JP2017009446A - 線条計測装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラインカメラのみで広範囲の高さ及び偏位の計測を可能とする線条計測装置を提供する。
【解決手段】車両１０の屋根上１０ａの枕木方向両端に、それぞれ車両１０の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、線条を撮像する、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２と、第１ラインカメラ１１による撮像画像及び第２ラインカメラ１２による撮像画像から、計測対象である線条の線条情報及び摺動面情報を検出し、線条情報及び摺動面情報を用いて、撮像画像間の線条の対応付けを行うことで、線条の高さ及び偏位を算出する、画像処理部とを備える、線条計測装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道分野における架線を管理する分野のものであり、特に、電車の屋根上に設置されたラインカメラで取得したデータを画像処理し、線条の中から架線の高さ及び偏位を測定する、線条計測装置及び方法に関するものである。

架線を含む線条の高さ及び偏位を計測する技術として、例えば下記特許文献１，２に開示されるものがある。

下記特許文献１には、ラインカメラを電車の屋根上に設置し、電車を走行させながら、これらのセンサデータを取得して、架線の摩耗及び偏位を計測する技術が開示されている。

下記特許文献２には、ラインカメラとレーザ距離計を電車の屋根上に設置し、電車を走行させながらこれらのセンサデータを取得して、架線の高さ及び偏位を計測する技術が開示されている。

ところで、架線の位置情報の管理（架線位置測定）が必要とされている範囲は、車両中心より偏位±９００ｍｍである。その理由は次のとおりである。

通常、架線は、パンタグラフを通じて電車に集電するためにパンタグラフの「中心」より左右±２５０ｍｍ（新幹線では±３００ｍｍ）の位置にある。しかし、オーバラップ周辺のエアセクション設備や二つの軌道が交差する渡り線設備付近では、パンタグラフの「端」が第二架線（本線以外の架線）に接触する虞があり、そのため、車両中心より偏位±９００ｍｍの範囲の架線位置測定が必要となるのである。

なお、上述の「偏位」、「線条」、「オーバラップ」、「エアセクション」、「渡り線」及び「摺動面」については、以下の如く定義される。

「偏位」とは、線条の水平方向の位置で、パンタグラフの中央からの距離を指す。

「線条」とは、空中に架設された線で、架線、吊架線、及び、き電線などの線がある。

「オーバラップ」とは、架線を電気的又は機械的に区分する設備のことで、エアセクション又はエアジョイントのことを指す。

「エアセクション」とは、オーバラップにおいて、前後（車両進行方向手前側と後側）の架線を電気的に接続せずに区分箇所としたものである。図１７はエアセクションを説明する上面図である。図１７では、線路３の上方において、本線１と副本線２とが電気的に接続せずに区分箇所とされてオーバラップしている様子が示されている。また、「エアジョイント」とは、エアセクションを電気的に接続したものである。

「渡り線」とは、分岐器上の２組の架線をパンタグラフの通過に支障のないように交差させた設備。図１８は渡り線を説明する上面図である。図１８では、分岐器３ａが配された線路３の上方で、本線１に渡り線４が交差している様子が示されている。

「摺動面」とは、架線がパンタグラフと接触し摩耗した面のことで、通常、架線は常にパンタグラフに接しているため摺動面が存在する。しかし、エアセクションや渡り線など、第二架線がある設備区間に関しては、管理が必要な車両中心より偏位±９００ｍｍ内において、パンタグラフと接しない箇所、すなわち摺動面を持たない箇所がある。

また、「架線の管理」とは、架線の高さ、偏位及び摩耗が、定められた管理値以下かどうかを定期的に確認することであり、架線を管理することで事故防止が可能である。

「架線の高さ」とは、線路から電車の上方に設備された架線までの高さのことで、通常４５００ｍｍ（新幹線では５０００ｍｍ）程度の位置にある。

「架線の偏位」とは、架線の水平方向の位置のことで、通常架線はパンタグラフ中心より左右±２５０ｍｍ（新幹線では±３００ｍｍ）の位置に存在しており、エアセクションや渡り線設備箇所では、それに加え第二架線が存在する車両中心より偏位±９００ｍｍの位置も管理される。

