JP4056813B2 - 障害物検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車を利用する乗客およびプラットホームから軌道に転落した転落者の安全を確保するために、軌道上の障害物を検知する障害物検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軌道上の障害物を検知する障害物検知装置としては、例えば特開平７−２２８２５０号公報に記載されたものがある。この従来の障害物検知装置は、軌道と被写体を撮像するカメラを有し、予め背景となる画像を記憶し、１つのカメラで撮像し得られた画像と背景となる画像との差分を比較し、画像から被写体を示す画像データを抽出する。画像データに基づいて、被写体の大きさを推定し、推定して得られた情報から障害物を検出している。
なお、図１２は、従来の障害物検知装置が撮像して得られた画像を示した図である。図１２（ａ）は、１つのカメラで撮像し得られた画像１２０２を示し、画像１２０２は、プラットホーム２１および検知領域２０を撮像して得られた画像である。図１２（ｂ）は、プラットホーム２１、検知領域２０、および人３０を示している。図１２（ｃ）は、プラットホーム２１、検知領域２０、および鳥１２０１を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の障害物検知装置では、１つのカメラで撮像しており、画像中の被写体を２次元形状で計測しているために、例えば図１２で示したように人３０および鳥１２０１がほぼ同じ大きさで計測されてしまい、被写体となる実物が人なのか鳥なのかを認識することは困難であり、誤った検知をしていた。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、軌道上の障害物の認識精度を高めることができる障害物検知装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の障害物検知装置は、列車の軌道が敷設された面である軌道面および同一の被写体を撮像する複数のカメラを含むステレオカメラと、前記ステレオカメラによる撮像で得られた画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に基づいて、前記軌道面から法線方向に前記被写体の一部までの距離である被写体高さを計測し、この被写体高さに関する情報を生成する手段と、前記軌道面上のプラットホーム寄りの周辺に位置する領域を検知領域とし、前記被写体高さに関する情報に基づいて、前記検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知する手段と、前記検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知したとき、前記検知した被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する手段と、前記検知物体情報に基づいて、前記検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段とを備えた構成を有している。
この構成により、ステレオカメラによる撮像で得られる画像から、被写体の高さを含む３次元形状で測定するため、軌道上の障害物を認識するための認識精度を高めることができ、計測性能の診断結果を出力するため、計測性能が確認でき、障害物検知装置の信頼性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段が、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断する構成を有している。
この構成により、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であるか否かを判断するため、自己診断の精度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段が、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数がゼロであるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断する構成を有している。
この構成により、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数がゼロであるか否かを判断するため、自己診断の精度を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の障害物検知装置は、外部装置によって送信された信号であって、列車が前記検知領域内又は前記軌道部分に存在するか否かを示す信号である列車有無信号を受信する受信手段を備え、前記自己診断手段は、前記列車有無信号に応じて前記診断結果を出力しない構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１３】
また、本発明の障害物検知装置は、前記障害物判断手段が、前記検知領域の上方を列車領域とし、前記被写体高さに関する情報に基づいて前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車か否かを判断し、
前記自己診断手段は、前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車であると前記障害物判断手段によって判断されたとき、前記診断結果を出力しない構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤報を防止でき、検知精度を高めることができる。
【００１４】
また、本発明の障害物検知装置は、前記障害物判断手段が、前記被写体高さに関する情報に基づいて前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部となる被写体高さが３メートル以上であったとき、前記被写体の像の一部が列車であると判断する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤報を防止でき、検知精度を高めることができる。
【００１５】
また、本発明の障害物検知装置は、前記障害物判断手段が前記検知された被写体を障害物と判断したとき、前記検知物体情報を出力し通報する手段を備え、
前記自己診断手段は、前記各軌道高さに基づいて列車が前記軌道部分に存在するか否かを判断し、
前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段が、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断し、前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段は、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数がゼロであったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断し、前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置１００は、複数のカメラを含むステレオカメラ１１０、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する三次元情報を生成する三次元情報計測手段１２０、被写体の高さに関する情報を生成する高さ計測手段１３０、障害物を検知する領域となる領域を生成する検知領域生成手段１４０、被写体の像の全部又は一部を検知する物体検知手段１５０、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する物体情報生成手段１６０、検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段１７０、および検知物体情報を出力し通報する通報手段１８０によって構成される。
【００１９】
ステレオカメラ１１０は、列車の軌道が敷設された面である軌道面および同一の被写体を撮像する複数のカメラを含む撮像装置である。
【００２０】
図２は、駅構内の様子を示す図である。図２（ａ）に示した駅構内は、ステレオカメラ１１０、検知領域２０、プラットホーム２１、プラットホームの屋根２２、軌道２４、および軌道面２５によって構成されている。なお、ステレオカメラの高さ２３、軌道高さ２６、プラットホームの高さ２７、検知領域の上限の高さ２８、検知領域の第1の下限の高さ２９に関しては、後述で使用する値である。また、図２（ｂ）は、ステレオカメラ１１０前方の様子を示した図であり、プラットホーム２１上にはカバン３１を持った人３０がいることを示している。
【００２１】
図３は、検知領域と人との位置関係を示す図である。
図３（ａ）は、人３０付近の駅構内の断面図であり、検知領域の第２の下限の高さ３３に関しては後述する。図３（ｂ）は、ステレオカメラ１１０による撮像で得られた右画像３２を示す図である。
【００２２】
ステレオカメラ１１０は、撮像し得られた右画像３２および後述の左画像４２のデータを三次元情報計測手段１２０に出力する。
【００２３】
三次元情報計測手段１２０は、右画像３２および左画像４２の画像データを入力し、各画像から複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する情報に基いて、ステレオカメラ１１０から被写体までの距離を計測し、計測した情報を生成する手段である。三次元情報とは、各ブロック画像の位置を示す二次元情報と、ステレオカメラ１１０から被写体までの距離情報とを組み合わせた情報である。
【００２４】
以下に、三次元情報を生成する方法の一例を示す。
