KR101627481B1 - 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치 - Google Patents

Abstract

차량의 내부에 설치된 처리용 컴퓨터가, 차량의 지붕 상에 설치되어 트롤리선을 촬영하는 라인 센서 카메라 (2) 로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬하여 이루어지는 라인 센서 화상을 작성하는 라인 센서 화상 작성부 (4a) 와, 입력된 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 GSTH 화상을 작성하는 GSTH 처리부 (4b) 와, 입력된 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하는 2 치화 처리부 (4c) 와, 입력된 화상에 대해 트롤리선의 마모 부분의 양측의 에지를 검출하는 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 와, 마모 부분의 양측의 에지의 위치로부터 트롤리선의 마모량을 검출하는 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 를 구비하는 구성으로 하였다.

Description

화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치{TROLLEY WIRE ABRASION MEASURING APPARATUS USING IMAGE PROCESS}

본 발명은 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 관한 것으로, 특히 한낮의 여러 가지 배경하에서도 로버스트하게 마모 계측을 실시하는 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 관한 것이다.

종래의 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에는, 라인 센서로부터 취득한 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하고, 트롤리선의 굵기 파라미터보다 큰 백색 영역을 공백 부분으로서 흑색 영역으로 반전함으로써 트롤리선 마모면만을 추출하여 트롤리선 마모 측정을 실시하는 것이 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

또한, 특허문헌 1 에 기재된 방법에 대하여, 공백 부분을 제거한 잔존 화상에 대해 추가로 2 치화 처리를 실시함으로써, 트롤리선의 측면과 마모면을 분리하고, 트롤리선 마모면이 비교적 어둡게 비치고 있는 경우라도 트롤리선 마모면만을 추출하여 트롤리선 마모 측정을 실시하는 것도 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조).

또한, 미리 설정해 둔 농담 (濃淡) 임계값에 의해 배경 부분을 처리하지 않는 마스크를 설정하도록 한 것도 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 참조).

일본 공개특허공보 2007-271445호 일본 공개특허공보 2008-089524호 일본 공개특허공보 2006-250775호

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 기재된 것은, 2 치화 처리를 실시한 경우에 배경 부분의 대부분이 백색 영역이 되는 것을 이용하여 트롤리선과 배경을 분리시키고 있지만, 배경에 트롤리선 이외에 반사되어 찍힌 것 (지붕 상이나 가선 구조물 등. 이하, 간단히 「사입물 (寫入物)」이라고 한다) 이나 밝기의 불균일함 (예를 들어, 날씨의 변화나 구름 등에 의한 음영. 이하, 간단히 「밝기의 불균일함」이라고 한다) 이 존재하는 경우, 2 치화했을 때에 배경 부분에도 흑색 화소가 발생하여, 2 치화 처리를 실시하는 것으로는 트롤리선과 배경을 분리시키지 못할 우려가 있었다.

또한, 특허문헌 3 에 기재된 발명에서는, 배경을 어느 일정한 농담 임계값으로 마스크함으로써 배경에 마스크를 가하지만, 배경에 사입물이나 밝기의 불균일함이 존재하는 경우, 일정한 농담 임계값으로는 바르게 배경 영역에 마스크할 수 없어, 트롤리선과 배경을 분리시키지 못할 우려가 있었다.

이와 같이, 종래의 방법으로는, 배경에 트롤리선 이외의 사입물이나 밝기의 불균일함이 존재하는 경우, 화상을 2 치화하여 트롤리선과 배경을 정확히 분리할 수 없었다.