「架線の摩耗」とは、電車(パンタグラフ)が通過頻度に比例して発生する架線の摩耗のことで、この摩耗限界値を超えないように管理される。

特開２０１０−１２７７４６号公報 特開２０１２−８０２６号公報

上記特許文献１は、該文献段落［００３５］に「架線高さデータは（略）外部から入力する」と記載されるとおり、別途高さ情報が必要であり、単独では架線の位置（高さ及び偏位）の計測を行うことができない。また、摩耗している架線のみが対象であり、エアセクションや渡り線は計測できない。

上記特許文献２は、電車の屋根上にラインカメラ２台とレーザ距離計１台を設置する必要がある。したがって、屋根上へ設置する装置構成が複雑かつ大型になってしまう。また、ステレオ計測の対応点マッチングにレーザ距離計の位置情報を使用しているが、レーザは性質上、検出率及び精度は計測距離に比例し悪くなるため、距離の離れたエアセクションや渡り線等の架線のステレオ計測が困難である。また、レーザのデータ取得周期は、ラインカメラの１０倍以上遅く、そのため、営業車両等の高速走行車両への搭載は難しい。

本発明は、上述のような技術的状況に鑑みてなされたものであり、ラインカメラのみで広範囲の高さ及び偏位の計測が可能であり、さらに、計測対象が本線に加え車両中心から偏位±９００ｍｍ内にある第二架線（本線以外の架線）も計測可能とする、線条計測装置及び方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る線条計測装置は、
車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、線条を撮像する、第１ラインカメラ及び第２ラインカメラと、
前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、計測対象である線条の線条情報及び摺動面情報を検出し、該線条情報及び該摺動面情報を用いて、該撮像画像間の該線条の対応付けを行うことで、該線条の高さ及び偏位を算出する、画像処理部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る線条計測装置は、
上記第１の発明に係る線条計測装置において、
前記画像処理部は、
計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る線条計測装置は、
上記第２の発明に係る線条計測装置において、
前記画像処理部は、
前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記摺動面情報をそれぞれ検出する、摺動面抽出部と、
前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記線条情報をそれぞれ検出する、線条抽出部と、
前記線条情報から線条結合情報を作成する結合部と、
計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在する場合は、該摺動面情報を用いて、前記対応付けを行い、計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行う、対応付け部と、
前記第１ラインカメラによる撮像画像と前記第２ラインカメラによる撮像画像の対応付けされた前記線条結合情報同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出する、ステレオ計測部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る線条計測方法は、
線条を撮像する第１ラインカメラ及び第２ラインカメラを、車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置し、
前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、計測対象である線条の線条情報及び摺動面情報を検出し、該線条情報及び該摺動面情報を用いて、該撮像画像間の該線条の対応付けを行うことで、該線条の高さ及び偏位を算出する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る線条計測方法は、
上記第４の発明に係る線条計測方法において、
計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る線条計測方法は、
上記第５の発明に係る線条計測方法において、
前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記摺動面情報をそれぞれ検出し、
前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記線条情報をそれぞれ検出し、
前記線条情報から線条結合情報を作成し、
計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在する場合は、該摺動面情報を用いて、前記対応付けを行い、計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行い、
前記第１ラインカメラによる撮像画像と前記第２ラインカメラによる撮像画像の対応付けされた前記線条結合情報同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出する
ことを特徴とする。

本発明に係る線条計測装置及び方法によれば、ラインカメラのみで広範囲の高さ及び偏位の計測が可能であり、さらに、計測対象が本線に加え車両中心から偏位±９００ｍｍ内にある第二架線（本線以外の架線）も計測可能となる。

また、本発明に係る線条計測装置及び方法では、ラインカメラ単独でのステレオ計測のため、距離が離れた渡り線やエアセクション等の架線のステレオ計測の検出率及び精度が低下しにくい。

