JP7475312B2

JP7475312B2 - 波形データの位置補正方法及び位置補正システム

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Publication number: JP7475312B2
Application number: JP2021070128A
Authority: JP
Inventors: 恭平川▲崎▼; 雅史三和; 博文田中; 和博梶原; 修平昆野; 大樹斉藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2024-04-26
Anticipated expiration: 2041-04-19
Also published as: JP2022164989A

Description

本発明は、波形データの位置補正方法及び位置補正システムに関し、具体的には、波形データと同時に測定した画像データを用いて波形データの位置補正を行う波形データの位置補正方法及び位置補正システムに関する。

従来、線路などの所定区間において、取得時期の異なる少なくとも２つの波形データの位置合わせが行われており、具体的には、線路の状態を検出する軌道検測データを用いて、線路の保守管理を精度良く且つ計画的に行うことが知られている。

このような取得時期の異なる２以上の軌道検測データなどの波形データを比較するために、これらの波形データの位置合わせを行う必要があり、このような位置合わせ方法は、種々の方法が知られている。

例えば、特許文献１に記載された急進箇所抽出処理方法は、所定の軌道検測区間を測定して得られた波形データにおける取得時期又は取得時間の異なる少なくとも２つの波形データから、後に取得された波形データの急進箇所を抽出処理する急進箇所抽出処理方法であって、前記波形データのうち取得時期又は取得時間の古い波形データである基準データと、前記波形データのうち取得時期又は取得時間の新しい波形データである修正対象データ間の位置補正を行う位置補正工程と、位置補正が行われた前記修正対象データと前記基準データ間の波形レベルの差分データを求めることで特徴変化箇所を抽出する差分データ演算工程と、前記差分データ演算工程で特徴変化箇所が抽出された場合に、急進又は異常か否かの判別を行う急進箇所抽出工程を備えている。

このような急進箇所抽出方法によれば、取得時期又は取得時間の異なる少なくとも２つの波形データ間の位置補正を行うので、波形データレベルでの差分演算を行うことができると共に、差分演算によって得られた差分データから抽出された特徴変化箇所について、波形データの標準偏差等から急進か異常かの判別を行うため、これらのデータの自動処理を容易に行うことが可能となる。

また、特許文献２に記載された波形データの高精度位置補正方法は、複数の波形データのうちから、位置補正の基準となる基準データと、該基準データに対して位置補正がなされる修正対象データとを選択する工程と、微小な位置ずれを許容して大きな位置ずれを補正するように、相互相関法を用い、前記基準データに対して前記修正対象データの位置補正を行う第１の位置補正工程と、微小な位置ずれを補正するように、前記相互相関法を用い、前記基準データに対して前記第１の位置補正工程で位置補正が行われた修正対象データの位置補正を行う第２の位置補正工程と、有している。

このような波形データの高精度位置補正方法によれば、位置を誤って補正することがなく、かつ、微小な位置ずれを回避することができる。

特開２０１８－０６３２２５号公報特開２０２０－００３２４７号公報

しかしながら、従来の位置補正方法によると、特許文献１に記載された位置補正方法は、各々の波形データ取得時期の間に、相互相関係数を算定するための一定区間を超える範囲で軌道整備等が実施され、または、波形データの測定異常が存在し、両波形データの波形パターンに変化が生じた場合、その一定区間において、位置補正がなされる波形データの位置ずれを正しく補正できない可能性があるという課題があった。

また、特許文献２に記載された位置補正方法は、基準となる波形データおよび位置補正がなされる波形データの測定区間に駅構内等が存在し、それぞれの時期で異なる走行路（番線）を走行していた場合、その区間において、位置補正がなされる波形データの位置を誤って補正する可能性があるという課題があった。それに加えて、特許文献１及び特許文献２に記載された位置補正方法は、正しく位置補正ができていない２時期の波形データの差分から両波形データの数値（振幅）の変化量を算出した場合、誤った変化量となる可能性があるという課題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、一定区間を超える範囲で軌道整備等が実施され、または、波形データの測定異常が存在したり、測定区間に駅構内等が存在し、それぞれの時期で異なる走行路（番線）を走行していた場合であっても位置補正がなされる波形データの位置ずれを正しく補正することができる波形データの位置補正方法及び位置補正システムを提供することを目的とする。

