含まず第１波長帯域ＷＢ１の成分のみを含むものを残すことで、より的確なノイズ除去が可能となる。

以下、図１７のフローチャートを参照して、本実施形態に係る特殊信号検出装置の動作のうち、ノイズ除去部２０ｎ（図３等参照）におけるノイズ除去についての一例を説明する。なお、本実施形態に係る特殊信号検出装置の動作全体については、図７を参照して説明した場合と同様であるので省略する。すなわち、図１７は、図７のうち、ステップＳ２における処理の具体的一態様について説明するためのフローチャートである。なお、連続画像を構成する各画像について同様の処理を施すことになるため、ここでは、連続画像のうち一枚の画像についての処理、すなわち１つのフレームについての処理のみを説明する。

まず、ノイズ除去部２０ｎは、初期化処理として、一旦輝度合計を０とする（ステップＳ２０１）。その上で、まず、撮像部１０から入力された映像の１つのフレームに相当する画像データを構成している各画像について、一の画素を指定し（ステップＳ２０２）、さらに、当該画素における各色光成分（Ｒ，Ｂ）についての輝度値を入力する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の入力値のうち、対象外波長帯域の成分（Ｂ）について、輝度が閾値未満であるか否かを確認し（ステップＳ２０４）、対象外波長帯域の成分（Ｂ）の輝度が閾値未満である場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ノイズではないものとし、赤色光（Ｒ）の輝度を輝度合計に加算する（ステップＳ２０５）。一方、ステップＳ２０３の入力値のうち、青色光（Ｂ）の輝度が閾値以上である場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ノイズであるものとし、赤色光（Ｒ）の輝度を輝度合計に加算することなく、次のステップへと進む。

上記処理の後、ノイズ除去部２０ｎは、１つのフレームを構成する画素全てについて上記輝度合計に関する記録を行ったか否かを確認し、未記録の画素が残っている場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、残っている画素について同様の処理を行うべく、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の動作を行い、未記録の画素が無くなるまで繰り返す。一方、１つのフレームを構成する画素全てについて上記輝度合計に関する記録を行ったと判断した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ノイズ除去部２０ｎは、一連の処理を終了する。この場合、処理を終了した時点での輝度合計が、１つのフレームの全体のうちノイズ除去された領域での赤色光（Ｒ）の輝度の積算結果を示すものとなる。つまり、上記では、ノイズ除去とともに除去された範囲全体での赤色光（Ｒ）の輝度を算出している。したがって、連続画像を構成する各フレームについて同様の処理を施すことで、ノイズ領域ＮＳを除去した連続画像の輝度の周波数に基づく所定周期の点滅検出が可能となる。すなわち、図７のステップＳ３の処理、さらには、ステップＳ３以後の処理が可能となる。

以上のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置においても、２波長帯域透過フィルタであるフィルタＦＬを設けた撮像部２１０により取得された連続画像について、ノイズ除去部２０ｎが、対象外波長帯域の成分検出に基づきノイズ領域を除去し、ノイズ領域ＮＳを除去した連続画像の輝度の周波数に基づき所定周期の点滅を検出することで、ノイズによる不規則な変動が影響しても、これを的確に除去し、検出すべき特殊信号発光機２００の点滅動作の有無すなわち検出すべき信号の有無を的確かつ確実に判断できる。また、本実施形態の場合、２波長帯域透過フィルタであるフィルタＦＬにおける分光感度を、特殊信号発光機２００から発光される光の特性に応じて適切なものを採用することで、より高精度なノイズ除去が可能となる。

〔第３実施形態〕
以下、図１８等を参照して、第３実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置の一例について説明する。なお、本実施形態に係る特殊信号検出装置は、第１実施形態の特殊信号検出装置１００等の変形例であり、撮像部の構成とノイズ除去部でのノイズ除去の処理を除いて第１実施形態の場合と同様であるため、各構成要素について、同様の構成要素は、第１実施形態で例示したものの符号と同様のものを付し、必要に応じてこれらを適宜参照するものとし、詳細な説明は省略する。

