JPH0710003A - Hindrance detecting device for railroad vehicle - Google Patents

Hindrance detecting device for railroad vehicle

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JPH0710003A
JPH0710003A JP15976593A JP15976593A JPH0710003A JP H0710003 A JPH0710003 A JP H0710003A JP 15976593 A JP15976593 A JP 15976593A JP 15976593 A JP15976593 A JP 15976593A JP H0710003 A JPH0710003 A JP H0710003A
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obstacle
vehicle
route data
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Masanobu Sato
正信 佐藤
Atsushi Nakamoto
淳 中元
Hiroshi Yamashita
博 山下
Kuniaki Okesawa
邦章 涌沢
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
East Japan Railway Co
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
East Japan Railway Co
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Abstract

PURPOSE:To detect a hindrance located farther than braking distance and measure the distance to the hindrance for improving safety and preventing a system becoming complicated. CONSTITUTION:An infrared camera 11 for taking pictures of the front direction of a running railroad vehicle and a laser distance sensor 19 for measuring the distance to a hindrance existing on the course are installed. The image taken by the infrared camera 11 is memorized in an image memory 13 through an A/D converter 12. A vehicle speed sensor 1 for detecting the speed of a running vehicle and a mileage sensor 12 for detecting a present position and a route data memory 16 in which route data are memorized beforehand are provided. Based on the detected signals from the vehicle speed sensor 1 and the mileage sensor 15 and the route data memorized in the memory 16, whether or not hindrances exist in the image memorized in the image memory 13 is judged by an calculation device 14, and the result of this judgment and the distance to the hindrance measured by the laser distance sensor 19 mentioned above is output by an output device 17 and informed to the driver.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、走行中の鉄道車両の進
路上に存在する支障物を検知する鉄道車両用支障物検知
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an obstacle detection device for a railway vehicle for detecting an obstacle existing on the course of a running railway vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】列車、電車等の鉄道車両の運行に際し、
車両の安全を確保するために走行する車両から前方を撮
影し、この撮影画像から進路上の支障物の有無を判定す
ることが考えられる。この場合、問題となるのは支障物
までの距離Laである。車両の制動距離をLとした場
合、もしもL<Laであれば衝突は回避可能である。し
かし、L>Laであれば折角支障物を検知できたとして
も衝突してしまう。従って、支障物は車両の前方L(制
動距離)以遠で検知されなければ意味がない。更に、運
転者が判断するための余裕ΔLを考慮すると、(L+Δ
L)以遠で障害物を検知する必要がある。
2. Description of the Related Art When operating trains, trains, and other railway vehicles,
In order to ensure the safety of the vehicle, it is possible to photograph the front of the traveling vehicle and determine the presence or absence of obstacles on the route from the photographed image. In this case, the problem is the distance La to the obstacle. When the braking distance of the vehicle is L, if L <La, the collision can be avoided. However, if L> La, a collision will occur even if an obstacle can be detected. Therefore, the obstacle is meaningless unless it is detected beyond the front L (braking distance) of the vehicle. Furthermore, considering the margin ΔL for the driver to judge, (L + Δ
It is necessary to detect obstacles beyond L).

【0003】上記撮影画像の画面内での(L+ΔL)前
方のレールの位置を判断する方法としては、以下の2通
りの方法が考えられる。 (1)2本のレール間距離は一定である。この特徴を利
用して、予め(L+ΔL)前方でレール間が何画素にな
るかをカメラの画角から計算しておいて、画面内での
(L+ΔL)前方のレールの位置を求める。
The following two methods are conceivable as a method of determining the position of the rail ahead (L + ΔL) in the screen of the photographed image. (1) The distance between the two rails is constant. Using this feature, the number of pixels between rails in front of (L + ΔL) is calculated in advance from the angle of view of the camera, and the position of the rail in front of (L + ΔL) in the screen is obtained.

【0004】しかしながら、この方法は線路が直進して
いる場合のみ有効であり、カーブしている場合には正確
な位置を計算できない。そこで、次の方法が考えられ
る。 (2)カメラを2台用いて、三角測量により距離を計算
し、(L+ΔL)前方のレールの位置を決定する。
However, this method is effective only when the line is straight, and the accurate position cannot be calculated when the line is curved. Therefore, the following method can be considered. (2) The distance is calculated by triangulation using two cameras, and the position of the rail in front of (L + ΔL) is determined.

【0005】画面内で(L+ΔL)前方のレールの位置
が分かれば、その位置を中心にして支障物有無の検査を
行う領域(支障物探索エリア)を設定し、同領域内で画
像処理を行う事により支障物の有無を判定する。
When the position of the front rail (L + ΔL) is known on the screen, an area (obstacle search area) for inspecting for the presence or absence of an obstacle is set around the position, and image processing is performed within the same area. The presence or absence of obstacles is determined by things.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記(1)、(2)の
方法は、共に画像処理等を行うことにより画面内でのレ
ールの位置を識別・認識する必要がある。その上で、
(1)、(2)の方法により(L+ΔL)前方の位置を
求める。しかし、(1)では線路がカーブしている場合
に位置を決定することが不可能であり、(2)ではカメ
ラ間の距離を車体の横幅以上にすることはできない。カ
メラ間距離が十分にとれないため精度的に問題がある。
更に、カメラを2台用いるためシステム全体が複雑化
し、計算所用時間も長くなり、その上コスト高になると
いう問題がある。
In the above methods (1) and (2), it is necessary to identify and recognize the position of the rail within the screen by performing image processing and the like. Moreover,
The position in front of (L + ΔL) is obtained by the methods (1) and (2). However, in (1), it is impossible to determine the position when the track is curved, and in (2), the distance between the cameras cannot be equal to or larger than the lateral width of the vehicle body. There is a problem in accuracy because the distance between cameras cannot be taken sufficiently.
Furthermore, since two cameras are used, the entire system becomes complicated, the time required for calculation is prolonged, and the cost is increased.

【0007】また、上記支障物探索エリア内で画像処理
を行うことにより検知された支障物は、車両の前方(L
+ΔL)から無限遠点(理論上)の間に存在する支障物
である。支障物までの距離Laに応じて運転者の対応は
変化する。Laが(L+ΔL)よりも少し大きければ急
ブレーキをかける必要がある。Laが(L+ΔL)より
もかなり大きければ汽笛を鳴らして様子を見ればよい。
支障物までの距離を知る方法としての画面内での支障物
の大きさとカメラの画角から計算する方法が考えられる
が、支障物の大きさは千差万別であり、この方法は不可
能である。
Further, the obstacle detected by performing the image processing in the obstacle searching area is in front of the vehicle (L
It is an obstacle existing between + ΔL) and the point at infinity (theoretically). The driver's response changes according to the distance La to the obstacle. If La is a little larger than (L + ΔL), it is necessary to brake suddenly. If La is considerably larger than (L + ΔL), you can ring the whistle and watch the situation.
As a method of knowing the distance to the obstacle, it is possible to calculate it from the size of the obstacle on the screen and the angle of view of the camera, but the size of the obstacle varies widely and this method is impossible. Is.

【0008】他方、距離(L+ΔL)は、列車の速度に
よって決まるものであり、車速により(L+ΔL)の距
離を変更することはより有効である。本発明は上記の点
を考慮してなされたもので、車両速度から(L+ΔL)
の距離を計算し、画面内での(L+ΔL)前方のレール
の位置を正確にしかも短時間で計算して支障物探索エリ
アを設定し、同エリア内での支障物の有無を正確に判定
できると共に、支障物までの距離を計測して運転者に報
知できる鉄道車両用支障物検知装置を提供することを目
的とする。
On the other hand, the distance (L + ΔL) is determined by the train speed, and it is more effective to change the distance (L + ΔL) depending on the vehicle speed. The present invention has been made in consideration of the above points, and from the vehicle speed, (L + ΔL)
Can calculate the distance of the rails, calculate the position of the rail in front of (L + ΔL) in the screen accurately and in a short time, set the obstacle search area, and accurately determine the existence of obstacles in the area. At the same time, it is an object of the present invention to provide an obstacle detection device for a rail vehicle that can measure the distance to an obstacle and notify the driver of the obstacle.

【0009】また、本発明は、先行列車有無の検査を行
うべき領域を正確に、しかも短時間で決定でき、制動距
離以遠の領域における先行車両の有無を確実に判定でき
ると共に、制限速度を算出して車両速度を制御できる安
全性の高い鉄道車両用支障物検知装置を提供することを
目的とする。
Further, according to the present invention, the area to be inspected for the presence of the preceding train can be accurately determined in a short time, the presence or absence of the preceding vehicle in the area beyond the braking distance can be reliably determined, and the speed limit is calculated. It is an object of the present invention to provide a highly safe obstacle detection device for a railway vehicle that can control vehicle speed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1の発明)第1の発明に係る鉄道車両用支障物検知
装置は、走行する鉄道車両の前方を撮影するように設置
された画像入力装置と、この画像入力装置により撮影さ
れた画像を記憶する画像メモリと、上記走行する車両の
現在位置を検出する位置検出手段と、上記走行する車両
の速度を検出する速度検出手段と、上記画像入力装置で
撮影された画像内でレールがどの様に見えるかを上記位
置検出手段で検出される車両位置に対応した路線データ
として予め記憶しておく路線データメモリと、上記速度
検出手段で検出される速度信号により支障物に対する衝
突回避可能な距離を求め、更に上記位置検出手段で検出
される位置検出信号及び上記路線データメモリに記憶さ
れた路線データから上記画像入力装置で得られた画面内
に支障物探索エリアを設定する支障物探索エリア設定手
段と、上記画像メモリに記憶された画像に対し、上記支
障物探索エリア内に支障物があるかどうかを判定する判
定手段と、上記車両の振動を検知する振動角検知手段
と、上記車両から支障物までの距離を計測する測距手段
と、上記画像入力装置で得られた画面内での支障物の位
置及び上記振動角検知手段で得られる振動角度から支障
物の方向を計算する演算手段と、この演算手段で得られ
た方向情報に基づいて上記測距手段の測距方向を制御駆
動する測距方向制御手段と、上記判定手段により判定し
た支障物の有無及び上記測距手段で計測した支障物まで
の距離を運転者に知らせる報知手段とを備えたことを特
徴とするものである。
(First Invention) An obstacle detection device for a railroad vehicle according to a first invention includes an image input device installed so as to capture the front of a traveling railcar, and an image captured by the image input device. An image memory for storing, position detecting means for detecting the current position of the traveling vehicle, speed detecting means for detecting the speed of the traveling vehicle, and how the rail is in the image captured by the image input device. The route data memory that stores in advance as route data corresponding to the vehicle position detected by the position detection means, and the distance at which a collision with an obstacle can be avoided by the speed signal detected by the speed detection means. Further, the obstacle search area is displayed in the screen obtained by the image input device from the position detection signal detected by the position detecting means and the route data stored in the route data memory. Setting means for setting an obstacle search area, determining means for determining whether or not there is an obstacle in the obstacle search area for the image stored in the image memory, and vibration for detecting the vibration of the vehicle. The angle detection means, the distance measurement means for measuring the distance from the vehicle to the obstacle, the position of the obstacle on the screen obtained by the image input device, and the vibration angle obtained by the vibration angle detection means Calculation means for calculating the direction of the object, distance measurement direction control means for controlling and driving the distance measurement direction of the distance measurement means based on the direction information obtained by this calculation means, and obstacles determined by the determination means. It is characterized in that it is provided with notifying means for notifying the driver of the presence or absence and the distance to the obstacle measured by the distance measuring means.