本発明に係る波形データの位置補正方法は、走行路に沿って走行する車両に搭載された測定装置によって、時間軸で同期させた波形データ、画像フレーム番号を含む画像データ及び速度に関わるデータからなるデータ群を異なる少なくとも２時期で取得し、任意のデータ群を基準データ群、その余のデータ群を補正対象データ群として取得するデータ取得工程と、前記データ群のそれぞれを等距離間隔サンプリング化する等距離間隔サンプリング工程と、前記等距離間隔サンプリングされた画像フレーム番号毎のキロ程を算出するキロ程算出工程と、前記２時期で取得した前記画像データのフレーム対応付けを行うフレーム対応工程と、前記補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程補正量を算出する第１の補正量算出工程と、前記補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出する第２の補正量算出工程と、前記第２の補正量算出工程で得られた算出結果から前記補正対象データ群の前記波形データのキロ程を補正するキロ程補正工程とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記等距離間隔サンプリング工程は、前記速度に関わるデータを積分して得られる距離－時間対応表を用い、時間サンプリングで取得した前記データ群を距離サンプリング化し、前記データ群それぞれにおいて、前記波形データ及び前記画像フレーム番号をキロ程が等距離間隔となるようにサンプリングして、等距離間隔のサンプリング番号を取得すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記キロ程算出工程は、前記等距離間隔サンプリング工程で得られた等距離間隔のキロ程に対応する画像フレーム番号を、線形内挿またはスプライン補間等の関数を適用することにより整数の画像フレーム番号に対応するキロ程を算出し、前記基準データ群及び前記補正対象データ群それぞれの画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表を作成すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記フレーム対応工程は、前記データ取得工程で取得した前記基準データ群及び前記補正対象データ群のそれぞれの画像データに対して、前記基準データ群の画像と前記補正対象データ群の画像データの画像上の特徴点の配置が類似する画像フレームを対応付け、２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を作成すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記基準データ群の画像と前記補正対象データ群の画像データの画像上の特徴点の配置が類似しない場合には、当該区間は補正対象から棄却すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記第１の補正量算出工程は、前記画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表と、前記２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を照合して、前記基準データ群の画像フレーム番号毎のキロ程に対する補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程の補正量を算出し、補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表を作成すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記第２の補正量算出工程は、前記補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表と、前記補正対象データ群の等距離間隔の画像フレーム番号及びサンプリング番号を参照して、線形内挿またはスプライン補間等の関数を適用することにより補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出し、補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を作成すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記キロ程補正工程は、前記補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を参照して、前記補正対象データ群の等距離間隔の波形データのキロ程をサンプリング番号毎に補正して、前記基準データ群の波形データと位置が対応する補正対象データ群の波形を取得すると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正方法において、前記キロ程補正工程で補正された前記補正対象データ群の波形データを、前記基準データ群の波形データを基準として、前記補正された補正対象データ群の波形データの微小な位置補正を行い、前記基準データ群の波形データと微小な位置補正を行なった補正対象データ群の波形データのそれぞれのサンプリング点のキロ程が一致するようにリサンプリングを行う微小キロ程補正工程を備えると好適である。