図１８（Ａ）は、本実施形態に係る信号検出装置としての特殊信号検出装置の一構成例について説明するためのブロック図であり、図３（Ａ）に対応する図である。また図１８（Ｂ）及び図１８（Ｃ）は、特殊信号検出装置における撮像部の一構成例について説明するためのブロック図であり、図３（Ｂ）等に対応する図である。

図示のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置３００において、撮像部３１０は、２つの撮像部を有する。つまり、撮像部３１０は、第１撮像部３１０Ａと第２撮像部３１０Ｂとを有する。さらに、第１撮像部３１０Ａは、撮像用の第１レンズＬＬ１の前段に、第１フィルタＦＬ１を有している点において、第１実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、第１フィルタＦＬ１においてカットされずに通過した成分のみが第１撮像素子ＳＤ１において検出されることになる。なお、同様に、第２撮像部３１０Ｂは、第２フィルタＦＬ２と、撮像用の第２レンズＬＬ２と、第２撮像素子ＳＤ２とを備える。

さらに、図１９の概念図に一例を示すように、撮像部３１０の配置について、撮像部３１０を構成する第１撮像部３１０Ａと第２撮像部３１０Ｂとは、ハーフミラーＨＭを介して光学的に同等の位置に配置されることで、第１撮像素子ＳＤ１と第２撮像素子ＳＤ２との画素合わせがなされている。つまり、撮像部３１０の射出光軸ＡＸに対してハーフミラーＨＭを４５°傾けて配置し、撮像部３１０に入射する光の成分をハーフミラーＨＭを基準に鏡対称となるように分岐させて第１撮像素子ＳＤ１及び第２撮像素子ＳＤ２に入射させている。これにより、第１撮像素子ＳＤ１及び第２撮像素子ＳＤ２のうち一方における画素ごとのノイズ除去判定結果を、他方の対応画素についての取捨選択に利用することが可能となる。

また、ここで、第１フィルタＦＬ１及び第２フィルタＦＬ２は、図２０に示すような特性を有しているものとする。図２０（Ａ）は、第１フィルタＦＬ１の分光特性について一例を示すグラフであり、図２０（Ｂ）は、第２フィルタＦＬ２の分光特性について一例を示すグラフである。この場合、第１フィルタＦＬ１は、対象波長帯域の成分（赤色光）に対する分光感度の低いものとなっている。一方、第２フィルタＦＬ２は、対象波長帯域の成分（赤色光）に対する分光感度の高いものとなっている。言い換えると、第１フィルタＦＬ１は、特殊信号発光機２００から発光される光と同等の波長帯域の成分以外の成分を透過させるものとなっている。一方、第２フィルタＦＬ２は、特殊信号発光機２００から発光される光と同等の波長帯域の成分のみを透過させるものとなっている。

さらに、第１撮像素子ＳＤ１は、図２１のグラフに示すような分光特性を有している。すなわち、広く全色について高い分光感度を有している。典型的にはモノクロカメラとすることが考えられる。なお、第１実施形態等の場合と同様、カラー画像を形成できる受光素子で構成するものとしてもよい。これにより、第１フィルタＦＬ１を通過した成分を確実に捉えることができる。特に、モノクロカメラとした場合、カラー用のカメラの場合に必要となる異なる色の輝度での合算処理を要しないことで、輝度の算出の迅速性を図ることが期待される。一方、第２撮像素子ＳＤ２については、対象波長帯域の成分（赤色光）について高い分光感度を有していればよく、赤色光のみについて高い分光感度を有する受光素子でもよく、第１実施形態等の場合と同様、カラー画像を形成できる受光素子で構成するものとしてもよい。