さらに、本発明に係る線条計測装置及び方法では、ラインカメラ単独でのステレオ計測のため、営業車両等の高速走行車両への搭載が可能となる。

本発明の実施例に係る線条計測装置の装置構成を説明する概略図である。 本発明の実施例に係る線条計測装置による撮像範囲及び計測対象領域を説明する模式図である。 ラインカメラを鉛直方向に設置した場合の撮像範囲及び計測対象領域を説明する模式図である。 第１ラインカメラを鉛直方向に設置した場合と斜めに設置した場合との撮像範囲画角比較図である。 第２ラインカメラを鉛直方向に設置した場合と斜めに設置した場合との撮像範囲画角比較図である。 エアセクション設備の撮像画像図の一例である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像図、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像図である。 エアセクション設備の摺動面検出結果のデータ図の一例である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像に基づく図であり、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像に基づく図である。 エアセクション設備の線条検出結果のデータ図の一例である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像に基づく図であり、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像に基づく図である。 本発明の実施例に係る線条計測装置の機能構成を説明する概略図である。 エアセクション設備における本線の対応付け結果を示すデータ図である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像に基づく図であり、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像に基づく図である。 エアセクション設備における渡り線の対応付け結果を示すデータ図である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像に基づく図であり、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像に基づく図である。 車両が渡り線設備を通過する様子を示した概略図である。 渡り線設備の撮像画像図の一例である。（ａ）は、第１ラインカメラによる撮像画像図、（ｂ）は、第２ラインカメラによる撮像画像図である。 渡り線設備における本線の対応付け結果を示すデータ図である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像に基づく図であり、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像に基づく図である。 渡り線設備における渡り線の対応付け結果を示す図である。（ａ）は、第１ラインカメラの撮像画像に基づく図であり、（ｂ）は、第２ラインカメラの撮像画像に基づく図である。 架線計測結果の一例を示すグラフである。 本発明の実施例における画像処理部の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施例における対応付け部の詳述を説明するフローチャートである。 エアセクションを説明する上面図である。 渡り線を説明する上面図である。 各ラインカメラの撮像領域を説明する模式図である。 第１ラインカメラ及び第３ラインカメラを使用したステレオ撮像可能領域を説明する模式図である。 第２ラインカメラ及び第３ラインカメラを使用したステレオ撮像可能領域を説明する模式図である。

本発明に係る線条計測装置及び方法は、電車の屋根上に２台のラインカメラを設置し、各ラインカメラで取得したデータを画像処理し、車両中心より偏位±９００ｍｍの範囲において線条の中から架線の高さ及び偏位を測定可能とするものである。

以下、本発明に係る線条計測装置及び方法を、実施例にて図面を用いて説明する。

特願２０１４−１９６０３２号には、ラインカメラを電車の屋根上の枕木方向両端に各１台ずつ、さらに車両中央に１台の、計３台を設置し、架線の摩耗及び位置を測定する技術が開示されている。この技術は、電車を走行させながら、これら電車の屋根上に設置されたラインカメラによるセンサデータを取得して、架線の摩耗及び位置を計測するものである。

この技術は、上記特許文献２の開示する技術に加え、広角レンズを車両中央に置いた３台のラインカメラ構成により、渡り線などの第二架線の管理範囲（例：車両中心より偏位±９００ｍｍ）の撮像領域を確保することができる。撮像領域を図１９〜２１に示す。

図１９は、各ラインカメラの撮像領域を説明する模式図である。図１９に示すように、車両の屋根上３０ａにおいて、枕木方向一端に配置された第１ラインカメラ３１と中央に配置された第３ラインカメラ３３、並びに、枕木方向他端に配置された第２ラインカメラ３２と第３ラインカメラ３３は、それぞれ撮像領域の重なる領域がある。この領域はステレオ撮像を行うことができるため、「ステレオ撮像可能領域」と呼称する。

図２０は、第１ラインカメラ３１及び第３ラインカメラ３３を使用したステレオ撮像可能領域を説明する模式図である。図２１は、第２ラインカメラ３２及び第３ラインカメラ３３を使用したステレオ撮像可能領域を説明する模式図である。

図２０にグレーゾーンで示すように、第１ラインカメラ３１と第３ラインカメラ３３のパターンで片側９００ｍｍの撮像領域を確保し、図２１にグレーゾーンで示すように、第２ラインカメラ３２と第３ラインカメラ３３のパターンによりもう片側９００ｍｍの撮像領域を確保している。

また、架線の本線位置情報を取得することにより渡り線の高さ情報が限定されるため、ステレオ計測の対応点を制約することができ、渡り線の線条計測が可能となる。

しかしながら、第１ラインカメラ３１あるいは第２ラインカメラ３２と、第３ラインカメラ３３とによるステレオ撮像では、ラインカメラ間の距離が短いためステレオ分解能が低いという問題がある。

また、第１ラインカメラ３１と第２ラインカメラ３２とは、各々が担当する撮像範囲で切り替えて使用するため、処理が複雑になる。

また、本線からの高さ情報を制限することで渡り線を計測するが、高さ制約ができるのは渡り線のみ（条件：「渡り線は、本線高さから３０ｍｍ以内に設置されている」）で、エアセクション等の車両中心より偏位±９００ｍｍ位置が高い位置にある対象や、複雑な構造の設備は、高さを制限する手法による位置計測が困難である問題がある。