また、本発明に係る波形データの位置補正システムは、走行路に沿って走行する車両に搭載された測定装置によって、時間軸で同期させた波形データ、画像フレーム番号を含む画像データ及び速度に関わるデータからなるデータ群を異なる少なくとも２時期で取得し、任意のデータ群を基準データ群、その余のデータ群を補正対象データ群として取得するデータ取得手段と、前記データ群のそれぞれを等距離間隔サンプリング化する等距離間隔サンプリング手段と、前記等距離間隔サンプリングされた画像フレーム番号毎のキロ程を算出するキロ程算出手段と、前記２時期で取得した前記画像データのフレーム対応付けを行うフレーム対応手段と、前記補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程補正量を算出する第１の補正量算出手段と、前記補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出する第２の補正量算出手段と、前記第２の補正量算出手段で得られた算出結果から前記補正対象データ群の前記波形データのキロ程を補正するキロ程補正手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る波形データの位置補正方法及び位置補正システムは、走行路としての線路などの所定区間において、取得時期が異なる少なくとも２時期に取得した線路長手方向の形状に相関のある波形データに対して、各々の取得時期の間に軌道整備等が実施され、又は、波形データの測定異常が存在した場合であっても、誤って位置補正をすることなく正確に２時期の波形データの位置合わせを行うことができる。また、２時期データの測定区間に駅構内等が存在し、それぞれの時期で異なる走行路を走行していた場合であっても、そのような区間で誤って位置補正されることがない。

また、位置合わせした２時期波形データに微小な位置ずれが残存した場合であっても、相互相関法を用いた微小な位置補正を行うことにより、残存する位置ずれを補正できる。その結果、２時期波形データの差分から数値（振幅）変化量を算出することができる。

本発明の実施形態に係る波形データの位置補正システムの構成を示すブロック図。本発明の実施形態に係る波形データの位置補正システムの画像データ測定装置が測定した画像データの例を示す図。本発明の実施形態に係る画像データの位置合わせの例を示す概略図。本発明の実施形態に係る波形データの位置合わせの例を示す概略図。本発明の実施形態に係る波形データの位置決め方法の動作を示すフロー図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る波形データの位置補正システムの構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の実施形態に係る波形データの位置補正システムの画像データ測定装置が測定した画像データの例を示す図であり、図３は、本発明の実施形態に係る画像データの位置合わせの例を示す概略図であり、図４は、本発明の実施形態に係る波形データの位置合わせの例を示す概略図であり、図５は、本発明の実施形態に係る波形データの位置決め方法の動作を示すフロー図である。

図１に示すように、本実施形態に係る波形データの位置補正システム１は、データ取得手段１０、等距離間隔サンプリング手段２０、キロ程算出手段３０、フレーム対応手段４０、第１の補正量算出手段５０、第２の補正量算出手段６０、キロ程補正手段７０及び微小キロ程補正手段８０を備えている。なお、微小キロ程補正手段８０は省略してもかまわない。

本実施形態に係る波形データの位置補正システム１は、車載センサデータへの位置情報付与を行うために使用されるコンピュータシステムである。本実施形態に係る波形データの位置補正システム１は、図示しない車両に搭載された波形データ測定装置１１が取得した波形データに高精度の位置情報を付与するために使用されるコンピュータシステムであって、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの演算装置、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶装置、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、プリンタなどの出力装置、通信インターフェイスなどを備える計算機内に構築されたコンピュータシステムである。このような計算機は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバ、タブレットコンピュータなどが好適に用いられ、記憶装置に記録されたアプリケーションソフトなどのプログラムに従って動作する計算機であれば種々の計算機を用いることができ、単独の計算機であってもよいし、複数台の計算機をネットワークなどで通信可能に接続したコンピュータ群を用いても構わない。

本実施形態に係る波形データの位置補正システム１において、車両は鉄道の線路上を走行する鉄道車両が好適であるが、線路又はこれに準じる軌道などの走行路に沿って走行する車両であれば如何なる種類の車両でもよく、例えば、路面電車、新交通システム、モノレールなどの車両や、バスラピッドトランジット（ＢＲＴ）で使用されるバスや高速道路などの予め決められたルートを走行する自動車であっても構わない。以下の説明では、車両が鉄道車両であるものとして説明を行う。