이러한 점에서 본 발명은, 라인 센서 카메라로부터 취득한 화상의 배경에 찍힌 트롤리선 이외의 사입물이나 밝기의 불균일함의 영향을 제거함으로써 트롤리선과 트롤리선 이외의 물체를 분리시켜, 트롤리선 마모면의 오검출의 저감을 가능하게 한 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 1 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 차량의 지붕 상에 그 주사선 방향이 차량의 진행 방향에 대하여 수직으로 또한 수평으로 설치되어 트롤리선을 촬영하는 라인 센서 카메라와, 마찬가지로 상기 차량의 지붕 상에 설치되어 상기 트롤리선을 비추는 조명 수단과, 상기 차량의 내부에 설치된 화상 처리 수단을 구비한 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 화상 처리 수단이, 상기 라인 센서 카메라로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬하여 이루어지는 라인 센서 화상을 작성하는 라인 센서 화상 작성 수단과, 입력된 화상에 대해 상기 트롤리선과 배경의 분리를 실시하는 배경 분리 처리 수단과, 입력된 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하는 2 치화 처리 수단과, 입력된 화상에 대해 상기 트롤리선의 마모 부분의 양측의 에지를 검출하는 트롤리선 마모부 에지 검출 수단과, 상기 마모 부분의 양측의 에지의 위치로부터 상기 트롤리선의 마모량을 검출하는 트롤리선 마모부 폭 계산 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 2 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 1 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 배경 분리 처리 수단이, 입력된 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 상기 화상 중의 상기 트롤리선의 마모 부분을 강조한 GSTH 화상을 작성하는 GSTH 처리 수단인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 3 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 2 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 GSTH 처리 수단이 상기 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 상기 라인 센서 화상 중의 상기 트롤리선의 마모 부분을 강조한 상기 GSTH 화상을 작성하고, 상기 2 치화 처리 수단이 상기 GSTH 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 상기 2 치화 화상을 작성하고, 상기 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 상기 2 치화 화상에 대해 상기 에지를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 4 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 1 발명에 관련된 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 배경 분리 처리 수단이, 입력된 화상을 임의의 구간으로 분할하고, 각 상기 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 상기 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 상기 인접하는 구간에서 상기 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우에는 상기 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 표준편차 배경 제거 처리 수단인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 5 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 4 발명에 관련된 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 표준편차 배경 제거 처리 수단이, 상기 표준편차 배경 제거 처리를 실시한 상기 구간에 있어서 배경으로 간주되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우에, 그 구간을 세분화하고 재차 각 상기 세분화한 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 상기 세분화한 구간마다 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 상기 인접하는 구간에서 상기 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우에는 상기 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 6 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 4 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 임의의 구간의 크기가, 상기 대상물이 존재하는 구간이 연속되지 않는 크기인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 7 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 4 내지 제 6 중 어느 하나의 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 표준편차 배경 제거 처리 수단이 상기 라인 센서 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 상기 라인 센서 화상 중의 상기 트롤리선을 추출한 상기 배경 제거 화상을 작성하고, 상기 2 치화 처리 수단이 상기 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 상기 2 치화 화상을 작성하고, 상기 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 상기 2 치화 화상에 대해 상기 에지를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 8 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 2 또는 제 3 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 화상 처리 수단이 상기 배경 분리 처리 수단으로서 추가로, 입력된 화상을 임의의 구간으로 분할하고, 각 상기 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 상기 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 상기 인접하는 구간에서 상기 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우에는 상기 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 표준편차 배경 제거 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 9 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 8 발명에 관련된 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 표준편차 배경 제거 처리 수단이, 상기 표준편차 배경 제거 처리를 실시한 상기 구간에 있어서 배경으로 간주되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우에, 그 구간을 세분화하고 재차 각 상기 세분화한 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 상기 세분화한 구간마다 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 상기 인접하는 구간에서 상기 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우에는 상기 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 10 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 8 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 임의의 구간의 크기가, 상기 대상물이 존재하는 구간이 연속되지 않는 크기인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 제 11 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치는, 제 8 내지 제 10 중 어느 하나의 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 상기 GSTH 처리 수단이 상기 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 상기 라인 센서 화상 중의 상기 트롤리선의 마모 부분을 강조한 상기 GSTH 화상을 작성하고, 상기 표준편차 배경 제거 처리 수단이 상기 GSTH 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 상기 GSTH 화상 중의 상기 트롤리선을 추출한 상기 배경 제거 화상을 작성하고, 상기 2 치화 처리 수단이 상기 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 상기 2 치화 화상을 작성하고, 상기 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 상기 2 치화 화상에 대해 상기 에지를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 서술한 제 1 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 차량의 지붕 상에 그 주사선 방향이 차량의 진행 방향에 대하여 수직으로 또한 수평으로 설치되어 트롤리선을 촬영하는 라인 센서 카메라와, 마찬가지로 차량의 지붕 상에 설치되어 트롤리선을 비추는 조명 수단과, 차량의 내부에 설치된 화상 처리 수단을 구비한 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 화상 처리 수단이, 라인 센서 카메라로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬하여 이루어지는 라인 센서 화상을 작성하는 라인 센서 화상 작성 수단과, 입력된 화상에 대해 트롤리선과 배경의 분리를 실시하는 배경 분리 처리 수단과, 입력된 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하는 2 치화 처리 수단과, 입력된 화상에 대해 트롤리선의 마모 부분의 양측의 에지를 검출하는 트롤리선 마모부 에지 검출 수단과, 마모 부분의 양측의 에지의 위치로부터 트롤리선의 마모량을 검출하는 트롤리선 마모부 폭 계산 수단을 구비하기 때문에, 트롤리선 마모면과 배경을 분리시킬 수 있어, 트롤리선 마모면의 오검출을 저감할 수 있다.

상기 서술한 제 2 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 배경 분리 처리 수단이, 입력된 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 화상 중의 트롤리선의 마모 부분을 강조한 GSTH 화상을 작성하는 GSTH 처리 수단이기 때문에, 입력 화상에 대해 GSTH 처리를 실시함으로써 입력 화상 중의 트롤리선 마모면을 강조하는 한편, 배경에 반사되어 찍힌 물체를 제거할 수 있어, 트롤리선 마모면의 오검출을 저감할 수 있다.

또한, 제 3 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, GSTH 처리 수단이 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 라인 센서 화상 중의 트롤리선의 마모 부분을 강조한 GSTH 화상을 작성하고, 2 치화 처리 수단이 GSTH 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하고, 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 2 치화 화상에 대해 에지를 검출하기 때문에, 2 치화 처리를 실시하기 전에 GSTH 처리를 실시함으로써 입력 화상 중에 트롤리선 마모면이 어둡게 찍혀 있어도 트롤리선 마모면을 강조하여 배경과 분리할 수 있다.

제 4 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 배경 분리 처리 수단이, 입력된 화상을 임의의 구간으로 분할하고, 각 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 인접하는 구간에서 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우에는 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 표준편차 배경 제거 처리 수단이기 때문에, 입력 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시함으로써 입력 화상 중의 배경에 밝기의 불균일함이 존재하는 경우라도 트롤리선을 판별할 수 있어, 트롤리선 마모면의 오검출을 저감할 수 있다.

제 5 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 표준편차 배경 제거 처리 수단이, 표준편차 배경 제거 처리를 실시한 구간에 있어서 배경으로 간주되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우에, 그 구간을 세분화하고 재차 각 세분화한 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 세분화한 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 인접하는 구간에서 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우에는 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하기 때문에, 확실하게 대상물과 배경의 분리를 행할 수 있다.

제 6 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 임의의 구간의 크기가 대상물이 존재하는 구간이 연속되지 않는 크기이기 때문에, 한번의 처리로 대상물과 배경을 분리할 수 있다.