図４は、ステレオカメラによる撮像で得られた左画像と右画像とを示す図である。ステレオカメラ１１０を構成する左カメラ４０および右カメラ４１で人３０を撮像し得られた左画像４２、右画像３２を示している。人３０からステレオカメラ１１０までの距離である被写体距離４３、レンズ焦点距離４４、カメラ間隔４５、および視差４６について以下に説明する。
【００２５】
左カメラ４０および右カメラ４１は、ステレオカメラ１１０を構成し、左カメラ４０と右カメラ４１との間隔であるカメラ間隔４５で同一方向を撮像するように所定の間隔で設置される。
ステレオカメラ１１０による撮像で得られた左画像４２、右画像３２を重ね合わせると、左画像４２内の被写体である人３０と右画像３２内の被写体である人３０とが一致せず異なる位置に存在する。左画像、右画像を重ね合わせたときの被写体の間隔を視差と呼ぶ。
【００２６】
人３０からステレオカメラ１１０までの距離である被写体距離４３が小さい場合、視差４６が大きくなり、被写体距離４３が大きい場合、視差４６は小さくなるという関係がある。ここで、被写体距離４３の値をｌ、レンズ焦点距離４４の値をｆ、カメラ間隔４５の値をＢ、視差４６の値をｄとして表すと、ｌ＝（B×f）／dという式で表される。レンズ焦点距離４４およびカメラ間隔４５を定数とし視差４６を求めれば、被写体距離４３が算出される。
【００２７】
次に、画像処理によって視差４６を求める方法について図５を用いて説明する。
図５は、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像を示す図である。図５には、被写体である人３０と、ステレオカメラ１１０との位置関係を座標化し、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像５０が示されている。
ここで、ステレオカメラ１１０を構成する左カメラ４０および右カメラ４１から得られる画像（左画像４２、右画像３２）の画素数を仮に、７６８×２４０画素とする。座標化された画像５１は、水平方向８画素、垂直方向４画素を１ブロック画像とすると、水平方向の９６ブロック画像、垂直方向の６０ブロック画像に分割される。各ブロック画像は、各座標点に対応付けがなされる。ここで、ブロック画像５０の座標点をブロック(X,Y)と表す。
【００２８】
三次元情報計測手段１２０は、右画像３２内のブロック画像に含まれる画像データの成分が一致する左画像４２内のブロック画像を探索する。勿論、左画像４２内のブロック画像に含まれる画像データの成分が一致する右画像３２内のブロック画像を探索してもよい。
この探索の手法は、ステレオ画像の対応付け処理と呼ばれ、様々な手法が提案されているが、公知であるため、その詳細については省略する。この対応付け処理によって、右画像３２に含まれるブロック画像に左画像４２と対応するブロック画像が決定され、視差４６が求まる。従って、画像全体についての距離ｌを計測し、距離情報を生成することができる。なお、ブロック(X,Y)と対応するステレオカメラ１１０から被写体までの距離を距離情報z(X,Y) と表す。
三次元情報計測手段１２０は、距離情報z(X,Y)を生成し、高さ計測手段１３０に出力する。
【００２９】
高さ計測手段１３０は、軌道面から法線方向に被写体の一部までの距離である被写体高さを計測し、計測した被写体高さに関する情報を生成する手段である。
【００３０】
高さ計測手段１３０は、三次元情報計測手段１２０によって出力された距離情報z(X,Y)を入力とし、被写体高さに関する情報を生成する。被写体高さは、予め決められた軌道面の距離情報と各ブロック(X,Y)とに基づいて逐次算出される。なお、被写体高さに関する情報を被写体高さ情報h(X,Y) と表す。
【００３１】
被写体高さを算出する方法について、図６（ａ）および（ｂ）を用いて詳細に説明する。
まず、図６は、被写体高さを測定する様子を示す図である。図６（ａ）に示されている右画像３２は、軌道面２５上に何も存在しない場合のｚ軸方向の距離の分布を表している。ここで、予め決められた軌道面２５の距離に関する情報を距離情報z0(X,Y)と表す。なお、z0(X1,Y1)は、任意のブロック(X1,Y1)と対応する軌道面２５上の点をｚ軸と法線方向に対応させた点である。
距離情報z0(X,Y)は、軌道面２５上に何も存在しない状況で軌道面２５上の各点を予め計測し、各ブロック(X,Y)の距離を計測し得られた値を距離情報z0(X,Y)に設定しておく。しかし、実際には距離情報z0(X,Y)は、軌道面２５上に軌道等が敷設されているため、ステレオカメラ１１０を使用し軌道面２５上の一部を計測し、計測した結果から最小２乗法などを用いて距離情報z0(X,Y)は推定され予め決められる。
【００３２】
次に、図６（ｂ）に示されている右画像３２は、逐次計測されるブロック画像毎の距離情報z(X,Y) を表している。
高さ計測手段１３０は、距離情報z(X,Y)と、予め決められた軌道面２５上の距離情報z0(X,Y)と、軌道面２５からステレオカメラ１１０までの法線の高さであるステレオカメラの高さ２３の値であるＨｃとに基づいて、被写体高さを算出する。
具体的には、まず、ステレオカメラ１１０から人３０の頭までの距離をｂとし、ステレオカメラ１１０から人３０の頭を介した軌道面２５までの距離をａとし、人の高さ６０をh(X1,Y1)とすると、軌道面２５を底辺とする三角形の相似形の関係から（１）式で表される。
【数１】
すなわち、h(X1,Y1)は、（２）式で表される。
【数２】
ここで、距離ａ、距離ｂ、ｚ軸上のz0(X,Y)およびz(X,Y) とすると、ｚ軸を底辺とする三角形の相似形の関係から（３）式で表される。
【数３】
すなわち、（３）式は（４）式に変換可能である。
【数４】
従って、被写体高さに関する情報を被写体高さ情報h(X,Y) と表せば、被写体高さ情報h(X,Y)は（５）式で表される。
【数５】
【００３３】
高さ計測手段１３０は、（５）式で算出した被写体高さ情報h(X,Y)を含む情報である被写体高さに関する情報を物体検知手段１５０に出力する。
【００３４】
検知領域生成手段１４０は、軌道面２５上のプラットホーム寄りの周辺に位置する領域を検知領域とし、この検知領域を生成する手段である。
【００３５】
ここで、検知領域の生成方法の一例を再度、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて詳細に説明する。
検知領域２０は、画像中の検知領域に含まれるブロック毎の高さの範囲を示す閾値である検知領域閾値に基づいて予め決定される。検知領域ブロックは、図３（ｂ）で示すように、画像中の検知領域２０の領域内にあるブロック画像を対象とし決められ、検知領域閾値は、図３（ａ）で示すように、検知領域の第1の下限の高さ２９および検知領域の上限の高さ２８によって決められる。従って、検知領域２０は、図２に示すような領域となる。ここで、検知領域２０は、プラットホームの上面の高さを上限としてもよい。例えば、検知領域の上限の高さ２８を閾値Ｔ２と表し、プラットホームの高さ２７をｈ１と表すと、Ｔ２＜ｈ１で表される。従って、プラットホーム２１の上方に存在するカバン３１等の被写体を障害物として誤って検知することはなくなる。
また、検知領域２０は、軌道２４が占める領域を含まない領域または軌道高さ２６を下限としてもよい。例えば、図３（ａ）で示したように、検知領域の第1の下限の高さ２９を軌道高さ２６を超えるように決めれば、軌道２４を障害物として誤って検知することはなくなる。
さらに、検知領域ブロック毎に検知領域の下限の高さを異なる値に決めてもよい。
例えば、軌道２４以外の軌道面２５が撮像されている検知領域ブロックついては、検知領域の第1の下限の高さ２９を閾値Ｔ１ａとし、軌道２４が撮像されている検知領域ブロックについては、検知領域の第２の下限の高さ３３を閾値Ｔ１ｂとしてもよい。Ｔ１ａ＝１５ｃｍとしたとき、実際の軌道の高さは16cm程度あることから、この閾値が軌道高さ２６よりも低いと軌道２４も検知領域２０に入ってしまう。そこで、軌道２４が撮像されている検知領域ブロックについては、閾値を、例えばＴ１ｂ＝Ｔ１ａ+１６ｃｍとすることによって、軌道２４が検知領域に入ることが無くなる。
【００３６】
検知領域生成手段１４０は、検知領域ブロックおよび検知領域閾値に関する情報を記憶し、記憶した検知領域ブロックおよび検知領域閾値に関する情報を物体検知手段１５０に出力する。
【００３７】
物体検知手段１５０は、被写体の高さに関する情報に基づいて、検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知する手段である。
【００３８】
まず、物体検知手段１５０は、高さ計測手段１３０によって出力された被写体高さに関する情報と、検知領域生成手段１４０によって出力された検知領域ブロックおよび検知領域閾値に関する情報とを入力する。
次に、物体検知手段１５０は、被写体高さに関する情報に基づいて、検知領域ブロックを抽出し、抽出された検知領域ブロック毎の距離情報z(X,Y)と対応する被写体高さ情報h(X,Y)が、検知領域閾値の範囲内であるか否かを判断することにより、検知領域内に存在する被写体の像の全部又は一部を検知する。
例えば、図７に示すように、検知領域２０内にプラットホーム２１からの転落者である人３０が存在する場合には、検知ブロック７０の各ブロック画像が抽出されることになる。
【００３９】
物体検知手段１５０は、検知領域内に存在する被写体の像の全部又は一部を検知したとき、検知領域閾値の範囲内であったブロック画像の位置を示す情報と被写体の高さに関する情報を物体情報生成手段１６０に出力する。
【００４０】
物体情報生成手段１６０は、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する手段である。
【００４１】
まず、物体情報生成手段１６０は、物体検知手段１５０によって出力された検知領域閾値の範囲内であったブロックの位置を示す情報と被写体の高さに関する情報とを入力する。
次に、物体情報生成手段１６０は、各閾値の範囲内であったブロックの位置を示す情報に基づいて、検知した被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成し、生成された検知物体情報と、被写体の高さに関する情報とを障害物判断手段１７０に出力する。