ここで、本実施例に係る線条計測装置の装置構成を図１に示す。図１では、線路３上を走行する車両１０が、吊架線１ａ，２ａによってそれぞれ吊架された本線１及び副本線２のエアセクション設備部分を通過する様子を表している。なお、吊架線１ａ，２ａは電柱６に取り付けられた曲引金具７によって支持され、電柱６には曲引金具７の他、き電線５が取り付けられている。

本実施例に係る線条計測装置では、図１に示すように、車両１０の屋根上１０ａの枕木方向両端に設置され、それぞれ車両１０の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、線条を撮像する、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２を備え、さらに、後述する画像処理部９を備える。

これにより、エアセクション（及び渡り線）等の広範囲のステレオ撮像領域（例：車両中心より偏位±９００ｍｍ）を確保することができる。なお、本実施例に係る線条計測装置は、図１に示すように、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２の間に線条を照らすための照明１３を設けてもよい。

本実施例に係る線条計測装置のように、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２を車両１０の枕木方向中心に向けて傾けた場合のステレオ計測可能な領域を図２に、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２を傾けずに鉛直方向に向けた場合のステレオ計測可能な領域を図３に、それぞれ示す。

図３に示すように、通常、車両１０の屋根上１０ａの限定された設置環境下で、第１，２ラインカメラ１１，１２を鉛直方向に向けて設置すると、エアセクション及び渡り線等の設備では、既に説明したごとく広範囲なステレオ撮像領域が必要なため（図中の「計測対象領域」）、この計測対象領域中に互いの撮像範囲の重ならないステレオ撮像不可領域ａ，ｂが生じてしまい、当該箇所についてはステレオ計測できない。

一方、本実施例に係る線条計測装置では、図２に示すように、計測対象領域中に互いの撮像範囲の重ならない領域、すなわち、ステレオ計測することができない領域が生じない。

この点に関して図４，５を用いて詳述する。図４は、第１ラインカメラ１１を鉛直方向に設置した場合と斜めに設置した場合との撮像範囲画角を比較する図である。図５は、第２ラインカメラ１２を鉛直方向に設置した場合と斜めに設置した場合との撮像範囲画角を比較する図である。なお、図４，５中の破線は、各ラインカメラが鉛直方向に設置された場合の撮像範囲を示しており、実線は、各ラインカメラが斜めに設置された場合の撮像範囲を示している。

第１ラインカメラ１１は、図４のようにステレオ撮像不可領域ｂがステレオ撮像可能になるように傾けられ、第２ラインカメラ１２は、図５のようにステレオ撮像不可領域ａがステレオ撮像可能になるように傾けられる。これによって、図２のように（渡り線やエアセクション（偏位±９００ｍｍ）等の）広範囲の計測対象領域を確保することができる。

また、画像処理部９では、ステレオ計測において、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２による撮像画像上にある複数の線条の中から適切な対応付けを行うために、線条情報と摺動面情報を取得（検出）し、検出された線条情報及び摺動面情報を用いて、第１ラインカメラ１１と第２ラインカメラ１２の撮像画像間の線条の対応付けを行う。これより、従来必要であったレーザ装置や高さ計測装置等の外部装置が不要となり、エアセクションや渡り線等における偏位±９００ｍｍ範囲の架線位置（高さ及び偏位）を単独測定（算出）することが可能となる。

架線位置計測における最大の課題は、ラインカメラ間の線条データ（線条情報）の対応付けである。例えば、図１のエアセクション設備における架線情報を、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２で撮像した場合の画像を図６に示す。図６（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像図、図６（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像図であり、ともに横軸がカメラの画素（ｐｉｘ）、縦軸が時間（ｍｓ）を表している。

目視による判断では、図６（ａ）（ｂ）に示す２つの撮像画像の線条（図中の本線１や副本線２等）の対応付けは難しい（この対応付け情報として、上記特許文献２ではレーザ情報を利用し、上記特願２０１４−１９６０３２号では本線の高さ情報を利用していた）。

画像処理部９では、この対応付けに摺動面データ（摺動面情報）を利用する。ここで、図７は、エアセクション設備の摺動面検出結果のデータ図の一例である。図７（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像に基づく図であり、図７（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像に基づく図である。図８は、エアセクション設備の線条検出結果のデータ図の一例である。図８（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像に基づく図であり、図８（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像に基づく図である。