【0011】(第2の発明)第2の発明に係る鉄道車両
用支障物検知装置は、走行する鉄道車両の前方を撮影す
るように設置された画像入力装置と、この画像入力装置
により撮影された画像を記憶する画像メモリと、上記走
行する車両の現在位置を検出する位置検出手段と、上記
走行する車両の速度を検出する速度検出手段と、上記画
像入力装置で撮影された画像内でレールがどの様に見え
るかを上記位置検出手段で検出される車両位置に対応し
た路線データとして予め記憶しておく路線データメモリ
と、上記速度検出手段で検出される速度信号により先行
列車に対する衝突回避可能な距離を求め、更に上記位置
検出手段で検出される位置検出信号及び上記路線データ
メモリに記憶された路線データから上記画像入力装置で
得られた画面内に先行列車探索エリアを設定する先行列
車探索エリア設定手段と、上記画像メモリに記憶された
画像に対し、上記先行列車探索エリア内に先行列車がい
るかどうかを判定する判定手段と、上記車両から先行列
車までの距離を計測する距離計測手段と、この距離計測
手段により計測した先行列車までの距離に基づいて制限
速度を算出し、車両速度を制限する手段とを具備したこ
とを特徴とする。
(Second Invention) An obstacle detection device for a railway vehicle according to a second invention is an image input device installed so as to capture the front of a traveling railway vehicle, and an image captured by this image input device. An image memory for storing an image, a position detecting means for detecting the current position of the traveling vehicle, a speed detecting means for detecting the speed of the traveling vehicle, and a rail in the image captured by the image input device. It is possible to avoid a collision with a preceding train by a route data memory that stores in advance how the vehicle looks like as route data corresponding to the vehicle position detected by the position detecting unit and a speed signal detected by the speed detecting unit. Within the screen obtained by the image input device from the position detection signal detected by the position detecting means and the route data stored in the route data memory. A preceding train search area setting means for setting a row train search area, a judgment means for judging whether or not there is a preceding train in the preceding train search area for the image stored in the image memory, and a preceding train from the vehicle. And a means for limiting the vehicle speed by calculating a speed limit based on the distance to the preceding train measured by the distance measuring means.

【0012】[0012]

【作用】[Action]

(第1の発明)鉄道の敷設状況をデータ化した路線デー
タを予め路線データメモリに記憶しておき、位置検出手
段により走行中の車両の現在位置(例えば基準点からの
距離)を検出して路線データメモリの記憶内容を読出す
ことにより、車両前方の線路の敷設状況を確認すること
ができる。すなわち、現在位置を原点とする3次元座標
を設定した場合に、任意の距離R前方のレールの位置p
の座標を一意に定めることができる。走行する車両の前
方を撮影するように設置された画像入力装置、例えば赤
外線カメラでこの点pを撮影した場合に画面内でどこに
見えるかは、数学的な座標変換計算で求めることができ
る。従って、任意の距離R前方のレールが画面内でどこ
に見えるかが分かる。そこで、R=(L+ΔL)とした
場合のレールの画面内での位置を中心にして有限の大き
さの支障物探索エリアを設定し、同エリア内において画
像処理を行うことにより支障物の有無を判定する。更
に、画面内での支障物の位置及び振動角検知センサの出
力から支障物の方向を計算し、測距手段の測距方向を制
御駆動して支障物までの距離を計測する。そして、上記
判定結果に基づく支障物の有無、及び計測した支障物ま
での距離を運転者に報知する。
(First invention) Route data obtained by converting the laying condition of a railway into data is stored in advance in a route data memory, and the current position (for example, the distance from a reference point) of the running vehicle is detected by the position detecting means. By reading the stored contents of the route data memory, it is possible to confirm the laying condition of the line in front of the vehicle. That is, when three-dimensional coordinates with the current position as the origin are set, the position p of the rail ahead of the arbitrary distance R
The coordinates of can be uniquely determined. An image input device installed so as to photograph the front of the traveling vehicle, for example, an infrared camera, can be used to find where on the screen the point p is seen by mathematical coordinate conversion calculation. Therefore, it is possible to know where the rail ahead of the arbitrary distance R can be seen in the screen. Therefore, an obstacle search area with a finite size is set around the position of the rail in the screen when R = (L + ΔL), and image processing is performed in the area to determine the presence or absence of obstacles. judge. Furthermore, the direction of the obstacle is calculated from the position of the obstacle on the screen and the output of the vibration angle detection sensor, and the distance to the obstacle is measured by controlling and driving the distance measuring direction of the distance measuring means. Then, the driver is informed of the presence or absence of an obstacle based on the above determination result and the measured distance to the obstacle.

【0013】上記のように路線データを用いることによ
り、前方の線路が直線であっても曲がっていても、(L
+ΔL)前方のレールの画面内での位置を正確に計算す
ることができる。また、速度検出手段により得られる車
両の速度から制動距離Lを計算でき、余裕ΔLは上記制
動距離Lから求めることができる。例えば余裕ΔLは制
動距離Lの30%程度の値に設定する。これにより車速
に応じた(L+ΔL)を設定でき、より効率的に支障物
検知を行うことができる。また、画像処理等を行うこと
により、画面内でのレールの位置を識別・認識する必要
が無く、大幅に計算時間を短縮できる。更に、測距を行
うことにより支障物までの距離が分かるので、運転者は
支障物までの距離に応じた対応をとることができる。
By using the route data as described above, even if the front line is straight or curved, (L
+ ΔL) It is possible to accurately calculate the position of the front rail in the screen. Further, the braking distance L can be calculated from the speed of the vehicle obtained by the speed detecting means, and the margin ΔL can be obtained from the braking distance L. For example, the margin ΔL is set to a value of about 30% of the braking distance L. Thereby, (L + ΔL) can be set according to the vehicle speed, and the obstacle can be detected more efficiently. Further, by performing image processing or the like, there is no need to identify and recognize the position of the rail within the screen, and the calculation time can be greatly reduced. Further, since the distance to the obstacle is known by performing the distance measurement, the driver can take appropriate measures according to the distance to the obstacle.

【0014】(第2の発明)画像入力装置により撮影し
た車両前方の画像をディジタル化して画像メモリに記憶
する。この画像メモリに記憶された画像データを周知の
各種画像処理アルゴリズムにより2値化しレール部分を
2値画像として抽出し、その2値画像を画像メモリに記
録する。また、位置検出手段から車両の現在位置を読取
り、この現在位置に対応する路線データを路線データメ
モリから読み出す。そして、上記2値画像及び路線デー
タを用いて画面内に先行列車探索エリアを設定し、この
設定エリア内で各種画像処理を行うことにより先行列車
の有無を判定する。
(Second Invention) An image in front of the vehicle taken by the image input device is digitized and stored in the image memory. The image data stored in the image memory is binarized by various known image processing algorithms, the rail portion is extracted as a binary image, and the binary image is recorded in the image memory. Further, the current position of the vehicle is read from the position detecting means, and the route data corresponding to this current position is read from the route data memory. Then, the preceding train search area is set in the screen using the binary image and the route data, and various image processing is performed in the set area to determine the presence or absence of the preceding train.

【0015】先行列車が検出された場合には、距離計測
手段により先行列車までの距離を演算により求める。す
なわち、距離計測手段は、路線データメモリから読出し
た路線データを用いて画像処理により先行列車までの距
離を計測する。この計測処理により求めた先行列車まで
の距離に応じて車両の制限速度を演算処理により求め、
適性速度になるように車両速度を制限する。これにより
先行列車との距離を安全距離に保つことができる。
When the preceding train is detected, the distance measuring means calculates the distance to the preceding train. That is, the distance measuring means measures the distance to the preceding train by image processing using the route data read from the route data memory. According to the distance to the preceding train obtained by this measurement processing, the speed limit of the vehicle is calculated by calculation processing,
Limit the vehicle speed to the proper speed. This allows the distance from the preceding train to be kept at a safe distance.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。 (第1実施例)図1は本発明の第1実施例に係る鉄道車
両用支障物検知装置の構成を示すもので、撮像手段とし
ての赤外線カメラ11を備えている。この赤外線カメラ
11は図2で示すように列車車両10の先頭位置に取り
付けられ、車両の前方を撮影する。このカメラで撮影さ
れた映像信号は、A/D(アナログ/ディジタル)変換
器12でディジタルデータに変換される。そして、この
A/D変換器12からの出力信号は、演算装置14から
の命令に基づいて画像メモリ13に書き込まれる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows the construction of an obstacle detection device for a railway vehicle according to a first embodiment of the present invention, which is equipped with an infrared camera 11 as an image pickup means. The infrared camera 11 is attached to the head position of the train car 10 as shown in FIG. 2, and photographs the front of the car. A video signal captured by this camera is converted into digital data by an A / D (analog / digital) converter 12. The output signal from the A / D converter 12 is written in the image memory 13 based on the instruction from the arithmetic unit 14.