なお、検知物体情報は、画像に含まれる画素に基づいて算出される被写体の形態に関する面積、あるいは運動状態に関する連続検出時間、移動速度などが算出された情報である。
【００４２】
障害物判断手段１７０は、検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する手段である。
【００４３】
まず、障害物判断手段１７０は、物体情報生成手段１６０によって出力された検知物体情報と、被写体の高さに関する情報とを入力する。
次に、障害物判断手段１７０は、入力された検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する。例えば、障害物には、プラットホームから検知領域に転落した人、すなわち転落者も含まれる。
例えば、検知された被写体が転落者か否かを判断する方法は、被写体となる転落者の形態に関する面積を用いて、基準値と比較し判断する方法でもよい。判断となる基準値は、転落者が標準的な成人男性であることを想定すると、幅４０ｃｍ、身長１７０ｃｍとすれば、標準面積は、４０ × １７０＝６８００平方センチメートルとなる。転落者が大人の３分の１以上の大きさである子供等であることを想定すると、面積が約２２６７平方センチメートルから約6800平方センチメートルまでとなる。
障害物判断手段１７０は、検知された被写体を障害物と判断したとき、検知物体情報を通報手段１８０に出力する。
【００４４】
通報手段１８０は、障害物判断手段１７０によって出力された検知物体情報を入力とし、入力された検知物体情報を出力し通報する手段である。なお、通報する方法は、検知物体情報を表示するディスプレイ、モニタあるいはプリンタなどに出力してもよいし、さらにアラームなどを鳴動させてもよい。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置は、ステレオカメラによる撮像で得られる画像から、被写体の高さを含む３次元形状で測定するため、軌道上の障害物の認識精度を高めることができる。
【００４６】
図８は、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図である。
本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置２００は、複数のカメラを含むステレオカメラ１１０、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する三次元情報を生成する三次元情報計測手段１２０、被写体の高さに関する情報を生成する高さ計測手段１３０、障害物を検知する領域となる領域を生成する検知領域生成手段１４０、被写体の像の全部又は一部を検知する物体検知手段１５０、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する物体情報生成手段１６０、検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段１７０、検知物体情報を出力し通報する通報手段１８０、画像から１以上領域の軌道部分となる領域を生成する軌道領域生成手段２１０、軌道高さに関する情報を生成する軌道高さ情報生成手段２２０、および自己の計測性能を診断する自己診断手段２３０によって構成される。
なお、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置２００を構成する手段のうち、本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置１００を構成する手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。
【００４７】
軌道領域生成手段２１０は、ステレオカメラ１１０による撮像で得られた画像中の１以上の領域の軌道部分となる領域を生成する手段である。
【００４８】
ここで、画像中の複数領域の軌道部分である軌道領域の生成方法の一例を説明する。
図９は、軌道領域を示す図である。まず、図９で示すように、右画像３２中の領域を軌道を含むように１２個に分割する。軌道領域９０１から軌道領域９１２までの軌道領域が得られることとなる。
軌道領域生成手段２１０は、各軌道領域に含まれるブロック画像に関する情報を軌道高さ情報生成手段２２０に出力する。
【００４９】
軌道高さ情報生成手段２２０は、軌道領域毎に軌道の高さである軌道高さを測定し、各軌道高さに関する情報を生成する手段である。
まず、軌道高さ情報生成手段２２０は、軌道領域生成手段２１０によって出力された軌道領域に含まれるブロック画像に関する情報と、高さ計測手段１３０によって出力された被写体高さに関する情報とを入力とする。
軌道高さ情報生成手段２２０は、入力されたこれらの情報に基づいて、軌道の高さである軌道高さを測定し、各軌道高さに関する情報を生成し、生成された各軌道高さに関する情報を自己診断手段２３０に出力する。
【００５０】
以下に軌道高さに関する情報を生成する方法の一例を示す。
まず、軌道高さ情報生成手段２２０は、各軌道領域に含まれるブロック画像と対応する被写体高さの情報を抽出する。
次に、軌道高さ情報生成手段２２０は、抽出された各被写体高さの情報に基づいて上記軌道高さを測定する。
【００５１】
例えば、軌道高さ情報生成手段２２０は、軌道領域９０１に含まれる各ブロック画像と対応する被写体高さに関する情報に基づいて、複数の軌道の高さを示す値を得る。軌道高さは、これらの値の平均値、あるいはメディアン（中央値）としてもよい。または、複数の軌道の高さを示す値に基づいてヒストグラムを作成し最頻値となる高さとしてもよい。以上のように、軌道領域９０１から軌道領域９１２までの各軌道高さが生成される。
【００５２】
自己診断手段２３０は、各軌道高さが予め決められた範囲に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、計測性能の診断結果を出力する手段である。
自己診断手段２３０は、軌道高さ情報生成手段２２０によって出力された各軌道高さに関する情報を入力とし、入力された各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、自己診断結果を出力する。
【００５３】
例えば、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が所定の基準個数超えるか否かを判断し、所定の基準個数を超えれば、自己の計測性能を異常と診断し、所定の基準個数以下であれば、自己の計測性能を正常と診断してもよい。
具体的には、軌道の高さの範囲は、実際の軌道の高さは１６ｃｍ程度なので、計測誤差を考慮して、例えば、０ｃｍから３０ｃｍまで等とし予め決められる。０ｃｍから３０ｃｍまでとした場合、軌道領域９０１から軌道領域９１２までの軌道高さが上記範囲に含まれるか否かを判断する。そして、０ｃｍから３０ｃｍまでに含まれる軌道高さの個数が３、０ｃｍから３０ｃｍまでに含まれない軌道高さの個数が９であったとする。ここで、所定の基準個数が５に決められていた場合、範囲に含まれない軌道高さの個数が９であり、基準個数を超えるため、自己診断手段２３０は、計測性能を異常と診断する。なお、所定の基準個数を０とし、全ての軌道高さの個数が、予め決められた範囲に含まれない場合、計測性能を異常と診断してもよい。
【００５４】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置は、計測性能の診断結果を出力するため、計測性能が確認でき、障害物検知装置の信頼性を高めることができる。
【００５５】
図１０は、本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図である。
本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置３００は、複数のカメラを含むステレオカメラ１１０、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する三次元情報を生成する三次元情報計測手段１２０、被写体の高さに関する情報を生成する高さ計測手段１３０、障害物を検知する領域となる領域を生成する検知領域生成手段１４０、被写体の像の全部又は一部を検知する物体検知手段１５０、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する物体情報生成手段１６０、検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段３７０、検知物体情報を出力し通報する通報手段１８０、画像中の１以上領域の軌道部分となる領域を生成する軌道領域生成手段２１０、軌道高さに関する情報を生成する軌道高さ情報生成手段２２０、自己の計測性能を診断する自己診断手段３９０、および受信手段３１０によって構成される。
なお、本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置３００を構成する手段のうち、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置２００を構成する手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。
【００５６】
受信手段３１０は、外部装置によって送信された信号であって、列車が前記検知領域内又は前記軌道部分に存在するか否かを示す信号である列車有無信号を受信する手段である。
外部装置とは、プラットホーム付近に近づいた列車を検知するセンサなどでもよい。また、列車がプラットホームに近づいたとき、駅員がボタンを押下することによって列車有無信号を送信する装置などでもよい。
受信手段３１０は、受信した列車有無信号に含まれた列車有無情報を障害物判断手段３７０または自己診断手段３９０に出力する。
【００５７】