データ取得手段１０は、波形データ測定装置１１によって、軌道変位を測定する場合は、専用の軌道検測車や軌道検測装置を搭載した列車を用いると好適である。また、波形データ測定装置１１によって、列車動揺を測定する場合は、専用の加速度測定システムや加速度センサを備えた携帯情報端末を用いると好適である。さらに、画像データ測定装置１２は、専用の画像集録システムやビデオカメラ、カメラを備えた携帯情報端末を用いると好適である。速度・距離データ測定装置１３は、速度発電機パルス等の等距離パルスやＧＰＳレシーバーによる速度データを用いると好適である。このように、データ取得手段１０は、上述した波形データ測定装置１１、画像データ測定装置１２、速度・距離データ測定装置１３を適宜組み合わせて構築すると好適である。また、これらの測定装置に加え、緯度経度測定装置を有していても構わない。データ取得手段１０は、これらの測定装置を用いて、時間軸で同期させた波形データ、画像フレーム番号を有する画像データ及び速度に関わるデータを含むデータ群を取得する。また、データ取得手段１０は、異なる時期に取得されたデータ群を少なくとも２時期で取得し、この複数のデータ群のうち、任意のデータ群を基準データ群、その余のデータ群を補正対象データ群として設定する。本実施形態に係る波形データの位置補正システム１においては、先に取得されたデータ群を基準データ群、その後に取得されたデータ群を補正対象データ群として説明を行う。

波形データ測定装置１１は、軌道などの車両の走行路の長手方向の形状に相関のある波形データを測定する装置であって、例えば、レールの上下左右方向の変位である軌道変位、列車動揺（加速度）、ジャイロ信号（角速度等）のような波形データを測定する。

画像データ測定装置１２は、好適には車両の運転台などの車両内に設置した動画や静止画を撮影することのできるカメラであって、車両前方や車両床下の画像を撮影する装置である。また、当該画像を撮影するカメラに限らず、例えば、赤外線画像や超音波画像などの不可視情報を画像化して撮影する装置や、レーザスキャナやＬｉＤＡＲなどの光センサなどのように車両の進行方向に対して当時間間隔で、点群データなどの情報をサンプリング可能な装置であっても構わない。

図２に示すように、画像データ測定装置１２によって撮影された画像データは、時間軸に沿って全ての画像に画像フレーム番号が付与される。例えば、画像データが静止画を連続してつなげた動画である場合には、動画のフレームレートが３０ｆｐｓであれば、０～１秒間の動画を構成する各静止画に対して１～３０（もしくは０～２９）までの画像フレーム番号が付与される。

速度・距離データ測定装置１３は、車両の速度データ又は等距離パルスデータを測定する装置であり、例えば、速度発電機による車軸の回転数検出装置やロータリエンコーダ、レゾルバなどの鉄道車両の車軸の回転変位検出装置、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）を利用する速度計が好適に用いられる。

なお、緯度経度測定装置を用いる場合は、車両位置の緯度及び経度を等時間間隔データとして測定する装置であり、例えば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）を利用する車両用ナビゲーション装置が好適に用いられる。

等距離間隔サンプリング手段２０は、距離－時間対応表を作成する距離－時間対応表作成部２１を有する。距離－時間対応表は、速度・距離データ測定装置１３で測定した速度に関わるデータを積分することで作成される。

その後、距離－時間対応表を用いて、データ取得手段１０によって時間サンプリングで取得したデータ群を距離サンプリング化する。この処理により基準データ群及び補正対象データ群それぞれにおいて、波形データ及び画像フレーム番号をキロ程が等距離間隔となるようにサンプリングし、併せて等距離間隔のサンプリング番号を取得する。なお、等距離間隔のサンプリング番号とは、等距離間隔に１ずつ増加する通し番号である。

