JP2010266341A - パンタグラフ変位測定装置及びトロリ線硬点検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ラインセンサカメラ2によってマーカを撮影した画像を処理することによりパンタグラフの加速度を求める画像処理部5Aが、入力画像を作成する入力画像作成部5aと、テンプレートを設定するテンプレート設定部5bと、入力画像を分割する画像分割処理部5cと、テンプレートの拡縮を行うテンプレート拡大・縮小処理部5dと、入力画像上のマーカのピクセル位置を検出するパタンマッチング処理部5eと、マーカのピクセル位置をパンタグラフの実際の変位に変換するパンタグラフ変位計算部5fと、パンタグラフの変位に対して平滑化処理を行うフィルタリング処理部5gと、パンタグラフの加速度を出力する加速度出力部5hとを有する構成とした。
【選択図】図3
Description
(イ)レーザセンサ方式
この方式は、パンタグラフをミラー等によりレーザで走査し、反射波の位相差や反射したレーザの形状の変形などにより、パンタグラフの変位を測定する方式である。
(ロ)光切断センサ方式
この方式は、パンタグラフに縞状の光を投光し、パンタグラフの形状に応じて凹凸になった縞を受光し、パンタグラフの変位を測定する方式である。
(ハ)画像処理方式
この方式は、車両の屋根上に設置したラインセンサカメラでパンタグラフを撮影し、撮影した画像に対して処理用コンピュータにおいてモデルマッチングやパタンマッチング等の処理を行い、パンタグラフの変位を測定する方式である(例えば、特許文献1,2参照)。
図1乃至図7を用いて本発明に係るパンタグラフ変位測定装置の第1の実施例について説明する。図1は本実施例に係るパンタグラフ変位測定装置の設置例を示す説明図、図2は本実施例で用いるマーカの正面図、図3は本実施例に係るパンタグラフ変位測定装置の概略構成を示すブロック図、図4は入力画像の例を示す説明図、図5はテンプレートの例を示す説明図、図6は入力画像を分割する例を示す説明図、図7は本実施例に係るパンタグラフ測定処理の流れを示すフローチャートである。
pori={a(ori+1)2+b(ori+1)+c}−{a(ori)2+b(ori)+c} ・・・(2)
scale=pori/pn ・・・(3)
y=ax2+bx+c ・・・(4)
ここで、「a」,「b」,「c」はピクセル位置から実際の変位を求めるための近似式(4)の係数、「pn」は拡大・縮小したいピクセル位置nでの分解能[mm/pix]、「pori」は基準テンプレート7Aのピクセル位置oriでの分解能[mm/pix]、「scale」は拡縮率である。
本発明に係るパンタグラフ変位測定装置の第2の実施例について説明する。本実施例は、実施例1とはパタンマッチング処理部5eにおける処理が異なるものである。その他の構成は実施例1において説明したものと概ね同様であり、以下、同様の作用を奏する処理部には同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
まず、入力画像6の1ライン目に対しては実施例1と同様のパタンマッチング処理を行い、検出したマーカ位置をメモリm2に保存する。その後、2ライン目以降のラインに対してはその直前のラインに対してパタンマッチング処理を行った結果得られたマーカのピクセル位置を基準とする±NP[pix]の範囲に対してのみパタンマッチング処理を行う。
図8を用いて本発明に係るパンタグラフ変位測定装置の第3の実施例について説明する。図8は入力画像におけるテンプレートとの相関値の高低を示す説明図である。
図9及び図10を用いて本発明に係るパンタグラフ変位測定装置の第4の実施例について説明する。図9はパタンマッチングの処理範囲に区切り位置が存在する場合の例を示す説明図、図10は図9に示す区切り位置を設定し直した例を示す説明図である。
図11乃至図12を用いて本発明に係るパンタグラフ変位測定装置の第5の実施例について説明する。図11は区間毎に設定されるテンプレートサイズの例を示す説明図、図12は入力画像上のマーカ4の白色部分4wの軌跡である白色領域6aのエッジを抽出する例を示す説明図である。
Claims (10)