障害物判断手段３７０は、検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する手段である。
さらに、障害物判断手段３７０は、検知領域の上方を列車領域とし、被写体高さに関する情報に基づいて列車領域に存在する被写体の像の一部が列車か否かを判断する手段である。
【００５８】
まず、障害物判断手段３７０は、物体情報生成手段１６０によって出力された検知物体情報と、被写体の高さに関する情報と、受信手段３１０によって出力された列車有無情報と、自己診断手段３９０によって出力された列車判断結果情報とを入力する。
【００５９】
次に、列車が検知領域内に存在することが列車有無情報に示されていたときに、障害物判断手段３７０は、検知された被写体が障害物か否かを判断する動作を停止し、検知物体情報を通報手段１８０に出力しないことにより、通報を停止する。
また、列車が軌道部分に存在することが列車判断結果情報に示されていたときに、障害物判断手段３７０は、検知された被写体が障害物か否かを判断する動作を停止し、検知物体情報を通報手段１８０に出力しないことにより、通報を停止する。
【００６０】
障害物判断手段３７０は、入力された検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する。例えば、障害物には、プラットホームから検知領域に転落した人、すなわち転落者も含まれる。
ここで、予め決められた検知領域の上方の領域、例えば、列車の屋根が含まれる領域を列車領域とする。列車領域とは、例えば、図１１に示すように、ステレオカメラ１１０で撮像され得られた右画像３２中の列車領域１１０１である。
【００６１】
障害物判断手段３７０は、被写体の高さに関する情報に基づいて、列車領域に含まれる各ブロック画像から被写体高さを抽出し、抽出された各被写体高さが所定の基準値となる高さ以上か否かの判断に基づいて、被写体の像の一部が列車か否かを判断する。例えば、列車の高さは3.4m程度であるため、所定の基準値となる高さを3mとし、3m以上となるブロック画像が所定の基準個数を超えたとき、被写体の像の一部を列車と判断してもよい。
障害物判断手段３７０は、列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車か否かを判断した判断結果を示す情報である障害物判断結果情報を自己診断手段３９０に出力するようにしてもよい。
障害物判断手段３７０は、被写体の像の一部が列車であると判断したとき、検知物体情報を通報手段１８０に出力しない。
【００６２】
自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、計測性能の診断結果を出力する手段である。
自己診断手段３９０は、さらに、各軌道高さに基づいて、列車が軌道部分に存在するか否かを判断する手段である。
まず、自己診断手段３９０は、軌道高さ情報生成手段２２０によって出力された各軌道高さに関する情報と、受信手段３１０によって出力された列車有無情報とを入力する。また、自己診断手段３９０は、障害物判断手段３７０が障害物判断結果情報を出力したときには、障害物判断結果情報を入力する。
【００６３】
次に、列車が検知領域内に存在することが列車有無情報に示されていたときに、自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かの判断を行わず、計測性能の診断結果を出力しない。
また、列車が列車領域内に存在することが障害物判断結果情報に示されていたときに、自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かの判断を行わず、計測性能の診断結果を出力しない。
【００６４】
自己診断手段３９０は、入力された各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、自己診断結果を出力する。
例えば、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が所定の基準個数を超えないか否かを判断し、所定の基準個数以下であれば、自己の計測性能を異常と診断し、所定の基準個数を超えれば、自己の計測性能を正常と診断してもよい。なお、所定の基準個数を０とし、全ての軌道高さの個数が、予め決められた範囲に含まれない場合、計測性能を異常、と診断してもよい。
【００６５】
また、自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲に含まれる個数が所定の基準個数以下であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断してもよい。なお、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が０であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断してもよい。
【００６６】
自己診断手段３９０は、列車が軌道部分に存在するか否かを判断し、判断結果を示す情報である列車判断結果情報を障害物判断手段３７０に出力する。自己診断手段３９０は、列車が軌道部分に存在すると判断したとき、自己診断結果を出力しない。
【００６７】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置は、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、誤報を防止でき、検知精度を高めることができる。また、誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、軌道上の障害物の認識精度を高める障害物検知装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図
【図２】駅構内の様子を示す図
【図３】検知領域と人との位置関係を示す図
【図４】ステレオカメラによる撮像で得られた左と右画像を示す図
【図５】画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像を示す図
【図６】被写体高さを測定する様子を示す図
【図７】ブロック画像を抽出する様子を示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図
【図９】軌道領域を示す図
【図１０】本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図
【図１１】列車の屋根が含まれる領域を示す図
【図１２】従来の障害物検知装置が撮像して得られた画像を示した図
【符号の説明】
２０ 検知領域
２１ プラットホーム
２２ プラットホームの屋根
２３ ステレオカメラの高さ
２４ 軌道
２５ 軌道面
２６ 軌道高さ
２７ プラットホームの高さ
２８ 検知領域の上限の高さ
２９ 検知領域の第１の下限の高さ
３０ 人
３１ カバン
３２ 右画像
３３ 検知領域の第２の下限の高さ
４０ 左カメラ
４１ 右カメラ
４２ 左画像
４３ 被写体距離
４４ レンズ焦点距離
４５ カメラ間隔
４６ 視差
５０ ブロック画像
５１ 座標化された画像
６０ 人の高さ
７０ 検知ブロック
１００、２００、３００ 障害物検知装置
１１０ ステレオカメラ
１２０ 三次元情報計測手段
１３０ 高さ計測手段
１４０ 検知領域生成手段
１５０ 物体検知手段
１６０ 物体情報生成手段
１７０、３７０ 障害物判断手段
１８０ 通報手段
２１０ 軌道領域生成手段
２２０ 軌道高さ情報生成手段
２３０、３９０ 自己診断手段
３１０ 受信手段
９０１、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８、９０９、９１０、９１１、９１２ 軌道領域
１１０１ 列車領域
１２０１ 鳥
１２０２ 画像
１２０３ カメラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車を利用する乗客およびプラットホームから軌道に転落した転落者の安全を確保するために、軌道上の障害物を検知する障害物検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軌道上の障害物を検知する障害物検知装置としては、例えば特開平７−２２８２５０号公報に記載されたものがある。この従来の障害物検知装置は、軌道と被写体を撮像するカメラを有し、予め背景となる画像を記憶し、１つのカメラで撮像し得られた画像と背景となる画像との差分を比較し、画像から被写体を示す画像データを抽出する。画像データに基づいて、被写体の大きさを推定し、推定して得られた情報から障害物を検出している。
なお、図１２は、従来の障害物検知装置が撮像して得られた画像を示した図である。図１２（ａ）は、１つのカメラで撮像し得られた画像１２０２を示し、画像１２０２は、プラットホーム２１および検知領域２０を撮像して得られた画像である。図１２（ｂ）は、プラットホーム２１、検知領域２０、および人３０を示している。図１２（ｃ）は、プラットホーム２１、検知領域２０、および鳥１２０１を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の障害物検知装置では、１つのカメラで撮像しており、画像中の被写体を２次元形状で計測しているために、例えば図１２で示したように人３０および鳥１２０１がほぼ同じ大きさで計測されてしまい、被写体となる実物が人なのか鳥なのかを認識することは困難であり、誤った検知をしていた。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、軌道上の障害物の認識精度を高めることができる障害物検知装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の障害物検知装置は、列車の軌道が敷設された面である軌道面および同一の被写体を撮像する複数のカメラを含むステレオカメラと、前記ステレオカメラによる撮像で得られた画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に基づいて、前記軌道面から法線方向に前記被写体の一部までの距離である被写体高さを計測し、この被写体高さに関する情報を生成する手段と、前記軌道面上のプラットホーム寄りの周辺に位置する領域を検知領域とし、前記被写体高さに関する情報に基づいて、前記検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知する手段と、前記検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知したとき、前記検知した被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する手段と、前記検知物体情報に基づいて、前記検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段とを備えた構成を有している。