【0017】上記演算装置14には、車両10の速度を
検出する車速センサ1からの車速信号、車両10の現在
位置を検出するキロ程センサ15からのキロ程(基準点
からの距離)信号、及び予め路線データメモリ16に記
憶されている路線データ、ジャイロセンサ18からの車
両10の振動角度、レーザ測距センサ19からの支障物
までの距離が供給される。
The arithmetic unit 14 has a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor 1 for detecting the speed of the vehicle 10, a kilometer distance (distance from a reference point) signal from a kilometer sensor 15 for detecting the current position of the vehicle 10, Further, the route data stored in advance in the route data memory 16, the vibration angle of the vehicle 10 from the gyro sensor 18, and the distance to the obstacle from the laser distance measuring sensor 19 are supplied.

【0018】上記車速センサ1及びキロ程センサ15
は、図2で示すように車両10の車輪に取り付けられて
おり、例えばその回転数に対応した速度データ及び距離
データを出力する。
The vehicle speed sensor 1 and the distance sensor 15
Is attached to the wheels of the vehicle 10 as shown in FIG. 2, and outputs, for example, speed data and distance data corresponding to the number of revolutions thereof.

【0019】また、路線データメモリ16には、その一
例を図3(a),(b)に示すようにキロ程に対応する
線路形状を示す路線データが記憶される。この図3に示
す例では、キロ程0から100までは半径50m,交角
90°の右(R)カーブであり、その次に400mの直
線が続き、キロ程500から700までが半径100
m,交角60°の左(L)カーブであり、その後100
mの直線が続いている。上記図3において、BTC(Bi
ginning of Transition Curve )は緩和曲線起点、BC
C(Biginning of Circular Curve )は円曲線起点、E
CC(END of Circular Curve )は円曲線終点、ETC
(END of Transition Curve )は緩和曲線終点を示して
いる。上記図3に示した路線データは水平方向のもので
あるが、垂直方向の路線データも同様に例えばキロ程に
対応した線路の勾配が路線データメモリ16に記録され
る。
Further, the route data memory 16 stores route data showing a line shape corresponding to a kilometer as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). In the example shown in FIG. 3, there is a right (R) curve with a radius of 50 m and an intersection angle of 90 ° from 0 to 100 km, a straight line of 400 m follows, and a radius of 100 from 500 to 700 km.
It is a left (L) curve with m and an intersection angle of 60 °, then 100
A straight line of m continues. In FIG. 3 above, BTC (Bi
ginning of Transition Curve) is the starting point of the relaxation curve, BC
C (Biginning of Circular Curve) is the starting point of the circular curve, E
CC (END of Circular Curve) is the end of the circular curve, ETC
(END of Transition Curve) indicates the end point of the relaxation curve. Although the route data shown in FIG. 3 is for the horizontal direction, the route data for the vertical direction is also recorded in the route data memory 16 in the same way, for example, the slope of the line corresponding to about kilometer.

【0020】上記ジャイロセンサ18及びレーザ測距セ
ンサ19は、図2に示すように赤外線カメラ11の近く
に設置されており、ジャイロセンサ18はカメラ取付位
置における車両10のヨーイング角度及びピッチング角
度を出力する。
The gyro sensor 18 and the laser distance measuring sensor 19 are installed near the infrared camera 11 as shown in FIG. 2, and the gyro sensor 18 outputs the yawing angle and the pitching angle of the vehicle 10 at the camera mounting position. To do.

【0021】上記図1における演算装置14は、大きく
分けて4つの部分、つまり、2値化手段14a、支障物
探索エリア設定手段14b、支障物有無判定手段14c
及びレーザビーム方向設定手段14dから成っている。
2値化手段14aは、画像メモリ13から画像データを
得た後、各種画像処理アルゴリズムにより2値化を行
い、この2値画像を画像メモリ13に記録する。支障物
探索エリア設定手段14bは、車速センサ1からの車速
信号、キロ程センサ15からのキロ程信号、路線データ
メモリ16からの路線データ及び画像メモリ13からの
2値画像を用いて支障物有無の検査を行う領域(支障物
探索エリア)を画面内に設定する。支障物有無判定手段
14cは、上記領域(支障物探索エリア)内で各種画像
処理を行うことにより支障物の有無を判定する。レーザ
ビーム方向設定手段14dは、画面内での支障物の位置
及びジャイロセンサ18の出力から支障物の方向を計算
し、レーザ測距センサ19に出力する。
The arithmetic unit 14 in FIG. 1 is roughly divided into four parts, that is, a binarizing means 14a, an obstacle search area setting means 14b, and an obstacle presence / absence determining means 14c.
And a laser beam direction setting means 14d.
The binarization unit 14 a obtains image data from the image memory 13, binarizes the image data by various image processing algorithms, and records the binary image in the image memory 13. The obstacle search area setting means 14b uses the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 1, the kilometer distance signal from the kilometer distance sensor 15, the route data from the route data memory 16 and the binary image from the image memory 13 to determine whether there is an obstacle. The area (obstacle search area) to be inspected is set on the screen. The obstacle presence / absence determining unit 14c determines presence / absence of an obstacle by performing various image processes in the area (obstacle search area). The laser beam direction setting means 14d calculates the direction of the obstacle from the position of the obstacle on the screen and the output of the gyro sensor 18, and outputs it to the laser distance measuring sensor 19.

【0022】レーザ測距センサ19は、レーザビーム方
向設定手段19a及びレーザ測距手段19bから成って
いる。レーザビーム方向設定手段19aは、レーザビー
ム方向設定手段14dにより出力された支障物の方向に
基づいてレーザビームの方向を制動駆動する。レーザ測
距手段19bは、上記レーザビーム方向制御駆動手段1
9aによって定められた方向にレーザ測距を行い、支障
物までの距離を演算装置14に出力する。
The laser distance measuring sensor 19 comprises a laser beam direction setting means 19a and a laser distance measuring means 19b. The laser beam direction setting means 19a brakes the direction of the laser beam based on the direction of the obstacle outputted by the laser beam direction setting means 14d. The laser distance measuring means 19b is the laser beam direction control driving means 1 described above.
Laser distance measurement is performed in the direction determined by 9a, and the distance to the obstacle is output to the arithmetic unit 14.

【0023】そして、上記演算装置14により求めた支
障物の有無及び支障物までの距離が出力装置17に送ら
れて運転者に報知される。図4は上記演算装置14にお
ける動作の流れを示すものである。ステップ101で、
車両の現在位置に対応するキロ程を設定する。次のステ
ップ102で、赤外線カメラ11の出力をA/D変換器
12でディジタル化し、画像メモリ13に記憶する。ス
テップ103では、上記画像メモリ13に記憶された画
像データを周知の各種画像処理アルゴリズムにより2値
化しレール部分を2値画像として抽出し、その2値画像
を画像メモリ13に記録する。
Then, the presence / absence of the obstacle and the distance to the obstacle determined by the arithmetic unit 14 are sent to the output device 17 to notify the driver. FIG. 4 shows a flow of operations in the arithmetic unit 14. In step 101,
Set the distance in kilometers corresponding to the current position of the vehicle. In the next step 102, the output of the infrared camera 11 is digitized by the A / D converter 12 and stored in the image memory 13. In step 103, the image data stored in the image memory 13 is binarized by various known image processing algorithms to extract the rail portion as a binary image, and the binary image is recorded in the image memory 13.

【0024】ステップ104で、キロ程センサ15から
車両の現在位置に対応するキロ程を読み取る。ステップ
105では、このキロ程に対応する路線データを路線デ
ータメモリ16から読み出す。次にステップ120で、
車速センサ1により検出した車速信号(車両速度)を読
み取る。ステップ106では、上記2値画像及び路線デ
ータを用いて後述する方法に従って画面内に支障物探索
エリアを設定する。ステップ107で、上記支障物探索
エリア内で後述する各種画像処理を行うことにより支障
物の有無を判定する。
In step 104, the kilometer corresponding to the current position of the vehicle is read from the kilometer sensor 15. In step 105, the route data corresponding to this kilometer is read from the route data memory 16. Then in step 120,
The vehicle speed signal (vehicle speed) detected by the vehicle speed sensor 1 is read. In step 106, an obstacle search area is set on the screen according to a method described later using the binary image and the route data. In step 107, the presence / absence of an obstacle is determined by performing various kinds of image processing described later in the obstacle search area.

【0025】そして、次のステップ108で上記ステッ
プ107で支障物が検出されたかどうかを判断し、支障
物が検出された場合にはステップ109に進み、後述す
る方法によりレーザビームの方向を設定し、ステップ1
10でレーザ測距を行って支障物までの距離を計測す
る。ステップ111で支障物の存在及び支障物までの距
離を運転者に報知するような出力表示を実行させる。ス
テップ112で運転終了かどうかを判断し、終了ならば
本処理は終了し、運転終了でなければステップ102に
戻って上記動作を繰り返す。
Then, in the next step 108, it is judged whether or not the obstacle is detected in the above step 107, and if the obstacle is detected, the process proceeds to step 109, and the direction of the laser beam is set by the method described later. , Step 1
Laser distance measurement is performed at 10 to measure the distance to the obstacle. In step 111, output display is executed to inform the driver of the existence of the obstacle and the distance to the obstacle. In step 112, it is judged whether or not the operation is completed. If the operation is completed, this processing is ended.

