1279521 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種利用影像處理來監控鐵路車輛集電 弓之技術，且更尤其是關於在鐵路車輛集電弓周圍偵測物 體之設備及方法。 【先前技術】 集電弓障礙物爲藉由接觸行駛鐵路車輛之集電弓而千 擾鐵路車輛行駛之障礙物。作爲測量位在集電弓周圍之障 礙物的測量手段，在鐵路系統中設有稱爲測量車輛或車輛 限制之專用（自足式）測量車輛並在鐵路車輛公務行駛間 之間隔期間針對各個固定頻率期來操作。在這種測量車輛 中設有如車體傾斜或鐵軌移位之多數測量項目並包含障礙 物之這種偵測。障礙物之測量方法包含接觸感測器法，雷 射感測器法，及切光法並具以下特徵。 1 ·接觸感測器法。以附接在接觸感測器法上之棒狀彈性 體，將這整體接觸感測器附接至集電弓或車輛來偵測集 電弓車輛與障礙物之接觸。 2·雷射感測器法。依據雷射之輻射形狀，提供光點型雷射， 掃描型雷射，透鏡型雷射（區段形輻射）等。依據外出 波和反射波間之相位差或輻射雷射形之變形，測量對於 待測物體之絕對距離。 3 ·切光法。將狹縫光投射在待測物體上，依據待測物體之 凹凸，收到變形之狹縫光投射，並測量待測表面至三維 外形。未了這些集電弓障礙物測量法，詳述日本專利申 1279521 請第一次公告案號2005-1214〇6 ( 2005年5月12日公 告），1 9 9 5年由電氣學會所授權，有日本文件標題之電 氣車輛鐵路設備維護之最新科技，以及在2 0 0 0年由電氣 工程學會所着並由柯羅娜莎（Corona S ha)所發表，有 曰本文件標題之最新電氣鐵路工程。 【發明內容】 如以上說明，障礙物之測量方法包含接觸感測器法， 輻射感測器法，及切光法並有以下不便之處。 (1 )在接觸感測器法情況，因在鐵路車輛高速行駛期間支 撐構件與接觸感測器危險地碰撞，故，通常以低速實 施偵測作業。這種接觸感測器法無法克服高速行駛。 (2) 雷射感測器法包含光點型雷射，掃描型雷射。尤其是， 光點型雷射和掃描型雷射爲只藉一個點對一測量點測 量距離之感測器。因此，從高速行駛之車輛無法以寬 廣範圍測量集電弓周圍。此外，透鏡型雷射一般使用 CLASSIC或較高（JIS-C-6802標準）之強雷射。因此， 在人類進出處，就安全性而言，無法使用這些型式之 雷射。 (3) 在切光感測器法情況，由於日間之陽光而妨礙到從感 測器進入之光束，故在夜間及隧道內有使用上之限制。 因此，本發明之目的在提供用以偵測位於鐵路車輛集 電弓周圍之障礙物的設備及方法，就安全性作業而言，其 可克服鐵路車輛之高速行駛而無問題並可達成障礙物之偵 1279521 測而不致接觸它。 依據本發明之一項觀點，設有用以偵測位於鐵路車輛 集電弓周圍之障礙物的設備，包括··一對左、右相機，係 安裝在鐵路車輛上，在鐵路車輛行駛期間連續地拍攝集電 弓及包含觸輪線之集電弓周圍；影像設定部，係構成用以 ~ 分別設定影像，被偵測爲障礙物之物體係從利用左、右相 機所拍攝之左、右影像的連續輸入影像當中以各已處理影 像形式而拍攝；待檢查範圍外刪除部，係構成從各已處理 • 之障礙物影像中，將待檢查範圍外之已處理影像的部分加 以刪除；集電弓部位刪除部，係構成從各已處理影像刪除 具有集電弓特徵之部分的已處理影像；觸輪線部位刪除 部，係構成從各已處理影像刪除觸輪線特徵；遮蔽影像產 生部，係構成產生左、右遮蔽影像，其中已刪除待檢查範 圍外障礙物、集電弓特徵、及觸輪線特徵的各已處理之背 