この構成により、ステレオカメラによる撮像で得られる画像から、被写体の高さを含む３次元形状で測定するため、軌道上の障害物を認識するための認識精度を高めることができ、計測性能の診断結果を出力するため、計測性能が確認でき、障害物検知装置の信頼性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段が、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断する構成を有している。
この構成により、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であるか否かを判断するため、自己診断の精度を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段が、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数がゼロであるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断する構成を有している。
この構成により、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数がゼロであるか否かを判断するため、自己診断の精度を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の障害物検知装置は、外部装置によって送信された信号であって、列車が前記検知領域内又は前記軌道部分に存在するか否かを示す信号である列車有無信号を受信する受信手段を備え、前記自己診断手段は、前記列車有無信号に応じて前記診断結果を出力しない構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１３】
また、本発明の障害物検知装置は、前記障害物判断手段が、前記検知領域の上方を列車領域とし、前記被写体高さに関する情報に基づいて前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車か否かを判断し、
前記自己診断手段は、前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車であると前記障害物判断手段によって判断されたとき、前記診断結果を出力しない構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤報を防止でき、検知精度を高めることができる。
【００１４】
また、本発明の障害物検知装置は、前記障害物判断手段が、前記被写体高さに関する情報に基づいて前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部となる被写体高さが３メートル以上であったとき、前記被写体の像の一部が列車であると判断する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤報を防止でき、検知精度を高めることができる。
【００１５】
また、本発明の障害物検知装置は、前記障害物判断手段が前記検知された被写体を障害物と判断したとき、前記検知物体情報を出力し通報する手段を備え、
前記自己診断手段は、前記各軌道高さに基づいて列車が前記軌道部分に存在するか否かを判断し、
前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段が、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断し、前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の障害物検知装置は、前記自己診断手段は、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数がゼロであったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断し、前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止する構成を有している。
この構成により、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、自動で誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置１００は、複数のカメラを含むステレオカメラ１１０、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する三次元情報を生成する三次元情報計測手段１２０、被写体の高さに関する情報を生成する高さ計測手段１３０、障害物を検知する領域となる領域を生成する検知領域生成手段１４０、被写体の像の全部又は一部を検知する物体検知手段１５０、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する物体情報生成手段１６０、検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段１７０、および検知物体情報を出力し通報する通報手段１８０によって構成される。
【００１９】
ステレオカメラ１１０は、列車の軌道が敷設された面である軌道面および同一の被写体を撮像する複数のカメラを含む撮像装置である。
【００２０】
図２は、駅構内の様子を示す図である。図２（ａ）に示した駅構内は、ステレオカメラ１１０、検知領域２０、プラットホーム２１、プラットホームの屋根２２、軌道２４、および軌道面２５によって構成されている。なお、ステレオカメラの高さ２３、軌道高さ２６、プラットホームの高さ２７、検知領域の上限の高さ２８、検知領域の第1の下限の高さ２９に関しては、後述で使用する値である。また、図２（ｂ）は、ステレオカメラ１１０前方の様子を示した図であり、プラットホーム２１上にはカバン３１を持った人３０がいることを示している。
【００２１】
図３は、検知領域と人との位置関係を示す図である。
図３（ａ）は、人３０付近の駅構内の断面図であり、検知領域の第２の下限の高さ３３に関しては後述する。図３（ｂ）は、ステレオカメラ１１０による撮像で得られた右画像３２を示す図である。
【００２２】
ステレオカメラ１１０は、撮像し得られた右画像３２および後述の左画像４２のデータを三次元情報計測手段１２０に出力する。
【００２３】
三次元情報計測手段１２０は、右画像３２および左画像４２の画像データを入力し、各画像から複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する情報に基いて、ステレオカメラ１１０から被写体までの距離を計測し、計測した情報を生成する手段である。三次元情報とは、各ブロック画像の位置を示す二次元情報と、ステレオカメラ１１０から被写体までの距離情報とを組み合わせた情報である。
【００２４】
以下に、三次元情報を生成する方法の一例を示す。
図４は、ステレオカメラによる撮像で得られた左画像と右画像とを示す図である。ステレオカメラ１１０を構成する左カメラ４０および右カメラ４１で人３０を撮像し得られた左画像４２、右画像３２を示している。人３０からステレオカメラ１１０までの距離である被写体距離４３、レンズ焦点距離４４、カメラ間隔４５、および視差４６について以下に説明する。
【００２５】
左カメラ４０および右カメラ４１は、ステレオカメラ１１０を構成し、左カメラ４０と右カメラ４１との間隔であるカメラ間隔４５で同一方向を撮像するように所定の間隔で設置される。
ステレオカメラ１１０による撮像で得られた左画像４２、右画像３２を重ね合わせると、左画像４２内の被写体である人３０と右画像３２内の被写体である人３０とが一致せず異なる位置に存在する。左画像、右画像を重ね合わせたときの被写体の間隔を視差と呼ぶ。
【００２６】
人３０からステレオカメラ１１０までの距離である被写体距離４３が小さい場合、視差４６が大きくなり、被写体距離４３が大きい場合、視差４６は小さくなるという関係がある。ここで、被写体距離４３の値をｌ、レンズ焦点距離４４の値をｆ、カメラ間隔４５の値をＢ、視差４６の値をｄとして表すと、ｌ＝（B×f）／dという式で表される。レンズ焦点距離４４およびカメラ間隔４５を定数とし視差４６を求めれば、被写体距離４３が算出される。
【００２７】
次に、画像処理によって視差４６を求める方法について図５を用いて説明する。
図５は、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像を示す図である。図５には、被写体である人３０と、ステレオカメラ１１０との位置関係を座標化し、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像５０が示されている。
ここで、ステレオカメラ１１０を構成する左カメラ４０および右カメラ４１から得られる画像（左画像４２、右画像３２）の画素数を仮に、７６８×２４０画素とする。座標化された画像５１は、水平方向８画素、垂直方向４画素を１ブロック画像とすると、水平方向の９６ブロック画像、垂直方向の６０ブロック画像に分割される。各ブロック画像は、各座標点に対応付けがなされる。ここで、ブロック画像５０の座標点をブロック(X,Y)と表す。