以上において、図１８（Ａ）に示すノイズ除去部３２０ｎは、第１フィルタＦＬ１を透過した成分を設定した閾値以上検出した領域を、ノイズ領域ＮＳとして除去し、残った領域における第２フィルタＦＬの透過成分について連続画像の輝度を抽出している。すなわち、本実施形態では、撮像部３１０のうち、第１撮像部３１０Ａにおいて、対象波長帯域以外の成分すなわち対象外波長帯域を画素単位で検出することで、ノイズ領域ＮＳを特定し、第１撮像部３１０Ａと第２撮像部３１０Ｂとが画素単位で位置合わせをしていることを利用して、第１撮像部３１０Ａで特定されたノイズ領域ＮＳ以外の領域について、第２撮像部３１０Ｂで検出された対象波長帯域の成分（赤色光）についての輝度を算出することで、目的を達成している。

以下、図２２のフローチャートを参照して、本実施形態に係る特殊信号検出装置の動作のうち、ノイズ除去部３２０ｎにおけるノイズ除去についての一例を説明する。なお、本実施形態に係る特殊信号検出装置の動作全体については、図７を参照して説明した場合と同様であるので省略する。すなわち、図２２は、図７のうち、ステップＳ２における処理の具体的一態様について説明するためのフローチャートである。なお、連続画像を構成する各画像について同様の処理を施すことになるため、ここでは、連続画像のうち一枚の画像についての処理、すなわち１つのフレームについての処理のみを説明する。

まず、ノイズ除去部３２０ｎは、初期化処理として、一旦輝度合計を０とする（ステップＳ３０１）。その上で、まず、撮像部１０から入力された映像の１つのフレームに相当する画像データを構成している各画像について、一の画素（画素位置）を指定する（ステップＳ３０２）。この場合、例えば、第１撮像部３１０Ａ（第１撮像素子ＳＤ１）での画素位置を定めると必然的に対応する第２撮像部３１０Ｂ（第２撮像素子ＳＤ２）での画素位置が定まる。次に、ノイズ除去部３２０ｎは、第１撮像素子ＳＤ１の当該画素における全体としての輝度値（全体輝度）が閾値未満であるか否かを確認し（ステップＳ３０３）、全体輝度が閾値未満である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、ノイズではないものとし、対応する第２撮像素子ＳＤ２の画素の輝度を輝度合計に加算する（ステップＳ３０４）。一方、ステップＳ３０３の全体輝度が閾値以上である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、ノイズであるものとし、対応する第２撮像素子ＳＤ２の画素の輝度を輝度合計に加算することなく、次のステップへと進む。

上記処理の後、ノイズ除去部３２０ｎは、１つのフレームを構成する画素全てについて上記輝度合計に関する記録を行ったか否かを確認し、未記録の画素が残っている場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、残っている画素について同様の処理を行うべく、ステップＳ３０２〜Ｓ３０５の動作を行い、未記録の画素が無くなるまで繰り返す。一方、１つのフレームを構成する画素全てについて上記輝度合計に関する記録を行ったと判断した場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ノイズ除去部３２０ｎは、一連の処理を終了する。この場合、処理を終了した時点での輝度合計が、１つのフレームの全体のうちノイズ除去された領域での赤色光（Ｒ）の輝度の積算結果を示すものとなる。つまり、上記では、ノイズ除去とともに除去された範囲全体での赤色光（Ｒ）の輝度を算出している。したがって、連続画像を構成する各フレームについて同様の処理を施すことで、ノイズ領域ＮＳを除去した連続画像の輝度の周波数に基づく所定周期の点滅検出が可能となる。すなわち、図７のステップＳ３の処理、さらには、ステップＳ３以後の処理が可能となる。