景部分係爲黑色，背景部分以外係白色；遮蔽影像處理產 生部，係構成分別將左、右遮蔽影像重疊在輸入影像上， ® 以產生左、右遮蔽處理影像，其中黑色部位之影像資料從 左、右影像刪除；抹滴特徵抽取部，係構成從左、右遮蔽 之已處理影像之至少一個影像中抽取白色部位之抹滴特 徵；測量部，係構成對由抹滴特徵抽取部所抽取之各抹滴 特徵導出三維位置；集電弓接近檢查部，係構成使由該測 量部所導出之各抹滴特徵的三維位置，和前一個導出之集 電弓特徵三維位置加以比較，以選擇一個比障礙物形式之 預定値更接近集電弓程度的最靠近抹滴特徵；障礙物偵測 1279521 資料設定部，係構成將由集電弓接近檢查部所選取的障礙 物之三維資料加以設定。 依據本發明之另一項觀點，設有用以偵測位於鐵路車 輛集電弓周圍之障礙物的設備，包括：一對左、右相機， 係安裝在鐵路車輛上，在鐵路車輛行駛期間連續地拍攝集 電弓及包含觸輪線之集電弓周圍；以及影像處理單元，係 構成用以分別設定影像，被偵測爲障礙物之物體係從利用 左、右相機所拍攝之左、右影像的連續輸入影像當中以各 已處理影像形式而拍攝；從各已處理之障礙物影像中，將 待檢查範圍外之已處理影像的部分加以刪除；從各已處理 影像刪除具有集電弓特徵之部分的已處理影像；從各已處 理影像刪除觸輪線特徵；產生左、右遮蔽影像，其中已刪 除待檢查範圍外障礙物、集電弓特徵、及觸輪線特徵的各 已處理之背景部分係爲黑色，背景部分以外係白色；分別 將左、右遮蔽影像重疊在輸入影像上，以產生左、右遮蔽 處理影像，其中黑色部位之影像資料從左、右影像刪除； 從左、右遮蔽之已處理影像之至少一個影像中抽取白色部 位之抹滴特徵；使由各抹滴特徵的三維位置，和前一個導 出之集電弓特徵三維位置加以比較，以選擇一個比障礙物 形式之預定値更接近集電弓程度的最靠近抹滴特徵，並設 定所選取的障礙物之三維資料。 依據本發明之還另一項觀點，設有用以偵測位於鐵路 車輛集電弓周圍之障礙物的方法，包括：利用一對左、右 相機在鐵路車輛行駛期間連續地拍攝集電弓及包含觸輪線 1279521 之集電弓周圍；分別設定影像，其中從利用左、右相機對 所拍攝之左、右影像的連續輸入影像當中以各已處理影像 之形式而拍攝被偵測爲障礙物之物體；從各已處理影像刪 除待檢查範圍外障礙物部部分之已處理影像；從各已處理 影像刪除具有集電弓特徵之部分的已處理影像；從各已處 ' 理影像刪除觸輪線特徵；產生左、右遮蔽影像，其中已刪 除待檢查範圍外障礙物、集電弓特徵、及觸輪線特徵的各 已處理之背景部分係爲黑色，背景部分以外係白色；分別 ® 將左、右遮蔽影像重疊在輸入影像上，以產生左、右遮蔽 處理影像，其中黑色部位之影像資料從左、右影像刪除； 從左、右遮蔽之已處理影像之至少一個影像中抽取白色部 位之抹滴特徵；對各抽取之白色部位之抹滴特徵導出三維 位置；使導出之各抹滴特徵的三維位置，和前一個導出之 集電弓特徵三維位置加以比較，以選擇一個比障礙物形式 之預定値更接近集電弓程度的最靠近抹滴特徵；設定所選 取之障礙物的三維資料。 ® 如同與接觸感測器法之比較，可達成在非接觸狀態中 之偵測以致可避免障礙物語感測器之間之碰撞且依據本發 明之集電弓周圍障礙物的偵測設備與方法可克服鐵路車輛 之高速行駛。如同與雷射感測器法之比較，機械式操作是 不存在的，依據本發明之集電弓周圍障礙物的偵測測設備 與方法可克服高速行駛並由如同CCD (電荷耦合裝置）相 機之這種被動式感測器所構成。因此，就安全性而言，在 人類進入之位置不會產生這個問題。