JP2009292351A - 摩耗測定装置及び摩耗測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トロリ線42を撮像するラインセンサ10からの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成する手段と、前記ラインセンサ画像の各画素について輝度値が所定の閾値未満の画素を黒部31とし所定の閾値以上の画素を白部30とする二値化処理を施して二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、点在する縞状白部32を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリ線42の線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータ34を作成する手段と、前記エッジデータ34を用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う手段とを備えた。
【選択図】図1
Description
トロリ線の厚みをノギスなどの定規を用いて直接測定する方法の場合、作業者が手作業にて測定を行うため、測定には手間がかかり自動化できないため、長い距離の区間を短期間で測定することは困難である。
トロリ線の厚みを光学センサを用いて直接測定する方法の場合、回転ローラとトロリ線との接触を伴うため低速での運用を行う必要がある。また、トロリ線をセンサが挟む構造であるため、ポイント、エアーセクション、アンカーといったセンサと衝突するような構造物が存在する部分での使用が不可能であり、それら既存構造物の存在する場所では衝突しないよう測定位置から装置を離す必要がある。
トロリ線の摩耗部の幅をナトリウムランプやレーザ光を照射して測定し摩耗部の幅からトロリ線の厚みを換算する方法の場合、まず、ナトリウムランプやレーザ光といった特殊な照明光を用意する必要があり、特にレーザ光を使用する場合は人体への影響を考慮する必要があるため取り扱いに注意が必要である。
トロリ線には波状摩耗と呼ばれる摩耗が存在する。波状摩耗とはトロリ線の摩耗部の表面が波を打ったように摩耗される現象で、この箇所をカメラ等で撮像すると照明の当たり具合で明るい箇所と暗い箇所が交互に撮像されることとなり、良好な計測結果が得られない。
トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ラインセンサ画像の各画素について輝度値が所定の閾値未満の画素を黒部とし所定の閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリ線の線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成する手段と、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う手段と
を備える
ことを特徴とする。
トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ラインセンサ画像における所定の範囲の輝度値を有する画素が集合する画素の塊(以下、クラスという)が、前記ラインセンサ画像が二値化した時に背景部及びパターン領域に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大になるように閾値を決定し、前記ラインセンサ画像の各画素について前記閾値未満の画素を黒部とし前記閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して判別分析二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記判別分析二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリの線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成する手段と、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う手段と
を備える
ことを特徴とする。
トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成し、
前記ラインセンサ画像の各画素について輝度値が所定の閾値未満の画素を黒部とし所定の閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリ線の線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成し、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う
ことを特徴とする。
トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成し、
前記ラインセンサ画像における所定の範囲の輝度値を有する画素が集合する画素の塊(以下、クラスという)が、前記ラインセンサ画像が二値化した時に背景部及びパターン領域に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大になるように閾値を決定し、前記ラインセンサ画像の各画素について前記閾値未満の画素を黒部とし前記閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して判別分析二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記判別分析二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリの線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成し、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う
ことを特徴とする。
図10に示すように、電気鉄道車両(以下、車両という)40は、車両40の屋根上に設置されたパンタグラフ41によりトロリ線42から電力を集電しながら軌道43上を走行している。本発明に係る摩耗測定装置では、撮像手段としてラインセンサ10を用い、照明43には通常の照明を利用する。
はじめに、本実施例に係る摩耗測定装置の構成について説明する。
図1に示すように、本実施例に係る摩耗測定装置は、ラインセンサ10、ラインセンサ画像作成部11、第1メモリ12、第2メモリ13、二値化処理部14、波状摩耗補間処理部15、ノイズ除去処理部16、トロリ線摩耗部エッジ検出部17及びトロリ線摩耗部幅計算部18等により構成されている。
図2に示すように、ステップS1において、ラインセンサ10の走査線の輝度信号を基にラインセンサ画像作成部11においてラインセンサ画像を作成し取得する。
