JP7043761B2 - Utility pole distance measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、電柱距離測定装置に関する。 The present invention relates to a utility pole distance measuring device.
電車のトロリ線を支える電柱は電車が走行する建築限界の外側に位置する必要がある。従来、電柱が建築限界の外にあるかどうかを判断するため、車両に搭載したレーザー距離計により、当該車両の走行中に電柱までの水平距離を検出することが行われている。 The utility poles that support the trolley lines of the train must be located outside the building limits on which the train runs. Conventionally, in order to determine whether or not a utility pole is outside the building limit, a laser range finder mounted on a vehicle is used to detect the horizontal distance to the utility pole while the vehicle is traveling.
また、下記特許文献1には、列車前方にカメラを搭載し、カメラで撮影された画像中から電柱を検出する車両前方電柱位置検査装置が記載されている。
Further,
しかしながら、上述したように、レーザー距離計を用いて走行中の車両から線路横にある電柱までの水平距離を測定する場合、次のような問題点があった。
(1)車両の速度によって走査間隔にばらつきが生じるため、レーザー距離計によって取得したデータに基づいて作成される電柱の走査像が不定になり、走査像から電柱を抽出することが困難である。
(2)電柱が円柱の場合、レーザー距離計の走査間隔によって電柱までの水平距離が最短となる箇所で必ずしも測定できるとは限らず、精度が低下する可能性がある。精度を向上させるためには、前後の測定データを数学的手法により補完する(例えば、電柱の形状の近似式を求める等)必要があるが、電柱の走査像が不定であるため、このような補完を行うことが難しく、電柱までの最短の水平距離を求めることが困難である。
However, as described above, when measuring the horizontal distance from a running vehicle to a utility pole on the side of a railroad track using a laser range finder, there are the following problems.
(1) Since the scanning interval varies depending on the speed of the vehicle, the scanning image of the utility pole created based on the data acquired by the laser range finder becomes undefined, and it is difficult to extract the utility pole from the scanning image.
(2) When the utility pole is a cylinder, it is not always possible to measure at the place where the horizontal distance to the utility pole is the shortest due to the scanning interval of the laser rangefinder, and the accuracy may decrease. In order to improve the accuracy, it is necessary to complement the measurement data before and after by a mathematical method (for example, to obtain an approximate expression for the shape of the utility pole), but this is because the scanning image of the utility pole is undefined. It is difficult to complement and find the shortest horizontal distance to the utility pole.
また、上述した特許文献1のように、カメラを用いて走行中の車両から線路横にある電柱までの水平距離を測定する場合、次のような問題があった。
(1)夜間はカメラ映像が暗くなるため、映像から電柱を特定することが難しく、測定できない。
Further, as in
(1) Since the camera image becomes dark at night, it is difficult to identify the utility pole from the image and it cannot be measured.
このようなことから本発明は、昼夜に関わらず電柱までの最短の水平距離を高精度に検出することが可能な電柱距離測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a utility pole distance measuring device capable of detecting the shortest horizontal distance to a utility pole with high accuracy regardless of day and night.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る電柱距離測定装置は、車両の走行中に、当該車両と線路横に設置された電柱との間の最短の水平距離を求める電柱距離測定装置であって、前記車両から当該車両の側方を通過する構造物までの水平距離を測定する測域センサーと、前記車両の直上を通過する構造物を検出する光電センサーと、前記測域センサーによって取得した前記構造物までの水平距離と、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報とから前記電柱までの最短の水平距離を求める画像処理部とを備えることを特徴とする。 The electric pole distance measuring device according to the first invention for solving the above-mentioned problems is an electric pole distance measuring device for obtaining the shortest horizontal distance between the vehicle and the electric pole installed beside the railroad track while the vehicle is traveling. The range sensor that measures the horizontal distance from the vehicle to the structure that passes by the side of the vehicle, the photoelectric sensor that detects the structure that passes directly above the vehicle, and the range sensor. It is characterized by including an image processing unit that obtains the shortest horizontal distance from the acquired horizontal distance to the structure and the information of the structure passing directly above the vehicle acquired by the photoelectric sensor to the electric pole. do.