제 7 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 표준편차 배경 제거 처리 수단이 라인 센서 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 라인 센서 화상 중의 트롤리선을 추출한 배경 제거 화상을 작성하고, 2 치화 처리 수단이 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하고, 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 2 치화 화상에 대해 에지를 검출하기 때문에, 2 치화 처리를 실시하기 전에 표준편차 배경 제거 처리를 실시함으로써 입력 화상 중의 배경에 밝기의 불균일함이 존재하는 경우라도 트롤리선을 명확하게 판별할 수 있다.

제 8 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 화상 처리 수단이 배경 분리 처리 수단으로서 추가로, 입력된 화상을 임의의 구간으로 분할하고, 각 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 인접하는 구간에서 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우에는 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 표준편차 배경 제거 처리 수단을 구비하기 때문에, GSTH 처리와 표준편차 배경 제거 처리를 병용함으로써, 트롤리선 마모면의 오검출을 보다 더 저감할 수 있다.

제 9 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 표준편차 배경 제거 처리 수단이, 표준편차 배경 제거 처리를 실시한 구간에 있어서 배경으로 간주되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우에, 그 구간을 세분화하고 재차 각 세분화한 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 세분화한 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 인접하는 구간에서 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우에는 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하기 때문에, 확실하게 대상물과 배경의 분리를 행할 수 있다.

제 10 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 임의의 구간의 크기가 대상물이 존재하는 구간이 연속되지 않는 크기이기 때문에, 한번의 처리로 대상물과 배경을 분리할 수 있다.

제 11 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, GSTH 처리 수단이 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시하여 라인 센서 화상 중의 트롤리선의 마모 부분을 강조한 GSTH 화상을 작성하고, 표준편차 배경 제거 처리 수단이 GSTH 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 GSTH 화상 중의 트롤리선을 추출한 배경 제거 화상을 작성하고, 2 치화 처리 수단이 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하고, 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 2 치화 화상에 대해 에지를 검출하기 때문에, 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시한 후, 표준편차 배경 제거 처리를 실시함으로써, 트롤리선 마모 측정의 정밀도를 보다 더 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 설치예를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예 1 에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 계측용 컴퓨터의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예 1 에 있어서의 수축 처리의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예 1 에 있어서의 팽창 처리의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예 1 에 있어서의 GSTH 화상의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 트롤리선 마모 측정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 7 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 라인 센서 화상의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 수축 처리 화상의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9 는 본 발명의 실시예 1 에 관련된 오프닝 화상의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 GSTH 화상의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11 은 본 발명의 실시예 1 에 관련된 2 치화 화상의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 12 는 본 발명의 실시예 1 에 관련된 에지 추출예를 나타내는 설명도이다.
도 13 은 본 발명의 실시예 2 에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 계측용 컴퓨터의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14 는 본 발명의 실시예 2 에 관련된 표준편차 배경 제거 처리의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 15 는 본 발명의 실시예 2 에 관련된 표준편차 배경 제거 처리의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 16 은 본 발명의 실시예 2 에 관련된 트롤리선 마모 측정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 17 은 본 발명의 실시예 3 에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 계측용 컴퓨터의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18 은 본 발명의 실시예 3 에 관련된 트롤리선 마모 측정 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 상세에 관해서 설명한다.

실시예 1

(GSTH 처리)

도 1 내지 도 12 를 사용하여 본 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 제 1 실시예를 설명한다. 본 실시예는 그레이 스케일 톱 햇 처리 (Gray Scale-Top Hat 처리. 이하, 「GSTH 처리」라고 한다) 를 실시함으로써, 배경 상의 트롤리선 이외의 사입물을 제거하는 것이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서 차량 (1) 의 지붕 상에는 라인 센서 카메라 (2) 및 조명 장치 (3) 가 설치되어 있다. 또한, 차량 (1) 의 차내에는 계측용 컴퓨터 (4) 및 기록 장치 (5) 가 배치 형성되어 있다.

라인 센서 카메라 (2) 는 연직 상방을 촬영하도록, 또한 그 주사선 방향이 레일 (6) 의 침목 방향, 바꾸어 말하면 차량 (1) 의 진행 방향에 직교하는 방향이 되도록 그 방향이 설정되어 있다. 이로써, 라인 센서 카메라 (2) 의 주사선이 트롤리선 (7) 을 가로지르도록 되어 있다.

조명 장치 (3) 는 라인 센서 카메라 (2) 에 의해 촬영하는 트롤리선 (7) 의 마모부 (즉 팬터그래프 (8) 와 접촉하는 면) 를 비추도록 설치된다.

또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 계측용 컴퓨터 (4) 는 라인 센서 화상 작성 수단으로서의 라인 센서 화상 작성부 (4a), 배경 분리 처리 수단으로서의 GSTH 처리부 (4b), 2 치화 처리 수단으로서의 2 치화 처리부 (4c), 트롤리선 마모부 에지 검출 수단으로서의 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d), 및 트롤리선 마모부 폭 계산 수단으로서의 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 를 구비하여 구성되어 있다.

라인 센서 화상 작성부 (4a) 는 라인 센서로부터 입력되는 화상 신호 (주사선의 휘도 신호) 를 시계열적으로 정렬시켜 라인 센서 화상 (평면의 화상) 을 작성한다. 작성된 라인 센서 화상은 메모리 (M1, M2) 를 거쳐 GSTH 처리부 (4b) 에 입력된다.

GSTH 처리부 (4b) 는 입력된 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시한다.

GSTH 처리부 (4b) 에 있어서 GSTH 처리가 실시된 라인 센서 화상 (이하, GSTH 화상이라고 한다) 은 메모리 (M2) 를 거쳐 2 치화 처리부 (4c) 에 입력된다.