すなわち、画像処理部９では、図６（ａ）（ｂ）に示す撮像画像から、摺動面８のデータを図７に示すように検出する。さらに、図６（ａ）（ｂ）に示す撮像画像から、線条データを図８に示すように検出し、「第１ラインカメラ１１の撮像画像と第２ラインカメラ１２の撮像画像において、摺動面を有する線条データ同士が、計測対象である」情報を基に対応付けを行う。これにより、摺動面を一部でも有する架線であれば、全て対応付けが可能となる。

図９は、本実施例に係る線条計測装置の機能構成図である。図９に示すように、本実施例に係る線条計測装置は、第１ラインカメラ１１、第２ラインカメラ１２、及び、画像処理部９を備えている。さらに、画像処理部９は、画像入力部１４、摺動面抽出部１５、線条抽出部１６、結合部１７、対応付け部１８、ステレオ計測部１９、記憶部２０、及び、設備データ設定部２１を備えている。

画像入力部１４は、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２によって撮像した画像データを取得する。

摺動面抽出部１５は、画像処理により、既に説明したごとく、図６から摺動面データを図７に示すように検出する。

線条抽出部１６は、画像処理により、既に説明したごとく、図６から線条データを図８に示すように検出する。このとき、線条データは点群の集まりであり、データ間に関連性はないため、以下ではこれを「線条点群データ（線条点群情報）」と呼称する。また、図８では、電柱６等の外乱がある箇所が欠損となる。

結合部１７は、線条点群データから下記の手順で線条を結合した、「線条結合データ」を作成する。

すなわち、結合部１７は、まず連続している線条点群データを結合し、パーツを作成する。このとき、重なっている箇所や欠損している箇所は別のパーツとして区別する。次に、各パーツの長さ、角度、近似二次曲線係数、及び、開始終了座標等の情報を利用してパーツ間を結合し、バラバラであった線条点群データを線条結合データ（線条結合情報）にする。

対応付け部１８は、まず、摺動面データを有する線条結合データを計測対象の架線とし、第１ラインカメラ１１の撮像画像と第２ラインカメラ１２の撮像画像の線条結合データ間同士の対応付けを行う。

図１０Ａは、エアセクション設備における本線１の対応付け結果を示す図である。図１０Ａ（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像に基づく図であり、図１０Ａ（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像に基づく図である。また、図１０Ｂは、エアセクション設備における副本線２の対応付け結果を示す図である。図１０Ｂ（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像に基づく図であり、図１０Ｂ（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像に基づく図である。そして、それぞれ横軸がラインカメラの画素数（ｐｉｘ）、縦軸が時間（ｍｓ）を表している。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、摺動面８を一部に有する架線について対応付けが可能となる。

一方、図１１は、車両１０が、本線１と渡り線４とが交差する渡り線設備を通過する様子を示した概略図である。なお、渡り線４も本線１（及び既出の副本線２）と同様、吊架線４ａに吊架されている。

図１１に示す渡り線設備の撮像画像図の一例を、図１２に示す。図１２（ａ）は、第１ラインカメラ１１による撮像画像図、図１２（ｂ）は、第２ラインカメラ１２による撮像画像図であり、ともに横軸がカメラの画素（ｐｉｘ）、縦軸が時間（ｍｓ）を表している。

渡り線設備では、図１２のように計測対象の架線である渡り線４が摺動面８を持たない場合もある。そのため、渡り線４を計測する場合には、摺動面８を持たない架線と摺動面８を持つ架線とが交差する時間情報を利用する。

摺動面データを持つ架線（本線１）と交差する架線は、図１２のように渡り線４以外にも渡り線の吊架線４ａ等の候補がある。これらは、第１ラインカメラ１１による撮像画像の図１２（ａ）ではＡ部分とＢ部分、第２ラインカメラ１２による撮像画像の図１２（ｂ）ではＣ部分とＤ部分でそれぞれ交差するが、これだけでは撮像画像間で渡り線４同士の対応付けを行うことはできない。

渡り線設備において、渡り線４が本線１と交差する際には、本線１の高さとほぼ等しい高さを交差するという特徴があり、撮像画像上では、摺動面８を有する架線との交差する時間情報はほぼ一致するため、第１ラインカメラ１１による撮像画像の図１２（ａ）のＢ部分と第２ラインカメラ１２による撮像画像の図１２（ｂ）のＣ部分との交差箇所を有する架線が、渡り線４であることがわかる。これにより、一本の架線として登録してあれば、渡り線４も対応付け可能となる。

