JPH0611316A - 物体計測用画像処理装置 - Google Patents
物体計測用画像処理装置Info
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- JPH0611316A JPH0611316A JP17098392A JP17098392A JPH0611316A JP H0611316 A JPH0611316 A JP H0611316A JP 17098392 A JP17098392 A JP 17098392A JP 17098392 A JP17098392 A JP 17098392A JP H0611316 A JPH0611316 A JP H0611316A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の撮像装置毎に画像処理器を設けること
なく1台の画像処理器で実時間にて所要の画像処理を行
え、大きなコストアップを招くことなく、間隔を隔てて
存在する複数の対象物体について計測精度が改善された
所要の計測情報を得る。 【構成】 右側CCDカメラ11Rは光源2からの平板状
光Sにより右側レールRR上に生じる光切断線の像を撮像
し、左側CCDカメラ11Lは左側レールRL上に生じる光
切断線の像を撮像する。両カメラ11R,11Lは、外部同
期信号発生器12からの同期信号により同期走査される。
映像信号合成器13は、両カメラ11R,11Lからの各映像
信号を、同一フィールド内の所要の区間において切り替
えて1フィールド毎に1画像に相当する映像信号に合成
する。画像処理器14は、前記合成映像信号による画像を
1フィールド毎に解析処理し、左右のレールRR,RLの上
面内側かど部の二次元座標を求める。
なく1台の画像処理器で実時間にて所要の画像処理を行
え、大きなコストアップを招くことなく、間隔を隔てて
存在する複数の対象物体について計測精度が改善された
所要の計測情報を得る。 【構成】 右側CCDカメラ11Rは光源2からの平板状
光Sにより右側レールRR上に生じる光切断線の像を撮像
し、左側CCDカメラ11Lは左側レールRL上に生じる光
切断線の像を撮像する。両カメラ11R,11Lは、外部同
期信号発生器12からの同期信号により同期走査される。
映像信号合成器13は、両カメラ11R,11Lからの各映像
信号を、同一フィールド内の所要の区間において切り替
えて1フィールド毎に1画像に相当する映像信号に合成
する。画像処理器14は、前記合成映像信号による画像を
1フィールド毎に解析処理し、左右のレールRR,RLの上
面内側かど部の二次元座標を求める。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば光切断法を利
用して鉄道における左右のレールの特定部位の位置を検
出することなどの、間隔を隔てて存在する複数の対象物
体ついての形状、寸法、位置などの光学式計測に使用さ
れる物体計測用画像処理装置に関するものである。
用して鉄道における左右のレールの特定部位の位置を検
出することなどの、間隔を隔てて存在する複数の対象物
体ついての形状、寸法、位置などの光学式計測に使用さ
れる物体計測用画像処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄道における保守点検作業のひとつとし
て、トンネル、橋梁、駅舎などの線路周辺構造物の経年
変化を調べてそのメンテナンス時期を正確に把握するた
め、また、線路周辺構造物についての建築限界に対する
検査を行うために、これらの線路周辺構造物のレール
(軌道)に沿う側の三次元形状を計測することが行われ
ている。
て、トンネル、橋梁、駅舎などの線路周辺構造物の経年
変化を調べてそのメンテナンス時期を正確に把握するた
め、また、線路周辺構造物についての建築限界に対する
検査を行うために、これらの線路周辺構造物のレール
(軌道)に沿う側の三次元形状を計測することが行われ
ている。
【0003】本出願人は、先に、上記のような線路周辺
構造物のレールに沿う側の三次元形状を計測するように
した線路周辺構造物の三次元形状計測装置を提案してい
る(特願平3 −332101号)。図7は、この従来技術に係
る、線路周辺構造物の三次元形状計測装置の全体構成を
示す図、図8は図7に示す三次元形状計測装置の概略を
示す斜視図である。また、図9は図7に示す三次元形状
計測装置による三次元形状計測方法を説明するための
図、図10は図7に示す三次元形状計測装置によるレール
間の中点を求める方法を説明するための図、図11は、図
7に示す構造物用CCDカメラにより得られる、トンネ
ル壁面上に生じる光切断線の画像の説明図、図12は、図
7に示すレール用CCDカメラにより得られる、レール
上に生じる光切断線の画像の説明図である。
構造物のレールに沿う側の三次元形状を計測するように
した線路周辺構造物の三次元形状計測装置を提案してい
る(特願平3 −332101号)。図7は、この従来技術に係
る、線路周辺構造物の三次元形状計測装置の全体構成を
示す図、図8は図7に示す三次元形状計測装置の概略を
示す斜視図である。また、図9は図7に示す三次元形状
計測装置による三次元形状計測方法を説明するための
図、図10は図7に示す三次元形状計測装置によるレール
間の中点を求める方法を説明するための図、図11は、図
7に示す構造物用CCDカメラにより得られる、トンネ
ル壁面上に生じる光切断線の画像の説明図、図12は、図
7に示すレール用CCDカメラにより得られる、レール
上に生じる光切断線の画像の説明図である。
【0004】図7、図8に示すように、この線路周辺構
造物の三次元形状計測装置は、レール(軌道)RR,RL上
を走行する移動台車1を備え、この移動台車1上に設け
られた、レールRR,RLに略直交する面内つまり移動台車
1の走行方向(図に白抜き矢印で示す)に略直交する面
内にトンネルTの壁面及びレールRR,RLへ向けて放射状
に広がる平板状光Sを投射する光源2と、光源2からの
平板状光SによってトンネルTの壁面上に生じる光切断
線を移動台車1の走行にともなって順次撮像する構造物
用CCDカメラ3と、このカメラ3と同期走査され、平
板状光SによってレールRR,RL上に生じる光切断線を撮
像するレール用CCDカメラ4と、画像処理装置5と、
計算機6とにより構成されている。
造物の三次元形状計測装置は、レール(軌道)RR,RL上
を走行する移動台車1を備え、この移動台車1上に設け
られた、レールRR,RLに略直交する面内つまり移動台車
1の走行方向(図に白抜き矢印で示す)に略直交する面
内にトンネルTの壁面及びレールRR,RLへ向けて放射状
に広がる平板状光Sを投射する光源2と、光源2からの
平板状光SによってトンネルTの壁面上に生じる光切断
線を移動台車1の走行にともなって順次撮像する構造物
用CCDカメラ3と、このカメラ3と同期走査され、平
板状光SによってレールRR,RL上に生じる光切断線を撮
像するレール用CCDカメラ4と、画像処理装置5と、
計算機6とにより構成されている。
【0005】上記構造物用CCDカメラ3は、トンネル