【0026】次に、上記ステップ106における支障物
探索エリアを設定する方法について説明する。図5は上
記方法の処理の流れの一例を示すものである。ステップ
201は、前記ステップ104,105に相当してい
る。この操作により、進行方向前方の線路の敷設状況が
分かる。ステップ205は、車速に対応した制動距離L
と運転者が判断するための余裕ΔLの和を計算する。制
動距離Lは、車速、車体重量、ブレーキ特性等から計算
可能であり、余裕ΔLは例えば制動距離Lの30%程度
に設定すれば良い。
Next, a method for setting the obstacle search area in step 106 will be described. FIG. 5 shows an example of the processing flow of the above method. Step 201 corresponds to steps 104 and 105. By this operation, the laying condition of the track ahead in the traveling direction can be known. Step 205 is a braking distance L corresponding to the vehicle speed.
Then, the sum of the margins ΔL for the driver to judge is calculated. The braking distance L can be calculated from the vehicle speed, the vehicle body weight, the braking characteristics, etc., and the margin ΔL may be set to about 30% of the braking distance L, for example.

【0027】次にステップ202で、図6に示すような
3次元座標系20を設定し、(L+ΔL)m前方の左右
のレールの中央の点p21の座標(x,y,z)を計算
する。ステップ203では、赤外線カメラ11で点p2
1を撮影した場合、図7に示すように点pが画像23内
で見える位置(m,n)24を計算する。
Next, in step 202, the three-dimensional coordinate system 20 as shown in FIG. 6 is set, and the coordinates (x, y, z) of the center point p21 of the left and right rails in front of (L + ΔL) m are calculated. . At step 203, the infrared camera 11 makes a point p2.
When 1 is photographed, the position (m, n) 24 where the point p is visible in the image 23 is calculated as shown in FIG.

【0028】図7は赤外線カメラ11により撮影後、画
像メモリ13に記憶されているディジタル画像である。
座標(m,n)24は、前記3次元座表系20で一意に
定めることのできるカメラ取付位置、角度及びカメラの
画角をパラメータとする数学的な座標変換計算で与えら
れる。ステップ204では、画面内で点pが見える位置
(m,n)24を中心にして支障物探索エリア25を設
定する。支障物探索エリアの大きさは任意であるが、大
きすぎると無意味であり、小さ過ぎると検査すべき領域
を含まなくなり問題である。
FIG. 7 shows a digital image stored in the image memory 13 after being photographed by the infrared camera 11.
The coordinates (m, n) 24 are given by a mathematical coordinate conversion calculation using the camera mounting position, the angle, and the angle of view of the camera, which can be uniquely determined by the three-dimensional coordinate system 20, as parameters. In step 204, the obstacle search area 25 is set around the position (m, n) 24 where the point p can be seen on the screen. The size of the obstacle search area is arbitrary, but if it is too large, it is meaningless, and if it is too small, the area to be inspected is not included, which is a problem.

【0029】以下に支障物探索エリアの大きさを設定す
る方法の一例を示す。車両の建築限界を考慮すると、線
路上3.8m×3.8mの領域に支障物がなければ問題
はないと考えられる。そこで、(L+ΔL)m前方の
3.8m×3.8mの領域が画面内でどの程度の大きさ
になるのかを計算する。例えば(L+ΔL)が1500
mの場合について考える。これは、水平及び垂直方向の
画素数、カメラの水平及び垂直方向の画角によって決ま
る。画素数を640×486、画角を3.5°×2.7
°とすれば、1500m前方の3.8m×3.8mの領
域は画面内で27×27(画素)の大きさになる。そこ
で、上記座標(m,n)24を中心に図7に示すように
27×27(画素)の大きさの支障物探索エリア25を
設定する。上記(L+ΔL)の距離が1500m以外の
場合も同様にして画面内での支障探索エリアの大きさを
決定することができる。
An example of a method for setting the size of the obstacle search area will be described below. Considering the construction limit of the vehicle, it is considered that there will be no problem if there is no obstacle in the area of 3.8 m × 3.8 m on the track. Therefore, the size of the 3.8 m × 3.8 m region in front of (L + ΔL) m in the screen is calculated. For example, (L + ΔL) is 1500
Consider the case of m. This depends on the number of pixels in the horizontal and vertical directions and the angle of view in the horizontal and vertical directions of the camera. The number of pixels is 640x486, and the angle of view is 3.5 ° x2.7.
If the angle is °, the area of 3.8 m × 3.8 m ahead of 1500 m has a size of 27 × 27 (pixels) in the screen. Therefore, as shown in FIG. 7, an obstacle search area 25 having a size of 27 × 27 (pixels) is set around the coordinate (m, n) 24. Even when the distance (L + ΔL) is other than 1500 m, the size of the obstacle search area on the screen can be determined in the same manner.

【0030】本実施例では、路線データとして図3に示
すような線路の敷設状況を表すデータを用いて上記座標
(m,n)24を毎回計算しているが、上記ステップ2
03で求めた座標(m,n)24をキロ程と対応させて
記憶しておき、路線データとして用いることも考えられ
る。即ち、キロ程に対応する上記座標(m,n)24が
分かりさえすれば路線データは何れの形で記憶しても良
い。
In this embodiment, the coordinate (m, n) 24 is calculated every time using the data showing the laying condition of the track as shown in FIG. 3 as the track data.
It is also possible to store the coordinate (m, n) 24 obtained in 03 in association with the distance of about kilometer and use it as route data. That is, the route data may be stored in any form as long as the coordinates (m, n) 24 corresponding to the kilometer are known.

【0031】上記図5に示した方法は、車両の振動の影
響が無視できる様な場合に可能である。実際には振動の
ため車両に対するカメラ取付位置及び角度が変化し、画
像に位置ズレが生じる。即ち、車両が静止していた場合
の画像とは異なった画像が撮像される。上記ステップ2
03で求めた点pが画像23内で見える位置(m,n)
24は車両が静止していた場合の画面内での位置であ
る。振動のためカメラ取付位置及び角度が大きく変化し
た場合に、上記位置(m,n)24が画面内でずれてし
まい問題となる。そこで、振動の影響を排除する方法の
処理流れを図8に示す。
The method shown in FIG. 5 is possible when the influence of vehicle vibration can be ignored. Actually, the position and angle of the camera attached to the vehicle change due to the vibration, which causes a positional shift in the image. That is, an image different from the image when the vehicle is stationary is captured. Step 2 above
The position (m, n) where the point p obtained in 03 is visible in the image 23
24 is the position in the screen when the vehicle is stationary. When the camera mounting position and the angle greatly change due to vibration, the position (m, n) 24 is displaced in the screen, which is a problem. Therefore, FIG. 8 shows a processing flow of a method for eliminating the influence of vibration.

【0032】図8のステップ201は、図5のステップ
201と同じ内容である。ステップ301では、路線デ
ータメモリ16に記憶された路線データを用いて左右の
レールを描画した図9に示すレール画像30を画像メモ
リ13上に生成する。レール画像30は、例えば、ビッ
ト“0”の背景にビット“1”でレールを描いたような
2値画像である。
Step 201 in FIG. 8 has the same contents as step 201 in FIG. In step 301, the rail image 30 shown in FIG. 9 in which the left and right rails are drawn using the route data stored in the route data memory 16 is generated on the image memory 13. The rail image 30 is, for example, a binary image in which a rail is drawn with a bit “1” on the background of a bit “0”.

【0033】レール画像30の生成方法の一例を以下に
示す。図5のステップ202において(L+ΔL)m前
方の点だけではなく、例えば200〜1500m前方の
点を100mおきに計算し、ステップ203でその画面
内での座標を求める。それらは、レール中央部の座標で
あるため、距離に応じたレール間画素数を加えることに
より左右のレールの座標を求める。その座標を直線で結
び200〜1500m前方の左右のレール画像を生成す
る。必ずしも200〜1500mを100mおきに計算
する必要は全くなく、臨機応変に変更して良いことは言
うまでもない。また、前述したように、上記ステップ3
01で計算した200〜1500m前方100m毎の左
右のレールの画面内での座標をキロ程と対応させて記憶
しておき、路線データとして用いることも考えられる。
その他、路線データの記憶方法としては、キロ程に対応
するレール画像30が生成できさえすれば何れの方法で
も問題はない。
An example of a method of generating the rail image 30 is shown below. In step 202 of FIG. 5, not only a point in front of (L + ΔL) m but also a point in front of 200 to 1500 m is calculated every 100 m, and in step 203, coordinates on the screen are obtained. Since these are the coordinates at the center of the rail, the coordinates of the left and right rails are obtained by adding the number of inter-rail pixels according to the distance. The coordinates are connected by a straight line to generate left and right rail images 200 to 1500 m ahead. Needless to say, it is not always necessary to calculate 200 to 1500 m every 100 m, and it is possible to change it flexibly. Further, as described above, the above step 3
It is also conceivable that the coordinates of the left and right rails in 100 m ahead of 200 to 1500 m calculated in 01 are stored in association with the distance in kilometers and used as route data.
In addition, there is no problem in storing any route data as long as the rail image 30 corresponding to about a kilometer can be generated.

【0034】ステップ302では、ステップ103によ
り生成された図10に示すレール部分を抽出した2値画
像31と上記レール画像30との相関を取ることにより
ズレ量ρm,ρnを求める。上記2値画像31は図10
に示すように、例えばレール34a部分がビット“1”
で表されている様な2値画像である。上記ズレ量ρm3
5mは図11に示すように、実際のレール34と描画し
たレール33の水平方向(m軸方向)にずれている画素
数であり、ズレ量ρn35nは垂直方向(n軸方向)に
ずれている画素数である。
In step 302, the shift amounts ρm and ρn are obtained by correlating the binary image 31 extracted from the rail portion shown in FIG. 10 generated in step 103 with the rail image 30. The binary image 31 is shown in FIG.
As shown in, for example, the rail 34a part is a bit "1".
It is a binary image as represented by. The amount of deviation ρm3
As shown in FIG. 11, 5 m is the number of pixels displaced in the horizontal direction (m-axis direction) between the actual rail 34 and the drawn rail 33, and the deviation amount ρn35n is displaced in the vertical direction (n-axis direction). The number of pixels.