여기서, GSTH 처리란 그 이름 그대로, 그레이 스케일 화상에 대해 톱 햇 처리를 가하는 것이다. 톱 햇 처리란 원 (原) 화상에 대해 오프닝 (동일한 횟수만큼 수축 → 팽창 처리) 한 화상을 빼는 처리를 말한다.

이하에, 도 3 내지 도 5 를 사용하여 GSTH 처리부 (4b) 에 의한 GSTH 처리에 관해서 상세히 설명한다. GSTH 처리부 (4b) 에 있어서는, 이하의 흐름으로 처리를 실시한다.

(1) 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 도 3(a) 에 나타내는 원 화상 (11) 에 대해 N 화소 (도 3 에서는 3 화소) 의 범위 (이하, 색적 (索敵) 범위라고 한다) (SD-1) 에서 가장 어두운 화소의 휘도값을 별도 버퍼 (이하, 수축 처리 버퍼라고 한다) (12-1) 에 기입한다.

(2) 색적 범위를 이동시켜 (도 3 에서는 색적 범위 (SD-2 ∼ SD-M)), 각각의 색적 범위 (SD-2 ∼ SD-M) 에 있어서 그 색적 범위 (SD-2 ∼ SD-M) 내의 가장 어두운 화소의 휘도값을 수축 처리 버퍼 (12-2 ∼ 12-M) 에 기입한다.

(3) 이로써, 도 4(a) 에 나타내는 수축 처리 화상 (12) 을 작성한다.

(4) 계속해서, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 수축 처리 화상 (12) 에 대해 N 화소 (본 실시예에서는 3 화소) 의 범위 (이하, 색적 범위) (SL-1) 에서 가장 밝은 화소의 휘도값을 별도 버퍼 (이하, 팽창 처리 버퍼라고 한다) (13-1) 에 기입한다.

(5) 색적 범위를 이동시켜 (도 4 에서는 색적 범위 (13-2 ∼ 13-M)), 각각의 색적 범위 (SL-2 ∼ SL-M) 에 있어서 그 색적 범위 (SL-2 ∼ SL-M) 내의 가장 밝은 화소의 휘도값을 팽창 처리 버퍼 (13-2 ∼ 13-M) 에 기입한다.

(6) 이로써, 오프닝 화상 (13) 을 작성한다.

(7) 계속해서, 원 화상 (11) 으로부터 (6) 에서 작성한 오프닝 화상 (13) 을 뺀다.

이상의 처리를 실시함으로써, 도 5 에 나타내는 바와 같이 화상 내의 어두운 부분에 둘러싸인 밝은 화소를 강조한 GSTH 화상 (14) 이 얻어진다.

2 치화 처리부 (4c) 에서는 입력된 GSTH 화상 (14) 에 대해 2 치화 처리를 실시하여, 2 치화 화상을 작성한다. 작성된 2 치화 화상은 메모리 (M2) 를 거쳐 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 입력된다.

트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 는, 입력된 2 치화 화상에 대해, 어느 라인에 관해서 예를 들어 좌로부터 탐색한 경우에, 흑색에서 백색으로 변화하는 점을 좌측의 에지점으로서 검출하고, 계속해서 백색에서 흑색으로 변화하는 점을 우측의 에지점으로서 검출하는 처리를 실시한다. 이 처리를 화상의 위에서부터 아래까지 라인마다 실시한다. 검출한 에지점의 정보 (이하, 에지 데이터라고 한다) 는 메모리 (M2) 를 거쳐 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 에 입력된다.

트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 는, 입력된 에지 데이터에 기초하여 라인 센서 화상 상에 있어서의 좌우 에지점 사이의 폭을 산출하고, 이것을 실제의 트롤리선 (7) 의 마모량으로 환산한다. 산출된 트롤리선 (7) 의 마모량은 트롤리선 마모 폭 데이터로서 메모리 (M2) 를 거쳐 기록 장치 (5) 에 입력된다.

기록 장치 (5) 에는 상기 서술한 트롤리선 마모 폭 데이터 외에, 메모리 (M1, M2) 를 거쳐 라인 센서 화상, GSTH 화상, 2 치화 화상, 에지 데이터 등이 기록된다.

도 6 내지 도 12 를 사용하여 본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 계측용 컴퓨터 (4) 에 있어서의 화상 처리의 흐름을 설명한다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서 계측용 컴퓨터 (4) 는, 먼저 라인 센서 화상 작성부 (4a) 에 있어서, 라인 센서 카메라 (2) 로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬시킴으로써 도 7 에 나타내는 바와 같은 라인 센서 화상 (21) 을 작성하는 처리를 실시한다 (단계 P1).

이 때, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 라인 센서 화상 작성부 (4a) 에서 작성된 라인 센서 화상 (21) 에는 트롤리선 (7) 외에 트롤리선 (7) 이외의 지붕 상, 가선 구조물 등의 물체 (9) 가 반사되어 찍히는 경우가 있다.

단계 P1 에 계속해서, GSTH 처리부 (4b) 에 있어서, 라인 센서 화상 (21) 에 대해 상기 서술한 GSTH 처리를 실시한다 (단계 P2). 구체적으로는, 라인 센서 화상 (21) 에 대해 상기 서술한 (1) 및 (2) 의 처리를 실시하여 도 8 에 나타내는 수축 처리 화상 (22) 을 취득하고, 계속해서 수축 처리 화상 (22) 에 대해 상기 서술한 (4) 및 (5) 의 처리를 실시하여 도 9 에 나타내는 오프닝 화상 (23) 을 취득하여, 라인 센서 화상 (21) 으로부터 오프닝 화상 (23) 을 빼는 처리를 실시한다. 이로써 도 10 에 나타내는 GSTH 화상 (24) 이 얻어진다. 도 10 으로부터, GSTH 화상 (24) 에 있어서는, 라인 센서 화상 (21) 과 비교하여 트롤리선 (7) 의 마모부 (이하, 트롤리선 마모부라고 한다) (7a) 만이 강조되고, 배경에 반사되어 찍힌 트롤리선 (7) 이외의 물체 (9) 가 제거되어 있음을 알 수 있다.