因爲以鐵路車輛之一 1279521 般行駛速度可實施障礙物之偵測，故可偵測車輛動態表現 之障礙物。因爲可同時紀錄障礙物產生期間之影像，故視 覺檢查允許從在障礙物產生期間之影像來估算當時之狀態 或原因。因爲使用三角測量調查法，利用從自左、右遮蔽 處理影像所抽取之左右抹滴特徵的重力位置中心導出抹滴 特徵之三維位置，故可降低計算數量及縮短整個障礙物偵 測處理之處理時間。此外，甚至如果藉刪除觸輪線特徵偵 測在已處理影像中所成像之物體被切面時，則利用觸輪線 偵測部位之恢復部加以恢復切面部並從實際物體外形產生 抹滴特徵。因此，可防止由於切面再障礙物所偵測到之錯 誤。 本發明內容未必說明所有必要之特徵以致本發明亦可 爲該等說明特徵之次組合。 【實施方式】 此後，將參考圖示，以致有助於更加了解本發明。 (第一實施例） 依據本發明集電弓周圍之障礙物偵測設備的第一較佳 實施例表示透過影像處理來偵測位於位於鐵路車輛集電弓 周圍之障礙物的偵測設備之基本槪念。在本實施例中，如 第1和2圖中所示，使用安裝在鐵路車輛上之兩（對）c c D (電荷稱合裝置）相機（左右對相機）1，2作爲影像輸入 部位。該等C CD相機1，2連續地拍攝集電弓5及包含觸 輪線6之集電弓周圍並連續取得行駛中（行進中）鐵路車 輛之影像周圍集電弓5。將該取得之影像輸出至影像處理 -10- 1279521 單元3並已連續輸入影像將它儲存在記錄部4。在偵測位 於集電弓5周圍之障礙物7之前，影像處理單元3從左右 影像偵測到集電弓5及觸輪線6作爲輸入影像。並未特別 限制集電弓5之偵測方法而可透過先前公告宣佈之技術加 以實施。例如，2 0 0 5年4月7日發表之日本專利申請第一 次公告案號2005-091181(係在2005年3月11日於日本申 請本日本專利申請案號2 0 0 5 - 6 8 7 9 5申請後所公告）例証該 影像處理單元來偵測集電弓5而且2005年5月12日公告 之日本專利申請第一次公告案號2005-121406 (係在2005 年3月11日於日本申請本日本專利申請案號2005-68795 申請後所發表）例証該集電弓偵測設備。並未特別限制觸 輪線6之偵測方法。例如，2 0 0 3年1 2月3日所公告之日 本專利申請第一次公告案號2 0 0 3 - 3 4 1 3 8 9例証該觸輪線之 位置測量設備而且以上所說明之日本專利申請第一次公告 案號2 0 0 5 - 0 9 1 1 8 1例証該影像處理設備來偵測觸輪線6。以 這般取得之集電弓及觸輪線6的偵測資料爲前提，影像處 理單元3處理左右對CCD相機1，2之輸入影像並依據第9 圖之流程圖來偵測位在集電弓5周圍之障礙物7。第1 0圖 表示影像處理單元3加以偵測位在集電弓5周圍之障礙物 7的硬體結構。如第1 〇圖中所示，影像處理單元3包含： 記憶體9 ;影像設定部1 0 ;待檢查範圍外刪除部2 0 ;集電 弓部位刪除部3 0 ;觸輪線部位刪除部4 0 ;遮蔽影像產生 部5 0 ;遮敝影像處理產生部6 0 ;抹滴特徵抽取部7 0 ;立 體聲測量部8 〇 ;集電弓接近檢查部9 0 ;以及障礙物偵測 -11- 1279521 資料設定部1 〇〇。注意到影像處理單元3可爲硬體所構成 而且以上所說明之影像處理單元3的各別功能可由軟體來 達成。在軟體之情況，可能以如CD-ROM之記錄媒體形式 或透過如網際網路之網路來下載的形式來提供集電弓周圍 之障礙物的偵測設備。 第9圖之流程圖包含左右影像之處理。