また、上記の課題を解決するための第2の発明に係る電柱距離測定装置は、第1の発明において、前記画像処理部は、前記測域センサーの測定誤差を平滑化して、前記測域センサーによって取得した前記電柱までの複数の測定点に基づいて前記電柱の近似円を推定し、前記測定点を補完して前記最短距離を求めることを特徴とする。 Further, in the utility pole distance measuring device according to the second invention for solving the above-mentioned problems, in the first invention, the image processing unit smoothes the measurement error of the range sensor and the range sensor. It is characterized in that an approximate circle of the utility pole is estimated based on a plurality of measurement points up to the utility pole acquired in the above-mentioned method, and the shortest distance is obtained by complementing the measurement points.
また、上記の課題を解決するための第3の発明に係る電柱距離測定装置は、第1または第2の発明において、前記画像処理部は、前記測域センサーによって取得した前記車両から前記構造物までの水平距離に基づいて走査像を作成する走査像作成部を備えることを特徴とする。 Further, in the first or second invention, the utility pole distance measuring device according to the third invention for solving the above-mentioned problem is the structure from the vehicle acquired by the range sensor. It is characterized by including a scanning image creating unit that creates a scanning image based on the horizontal distance up to.
また、上記の課題を解決するための第4の発明に係る電柱距離測定装置は、第3の発明において、前記画像処理部は、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報に基づいて前記走査像中に存在する電柱像を抽出する電柱像特定部を備えることを特徴とする。 Further, in the third invention, the utility pole distance measuring device according to the fourth invention for solving the above-mentioned problems is a structure in which the image processing unit passes directly above the vehicle acquired by the photoelectric sensor. It is characterized by comprising an electric pole image specifying unit for extracting an electric pole image existing in the scanned image based on information.
また、上記の課題を解決するための第5の発明に係る電柱距離測定装置は、第4の発明において、前記画像処理部は、前記電柱像に基づき前記車両から前記電柱までの最短の水平距離を求める電柱距離抽出部を備えることを特徴とする。 Further, in the fourth invention, the utility pole distance measuring device according to the fifth invention for solving the above-mentioned problems is the shortest horizontal distance from the vehicle to the utility pole based on the utility pole image. It is characterized by being provided with a utility pole distance extraction unit for obtaining the above.
また、上記の課題を解決するための第6の発明に係る電柱距離測定装置は、第1から第5のいずれか一つの発明において、前記画像処理部は、前記光電センサーにより前記車両の直上を通過する構造物を検出したときに前記電柱が存在すると判断して前記走査像から前記電柱を抽出することを特徴とする。 Further, in the utility pole distance measuring device according to the sixth invention for solving the above-mentioned problems, in any one of the first to fifth inventions, the image processing unit is directly above the vehicle by the photoelectric sensor. It is characterized in that when the passing structure is detected, it is determined that the utility pole is present and the utility pole is extracted from the scanning image.
本発明に係る電柱距離測定装置によれば、昼夜に関わらず高精度に電柱までの最短の水平距離を検出することができる。 According to the utility pole distance measuring device according to the present invention, the shortest horizontal distance to the utility pole can be detected with high accuracy regardless of day and night.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る電柱距離測定装置について説明する。
本発明は、電気鉄道において、走行している車両から、路線構造物で線路横に立っている電柱までの最短の水平距離を、測域センサーと光電センサーを用いて測定するものである。
Hereinafter, the utility pole distance measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
INDUSTRIAL APPLICABILITY In an electric railway, the shortest horizontal distance from a traveling vehicle to a utility pole standing beside a railroad track in a railroad structure is measured by using a range sensor and a photoelectric sensor.