キロ程算出手段３０は、画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表作成部３１を有する。等距離間隔サンプリング手段２０で算出された等距離間隔のキロ程に対応する画像フレーム番号は、時間軸でサンプリングされた画像フレーム番号を距離軸での値に対応させるため、小数点以下の値を含む。そのため、画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表作成部３１において、整数に対応したキロ程を線形内挿またはスプライン補間等の関数を用いて算出する。この算出結果から基準データ群及び補正対象データ群のそれぞれについて画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表を作成する。

フレーム対応手段４０は、画像データのフレーム番号対応一覧表作成部４１を有する。画像データのフレーム番号対応一覧表作成部４１は、図３に示すように、データ取得手段１０で取得した基準データ群及び補正対象データ群のそれぞれの画像データに対して、両画像の画像上の特徴点の配置が類似する画像フレームを対応付け、２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を作成する。

なお、画像の特徴量を一致させる具体的な方法は、画像処理に関する従来周知の種々の方法を用いることができ、例えば、物体輪郭や物体色変化の端点を特徴量として抽出し、これらの画像上の特徴点の配置が互いに類似する画像を対応付けることができる。また、作業者が目視で画像を確認し、同一の特徴量を有する画像同士を手作業で対応付けしても構わない。

また、画像データのフレーム番号対応一覧表作成部４１は、２時期の走行路において、所定の区間の画像上の特徴点の配置が類似しない場合には、当該区間は、例えば駅構内の異なる番線を走行していたなど、走行路が異なるためそのような区間は補正対象から棄却する。この棄却により、２時期において走行路が同一の区間のみを位置補正の対象とすることができ、高精度な位置補正を実現することができる。

第１の補正量算出手段５０は、画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表作成部５１を有している。画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表作成部５１は、キロ程算出手段３０で得られた基準データ群及び補正対象データ群それぞれの画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応と、フレーム対応手段４０で得られる２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を照合して、基準データ群の画像フレーム番号毎のキロ程に対する補正対象データ群の画像付フレーム番号毎のキロ程の補正量を算出し、補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表を作成する。

第２の補正量算出手段６０は、サンプリング番号毎の位置補正量一覧表作成部６１を有している。サンプリング番号毎の位置補正量一覧表作成部６１は、第１の補正量算出手段５０で得られた補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表と、等距離間隔サンプリング手段２０で得られた補正対象データ群の等距離間隔の画像フレーム番号及びサンプリング番号を参照して、線形内挿またはスプライン補間等の関数により補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出し、補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を作成する。

キロ程補正手段７０は、第２の補正量算出手段６０で得られる補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を参照して、図４に示すように、等距離間隔サンプリング手段２０で得られる補正対象データ群の等距離間隔の波形データのキロ程をサンプリング番号毎に補正して基準データ群の波形データと位置が対応する補正対象データ群の波形データを取得する。

微小キロ程補正手段８０は、キロ程補正手段７０で補正された補正対象データ群の波形データを、基準データ群の波形データを基準として、補正された補正対象データ群の波形データの微小な位置補正を行い、基準データ群の波形データと微小な位置補正を行なった補正対象データ群の波形データのそれぞれのサンプリング点のキロ程が一致するようにリサンプリングを行う。

上述した波形データの微小な位置補正は、基準データ群と補正対象データ群の波形データの任意の区間におけるパターンマッチングを行う。パターンマッチングは、相互相関法を用いると好適である。相互相関法とは、波形データのデータ個数及び測定間隔を一致させる手法であって、位置合わせとリサンプリングとの２ステップで構成される。

具体的には、まず、基準データ群の波形データに対して、一定区間毎に補正対象データ群の波形データの位置情報を微小（データのサンプリング間隔毎）かつ連続的に変化させながら、両データ間の相互相関係数が最大となる位置ずれ量を総当たりで算出し、修正対象データの位置ずれを補正する。

次に、位置ずれが補正された一定区間中に含まれる基準データ群の波形データと補正対象データ群の波形データとの個数及び測定間隔を完全に一致させるために、基準データ群の波形データに合わせて補正対象データ群の波形データのリサンプリングを行う。