以如處理影像 設定，刪除待檢查（或待刪除）範圍外，刪除集電弓部位（集 電弓特徵）；刪除觸輪線部位（觸輪線特徵）；產生遮蔽影像； > 產生遮蔽處理影像；以及抽取抹滴（步驟S1至S7)之次序 實施左影像處理。步驟S 1之處理影像設定爲藉由依序找取 影像設定成已處理影像之程序，從連續輸入影像當中將該 找取影像上之物體偵測爲障礙物，該連續輸入影像係以工 作記憶體9內之輸入影像儲存在記錄部中並由已處理之影 像設定部1 〇加以實施。如第3圖中所示，“待檢查範圍外 之刪除”爲清除除了已處理影像物體範圍以外之影像資 料，另言之，爲以黑色資料覆寫非待檢查物體之範圍的程 > 序（步驟S2 )並以待檢查物體範圍外之刪除部2〇加以實 施。由黑色資料所覆寫之範圍明確的說爲各已處理影像之 方形框部位。 如第4圖中所示，“集電弓部位（特徵）之刪除”爲 一種在影像上清除待檢查物體範圍外之影像資料的程序’ 待製造之集電弓遮蔽（稍後將說明）係協調轉換成在集電 弓偵測處理時所得到之集電弓位置，該集電弓遮蔽與已處 理影像重疊，並清除集電弓部位之影像資料（步驟S 3 ) ’ -12- 1279521 並在集電弓部位刪除部3 0加以實施。如第5圖中所示’“觸 輪線部位之刪除”爲以該影像所設定/之寬度來刪除觸輪線 部位（觸輪線特徵）之程序’依據觸輪線偵測處理所得到 之觸輪線位置來清除該影像上集電弓部位之影像資料（步 驟S 4 )並由觸輪線部位刪除位置4 0加以實施。如第6圖 " 中所示，“遮蔽影像之產生”爲產生二進位影像（稱爲遮 蔽影像）之程序，其中依據預置影像之灰階臨界値’背景 部分係爲黑色，背景部分以外係白色（步驟S 5 )並由遮蔽 • 影像產生部5 0加以實施。如第7圖中所示’ “遮蔽處理影 像之產生”爲將遮蔽影像重疊在輸入影像上並產生影像之 程序，從輸入影像（這稱爲遮蔽處理影像）清除該影像上 遮蔽影像之黑色部位的影像資料（步驟s 6 )並由遮蔽處理 影像之產生部6 0加以實施。 如第8圖中所示，“抹滴抽取”爲抽取遮蔽影像之白 色部位抹滴來偵測抹滴特徵（步驟S 7 )並由抹滴抽取部7 0 加以實施。抹滴特徵具以下資料：（1 )輪廓線資料；（2 ) ^ 重力位置中心；（3 )圍繞抹滴及其位置之法爲範圍；（4 ) 其區域；（5 )周圍長度；以及（6 )三維位置（此時未含 資料）。 作爲右影像之處理，已如同左影像處理之相同方式依 序實施影像設定，待檢查範圍外之刪除’集電弓部位之刪 除，觸輪線部位之刪除，遮蔽影像之產生，以及遮蔽已處 理影像之產生（第9圖右側之步驟S1至S 6 )。然而，在 這實施例中，在右影像處理中’未實施抹滴抽取。 1279521 如以下說明’在左右影像處理中，依據左右影像處理 之結果，（在步驟S8至S 10)依序實施抹滴特徵之三維位 置資料的設定，集電弓接近程度之檢查。 抹滴特徵之三維位置資料的設定係將左右遮蔽之已處 理影像設定爲立體聲測量影像，沿著從左邊影像所抽取抹 ' 滴特徵之輪廓線來實施立體聲測量，並導出輪廓線之三維 位置資料的平均値作爲抹滴特徵之三維位置（步驟S 8 )並 由立體聲測量部80加以實施。集電弓接近程度之檢查係將 ® 從先前導出之集電弓偵測結果所得到之集電弓的三維位置 與各偵測抹滴特徵之三維位置比較並選取其中一種抹滴特 徵之程序，其中該抹滴特徵最接近集電弓之高度（其接近 集電弓5之程度比預定値近）且落在接近距離中成爲先前 所設定之障礙物（第9圖中之步驟S 9 )並由集電弓接近檢 查部90加以實施。詳細地說，選取落在所設定距離內且最 接近集電弓5之高度（距離）之其中一抹滴特徵作爲障礙 物。