壁面上に生じる光切断線の画像(図11参照)が1フィー
ルド毎(1/60秒)に得られるフィールド蓄積型のCCD
カメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP1 が角度
θ1 をなして交差するように移動台車1に固定されてい
る。また、移動台車1の動揺による計測誤差をなくす目
的で設けられた上記レール用CCDカメラ4は、レール
RR,RL上に生じる光切断線の画像(図12参照)が1フィ
ールド毎(1/60秒)に得られる同じくフィールド蓄積型
のCCDカメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP
2 が角度θ2 をなして交差するように移動台車1に固定
されている。上記構造物用CCDカメラ3は、トンネル
壁面上に生じる光切断線の画像(図11参照)が1フィー
ルド毎(1/60秒)に得られるフィールド蓄積型のCCD
カメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP1 が角度
θ1 をなして交差するように移動台車1に固定されてい
る。また、移動台車1の動揺による計測誤差をなくす目
的で設けられた上記レール用CCDカメラ4は、レール
RR,RL上に生じる光切断線の画像(図12参照)が1フィ
ールド毎(1/60秒)に得られる同じくフィールド蓄積型
のCCDカメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP
2 が角度θ2 をなして交差するように移動台車1に固定
されている。なお、図7において、レール用CCDカメ
ラ4については図示省略してあるが、u及びvは、光切
断線画像上における直交座標系を定めるものであり、u
は水平走査線方向、vはuに垂直な方向を示す(図11及
び図12参照)。
壁面上に生じる光切断線の画像(図11参照)が1フィー
ルド毎(1/60秒)に得られるフィールド蓄積型のCCD
カメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP1 が角度
θ1 をなして交差するように移動台車1に固定されてい
る。また、移動台車1の動揺による計測誤差をなくす目
的で設けられた上記レール用CCDカメラ4は、レール
RR,RL上に生じる光切断線の画像(図12参照)が1フィ
ールド毎(1/60秒)に得られる同じくフィールド蓄積型
のCCDカメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP
2 が角度θ2 をなして交差するように移動台車1に固定
されている。上記構造物用CCDカメラ3は、トンネル
壁面上に生じる光切断線の画像(図11参照)が1フィー
ルド毎(1/60秒)に得られるフィールド蓄積型のCCD
カメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP1 が角度
θ1 をなして交差するように移動台車1に固定されてい
る。また、移動台車1の動揺による計測誤差をなくす目
的で設けられた上記レール用CCDカメラ4は、レール
RR,RL上に生じる光切断線の画像(図12参照)が1フィ
ールド毎(1/60秒)に得られる同じくフィールド蓄積型
のCCDカメラであって、平板状光Sの面にその光軸CP
2 が角度θ2 をなして交差するように移動台車1に固定
されている。なお、図7において、レール用CCDカメ
ラ4については図示省略してあるが、u及びvは、光切
断線画像上における直交座標系を定めるものであり、u
は水平走査線方向、vはuに垂直な方向を示す(図11及
び図12参照)。
【0006】画像処理装置5は、構造物用CCDカメラ
3によって得られる光切断画像毎にその画像上でのトン
ネルTの壁面を示す光切断線の二次元座標(二次元位置
座標)を求めるとともに、レール用CCDカメラ4によ
って得られる光切断画像毎にその画像上での各レールR
R,RLの上面内側かど部を示す光切断線の二次元座標
(二次元位置座標)を求めるためのものである。計算機
6は、画像処理装置5で得た上記座標に基づいて、構造
物直交座標系O−XYZにおいて、移動台車1の走行に
応じてレールRR,RL間(軌間)の中点Oi を基準点とし
てトンネルT壁面における壁面形状を示す光切断線の三
次元座標を算出するためのものである。
3によって得られる光切断画像毎にその画像上でのトン
ネルTの壁面を示す光切断線の二次元座標(二次元位置
座標)を求めるとともに、レール用CCDカメラ4によ
って得られる光切断画像毎にその画像上での各レールR
R,RLの上面内側かど部を示す光切断線の二次元座標
(二次元位置座標)を求めるためのものである。計算機
6は、画像処理装置5で得た上記座標に基づいて、構造
物直交座標系O−XYZにおいて、移動台車1の走行に
応じてレールRR,RL間(軌間)の中点Oi を基準点とし
てトンネルT壁面における壁面形状を示す光切断線の三
次元座標を算出するためのものである。
【0007】ここで、直交座標系について説明してお
く。構造物直交座標系O−XYZは、図8に示すよう
に、レールRR,RLの所定位置におけるレールRR,RL間の
中点を原点Oとし、レールRR,RLの延びる方向(移動台
車1の走行方向)をX軸として設定されており、そのY
軸はトンネルTの幅方向を示し、そのZ軸はトンネルT
の高さ方向を示している。また、図9に示すように、構
造物用CCDカメラ3の撮像レンズの主点を原点O1iと
する構造物用カメラ直交座標系O1i−XYZと、レール
用CCDカメラ4の撮像レンズの主点を原点O2iとする
レール用カメラ直交座標系O2i−XYZとは、その各軸
が上記構造物直交座標系O−XYZのそれと平行になる
ように設定されている。ここで、サフィックスi(i=
1〜n)は、移動台車1の走行にともなって平板状光S
の投射により順次形成されるトンネル断面の番号を表す
ものであり、上記座標系O1i−XYZ,O2i−XYZ
は、トンネルTの1断面に相当するトンネル断面iにお
いて設定される座標系を意味している。
く。構造物直交座標系O−XYZは、図8に示すよう
に、レールRR,RLの所定位置におけるレールRR,RL間の
中点を原点Oとし、レールRR,RLの延びる方向(移動台
車1の走行方向)をX軸として設定されており、そのY
軸はトンネルTの幅方向を示し、そのZ軸はトンネルT
の高さ方向を示している。また、図9に示すように、構
造物用CCDカメラ3の撮像レンズの主点を原点O1iと
する構造物用カメラ直交座標系O1i−XYZと、レール
用CCDカメラ4の撮像レンズの主点を原点O2iとする
レール用カメラ直交座標系O2i−XYZとは、その各軸
が上記構造物直交座標系O−XYZのそれと平行になる
ように設定されている。ここで、サフィックスi(i=
1〜n)は、移動台車1の走行にともなって平板状光S
の投射により順次形成されるトンネル断面の番号を表す
ものであり、上記座標系O1i−XYZ,O2i−XYZ
は、トンネルTの1断面に相当するトンネル断面iにお
いて設定される座標系を意味している。
【0008】上記のように構成されるこの例での線路周
辺構造物の三次元形状計測装置は、トンネルTの壁面上