단계 P2 에 계속해서, 2 치화 처리부 (4c) 에 있어서, GSTH 화상 (24) 에 대해 2 치화 처리를 실시한다 (단계 P3). 이로써, 도 11 에 나타내는 바와 같이 트롤리선 마모면 (7a) 만이 추출된 2 치화 화상 (25) 을 얻을 수 있다.

단계 P3 에 계속해서, 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 있어서, 2 치화 화상 (25) 의 배경을 나타내는 흑색과 트롤리선 마모면 (7a) 을 나타내는 백색의 경계를 도 12 에 나타내는 바와 같이 좌우의 에지점 (10L, 10R) 으로서 추출하는 처리를 실시한다 (단계 P4). 이로써 에지 데이터를 얻을 수 있다.

단계 P4 에 계속해서, 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 에 있어서, 좌우의 에지점 (10L, 10R) 사이의 거리를 트롤리선 마모면 (7a) 의 화상 상의 폭으로서 산출하고, 이것을 실제의 트롤리선 (7) 의 마모량으로 환산하는 처리를 실시한다 (단계 P5).

상기 서술한 처리를 실시함으로써, 본 실시예에 관련된 계측용 컴퓨터 (4) 에 의해서 트롤리선 (7) 의 마모량을 측정할 수 있다.

트롤리선 마모면 (7a) 은 조명을 강하게 반사하기 때문에 밝게 찍히고, 트롤리선 (7) 의 측면 (이하, 트롤리선 측면이라고 한다) (7b) 은 녹, 검댕 등에 의해 검게 찍힌다. 즉, 트롤리선 마모면 (7a) 은 어두운 부분에 둘러싸인 밝은 화소라고 하는 특징이 있기 때문에 GSTH 처리에 의해서 강조된다. 한편, 배경 부분에 반사되어 찍힌 물체 (9) 는 라인 센서 화상 (21) 상에 있어 검게 비춰져, 어두운 부분에 둘러싸인 밝은 화소가 되지 않기 때문에 GSH 처리에 의해서 눈에 띄지 않게 된다.

또한, 2 치화 처리를 실시하기 전에 GSTH 처리를 실시하기 때문에, 그레이 스케일 화상에 대해 수축 처리 및 팽창 처리를 실시하게 되어, 트롤리선 마모면 (7a) 이 비교적 어두운 화상에 있어서도 트롤리선 마모면 (7a) 과 배경을 분리할 수 있다. 이에 반하여, 트롤리선 마모면 (7a) 이 비교적 어두운 화상이고 그대로 2 치화 처리를 실시하면, 트롤리선 마모면 (7a) 이 흑색으로 처리되어 배경화될 우려가 있다.

상기 서술한 본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 배경 상에 반사되어 찍힌 트롤리선 (7) 이외의 물체 (9) 가 존재하는 경우라도 트롤리선 마모면 (7a) 과 배경을 분리할 수 있기 때문에, 트롤리선 마모면 (7a) 의 오검출을 저감할 수 있다.

또한, 2 치화 처리를 실시한 화상이 아니라 그레이 스케일 화상에 대해 수축 처리 및 팽창 처리를 실시하기 때문에, 트롤리선 마모면 (7a) 이 비교적 어두운 화상에 있어서도 트롤리선 마모면 (7a) 과 배경을 분리할 수 있다.

실시예 2

(표준편차 배경 제거)

도 13 내지 도 16 을 사용하여 본 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 제 2 실시예를 설명한다. 본 실시예는 표준편차를 사용하여 휘도가 균일한 영역을 판정함으로써, 배경 상의 밝기의 불균일함을 제거하는 것이다.

본 실시예는, 상기 서술한 제 1 실시예의 GSTH 처리부 (4b) 대신에 도 13 에 나타내는 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 를 사용하는 것이다. 그 밖의 구성은 도 1 및 도 2 에 나타내고 상기 서술한 구성과 대체로 동일하여, 이하, 유사한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명은 생략하며, 상이한 점을 중심으로 설명한다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 계측용 컴퓨터 (4) 는 라인 센서 화상 작성부 (4a), 배경 분리 처리 수단으로서의 표준편차 배경 제거 처리부 (4f), 2 치화 처리부 (4c), 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d), 및 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 를 구비하여 구성되어 있다.

표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 는 입력된 라인 센서 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다. 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 에 의해서 작성된 화상 (이하, 배경 제거 화상이라고 한다) 은 메모리 (M2) 를 거쳐 2 치화 처리부 (4c) 에 입력된다.

2 치화 처리부 (4c) 에서는 입력된 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여, 2 치화 화상을 작성한다. 작성된 2 치화 화상은 메모리 (M2) 를 거쳐 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 입력된다.

이하에, 도 14 를 사용하여 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 에 있어서의 처리에 관해서 상세히 설명한다. 본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 있어서, 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 는, 도 14(a) 에 나타내는 바와 같이, 라인 센서 화상 (31) 을 임의의 구간 (본 실시예에서는 제 1 구간 (S1), 제 2 구간 (S2), 제 3 구간 (S3)) 으로 분할하고, 각각의 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다.

먼저, 제 1 구간 (S1) 에 대하여 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다. 도 14(a) 에 나타낸 예에 있어서는 제 1 구간 (S1) 에는 대상물로서의 트롤리선 (7) 이 찍혀 있지 않기 때문에, 표준편차값이 낮아져 제 1 구간 (S1) 전체가 배경이라고 판단된다. 이와 같이 배경이라고 판단된 제 1 구간 (S1) 은 그 후의 처리에 영향을 미치지 않도록, 전부 채움 구간으로서 전체가 검게 칠해진다 (도 14(b)).

