JP3353024B2 - パンタグラフすり板厚み測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は列車のパンタグラ
フとトロリ線との接触により摩耗するパンタグラフの主
すり板と補助すり板の厚みを測定するパンタグラフすり
板厚み測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は例えば特開平２−７５０７９号
公報に示された従来のパンタグラフ撮像／ファイル装置
を示す構成図である。図において、１０１は列車進行方
向１１４より進入する列車、１０２は列車１０１の屋根
に載置されたパンタグラフ、１０３は図示しないレール
の近傍に配置された列車検知センサ、１０４は図示しな
いトロリ線の上方に載置され、パンタグラフ１０２を撮
影するテレビカメラ、１０５はパンタグラフ検知セン
サ、１０６は照明であり、この照明１０６はテレビカメ
ラ１０４と一体となりパンタグラフ撮影時にパンタグラ
フ１０２を照らす。１０７は計算機であり、この計算機
１０７は各センサ１０３、１０２よりの検出信号に基づ
いて照明１０６を点灯制御すると共に、テレビカメラ１
０４を制御し、その撮像画像を入力して処理する。１１
３は撮像されたパンタグラフ１０２の画像を表示するモ
ニタである。

【０００３】計算機１０７は、テレビカメラ１０４から
の映像信号を入力する撮像入力部１０８、画像処理した
パンタグラフ１０２の画像データを保存するデータ保存
部１０９、画像データを表示可能に形成した画像信号を
出力する表示出力部１１０、パンタグラフ撮像／ファイ
ル装置全体を制御する制御部１１１、撮像入力部１０８
より入力された画像データを画像処理する画像処理部１
１２より構成されている。

【０００４】次に、従来のパンタグラフ撮像／ファイル
装置の動作について説明する。矢印１１４で示される方
向から列車１０１が進入し、列車検知センサ１０３によ
り列車の進入が検知された時、計算機１０７の制御部１
１１はパンタグラフ１０２を撮像するために照明１０６
を点灯するとともにテレビカメラ１０４による撮像を開
始する。

【０００５】その後、パンタグラフ検知センサ１０５が
パンタグラフ１０２を検知する毎に、撮像入力部１０８
にテレビカメラ１０４からのパンタグラフ１０２が撮像
された映像信号を入力し、撮像入力部１０８でアナログ
の映像信号をディジタル変換してデータ保存部１０９に
画像データ（映像信号をディジタル変換したデータを画
像データと呼ぶ）を保存する。

【０００６】データ保存部１０９に保存された画像デー
タは表示出力部１１０に入力され、表示出力部１１０に
よりモニタ１１３に表示可能に変換された画像信号がモ
ニタ１１３に出力され、パンタグラフ１０２の画像がモ
ニタ１１３に表示される。監視員が表示されたパンタグ
ラフ１０２の画像を見て異常がないか確認する。また、
画像処理部１１２において傷や亀裂を検出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のパンタグラフ撮
像／ファイル装置は以上のように構成されており、パン
タグラフ全体を撮像し状態を監視するが、主すり板また
は補助すり板の厚みを測定することができない。また、
パンタグラフの寸法を光学的に測定する装置として、例
えば特開平７−１５９１３３号公報に示される寸法測定
装置があるが、この装置は撮像したパンタグフと予め設
定した基準寸法と比較してパンタグラフの寸法を測定す
る。しかしながら、この測定装置は主すり板と補助すり
板とを弁別して、それらの厚みを測定することができ
ず、パンタグラフの摩耗状態を精度よく測定できないと
いう問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、パンタグラフの主すり板または
補助すり板の厚みを測定することができるパンタグラフ
すり板厚み測定装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるパンタ
グラフすり板厚み測定装置は、列車のパンタグラフを検
知するパンタグラフ検知手段と、パンタグラフ側面の撮
像を行う撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像
データを取り込んでその画像データを画像処理しパンタ
グラフの主すり板と補助すり板の厚みを測定する画像処
理手段とを備え、画像処理手段は、撮像手段により撮像
された列車のパンタグラフ側面の画像データを取り込ん
で画像処理して、主すり板または補助すり板の濃度の平
均位置を求め、平均位置から舟体と主すり板、または舟
体と補助すり板の境界方向で舟体と主すり板の境界また
は舟体と補助すり板の境界となる近辺のエッジ成分を検
出すると共に、エッジ成分から直線成分を検出し、その
直線成分上と直線成分を左右に平行移動した直線上に位
置する原画像のそれぞれの濃度合計が最大値または最小
値を示す直線を舟体と主すり板の境界または舟体と補助
すり板の境界とし、パンタグラフの主すり板と補助すり
板の厚みを測定するものである。

【００１０】また、この発明に係わるパンタグラフすり
板厚み測定装置は、列車のパンタグラフを検知するパン
タグラフ検知手段と、パンタグラフ側面の撮像を行う撮
像手段と、撮像手段によって撮像された画像データを取
り込んでその画像データを画像処理しパンタグラフの主
すり板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを
備え、画像処理手段は、撮像手段により撮像された列車
のパンタグラフ側面の画像データを取り込んで画像処理
して、主すり板または補助すり板の濃度の平均位置を求
め、平均位置から主すり板上面または補助すり板上面方
向で、主すり板上面または補助すり板上面となる近辺の
エッジ成分を検出すると共にエッジ成分から直線成分を
検出し、直線成分の近辺の濃度がピークの山となる点ま
たは谷となる点を主すり板上面または補助すり板上面の
測定点としてパンタグラフの主すり板と補助すり板の厚
みを測定するものである。

【００１１】また、この発明に係わるパンタグラフすり
板厚み測定装置は、列車のパンタグラフを検知するパン
タグラフ検知手段と、パンタグラフ側面の撮像を行う撮
像手段と、撮像手段によって撮像された画像データを取
り込んでその画像データを画像処理しパンタグラフの主
すり板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを
備え、画像処理手段は、撮像手段により撮像された列車
のパンタグラフ側面の画像データを取り込んで画像処理
して、焼結合金式パンタグラフの主すり板と補助すり板
の境界と境界の上下の画素とを比較して主すり板と補助
すり板との境界を検出し、パンタグラフの主すり板と補
助すり板の厚みを測定するものである。

【００１２】また、この発明に係わるパンタグラフすり
板厚み測定装置は、列車のパンタグラフを検知するパン
タグラフ検知手段と、パンタグラフ側面の撮像を行う撮
像手段と、撮像手段によって撮像された画像データを取
り込んで画像データを画像処理しパンタグラフの主すり
板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを備
え、画像処理手段は、撮像手段により撮像された列車の
パンタグラフ側面の画像データを取り込んで画像処理し
て、カーボン式パンタグラフの主すり板と補助すり板と
の境界と境界の上側の画素または境界の下側の画素とを
比較し、主すり板と補助すり板の境界を検出し、パンタ
グラフの主すり板と補助すり板の厚みを測定するもので
ある。

【００１３】また、この発明に係わるパンタグラフすり
板厚み測定装置の撮像手段は、列車のパンタグラフ側面
を縦横比の違うアナモフィックレンズを使用してすり板
厚み方向を拡大して撮像手段により撮像するものであ
る。

【００１４】また、この発明に係わるパンタグラフすり
板厚み測定装置の撮像手段は、パンタグラフ周囲の照度
等の周囲環境、時間、月日情報により輝度調整を行うも
のである。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるパ
ンタグラフすり板厚み測定装置の構成図である。図にお
いて、１は走行する列車、２は列車１の屋根に載置され
た被撮像体であるパンタグラフ、３は図示しないレール
の近傍に配置され、列車１を検知する列車検知センサ、
４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ−１〜４ｂ−４は照明６と一
体となった撮像手段としてのランダムシャッタカメラで
あり、このランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−
４，４ｂ−１〜４ｂ−４はパンタグラフ２前側側面と後
側側面を撮像するように固定されている。