【００２８】
三次元情報計測手段１２０は、右画像３２内のブロック画像に含まれる画像データの成分が一致する左画像４２内のブロック画像を探索する。勿論、左画像４２内のブロック画像に含まれる画像データの成分が一致する右画像３２内のブロック画像を探索してもよい。
この探索の手法は、ステレオ画像の対応付け処理と呼ばれ、様々な手法が提案されているが、公知であるため、その詳細については省略する。この対応付け処理によって、右画像３２に含まれるブロック画像に左画像４２と対応するブロック画像が決定され、視差４６が求まる。従って、画像全体についての距離ｌを計測し、距離情報を生成することができる。なお、ブロック(X,Y)と対応するステレオカメラ１１０から被写体までの距離を距離情報z(X,Y) と表す。
三次元情報計測手段１２０は、距離情報z(X,Y)を生成し、高さ計測手段１３０に出力する。
【００２９】
高さ計測手段１３０は、軌道面から法線方向に被写体の一部までの距離である被写体高さを計測し、計測した被写体高さに関する情報を生成する手段である。
【００３０】
高さ計測手段１３０は、三次元情報計測手段１２０によって出力された距離情報z(X,Y)を入力とし、被写体高さに関する情報を生成する。被写体高さは、予め決められた軌道面の距離情報と各ブロック(X,Y)とに基づいて逐次算出される。なお、被写体高さに関する情報を被写体高さ情報h(X,Y) と表す。
【００３１】
被写体高さを算出する方法について、図６（ａ）および（ｂ）を用いて詳細に説明する。
まず、図６は、被写体高さを測定する様子を示す図である。図６（ａ）に示されている右画像３２は、軌道面２５上に何も存在しない場合のｚ軸方向の距離の分布を表している。ここで、予め決められた軌道面２５の距離に関する情報を距離情報z0(X,Y)と表す。なお、z0(X1,Y1)は、任意のブロック(X1,Y1)と対応する軌道面２５上の点をｚ軸と法線方向に対応させた点である。
距離情報z0(X,Y)は、軌道面２５上に何も存在しない状況で軌道面２５上の各点を予め計測し、各ブロック(X,Y)の距離を計測し得られた値を距離情報z0(X,Y)に設定しておく。しかし、実際には距離情報z0(X,Y)は、軌道面２５上に軌道等が敷設されているため、ステレオカメラ１１０を使用し軌道面２５上の一部を計測し、計測した結果から最小２乗法などを用いて距離情報z0(X,Y)は推定され予め決められる。
【００３２】
次に、図６（ｂ）に示されている右画像３２は、逐次計測されるブロック画像毎の距離情報z(X,Y) を表している。
高さ計測手段１３０は、距離情報z(X,Y)と、予め決められた軌道面２５上の距離情報z0(X,Y)と、軌道面２５からステレオカメラ１１０までの法線の高さであるステレオカメラの高さ２３の値であるＨｃとに基づいて、被写体高さを算出する。
具体的には、まず、ステレオカメラ１１０から人３０の頭までの距離をｂとし、ステレオカメラ１１０から人３０の頭を介した軌道面２５までの距離をａとし、人の高さ６０をh(X1,Y1)とすると、軌道面２５を底辺とする三角形の相似形の関係から（１）式で表される。
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
高さ計測手段１３０は、（５）式で算出した被写体高さ情報h(X,Y)を含む情報である被写体高さに関する情報を物体検知手段１５０に出力する。
【００３４】
検知領域生成手段１４０は、軌道面２５上のプラットホーム寄りの周辺に位置する領域を検知領域とし、この検知領域を生成する手段である。
【００３５】
ここで、検知領域の生成方法の一例を再度、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて詳細に説明する。
検知領域２０は、画像中の検知領域に含まれるブロック毎の高さの範囲を示す閾値である検知領域閾値に基づいて予め決定される。検知領域ブロックは、図３（ｂ）で示すように、画像中の検知領域２０の領域内にあるブロック画像を対象とし決められ、検知領域閾値は、図３（ａ）で示すように、検知領域の第1の下限の高さ２９および検知領域の上限の高さ２８によって決められる。従って、検知領域２０は、図２に示すような領域となる。ここで、検知領域２０は、プラットホームの上面の高さを上限としてもよい。例えば、検知領域の上限の高さ２８を閾値Ｔ２と表し、プラットホームの高さ２７をｈ１と表すと、Ｔ２＜ｈ１で表される。従って、プラットホーム２１の上方に存在するカバン３１等の被写体を障害物として誤って検知することはなくなる。
また、検知領域２０は、軌道２４が占める領域を含まない領域または軌道高さ２６を下限としてもよい。例えば、図３（ａ）で示したように、検知領域の第1の下限の高さ２９を軌道高さ２６を超えるように決めれば、軌道２４を障害物として誤って検知することはなくなる。
さらに、検知領域ブロック毎に検知領域の下限の高さを異なる値に決めてもよい。
例えば、軌道２４以外の軌道面２５が撮像されている検知領域ブロックついては、検知領域の第1の下限の高さ２９を閾値Ｔ１ａとし、軌道２４が撮像されている検知領域ブロックについては、検知領域の第２の下限の高さ３３を閾値Ｔ１ｂとしてもよい。Ｔ１ａ＝１５ｃｍとしたとき、実際の軌道の高さは16cm程度あることから、この閾値が軌道高さ２６よりも低いと軌道２４も検知領域２０に入ってしまう。そこで、軌道２４が撮像されている検知領域ブロックについては、閾値を、例えばＴ１ｂ＝Ｔ１ａ+１６ｃｍとすることによって、軌道２４が検知領域に入ることが無くなる。
【００３６】
検知領域生成手段１４０は、検知領域ブロックおよび検知領域閾値に関する情報を記憶し、記憶した検知領域ブロックおよび検知領域閾値に関する情報を物体検知手段１５０に出力する。
【００３７】
物体検知手段１５０は、被写体の高さに関する情報に基づいて、検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知する手段である。
【００３８】
まず、物体検知手段１５０は、高さ計測手段１３０によって出力された被写体高さに関する情報と、検知領域生成手段１４０によって出力された検知領域ブロックおよび検知領域閾値に関する情報とを入力する。
次に、物体検知手段１５０は、被写体高さに関する情報に基づいて、検知領域ブロックを抽出し、抽出された検知領域ブロック毎の距離情報z(X,Y)と対応する被写体高さ情報h(X,Y)が、検知領域閾値の範囲内であるか否かを判断することにより、検知領域内に存在する被写体の像の全部又は一部を検知する。
例えば、図７に示すように、検知領域２０内にプラットホーム２１からの転落者である人３０が存在する場合には、検知ブロック７０の各ブロック画像が抽出されることになる。
【００３９】
物体検知手段１５０は、検知領域内に存在する被写体の像の全部又は一部を検知したとき、検知領域閾値の範囲内であったブロック画像の位置を示す情報と被写体の高さに関する情報を物体情報生成手段１６０に出力する。
【００４０】
物体情報生成手段１６０は、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する手段である。
【００４１】
まず、物体情報生成手段１６０は、物体検知手段１５０によって出力された検知領域閾値の範囲内であったブロックの位置を示す情報と被写体の高さに関する情報とを入力する。
次に、物体情報生成手段１６０は、各閾値の範囲内であったブロックの位置を示す情報に基づいて、検知した被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成し、生成された検知物体情報と、被写体の高さに関する情報とを障害物判断手段１７０に出力する。
なお、検知物体情報は、画像に含まれる画素に基づいて算出される被写体の形態に関する面積、あるいは運動状態に関する連続検出時間、移動速度などが算出された情報である。
【００４２】
障害物判断手段１７０は、検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する手段である。
【００４３】
まず、障害物判断手段１７０は、物体情報生成手段１６０によって出力された検知物体情報と、被写体の高さに関する情報とを入力する。
次に、障害物判断手段１７０は、入力された検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する。例えば、障害物には、プラットホームから検知領域に転落した人、すなわち転落者も含まれる。
例えば、検知された被写体が転落者か否かを判断する方法は、被写体となる転落者の形態に関する面積を用いて、基準値と比較し判断する方法でもよい。判断となる基準値は、転落者が標準的な成人男性であることを想定すると、幅４０ｃｍ、身長１７０ｃｍとすれば、標準面積は、４０ × １７０＝６８００平方センチメートルとなる。転落者が大人の３分の１以上の大きさである子供等であることを想定すると、面積が約２２６７平方センチメートルから約6800平方センチメートルまでとなる。
障害物判断手段１７０は、検知された被写体を障害物と判断したとき、検知物体情報を通報手段１８０に出力する。
【００４４】
通報手段１８０は、障害物判断手段１７０によって出力された検知物体情報を入力とし、入力された検知物体情報を出力し通報する手段である。なお、通報する方法は、検知物体情報を表示するディスプレイ、モニタあるいはプリンタなどに出力してもよいし、さらにアラームなどを鳴動させてもよい。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置は、ステレオカメラによる撮像で得られる画像から、被写体の高さを含む３次元形状で測定するため、軌道上の障害物の認識精度を高めることができる。
【００４６】
図８は、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図である。