“障礙物偵測資料之設定”爲在集電弓接近程度之檢 ® 查程序中，如選取抹滴特徵作爲障礙物時設定三維位置資 料爲障礙物的程序並且由障礙物偵測資料設定部1 00加以 實施。 在以上說明之集電弓部位刪除處理中（步驟S 3 )，使 用集電弓遮蔽從已處理影像刪除集電弓部位。該集電弓遮 蔽由二進位影像所構成，其中集電弓部位爲黑色，集電弓 部位以外爲白色。在集電弓部位之刪除處理中（步驟S 3 )，，， 爲一種在影像上清除待檢查物體範圍外之影像資料的程 -14- 1279521 序’將集電弓遮蔽協調轉換成在先前導出集電弓偵測 時所得到之集電弓位置，而使集電弓遮蔽與已處理影 豐並從該已處理影像清除集電弓遮蔽之黑色部位（集 ρβ ίΑΙ )的影像資料加以從該已處理影像刪除集電弓部位 圖之流程圖中表示集電弓遮蔽產生之步驟而第17 表示其集電弓產生部。 集電弓產生部（參照第1 7圖）包含基本影像設 1 4 〇 ’二進位影像產生部丨5 〇，擴充處理部〗6 〇，隔離 刪除部1 7 0，影像資料倒轉部位1 8 〇，以及集電弓遮蔽 部 1 9 0。 如第1 6圖中所示，藉由依序執行基本影像設定， 二進位影像，擴充處理，刪除隔離部位，倒轉影像資 以及設定集電弓遮蔽之程序（步驟S21至S26)，產生 弓遮蔽（遮蔽影像）。如第1 1圖中所示，基本影像爲 使用在集電弓偵測處理中的集電弓模式所使用之影像 爲基本影像之程序（步驟S21)並在基本影像設定部 加以實施。如第1 2圖中所示，二進位影像之產生係使 影像產生二進位影像之程序（步驟S22 )並在二進位 產生部1 5 0加以實施，其中依據先前所設定影像之灰 位臨界値，背景部分係爲黑色，背景部分以外係白色 第1 3圖中所示，擴充處理爲實施二進位影像之白色部 擴充處理之程序（步驟S22 )並在擴充處理部160加 施。如第1 4圖中所示，隔離部位之刪除係使二進位影 改由白色部位所圍繞之黑色部位中的影像資料（步驟 處理 像重 電弓 。第 圖中 定部 部位 設定 產生 料， 集電 設定 資料 140 基本 影像 階準 。如 位的 以實 像修 S24 ) 1279521 並在隔離部位刪除部1 7 〇加以實施。 如第1 5圖中所示，影像資料之倒轉係使二進位影像實 施黑白倒轉以致集電弓部位爲黑色而集電弓以外部位爲白 色之程序（步驟S 2 5 )並在影像資料倒轉部位1 8 0加以實 施。集電弓遮蔽設定係使二進位倒轉之二進位影像設定成 ^ 集電弓遮蔽之程序（步驟S26)並在集電弓遮蔽設定部190 加以實施。如以上說明，作爲第一實施例之優點，與接觸 感測器法比較，（障礙物偵測之）測量無非接觸形式，障礙 ® 物對感測器之碰撞不存在，在第一實施例中之集電弓圍繞 之障礙物偵測設備可克服鐵路車輛甚至在高速行駿下之障 礙物偵測。此外，與雷射感測器法比較，不以機械操作方 式可克服高速行駛並可構成作爲左右CCD相機對1，2之 被動感測器。因此，甚至在人（人們）進口處亦不存在安 全性問題。如以上說明，可在車輛動態運動下偵測障礙物 並同時紀錄障礙物產生期間之影像。因此，在障礙物產生 期間，影像之視覺檢視允許在視覺檢視期間之狀態亟待估 ®原因。 (第二實施例） (以從左右影像之遮蔽已處理影像所抽取之左右抹滴特徵 來計算抹滴三維位置之方法） 本實施例爲第一實施例之改良實例。亦即，如第1 9圖 中所示，設有三角測量調查部Π 0取代立體聲測量部8 〇。 如第1 8圖中所示，在右影像處理之步驟S 7實施抹滴抽取。 