【００１８】５ａ，５ｂはパンタグラフ２を検知するパ
ンタグラフ検知センサ、７は画像処理装置であり、この
画像処理装置７は各センサ３、５ａ、５ｂの検知結果に
したがって照明６を点灯制御すると共にランダムシャッ
タカメラ４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ−１〜４ｂ−４のシ
ャッタ制御を行い、ランダムシャッタカメラ４ａ−１〜
４ａ−４，４ｂ−１〜４ｂ−４より入力された画像デー
タを処理してパンタグラフ２の厚み計測を行う。

【００１９】画像処理装置７は、任意のタイミングでラ
ンダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ−１〜
４ｂ−４から映像信号を入力する画像入力手段８、画像
入力手段８により入力されたパンタグラフ２の画像デー
タを保存する保存手段９、画像データを表示可能に形成
した画像信号を出力する表示手段１０、パンタグラフす
り板厚み測定装置全体を制御する制御手段１１、入力さ
れた画像データを画像処理する画像処理手段１２より構
成されている。１３は表示手段１０から画像信号が入力
され画像を表示するモニタ、１４は列車進行方向、２０
は撮像地域の照度を測定する照度計であり、照度測定面
が上向きに設置されている。２１は撮像地域の湿度を測
定する湿度計である。

【００２０】図２はランダムシャッタカメラ４ａ−１〜
４ａ−４，４ｂ−１〜４ｂ−４、照明６、パンタグラフ
検知センサ５ａ，５ｂとパンタグラフ２の位置関係を示
した図である。ランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ
−４はパンタグラフ２から３４５ｍｍ上方向、パンタグ
ラフ２の撮像地点とランダムシャッタカメラ４ａ−１〜
４ａ−４間は３２０ｍｍ、パンタグラフ２の撮像地点と
ランダムシャッタカメラ４ｂ−１〜４ｂ−４間は４５０
ｍｍで設置され、パンタグラフ検知センサはパンタグラ
フから５００ｍｍ上方に設置されている。

【００２１】各照明６は、それぞれランダムシャッタカ
メラ４ａ−１〜４ａ−４の上に設置されている。また、
隣接するランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４間
は１８０ｍｍ間隔で、ランダムシャッタカメラ４ａ−１
〜４ａ−４または４ｂ−１〜４ｂはパンタグラフ２の中
心からパンタグラフ２の端方向に２８４ｍｍの位置に設
置されている。

【００２２】図３はランダムシャッタカメラ４ａ−１〜
４ａ−４及び４ｂ−１〜４ｂ−４によりパンタグラフ２
の側面を撮像した場合の画面であり、ランダムシャッタ
カメラ４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ−１〜４ｂ−４を９０
度回転してパンタグラフ２を撮像しているため、パンタ
グラフ２も９０度回転した状態で撮像されている。図に
おいて、１５は舟体、１６は主すり板、１７は補助すり
板である。主すり板１６、補助すり板１７は交換が容易
なように舟体１５上に分割して載置されている。２２は
画像処理を実施する撮像検査範囲である。また、図３
（Ａ）はパンタグラフの前側側面をランダムシャッタカ
メラ４ａ−１〜４ａ−４で撮像した場合、図３（Ｂ）は
パンタグラフの後側側面をランダムシャッタカメラ４ｂ
−１〜４ｂ−４で撮像した場合の撮像画像である。

【００２３】次に動作について説明する。ランダムシャ
ッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４、４ｂ−１〜４ｂ−４
（以下、特にランダムシャッタカメラの位置を特定しな
い限りランダムシャッタカメラ４と記載する）は屋外に
設置されており、朝、昼、夜、晴、曇り、雨、雪等によ
りランダムシャッタカメラ４の設置周囲の明るさが変る
ため、まず、周囲の照度を測定し、ランダムシャッタカ
メラ４の輝度を自動調整する。

【００２４】その方法は、照度計２０により１日の内で
定期的に照度を測定し、制御手段１１はその測定データ
を入力する。制御手段１１は、入力された照度により、
予め決められている照度毎にランダムシャッタカメラ４
の輝度を自動調整する。

【００２５】または、列車１の入庫時刻が決まっている
場合、制御手段１１は、保存手段９に保存されている列
車入庫時刻と画像処理装置７内のタイマー（図示せず）
をもとに、列車入庫時刻の直前に照度計２０より照度を
測定し、ランダムシャッタカメラ４の輝度を自動調整し
ても良い。

【００２６】または、１年の月日、時間をもとに太陽の
向きを考慮してランダムシャッタカメラ４の輝度を同様
に調整しても良い。

【００２７】または、照度の測定と合せて湿度も測定
し、照度と湿度をもとにランダムシャッタカメラ４の輝
度を調整しても良い。湿度は、天候（特に雨天）を確認
するためである。制御手段１１は照度計２０と湿度計２
１で照度と湿度を測定し、照度と湿度をもとに予め決め
られている照度と湿度毎にランダムシャッタカメラ４の
輝度を自動調整する。

【００２８】図１では照度計２０をパンタグラフ検知セ
ンサ５の近辺に測定面が上向きになるように１台設置し
たが、照度計２０の測定面を太陽の方向に向けるため東
西南北の位置に４台設置し測定面を斜上向きに設置して
照度を測定しても良い。

【００２９】次にランダムシャッタカメラ４の輝度を調
整した後、列車１が矢印１４で示される列車進行方向か
ら進入すると、列車検知センサ３は列車１を検知してそ
の検知信号をもとに制御手段１１は照明６を点灯する。
パンタグラフ検知センサ５ｂがパンタグラフ２を検知す
ると、画像入力手段８はランダムシャッタカメラ４ｂ−
１〜４ｂ−４を起動し、ランダムシャッタカメラ４ｂ−
１〜４ｂ−４はパンタグラフ２後側の主すり板１６と補
助すり板１７の側面をパンタグラフ２の長手方向に４分
割して撮像する。

【００３０】撮像された映像信号は画像入力手段８に入
力される。さらに列車１が進入するとパンタグラフ検知
センサ５ａがパンタグラフ２を検知し、画像入力手段８
はランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４を起動
し、ランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４はパン
タグラフ２前側の主すり板１６と補助すり板１７の側面
をパンタグラフ２長手方向に４分割して撮像する。撮像
された映像信号は画像入力手段８に入力される。

【００３１】順次、列車１が進入し、列車１の全てのパ
ンタグラフ２をランダムシャッタカメラ４が撮像し画像
入力手段８が入力する。入力されたパンタグラフ２の画
像データの個数を制御手段１１がカウントし、決められ
た個数が入力されると、列車１が通過したものとして、
制御手段１１が照明６を消灯する。パンタグラフ２が決
められた個数以下である列車１の場合は、一定時間が過
ぎると列車１が通過したものとして、制御手段１１が照
明６を消灯する。

【００３２】また、列車検知センサ３を進行方向側に別
途設置し、列車１の通過を検知することで、列車１の通
過を確認することもできる。

【００３３】列車１が通過すると、画像入力手段８で入
力されたパンタグラフ２の画像データを画像処理手段１
２が厚み算出のため、１枚目の画像データから順次処理
を開始する。また、画像データの中で、固定された検査
範囲２２についてのみ画像処理を実施する。処理は、ま
ず、舟体１５と主すり板１６または補助すり板１７の境
界、主すり板１６または補助すり板１７の上面を検出す
るため、入力された画像データの検査範囲２２について
図４に示したｓｏｂｅｌ−Ｘフィルタを使用して、エッ
ジを強調する。

【００３４】検査範囲２２内でｓｏｂｅｌ−Ｘフィルタ
で強調された画像において、図５で示した大津の方法を
用いてＹ軸方向の各画素（ライン）毎に主すり板１６ま
たは補助すり板１７側面の濃度の平均位置を検出した
後、各ライン毎に検出された平均位置（画素）をもとに
Ｈｏｕｇｈ変換で中心ラインを検出する。

【００３５】図６は各ライン毎の平均位置から主すり板
１６または補助すり板１７の中心ラインをＨｏｕｇｈ変
換で求めた場合を示した図である。３０は主すり板１６
または補助すり板１７の中心をＨｏｕｇｈ変換で求めた
中心ライン、３１は大津の方法で求めたＹ軸方向の各画
素（ライン）毎に主すり板１６または補助すり板１７側
面の濃度の平均位置（画素）である。