図１３Ａは、渡り線設備における本線１の対応付け結果を示すデータ図である。図１３Ａ（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像に基づく図であり、図１３Ａ（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像に基づく図である。また、図１３Ｂは、渡り線設備における渡り線４の対応付け結果を示すデータ図である。図１３Ｂ（ａ）は、第１ラインカメラ１１の撮像画像に基づく図であり、図１３Ｂ（ｂ）は、第２ラインカメラ１２の撮像画像に基づく図である。そして、それぞれ横軸がラインカメラの画素数（ｐｉｘ）、縦軸が時間（ｍｓ）を表している。

このようにして、図１３Ａ（ａ）（ｂ）及び図１３Ｂ（ａ）（ｂ）に示すように、対応付け部１８では、本線１だけでなく、渡り線４も対応付けを可能とする。

そのため、対応付け部１８では、計測対象が渡り線４であるか否かの条件分岐（すなわち、摺動面データが存在しないか存在するかの条件分岐）により上述のように対応付け方法を変更し、計測対象が渡り線４の場合には、（摺動面８を有し渡り線４と交差する架線の）摺動面情報、及び、（摺動面８を有し渡り線４と交差する架線と渡り線４との）交差箇所の時間情報による対応付けを行う。
以上が対応付け部１８についての説明である。

ステレオ計測部１９は、第１ラインカメラ１１による撮像画像と第２ラインカメラ１２による撮像画像の対応付けされた線条結合データ同士をステレオ計測し、架線計測結果を示す図１４のグラフのように、線条の高さ及び偏位を算出し出力する。高さ及び偏位の算出については、上記特許文献２の段落［００２５］〜［００２８］部分と同様に行う。

なお、記憶部２０は各データを記憶し、設備データ設定部２１は、渡り線なのかエアセクションなのかの設備の種類や第二架線（本線以外の架線）が進行方向に対して左右どちらから進入してくるかの設備の方向の設備情報を入力するものである。

図１５は、画像処理部９全体の動作を説明するフローチャートである。図１６は、対応付け部１８の動作を詳述するフローチャートである。以下、画像処理部９の動作手順について、図１５，１６のフローチャートを用いて説明する。

図１５に示すように、ステップＳ１では、画像入力部１４において、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２によって撮像した画像データを取得する。

ステップＳ２では、摺動面抽出部１５において、摺動面データを検出する。

ステップＳ３では、線条抽出部１６において、線条点群データを検出する。

ステップＳ４では、結合部１７において、線条点群データから線条結合データを作成する。

ステップＳ５では、対応付け部１８において、第１ラインカメラ１１の撮像画像と第２ラインカメラ１２の撮像画像の線条結合データ間同士の対応付けを行う。

ここで、図１６に示すように、ステップＳ５について詳しく説明すると、下記ステップＳ５‐１〜Ｓ５‐３のようになる。

ステップＳ５‐１では、対応付け部１８において、計測対象が渡り線４であるか否か（すなわち、摺動面データが存在しないか存在するかの条件分岐）を判断する。渡り線４であれば（すなわち、摺動面データが存在しなければ）、ステップＳ５‐３へ移行し、渡り線４でなければ（すなわち、摺動面データが存在すれば）ステップＳ５‐２へ移行する。

ステップＳ５‐２では、対応付け部１８において、渡り線４（計測対象の線条）の摺動面情報のみによる線条結合データ間同士の対応付けを行う。

ステップＳ５‐３では、対応付け部１８において、摺動面８を有し渡り線４と交差する架線の摺動面情報、及び、渡り線４と該架線との交差箇所の時間情報を用いて、線条結合データ間同士の対応付けを行う。

図１５に示すように、その後ステップＳ６では、ステレオ計測部１９において、第１ラインカメラ１１及び第２ラインカメラ１２による撮像画像の対応付けされた線条結合データ同士をステレオ計測し、線条の高さ及び偏位を算出する。

ステップＳ７では、算出された線条の高さ及び偏位を出力する。
以上が画像処理部９の動作についての説明である。

上記特許文献１では、別途高さ情報が必要で、ラインカメラ単独では架線の位置（高さ及び偏位）計測を行うことができない。しかしながら、本実施例では、単独で高さ及び偏位の計測が可能であり、さらに、計測対象が本線に加え車両中心から偏位±９００ｍｍ内にある第二架線（本線以外の架線）も計測可能となる。