及びレールRR,RL上に生じる光切断線を順次撮像し、ト
ンネルTの1断面i毎の上記光切断線の位置座標に基づ
いて、レールRR,RLに沿うトンネルT壁面の三次元形状
を移動台車1を走行させながら連続的に計測するもので
ある。ここでは、理解を容易にするため、トンネルTの
1断面iにおける動作について以下に説明する。
辺構造物の三次元形状計測装置は、トンネルTの壁面上
及びレールRR,RL上に生じる光切断線を順次撮像し、ト
ンネルTの1断面i毎の上記光切断線の位置座標に基づ
いて、レールRR,RLに沿うトンネルT壁面の三次元形状
を移動台車1を走行させながら連続的に計測するもので
ある。ここでは、理解を容易にするため、トンネルTの
1断面iにおける動作について以下に説明する。
【0009】光源2により平板状光Sが投射されると、
構造物用CCDカメラ3によりトンネルTの壁面上にそ
の周方向に沿って生じる光切断線が撮像されるととも
に、レール用CCDカメラ4によりレールRR,RL上に生
じる光切断線が撮像され、それらの映像信号が画像処理
装置5に与えられる。
構造物用CCDカメラ3によりトンネルTの壁面上にそ
の周方向に沿って生じる光切断線が撮像されるととも
に、レール用CCDカメラ4によりレールRR,RL上に生
じる光切断線が撮像され、それらの映像信号が画像処理
装置5に与えられる。
【0010】画像処理装置5は、その一方の画像処理器
において、図11に示すように、構造物用CCDカメラ3
から1フィールド毎(1/60秒)に与えられる1画像の映
像信号について、各水平走査線上における輝度レベルが
所定値以上に変化する位置を検出する解析処理を行うこ
とにより、光切断画像上でのトンネル壁面を示す光切断
線の二次元座標Ck (u,v),k=1〜Nをビデオレ
ート(1/60秒)にて求める。ここで、kは水平走査線の
番号を表し、その本数は240 本程度である。
において、図11に示すように、構造物用CCDカメラ3
から1フィールド毎(1/60秒)に与えられる1画像の映
像信号について、各水平走査線上における輝度レベルが
所定値以上に変化する位置を検出する解析処理を行うこ
とにより、光切断画像上でのトンネル壁面を示す光切断
線の二次元座標Ck (u,v),k=1〜Nをビデオレ
ート(1/60秒)にて求める。ここで、kは水平走査線の
番号を表し、その本数は240 本程度である。
【0011】また、画像処理装置5は、もう一方のその
画像処理器において、図12に示すように、レール用CC
Dカメラ4から1フィールド毎(1/60秒)に与えられる
1画像の映像信号について、各水平走査線上における輝
度レベルが所定値以上に変化する位置のパータンの特徴
を抽出する解析処理を行うことにより、右側レールRRの
上面内側かど部の位置を示す光切断線の二次元座標C
k=kR(u,v)と、左側レールRLの上面内側かど部位置
を示す光切断線の二次元座標Ck=kL(u,v)とをビデ
オレート(1/60秒)にて求める。ここで、kRは右側レ
ールRRの上面内側かど部を示す光切断線位置に対応する
水平走査線の番号を表し、kLは左側レールRLの上面内
側の縁部を示す光切断線位置に対応する水平走査線の番
号を表す。ビデオレート(1/60秒)にて得られたこれら
の二次元座標のデータは、ブランキング時間(約 1.2ms
ec)の期間に計算機6に与えられる。
画像処理器において、図12に示すように、レール用CC
Dカメラ4から1フィールド毎(1/60秒)に与えられる
1画像の映像信号について、各水平走査線上における輝
度レベルが所定値以上に変化する位置のパータンの特徴
を抽出する解析処理を行うことにより、右側レールRRの
上面内側かど部の位置を示す光切断線の二次元座標C
k=kR(u,v)と、左側レールRLの上面内側かど部位置
を示す光切断線の二次元座標Ck=kL(u,v)とをビデ
オレート(1/60秒)にて求める。ここで、kRは右側レ
ールRRの上面内側かど部を示す光切断線位置に対応する
水平走査線の番号を表し、kLは左側レールRLの上面内
側の縁部を示す光切断線位置に対応する水平走査線の番
号を表す。ビデオレート(1/60秒)にて得られたこれら
の二次元座標のデータは、ブランキング時間(約 1.2ms
ec)の期間に計算機6に与えられる。
【0012】上記二次元座標のデータが与えられると、
計算機6は、次のフィールド時間(約16msec)の間に、
まず、画像処理装置5からの、光切断画像上でのトンネ
ルTの壁面を示す光切断線の二次元座標Ck (u,
v),k=1〜Nに基づいて、上記構造物用カメラ直交
座標系O1i−XYZにおけるトンネル壁面上の光切断線
の三次元座標Pi k (Xi k ,Yi k ,Zi k ),k=
1 〜Nを、所定の式により算出する。そして、図9に示
すように、構造物用CCDカメラ3の主点である原点O
1iを始点とし、上記算出された点Pi k (Xi k ,Yi
k ,Zi k )を終点とするベクトルPi k measを求め
る。
計算機6は、次のフィールド時間(約16msec)の間に、
まず、画像処理装置5からの、光切断画像上でのトンネ
ルTの壁面を示す光切断線の二次元座標Ck (u,
v),k=1〜Nに基づいて、上記構造物用カメラ直交
座標系O1i−XYZにおけるトンネル壁面上の光切断線
の三次元座標Pi k (Xi k ,Yi k ,Zi k ),k=
1 〜Nを、所定の式により算出する。そして、図9に示
すように、構造物用CCDカメラ3の主点である原点O
1iを始点とし、上記算出された点Pi k (Xi k ,Yi
k ,Zi k )を終点とするベクトルPi k measを求め
る。
【0013】さらに、計算機6は、画像処理装置5から
の、光切断画像上での右側レールRRの上面内側の縁部を
示す光切断線の二次元座標Ck=kR(u,v)に基づい
て、レール用CCDカメラ4の主点を原点O2iとするレ
ール用カメラ直交座標系O2i−XYZにおける右側レー
ルRRの上面内側かど部を示す光切断線の三次元座標rRi
(XRi,YRi,ZRi)を、所定の式により算出する。ま
た、同様にして、光切断画像上での左側レールRLの上面
内側かど部を示す光切断線の二次元座標Ck=kL(u,
v)に基づいて、上記直交座標系O2i−XYZにおける
左側レールRLの上面内側の縁部を示す光切断線の三次元
座標rLi(XLi,YLi,ZLi)を、所定の式により算出
する。そして、図10に示すように、レール用CCDカメ
ラ4の主点である原点O2iを始点とし、上記算出された
点rRi(XRi,YRi,ZRi)を終点とするベクトルRRi
と、原点O2iを始点とし、上記算出された点r
Li(XLi,YLi,ZLi)を終点とするベクトルRLiとを
求める。これらのベクトルRRi,RLiから、ROi=(R
Ri+RLi)/2の計算により、原点O2iを始点とし、レ
ールRR,RL間の中点Oi を終点とするベクトルROiを求
める。
の、光切断画像上での右側レールRRの上面内側の縁部を
示す光切断線の二次元座標Ck=kR(u,v)に基づい
て、レール用CCDカメラ4の主点を原点O2iとするレ
ール用カメラ直交座標系O2i−XYZにおける右側レー