【００３６】図５で示した大津の方法で濃度ｋをＸ軸方
向の画素位置に、濃度ヒストグラムの度数を濃度に置換
して各ライン毎の濃度の平均位置を求めている。Ｈｏｕ
ｇｈ変換による直線の求め方は後述する［００５１］で
説明している。

【００３７】Ｈｏｕｇｈ変換で求めた主すり板１６又は
補助すり板１７の中心ライン３０から左右に３０画素以
内でｓｏｂｅｌ−Ｘフィルタで強調された画像の濃度が
最大値を示す位置を舟体１５と主すり板１６の境界又は
舟体１５と補助すり板１７の境界、主すり板１６上面ま
たは補助すり板１７の上面のエッジとして抽出する。

【００３８】大津の方法 大津の方法は、画像全体の濃度の平均値を求める方法で
あり、ヒストグラムを濃度ｋで２つのクラス０と１に分
離した場合、クラス０の平均値をμ(ｋ)、クラス１の平
均値をμ(ｋ￣（尚、以下ｋ￣を平均値と定義する）)と
すると、μ(ｋ)とμ(ｋ￣)の距離が最大になる濃度ｋ＊
が最適な閾値となる。その求め方としてクラス間分散σ
_B(ｋ)を使用し、クラス間分散σ_B(ｋ)が最大になる値ｋ
＊が閾値を示す。そのクラス間分散σ_B(ｋ)は下記式と
なる。

【００３９】

【数１】

【００４０】図７は舟体１５と主すり板１６の境界また
は舟体１５と補助すり板１７の境界のエッジからＨｏｕ
ｇｈ変換により求めた直線成分を示した図であり、３２
はＨｏｕｇｈ変換により求めた直線成分、３３〜３６は
Ｈｏｕｇｈ変換で求めた直線成分３２を左右に平行移動
した直線であり、３３は左に２画素、３４は左に１画
素、３５は右に１画素、３６は右に２画素平行移動した
直線である。３７は主すり板１６の境界または舟体１５
と補助すり板１７の境界のエッジを示す画素である。

【００４１】抽出されたエッジ成分３７にはばらつきが
あり、舟体１５と主すり板１６の境界または舟体１５と
補助すり板１７の境界のエッジから外れた抽出点もある
ため、抽出されたエッジ成分３７からＨｏｕｇｈ変換に
より舟体１５と主すり板１６の境界または舟体１５と補
助すり板１７の境界を抽出し、Ｈｏｕｇｈ変換により直
線成分３２を求める。

【００４２】求められた直線成分３２上の原画像の濃度
の合計Ａ１と直線成分３２を左右に１画素および２画素
移動した場合の直線成分３３〜３６上の原画像の濃度と
の合計Ａ２〜Ａ５をそれぞれ求める。

【００４３】合計Ａ１〜Ａ５の最大値と最小値を求め、
下記条件、最大値が８３００ｈ以上、最小値が７０００
ｈ以上であるか、最大値と最小値の差が１０００ｈ以上
である場合、合計が最大値を示した直線成分を舟体１５
と主すり板１６の境界または舟体１５と補助すり板１７
の境界とし、下記条件を満たさない場合は合計の最小値
を示した直線成分を舟体１５と主すり板１６の境界また
は舟体１５と補助すり板１７の境界とする。

【００４４】これは、Ｈｏｕｇｈ変換で求めた直線成分
は舟体１５と主すり板１６の境界または舟体１５と補助
すり板１７の境界に対して数画素のずれがある場合があ
り、そして、舟体１５と主すり板１６の境界または舟体
１５と補助すり板１７の境界上で照明６による反射が発
生している場合と反射が発生していない場合があり、反
射が発生している場合は下記条件を満たし、反射が発生
していない場合は下記条件を満たしていないためであ
る。

【００４５】また、トロリ線（図示せず）と接触し摩耗
するのは主すり板１６上面または補助すり板１７の上面
であり、舟体１５と主すり板１６の境界または舟体１５
と補助すり板１７の境界は摩耗しないため、上記の方法
により求めた直線成分を舟体１５と主すり板１６の境界
または舟体１５と補助すり板１７の境界とした。

【００４６】条件 （ＭＡＸ ＞ ８３００ｈ）かつ（ＭＩＮ ＞ ７０００
ｈ） または （ＭＡＸ−ＭＩＮ） ＞ １０００ｈ ＭＡＸ：合計の最大値 ＭＩＮ：合計の最小値

【００４７】Ｈｏｕｇｈ変換による直線の求め方は、ま
ずθを０〜±７度の範囲で直線を求める。これは、ラン
ダムシャッタカメラ４の設置角度と走行時のパンタグラ
フ２の傾きとから、θを０〜±７度の範囲とすることで
境界の直線成分を検出できる。

【００４８】θの検査範囲（０〜±７度）で０．４５度
毎にθの値を変化させ、そのθと（ｘ、ｙ）画素の値に
より求められるρの組合せ（ρ、θ）が最も多い直線を
境界とする。また、この時の（ｘ、ｙ）画素が直線上の
画素となる。

【００４９】境界となる直線成分の傾きθは０〜±７度
の範囲にあり、Ｈｏｕｇｈ変換はその傾きθと抽出され
ばらついているエッジ成分の画素から最適なθとρを求
めることで直線成分を検出することができる。

【００５０】Ｈｏｕｇｈ変換 Ｈｏｕｇｈ変換の方法について、「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮ
Ｅ（1993.7 ソフトバンク）」に掲載された“グラフィ
ックを操る画像処理プログラミング”（高村誠之ほか）
に記載されている方法により説明する。画像内の画素
（ｘ₀、ｙ₀）を下記（１）式で平面（ρ、θ）に写像す
る。

【００５１】 ρ＝ｘ₀×ｃｏｓθ＋ｙ₀×ｓｉｎθ ・・・・・（１）

【００５２】この式を満たす（ρ、θ）の組合わせは無
数にあるが、θ＝０〜πの区間でパラメータ平面に軌跡
を描く。その際、描くべき点（ρ、θ）の値を１ずつカ
ウントアップしながら描いていく。全画素についてこの
作業を行なった後、パラメータ平面上のある点（ρ、
θ）のカウントがＮ個であるとすると、原画像平面内で
（２）式を満たす直線が存在することを示す画素がＮ個
あることを示している。

【００５３】 ρ＝ｘ×ｃｏｓθ＋ｙ×ｓｉｎθ ・・・・・・（２）

【００５４】（２）式を満たす直線とρ、θの関係を示
したものが図８である。

【００５５】また、主すり板１６の上面または補助すり
板１７の上面のエッジ抽出においても、主すり板１６の
上面または補助すり板１７の上面のエッジから外れた抽
出点もあるため、抽出されたエッジ成分からＨｏｕｇｈ
変換により主すり板１６の上面または補助すり板１７の
上面を抽出し、Ｈｏｕｇｈ変換により求められた直線成
分を主すり板１６の上面または補助すり板１７の上面の
候補とする。

【００５６】候補としたのは、トロリ線と接触し摩耗す
るのは主すり板１６の上面または補助すり板１７の上面
であり、摩耗した部分はＨｏｕｇｈ変換で求めた直線成
分からずれているため、測定点によってはＨｏｕｇｈ変
換で求めた直線成分を主すり板１６の上面または補助す
り板１７の上面とすることができないためである。Ｈｏ
ｕｇｈ変換による求め方は、上記［００５０］と同様に
求める。

【００５７】図９はＨｏｕｇｈ変換で求めた直線成分の
左右１５画素の範囲内でｓｏｂｅｌ−Ｘフィルタ（図
４）によるエッジ処理を実施し、エッジ処理後の測定点
と同じＹ画素（ライン）上のＸ軸方向の濃度を示してい
る。

【００５８】測定点はこのヒストグラムのピークの点ま
たはピーク間の谷の深さが最大となる点を測定点とす
る。これは、主すり板１６の上面または補助すり板１７
の上面は照明６により反射している場合と反射していな
い場合とがあり、反射していない場合はピークが１個の
みであり、そのピークを主すり板１６の上面または補助
すり板１７の上面の測定点とし、反射している場合はピ
ークが数個ありそのピーク間の最大の谷を主すり板１６
の上面または補助すり板１７の上面の測定点なるためで
ある。