このように、画像データを用いた位置補正に加え、波形データを用いた位置補正を行うことで、画像データを用いた位置補正では、車両の走行速度に対して画像取得時のフレームレート（１秒あたりの画像撮影枚数）が十分でない場合、キロ程補正手段７０で得られる基準データ群の波形データに対する補正対象データ群の位置補正済みの波形データのキロ程に微小な位置ずれが残存する。この微小な位置ずれの残存は、例えば、車両速度が１０ｍ／ｓで画像取得時のフレームレートが１０ｆｐｓの場合、基準データ群と補正対象データ群の画像データは最大で０．５ｍのずれ量を含むこととなる。

しかし、微小キロ程補正手段８０によって相互相関法を用いた波形データの微小な位置補正を行うことで、この画像データにおける微小な位置ずれを補正することができる。加えて、微小キロ程補正手段８０では、基準データ群の波形データと微小な位置補正済みの補正対象データ群の波形データの各々のサンプリング点のキロ程が一致するようにリサンプリングを行うので、キロ程補正手段７０で得られた補正後の補正対象データ群の波形データよりも高精度に位置補正を行うことができ、サンプリング点のキロ程が一致した波形データを取得することができる。

なお、微小キロ程補正手段８０による相互相関法を用いた位置補正を行うことで基準データ群及び補正対象データ群の各々の波形データの差分を求めることで、２時期における波形データの変化量を算出することが可能となる。

次に、図５を参照して、本実施形態に係る波形データの位置補正方法について説明を行う。まず、車上に設置した波形データ測定装置１１としての線路長手方向の形状に相関のある波形データを測定する装置、画像データ測定装置１２としての車載カメラ及び速度・距離データ測定装置１３としての速度情報を測定する装置を用いて、互いに同一時間軸に対応した同一時間軸データとしての基準データ群を得る（データ取得工程：Ｓ１０１）。基準データ群は、等時間隔の速度に関わるデータ、等時間隔の波形データ及び等時間隔の画像フレーム番号並びに等時間隔の画像データからなる。

また、基準データ群とは異なる時期に補正対象データ群についても同様にデータ取得工程（Ｓ２０１）によって各データを取得する。

次に、基準データ群及び補正対象データ群のそれぞれについて、速度に関わるデータより得られる距離－時間対応表を作成する。この距離－時間対応表を用いて、時間サンプリングで取得した基準データ群及び補正対象データ群を距離サンプリング化する（等距離間隔サンプリング工程：Ｓ１０２，Ｓ２０２）。

次に、等距離間隔サンプリング工程（Ｓ１０２，Ｓ２０２）で得られた等距離間隔のキロ程に対応する画像フレーム番号は、小数点以下の値を含むため、整数の画像フレーム番号に対応するキロ程を算出し、画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表を作成する（キロ程算出工程：Ｓ１０３，Ｓ２０３）。

また、データ取得工程（Ｓ１０１，Ｓ２０１）で取得した時間軸データである基準データ群及び補正対象データ群のそれぞれの画像データに対して、両画像の画像上の特徴点の配置が類似する各々の画像フレームを対応付け、２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を作成する（フレーム対応工程：Ｓ１０４）。ここで、２時期画像の画像上の特徴点の配置が類似しない区間については、２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表の補正対象から棄却する。

次に、キロ程算出工程（Ｓ１０３，Ｓ２０３）で得られる基準データ群および補正対象データ群それぞれの画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表と、フレーム対応工程（Ｓ１０４）で得られる２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を照合して、基準データ群の画像フレーム番号毎のキロ程に対する補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程の補正量を算出し、補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表を作成する（第１の補正量算出工程：Ｓ１０５）。

第１の補正量算出工程（Ｓ１０５）で得られる、補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表と、等距離間隔サンプリング工程（Ｓ２０２）で得られる補正対象データ群の等距離間隔の画像フレーム番号およびサンプリング番号を参照して、補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出し、補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を作成する（第２の補正量算出工程：Ｓ１０６）。