從左右影像抽取右抹滴特徵和左抹滴特徵。抹滴特徵抽取 -16- 1279521 部7 0以外之結構與第一實施例相同並展現與第一實施例 相同之優點。因此，在此將省略其詳細說明。在第二實施 例中，進行“抹滴特徵之三維位置資料設定”以三角測量 調查部1 1 0從左右抹滴特徵的重力位置中心透過三角測量 法計算並設定抹滴特徵之三維位置，取代在第一實施例中 之立體聲測量部8 0藉由實施立體聲測量以及左抹滴特徵 之輪廓線設定抹滴特徵之三維位置（步驟s 8 )。作爲第二 實施例之優點，除第一實施例中所說明之優點外’取代立 > 體聲測量，該測量花許多時間在抹滴特徵之三維位置資料 的設定，使用左右抹滴特徵的重力中心利用三角測量法之 計算。因此，可降低計算量且障礙物偵測處理之處理時間 小。因此，可縮短障礙物I偵測處理之處理時間。 (第三實施例） (具恢復觸輪線刪除部之P早物偵測） 集電弓周圍之障礙物偵測的設備之第三較佳實施例係
第一實施例之修飾。即如第2 3圖中所示，將觸輪線刪除部 I 位之恢復處理部1 20附加至影像處理部3。如第22圖中所 示，在左影像處理中產生遮蔽影像後，附加觸輪線刪除部 之恢復程序（步驟S 1 1 )。其他結構與第一實施例中所說明 的相同且第三實施例之優點與第一實施例中所說明的相 同。在此將省略第三實施例之詳細說明。如第20A和20B 圖中所示，在第一實施例中，於自左影像之遮蔽影像刪除 觸輪線部位之情況，所呈現的跨越觸輪線之物體依影像加 以分開，以致有一種情況可抽取與輸入影像中所視實際物 -17- 1279521 體形狀不同的這種抹滴特徵。因此，在本實施例中 抑制由於觸輪線部位刪除處理所致之分離（切割）， 遮蔽影像之觸輪線部位刪除部之恢復處理。如第2 1 A 圖中所示’觸輪線刪除部位之恢復處理係尋找觸輪 部位之界線，且如第2 1 A和2 1 B圖中所示，假如相 之白色部位存在的話，則改變介於白色部位間之黑 影像的影像資料（步驟S 1 1 )。 明確地說，如第2 8圖中所示，所呈現跨越（左 > 蔽影像中觸輪線（以白色表示）之物體分成（切割 恆寬部分（以黑色表示）。分開（切割）部分之白黑 線A、B芽過觸輪線刪除部。像素由從界線a之上端 設定之寬度水平地被搜尋，以發現另一界線B。此 線A上端P 1之四個點，界線A下端P2，其他界線 端P4及其他界線B之下端P3構成顏色從黑轉成白 四邊形。注意到所設定之寬度大致比觸輪線寬度粗 實施例之優點爲除了第一實施例之優點外，即使依 > 線部位之刪除分開已處理影像中所產生之物體時， 分開（切割）部位以致從實際物體外形產生抹滴特 此，可防止由於切割造成之障礙物偵測誤差。 (第四實施例） (以從附加觸輪線刪除部位之恢復的左右影像所抽 右抹滴特徵來計算抹滴三維位置之方法） 本實施例爲第二實施例之改良。亦即，如第2 5 示，在本實施例中將觸輪線刪除部位之恢復處理部 ，爲了 實施各 和21B 線刪除 互接鄰 色部分 右）遮 )兩個 兩條界 I P1所 時，界 B之上 之平行 。第四 據觸輪 恢復已 徵。因 取之左 圖中所 120附 -18- 1279521 加至影像處理單元3。然後，如第2 4圖中所示，在產生遮 蔽影像後（步驟S 5 )，附加與第三實施例相同方式之觸輪 線刪除部位的恢復處理（步驟S 1 1 )。第四實施例之其他結 構與第二實施例相同且第四實施例展現與第二實施例相同 的優點’且因此，在此將省略其詳細說明。