【００５９】主すり板１６の上面または補助すり板１７
の上面の測定点であるピークまたは谷の求め方を示す。
濃度の最大は２５５でり、この濃度２５５から濃度０ま
で順次ピークまたは谷を探索する。まず濃度２５５を持
つ画素が存在するか否かを探索し、存在しなければ次に
濃度２５４を持つ画素が存在するか否かを探索する。

【００６０】このように濃度２５５から順次探索し、最
初に濃度Ｎ０を持つ画素が存在した時、この画素を１個
目のピークとする。次に濃度（Ｎ０−１）について同様
に探索する。濃度Ｎ０でピークが存在した時、濃度Ｎ０
を持つ画素Ｘ０の前後の画素に裾野が広がっている考え
られる。濃度（Ｎ０−１）以降で、濃度Ｎ１を持つ画素
Ｘ１が存在した時、２番目以降のピークが存在すること
が分る。

【００６１】濃度Ｎ１を持つ画素Ｘ１が１番目のピーク
（濃度Ｎ０）の裾野であれば、１番目のピークの画素Ｘ
０から連続して左右につながっており、画素Ｘ１が２番
目以降のピークであれば、１番目のピークの画素Ｘ０と
２画素以上のずれがあるか、または、濃度Ｎ１を持つ画
素Ｘ１が１番目のピーク（濃度Ｎ０）の裾野と連続して
いる画素であっても（Ｘ１＋１）の画素の濃度より大き
い値を示している。従って、濃度Ｎ１の画素が２番目以
降のピークとなる。

【００６２】この様にしてピークを探索し、濃度Ｎ３を
持つピークがさらに見つかる。そして、濃度Ｎ２を持つ
画素Ｘ２が濃度Ｎ０と濃度Ｎ１のピークの裾野とつなが
りがあると、濃度Ｎ２を持つ画素Ｘ２が谷であることが
分る。以下同様にして濃度Ｎ４を持つ谷が見つかる。こ
の様にして谷またはピークを探索する。探索されたピー
クまたは谷において、ピークが１個の場合は、そのピー
クが測定点となる。

【００６３】ピークが２個以上の場合は、ピーク（濃度
Ｎ０と濃度Ｎ１を持つピーク）に挟まれた谷（濃度Ｎ２
を持つ谷）とピーク（濃度Ｎ０と濃度Ｎ３を持つピー
ク）に挟まれた谷（濃度Ｎ４を持つ谷）の内、谷の深さ
が最大の谷（濃度Ｎ２の谷）を測定点とする。谷の深さ
は、谷の両側のピークの濃度が低い方のピーク（例えば
濃度Ｎ１のピーク）の濃度と谷（例えば濃度Ｎ２の谷）
の濃度差を谷（例えば濃度Ｎ２の谷）の深さとする。

【００６４】また、主すり板１６の上面または補助すり
板１７の上面が照明６により反射し、ピークが数個ある
パンタグラフ２は新しいパンタグラフ２であり、新しい
主すり板１６または補助すり板１７の厚みは１０ｍｍで
あるため、上記方法で求めた谷（図９においてはＮ２）
の測定点での厚みが１０ｍｍより大きくなった場合は、
厚みが１０ｍｍ以下になる方向で測定点として求めた谷
（図９においてはＮ２）の隣のピークを測定点（図９に
おいてはＮ０）とする。この測定点（図９においてはＮ
０）において１０ｍｍ以上であれば、更に隣の谷、また
はピークを求めて１０ｍｍ以下となる測定点を求める。
以上のようにして、主すり板１６または補助すり板１７
の測定点を求める。

【００６５】ランダムシャッタカメラ４は９０度回転し
て設置しており、主すり板１６と補助すり板１７の境界
はＸ軸方向に延びている。（図３）図１０は、焼結合金
式パンタグラフ２のすり板と補助すり板１７の境界を検
出するためのフィルタを示している。

【００６６】焼結合金式パンタグラフ２の場合、すり板
と補助すり板１７の境界の濃度は境界の上下画素の濃度
より暗く撮像されており、入力された画像の３×５画素
の領域（ｄ０〜ｄ１４）において濃度が下記条件を満た
す時、図１０に示したフィルタを使用し画像を強調す
る。

【００６７】下記条件を満たさない場合は３×５画素の
左上の濃度ｄ０を０とする。３×５画素の領域において
ｄ６、ｄ７、ｄ８が境界に位置したとき、下記条件を満
たすためこの条件によりＸ軸方向を強調する。

【００６８】この強調方法は検査範囲２２に対して３×
５画素の領域を左上から順次１画素ずつＸ軸方向および
Ｙ軸方向に移動しながら処理を実施する。強調処理後、
ある閾値で２値化を行い、Ｘ軸方向に最も長く延びてい
る線分を主すり板１６と補助すり板１７の境界とする。

【００６９】条件 ( ｄ０× ｄ１× ｄ２)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８) ( ｄ３× ｄ４× ｄ５)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８) ( ｄ９×ｄ１０×ｄ１１)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８) (ｄ１２×ｄ１３×ｄ１４)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８)

【００７０】図１１は、パンタグラフ２の主すり板１６
と補助すり板１７の厚み算出のための各寸法を示した図
である。図においてＬ₀はランダムシャッタカメラ４か
ら座標原点Ｏまでの距離（Ａ−Ｏ間）、Ｌ₁はランダム
シャッタカメラ４から舟体１５と補助すり板１７の境界
を撮像面（Ｓ₁面）とする面までの距離（Ａ−Ｏ₁間）、
Ｌ₂はランダムシャッタカメラ４から補助すり板１７の
上面を撮像面（Ｓ₂面）とする面までの距離（Ａ−Ｏ
₂間）、Ｇ₁はランダムシャッタカメラ４視野下端から舟
体１５と補助すり板１７の境界までのＳ₁面上での距離
（Ｂ−Ｄ間）、Ｇ₂はランダムシャッタカメラ４視野下
端から補助すり板１７の上面までのＳ₂面上での距離
（Ｃ−Ｅ間）、Ｇ_1Cはランダムシャッタカメラ４視野下
端からＳ₁面上の中心までの距離（Ｂ−Ｏ₁間）、Ｇ_2Cは
ランダムシャッタカメラ４視野下端からＳ₂面上の中心
までの距離（Ｃ−Ｏ₂）、Ｏ₁はランダムシャッタカメラ
４の中心線とＳ₁面との交点、Ｏ₂はランダムシャッタカ
メラ４中心線とＳ₂面との交点、ｌ₁はＯとＯ₁とのラン
ダムシャッタカメラ４の中心線上の距離（Ｏ−Ｏ
₁間）、ｌ₂はＯとＯ₂とのランダムシャッタカメラ４の
中心線上の距離（Ｏ−Ｏ₂間）、θはランダムシャッタ
カメラ４の中心線と水平線のなす角度である。ランダム
シャッタカメラ４はパンタグラフ２を斜上方向から撮影
するため、Ｘ軸、Ｙ軸はパンタグラフ２に対して傾いて
いる。

【００７１】ランダムシャッタカメラ４に使用されてい
るイメージセンサ（ＣＣＤ）のＸ軸方向の長さをＷ_H、
レンズの焦点距離をｆ、被写体のＸ軸方向の大きさを
Ｗ、被写体までの距離をＬ、ＣＣＤのＸ軸方向の画素数
をＶ、ＣＣＤのＸ軸方向の有効画素数をＶ_Hとすると、
Ｗ_H、ｆ、Ｗ、Ｌの関係は（３）式で表すことができ
る。

【００７２】 Ｗ＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ・・・・・（３）

【００７３】ランダムシャッタカメラ４からの映像信号
を入力する画像入力手段がＸ軸方向にＡ／Ｄ変換する有
効画素数をＧａｓ_X、ランダムシャッタカメラ４視野下
端から補助すり板１７と舟体１５の境界までのＳ₁面上
での画像上の画素位置をｇ₁、ランダムシャッタカメラ
４の視野下端から補助すり板１７の上面までのＳ₂面上
での画像上の画素位置をｇ₂とすると、（３）式から
Ｇ₁、Ｇ₂は（４）、（５）式で表すことができる。