次に、第２の補正量算出工程（Ｓ１０６）で得られる補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を参照して、等距離間隔サンプリング工程（Ｓ２０２）で得られる補正対象データ群の等距離間隔の波形データのキロ程をサンプリング番号毎に補正して、基準データ群の波形データと位置が対応する補正対象データ群の波形データを取得する（キロ程補正工程：Ｓ１０７）。

このとき、車両の走行速度に対して、画像取得時のフレームレートが十分ではない場合、キロ程補正工程（Ｓ１０７）で得られる基準データ群の波形データに対する補正対象データ群の位置補正済み波形データのキロ程に微小な位置ずれが残存する場合がある。そこで、相互相関法により基準データ群の波形データを基準として、補正データ群の位置補正済み波形データを微小に位置補正することにより、残存する微小な位置ずれを補正する。加えて、基準データ群の波形データと微小な位置補正済みの補正データ群の波形データの各々のサンプリング点のキロ程が一致するようにリサンプリングすることによって、キロ程補正工程（Ｓ１０７）で得られた位置補正よりもさらに高精度に位置補正が施され，かつサンプリング点のキロ程が一致した波形データを取得する（微小キロ程補正工程：Ｓ１０８）。

このように、本実施形態に係る波形データの位置補正方法及び位置補正システムによれば、線路の所定区間において、取得時期が異なる少なくとも２時期に取得した線路長手方向の形状に相関のある波形データに対して、各々の取得時期の間に軌道整備等が実施され、または、波形データの測定異常が存在しても、誤って位置補正をすることなく正確に２時期の波形データの位置合わせができる。

また、２時期データの測定区間に駅構内等が存在し、それぞれの時期で異なる走行路を走行していた場合においても、そのような区間で誤って位置補正されることがなく、高精度の位置補正を行うことができる。

さらに、画像データを用いて位置合わせした２時期波形データに微小な位置ずれが残存しても、相互相関法を用いた微小な位置補正を行うことにより、残存する位置ずれを補正できる。その結果、２時期波形データの差分を算出することで数値（振幅）変化量を算出できる。

なお、上述した本実施形態に係る波形データの位置補正方法及び位置補正システムは、位置補正に関する好適な実施の形態に関する特徴を説明したものであり、種々の変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１波形データの位置補正システム，１０データ取得手段，１１波形データ測定装置，１２画像データ測定装置，１３速度・距離データ測定装置，２０等距離間隔サンプリング手段，２１距離－時間対応表作成部，３０キロ程算出手段，３１画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表作成部，４０フレーム対応手段，４１画像データのフレーム番号対応一覧表作成部，５０第１の補正量算出手段，５１画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表作成部，６０第２の補正量算出手段，６１サンプリング番号毎の位置補正量一覧表作成部，７０キロ程補正手段，８０微小キロ程補正手段。