ルRRの上面内側かど部を示す光切断線の三次元座標rRi
(XRi,YRi,ZRi)を、所定の式により算出する。ま
た、同様にして、光切断画像上での左側レールRLの上面
内側かど部を示す光切断線の二次元座標Ck=kL(u,
v)に基づいて、上記直交座標系O2i−XYZにおける
左側レールRLの上面内側の縁部を示す光切断線の三次元
座標rLi(XLi,YLi,ZLi)を、所定の式により算出
する。そして、図10に示すように、レール用CCDカメ
ラ4の主点である原点O2iを始点とし、上記算出された
点rRi(XRi,YRi,ZRi)を終点とするベクトルRRi
と、原点O2iを始点とし、上記算出された点r
Li(XLi,YLi,ZLi)を終点とするベクトルRLiとを
求める。これらのベクトルRRi,RLiから、ROi=(R
Ri+RLi)/2の計算により、原点O2iを始点とし、レ
ールRR,RL間の中点Oi を終点とするベクトルROiを求
める。
【0014】一方、構造物用CCDカメラ3とレール用
CCDカメラ4とは剛体的に固定されその位置関係が予
め定められているので、レール用CCDカメラ4の主点
(原点O2i)を始点とし、構造物用CCDカメラ3の主
点(原点O1i)を終点とするベクトルKは一定である。
したがって、レールRR,RL間の中点Oi を始点とし、上
記点Pi k (Xi k ,Yi k ,Zi k )を終点とするベ
クトルPi k trueは、Pi k true=Pi k meas+K−R
Oiにより与えられる。このベクトルPi k trueが計算機
6により求められる。
CCDカメラ4とは剛体的に固定されその位置関係が予
め定められているので、レール用CCDカメラ4の主点
(原点O2i)を始点とし、構造物用CCDカメラ3の主
点(原点O1i)を終点とするベクトルKは一定である。
したがって、レールRR,RL間の中点Oi を始点とし、上
記点Pi k (Xi k ,Yi k ,Zi k )を終点とするベ
クトルPi k trueは、Pi k true=Pi k meas+K−R
Oiにより与えられる。このベクトルPi k trueが計算機
6により求められる。
【0015】このようにして、移動台車1の走行に応じ
てレールRR,RL間の中点Oi を基準点としてトンネルT
の壁面上の光切断線の三次元座標を求めて、走行中の移
動台車1が動揺しても、これによる計測誤差が極めて小
さくなるようにすることにより、レールRR,RLに沿うト
ンネル壁面の三次元形状を、移動台車1の動揺に影響さ
れることなく、計測するようにしている。
てレールRR,RL間の中点Oi を基準点としてトンネルT
の壁面上の光切断線の三次元座標を求めて、走行中の移
動台車1が動揺しても、これによる計測誤差が極めて小
さくなるようにすることにより、レールRR,RLに沿うト
ンネル壁面の三次元形状を、移動台車1の動揺に影響さ
れることなく、計測するようにしている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
係る三次元形状計測装置では、トータルの測定精度(計
測精度)は、移動台車1の動揺による測定誤差(計測誤
差)を補正してこれをなくすための上記ベクトルROiの
測定精度と上記ベクトルPi k measの測定精度との和に
より決まる。したがって、平板状光Sによって左右のレ
ールRR,RL上に生じる光切断線を撮像するレール用CC
Dカメラ4の検出分解能はできる限り高い方がよい。
係る三次元形状計測装置では、トータルの測定精度(計
測精度)は、移動台車1の動揺による測定誤差(計測誤
差)を補正してこれをなくすための上記ベクトルROiの
測定精度と上記ベクトルPi k measの測定精度との和に
より決まる。したがって、平板状光Sによって左右のレ
ールRR,RL上に生じる光切断線を撮像するレール用CC
Dカメラ4の検出分解能はできる限り高い方がよい。
【0017】そこで、上述した従来例における撮像装置
としてのレール用CCDカメラ4の検出分解能について
説明する。図13は図7に示す三次元形状計測装置におい
て国内で主に使用されている鉄道レールを撮像する場合
の撮像装置の視野を説明するための図である。レールR
R,RLの軌間は1067mmに定められており、1台のレール
用CCDカメラ4を用いて左右のレールRR,RL上に生じ
る光切断線を撮像しようとする場合、図13に示すような
範囲の視野をとる必要がある。
としてのレール用CCDカメラ4の検出分解能について
説明する。図13は図7に示す三次元形状計測装置におい
て国内で主に使用されている鉄道レールを撮像する場合
の撮像装置の視野を説明するための図である。レールR
R,RLの軌間は1067mmに定められており、1台のレール
用CCDカメラ4を用いて左右のレールRR,RL上に生じ
る光切断線を撮像しようとする場合、図13に示すような
範囲の視野をとる必要がある。
【0018】つまり、v方向(走査線に垂直な方向)視
野は、移動台車1の動揺があっても両方のレールRR,RL
が常に視野内に収まるように±20mmのマージンを設定し
て1300mmとなり、u方向(走査線方向)視野は、レール
用CCDカメラ4の光軸が平板状光Sの面に45度の角度
をなして配されていることに基づく計算から、2675mmと
なる。なお、2次元配列されたCCD撮像素子の寸法
は、u方向寸法が15.75μm×512 画素から8.064 mmで
あり、v方向寸法が26μm×240 画素から6.24mmであ
る。したがって、1台のレール用CCDカメラ4を用い
て左右のレールRR,RL上に生じる光切断線を撮像しよう
とする場合、u方向の検出分解能Δuは、Δu=2675/
512 =5.2 mmとなり、v方向の検出分解能Δvは、Δv
=1300/240=5.4 mmとなる。
野は、移動台車1の動揺があっても両方のレールRR,RL
が常に視野内に収まるように±20mmのマージンを設定し
て1300mmとなり、u方向(走査線方向)視野は、レール
用CCDカメラ4の光軸が平板状光Sの面に45度の角度
をなして配されていることに基づく計算から、2675mmと
なる。なお、2次元配列されたCCD撮像素子の寸法
は、u方向寸法が15.75μm×512 画素から8.064 mmで
あり、v方向寸法が26μm×240 画素から6.24mmであ
る。したがって、1台のレール用CCDカメラ4を用い
て左右のレールRR,RL上に生じる光切断線を撮像しよう
とする場合、u方向の検出分解能Δuは、Δu=2675/
512 =5.2 mmとなり、v方向の検出分解能Δvは、Δv
=1300/240=5.4 mmとなる。
【0019】上記のような値よりも検出分解能を高めて
高精度の計測を行うためにはNTSC方式による撮像装
置を用いる限り、撮像装置の台数を増やすようにするし
かない。上述した従来技術に係る三次元形状計測装置に
おいては、間隔を隔てて存在する複数の対象物体の光学
像の例としての左右のレールRR,RL上に生じる光切断線
を、左右のレールRR,RLに対応して1台づつ2台の撮像
装置により撮像するようにした場合、移動台車1を走行
させながらその走行中にトンネル壁面の三次元形状を計