【００７４】 Ｇ₁＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ₁×（ｇ₁／Ｇａｓｘ） ・・・・・（４）

【００７５】 Ｇ₂＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ₂×（ｇ₂／Ｇａｓｘ） ・・・・・（５）

【００７６】ＯとＯ１との距離ｌ₁、ＯとＯ₂との距離ｌ
２は、図１１から（６）、（７）式で表すことができ
る。

【００７７】 ｌ₁＝（Ｇ₁−Ｇ_1C）×ｔａｎθ ・・・・・（６）

【００７８】 ｌ₂＝（Ｇ₂−Ｇ_2C）×ｔａｎθ ・・・・・（７）

【００７９】（６）、（７）式からＬ₁、Ｌ₂は（８）、
（９）式となる。

【００８０】 Ｌ１＝Ｌ０−ｌ１ ＝Ｌ０−（Ｇ１−Ｇ１Ｃ）×ｔａｎθ ・・・・・（８）

【００８１】 Ｌ２＝Ｌ０−ｌ２ ＝Ｌ０−（Ｇ２−Ｇ２Ｃ）×ｔａｎθ ・・・・・（９）

【００８２】また、Ｓ₁面上のランダムシャッタカメラ
４の視野下端から中心Ｏ₁までの距離Ｇ_1C、Ｓ₂面上のラ
ンダムシャッタカメラ４の視野下端から中心Ｏ₂までの
距離Ｇ_2Cは、Ｘ軸方向の画素数Ｇａｓ_Xの内ｇ₁画素まで
のＳ₁面上の距離Ｇ₁、およびｇ₂画素までのＳ２面上の
距離Ｇ２から（１０）、（１１）式で表すことができ
る。

【００８３】 Ｇ_1C＝（Ｇ_asX／ｇ₁）×Ｇ₁×（１／２） ・・・・・（１０）

【００８４】 Ｇ_2C＝（Ｇ_asX／ｇ₂）×Ｇ₂×（１／２） ・・・・・（１１）

【００８５】以上より（８）式に（４）、（１０）式を
代入し、（９）式に（５）、（１１）式を代入すること
でＧ₁、Ｇ₂を求めることができる。

【００８６】

【数２】

【００８７】ランダムシャッタカメラ４の中心線はＳ₁
面、Ｓ₂面の中心（Ｏ₁、Ｏ₂）を通過しており、その時
のランダムシャッタカメラ４の視野下端からの画素位置
はＧａｓ_X／２画素となる。Ｇ１、Ｇ２の画素位置はＧ
ａｓＸ／２画素を境にしてＸ軸の正方向側または負方向
側に存在し、正方向側、負方向側の位置により補助すり
板１７の厚み（ＡＴＵＭＩ）の算出式は、（１４）式ま
たは（１５）式となる。ここで、常にｇ₁＜ｇ₂であると
する。

【００８８】

【数３】

【００８９】また、主すり板１６と補助すり板１７の境
界から補助すり板１７方向または主すり板１６方向の測
定点の位置（例えば図３においてＭ₁点、Ｍ₂点）を求め
る場合は、以下のようになる。補助すり板１７の上面を
通過するランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４，
４ｂ−１〜４ｂ−４の撮像面はＳ２面と同じ面であり、
そのランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ
−１〜４ｂ−４からの距離Ｌ₂は（１６）式となる。

【００９０】 Ｌ₂＝Ｌ₀−（Ｇ₂−Ｇ_2C）×ｔａｎθ ・・・・・・・（１６）

【００９１】距離Ｌ₂の被写体の大きさＷ₂は（３）式か
ら（１７）式となる。

【００９２】 Ｗ₂＝ （Ｗ_W／ｆ）×（Ｈ_W／Ｈ）×Ｌ₂・・・・・・・（１７）

【００９３】Ｗ_Wはイメージセンサ（ＣＣＤ）のＹ軸方
向の長さ、ＨはＣＣＤのＹ軸方向の画素数、ＨＷはＣＣ
ＤのＹ軸方向の有効画素数を表している。画像入力手段
がランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ−
１〜４ｂ−４からの映像信号をＹ軸方向にＡ／Ｄ変換す
る有効画素数をＧａｓＹとすると、（１１）、（１
３）、（１７）式からＹ軸方向の１画素当りの寸法（Ｇ
ｍｍ：単位ｍｍ）は（１８）式となる。

【００９４】

【数４】

【００９５】主すり板１６と補助すり板１７の境界から
Ｍ１点とＭ２点までの距離をＬ_M1，Ｌ_M2とすると、（１
８）式より主すり板１６と補助すり板１７の境界から画
像上におけるＭ１点またはＭ２点の位置（図３）を画素
位置Ｇ_AGASO、Ｇ_BGASOとして算出することができる。

【００９６】 Ｇ_AGASO＝ Ｌ_M1／Ｇ_mm・・・・・・・・・・・・（１９）

【００９７】 Ｇ_BGASO＝ Ｌ_M2／Ｇ_mm・・・・・・・・・・・・（２０）

【００９８】以上により（１９）、（２０）式で求めた
画素位置Ｇ_AGASO、Ｇ_BGASOの補助すり板１７の厚みを、
（１４）、（１５）式で示した式で算出することができ
る。上記の説明は、補助すり板１７について説明した
が、補助すり板１７が主すり板１６であっても同様に算
出できる。

【００９９】以上によりパンタグラフ２の主すり板１６
または補助すり板１７の厚みを算出でき、また算出した
結果を保存手段に保存する。次に２枚目以降の画像デー
タについても同様に厚みを算出し、測定結果を保存手段
にに保存する。

【０１００】また、算出された厚み、または、保存され
た厚みを列車１の編成番号と合せてモニタ１３に表示
し、表示された測定結果を監視員が見て、厚みを把握す
ることがでる。また、入力されたパンタグラフ２の画像
データをモニタ１３に表示し、監視員がパンタグラフ２
の表面の状態を見ることができる。また、測定された厚
みが基準値より薄い場合、画像処理装置７は警告を発す
ることもできる。

【０１０１】実施の形態２．実施の形態１では、焼結合
金式パンタグラフ２の主すり板１６と補助すり板１７の
境界の求め方を示したが、カーボン式パンタグラフ２
は、以下の方法により主すり板１６と補助すり板１７の
境界を求めることができる。図１２は、カーボン式パン
タグラフ２のすり板と補助すり板１７の境界を検出する
ためのフィルタを示している。

【０１０２】ランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−
４，４ｂ−１〜４ｂ−４は９０度回転して設置してお
り、主すり板１６と補助すり板１７の境界はＸ軸方向に
延びている。（図３）

【０１０３】カーボン式パンタグラフ２の場合、主すり
板１６と補助すり板１７の境界の濃度は境界の上の画素
（パンタグラフ２前側から撮像したとき）または下の画
素（パンタグラフ２後側から撮像したとき）の濃度より
暗く撮像されているため、入力された画像の３×５画素
の領域（ｄ０〜ｄ１４）において濃度が下記条件を満た
す時、図１２に示したフィルタを使用し画像を強調す
る。下記条件を満たさない場合は３×５画素の左上の濃
度ｄ０を０とする。３×５画素の領域においてｄ６、ｄ
７、ｄ８が境界に位置したとき、下記条件を満たすため
この条件によりＸ軸方向を強調する。

【０１０４】この強調方法は画像全体に対して３×５画
素の領域を左上から順次１画素ずつＸ軸方向およびＹ軸
方向に移動しながら処理を実施する。強調処理後、ある
閾値で２値化を行い、Ｘ軸方向に最も長く延びている線
分を主すり板１６と補助すり板１７の境界とする。

【０１０５】条件 パンタグラフ２前側から撮像したとき ( ｄ０×ｄ１×ｄ２)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８) ( ｄ３×ｄ４×ｄ５)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８) パンタグラフ２後側から撮像したとき ( ｄ９×ｄ１０×ｄ１１)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８) (ｄ１２×ｄ１３×ｄ１４)＞(ｄ６×ｄ７×ｄ８)