【0035】図9に示すようにレール画像30に、描画
したレール33を囲むようなウィンドウ32を設定す
る。2枚の画像が全く重なった状態から一方の画像を上
下左右にずらしてウィンドウ32内での相関値を求め
る。具体的には、レール画像30と2値画像31の論理
積画像を求めてウィンドウ32内でのビット“1”の総
和を相関値とする。相関値が最大となるときの水平方向
のずらし量をズレ量ρm、垂直方向のずらし量をズレ量
ρnと見なす。相関を取るウィンドウの設定の仕方は必
ずしも上記の方法である必要はなく、ズレ量ρm,ρn
を正確に求めることができさえすれば何れのウィンドウ
でも良い。
As shown in FIG. 9, a window 32 is set in the rail image 30 so as to surround the drawn rail 33. The correlation value in the window 32 is obtained by shifting one image vertically and horizontally from the state in which the two images completely overlap. Specifically, a logical product image of the rail image 30 and the binary image 31 is obtained, and the sum total of bits “1” in the window 32 is set as the correlation value. The shift amount in the horizontal direction when the correlation value is maximum is regarded as the shift amount ρm, and the shift amount in the vertical direction is regarded as the shift amount ρn. The method of setting the window for obtaining the correlation does not necessarily have to be the above method, and the deviation amounts ρm, ρn
Any window may be used as long as it can be accurately obtained.

【0036】次にステップ303で上記ズレ量ρm35
m,ρn35nを補正して支障物探索エリア25を設定
する。図12に示すように、(L+ΔL)m前方のレー
ルの中央の点p21が画像23内で見える位置(m,
n)24をズレ量ρm35m,ρn35nだけ補正した
点(m+ρm,n+ρn)36を中心にして(L+Δ
L)に対応した大きさの支障物探索エリア25を設定す
る。すなわち、画面内でのズレ量を求め、そのズレ量だ
け補正することにより正確な支障物探索エリア25を設
定することができる。
Next, at step 303, the above deviation amount ρm35.
The obstacle search area 25 is set by correcting m and ρn35n. As shown in FIG. 12, a point p21 at the center of the rail in front of (L + ΔL) m is visible in the image 23 at a position (m,
n) 24 is corrected by the deviation amounts ρm35m and ρn35n, and a point (m + ρm, n + ρn) 36 is centered (L + Δ
The obstacle search area 25 having a size corresponding to L) is set. That is, an accurate obstacle search area 25 can be set by obtaining the amount of deviation on the screen and correcting the amount of deviation.

【0037】図4のステップ107における支障物有無
判定処理の一例を図13に示す。本装置は撮像手段とし
て赤外線カメラ11を使用している。赤外線カメラ11
で自動車等の支障物を撮影すると、エンジン等の高温部
分が明るく映るという特徴がある。この特徴を利用し
て、支障物探索エリア25内に高輝度部分が存在すれば
支障物有りと判断する。ステップ401では、画像メモ
リ13に記憶されているディジタル画像23から、支障
物探索エリア25内の画像データを取り出す。ステップ
402では例えば適当な閾値でもって上記画像データを
2値化し、高輝度部分(背景に比べて輝度が高い部分)
を抽出する。この場合、例えば高輝度部分はビット
“1”で、その他の部分は“0”とする。
FIG. 13 shows an example of the obstacle presence / absence determination processing in step 107 of FIG. This apparatus uses an infrared camera 11 as an image pickup means. Infrared camera 11
When shooting obstacles such as automobiles, the high temperature part such as the engine is brightly imaged. Using this feature, if there is a high-luminance portion in the obstacle search area 25, it is determined that there is an obstacle. In step 401, the image data in the obstacle search area 25 is extracted from the digital image 23 stored in the image memory 13. In step 402, for example, the image data is binarized with an appropriate threshold value, and a high-luminance portion (a portion having a higher luminance than the background)
To extract. In this case, for example, the high-luminance portion is bit "1" and the other portions are "0".

【0038】ステップ403では、上記ステップ402
により生成された2値画像に高輝度部分が抽出されてい
るかどうかを判定する。判定方法の一例とし、ビット
“1”の部分が存在すれば支障物ありと判断し、ステッ
プ404Yに進む。支障物無しの場合はステップ404
Nに進む。本方法は、支障物探索エリア25内の高輝度
部分の存在有無により支障物の有無を判定するものであ
り、ステップ402における2値化の方法は高輝度部分
を抽出できる方法であれば何れの方法であっても良く、
またステップ403の高輝度部分有無の判定方法も必ず
しも上記方法でなければならないという理由は全く無
い。
In step 403, the above step 402 is performed.
It is determined whether the high-intensity part is extracted in the binary image generated by. As an example of the determination method, if there is a bit "1" portion, it is determined that there is an obstacle, and the process proceeds to step 404Y. If there is no obstacle, step 404
Proceed to N. This method determines the presence or absence of an obstacle based on the presence or absence of a high-intensity part in the obstacle search area 25, and the binarization method in step 402 is any method that can extract the high-intensity part. Can be a method,
Further, there is no reason that the method of determining the presence / absence of the high-luminance portion in step 403 is not necessarily the above method.

【0039】以上の処理により得られた支障物有無判定
結果404Y或いは404Nが図4のステップ108に
出力され、支障物が存在すればステップ109に進んで
支障物までの距離を計測する。ここではレーザビームを
用いて測距を行う方法を示す。なお、測距手段として必
ずレーザビームを用いなくてはならないという理由は全
くなく、支障物までの距離が計測できさえすれば何れの
手段であってもよい。
The obstacle presence / absence determination result 404Y or 404N obtained by the above processing is output to step 108 of FIG. 4, and if there is an obstacle, the process proceeds to step 109 to measure the distance to the obstacle. Here, a method of performing distance measurement using a laser beam will be described. There is no reason that the laser beam must be used as the distance measuring means, and any means can be used as long as the distance to the obstacle can be measured.

【0040】図4におけるステップ109のレーザビー
ム方向設定処理の一例を以下に示す。図14は支障物が
存在する画像である。画面の大きさを2M×2N(画
素)とし、カメラ画角を水平方向2θh(°)、垂直方
向2θv(°)とする。画面内での支障物の座標41を
(m0 ,n0 )とし、画面中心40を(M,N)とす
る。このときカメラの光軸から見た支障物の方向角度
(水平方向をΘh、垂直方向をΘvとする)は次式で与
えられる。ただし、水平方向は中心より右側を正とし、
垂直方向は中心より上側を正とする。
An example of the laser beam direction setting process of step 109 in FIG. 4 is shown below. FIG. 14 is an image in which an obstacle exists. The screen size is 2M × 2N (pixels), and the camera view angle is 2θh (°) in the horizontal direction and 2θv (°) in the vertical direction. The coordinates 41 of the obstacle on the screen are (m0, n0), and the screen center 40 is (M, N). At this time, the direction angle of the obstacle viewed from the optical axis of the camera (the horizontal direction is Θh and the vertical direction is Θv) is given by the following equation. However, in the horizontal direction, the right side from the center is positive,
In the vertical direction, the upper side of the center is positive.

【0041】Θh=(m0 −M)・θh/M Θv=−(n0 −N)・θv/N 図15は車両を正面から見た図である。赤外線カメラ1
1、レーザ測距センサ19は同軸上に設置してあり、そ
の光軸上に設置してあり、その光軸は同じ方向である。
ゆえにレーザ測距センサ19から見た支障物の方向角度
Θh′,Θv′は、レーザ測距センサ19と赤外線カメ
ラ11の取付け位置高さの差Δh42を補正したものと
なる。この計算は数学的な座標変換で与えられる。他
方、画像を赤外線カメラ11から取込んで上記処理を行
っている間に車両は進行している。このためレーザ測距
を行う時の支障物方向角度が画像を取込んだ時点での支
障物方向角度とは異なってしまう。上記のような事態を
回避するため、図15に示すようにジャイロセンサ18
を赤外線カメラ11の近くに取付ける。ジャイロセンサ
18はカメラ取付位置における車両のヨーイング角度α
及びピッチング角度βを出力する。画像取込み時のヨー
イング角度をα0 、ピッチング角度をβ0 とする。レー
ザ測距を行う直前のヨーイング角度をα1 、ピッチング
角度をβ1 とする。レーザ測距センサ19から見た支障
物方向角度Θh′,Θv′は、最終的に次式で与えられ
る。
Θh = (m0-M) θh / M Θv =-(n0-N) θv / N FIG. 15 is a front view of the vehicle. Infrared camera 1
1. The laser distance measuring sensor 19 is installed coaxially and on its optical axis, and its optical axis is in the same direction.
Therefore, the azimuth angles Θh ′ and Θv ′ of the obstacle viewed from the laser distance measuring sensor 19 are obtained by correcting the difference Δh42 in the mounting position height between the laser distance measuring sensor 19 and the infrared camera 11. This calculation is given by a mathematical coordinate transformation. On the other hand, the vehicle is moving while capturing the image from the infrared camera 11 and performing the above processing. Therefore, the obstruction direction angle at the time of performing the laser distance measurement is different from the obstruction direction angle at the time of capturing the image. In order to avoid the above situation, as shown in FIG.
Is mounted near the infrared camera 11. The gyro sensor 18 determines the yawing angle α of the vehicle at the camera mounting position.
And the pitching angle β. The yawing angle and the pitching angle are β0 and β0, respectively. The yawing angle just before the laser distance measurement is α1, and the pitching angle is β1. Obstacle direction angles Θh ′ and Θv ′ viewed from the laser distance measuring sensor 19 are finally given by the following equations.

【0042】Θh′=Θh′+(α1 −α0 ) Θv′=Θv′+(β1−β0 ) 次に図4におけるステップ110のレーザ測距の一例を
以下に示す。上記のΘh′,Θv′が図1のレーザビー
ム方向設定手段14dからレーザビーム方向制御駆動手
段19aに渡されてレーザ測距が行われる。
[Theta] h '= [Theta] h' + ([alpha] 1- [alpha] 0) [Theta] v '= [Theta] v' + ([beta] 1- [beta] 0) Next, an example of the laser distance measurement in step 110 in FIG. 4 will be described below. The above-mentioned Θh ′ and Θv ′ are passed from the laser beam direction setting means 14d of FIG. 1 to the laser beam direction control drive means 19a to perform laser distance measurement.