上記特許文献２では、レーザセンサが必要であるが、レーザは性質上、検出率及び精度は計測距離に比例し悪くなるため、距離の離れた渡り線やエアセクション等の架線のステレオ計測が困難である。しかしながら、本実施例では、ラインカメラ単独でのステレオ計測のため、距離が離れた渡り線やエアセクション等の架線のステレオ計測の検出率及び精度が低下しにくい。また、レーザのデータ取得周期は、ラインカメラの１０倍以上遅く、そのため、営業車両等の高速走行車両への搭載は難しいが、本実施例では、ラインカメラ単独でのステレオ計測のため、営業車両等の高速走行車両への搭載が可能となる。

上記特願２０１４−１９６０３２では、高さを限定することで、高さ制約がある渡り線（条件：「本線の高さから３０ｍｍ以内に設置されている」）の計測を可能とするが、車両中心から偏位±９００ｍｍの位置が高い位置にある設備や、複雑な構造の設備では、高さを制限する手法による位置計測が困難である。しかしながら、本実施例では、摺動面情報を持つ架線との関係性があれば、すべて計測可能となる。

本発明は、線条計測装置及び方法として好適である。

１ 本線
１ａ （本線の）吊架線
２ 副本線
２ａ （副本線の）吊架線
３ 線路
３ａ 分岐器
４ 渡り線
４ａ （渡り線の）吊架線
５ き電線
６ 電柱
７ 曲引金具
８ 摺動面
９ 画像処理部
１０ 車両
１０ａ，３０ａ （車両の）屋根上
１１，３１ 第１ラインカメラ
１２，３２ 第２ラインカメラ
１３ 照明
１４ 画像入力部
１５ 摺動面抽出部
１６ 線条抽出部
１７ 結合部
１８ 対応付け部
１９ ステレオ計測部
２０ 記憶部
２１ 設備データ設定部
３３ 第３ラインカメラ

Claims (6)

1. 車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置され、線条を撮像する、第１ラインカメラ及び第２ラインカメラと、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、計測対象である線条の線条情報及び摺動面情報を検出し、該線条情報及び該摺動面情報を用いて、該撮像画像間の該線条の対応付けを行うことで、該線条の高さ及び偏位を算出する、画像処理部とを備える
   ことを特徴とする、線条計測装置。
2. 前記画像処理部は、
   計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行う
   ことを特徴とする、請求項１に記載の線条計測装置。
3. 前記画像処理部は、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記摺動面情報をそれぞれ検出する、摺動面抽出部と、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記線条情報をそれぞれ検出する、線条抽出部と、
   前記線条情報から線条結合情報を作成する結合部と、
   計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在する場合は、該摺動面情報を用いて、前記対応付けを行い、計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行う、対応付け部と、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像と前記第２ラインカメラによる撮像画像の対応付けされた前記線条結合情報同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出する、ステレオ計測部とを備える
   ことを特徴とする、請求項２に記載の線条計測装置。
4. 線条を撮像する第１ラインカメラ及び第２ラインカメラを、車両の屋根上の枕木方向両端に、それぞれ該車両の枕木方向中心に向けて傾斜して配置し、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、計測対象である線条の線条情報及び摺動面情報を検出し、該線条情報及び該摺動面情報を用いて、該撮像画像間の該線条の対応付けを行うことで、該線条の高さ及び偏位を算出する
   ことを特徴とする、線条計測方法。
5. 計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行う
   ことを特徴とする、請求項４に記載の線条計測方法。
6. 前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記摺動面情報をそれぞれ検出し、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像及び前記第２ラインカメラによる撮像画像から、前記線条情報をそれぞれ検出し、
   前記線条情報から線条結合情報を作成し、
   計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在する場合は、該摺動面情報を用いて、前記対応付けを行い、計測対象である前記線条に前記摺動面情報が存在しない場合は、該線条が摺動面を有する架線と交差する時間情報、及び、該架線の摺動面情報を用いて、前記対応付けを行い、
   前記第１ラインカメラによる撮像画像と前記第２ラインカメラによる撮像画像の対応付けされた前記線条結合情報同士をステレオ計測し、前記線条の高さ及び偏位を算出する
   ことを特徴とする、請求項５に記載の線条計測方法。