トロリ線42は基本的に直線で構成されているため、縦方向に補間すればいいのだが、車両40自体の振動や軌道43がカーブしている場所などにおいてラインセンサ10でトロリ線42を撮像すると本来直線であるトロリ線42の画像が曲がっていたり、ゆがんで撮像される場合がある。そこで、単純にラインセンサ画像を上から下へ垂直に補間するのではなく、図5に示すような扇状の扇状フィルタを用いた上で補間を行う。
はじめに、ラインセンサ10からトロリ線42までの高さデータ、レンズ焦点距離、センサ幅及びセンサ画素数から、1画素[pix]に対する実寸法[mm]の度合いである画像分解能[mm/pix]を計算する。そして、エッジ点間距離と画像分解能とを乗算することによりトロリ線摩耗部の幅を計算する。
また、第2メモリ13はこれらのデータを記憶装置45(図10参照)に送信し、記憶装置45はこれらのデータを記憶する。
また、波状摩耗の存在するトロリ線42においても、正確なトロリ線摩耗幅を求めることができる。
また、照明43に特別な照明を使用する必要がなく従来の特別な光源を用いるものに比べコスト的に有利である。
また、従来のように摩耗部の反射光を正反射で受ける必要がないため、光源と受光装置間で精密な位置合わせを行う煩わしさがない。
また、記憶装置45にデータとして測定区間のラインセンサ画像が残っているため、トロリ線摩耗として問題があった部分については、その部分のラインセンサ画像を見ることで問題の確認を容易に行うことができる。
図2にステップS11で示す第1の実施例における二値化処理において、閾値を固定値で決めた場合、撮像時の環境によっては、摩耗部以外が強調されてしまったり、抽出されてしまったり、又は、摩耗部自体が抽出されないといった問題が発生する可能性がある。そこで、本実施例においては、トロリ線42の変位やトロリ線42からの反射光の強さの違いに対応するために判別分析二値化処理を行うこととした。
判別分析二値化処理とは、各ラインセンサ画像に応じて閾値を適宜決定する二値化処理方法である。
具体的には、図9に示すように、はじめに、各ラインセンサ画像において横軸に輝度値、縦軸に各画素の個数Nを取ったグラフ(以下、ヒストグラムという)を作成する。次に、このヒストグラムにおいて、2つの所定の範囲の輝度値を有する画素が集合するヒストグラム上の塊(以下、クラスという)を見出す。
11 ラインセンサ画像作成部
12 第1メモリ
13 第2メモリ
14 二値化処理部
15 波状摩耗補間処理部
16 ノイズ除去処理部
17 トロリ線摩耗部エッジ検出部
18 トロリ線摩耗部幅計算部
20 判断分析二値化処理部
30 白部
31 黒部
32 縞状白部
34 エッジデータ
40 車両
41 パンタグラフ
42 トロリ線
43 軌道
44 計測用PC
45 記憶装置
Claims (4)
- トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ラインセンサ画像の各画素について輝度値が所定の閾値未満の画素を黒部とし所定の閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリ線の線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成する手段と、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う手段と
を備える
ことを特徴とする摩耗測定装置。 - トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ラインセンサ画像における所定の範囲の輝度値を有する画素が集合する画素の塊(以下、クラスという)が、前記ラインセンサ画像が二値化した時に背景部及びパターン領域に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大になるように閾値を決定し、前記ラインセンサ画像の各画素について前記閾値未満の画素を黒部とし前記閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して判別分析二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記判別分析二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成する手段と、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリの線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成する手段と、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う手段と
を備える
ことを特徴とする摩耗測定装置。 - トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成し、
前記ラインセンサ画像の各画素について輝度値が所定の閾値未満の画素を黒部とし所定の閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリ線の線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成し、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う
ことを特徴とする摩耗測定方法。 - トロリ線を撮像するラインセンサからの輝度信号を基にラインセンサ画像を作成し、
前記ラインセンサ画像における所定の範囲の輝度値を有する画素が集合する画素の塊(以下、クラスという)が、前記ラインセンサ画像が二値化した時に背景部及びパターン領域に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大になるように閾値を決定し、前記ラインセンサ画像の各画素について前記閾値未満の画素を黒部とし前記閾値以上の画素を白部とする二値化処理を施して判別分析二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記判別分析二値化ラインセンサ画像の左上から右下まで白部を探索して発見した白部を始点とし、該始点から一番近い白部を任意の半径と角度で探索して発見した最も近い白部と前記始点とを直線で結び点在する縞状白部を連結して補間後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記補間後二値化ラインセンサ画像に対してノイズ除去処理を施しノイズ除去後二値化ラインセンサ画像を作成し、
前記ノイズ除去後二値化ラインセンサ画像において前記トロリの線摩耗部のエッジ検出を行いエッジデータを作成し、
前記エッジデータを用いトロリ線摩耗部幅の計算を行う
ことを特徴とする摩耗測定方法。
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