測するようにしているので、上記2台の撮像装置により
得られた画像を実時間にて解析処理するために各撮像装
置毎に合計2台の画像処理器を設けるとなると、装置コ
ストが大幅にアップするという欠点がある。
高精度の計測を行うためにはNTSC方式による撮像装
置を用いる限り、撮像装置の台数を増やすようにするし
かない。上述した従来技術に係る三次元形状計測装置に
おいては、間隔を隔てて存在する複数の対象物体の光学
像の例としての左右のレールRR,RL上に生じる光切断線
を、左右のレールRR,RLに対応して1台づつ2台の撮像
装置により撮像するようにした場合、移動台車1を走行
させながらその走行中にトンネル壁面の三次元形状を計
測するようにしているので、上記2台の撮像装置により
得られた画像を実時間にて解析処理するために各撮像装
置毎に合計2台の画像処理器を設けるとなると、装置コ
ストが大幅にアップするという欠点がある。
【0020】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、間隔を隔てて存在する複数の対象物体の
光学像を各対象物体毎にそれぞれの撮像装置により同期
して撮像し、これら複数の撮像装置からの各映像信号を
切り替えて1フィールド毎に1画像に相当する映像信号
に合成し、この合成映像信号による画像を実時間にて画
像処理器により解析処理する構成とすることにより、複
数の撮像装置毎にそれぞれの画像処理器を設けることな
く例えば1台の画像処理器で実時間にて所要の画像処理
を行え、装置の大幅なコストアップを招くことなく、間
隔を隔てて存在する複数の対象物体について計測精度が
改善された所要の計測情報を得ることができる、物体計
測用画像処理装置の提供を目的とする。
ものであって、間隔を隔てて存在する複数の対象物体の
光学像を各対象物体毎にそれぞれの撮像装置により同期
して撮像し、これら複数の撮像装置からの各映像信号を
切り替えて1フィールド毎に1画像に相当する映像信号
に合成し、この合成映像信号による画像を実時間にて画
像処理器により解析処理する構成とすることにより、複
数の撮像装置毎にそれぞれの画像処理器を設けることな
く例えば1台の画像処理器で実時間にて所要の画像処理
を行え、装置の大幅なコストアップを招くことなく、間
隔を隔てて存在する複数の対象物体について計測精度が
改善された所要の計測情報を得ることができる、物体計
測用画像処理装置の提供を目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明による物体計測用画像処理装置は、間隔
を隔てて存在する複数の対象物体に光を投射する光源
と、外部同期信号発生器と、この外部同期信号発生器か
らの同期信号によって同期走査され、前記複数の対象物
体の光学像を各対象物体毎にそれぞれ撮像する複数の撮
像装置と、この複数の撮像装置からの各映像信号を、同
一フィールド内の所要の区間において前記外部同期信号
発生器からの同期信号に基づいて切り替えて1フィール
ド毎に1画像に相当する映像信号に合成し、合成映像信
号として出力とする映像信号合成器と、この映像信号合
成器からの合成映像信号による画像を前記外部同期信号
発生器からの同期信号に基づいて1フィールド毎に解析
処理し、前記複数の対象物体についての所要の計測情報
を求める画像処理器とを備えたことを特徴とする。
めに、この発明による物体計測用画像処理装置は、間隔
を隔てて存在する複数の対象物体に光を投射する光源
と、外部同期信号発生器と、この外部同期信号発生器か
らの同期信号によって同期走査され、前記複数の対象物
体の光学像を各対象物体毎にそれぞれ撮像する複数の撮
像装置と、この複数の撮像装置からの各映像信号を、同
一フィールド内の所要の区間において前記外部同期信号
発生器からの同期信号に基づいて切り替えて1フィール
ド毎に1画像に相当する映像信号に合成し、合成映像信
号として出力とする映像信号合成器と、この映像信号合
成器からの合成映像信号による画像を前記外部同期信号
発生器からの同期信号に基づいて1フィールド毎に解析
処理し、前記複数の対象物体についての所要の計測情報
を求める画像処理器とを備えたことを特徴とする。
【0022】
【作用】この発明による物体計測用画像処理装置におい
ては、光源からの光が間隔を隔てて存在する複数の対象
物体に投射され、これら複数の対象物体の光学像が各対
象物体毎にそれぞれの撮像装置により撮像される。外部
同期信号発生器からの同期信号によって同期走査される
これらの撮像装置からの各映像信号が、映像信号合成器
により、同一フィールド内の所要の区間において外部同
期信号発生器からの同期信号に基づいて切り替えられ1
フィールド毎に1画像に相当する映像信号に合成され
て、合成映像信号として画像処理器へ与えられる。画像
処理器は、映像信号合成器からの合成映像信号による画
像を、外部同期信号発生器からの同期信号に基づいて1
フィールド毎に解析処理し、複数の対象物体についての
所要の計測情報を求める。
ては、光源からの光が間隔を隔てて存在する複数の対象
物体に投射され、これら複数の対象物体の光学像が各対
象物体毎にそれぞれの撮像装置により撮像される。外部
同期信号発生器からの同期信号によって同期走査される
これらの撮像装置からの各映像信号が、映像信号合成器
により、同一フィールド内の所要の区間において外部同
期信号発生器からの同期信号に基づいて切り替えられ1
フィールド毎に1画像に相当する映像信号に合成され
て、合成映像信号として画像処理器へ与えられる。画像
処理器は、映像信号合成器からの合成映像信号による画
像を、外部同期信号発生器からの同期信号に基づいて1
フィールド毎に解析処理し、複数の対象物体についての
所要の計測情報を求める。
【0023】
【実施例】以下、この発明を、光切断法を利用して行う
鉄道におけるトンネル壁面の三次元形状計測において、
左右のレールの特定部位の位置検出に適用した場合の実
施例について説明する。図1は、この発明の一実施例に
よる物体計測用画像処理装置が適用される、線路周辺構
造物の三次元形状計測装置の全体構成を示す斜視図、図
2は図1に示す物体計測用画像処理装置の構成を説明す
るための図である。なお、先の図7に示される装置の構
成と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。
鉄道におけるトンネル壁面の三次元形状計測において、
左右のレールの特定部位の位置検出に適用した場合の実
施例について説明する。図1は、この発明の一実施例に
よる物体計測用画像処理装置が適用される、線路周辺構
造物の三次元形状計測装置の全体構成を示す斜視図、図
2は図1に示す物体計測用画像処理装置の構成を説明す
るための図である。なお、先の図7に示される装置の構
成と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。
【0024】図1及び図2において、この実施例の物体
計測用画像処理装置は、レールRR,RLに略直交する面内
にトンネルTの壁面及びレールRR,RLへ向けて放射状に
広がる平板状光Sを投射する光源2と、対象物体の光学
像としての、光源2からの平板状光Sによって右側レー