【０１０６】実施の形態３．実施の形態１では、ランダ
ムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４，４ｂ−１〜４ｂ
−４をパンタグラフ２両端のパンタグラフ２の前側と後
側に計８台設置し、パンタグラフ２の側面をパンタグラ
フ２の長手方向に４分割して撮像したが、縦横比が１：
３．５アナモフィックレンズを使用して、パンタグラフ
２のすり板方向を３．５倍に拡大して、パンタグラフ２
の側面を撮像し、１台のランダムシャッタカメラ４でパ
ンタグラフ２の長手方向の半分が撮像できるようにして
も良い。

【０１０７】図１３は装置の構成図、図１４はランダム
シャッタカメラ４、パンタグラフ検知センサ５、照明６
とパンタグラフ２との位置関係を示した図である。ラン
ダムシャッタカメラ４はパンタグラフ２から１１００ｍ
ｍ上方向、パンタグラフ２の撮像地点とランダムシャッ
タカメラ４間は２０００ｍｍ、パンタグラフ２中心から
パンタグラフ２の端方向に２５０ｍｍで設置され、パン
タグラフ検知センサはパンタグラフから５００ｍｍ上方
向に設置されている。照明６は、パンタグラフ２上方向
に３００ｍｍ、パンタグラフ２の撮像地点と照明６間は
３００ｍｍである。

【０１０８】動作は実施の形態１と同様に、列車１は矢
印１４で示される列車進行方向から進入する。列車検知
センサ３で列車１が検知されると、制御手段１１が照明
６を点灯する。パンタグラフ検知センサ５ｂがパンタグ
ラフ２を検知すると、画像入力手段８はランダムシャッ
タカメラ４を起動し、ランダムシャッタカメラ４はパン
タグラフ２後側の主すり板１６と補助すり板１７の側面
をパンタグラフ２の中心から端までそれぞれ半分づつ撮
像する。

【０１０９】撮像された映像信号は画像入力手段８に入
力される。さらに列車１が進入するとパンタグラフ検知
センサ５ａがパンタグラフ２を検知し、画像入力手段８
はランダムシャッタカメラ４を起動し、ランダムシャッ
タカメラ４はパンタグラフ２の前側の主すり板１６と補
助すり板１７の側面をパンタグラフ２の中心から端まで
各々半分づつ撮像し、撮像された映像信号は画像入力手
段８に入力される。

【０１１０】ランダムシャッタカメラ４には縦横比が
１：３．５のアナモフィックレンズを使用して、パンタ
グラフ２のすり板厚み方向を３．５倍に拡大して撮像し
ており、１台のランダムシャッタカメラ４でパンタグラ
フ２の半分を撮像でき、また、主すり板１６と補助すり
板１７の厚み方向の分解能を高めている。また、ランダ
ムシャッタカメラ４の使用個数が少ないことからパンタ
グラフ２の撮像枚数も少なく、画像処理時間も少なくて
すむ。

【０１１１】以降、動作は実施の形態１と同様である
が、［００４９］で示した厚み算出のための計算式にお
いて縦横比が１：Ｎのアナモフィックレンズを使用した
場合のＸ軸方向の焦点距離をｆＮとして、ｆＮとｆとの
関係は（２１）式となり、上述した（３）、（４）、
（５）、（１２）、（１３）、（１８）式は（２２）、
（２３）、（２４）、（２５）、（２６）、（２７）式
となる。他の式は同じである。

【０１１２】

【数５】

【０１１３】実施の形態４．実施の形態１又は実施の形
態３では、ランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４
をパンタグラフ２の斜上に設置してパンタグラフ２を撮
像したが、この場合、トロリ線（図示せず）と接触する
パンタグラフ２側面部分がトロリ線に隠れ測定できな
い。トロリ線と接触するパンタグラフ２側面部分も測定
できるようにするため、ランダムシャッタカメラ４の設
置を図１５に示したように、パンタグラフ２と同じ高さ
に設置して、パンタグラフ２の側面を撮像する。図１５
は、ランダムシャッタカメラ２の配置図である。他の構
成は実施の形態１と同様である。

【０１１４】図１５はランダムシャッタカメラ４、照明
６、パンタグラフ検知センサ５とパンタグラフ２の位置
関係を示した図である。ランダムシャッタカメラ４はパ
ンタグラフ２と同じ高さで、パンタグラフ２の撮像地点
とランダムシャッタカメラ４間は３８００ｍｍ、パンタ
グラフ２の中心からパンタグラフ２の端方向に１５００
ｍｍで設置されている。パンタグラフ検知センサはパン
タグラフから５００ｍｍ上方向に設置され、照明６は、
パンタグラフ２上方向に３００ｍｍ、パンタグラフ２の
撮像地点と照明６間は３００ｍｍである。

【０１１５】また、図１５の配置は、ランダムシャッタ
カメラ４には縦横比が１：３．５のアナモフィックレン
ズを使用し、１台のランダムシャッタカメラ４でパンタ
グラフ２の長手方向にパンタグラフ２の側面の半分を撮
像する配置であり、ランダムシャッタカメラ４はパンタ
グラフ２の前側と後側にそれぞれ２台設置（計４台）す
る。

【０１１６】または、図示していないが縦横比が１：１
の通常のレンズを使用し、ランダムシャッタカメラ４ａ
−１〜４ａ−４はパンタグラフ２の前側と後側にそれぞ
れ４台設置（計８台）して、パンタグラフ２の長手方向
にパンタグラフ２の側面を４分割するようにランダムシ
ャッタカメラ２を設置しても良い。動作は実施の形態１
と同様であるが、厚み算出は以下のようになる。

【０１１７】図１６は、実施の形態４で示したカメラ配
置でパンタグラフ２の主すり板１６と補助すり板１７の
厚み算出のための各寸法を示した図であり、Ｏを座標原
点としてカメラ軸方向をＺ軸、紙面上の平面においてＺ
軸と垂直な軸をＸ軸、紙面上から奥行方向をＹ軸として
いる。

【０１１８】図においてＪはパンタグラフ２長手方向の
ある点であり、Ｌ₀はランダムシャッタカメラ４から座
標原点Ｏまでの距離（Ａ−Ｏ間）、Ｌ₃はランダムシャ
ッタカメラ４からＪ点を撮像面（Ｓ₃面）とする面まで
の距離（Ａ−Ｏ₃間）、Ｇ₀はランダムシャッタカメラ４
の視野下端から座標原点ＯまでのＳ₀面上での距離（Ｈ
−Ｏ間）、Ｇ₃はランダムシャッタカメラ４の視野下端
からＪ点までのＳ₃面上での距離（Ｉ−Ｊ間）、Ｇ_3Cは
ランダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４の視野下端
からＳ₃面上の中心までの距離（Ｉ−Ｏ₃間）、Ｏ₃はラ
ンダムシャッタカメラ４の中心線とＳ₃面との交点、ｌ₃
はＯとＯ₃とのランダムシャッタカメラ４の中心線上の
距離（Ｏ−Ｏ₃間）、θはランダムシャッタカメラ４の
中心線とパンタグラフ２のなす角度である。ランダムシ
ャッタカメラ４はパンタグラフ２と同じ高さから斜前方
または後方から撮影するため、Ｘ軸、Ｙ軸はパンタグラ
フ２に対して傾いている。

【０１１９】ランダムシャッタカメラ４に使用されてい
るイメージセンサ（ＣＣＤ）のＸ軸方向の長さをＷＨ、
レンズの焦点距離をｆ、被写体のＸ軸方向の大きさを
Ｗ、被写体までの距離をＬ、ＣＣＤのＸ軸方向の画素数
をＶ、ＣＣＤのＸ軸方向の有効画素数をＶ_Hとすると、
Ｗ_H、ｆ、Ｗ、Ｌの関係は（２８）式で表すことができ
る。