以上のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置においても、２つの撮像部３１０Ａ，３１０Ｂを設けた撮像部３１０により取得された連続画像について、ノイズ除去部３２０ｎが、対象外波長帯域の成分検出に基づきノイズ領域を除去し、ノイズ領域ＮＳを除去した連続画像の輝度の周波数に基づき所定周期の点滅を検出することで、ノイズによる不規則な変動が影響しても、これを的確に除去し、検出すべき特殊信号発光機２００の点滅動作の有無すなわち検出すべき信号の有無を的確かつ確実に判断できる。また、本実施形態の場合、撮像部３１０Ａ，３１０Ｂに設ける第１及び第２フィルタＦＬ１，ＦＬ２における分光感度を、特殊信号発光機２００から発光される光の特性に応じて適切なものを採用することで、より高精度なノイズ除去が可能となる。

なお、第１撮像部３１０Ａと第２撮像部３１０Ｂとの位置合わせとして示した図１９の配置は、一例であり、上記のよう撮像位置の対応付けが可能であれば、これに限らず種々の対応とすることができる。

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

まず、上記では、特殊信号発光機２００において、特定の赤色光波長帯域の発光がなされるものとしているが、発光させる波長帯域については、これに限らず、例えば緑色光波長帯域の光を発光する場合も考えられる。なお、この場合、対象外波長帯域は、当然に緑色光波長帯域となる。

また、上記ではノイズ領域ＮＳの特定を画素単位で行っているが、これに限らず、例えばある程度の大きさを持った領域単位でノイズ領域ＮＳの特定を行うものとしてもよい。

また、上記では、第２実施形態において、対象外波長帯域として青色光波長帯域を透過させるものとしているが、これに限らず、対象外波長帯域として緑色光波長帯域を採用してもよい。

また、第２及び第３実施形態において、各フィルタＦＬ，ＦＬ１，ＦＬ２による対象波長帯域の抽出（あるいは排除）の精度をより高めるべく、対象波長帯域に関する半値幅をより狭めるものとしてもよい。

また、各種閾値についても、種々定められ、例えば太陽光であっても、朝晩や昼間等時間帯によってその特性分布が変化する可能性もあり、一方で、列車ＴＲが通過するルートや時間に応じて、影響するノイズの特性も異なり、これらに対応させるようにする、といったことも考えられる。

また、上記では、専用走行路として線路において、移動体としての鉄道の列車に特殊信号検出装置１００を搭載した場合について説明しているが、これに限らず、例えば、専用走行路としての軌道（新設軌道、併用軌道）を走行する車両（移動体）である路面電車、専用走行路としての専用道路を走行する車両であるバスについて、当該専用道路脇等に設けられた特殊信号発光機２００に対して特殊信号検出装置１００を設けることも可能である。

また、列車等の移動体において、障害物の有無の検知のためといった各種検知のためにカメラを設けている場合には、当該カメラを撮像部１０として利用してもよい。すなわち、各種検知のために設けたカメラにおいて取得された画像情報を利用して、本願構成による特殊信号発光機２００での発光検知を行ってもよい。例えば障害物検知のカメラで撮像したデータのうち、特殊信号検出装置１００による検出対象区間における画像データのみ利用する、といった態様が考えられる。また、撮像部１０については、カメラとしているが、データ抽出に必要な光の受光が可能であれば、種々のものが適用でき、例えばレンズを有さず撮像素子（受光素子）のみで構成するといったことも考えられる。

また、例えば図１において一部拡大して例示した特殊信号検出装置１００を構成する各部を、例えば一つの筐体にユニット化したひとまとまりの装置として、既存の列車等の移動体に、後から取り付けることができるようにしてもよい。