계속해서, 제 2 구간 (S2) 에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다. 도 14(a) 에 나타낸 예에 있어서는 제 2 구간 (S2) 에는 트롤리선 (7) 이 찍혀 있기 때문에, 표준편차값이 높아지고 제 2 구간 (S2) 에 어떠한 구조물 (여기서는 트롤리선 (7). 이하, 사입물이라고 한다) 이 찍혀 있는 것으로 판단된다. 이와 같이 사입물이 찍혀 있다고 판단된 경우, 인접하는 구간으로서 표준편차 배경 제거 처리가 종료된 구간 (여기서는 제 1 구간 (S1)) 이 전부 채움 구간인지 여부를 판단하고, 전부 채움 구간인 경우에는 사입물까지의 영역을 배경 부분이라고 하여 전체를 검게 칠하는 처리를 실시한다 (도 14(c)). 한편, 인접하는 구간으로서 표준편차 배경 제거 처리가 종료된 구간 (여기서는 제 1 구간 (S1)) 이 전부 채움 구간이 아닌 경우에는 전체를 칠하는 처리는 실시하지 않는다.

다음으로, 제 3 구간 (S3) 에 대하여 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다. 도 14(a) 에 나타낸 예에 있어서는 제 3 구간 (S3) 에는 트롤리선 (7) 이 찍혀 있지 않기 때문에, 표준편차값이 낮아져 제 3 구간 (S3) 전체가 배경이라고 판단되고, 제 1 구간 (S1) 과 동일하게 전부 채움 구간으로서 검게 전부 칠해진다. 그리고, 제 1 구간 (S1) 이외의 구간에 있어서 배경이라고 판단된 구간은, 인접하는 구간으로서 표준편차 제거 처리가 종료된 구간 (여기서는 제 2 구간 (S2)) 이 전부 채움 구간인지의 여부를 판단하고, 전부 채움 구간이 아닌 경우에는 그 인접하는 구간의 사입물로부터 제 3 구간 (S3) 까지의 영역을 배경 부분이라고 간주하고 전체를 검게 칠하는 처리를 실시한다 (도 14(d)). 한편, 인접하는 구간으로서 표준편차 제거 처리가 종료된 구간 (여기서는 제 2 구간 (S2)) 이 전부 채움 구간인 경우에는 제 3 구간 (S3) 만을 전체를 검게 칠하는 처리를 실시한다.

여기서, 도 15(a) 에 나타내는 바와 같이 예를 들어 두 개의 트롤리선 (7-1, 7-2) 이 촬상되어 있는 등, 인접하는 구간 모두에 사입물이 존재하거나, 또는 하나의 구간에 두 개의 사입물이 존재함으로써, 라인 센서 화상 (31) 에 사입물이 두 개 이상 존재하는 경우에 있어서는, 상기 서술한 처리를 실시한 결과, 도 15(b) 에 나타내는 바와 같이 두 개의 트롤리선 (7-1, 7-2) 사이가, 전체가 칠해져 있지 않은 상태가 되는 경우가 있다. 이러한 경우에는 전체를 칠하지 않은 영역에 관해서, 도 15(c) 에 나타내는 바와 같이 구간을 세분화하고 이 세분화한 구간에 대해 재차 동일한 처리를 실시하여, 두 개의 사입물 사이의 배경을 전부 칠하는 처리를 실시함으로써 도 15(d) 에 나타내는 바와 같이 사입물과 배경을 분리하는 것으로 한다.

또한, 라인 센서 화상 (31) 에 두 개 이상의 사입물이 촬상된 경우의 사입물 사이의 거리를 미리 예측 가능한 경우에는, 라인 센서 화상을 임의의 구간으로 분할할 때에 하나의 구간 또는 인접하는 구간에 두 개 이상 사입물이 존재하는 일이 없게 구간의 크기를 설정하도록 하면, 한번의 처리로 사입물과 배경을 분리할 수 있어 바람직하다. 구체적으로는, 구간의 분할 사이즈를 B, 사입물 사이의 최소 거리를 L 로 했을 때에, 이하의 (1) 식을 만족하도록 구간을 분할하면 된다.

B ＜ L/2 … (1)

이상의 처리에 의해, 배경 상의 밝기의 불균일함을 제거한 배경 제거 화상 (32) 이 얻어진다.

2 치화 처리부 (4c) 에서는 입력된 배경 제거 화상 (32) 에 대해 2 치화 처리를 실시하여, 2 치화 화상을 작성한다. 작성된 2 치화 화상은 메모리 (M2) 를 거쳐 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 입력된다.

도 16 을 사용하여 본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 계측용 컴퓨터 (4) 에 있어서의 화상 처리의 흐름을 설명한다.

도 16 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서 계측용 컴퓨터 (4) 는, 먼저 라인 센서 화상 작성부 (4a) 에 있어서, 라인 센서 (2) 로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬시킴으로써 라인 센서 화상 (31) 을 작성하는 처리를 실시한다 (단계 P11).

계속해서, 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 에 있어서 라인 센서 화상 (31) 에 대해 상기 서술한 표준편차 배경 제거 처리를 실시하고 (단계 P12), 그 후, 2 치화 처리부 (4c) 에 있어서 단계 P12 에서 얻어진 배경 제거 화상 (32) 에 대해 2 치화 처리를 실시한다 (단계 P13). 이로써 2 치화 화상이 얻어진다.