【０１２０】 Ｗ＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ・・・・・・・（２８）

【０１２１】ランダムシャッタカメラ４からの映像信号
を入力する画像入力手段がＸ軸方向にＡ／Ｄ変換する有
効画素数をＧａｓ_X、ランダムシャッタカメラ４の視野
下端から座標原点ＯまでのＳ₀面上での画像上の画素位
置をｇ₀、ランダムシャッタカメラ４の視野下端からＪ
点までのＳ₃面上での画像上の画素位置をｇ₃とすると、
ｇ₀はＧａｓ_Xの１／２であり、また、（２８）式からＧ
₀、Ｇ₃は（３０）〜（３１）式で表すことができる。

【０１２２】 ｇ₀＝Ｇａｓ_X／２・・・・・・・・・（２９）

【０１２３】 Ｇ₀＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ₀×（ｇ₀／Ｇａｓ_X） ＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ₀×（１／２）・・・・・（３０）

【０１２４】 Ｇ₃＝（Ｗ_H／ｆ）×（Ｖ_H／Ｖ）×Ｌ₃×（ｇ₃／Ｇａｓ_X） ・・・・・（３１）

【０１２５】ＯとＯ₃との距離ｌ₃は、図１６から（３
２）式で表すことができる。

【０１２６】 Ｌ₃＝（Ｇ₃−Ｇ_3C）×ｔａｎθ ・・・・・・・・・・・（３２）

【０１２７】（３２）式からＬ₃は（３３）式となる。 Ｌ₃＝Ｌ₀−ｌ₃ ＝Ｌ₀−（Ｇ₃−Ｇ_3C）×ｔａｎθ ・・・・・・・・（３３）

【０１２８】また、Ｓ₃面上のランダムシャッタカメラ
４ａ−１〜４ａ−４の視野下端から中心Ｏ₃までの距離
Ｇ_3Cは、Ｘ軸方向の画素数Ｇａｓ_Xの内ｇ₃画素までのＳ
₃面上の距離Ｇ₃から（３４）式で表すことができる。

【０１２９】 Ｇ_3C＝（Ｇａｓ_X／ｇ₃） ×Ｇ₃×（１／２） ・・・・・・（３４） 以上より（３３）式に（３１）、（３４）式を代入した
（３５）式でＧ₃を求めることができる。

【０１３０】

【数６】

【０１３１】ランダムシャッタカメラ４の中心線はＳ₀
面、Ｓ₃面の中心（Ｏ、Ｏ₃）を通過しており、その時の
ランダムシャッタカメラ４の視野下端からの画素位置は
Ｇａｓ_X／２画素となる。Ｇ₃の画素位置は（Ｇａｓ_X／
２）画素を境にしてＸ軸の正方向側または負方向側に存
在するため、座標原点Ｏからパンタグラフ２の長手方向
のある点Ｊまでの距離は絶対値を取って（３６）式とな
る。

【０１３２】

【数７】

【０１３３】また、Ｊ点における主すり板１６または補
助すり板１７の厚みは、以下のように算出できる。Ｊ点
での主すり板１６または補助すり板１７を通過するラン
ダムシャッタカメラ４ａ−１〜４ａ−４の撮像面はＳ３
面と同じ面であり、そのランダムシャッタカメラ４ａ−
１〜４ａ−４からの距離Ｌ₃は（３７）式となる。

【０１３４】 Ｌ₃＝Ｌ₀−（Ｇ₃−Ｇ_3C）×ｔａｎθ ・・・・・・・・・（３７）

【０１３５】距離Ｌ₃の被写体のＹ軸方向の大きさＷ３
は（２８）式から（３８）式となる。

【０１３６】 Ｗ３＝（Ｗ_W／ｆ_N）×（Ｈ_W／Ｈ）×Ｌ₃ ・・・・・（３８）

【０１３７】Ｗ_Wはイメージセンサ（ＣＣＤ）のＹ軸方
向の長さ、ＨはＣＣＤのＹ軸方向の画素数、Ｈ_WはＣＣ
ＤのＹ軸方向の有効画素数を表しており、ｆ_Nは縦横比
が１：Ｎのアナモフィックレンズを使用した場合のＹ軸
方向の焦点距離であり、焦点距離ｆとの関係は（３９）
式となる。縦横比が１：１の通常のレンズの場合はＮを
１として計算する。

【０１３８】 ｆ_N＝ｆ × Ｎ ・・・・・・・・・・・・・・・・・（３９）

【０１３９】画像入力手段８がランダムシャッタカメラ
４ａ−１〜４ａ−４からの映像信号をＹ軸方向にＡ／Ｄ
変換する有効画素数をＧａｓＹとすると、（３４）、
（３５）、（３８）式からＹ軸方向の１画素当りの寸法
（Ｇｍｍ：単位ｍｍ）は以下の（４０）式となる。

【０１４０】

【数８】

【０１４１】主すり板１６または補助すり板１７の厚み
は、検出された舟体１５と主すり板１６または舟体１５
と補助すり板１７の境界から、主すり板１６の上面また
は補助すり板１７の上面の測定点までの画素数をＧ_GASO
として（４０）式から（４１）式で表すことができる。

【０１４２】 ＡＴＵＭＩ＝Ｇ_GASO×Ｇ_mm ・・・・・・・・・・・・・（４１）

【０１４３】以上よりパンタグラフ２の長手方向のある
Ｊ点の主すり板１６または補助すり板１７の厚みを算出
することができる。

【０１４４】以上のようにこの発明によれば、周囲環境
等により撮像手段の輝度を調整しパンタグラフ側面を撮
像し、入力した画像データを画像処理手段が画像処理
し、主すり板１６または補助すり板１７の濃度の平均位
置を求め、その平均位置から舟体と主すり板１６または
舟体と補助すり板１７の境界方向で、舟体と主すり板１
６または舟体と補助すり板１７の境界となる近辺のエッ
ジ成分を検出し、そのエッジ成分から直線成分を検出
し、その直線成分上とその直線成分を左右に平行移動し
た直線上に位置する原画像の濃度合計が最大値または最
小値を示す直線を舟体と主すり板１６または舟体と補助
すり板１７の境界とすることで、摩耗しない舟体と主す
り板１６または舟体と補助すり板１７の境界を検出で
き、主すり板１６または補助すり板１７の厚みを測定す
ることができる効果があり、測定した結果を保存手段９
に保存、または、モニタ１３に表示し、監視員がその測
定結果、または、画像データを見ることでパンタグラフ
２の厚みと表面を確認することができる効果がある。

【０１４５】また、この発明によれば、周囲環境等によ
り撮像手段の輝度を調整しパンタグラフ側面を撮像し、
入力した画像データを画像処理手段が画像処理し、主す
り板１６または補助すり板１７の濃度の平均位置を求
め、その平均位置から主すり板１６の上面または補助す
り板１７の上面方向で、主すり板１６の上面または補助
すり板１７の上面となる近辺のエッジ成分を検出し、そ
のエッジ成分から直線成分を検出し、その直線成分の近
辺の濃度がピークの山となる点または谷となる点を主す
り板１６の上面または補助すり板１７の上面の測定点と
することで、摩耗した主すり板１６の上面または補助す
り板１７の上面の測定点を特定でき、主すり板１６また
は補助すり板１７の厚みを測定することができる効果が
あり、測定した結果を保存手段９に保存、または、モニ
タ１３に表示し、監視員がその測定結果、または、画像
データを見ることでパンタグラフ２の厚みと表面を確認
することができる効果がある。

【０１４６】また、この発明によれば、周囲環境等によ
り撮像手段の輝度を調整しパンタグラフ側面を撮像し、
入力した画像データを画像処理手段が画像処理し、焼結
合金式パンタグラフの主すり板１６と補助すり板１７の
境界検出として、境界と境界の上下の画素とを比較する
ことで、焼結合金式パンタグラフの主すり板１６と補助
すり板１７の境界を検出することができ、主すり板１６
または補助すり板１７の厚みを測定することができる効
果があり、測定した結果を保存手段９に保存、または、
モニタ１３に表示し、監視員がその測定結果、または、
画像データを見ることでパンタグラフ２の厚みと表面を
確認することができる効果がある。