１０…撮像部、２０…画像処理部、２０ｆ…変換処理部、２０ｎ…ノイズ除去部、３０…音声部、４０…表示部、５０…記憶装置、６０…制御部、１００…特殊信号検出装置、２００…特殊信号発光機、２００…信号発光機、２００ａ…前面、２１０…撮像部、３００…特殊信号検出装置、３１０…撮像部、３１０Ａ…第２撮像部、３１０Ｂ…第２撮像部、３２０ｎ…ノイズ除去部、Ａ１…矢印、ＡＡ…位置、ＡＸ…射出光軸、ＢＢ…設置位置、Ｃ１…曲線、ＣＥ１…線、ＣＲ…踏切、ＤＤ１…距離、ＥＢ…非常ボタン、ＦＥ１…線、ＦＬ…フィルタ、ＦＬ１…第１フィルタ、ＦＬ２…第２フィルタ、ＦＮ１…線、ＧＣ…連続画像、ＧＩ，ＧＩｒ…フレーム、Ｈ１…高さ、ＨＭ…ハーフミラー、ＩＰ…報知部、ＬＬ…レンズ、ＬＳ…ＬＥＤ光源、ＭＣ…管理装置、ＮＳ…ノイズ領域、ＮＴ…対象外波長帯域、ＰＸ…画素、ＲＣ…連続部分画像、ＲＩ…領域、ＲＲ…線路、ＳＤ…撮像素子、ＳＤ１…第１撮像素子、ＳＤ２…第２撮像素子、ＳＧ…特殊信号発生システム、ＳＸｂ，ＳＸｇ，ＳＸｒ…サブ画素、ＴＲ…列車、ＶＥ…車両、Ｗ１…幅、ＷＬｂＷＬｒ，…波長、ＷＮ１…線

Claims (9)

1. 連続画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で取得した連続画像を形成する画像の一部をノイズ画像として除去するノイズ除去部と
   を備え、
   前記ノイズ除去部は、設定した閾値以上の対象外波長帯域の成分を含んだ画像を前記ノイズ画像とし、
   前記ノイズ除去部により前記ノイズ画像を除去した連続部分画像の輝度の周波数に基づき所定周期の点滅を検出する、信号検出装置。
2. 前記ノイズ除去部は、特殊信号発光機から発光される光を含む対象波長帯域以外の波長帯域を、前記対象外波長帯域として、前記ノイズ画像を特定する、請求項１に記載の信号検出装置。
3. 前記ノイズ除去部は、前記撮像部で取得した連続画像の画素ごとに、前記対象外波長帯域の成分検出を行う、請求項１及び２のいずれか一項に記載の信号検出装置。
4. 前記撮像部は、特殊信号発光機から発光される光の帯域分布を示す第１波長帯域の成分と、前記第１波長帯域以外の特定波長帯域についての帯域分布を示す第２波長帯域の成分とに対して分光感度の高い２波長帯域透過フィルタを有し、
   前記ノイズ除去部は、前記２波長帯域透過フィルタを透過した成分のうち、前記第２波長帯域の成分を設定した閾値以上検出した画像を、前記ノイズ画像として除去する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の信号検出装置。
5. 前記撮像部は、特殊信号発光機から発光される光の帯域分布を示す対象波長帯域の成分に対する分光感度の低い第１フィルタと、前記対象波長帯域の成分に対する分光感度の高い第２フィルタとを備え、
   前記ノイズ除去部は、前記第１フィルタを透過した成分を設定した閾値以上検出した画像を、前記ノイズ画像として除去し、残った画像における前記第２フィルタの透過成分について連続部分画像の輝度を抽出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の信号検出装置。
6. 前記撮像部は、前記第１フィルタを透過した成分を検出する第１撮像素子と、前記第２フィルタを透過した成分を検出する第２撮像素子とを有し、前記第１撮像素子と前記第２撮像素子との間で画素合わせされている、請求項５に記載の信号検出装置。
7. 前記ノイズ除去部において前記ノイズ画像を除去した連続部分画像に対して、フーリエ変換処理して輝度の周波数に関するデータを抽出するデータ抽出部を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の信号検出装置。
8. 特殊信号発光機における発光有りと判断された場合に、報知を行う報知部を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の信号検出装置。
9. 前記報知部は、警報を発する音声部である、請求項８に記載の信号検出装置。

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