단계 P13 에 계속해서, 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 있어서, 2 치화 화상의 배경을 나타내는 흑색과 트롤리선 마모면 (7a) 을 나타내는 백색과의 경계를 좌우의 에지점으로서 추출하는 처리를 실시한다 (단계 P14). 이로써 에지 데이터를 얻을 수 있다.

단계 P14 에 계속해서, 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 에 있어서, 좌우의 에지점 사이의 거리를 트롤리선 마모면 (7a) 의 화상 상의 폭으로서 산출하고, 이것을 실제의 트롤리선 (7) 의 마모량으로 환산하는 처리를 실시한다 (단계 P15).

상기 서술한 처리를 실시함으로써, 본 실시예에 관련된 계측용 컴퓨터 (4) 에 의해서 트롤리선 (7) 의 마모량을 측정할 수 있다.

라인 센서 화상에 있어서, 배경이 되는 하늘은 구름이나 푸른 하늘이 찍히는 경우 어렴풋한 강약이 없는 공간이 되는 데 반하여, 측정 대상인 트롤리선 (7) 은 핀트가 맞아 있기도 하여 뚜렷하게 명암이 생긴다. 본 실시예에서는, 이것을 이용하여 화상을 임의의 구간으로 구분하고 그 구간 내의 표준편차를 취하여, 휘도의 편차 정도를 확인한다. 이 때, 구간 내의 휘도의 편차가 큰 경우에는 트롤리선이 찍혀 있다고 판단하고, 휘도의 편차가 작은 경우에는 배경이라고 판단한다. 그리고, 배경이라고 판단된 구간에 관해서는, 그 후의 처리에 영향을 미치지 않도록 전체를 검게 칠하는 처리를 실시하여 이 구간이 배경인 것을 명확하게 함으로써 트롤리선의 오검출을 저감한다.

또한 전부 채움을 실시하지 않은 구간에 있어서, 그 이웃 구간에 대해 전부 채움 처리가 실시되어 있는 경우, 그 이웃 구간에서부터 당해 구간 내의 사입물까지의 영역에 대해서도 전부 채움 처리를 실시한다. 이와 같이 함으로써, 전부 채움 구간에서부터 전체를 칠하지 않은 구간의 사입물까지의 사이에 생기는 공백 영역 (배경이지만 전체가 칠해져 있지 않은 화소) 을 메울 수 있고, 따라서 오검출을 저감할 수 있다. 또, 본 실시예에서는 전부 채움 구간의 평균 휘도값과 비교하여 휘도차가 일정값 이상인 픽셀을 사입물 지점으로서 검출하는 것으로 한다.

상기 서술한 본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 배경 상에 밝기의 불균일함이 존재하는 경우라도 트롤리선 마모면 (7a) 과 배경을 분리할 수 있기 때문에, 트롤리선 마모면 (7a) 의 오검출을 저감할 수 있다.

또한, 전체를 칠하지 않은 구간이라도 인접하는 구간이 전부 채움 구간이었던 경우에는 사입물까지 전부 칠해지도록 하였기 때문에, 확실하게 트롤리선 마모면과 배경의 분리를 실시할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 에 있어서 배경으로 간주한 영역을 전체를 검게 칠하는 예를 나타냈지만, 배경으로 간주한 영역은 전체를 검게 칠하는 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 배경으로 간주한 영역을 마스크 화소로서 메모리 공간에 기억시켜 두고, 이 마스크 화소를 이후의 처리를 실시하지 않는 화소로 하는 등, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능한 것은 물론이다.

실시예 3

(한낮 마모 측정)

도 17 및 도 18 을 사용하여 본 발명에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 제 3 실시예를 설명한다. 본 실시예는, 도 2 에 나타내고 상기 서술한 제 1 실시예의 계측용 컴퓨터 (4) 에, 도 13 에 나타내고 상기 서술한 제 2 실시예의 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 를 추가한 예이다. 그 밖의 구성은 상기 서술한 제 1 실시예의 구성과 대체로 동일하여, 이하, 유사한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명은 생략하며, 상이한 점을 중심으로 설명한다.

도 17 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서 계측용 컴퓨터 (4) 는 라인 센서 화상 작성부 (4a), GSTH 처리부 (4b), 표준편차 배경 제거 처리부 (4f), 2 치화 처리부 (4c), 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d), 및 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 를 구비하여 구성되어 있다.

본 실시예에 있어서, GSTH 처리부 (4b) 는 입력된 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시한다. 이것에 의해 작성된 GSTH 화상은 메모리 (M2) 를 거쳐 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 에 입력된다.

표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 는 입력된 GSTH 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다. 이것에 의해 작성된 배경 제거 화상은 메모리 (M2) 를 거쳐 2 치화 처리부 (4c) 에 입력된다.

2 치화 처리부 (4c) 는 입력된 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여, 2 치화 화상을 작성한다. 작성된 2 치화 화상은 메모리 (M2) 를 거쳐 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 입력된다.

도 18 을 사용하여 본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치의 계측용 컴퓨터 (4) 에 있어서의 화상 처리의 흐름을 설명한다.

도 18 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서 계측용 컴퓨터 (4) 는, 먼저 라인 센서 화상 작성부 (4a) 에 있어서, 라인 센서 (2) 로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬시킴으로써 라인 센서 화상 (31) 을 작성하는 처리를 실시한다 (단계 P21).

계속해서, GSTH 처리부 (4b) 에 있어서 라인 센서 화상에 대해 GSTH 처리를 실시한다 (단계 P22). 이로써 GSTH 화상이 얻어진다. 그 후, 표준편차 배경 제거 처리부 (4f) 에 있어서 GSTH 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시한다 (단계 P23). 이로써 배경 제거 화상이 얻어진다.