Claims

走行路に沿って走行する車両に搭載された測定装置によって、時間軸で同期させた波形データ、画像フレーム番号を含む画像データ及び速度に関わるデータからなるデータ群を異なる少なくとも２時期で取得し、任意のデータ群を基準データ群、その余のデータ群を補正対象データ群として取得するデータ取得工程と、
前記データ群のそれぞれを等距離間隔サンプリング化する等距離間隔サンプリング工程と、
前記等距離間隔サンプリングされた画像フレーム番号毎のキロ程を算出するキロ程算出工程と、
前記２時期で取得した前記画像データのフレーム対応付けを行うフレーム対応工程と、
前記補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程補正量を算出する第１の補正量算出工程と、
前記補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出する第２の補正量算出工程と、
前記第２の補正量算出工程で得られた算出結果から前記補正対象データ群の前記波形データのキロ程を補正するキロ程補正工程とを備えることを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項１に記載の波形データの位置補正方法において、
前記等距離間隔サンプリング工程は、前記速度に関わるデータを積分して得られる距離－時間対応表を用い、時間サンプリングで取得した前記データ群を距離サンプリング化し、前記データ群それぞれにおいて、前記波形データ及び前記画像フレーム番号をキロ程が等距離間隔となるようにサンプリングして、等距離間隔のサンプリング番号を取得することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項２に記載の波形データの位置補正方法において、
前記キロ程算出工程は、前記等距離間隔サンプリング工程で得られた等距離間隔のキロ程に対応する画像フレーム番号を、線形内挿またはスプライン補間等の関数を適用することにより整数の画像フレーム番号に対応するキロ程を算出し、前記基準データ群及び前記補正対象データ群それぞれの画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表を作成することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項３に記載の波形データの位置補正方法において、
前記フレーム対応工程は、前記データ取得工程で取得した前記基準データ群及び前記補正対象データ群のそれぞれの画像データに対して、前記基準データ群の画像と前記補正対象データ群の画像データの画像上の特徴点の配置が類似する画像フレームを対応付け、２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を作成することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項４に記載の波形データの位置補正方法において、
前記基準データ群の画像と前記補正対象データ群の画像データの画像上の特徴点の配置が類似しない区間については、当該区間は補正対象から棄却することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項４または５に記載の波形データの位置補正方法において、
前記第１の補正量算出工程は、前記画像フレーム番号の整数値とキロ程の対応表と、前記２時期の画像データのフレーム番号対応一覧表を照合して、前記基準データ群の画像フレーム番号毎のキロ程に対する補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程の補正量を算出し、補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表を作成することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項６に記載の波形データの位置補正方法において、
前記第２の補正量算出工程は、前記補正対象データ群の画像フレーム番号毎の位置補正量一覧表と、前記補正対象データ群の等距離間隔の画像フレーム番号及びサンプリング番号を参照して、線形内挿またはスプライン補間等の関数を適用することにより補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出し、補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を作成することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項７に記載の波形データの位置補正方法において、
前記キロ程補正工程は、前記補正対象データ群のサンプリング番号毎の位置補正量一覧表を参照して、前記補正対象データ群の等距離間隔の波形データのキロ程をサンプリング番号毎に補正して、前記基準データ群の波形データと位置が対応する補正対象データ群の波形を取得することを特徴とする波形データの位置補正方法。
請求項１に記載の波形データの位置補正方法において、
前記キロ程補正工程で補正された前記補正対象データ群の波形データを、前記基準データ群の波形データを基準として、前記補正された補正対象データ群の波形データの微小な位置補正を行い、前記基準データ群の波形データと微小な位置補正を行なった補正対象データ群の波形データのそれぞれのサンプリング点のキロ程が一致するようにリサンプリングを行う微小キロ程補正工程を備えることを特徴とする波形データの位置補正方法。
走行路に沿って走行する車両に搭載された測定装置によって、時間軸で同期させた波形データ、画像フレーム番号を含む画像データ及び速度に関わるデータからなるデータ群を異なる少なくとも２時期で取得し、任意のデータ群を基準データ群、その余のデータ群を補正対象データ群として取得するデータ取得手段と、
前記データ群のそれぞれを等距離間隔サンプリング化する等距離間隔サンプリング手段と、
前記等距離間隔サンプリングされた画像フレーム番号毎のキロ程を算出するキロ程算出手段と、
前記２時期で取得した前記画像データのフレーム対応付けを行うフレーム対応手段と、
前記補正対象データ群の画像フレーム番号毎のキロ程補正量を算出する第１の補正量算出手段と、
前記補正対象データ群のサンプリング番号毎のキロ程補正量を算出する第２の補正量算出手段と、
前記第２の補正量算出手段で得られた算出結果から前記補正対象データ群の前記波形データのキロ程を補正するキロ程補正手段とを備えることを特徴とする波形データの位置補正システム。