ルRR上に生じる光切断線の像を撮像する右側レール用C
CDカメラ11Rと、同じく対象物体の光学像としての、
左側レールRL上に生じる光切断線の像を撮像する左側レ
ール用CCDカメラ11Lと、後述する、外部同期信号発
生器12と映像信号合成器13及び画像処理器14とが内蔵さ
れたレール用画像処理装置本体15と、によって構成され
ている。なお、上記左右のレール用CCDカメラ11R,
11Lは、平板状光Sの面にその光軸が角度θ2 =45度を
なして交差するように移動台車1に固定されている。
計測用画像処理装置は、レールRR,RLに略直交する面内
にトンネルTの壁面及びレールRR,RLへ向けて放射状に
広がる平板状光Sを投射する光源2と、対象物体の光学
像としての、光源2からの平板状光Sによって右側レー
ルRR上に生じる光切断線の像を撮像する右側レール用C
CDカメラ11Rと、同じく対象物体の光学像としての、
左側レールRL上に生じる光切断線の像を撮像する左側レ
ール用CCDカメラ11Lと、後述する、外部同期信号発
生器12と映像信号合成器13及び画像処理器14とが内蔵さ
れたレール用画像処理装置本体15と、によって構成され
ている。なお、上記左右のレール用CCDカメラ11R,
11Lは、平板状光Sの面にその光軸が角度θ2 =45度を
なして交差するように移動台車1に固定されている。
【0025】なお、6は計算機、7は構造物用画像処理
装置である。構造物用画像処理装置7は、光源2からの
平板状光SによってトンネルTの壁面上に生じる光切断
線の像を撮像する構造物用CCDカメラ3により1フィ
ールド毎に得られる光切断線画像を解析処理し、その画
像上でのトンネルTの壁面形状を示す光切断線の二次元
座標(二次元位置座標)を求めるものである。また、計
算機6は、この構造物用画像処理装置7で得られた二次
元座標と、後述する上記物体計測用画像処理装置の画像
処理器14で得られた左右のレールRR,RLの上面内側かど
部の位置を示す二次元座標(二次元位置座標)とに基づ
いて、先に述べたように、構造物直交座標系O−XYZ
における、移動台車1の走行に応じてレールRR,RL間
(軌間)の中点を基準点としてトンネルTの壁面形状を
示す光切断線の三次元座標を算出するものである。
装置である。構造物用画像処理装置7は、光源2からの
平板状光SによってトンネルTの壁面上に生じる光切断
線の像を撮像する構造物用CCDカメラ3により1フィ
ールド毎に得られる光切断線画像を解析処理し、その画
像上でのトンネルTの壁面形状を示す光切断線の二次元
座標(二次元位置座標)を求めるものである。また、計
算機6は、この構造物用画像処理装置7で得られた二次
元座標と、後述する上記物体計測用画像処理装置の画像
処理器14で得られた左右のレールRR,RLの上面内側かど
部の位置を示す二次元座標(二次元位置座標)とに基づ
いて、先に述べたように、構造物直交座標系O−XYZ
における、移動台車1の走行に応じてレールRR,RL間
(軌間)の中点を基準点としてトンネルTの壁面形状を
示す光切断線の三次元座標を算出するものである。
【0026】外部同期信号発生器12は、同期信号Ssysc
を発生するものであり、その同期信号Ssyscが左右のレ
ール用CCDカメラ11R,11Lにこれらを同期走査させ
るために与えられるとともに、映像信号合成器13及び画
像処理器14にもこれらを同期制御するために与えられ
る。なお、構造物用CCDカメラ3もレール用CCDカ
メラ11R,11Lと同期して走査されるようになってい
る。
を発生するものであり、その同期信号Ssyscが左右のレ
ール用CCDカメラ11R,11Lにこれらを同期走査させ
るために与えられるとともに、映像信号合成器13及び画
像処理器14にもこれらを同期制御するために与えられ
る。なお、構造物用CCDカメラ3もレール用CCDカ
メラ11R,11Lと同期して走査されるようになってい
る。
【0027】映像信号合成器13は、左右のレール用CC
Dカメラ11R,11Lからの各映像信号を、同一フィール
ド内の所要の区間において外部同期信号発生器12からの
同期信号Ssyscに基づいて切り替えて1フィールド毎に
1画像に相当する映像信号に合成し、1画像に相当する
合成映像信号VSsynth を画像処理器14に与えるもので
ある。この映像信号合成器13は、例えばアナログスイッ
チを用いるなどして簡単に構成することができる。
Dカメラ11R,11Lからの各映像信号を、同一フィール
ド内の所要の区間において外部同期信号発生器12からの
同期信号Ssyscに基づいて切り替えて1フィールド毎に
1画像に相当する映像信号に合成し、1画像に相当する
合成映像信号VSsynth を画像処理器14に与えるもので
ある。この映像信号合成器13は、例えばアナログスイッ
チを用いるなどして簡単に構成することができる。
【0028】画像処理器14は、映像信号合成器13からの
合成映像信号VSsynth による画像を、外部同期信号発
生器12からの同期信号Ssyscに基づいて1フィールド毎
(1画像毎)に解析処理し、複数の対象物体についての
所要の計測情報としての左右のレールRR,RLの上面内側
かど部の二次元座標を求めるものである。
合成映像信号VSsynth による画像を、外部同期信号発
生器12からの同期信号Ssyscに基づいて1フィールド毎
(1画像毎)に解析処理し、複数の対象物体についての
所要の計測情報としての左右のレールRR,RLの上面内側
かど部の二次元座標を求めるものである。
【0029】上記のように構成される物体計測用画像処
理装置の動作について、図2、図3及び図4を参照しな
がら以下に説明する。図3は、図2に示す2台のレール
用CCDカメラによりそれぞれ撮像される画像を水平走
査線に垂直な方向(v方向)にて分割し、それらを1つ
の画像に合成する場合の例を説明するための図、図4
は、図3に示す例において、映像信号合成器における2
台のレール用CCDカメラからの各映像信号とその合成
映像信号とを説明するための図である。
理装置の動作について、図2、図3及び図4を参照しな
がら以下に説明する。図3は、図2に示す2台のレール
用CCDカメラによりそれぞれ撮像される画像を水平走
査線に垂直な方向(v方向)にて分割し、それらを1つ
の画像に合成する場合の例を説明するための図、図4
は、図3に示す例において、映像信号合成器における2
台のレール用CCDカメラからの各映像信号とその合成
映像信号とを説明するための図である。
【0030】レール用CCDカメラ11R,11Lは、外部
同期信号発生器12からの同期信号Ssyscにより水平及び
垂直同期走査され、このうち、右側レール用CCDカメ
ラ11Rは光源2からの平板状光Sによって右側レールRR
上に生じる光切断線の像を撮像し、左側レール用CCD
カメラ11Lは左側レールRL上に生じる光切断線の像を撮
像する。映像信号合成器13は、同一フィールドにおいて
外部同期信号発生器12からの同期信号Ssyscのうちの水
平同期信号の数をカウントし、走査線120 本目のところ
で、図示しないアナログスイッチを作動させて、合成映
像信号出力端子と右側レール用CCDカメラ11Rからの