【０１４７】また、この発明によれば、周囲環境等によ
り撮像手段の輝度を調整しパンタグラフ側面を撮像し、
入力した画像データを画像処理手段が画像処理し、カー
ボン式パンタグラフの主すり板１６と補助すり板１７の
境界検出として、境界と境界の上側の画素または下側の
画素とを比較することで、カーボン式パンタグラフの主
すり板１６と補助すり板１７の境界を検出することがで
き、主すり板１６または補助すり板１７の厚みを測定す
ることができる効果があり、測定した結果を保存手段９
に保存、または、モニタ１３に表示し、監視員がその測
定結果、または、画像データを見ることでパンタグラフ
２の厚みと表面を確認することができる効果がある。

【０１４８】また、この発明によれば、アナモフィック
レンズを使用してすり板厚み方向を拡大して、ランダム
シャッタカメラ１台でパンタグラフ長手方向の半分を撮
像することで、ランダムシャッタカメラの使用個数を減
らすことができる。

【０１４９】また、この発明によれば、周辺照度等の周
囲環境、時間、月日情報により撮像手段の輝度調整を行
いパンタグラフ側面を撮像し画像処理でパンタグラフの
主すり板１６または補助すり板１７の厚みを測定するこ
とで、周辺環境に影響されることなくパンタグラフを撮
像できすり板の厚みを測定できる。

【０１５０】

【０１５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に示されるパンタグ
ラフ検知センサ、照明、ランダムシャッタカメラ等の構
成図を示した図である。

【図２】 図１に示されるパンタグラフ検知センサ、照
明、ランダムシャッタカメラの具体的な配置の一例を示
す図である。

【図３】 図１で示されるランダムシャッタカメラによ
り撮像されるパンタグラフの画像を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に示される主すり板
または補助すり板のエッジを強調するためのフィルタを
示した図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に示される大津の方
法について示した図である。

【図６】 この発明の実施の形態１に示される主すり板
または補助すり板の平均位置を示した図である。

【図７】 この発明の実施の形態１に示される舟体と主
すり板または舟体と補助すり板の境界検出を示した図で
ある。

【図８】 この発明の実施の形態１に示されるＨｏｕｇ
ｈ変換について示した図である。

【図９】 この発明の実施の形態１に示される主すり板
上面または補助すり板上面の測定点近辺の濃度部分を示
した図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１に示される焼結合
金式パンタグラフの主すり板と補助すり板の境界検出方
法を示した図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１に示される主すり
板または補助すり板の厚み算出のための各寸法を示した
図である。

【図１２】 この発明の実施の形態２によるカーボン式
パンタグラフの主すり板１６と補助すり板１７の境界検
出方法を示した図である。

【図１３】 この発明の実施の形態３に示される装置の
構成図である。

【図１４】 この発明の実施の形態３に示されるランダ
ムシャッタカメラの配置を示した図である。

【図１５】 この発明の実施の形態４で示されるパンタ
グラフ検知センサ、照明、ランダムシャッタカメラの具
体的な配置の一例を示す図である。

【図１６】 この発明の実施の形態４で示される主すり
板または補助すり板の厚み算出のための各寸法を示した
図である。

【図１７】 従来のパンタグラフ撮像／ファイル装置を
示す構成図である。

【符号の説明】

１ 列車、２ パンタグラフ、３ 列車検知センサ、４
ランダムシャッタカメラ、５ パンタグラフ検知セン
サ、６ 照明、７ 画像処理装置、１５ 舟体、１６
主すり板、補助すり板１７、２２ 検査範囲、３０ 中
心ライン、３１平均位置の画素、３２ もとの直線成
分、３３ 左に２画素平行移動した直線成分、３４ 左
に１画素平行移動した直線成分、３５ 右に１画素平行
移動した直線成分、３６ 右に２画素平行移動した直線
成分、３７ エッジの画素。

フロントページの続き (72)発明者 本多 隆一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 宮田 淳 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 山口 平和 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 大谷 哲生 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東日本旅客鉄道株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−143714（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−146001（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−33105（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159133（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−79904（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−292601（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258053（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−288728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 280 B60L 5/20 G01B 11/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 列車のパンタグラフを検知するパンタグ
   ラフ検知手段と、 パンタグラフ側面の撮像を行う撮像手段と、前記 撮像手段によって撮像された画像データを取り込ん
   で前記画像データを画像処理し前記パンタグラフの主す
   り板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを備
   え、 前記画像処理手段は、 前記撮像手段により撮像された列車のパンタグラフ側面
   の画像データを取り込んで画像処理して、前記主すり板
   または前記補助すり板の濃度の平均位置を求め、前記平
   均位置から舟体と前記主すり板、または前記舟体と前記
   補助すり板の境界方向で前記舟体と前記主すり板の境界
   または前記舟体と前記補助すり板の境界となる近辺のエ
   ッジ成分を検出すると共に、前記エッジ成分から直線成
   分を検出し、その直線成分上と前記直線成分を左右に平
   行移動した直線上に位置する原画像のそれぞれの濃度合
   計が最大値または最小値を示す直線を前記舟体と前記主
   すり板の境界または前記舟体と前記補助すり板の境界と
   し、前記パンタグラフの主すり板と補助すり板の厚みを
   測定する ことを特徴とするパンタグラフすり板厚み測定
   装置。
2. 【請求項２】 列車のパンタグラフを検知するパンタグ
   ラフ検知手段と、 パンタグラフ側面の撮像を行う撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像データを取り込ん
   で前記画像データを画像処理し前記パンタグラフの主す
   り板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを備
   え、 前記画像処理手段は、前記撮像手段により撮像された前
   記列車のパンタグラフ側面の画像データを取り込んで画
   像処理して、前記主すり板または前記補助すり板の濃度
   の平均位置を求め、前記平均位置から主すり板上面また
   は補助すり板上面方向で、前記主すり板上面または前記
   補助すり板上面となる近辺のエッジ成分を検出すると共
   に前記エッジ成分から直線成分を検出し、前記直線成分
   の近辺の濃度がピークの山となる点または谷となる点を
   前記主すり板上面または前記補助すり板上面の測定点と
   して前記パンタグラフの主すり板と補助すり板の厚みを
   測 定することを特徴とするパンタグラフすり板厚み測定
   装置。
3. 【請求項３】 列車のパンタグラフを検知するパンタグ
   ラフ検知手段と、 パンタグラフ側面の撮像を行う撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像データを取り込ん
   で前記画像データを画像処理し前記パンタグラフの主す
   り板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを備
   え、 前記画像処理手段は、前記撮像手段により撮像された前
   記列車のパンタグラフ側面の画像データを取り込んで画
   像処理して、焼結合金式パンタグラフの主すり板と補助
   すり板の境界と前記境界の上下の画素とを比較して前記
   主すり板と前記補助すり板との境界を検出し、前記パン
   タグラフの主すり板と補助すり板の厚みを測定すること
   を特徴とするパンタグラフすり板厚み測定装置。
4. 【請求項４】 列車のパンタグラフを検知するパンタグ
   ラフ検知手段と、 パンタグラフ側面の撮像を行う撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像データを取り込ん
   で前記画像データを画像処理し前記パンタグラフの主す
   り板と補助すり板の厚みを測定する画像処理手段とを備
   え、 前記画像処理手段は、前記撮像手段により撮像された前
   記列車のパンタグラフ側面の画像データを取り込んで画
   像処理して、カーボン式パンタグラフの主すり板と補助
   すり板との境界と前記境界の上側の画素または前記境界
   の下側の画素とを比較し、前記主すり板と前記補助すり
   板の境界を検出し、前記パンタグラフの主すり板と補助
   すり板の厚みを測定することを特徴とするパンタグラフ
   すり板厚み測定装置。
5. 【請求項５】 前記撮像手段は、前記列車のパンタグラ
   フ側面を縦横比の違うアナモフィックレンズを使用して
   すり板厚み方向を拡大して前記撮像手段により撮像する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   パンタグラフすり板厚み測定装置。
6. 【請求項６】 前記撮像手段は、パンタグラフ周囲の照
   度等の周囲環境、時間、月日情報により輝度調整を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の
   パンタグラフすり板厚み測定装置。