【0043】図16にレーザビーム方向制御駆動手段1
9aの原理の一例を示す。これは、ウエッジプリズム回
転方式と呼ばれるものである。くさび状のプリズム4
4,45を回転することによりレーザビームを任意の方
向に振らせる。図17はプリズム44,45を横方向か
ら見た図である。同図に示すようにウエッジでのレーザ
ビームの屈折する角度48をθとすると、図16に示す
ようにビームの走査できる範囲46は4θの円錐形の範
囲になる。2個のプリズム44,45のうち1個のプリ
ズムで周方向の位置を、もう1個のプリズムで半径方向
の位置を変化させることができる。即ち、プリズム4
4,45の回転角度を制御することにより、所定の方向
にレーザビームを振らせることができる。
FIG. 16 shows a laser beam direction control driving means 1
An example of the principle of 9a is shown. This is called a wedge prism rotation method. Wedge-shaped prism 4
The laser beam is swung in an arbitrary direction by rotating 4, 45. FIG. 17 is a view of the prisms 44 and 45 as seen from the lateral direction. Assuming that the refraction angle 48 of the laser beam at the wedge is θ as shown in the figure, the scannable range 46 of the beam is a conical range of 4θ as shown in FIG. One of the two prisms 44 and 45 can change the position in the circumferential direction, and the other prism can change the position in the radial direction. That is, the prism 4
The laser beam can be swung in a predetermined direction by controlling the rotation angles of 4, 45.

【0044】図18にレーザビーム方向制御駆動手段1
9aの一例を示す。レーザビームの方向角度Θh′,Θ
v′がレーザビーム方向設定手段14dからレーザビー
ム方向制御駆動手段19a内のサーボドライバ50に渡
される。このサーボドライバ50は角度Θh′に対応し
た量だけモータ51aを回転させてウエッジプリズム4
4を回転させる。モータ51aにはエンコーダ52aが
取付けてあり、その回転角度がサーボドライバ50にフ
ィードバックされて制御される。同様にΘv′に対応し
た量だけモータ51bを回転させてウエッジプリズム4
5を回転させる。モータ51bにはエンコーダ52bが
取付けてあり、その回転角度がサーボドライバ50にフ
ィードバックされて制御される。一方、レーザ測距手段
19bから出力されたレーザビーム47はウエッジプリ
ズム44,45を通過することにより支障物の方向に向
かう。これにより例えばパルス時間差計数法により支障
物までの距離が計測され、演算装置14にその値が渡さ
れる。この結果、図4のステップ111で演算装置14
により出力装置17を介して運転者に支障物の存在及び
支障物までの距離が報知される。
FIG. 18 shows a laser beam direction control driving means 1
An example of 9a is shown. Direction angle of laser beam Θh ′, Θ
v'is passed from the laser beam direction setting means 14d to the servo driver 50 in the laser beam direction control driving means 19a. The servo driver 50 rotates the motor 51a by an amount corresponding to the angle Θh 'to drive the wedge prism 4
Rotate 4. An encoder 52a is attached to the motor 51a, and its rotation angle is fed back to the servo driver 50 to be controlled. Similarly, by rotating the motor 51b by an amount corresponding to Θv ', the wedge prism 4
Rotate 5. An encoder 52b is attached to the motor 51b, and its rotation angle is fed back to the servo driver 50 to be controlled. On the other hand, the laser beam 47 output from the laser distance measuring means 19b goes toward the obstacle by passing through the wedge prisms 44 and 45. Thereby, the distance to the obstacle is measured by, for example, the pulse time difference counting method, and the value is passed to the arithmetic unit 14. As a result, in step 111 of FIG.
Thus, the driver is notified of the existence of the obstacle and the distance to the obstacle via the output device 17.

【0045】なお、上記実施例では、例えば踏切に停止
している自動車等を支障物として検出する場合について
示したが、その他、先行列車との距離が近付いた場合に
は、上記実施例と同様にして先行列車を支障物として対
処することができる。すなわち、上記実施例と同様の処
理により先行列車の有無を判定し、先行列車がいる場合
は、先行列車までの距離を計測し、その距離に応じて車
両の制限速度を演算処理により求め、適性速度になるよ
うに車両速度を制限する。これにより先行列車との距離
を安全距離に保つことができる。
In the above embodiment, the case where a vehicle stopped at a railroad crossing is detected as an obstacle is shown. However, when the distance from the preceding train is short, the same as in the above embodiment. Then, the preceding train can be dealt with as an obstacle. That is, the presence or absence of a preceding train is determined by the same processing as in the above-mentioned example, and when there is a preceding train, the distance to the preceding train is measured, the speed limit of the vehicle is calculated by the calculation processing according to the distance, and the aptitude Limit vehicle speed to speed. This allows the distance from the preceding train to be kept at a safe distance.

【0046】(第2実施例)次に本発明の第2実施例に
ついて説明する。この第2実施例は、先行列車を支障物
として検知する場合の他の例を示したものである。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment shows another example in which the preceding train is detected as an obstacle.

【0047】図19は本発明の第2実施例に係る鉄道車
両用支障物検知装置の構成を示すブロック図である。同
図において、11aは車両の前方を撮影するCCDカメ
ラであり、このCCDカメラ11aで撮影された映像信
号は、A/D変換器12でディジタルデータに変換さ
れ、演算装置14からの命令に基づいて画像メモリ13
に書き込まれる。
FIG. 19 is a block diagram showing the structure of an obstacle detection device for a railway vehicle according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 11a is a CCD camera for photographing the front of the vehicle, and the video signal photographed by this CCD camera 11a is converted into digital data by the A / D converter 12, and based on a command from the arithmetic unit 14. Image memory 13
Written in.

【0048】上記演算装置14には、車両の速度を検出
する車速センサ1からの車速信号、車両の現在位置を検
出するキロ程センサ15からのキロ程信号、及び予め路
線データメモリ16に記憶されている路線データが供給
される。
In the arithmetic unit 14, the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 1 for detecting the speed of the vehicle, the kilometer distance signal from the kilometer distance sensor 15 for detecting the current position of the vehicle, and the route data memory 16 are stored in advance. The route data is being supplied.

【0049】上記演算装置14は、2値化手段14A、
先行列車探索エリア設定手段14B、先行列車有無判定
手段14C及び先行列車までの距離計測手段14Dから
成っている。2値化手段14Aは、画像メモリ13から
画像データを得た後、各種画像処理アルゴリズムにより
2値化を行い、この2値画像を画像メモリ13に記録す
る。先行列車探索エリア設定手段14Bは、車速センサ
1からの車速信号、キロ程センサ15からのキロ程信
号、路線データメモリ16からの路線データ及び画像メ
モリ13からの2値画像を用いて先行列車有無の検査を
行う領域(先行列車探索エリア)を画面内に設定する。
先行列車有無判定手段14Cは、上記領域(先行列車探
索エリア)内で各種画像処理を行うことにより先行列車
の有無を判定する。先行列車までの距離計測手段14D
は、画面内での先行列車の位置、キロ程センサ15から
のキロ程信号及び路線データメモリ16からの路線デー
タにより先行列車までの距離を計算し、制限速度演算制
御装置2に出力する。
The arithmetic unit 14 has a binarizing means 14A,
The preceding train search area setting means 14B, the preceding train presence / absence determining means 14C, and the distance measuring means 14D to the preceding train. The binarizing means 14A, after obtaining the image data from the image memory 13, binarizes it by various image processing algorithms and records the binary image in the image memory 13. The preceding train search area setting means 14B uses the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 1, the kilometer signal from the kilometer sensor 15, the route data from the route data memory 16 and the binary image from the image memory 13 to determine whether or not there is a preceding train. Set the area (preceding train search area) to be inspected on the screen.
The preceding train presence / absence determining unit 14C determines the presence / absence of a preceding train by performing various image processing in the above-mentioned area (leading train search area). Distance measuring means 14D to the preceding train
Calculates the distance to the preceding train based on the position of the preceding train on the screen, the kilometer signal from the kilometer sensor 15 and the route data from the route data memory 16 and outputs it to the speed limit calculation control device 2.

【0050】そして、上記制限速度演算制御装置2によ
り求めた速度情報に基づいて車両の速度が制限される。
次に上記実施例の動作を説明する。
Then, the speed of the vehicle is restricted based on the speed information obtained by the speed limit calculation control device 2.
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0051】図20は上記演算装置14における動作の
流れを示すものである。まず、ステップ101で、車両
の現在位置に対応するキロ程を設定する。次のステップ
102で、CCDカメラ11aの出力をA/D変換器1
2でディジタル化し、画像メモリ13に記憶する。ステ
ップ103では、上記画像メモリ13に記憶された画像
データを周知の各種画像処理アルゴリズムにより2値化
しレール部分を2値画像として抽出し、その2値画像を
画像メモリ13に記録する。
FIG. 20 shows a flow of operations in the arithmetic unit 14. First, in step 101, a kilometer corresponding to the current position of the vehicle is set. In the next step 102, the output of the CCD camera 11a is converted into the A / D converter 1
It is digitized by 2 and stored in the image memory 13. In step 103, the image data stored in the image memory 13 is binarized by various known image processing algorithms to extract the rail portion as a binary image, and the binary image is recorded in the image memory 13.

【0052】ステップ104で、キロ程センサ15から
車両の現在位置に対応するキロ程を読み取る。ステップ
105では、このキロ程に対応する路線データを路線デ
ータメモリ16から読み出す。次にステップ120で、
車速センサ1により検出した車速信号を読み取る。ステ
ップ121では、上記2値画像及び路線データを用いて
上記第1実施例の場合と同様にして画面内に先行列車探
索エリアを設定する。ステップ122で、上記先行列車
探索エリア内で後述する各種画像処理を行うことにより
先行列車の有無を判定する。
In step 104, the kilometer corresponding to the current position of the vehicle is read from the kilometer sensor 15. In step 105, the route data corresponding to this kilometer is read from the route data memory 16. Then in step 120,
The vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 1 is read. In step 121, the preceding train search area is set in the screen using the binary image and the route data as in the case of the first embodiment. In step 122, the presence / absence of a preceding train is determined by performing various kinds of image processing described later in the preceding train search area.