第四實施例之 " 優點除了第二實施例中所說明之優點外，使得甚至在處理 影像中所產生之物體依據觸輪線部位刪除加以分開，分開 (切割）部位恢復，抹滴特徵從實際物體外形產生伴隨恢 ^ 復分開（切割）部位。因此，可防止由於分開（切割）造 成之障礙物偵測誤差。 (第五實施例） (具附加檢查物體之障礙物偵測） 第五實施例之集電弓周圍之障礙物偵測的設備爲第四 實施例之改良。亦即，如第2 7圖中所示，將成爲物體檢查 部1 3 0之物體附加至影像處理單元3。然後，在接近集電 弓程度之檢查（步驟 S 9 )後，附加待檢查之物體（步驟 ® S 1 2 )。第五實施例之其他結構與第四實施例相同。第五實 施例之作用與優點與第四實施例者相同，故在此將省略其 詳細說明。 在第五實施例中，偵測接近集電弓之物體。如果這是 障礙物的話，則拉起觸輪線及支撐該觸輪線之既存結構的 拉起臂完全被偵測。這偵測接近集電弓之所有事物並有效 作爲待檢查之應用部。 然而，在既存結構不被偵測出爲障礙物之情況，即檢 -19- 1279521 查以下項目。消除對於所有項目之對應事物成爲既存結構。 (1 )和觸輪線（主要爲拉起臂之對付手段）接觸之存在與 否 (2 )立體聲對應點和左右影像中抹滴之重力中心間之一 致度 (3 )在左右影像中抹滴特徵之形狀相似度 (4 )在左右影像中抹滴特徵之圖案相似度 明確地說，在第五實施例中待測物體處理部1 3 0之作用在 處理待測物體（步驟S 1 2 )。 在此注意到，依序地以觸輪線接觸檢查，在立體聲對 應點和在左右影像中抹滴之重力中心間之一致度檢查，在 左右影像中抹滴特徵之間的形狀相似度檢查，及以此順序 在左右影像中抹滴特徵之間的圖案相似度檢查，明確地實 施待檢查物體。觸輪線接觸檢查係決定觸輪線刪除部位之 界線和各抹滴特徵之輪廓線是否彼此接觸之程序。立體聲 對應點和在左右影像中抹滴之重力點中心的一致度檢查係 以左影像中抹滴特徵之重力中心爲測量點來行使立體聲測 量且決定當藉由立體聲測量在右影像中對應點與右影像中 抹滴特徵之重力中心間的距離較預設値小達成一致性。 在左右影像中之抹滴特徵間之形狀相似度檢查係一種 程序，其設定遮蔽影像（二進位影像）爲待檢查影像’計 算轉成右影像之（待檢查）右影像的抹滴部位影像與（待 檢查）右影像的抹滴部位影像間的絕對差’且當上述差小 於預置値時即決定達成一致性。在左右影像中抹滴特徵間 -20- 1279521 之圖案相似度檢查係一種程序，其設定遮蔽之已處理影像 (灰階影像）爲待檢查影像，將（待檢查）左影像的抹滴 部位影像轉成右影像，計算在已轉換之左影像的抹滴部位 影像與右影像的抹滴部位間之正常化相關性，且如果該相 關性値大於預置値，即決定左右影像之抹滴部位影像的圖 案係相似。第五實施例之優點爲除第四實施例情況之優點 外，另有消除既存結構以致在未偵測一般既存結構爲障礙 物之情況未將他們偵測爲障礙物。因此，一旦一般既存結 > 構以外之物體接近集電弓時，可被偵測爲障礙物。注意到 左影像相當於左相機所拍攝之影像而右影像相當於右相機 所拍攝之影像，左右遮蔽影像相當於左右相機影像之遮蔽 影像，且遮蔽之已處理影像相當於相機對之左右相機的左 右影像遮蔽之已處理影像，觸輪線部位相當於觸輪線特 徵，且集電弓部位相當於集電弓特徵。 雖然參考本發明之某些實施例已對本發明說明如上， 但本發明並不限於上述之實施例。那些懂得以上學說，嫻 1 孰該技術者會想到對上述之實施例作休市及變動。本發明 之範圍係參考以下請求項目來界定。 【圖式簡單說明] 第1圖爲代表集電弓拍攝目的之CCD相機對設備的透 視圖。 