映像信号入力端子との接続をオン状態からオフ状態と
し、合成映像信号出力端子と左側レール用CCDカメラ
11Lからの映像信号入力端子とを接続する。その結果、
映像信号合成器13には、図4に示すように、右側レール
用CCDカメラ11Rからの映像信号としてVSR 、左側レ
ール用CCDカメラ11Lからの映像信号としてVSL が取
り込まれ、これらの映像信号VSR ,VSL が合成されて1
画像に相当する合成映像信号VSsynth として画像処理
器14へ与えられる。このような動作が、1フィールド毎
に行われる。
同期信号発生器12からの同期信号Ssyscにより水平及び
垂直同期走査され、このうち、右側レール用CCDカメ
ラ11Rは光源2からの平板状光Sによって右側レールRR
上に生じる光切断線の像を撮像し、左側レール用CCD
カメラ11Lは左側レールRL上に生じる光切断線の像を撮
像する。映像信号合成器13は、同一フィールドにおいて
外部同期信号発生器12からの同期信号Ssyscのうちの水
平同期信号の数をカウントし、走査線120 本目のところ
で、図示しないアナログスイッチを作動させて、合成映
像信号出力端子と右側レール用CCDカメラ11Rからの
映像信号入力端子との接続をオン状態からオフ状態と
し、合成映像信号出力端子と左側レール用CCDカメラ
11Lからの映像信号入力端子とを接続する。その結果、
映像信号合成器13には、図4に示すように、右側レール
用CCDカメラ11Rからの映像信号としてVSR 、左側レ
ール用CCDカメラ11Lからの映像信号としてVSL が取
り込まれ、これらの映像信号VSR ,VSL が合成されて1
画像に相当する合成映像信号VSsynth として画像処理
器14へ与えられる。このような動作が、1フィールド毎
に行われる。
【0031】上記のようにして、画像処理器14には、図
3に示すように、レール用CCDカメラ11R,11Lの図
における斜線部で示す非有効視野NFの映像信号(映像情
報)が捨てられ、左右のレールRR,RL上に生じた光切断
線の像部分を捉えた、残りの有効視野EFの映像信号が合
成されてなる1画像に相当する合成映像信号VSsynth
が、与えられることになる。なお、図3及び図4におい
て、Dは画像の分割線を示す。
3に示すように、レール用CCDカメラ11R,11Lの図
における斜線部で示す非有効視野NFの映像信号(映像情
報)が捨てられ、左右のレールRR,RL上に生じた光切断
線の像部分を捉えた、残りの有効視野EFの映像信号が合
成されてなる1画像に相当する合成映像信号VSsynth
が、与えられることになる。なお、図3及び図4におい
て、Dは画像の分割線を示す。
【0032】映像信号合成器13からの合成映像信号VS
synth が入力されると、画像処理器14は、合成映像信号
VSsynth による画像上において、雑音除去などの前処
理を行うなどして、各水平走査線上における輝度レベル
が所定値以上に変化する位置のパータンの特徴を抽出す
る解析処理を行うことにより、右側レールRRの上面内側
かど部PRの位置を示す光切断線の二次元座標と、左側レ
ールRLの上面内側かど部PLの位置を示す光切断線の二次
元座標とを、ビデオレート(1/60秒)にて求める。この
ような動作が、外部同期信号発生器12からの同期信号S
syscに基づいて1フィールド毎(1画像毎)に行われ
る。
synth が入力されると、画像処理器14は、合成映像信号
VSsynth による画像上において、雑音除去などの前処
理を行うなどして、各水平走査線上における輝度レベル
が所定値以上に変化する位置のパータンの特徴を抽出す
る解析処理を行うことにより、右側レールRRの上面内側
かど部PRの位置を示す光切断線の二次元座標と、左側レ
ールRLの上面内側かど部PLの位置を示す光切断線の二次
元座標とを、ビデオレート(1/60秒)にて求める。この
ような動作が、外部同期信号発生器12からの同期信号S
syscに基づいて1フィールド毎(1画像毎)に行われ
る。
【0033】この場合、v方向(水平走査線に垂直な方
向)視野は、移動台車1の動揺があってもレールRR,RL
が常に視野内に収まるように±20mmのマージンを設定す
ると、レール幅が127 mmであることから、〔127 +(2
×20)〕×2=334 mmとなる。また、u方向(水平走査
線方向)視野は、レール用CCDカメラ11R,11Lの光
軸が平板状光Sの面に45度の角度をなして配されている
ことに基づく計算から、628 mmとなる。したがって、u
方向画素数が512 、v方向画素数が240 であるから、u
方向の検出分解能Δuは、Δu=628 /512 =1.2 mmと
なり、v方向の検出分解能Δvは、Δv=334 /240 =
1.4 mmとなる。
向)視野は、移動台車1の動揺があってもレールRR,RL
が常に視野内に収まるように±20mmのマージンを設定す
ると、レール幅が127 mmであることから、〔127 +(2
×20)〕×2=334 mmとなる。また、u方向(水平走査
線方向)視野は、レール用CCDカメラ11R,11Lの光
軸が平板状光Sの面に45度の角度をなして配されている
ことに基づく計算から、628 mmとなる。したがって、u
方向画素数が512 、v方向画素数が240 であるから、u
方向の検出分解能Δuは、Δu=628 /512 =1.2 mmと
なり、v方向の検出分解能Δvは、Δv=334 /240 =
1.4 mmとなる。
【0034】これにより、従来に比べて約4倍に改善さ
れた計測精度にて左右のレールRR,RLの上面内側かど部
の位置情報を得ることができるとともに、1台の画像処
理器14で実時間にて所要の画像処理を行えるので、2台
のレール用CCDカメラ11R,11L毎にそれぞれの画像
処理器を設ける必要がなく装置の大幅なコストアップを
避けることができる。なお、画像処理器14により得られ
た上記二次元座標のデータと構造物用画像処理装置7で
得られた二次元座標のデータとが計算機6に取り込ま
れ、計算機6により、移動台車1の走行に応じてレール
RR,RL間(軌道)の中点を基準点としてトンネルTの壁
面形状を示す光切断線の三次元座標が算出されるように
なっている。
れた計測精度にて左右のレールRR,RLの上面内側かど部
の位置情報を得ることができるとともに、1台の画像処
理器14で実時間にて所要の画像処理を行えるので、2台
のレール用CCDカメラ11R,11L毎にそれぞれの画像
処理器を設ける必要がなく装置の大幅なコストアップを
避けることができる。なお、画像処理器14により得られ
た上記二次元座標のデータと構造物用画像処理装置7で
得られた二次元座標のデータとが計算機6に取り込ま
れ、計算機6により、移動台車1の走行に応じてレール
RR,RL間(軌道)の中点を基準点としてトンネルTの壁
面形状を示す光切断線の三次元座標が算出されるように
なっている。
【0035】上記実施例では、2台のレール用CCDカ
メラからの映像信号を水平走査線に垂直なv方向にて切
り替え、v方向おいて分割されたものを合成した画像の
例について述べたが、水平走査線方向にて分割したもの
を1つの画像として合成することも可能である。図5