【0053】そして、次のステップ123で上記ステッ
プ122で先行列車が検出されたかどうかを判断し、先
行列車が検出された場合にはステップ124に進み、距
離計測手段14Dにより先行列車までの距離を演算によ
り求める。すなわち、距離計測手段14Dは、キロ程セ
ンサ15により検出したキロ程に従って路線データメモ
リ16から路線データを読出し、この路線データを用い
て画像処理により先行列車までの距離を計測する。この
計測処理により求めた先行列車までの距離に応じて車両
の制限速度を演算処理により求め、適性速度になるよう
に車両速度を制限する(ステップ125)。これにより
先行列車との距離を安全距離に保つことができる。
Then, in the next step 123, it is judged whether or not the preceding train is detected in the above step 122. If the preceding train is detected, the process proceeds to step 124, and the distance measuring means 14D measures the distance to the preceding train. Calculated by calculation. That is, the distance measuring unit 14D reads the route data from the route data memory 16 according to the distance detected by the distance sensor 15, and measures the distance to the preceding train by image processing using the route data. The speed limit of the vehicle is calculated by the calculation process according to the distance to the preceding train obtained by the measurement process, and the vehicle speed is limited to an appropriate speed (step 125). This allows the distance from the preceding train to be kept at a safe distance.

【0054】上記ステップ125の処理を終了した場
合、あるいはステップ123で先行列車がいないと判断
された場合は、ステップ112で運転終了かどうかを判
断し、終了ならば本処理は終了し、運転終了でなければ
ステップ102に戻り、上記動作を繰り返して行う。
When the process of step 125 is completed, or when it is determined in step 123 that there is no preceding train, it is determined in step 112 whether the operation is completed. If it is completed, this process is completed and the operation is completed. If not, the process returns to step 102 and the above operation is repeated.

【0055】上記図20のステップ122における先行
列車有無判定処理の一例を図21に示す。まず、ステッ
プ501で、レールの追跡処理を行う。このレール追跡
方法の一例を図22に示す。図20のステップ121に
示す先行列車探索エリア設定処理でレールの位置が分か
っているので、図22に矢印a1 ,a2 ,…で示すよう
に原画像を水平に走査する。このとき先行列車がなけれ
ばレール34の位置とレール間では輝度差を生じてい
る。
FIG. 21 shows an example of the preceding train presence / absence determination processing in step 122 of FIG. 20. First, in step 501, rail tracking processing is performed. An example of this rail tracking method is shown in FIG. Since the position of the rail is known in the preceding train search area setting process shown in step 121 of FIG. 20, the original image is horizontally scanned as shown by arrows a1, a2, ... In FIG. At this time, if there is no preceding train, there is a brightness difference between the position of the rail 34 and the rail.

【0056】しかし、先行列車60がいる場合には、こ
のレール34の位置とレール間の輝度差がなくなるの
で、レールが塞がれたことになる。従って、図21のス
テップ502において、レール34の位置とレール間の
輝度差をチェックすることにより、先行列車の有無を判
定することができる。先行列車がなければステップ50
3でレールの追跡位置が探索エリアに到達したか否かを
判断し、到達していなければステップ501に戻って更
にレールの追跡を行う。上記ステップ503において探
索エリアに到達していれば、ステップ504Nで先行列
車なしと判断する。また、ステップ502においてレー
ルが塞がれた場合には、ステップ504Yで先行列車有
りと判断する。
However, when there is the preceding train 60, there is no difference in brightness between the position of the rail 34 and the rail, so that the rail is blocked. Therefore, in step 502 of FIG. 21, the presence or absence of the preceding train can be determined by checking the position of the rail 34 and the brightness difference between the rails. Step 50 if there is no preceding train
In step 3, it is determined whether or not the track position of the rail has reached the search area. If not, the process returns to step 501 to further track the rail. If the search area is reached in step 503, it is determined in step 504N that there is no preceding train. When the rail is blocked in step 502, it is determined in step 504Y that there is a preceding train.

【0057】ステップ504Yで先行列車ありと判断さ
れた場合は、上記図20のステップ124に示す先行列
車までの距離演算に進む。レールが塞がれた地点は、路
線データメモリ16に記憶された路線データから何メー
トル前方か計算できるので、先行列車までの距離を計算
することができる。また、この操作を繰り返し行うこと
により、先行列車の速度も計算できる。そして、ステッ
プ125で、先行列車までの距離と先行列車の速度から
制限速度を演算し、車両の速度を制御する。この第2実
施例によれば、任意の距離前方のレールが画面内でどこ
に見えるかを計算で求めることができると共に、先行列
車の速度を求めて車両の制動距離を計算できるので、先
行列車有無の検査を行うべき領域を正確に、しかも短時
間で決定でき、制動距離以遠の領域における先行車両の
有無を確実に判定できると共に、制限速度を算出して車
両速度を制御することができる。
If it is determined in step 504Y that there is a preceding train, the process proceeds to the distance calculation to the preceding train shown in step 124 of FIG. Since it is possible to calculate how many meters ahead the rail is closed from the route data stored in the route data memory 16, the distance to the preceding train can be calculated. The speed of the preceding train can also be calculated by repeating this operation. Then, in step 125, a speed limit is calculated from the distance to the preceding train and the speed of the preceding train to control the speed of the vehicle. According to the second embodiment, it is possible to calculate where the rail ahead by an arbitrary distance is seen on the screen, and it is possible to calculate the braking distance of the vehicle by calculating the speed of the preceding train. The area to be inspected can be accurately determined in a short time, the presence or absence of a preceding vehicle in the area beyond the braking distance can be reliably determined, and the vehicle speed can be controlled by calculating the speed limit.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る鉄道車
両用支障物検知装置によれば、路線データを用いること
により車両前方の線路敷設状況にかかわらず、任意の距
離前方のレールが画面内でどこに見えるかを計算で求め
ることができ、また、車速センサにより検出した車両の
速度から制動距離を計算できる。従って、支障物有無の
検査を行うべき支障物探索エリアを正確にしかも短時間
で決定できる。このため制動距離以遠の領域における支
障物の有無を正確に判定して運転者に報知することがで
き、高い安全性が保証される。しかも、支障物までの距
離が計測されて運転者に報知されるため、運転者は距離
に応じて支障物への対応が可能となる。また、カメラを
2台設置する必要がなくなり、システムの複雑化、所要
計算時間延長、コスト高等の問題も生じない。
As described above in detail, according to the obstacle detecting device for a railroad vehicle of the present invention, by using the route data, the rail ahead of an arbitrary distance is displayed on the screen regardless of the track laying condition in front of the vehicle. Where it looks inside can be calculated, and the braking distance can be calculated from the speed of the vehicle detected by the vehicle speed sensor. Therefore, it is possible to accurately determine the obstacle search area in which the inspection for the presence or absence of the obstacle should be performed in a short time. Therefore, it is possible to accurately determine the presence / absence of an obstacle in a region beyond the braking distance and notify the driver, and high safety is guaranteed. Moreover, since the distance to the obstacle is measured and notified to the driver, the driver can deal with the obstacle according to the distance. Further, it is not necessary to install two cameras, and the problems of system complexity, extension of required calculation time, high cost, etc. do not occur.

【0059】また、本発明によれば、任意の距離前方の
レールが画面内でどこに見えるかを計算で求めることが
できると共に、先行列車の速度を求めて車両の制動距離
を計算できるので、先行列車有無の検査を行うべき領域
を正確に、しかも短時間で決定でき、制動距離以遠の領
域を常に検査することにより安全性が保証される。すな
わち、先行列車を検知した時点での先行列車までの距離
が制動距離よりも短いという事態の発生を確実に防止で
き、しかも、先行列車までの距離が分かるので、制限速
度を演算により求めて車両速度を制御することができ
る。
Further, according to the present invention, it is possible to calculate where the rail ahead by an arbitrary distance is seen on the screen and also to calculate the braking distance of the vehicle by calculating the speed of the preceding train. The area to be inspected for the presence or absence of a train can be accurately determined in a short time, and safety is guaranteed by always inspecting the area beyond the braking distance. That is, it is possible to reliably prevent the situation in which the distance to the preceding train is shorter than the braking distance when the preceding train is detected, and moreover, the distance to the preceding train is known. The speed can be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る鉄道車両用支障物検
知装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a railway vehicle obstacle detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記支障物検知装置が搭載される車両の説明
図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a vehicle equipped with the obstacle detection device.

【図3】路線データの一例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of route data.

【図4】上記支障物検知装置の処理の流れを説明するフ
ローチャート。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing flow of the obstacle detection device.

【図5】図4におけるステップ106の支障物探索エリ
ア設定処理の動作を説明するフローチャート。
5 is a flowchart illustrating an operation of obstacle search area setting processing in step 106 in FIG.

【図6】図5における動作説明図。6 is an explanatory diagram of the operation in FIG.

【図7】図5における支障物探索エリアの設定方法を説
明する図。
7 is a diagram illustrating a method of setting an obstacle search area in FIG.

【図8】支障物探索エリア設定における振動の影響を排
除する処理例を説明するフローチャート。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of processing for eliminating the influence of vibration in setting an obstacle search area.

【図9】相関値を求める際にレール画像にウィンドウを
設定する方法を説明する図。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of setting a window on a rail image when obtaining a correlation value.

【図10】レール部分を抽出した2値画像を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a binary image in which a rail portion is extracted.

【図11】ズレ量ρm,ρnを説明する図。FIG. 11 is a diagram illustrating deviation amounts ρm and ρn.

【図12】図8における支障物探索エリアの設定方法を
説明する図。
12 is a diagram illustrating a method of setting an obstacle search area in FIG.