계속해서, 2 치화 처리부 (4c) 에 있어서 단계 P23 에서 얻어진 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시한다 (단계 P24). 이로써 2 치화 화상이 얻어진다.

단계 P24 에 계속해서, 트롤리선 마모부 에지 검출부 (4d) 에 있어서, 2 치화 화상의 배경을 나타내는 흑색과 트롤리선 마모면 (7a) 을 나타내는 백색과의 경계를 좌우의 에지점으로서 추출하는 처리를 실시한다 (단계 P25). 이로써 에지 데이터를 얻을 수 있다.

단계 P25 에 계속해서, 트롤리선 마모부 폭 계산부 (4e) 에 있어서, 좌우의 에지점 사이의 거리를 트롤리선 마모면 (7a) 의 화상 상의 폭으로서 산출하고, 이것을 실제의 트롤리선 (7) 의 마모량으로 환산하는 처리를 실시한다 (단계 P26).

상기 서술한 처리를 실시함으로써, 본 실시예에 관련된 계측용 컴퓨터 (4) 에 의해서 트롤리선 (7) 의 마모량을 측정할 수 있다.

본 실시예에 관련된 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 의하면, 제 1 실시예, 제 2 실시예와 비교하여 트롤리선 이외의 사입물과 밝기의 불균일함의 양쪽을 제거할 수 있기 때문에 보다 더 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 먼저 GSTH 처리를 실시하여 트롤리선 (7) 이외의 사입물을 제거하고, 그 후, 표준편차 배경 제거 처리를 실시함으로써 보다 고정밀도로 트롤리선의 마모 측정을 실시할 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, 촬영 환경이나 촬영 조건에 따라서 작업자가 GSTH 처리, 표준편차 배경 제거 처리의 필요 여부를 선택하는 (예를 들어, 설정 파일로 처리의 ON/OFF 를 설정한다) 것이 가능하도록 하거나 해도 되며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능한 것은 물론이다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치에 적용하기에 바람직한 것이다.

1 : 차량
2 : 라인 센서 카메라
3 : 조명 장치
4 : 계측용 컴퓨터
4a : 라인 센서 화상 작성부
4b : GSTH 처리부
4c : 2 치화 처리부
4d : 트롤리선 마모부 에지 검출부
4e : 트롤리선 마모부 폭 계산부
5 : 기록 장치
7 : 트롤리선
7a : 트롤리선 마모부
7b : 트롤리선 측면
8 : 팬터그래프
10L, 10R : 에지점
21, 31 : 라인 센서 화상
22 : 수축 처리 화상
23 : 오프닝 화상
24 : GSTH 화상
25 : 2 치화 화상
32 : 배경 제거 화상
M1, M2 : 메모리
S1 : 제 1 구간
S2 : 제 2 구간
S3 : 제 3 구간

Claims (4)

1. 차량의 지붕 상에 그 주사선 방향이 차량의 진행 방향에 대하여 수직으로 또한 수평으로 설치되어 트롤리선을 촬영하는 라인 센서 카메라와, 마찬가지로 상기 차량의 지붕 상에 설치되어 상기 트롤리선을 비추는 조명 수단과, 상기 차량의 내부에 설치된 화상 처리 수단을 구비한 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치로서,
   상기 화상 처리 수단이,
   상기 라인 센서 카메라로부터 입력되는 화상 신호를 시계열적으로 정렬하여 이루어지는 라인 센서 화상을 작성하는 라인 센서 화상 작성 수단과,
   입력된 화상에 대해 상기 트롤리선과 배경의 분리를 실시하는 배경 분리 처리 수단과,
   입력된 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 2 치화 화상을 작성하는 2 치화 처리 수단과,
   입력된 화상에 대해 상기 트롤리선의 마모 부분의 양측의 에지를 검출하는 트롤리선 마모부 에지 검출 수단과,
   상기 마모 부분의 양측의 에지의 위치로부터 상기 트롤리선의 마모량을 검출하는 트롤리선 마모부 폭 계산 수단을 구비하고, 또한,
   상기 배경 분리 처리 수단이, 입력된 화상을 임의의 구간으로 분할하고, 각 상기 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 상기 구간마다 그 구간에 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 상기 인접하는 구간에서 상기 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우에는 상기 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 표준편차 배경 제거 처리 수단인 것을 특징으로 하는 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 표준편차 배경 제거 처리 수단이, 상기 표준편차 배경 제거 처리를 실시한 상기 구간에 있어서 배경으로 간주되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우에, 그 구간을 세분화하고 재차 각 상기 세분화한 구간마다 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 각 상기 세분화한 구간마다 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판단하고, 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우에는 상기 인접하는 구간에서 상기 대상물까지의 영역을 배경으로 간주하고, 또한, 그 구간에 상기 대상물이 찍혀 있지 않은 경우로서 인접하는 구간에 상기 대상물이 찍혀 있는 경우에는 상기 인접하는 구간의 대상물로부터 그 구간까지의 영역 및 그 구간을 배경으로 간주하는 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 배경 제거 화상을 작성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 임의의 구간의 크기가, 상기 대상물이 존재하는 구간이 연속되지 않는 크기인 것을 특징으로 하는 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 표준편차 배경 제거 처리 수단이 상기 라인 센서 화상에 대해 표준편차 배경 제거 처리를 실시하여 상기 라인 센서 화상 중의 상기 트롤리선을 추출한 상기 배경 제거 화상을 작성하고,
   상기 2 치화 처리 수단이 상기 배경 제거 화상에 대해 2 치화 처리를 실시하여 상기 2 치화 화상을 작성하고,
   상기 트롤리선 마모부 에지 검출 수단이 상기 2 치화 화상에 대해 상기 에지를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리에 의한 트롤리선 마모 측정 장치.

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