JP5811637B2 - 画像処理によるトロリ線摩耗測定装置 - Google Patents
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Description
図1ないし図12を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第1の実施例を説明する。本実施例はグレイスケール−トップハット処理(Gray Scale-Top Hat処理。以下、「GSTH処理」という)を行うことで、背景上のトロリ線以外の写り込み物を除去するものである。
照明3はラインセンサカメラ2によって撮影するトロリ線7の摩耗部(すなわちパンタグラフ8と接触する面)を照らすように設置される。
GSTH処理部4bにおいてGSTH処理が施されたラインセンサ画像(以下、GSTH画像という)はメモリM2を経て二値化処理部4cへ入力される。
ここで、GSTH処理とはその名の通り、グレイスケール画像に対してTop Hat処理をかけるものである。Top Hat処理とは原画像に対してオープニング(同じ回数分収縮→膨張処理)した画像を差し引く処理のことである。
(1)図3(b)に示すように、図3(a)に示す原画像11に対してN画素(図3では三画素)の範囲(以下、索敵範囲という)SD−1で最も暗い画素の輝度値を別バッファ(以下、収縮処理バッファという)12−1に書き込む。
(2)索敵範囲をずらし(図3では索敵範囲SD−2〜SD−M)、それぞれの索敵範囲SD−2〜SD−Mにおいて該索敵範囲SD−2〜SD−M内の最も暗い画素の輝度値を収縮処理バッファ12−2〜12−Mに書き込む。
(3)これにより、図4(a)に示す収縮処理画像12を作成する。
(4)続いて、図4(b)に示すように、収縮画像12に対してN画素(本実施例では三画素)の範囲(以下、索敵範囲)SL−1で最も明るい画素の輝度値を別バッファ(以下、膨張処理バッファという)13−1に書き込む。
(5)索敵範囲をずらし(図4では索敵範囲13−2〜13−M)、それぞれの索敵範囲SL−2〜SL−Mにおいて該索敵範囲SL−2〜SL−M内の最も明るい画素の輝度値を膨張処理バッファ13−2〜13−Mに書き込む。
(6)これにより、オープニング画像13を作成する。
(7)続いて、原画像11から(6)で作成したオープニング画像13を差し引く。
以上の処理を行うことで、図5に示すように画像内の暗い部分に囲まれた明るい画素を強調したGSTH画像14が得られる。
このとき、図7に示すように、ラインセンサ画像作成部4aにおいて作成されたラインセンサ画像21にはトロリ線7のほかにトロリ線7以外の屋根上、架線構造物等の物体9が写りこむ場合がある。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ4によってトロリ線7の摩耗量を測定することができる。
また、二値化処理を施した画像ではなくグレイスケール画像に対して収縮処理および膨張処理を行うので、トロリ線摩耗面7aが比較的暗い画像においてもトロリ線摩耗面7aと背景を切り分けることができる。
図13ないし図16を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第2の実施例を説明する。本実施例は標準偏差を用いて輝度が一様な領域を判定することで、背景上の明るさの斑を除去するものである。
B<L/2 ・・・ (1)
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ4によってトロリ線7の摩耗量を測定することができる。
また、塗りつぶしをしない区間であっても隣接する区間が塗りつぶし区間であった場合は写り込み物まで塗りつぶすようにしたため、確実にトロリ線摩耗面と背景の切り分けが行える。
図17および図18を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第3の実施例を説明する。本実施例は、図2に示し上述した第1の実施例の計測用コンピュータ4に、図13に示し上述した第2の実施例の標準偏差背景除去処理部4fを追加した例である。その他の構成は上述した第1の実施例の構成とおおむね同様であり、以下、類似する部材には同一の符号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。
二値化処理部4cは入力された背景除去画像に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリM2を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部4dに入力される。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ4によってトロリ線7の摩耗量を測定することができる。
また、まずGSTH処理を行ってトロリ線7以外の写り込み物を除去し、その後、標準偏差背景除去処理を行うことにより、より高精度にトロリ線の摩耗測定を行うことができる。
2 ラインセンサカメラ
3 照明装置
4 計測用コンピュータ
4a ラインセンサ画像作成部
4b GSTH処理部
4c 二値化処理部
4d トロリ線摩耗部エッジ検出部
4e トロリ線摩耗部幅計算部
5 記録装置
7 トロリ線
7a トロリ線摩耗部
7b トロリ線側面
8 パンタグラフ
10L,10R エッジ点
21,31 ラインセンサ画像
22 収縮処理画像
23 オープニング画像
24 GSTH画像
25 二値化画像
32 背景除去画像
M1,M2 メモリ
S1 第一区間
S2 第二区間
S3 第三区間
Claims (10)
- 車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく前記車両の屋根上に設置されて前記トロリ線を照らす照明手段と、前記車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、
前記画像処理手段が、
前記ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、
入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、
前記摩耗部分の両側のエッジの位置から前記トロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段と
を備え、
前記背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してGSTH処理を行って前記画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調したGSTH画像を作成するGSTH処理手段である
ことを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記GSTH処理手段が前記ラインセンサ画像に対してGSTH処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記GSTH画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記GSTH画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく前記車両の屋根上に設置されて前記トロリ線を照らす照明手段と、前記車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、
前記画像処理手段が、
前記ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、
入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、
前記摩耗部分の両側のエッジの位置から前記トロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段と
を備え、
前記背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段である
ことを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する
ことを特徴とする請求項3記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさである
ことを特徴とする請求項3記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記標準偏差背景除去処理手段が前記ラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記画像処理手段が前記背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備える
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する
ことを特徴とする請求項7記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさである
ことを特徴とする請求項7記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。 - 前記GSTH処理手段が前記ラインセンサ画像に対してGSTH処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記GSTH画像を作成し、
前記標準偏差背景除去処理手段が前記GSTH画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記GSTH画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
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