【図13】図4におけるステップ107の支障物有無判
定処理を説明するフローチャート。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an obstacle presence / absence determination process in step 107 in FIG.

【図14】支障物が存在する場合の画像例を示す図。FIG. 14 is a diagram showing an example of an image when an obstacle is present.

【図15】車両を正面から見た場合の機器の配置例を示
す図。
FIG. 15 is a diagram showing an arrangement example of devices when the vehicle is viewed from the front.

【図16】図1におけるレーザビーム方向制御駆動手段
の原理の一例を説明する図。
16 is a diagram for explaining an example of the principle of the laser beam direction control driving means in FIG.

【図17】図16におけるウエッジプリズムを横方向か
ら見た図。
FIG. 17 is a diagram of the wedge prism in FIG. 16 viewed from the lateral direction.

【図18】図1におけるレーザビーム方向制御駆動手段
の構成例を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a laser beam direction control driving means in FIG.

【図19】本発明の第2実施例に係る鉄道車両用支障物
検知装置の構成図。
FIG. 19 is a configuration diagram of an obstacle detection device for a railway vehicle according to a second embodiment of the present invention.

【図20】同実施例における先行列車の検出及び制御動
作を説明するフローチャート。
FIG. 20 is a flowchart illustrating a preceding train detection and control operation in the embodiment.

【図21】図20におけるステップ122の先行列車有
無判定処理を説明するフローチャート。
21 is a flowchart illustrating the preceding train presence / absence determination process of step 122 in FIG.

【図22】図21におけるステップ501のレール追跡
方法の説明するフローチャート。
22 is a flowchart illustrating the rail tracking method of step 501 in FIG. 21. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…車速センサ、2…制限速度演算制御装置、10…車
両、11…赤外線カメラ、11a…CCDカメラ、12
…A/D変換器、13…画像メモリ、14…演算装置、
14a…2値化手段、14b…支障物探索エリア設定手
段、14c…支障物有無判定手段、14d…レーザビー
ム方向設定手段、14A…2値化手段、14B…先行列
車探索エリア設定手段、14C…先行列車有無判定手
段、14D…先行列車までの距離計測手段、15…キロ
程センサ、16…路線データメモリ、17…出力装置、
18…ジャイロセンサ、19…レーザ測距センサ、19
a…レーザビーム方向制御駆動手段、19b…レーザ測
距手段、20…3次元座標、21…(L+ΔL)m前方
のレール中央点p、22…レール、23…画像メモリに
記憶されているディジタル画像、24…ディジタル画像
内で点pが見える位置、25…支障物探索エリア、30
…レール画像、31…2値画像、32…相関値を求める
ウィンドウ、33…路線データを用いて描画したレー
ル、34…実際のレール、34a…2値化された実際の
レール、35m…ズレ量ρm、35n…ズレ量ρn、3
6…ズレ量ρm,ρnだけ補正した点、40…画面の中
心(m,n)、41…支障物の座標、42…レーザ測距
センサと赤外線カメラの取付位置高さの差Δh、43…
レーザ光源、44,45…ウエッジプリズム、46…レ
ーザビームを走査できる範囲、47…レーザビーム、4
8…ウエッジでの光の屈折する角度θ、50…サーボド
ライバ、51a,51b…モータ、52a,52b…エ
ンコーダ、60…先行列車。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle speed sensor, 2 ... Speed limit calculation control device, 10 ... Vehicle, 11 ... Infrared camera, 11a ... CCD camera, 12
... A / D converter, 13 ... Image memory, 14 ... Arithmetic device,
14a ... Binarization means, 14b ... Obstacle search area setting means, 14c ... Obstacle presence / absence determination means, 14d ... Laser beam direction setting means, 14A ... Binarization means, 14B ... Preceding train search area setting means, 14C ... Leading train presence / absence determining means, 14D ... Distance measuring means to leading train, 15 ... Kilometer sensor, 16 ... Route data memory, 17 ... Output device,
18 ... Gyro sensor, 19 ... Laser distance measuring sensor, 19
a ... Laser beam direction control driving means, 19b ... Laser distance measuring means, 20 ... Three-dimensional coordinates, 21 ... (L + ΔL) m Front rail center point p, 22 ... Rail, 23 ... Digital image stored in image memory , 24 ... Position where point p is visible in digital image, 25 ... Obstacle search area, 30
... rail image, 31 ... binary image, 32 ... window for obtaining correlation value, 33 ... rail drawn using route data, 34 ... actual rail, 34a ... binarized actual rail, 35m ... deviation amount ρm, 35n ... Deviation amount ρn, 3
6 ... Point corrected by deviation amount ρm, ρn, 40 ... Center of screen (m, n), 41 ... Coordinates of obstacle, 42 ... Difference Δh between mounting positions of laser range finder and infrared camera, 43 ...
Laser light source, 44, 45 ... Wedge prism, 46 ... Laser beam scanning range, 47 ... Laser beam, 4
8 ... Angle θ of refraction of light at wedge, 50 ... Servo driver, 51a, 51b ... Motor, 52a, 52b ... Encoder, 60 ... Leading train.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 博 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 涌沢 邦章 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroshi Yamashita, Hiroshi Yamashita, 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Research Institute (72) Kuniaki Wakusawa, 4 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture 6-22 No. 6 Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 走行する鉄道車両の前方を撮影するよう
に設置された画像入力装置と、 この画像入力装置により撮影された画像を記憶する画像
メモリと、 上記走行する車両の現在位置を検出する位置検出手段
と、 上記走行する車両の速度を検出する速度検出手段と、 上記画像入力装置で撮影された画像内でレールがどの様
に見えるかを上記位置検出手段で検出される車両位置に
対応した路線データとして予め記憶しておく路線データ
メモリと、 上記速度検出手段で検出される速度信号により支障物に
対する衝突回避可能な距離を求め、更に上記位置検出手
段で検出される位置検出信号及び上記路線データメモリ
に記憶された路線データから上記画像入力装置で得られ
た画面内に支障物探索エリアを設定する支障物探索エリ
ア設定手段と、 上記画像メモリに記憶された画像に対し、上記支障物探
索エリア内に支障物があるかどうかを判定する判定手段
と、 上記車両の振動を検知する振動角検知手段と、 上記車両から支障物までの距離を計測する測距手段と、 上記画像入力装置で得られた画面内での支障物の位置及
び上記振動角検知手段で得られる振動角度から支障物の
方向を計算する演算手段と、 この演算手段で得られた方向情報に基づいて上記測距手
段の測距方向を制御駆動する測距方向制御手段と、 上記判定手段により判定した支障物の有無及び上記測距
手段で計測した支障物までの距離を運転者に知らせる報
知手段とを具備したことを特徴とする鉄道車両用支障物
検知装置。
1. An image input device installed so as to capture an image of the front of a traveling railway vehicle, an image memory for storing images captured by the image input device, and a current position of the traveling vehicle is detected. Position detection means, speed detection means for detecting the speed of the traveling vehicle, and how the rail looks in the image taken by the image input device corresponds to the vehicle position detected by the position detection means. The route data memory previously stored as the route data and the speed avoidance distance detected by the speed detecting means are used to determine the distance at which collision with the obstacle can be avoided, and the position detection signal detected by the position detecting means and the above An obstacle search area setting means for setting an obstacle search area in the screen obtained by the image input device from the route data stored in the route data memory; With respect to the image stored in the image memory, determination means for determining whether or not there is an obstacle in the obstacle search area, vibration angle detection means for detecting the vibration of the vehicle, and from the vehicle to the obstacle Distance measuring means for measuring the distance, and calculating means for calculating the direction of the obstacle from the position of the obstacle on the screen obtained by the image input device and the vibration angle obtained by the vibration angle detecting means, Distance measuring direction control means for controlling and driving the distance measuring direction of the distance measuring means based on the direction information obtained by the calculating means, presence / absence of obstacles judged by the judging means, and obstacles measured by the distance measuring means. An obstacle detection device for a railroad vehicle, comprising: an informing means for informing a driver of the distance to the vehicle.
【請求項2】 走行する鉄道車両の前方を撮影するよう
に設置された画像入力装置と、 この画像入力装置により撮影された画像を記憶する画像
メモリと、 上記走行する車両の現在位置を検出する位置検出手段
と、 上記走行する車両の速度を検出する速度検出手段と、 上記画像入力装置で撮影された画像内でレールがどの様
に見えるかを上記位置検出手段で検出される車両位置に
対応した路線データとして予め記憶しておく路線データ
メモリと、 上記速度検出手段で検出される速度信号により先行列車
に対する衝突回避可能な距離を求め、更に上記位置検出
手段で検出される位置検出信号及び上記路線データメモ
リに記憶された路線データから上記画像入力装置で得ら
れた画面内に先行列車探索エリアを設定する先行列車探
索エリア設定手段と、 上記画像メモリに記憶された画像に対し、上記先行列車
探索エリア内に先行列車がいるかどうかを判定する判定
手段と、 上記車両から先行列車までの距離を計測する距離計測手
段と、 この距離計測手段により計測した先行列車までの距離に
基づいて制限速度を算出し、車両速度を制限する手段と
を具備したことを特徴とする鉄道車両用支障物検知装
置。
2. An image input device installed so as to capture an image of the front of a traveling railway vehicle, an image memory for storing an image captured by the image input device, and a current position of the traveling vehicle is detected. Position detection means, speed detection means for detecting the speed of the traveling vehicle, and how the rail looks in the image taken by the image input device corresponds to the vehicle position detected by the position detection means. The route data memory previously stored as the route data and the speed signal detected by the speed detecting means determine the distance at which a collision with the preceding train can be avoided, and the position detection signal detected by the position detecting means and the above Leading train search area setting means for setting a leading train search area in the screen obtained by the image input device from the route data stored in the route data memory , Determination means for determining whether or not there is a preceding train in the preceding train search area for the image stored in the image memory, distance measuring means for measuring a distance from the vehicle to the preceding train, and this distance measurement An obstacle detection device for a railway vehicle, comprising: a means for calculating a speed limit based on the distance to the preceding train measured by the means, and limiting the vehicle speed.
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