第2圖爲代表從該處設定待處理影像之說明圖。 第3圖爲說明從已處理之影像中，將待檢查範圍外加 以刪除的說明圖。 1279521 第4圖爲說明從已處理之影像中刪除集電弓部位（或 Λ電弓特徵）的說明圖。 第5圖爲說明從已處理之影像中刪除觸輪線部位（觸 輪線特徵）的說明圖。 第6圖爲說明產生遮蔽影像的說明圖。 第7圖爲說明產生遮蔽之已處理影像的說明圖。 第8圖爲說明抹滴（blob)抽取的說明圖。 第9圖爲依據本發明用以偵測位於鐵路車輛集電弓周 圍之障礙物的設備之第一較佳實施例中代表集電弓周圍之 障礙物偵測的流程圖。 第10圖爲第9圖所示之第一實施例中集電弓周圍之障 礙物偵測設備的結構圖。 第11圖爲代表產生集電弓遮蔽時設定基本影像之說 明圖。 第1 2圖爲說明產生集電弓遮蔽時設定二進位影像之 說明圖。 第1 3圖爲說明產生集電弓遮蔽時擴充處理之說明圖。 第1 4圖爲說明在集電弓遮蔽中刪除隔離部位之說明 圖。 第1 5圖爲說明產生集電弓遮蔽時倒轉影像資料之說 明圖。 第1 6圖爲代表產生集電弓遮蔽影像步驟之流程圖。 第1 7圖爲集電弓遮蔽影像產生部位之結構圖。 第1 8圖爲依據本發明之第二較佳實施例中用以偵測 -22- 1279521 集電弓周圍之障礙物偵測設備中集電弓周 流程圖。 第1 9圖爲依據本發明之第二較佳實 圍之障礙物偵測設備的結構圖。 第20 A和20B圖爲利用物體之觸輪線 ^ 抹滴抽取以致跨越觸輪線及其分開之（切β 整體說明圖。 第2 1 Α和2 1 Β圖爲代表觸輪線刪除部 •體說明圖。 第22圖爲依據本發明集電弓周圍之 的第二較佳實施例中代表中集電弓周圍障 流程圖。 第23圖爲依據本發明之第二較佳實 圍之障礙物偵測設備的結構圖。 第24圖爲依據本發明之第四較佳實 弓周圍之障礙物偵測偵測步驟的流程圖。 ® 第25圖爲第24圖所示之第四實施例 障礙物偵測設備的結構圖。 第26圖爲依據本發明之第五較佳實 弓周圍之障礙物偵測偵測步驟的流程匱1 ° 第27圖爲第26圖所示之第五實施例 障礙物偵測設備的結構圖。 第2 8圖爲代表物體之觸輪線部位刪 線及其之展開說明圖。 圍障礙物步驟的 施例中集電弓周 部位刪除，說明 g之）抹滴特徵的 位及其恢復的整 障礙物偵測設備 礙物偵測步驟的 施例中集電弓周 施例中代表集電 中集電弓周圍之 施例中代表集電 中集電弓周圍之 除以致跨越觸輪 -23- 1279521
【元件 符號 說 明 ] 1 相 機 2 相 機 5 集 電 弓 6 觸 輪 線 3 影 像 處 理 單 元 4 記 錄 部 7 障 礙 物 9 記 憶 體 10 影 像 設 定 部 20 待 檢 查 範 圍 外 刪 除 部 30 集 電 弓 部 位 刪 除 部 40 觸 輪 線 部 位 刪 除 部 50 遮 蔽 影 像 產 生 部 60 遮 蔽 影 像 處 理 產 生 部 70 抹 滴 特 徵 抽 取 部 80 體 聲 測 里 部 90 集 電 子 接 近 檢 查 部 100 障 礙 物 偵 測 資 料 設 定部 140 基 本 影 像 設 定 部 150 二 進 位 影 像 產 生 部 160 擴 充 處 理 部 170 隔 離 部 位 刪 除 部 180 影 像 資 料 倒 轉 部 位 -24- 1279521 190 集電子遮蔽設定部 110 三角測量調查部 120 觸輪線刪除部位之恢復處理部 130 物體檢查部
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