図1から図7を用いて本発明の実施例に係る電柱距離測定装置の詳細を説明する。
図1に示すように、本実施例に係る電柱距離測定装置は、車両1の屋根上に設置された測域センサー11および光電センサー12と、車両1の内部に設置された画像処理部(コンピューター)13とを備えている。
The details of the utility pole distance measuring device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
As shown in FIG. 1, the utility pole distance measuring device according to the present embodiment includes a
測域センサー11は、車両1の屋根上の側方に、枕木方向外側へ向けて走査方向が水平となるように設置されている。測域センサー11は、サンプリング周波数に従って、走行中の車両1の側方を通過する路線構造物までの水平距離を測定する。具体的には、測域センサー11を中心に線路方向に±L[mm]、枕木方向にS[mm]の範囲内にある路線構造物までの距離を測定する。測域センサー11によって取得した路線構造物までの距離のデータ(以下、距離データ)は、画像処理部13に入力される。
The
光電センサー12は、測域センサー11の近傍に、鉛直上方に向けて設置される。光電センサー12は、走行中の車両1の側方を通過する電柱2の上部から路線内側に延びて架線4を支持する架線支持物(水平梁)3を検出するために設けられる。すなわち、鉛直上方に向けて投光した光の架線支持物3による反射光を検知することにより架線支持物3を検出する。光電センサー12によって取得した架線支持物3の有無のデータは、電柱位置検出信号として画像処理部13に入力される。
The
画像処理部13は、測域センサー11および光電センサー12によって取得したデータを統合して、図2に示すような測域センサー11から電柱2までの最短の水平距離Dを求める。画像処理部13は、図3に示すように、走査像作成部13aと、電柱像特定部13bと、電柱距離抽出部13cと、メモリ13dとを備えている。
The
走査像作成部13aは、測域センサー11から入力された距離データに基づいて、図4に示すような路線構造物の走査像を作成する。なお、図4において、G1およびG2は電柱2以外の路線構造物の走査像、G3は電柱2の走査像、G4は測域センサー11の周辺の車両構造物の走査像を示す。
The scanning
電柱像特定部13bは、走査像作成部13aによって作成した路線構造物の走査像(図4に示す例ではG1~G4。以下同様)および光電センサー12から入力された電柱位置検出信号に基づいて走査像から図5に示すような電柱像を抽出する。電柱2は測域センサー11に面している箇所しか走査されない(測域センサー11に対向する箇所のみセンシングされる)ため、電柱2が円柱である場合、電柱像は図5に示すように測定点が円弧状(概ね半円状)に分布したものとなる。
The utility pole
電柱距離抽出部13cは、電柱像特定部13bにより抽出した電柱像に基づいて電柱2までの最短距離を求める。具体的には、図6に示すように、測域センサー11のサンプリング周波数(走査ピッチ)により、測域センサー11で測定した測定点Pから必ずしも電柱2までの最短距離が得られるとは限らない。例えば、図6に示す例では、真の最短距離Dに対し、測定点Pから得られる最短距離D’が異なっていることが分かる。また、測域センサー11自体の測定誤差によって生じるばらつきも測定値に含まれる。そこで、電柱距離抽出部13cでは数学的手法によって測定誤差を平滑化して図5に示すような電柱2の近似円Cを推定し、測定点Pを補完した上で、電柱2までの最短距離を求める。
The utility pole
メモリ13dは、測域センサー11から入力される距離データ、光電センサー12から入力される電柱位置検出信号、走査像作成部13aにおいて作成された路線構造物の走査像、電柱像特定部13bにおいて抽出した電柱像、電柱距離抽出部13cにより求めた電柱2までの最短距離等を記憶する。
The
続いて、図7を用いて本実施例に係る電柱距離測定装置による電柱2までの最短距離の測定処理の流れを簡単に説明する。
Subsequently, the flow of the measurement process of the shortest distance to the
図7に示すように、本実施例において電柱2までの最短距離を測定する場合は、まず、ステップS1Aで光電センサー12により車両1の直上を通過する架線支持物3のセンシングを行いつつ、ステップS1B-1で測域センサー11により線路横にある路線構造物のセンシングを行い、ステップS1B-2で走査像作成部13aにより測域センサー11によって取得した距離データに基づき路線構造物の走査像を作成する。
As shown in FIG. 7, when measuring the shortest distance to the
ステップS1AおよびステップS1B-2に続いては、ステップS2で光電センサー12により取得した電柱位置検出信号に基づいて電柱2の位置が検出されたか否かを判断する。ステップS2で電柱2の位置を検出したと判断した場合(YES)、ステップS3で電柱像特定部13bにより走査像から電柱像を抽出する。一方、ステップS2で電柱2の位置を検出していないと判断した場合(NO)、ステップS1A及びステップS1B-1に戻る。
Following steps S1A and S1B-2, it is determined whether or not the position of the
ステップS3に続いては、ステップS4で電柱距離抽出部13cによりステップS3で抽出した電柱像に基づき上述したように測域センサー11から電柱2までの最短距離を求めてこれを出力する。その後、ステップS5で測定を継続する場合(YES)はステップS1A,S1B-1に戻り、測定を継続しない場合(NO)は一連の処理を終了する。
Following step S3, the shortest distance from the
このように構成される本実施例に係る電柱距離測定装置によれば、測域センサー11によって取得した距離データから作成した路線構造物の走査像と、光電センサー12によって取得した電柱検出信号とに基づいて、走行中の車両1の側方を通過する電柱2のみを正確に抽出することができる。
According to the utility pole distance measuring device according to the present embodiment configured as described above, the scanning image of the line structure created from the distance data acquired by the
また、電柱距離抽出部13cにおいて測定誤差を平滑化し、電柱2の近似円を推定し、測定点Pを補完するようにしたことにより、車両1から電柱2までの最短の水平距離を高精度に求めることができる。さらに、カメラを用いず測域センサー11を用いることにより、昼夜に関係なく測定を行うことができる。
In addition, the measurement error is smoothed by the utility pole