- 列車の屋根上に設置されパンタグラフを撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された入力画像を画像処理することによりパンタグラフの変位を取得する画像処理手段とを備えたパンタグラフ変位測定装置において、前記画像処理手段が、前記撮影手段から入力される画像信号を用いて入力画像を作成する入力画像作成手段と、テンプレートを設定するテンプレート設定手段と、キャリブレーション手段によって得られた各画素の分解能に基づいて前記入力画像を所定数の区間に分割する画像分割処理手段と、前記入力画像上の前記区間ごとの分解能に基づいて前記テンプレートの拡大又は縮小を行うテンプレート拡大・縮小処理手段と、前記テンプレートと前記入力画像とから前記マーカのピクセル位置を検出するパタンマッチング処理手段と、前記マーカのピクセル位置に基づいて前記パンタグラフの実際の変位を算出するパンタグラフ変位計算手段と、前記パンタグラフの変位のデータに対して平滑化処理を行うフィルタリング処理手段と、前記平滑化処理手段によって平滑化された前記パンタグラフの変位データに基づいて算出した前記パンタグラフの加速度を出力する加速度出力手段とを有することを特徴とするパンタグラフ変位測定装置。
- 前記パタンマッチング処理手段が、直前のラインに対して行ったパタンマッチング処理の結果に基づいて、前記入力画像の所定の範囲に対してのみパタンマッチング処理を行うことを特徴とする請求項1記載のパンタグラフ変位測定装置。
- 前記パタンマッチング処理手段が、前記入力画像から検出した前記テンプレートとの相関値に応じて前記テンプレートの移動量を設定することを特徴とする請求項1記載のパンタグラフ変位測定装置。
- 前記パタンマッチング処理手段が、前記入力画像中のマーカの軌跡が隣接する二つの前記区間に跨っている場合に、直前のラインにおいて検出した前記マーカの位置を基準にして、前記マーカの軌跡が一つの前記区間に含まれるように前記区間の位置を自動で修正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のパンタグラフ変位測定装置。
- 前記パタンマッチング処理手段が、前記マーカの軌跡の中心位置を大まかに検出し、前記中心位置から前記テンプレートの幅の半分の範囲の平均輝度値を算出し、その値をしきい値として前記マーカの軌跡を抽出することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のパンタグラフ変位測定装置。
- 列車の屋根上に設置されパンタグラフを撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された入力画像を画像処理することによりパンタグラフの変位を取得する画像処理手段とを備えたパンタグラフ変位測定装置を用いてトロリ線の硬点を検出するトロリ線硬点検出方法において、予めテンプレートを設定する第一の工程と、前記撮影手段から入力される画像信号を用いて入力画像を作成する第二の工程と、キャリブレーション手段によって得られた各画素の分解能に基づいて前記入力画像を所定数の区間に分割する第三の工程と、前記入力画像上の前記区間ごとの分解能に基づいて前記テンプレートの拡大又は縮小を行う第四の工程と、前記テンプレートと前記入力画像とからパタンマッチング処理により前記マーカのピクセル位置を検出する第五の工程と、前記マーカのピクセル位置に基づいて前記パンタグラフの実際の変位を算出する第六の工程と、前記パンタグラフの変位のデータに対して平滑化処理を行う第七の工程と、前記平滑化処理手段によって平滑化された前記パンタグラフの変位データに基づいて算出した前記パンタグラフの加速度を出力する第八の工程とからなることを特徴とするトロリ線硬点検出方法。
- 前記第五の工程を、直前のラインに対して行ったパタンマッチング処理の結果に基づいて、前記入力画像の所定の範囲に対してのみ行うことを特徴とする請求項6記載のトロリ線硬点検出方法。
- 前記第五の工程を、前記入力画像から検出した前記テンプレートとのピクセル位置ごとの相関値に基づいて前記テンプレートの移動量を設定して行うことを特徴とする請求項6記載のトロリ線硬点検出方法。
- 前記第五の工程を、前記入力画像中のマーカの軌跡が隣接する二つの前記区間に跨っている場合に、直前のラインにおいて検出した前記マーカの位置を基準にして、前記マーカの軌跡が一つの前記区間に含まれるように前記区間の位置を自動で修正して行うことを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載のトロリ線硬点検出方法。
- 前記第五の工程を、前記マーカの軌跡の中心位置を大まかに検出し、前記中心位置から前記テンプレートの幅の半分の範囲の平均輝度値を算出し、その値をしきい値として行うことを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載のトロリ線硬点検出方法。
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