本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置２００は、複数のカメラを含むステレオカメラ１１０、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する三次元情報を生成する三次元情報計測手段１２０、被写体の高さに関する情報を生成する高さ計測手段１３０、障害物を検知する領域となる領域を生成する検知領域生成手段１４０、被写体の像の全部又は一部を検知する物体検知手段１５０、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する物体情報生成手段１６０、検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段１７０、検知物体情報を出力し通報する通報手段１８０、画像から１以上領域の軌道部分となる領域を生成する軌道領域生成手段２１０、軌道高さに関する情報を生成する軌道高さ情報生成手段２２０、および自己の計測性能を診断する自己診断手段２３０によって構成される。
なお、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置２００を構成する手段のうち、本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置１００を構成する手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。
【００４７】
軌道領域生成手段２１０は、ステレオカメラ１１０による撮像で得られた画像中の１以上の領域の軌道部分となる領域を生成する手段である。
【００４８】
ここで、画像中の複数領域の軌道部分である軌道領域の生成方法の一例を説明する。
図９は、軌道領域を示す図である。まず、図９で示すように、右画像３２中の領域を軌道を含むように１２個に分割する。軌道領域９０１から軌道領域９１２までの軌道領域が得られることとなる。
軌道領域生成手段２１０は、各軌道領域に含まれるブロック画像に関する情報を軌道高さ情報生成手段２２０に出力する。
【００４９】
軌道高さ情報生成手段２２０は、軌道領域毎に軌道の高さである軌道高さを測定し、各軌道高さに関する情報を生成する手段である。
まず、軌道高さ情報生成手段２２０は、軌道領域生成手段２１０によって出力された軌道領域に含まれるブロック画像に関する情報と、高さ計測手段１３０によって出力された被写体高さに関する情報とを入力とする。
軌道高さ情報生成手段２２０は、入力されたこれらの情報に基づいて、軌道の高さである軌道高さを測定し、各軌道高さに関する情報を生成し、生成された各軌道高さに関する情報を自己診断手段２３０に出力する。
【００５０】
以下に軌道高さに関する情報を生成する方法の一例を示す。
まず、軌道高さ情報生成手段２２０は、各軌道領域に含まれるブロック画像と対応する被写体高さの情報を抽出する。
次に、軌道高さ情報生成手段２２０は、抽出された各被写体高さの情報に基づいて上記軌道高さを測定する。
【００５１】
例えば、軌道高さ情報生成手段２２０は、軌道領域９０１に含まれる各ブロック画像と対応する被写体高さに関する情報に基づいて、複数の軌道の高さを示す値を得る。軌道高さは、これらの値の平均値、あるいはメディアン（中央値）としてもよい。または、複数の軌道の高さを示す値に基づいてヒストグラムを作成し最頻値となる高さとしてもよい。以上のように、軌道領域９０１から軌道領域９１２までの各軌道高さが生成される。
【００５２】
自己診断手段２３０は、各軌道高さが予め決められた範囲に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、計測性能の診断結果を出力する手段である。
自己診断手段２３０は、軌道高さ情報生成手段２２０によって出力された各軌道高さに関する情報を入力とし、入力された各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、自己診断結果を出力する。
【００５３】
例えば、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が所定の基準個数超えるか否かを判断し、所定の基準個数を超えれば、自己の計測性能を異常と診断し、所定の基準個数以下であれば、自己の計測性能を正常と診断してもよい。
具体的には、軌道の高さの範囲は、実際の軌道の高さは１６ｃｍ程度なので、計測誤差を考慮して、例えば、０ｃｍから３０ｃｍまで等とし予め決められる。０ｃｍから３０ｃｍまでとした場合、軌道領域９０１から軌道領域９１２までの軌道高さが上記範囲に含まれるか否かを判断する。そして、０ｃｍから３０ｃｍまでに含まれる軌道高さの個数が３、０ｃｍから３０ｃｍまでに含まれない軌道高さの個数が９であったとする。ここで、所定の基準個数が５に決められていた場合、範囲に含まれない軌道高さの個数が９であり、基準個数を超えるため、自己診断手段２３０は、計測性能を異常と診断する。なお、所定の基準個数を０とし、全ての軌道高さの個数が、予め決められた範囲に含まれない場合、計測性能を異常と診断してもよい。
【００５４】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置は、計測性能の診断結果を出力するため、計測性能が確認でき、障害物検知装置の信頼性を高めることができる。
【００５５】
図１０は、本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図である。
本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置３００は、複数のカメラを含むステレオカメラ１１０、画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に関する三次元情報を生成する三次元情報計測手段１２０、被写体の高さに関する情報を生成する高さ計測手段１３０、障害物を検知する領域となる領域を生成する検知領域生成手段１４０、被写体の像の全部又は一部を検知する物体検知手段１５０、検知された被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する物体情報生成手段１６０、検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段３７０、検知物体情報を出力し通報する通報手段１８０、画像中の１以上領域の軌道部分となる領域を生成する軌道領域生成手段２１０、軌道高さに関する情報を生成する軌道高さ情報生成手段２２０、自己の計測性能を診断する自己診断手段３９０、および受信手段３１０によって構成される。
なお、本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置３００を構成する手段のうち、本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置２００を構成する手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、それぞれの説明を省略する。
【００５６】
受信手段３１０は、外部装置によって送信された信号であって、列車が前記検知領域内又は前記軌道部分に存在するか否かを示す信号である列車有無信号を受信する手段である。
外部装置とは、プラットホーム付近に近づいた列車を検知するセンサなどでもよい。また、列車がプラットホームに近づいたとき、駅員がボタンを押下することによって列車有無信号を送信する装置などでもよい。
受信手段３１０は、受信した列車有無信号に含まれた列車有無情報を障害物判断手段３７０または自己診断手段３９０に出力する。
【００５７】
障害物判断手段３７０は、検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する手段である。
さらに、障害物判断手段３７０は、検知領域の上方を列車領域とし、被写体高さに関する情報に基づいて列車領域に存在する被写体の像の一部が列車か否かを判断する手段である。
【００５８】
まず、障害物判断手段３７０は、物体情報生成手段１６０によって出力された検知物体情報と、被写体の高さに関する情報と、受信手段３１０によって出力された列車有無情報と、自己診断手段３９０によって出力された列車判断結果情報とを入力する。
【００５９】
次に、列車が検知領域内に存在することが列車有無情報に示されていたときに、障害物判断手段３７０は、検知された被写体が障害物か否かを判断する動作を停止し、検知物体情報を通報手段１８０に出力しないことにより、通報を停止する。
また、列車が軌道部分に存在することが列車判断結果情報に示されていたときに、障害物判断手段３７０は、検知された被写体が障害物か否かを判断する動作を停止し、検知物体情報を通報手段１８０に出力しないことにより、通報を停止する。
【００６０】
障害物判断手段３７０は、入力された検知物体情報に基づいて、検知された被写体が障害物か否かを判断する。例えば、障害物には、プラットホームから検知領域に転落した人、すなわち転落者も含まれる。
ここで、予め決められた検知領域の上方の領域、例えば、列車の屋根が含まれる領域を列車領域とする。列車領域とは、例えば、図１１に示すように、ステレオカメラ１１０で撮像され得られた右画像３２中の列車領域１１０１である。
【００６１】
障害物判断手段３７０は、被写体の高さに関する情報に基づいて、列車領域に含まれる各ブロック画像から被写体高さを抽出し、抽出された各被写体高さが所定の基準値となる高さ以上か否かの判断に基づいて、被写体の像の一部が列車か否かを判断する。例えば、列車の高さは3.4m程度であるため、所定の基準値となる高さを3mとし、3m以上となるブロック画像が所定の基準個数を超えたとき、被写体の像の一部を列車と判断してもよい。
障害物判断手段３７０は、列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車か否かを判断した判断結果を示す情報である障害物判断結果情報を自己診断手段３９０に出力するようにしてもよい。