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、本発明の趣旨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。例えば、上述した実施例では、測域センサー11を一台設ける例を示したが、測域センサー11を車両1の進行方向に対して左右に一台ずつ設けて、走行中の車両1の左右側方を通過する路線構造物までの距離を測定してもよい。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which one
1 車両
2 電柱
3 架線支持物
4 架線
11 測域センサー
12 光電センサー
13 画像処理部
13a 走査像作成部
13b 電柱像特定部
13c 電柱距離抽出部
13d メモリ
C 近似円
P 測定点
G1~G4 走査像
1
Claims (6)
前記車両から当該車両の側方を通過する構造物までの水平距離を測定する測域センサーと、
前記車両の直上を通過する構造物を検出する光電センサーと、
前記測域センサーによって取得した前記構造物までの水平距離と、前記光電センサーによって取得した前記車両の直上を通過する構造物の情報とから前記電柱までの最短の水平距離を求める画像処理部と
を備えることを特徴とする電柱距離測定装置。 It is a utility pole distance measuring device that obtains the shortest horizontal distance between the vehicle and the utility pole installed next to the railroad track while the vehicle is running.
A range sensor that measures the horizontal distance from the vehicle to a structure that passes by the side of the vehicle,
A photoelectric sensor that detects a structure passing directly above the vehicle, and
An image processing unit that obtains the shortest horizontal distance to the utility pole from the horizontal distance to the structure acquired by the range sensor and the information of the structure passing directly above the vehicle acquired by the photoelectric sensor. A utility pole distance measuring device characterized by being provided.
ことを特徴とする請求項1記載の電柱距離測定装置。 The image processing unit smoothes the measurement error of the range sensor, estimates an approximate circle of the utility pole based on a plurality of measurement points up to the utility pole acquired by the range sensor, and complements the measurement points. The utility pole distance measuring device according to claim 1, wherein the shortest horizontal distance to the utility pole is obtained.
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電柱距離測定装置。 The first or second aspect of the present invention, wherein the image processing unit includes a scanning image creating unit that creates a scanning image based on the horizontal distance from the vehicle to the structure acquired by the measuring area sensor. Electric pole distance measuring device.
ことを特徴とする請求項3記載の電柱距離測定装置。 The image processing unit is characterized by including a utility pole image specifying unit that extracts a utility pole image existing in the scanned image based on information of a structure passing directly above the vehicle acquired by the photoelectric sensor. Item 3. The utility pole distance measuring device according to Item 3.
ことを特徴とする請求項4記載の電柱距離測定装置。 The utility pole distance measuring device according to claim 4, wherein the image processing unit includes a utility pole distance extraction unit that obtains the shortest horizontal distance from the vehicle to the utility pole based on the utility pole image.
ことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一つに記載の電柱距離測定装置。 According to claim 3 , the image processing unit determines that the utility pole is present when the photoelectric sensor detects a structure passing directly above the vehicle, and extracts the utility pole from the scanning image. The utility pole distance measuring device according to any one of claim 5.
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