障害物判断手段３７０は、被写体の像の一部が列車であると判断したとき、検知物体情報を通報手段１８０に出力しない。
【００６２】
自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、計測性能の診断結果を出力する手段である。
自己診断手段３９０は、さらに、各軌道高さに基づいて、列車が軌道部分に存在するか否かを判断する手段である。
まず、自己診断手段３９０は、軌道高さ情報生成手段２２０によって出力された各軌道高さに関する情報と、受信手段３１０によって出力された列車有無情報とを入力する。また、自己診断手段３９０は、障害物判断手段３７０が障害物判断結果情報を出力したときには、障害物判断結果情報を入力する。
【００６３】
次に、列車が検知領域内に存在することが列車有無情報に示されていたときに、自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かの判断を行わず、計測性能の診断結果を出力しない。
また、列車が列車領域内に存在することが障害物判断結果情報に示されていたときに、自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かの判断を行わず、計測性能の診断結果を出力しない。
【００６４】
自己診断手段３９０は、入力された各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断し、判断結果に基づいて自己の計測性能を診断し、自己診断結果を出力する。
例えば、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が所定の基準個数を超えないか否かを判断し、所定の基準個数以下であれば、自己の計測性能を異常と診断し、所定の基準個数を超えれば、自己の計測性能を正常と診断してもよい。なお、所定の基準個数を０とし、全ての軌道高さの個数が、予め決められた範囲に含まれない場合、計測性能を異常、と診断してもよい。
【００６５】
また、自己診断手段３９０は、各軌道高さが予め決められた範囲に含まれる個数が所定の基準個数以下であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断してもよい。なお、予め決められた範囲に含まれる前記各軌道高さの個数が０であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断してもよい。
【００６６】
自己診断手段３９０は、列車が軌道部分に存在するか否かを判断し、判断結果を示す情報である列車判断結果情報を障害物判断手段３７０に出力する。自己診断手段３９０は、列車が軌道部分に存在すると判断したとき、自己診断結果を出力しない。
【００６７】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置は、駅を通過あるいは停車する列車を検知するため、誤報を防止でき、検知精度を高めることができる。また、誤った診断結果の出力を防止でき、自己診断の精度を高めることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、軌道上の障害物の認識精度を高める障害物検知装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図
【図２】駅構内の様子を示す図
【図３】検知領域と人との位置関係を示す図
【図４】ステレオカメラによる撮像で得られた左と右画像を示す図
【図５】画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像を示す図
【図６】被写体高さを測定する様子を示す図
【図７】ブロック画像を抽出する様子を示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図
【図９】軌道領域を示す図
【図１０】本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置のブロック構成を示す図
【図１１】列車の屋根が含まれる領域を示す図
【図１２】従来の障害物検知装置が撮像して得られた画像を示した図
【符号の説明】
２０ 検知領域
２１ プラットホーム
２２ プラットホームの屋根
２３ ステレオカメラの高さ
２４ 軌道
２５ 軌道面
２６ 軌道高さ
２７ プラットホームの高さ
２８ 検知領域の上限の高さ
２９ 検知領域の第１の下限の高さ
３０ 人
３１ カバン
３２ 右画像
３３ 検知領域の第２の下限の高さ
４０ 左カメラ
４１ 右カメラ
４２ 左画像
４３ 被写体距離
４４ レンズ焦点距離
４５ カメラ間隔
４６ 視差
５０ ブロック画像
５１ 座標化された画像
６０ 人の高さ
７０ 検知ブロック
１００、２００、３００ 障害物検知装置
１１０ ステレオカメラ
１２０ 三次元情報計測手段
１３０ 高さ計測手段
１４０ 検知領域生成手段
１５０ 物体検知手段
１６０ 物体情報生成手段
１７０、３７０ 障害物判断手段
１８０ 通報手段
２１０ 軌道領域生成手段
２２０ 軌道高さ情報生成手段
２３０、３９０ 自己診断手段
３１０ 受信手段
９０１、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８、９０９、９１０、９１１、９１２ 軌道領域
１１０１ 列車領域
１２０１ 鳥
１２０２ 画像
１２０３ カメラ
Claims (9)
- 列車の軌道が敷設された面である軌道面および同一の被写体を撮像する複数のカメラを含むステレオカメラと、前記ステレオカメラによる撮像で得られた画像を複数の領域に分割して得られる各ブロック画像に基づいて、前記軌道面から法線方向に前記被写体の一部までの距離である被写体高さを計測し、この被写体高さに関する情報を生成する手段と、前記軌道面上のプラットホーム寄りの周辺に位置する領域を検知領域とし、前記被写体高さに関する情報に基づいて、前記検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知する手段と、前記検知領域内に存在する前記被写体の像の全部又は一部を検知したとき、前記検知した被写体の形態又は運動状態に関する情報である検知物体情報を生成する手段と、前記検知物体情報に基づいて、前記検知された被写体が障害物か否かを判断する障害物判断手段と、
前記ステレオカメラによる撮像で得られた画像中の１以上の領域の軌道部分を対象に、前記軌道部分毎に前記軌道の高さである軌道高さを測定し、前記各軌道高さに関する情報を生成する手段と、
前記各軌道高さが予め決められた範囲内に含まれるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断する自己診断手段とを備え、前記計測性能の診断結果を出力することを特徴とする障害物検知装置。 - 前記自己診断手段は、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。
- 前記自己診断手段は、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数がゼロであるか否かを判断した結果に基づいて自己の計測性能を診断することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。
- 外部装置によって送信された信号であって、列車が前記検知領域内又は前記軌道部分に存在するか否かを示す信号である列車有無信号を受信する受信手段を備え、
前記自己診断手段は、前記列車有無信号に応じて前記診断結果を出力しないことを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。 - 前記障害物判断手段は、前記検知領域の上方を列車領域とし、前記被写体高さに関する情報に基づいて前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車か否かを判断し、
前記自己診断手段は、前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部が列車であると前記障害物判断手段によって判断されたとき、前記診断結果を出力しないことを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。 - 前記障害物判断手段は、前記被写体高さに関する情報に基づいて前記列車領域に存在する前記被写体の像の一部となる被写体高さが３メートル以上であったとき、前記被写体の像の一部が列車であると判断することを特徴とする請求項５に記載の障害物検知装置。
- 前記障害物判断手段が前記検知された被写体を障害物と判断したとき、前記検知物体情報を出力し通報する手段を備え、
前記自己診断手段は、前記各軌道高さに基づいて列車が前記軌道部分に存在するか否かを判断し、
前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。 - 前記自己診断手段は、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数が所定の基準個数以下であったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断し、
前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止することを特徴とする請求項７に記載の障害物検知装置。 - 前記自己診断手段は、前記各軌道高さが前記予め決められた範囲内に含まれると判断したときの前記各軌道高さの個数がゼロであったとき、前記軌道上に列車が存在すると判断し、
前記障害物判断手段は、前記自己診断手段によって列車が前記軌道部分に存在すると判断されたとき、前記通報を停止することを特徴とする請求項７に記載の障害物検知装置。
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