は、図2に示す2台のレール用CCDカメラによりそれ
ぞれ撮像される画像を水平走査線方向(u方向)にて分
割し、それらを1つの画像に合成する場合の例を説明す
るための図、図6は、図5に示す例において、映像信号
合成器における2台のレール用CCDカメラからの各映
像信号とその合成映像信号とを説明するための図であ
る。
メラからの映像信号を水平走査線に垂直なv方向にて切
り替え、v方向おいて分割されたものを合成した画像の
例について述べたが、水平走査線方向にて分割したもの
を1つの画像として合成することも可能である。図5
は、図2に示す2台のレール用CCDカメラによりそれ
ぞれ撮像される画像を水平走査線方向(u方向)にて分
割し、それらを1つの画像に合成する場合の例を説明す
るための図、図6は、図5に示す例において、映像信号
合成器における2台のレール用CCDカメラからの各映
像信号とその合成映像信号とを説明するための図であ
る。
【0036】この実施例では映像信号合成器13は、同一
フィールドにおいて、外部同期信号発生器12からの同期
信号Ssyscのうちの水平同期信号を検知し、1水平走査
線毎にその1水平走査線における画素アドレス256 のと
ころで、図示しないアナログスイッチを作動させて、合
成映像信号出力端子と左側レール用CCDカメラ11Lか
らの映像信号入力端子との接続をオン状態からオフ状態
とし、合成映像信号出力端子と右側レール用CCDカメ
ラ11Rからの映像信号入力端子とを接続する。その結
果、映像信号合成器13には、図6に示すように、左側レ
ール用CCDカメラ11Lからの映像信号としてVSL 、右
側レール用CCDカメラ11Rからの映像信号としてVSR
が取り込まれ、これらの映像信号VSL ,VSR が合成され
て1画像に相当する合成映像信号VSsynth として画像
処理器14へ与えられる。このような動作が1フィールド
毎に行われる。
フィールドにおいて、外部同期信号発生器12からの同期
信号Ssyscのうちの水平同期信号を検知し、1水平走査
線毎にその1水平走査線における画素アドレス256 のと
ころで、図示しないアナログスイッチを作動させて、合
成映像信号出力端子と左側レール用CCDカメラ11Lか
らの映像信号入力端子との接続をオン状態からオフ状態
とし、合成映像信号出力端子と右側レール用CCDカメ
ラ11Rからの映像信号入力端子とを接続する。その結
果、映像信号合成器13には、図6に示すように、左側レ
ール用CCDカメラ11Lからの映像信号としてVSL 、右
側レール用CCDカメラ11Rからの映像信号としてVSR
が取り込まれ、これらの映像信号VSL ,VSR が合成され
て1画像に相当する合成映像信号VSsynth として画像
処理器14へ与えられる。このような動作が1フィールド
毎に行われる。
【0037】映像信号合成器13からの上記合成映像信号
VSsynth が入力されると、画像処理器14は、先の説明
と同様にして、合成映像信号VSsynth による画像上に
おいて、各水平走査線上における輝度レベルが所定値以
上に変化する位置のパータンの特徴を抽出する解析処理
を行うことにより、左右のレールRR,RLそれぞれの上面
内側かど部PR,PLの位置を示す光切断線の二次元座標
を、ビデオレート(1/60秒)にて求める。このような動
作が、外部同期信号発生器12からの同期信号Ssyscに基
づいて1フィールド毎(1画像毎)に行われる。
VSsynth が入力されると、画像処理器14は、先の説明
と同様にして、合成映像信号VSsynth による画像上に
おいて、各水平走査線上における輝度レベルが所定値以
上に変化する位置のパータンの特徴を抽出する解析処理
を行うことにより、左右のレールRR,RLそれぞれの上面
内側かど部PR,PLの位置を示す光切断線の二次元座標
を、ビデオレート(1/60秒)にて求める。このような動
作が、外部同期信号発生器12からの同期信号Ssyscに基
づいて1フィールド毎(1画像毎)に行われる。
【0038】この場合、u方向(水平走査線方向)視野
は、移動台車1の動揺があってもレールRR,RLが常に視
野内に収まるように±20mmのマージンを設定すると、レ
ール幅が127 mmであることから、〔127 +(2×20)〕
×2=334 mmとなる。また、v方向の視野は、レール用
CCDカメラ11R,11Lの光軸が平板状光Sの面に45度
の角度をなして配されていることに基づく計算から、37
1 mmとなる。したがって、u方向画素数が512 、v方向
画素数が240 であるから、u方向の検出分解能Δuは、
Δu=334 /512 =0.7 mmとなり、v方向の検出分解能
Δvは、Δv=371 /240 =1.5 mmとなる。
は、移動台車1の動揺があってもレールRR,RLが常に視
野内に収まるように±20mmのマージンを設定すると、レ
ール幅が127 mmであることから、〔127 +(2×20)〕
×2=334 mmとなる。また、v方向の視野は、レール用
CCDカメラ11R,11Lの光軸が平板状光Sの面に45度
の角度をなして配されていることに基づく計算から、37
1 mmとなる。したがって、u方向画素数が512 、v方向
画素数が240 であるから、u方向の検出分解能Δuは、
Δu=334 /512 =0.7 mmとなり、v方向の検出分解能
Δvは、Δv=371 /240 =1.5 mmとなる。
【0039】これにより、先の実施例と同様にして、従
来に比べて高い計測精度にて左右のレールRR,RLの上面
内側かど部の位置情報を得ることができるとともに、1
台の画像処理器14で実時間にて所要の画像処理を行える
ので、2台のレール用CCDカメラ11R,11L毎にそれ
ぞれの画像処理器を設ける必要がなく装置の大幅なコス
トアップを避けることができる。
来に比べて高い計測精度にて左右のレールRR,RLの上面
内側かど部の位置情報を得ることができるとともに、1
台の画像処理器14で実時間にて所要の画像処理を行える
ので、2台のレール用CCDカメラ11R,11L毎にそれ
ぞれの画像処理器を設ける必要がなく装置の大幅なコス
トアップを避けることができる。
【0040】上記各実施例に示した映像信号合成器13
は、デジタル回路により構成することも可能であり、そ
の場合は、レール用CCDカメラ11R,11Lからの映像
信号をデジタル信号に変換するためのAD変換器と、ア
ナログスイッチに代えてデマルチプレクサとを用いるな
どして構成できる。なお、この発明による物体計測用画
像処理装置は、上記実施例では光切断法を利用して鉄道
における左右のレールの特定部位の位置検出に適用した
例を示したが、光学式物体計測においてその他にも種々
の適用が可能とされるものである。
は、デジタル回路により構成することも可能であり、そ
の場合は、レール用CCDカメラ11R,11Lからの映像
信号をデジタル信号に変換するためのAD変換器と、ア
ナログスイッチに代えてデマルチプレクサとを用いるな
どして構成できる。なお、この発明による物体計測用画
像処理装置は、上記実施例では光切断法を利用して鉄道
における左右のレールの特定部位の位置検出に適用した
例を示したが、光学式物体計測においてその他にも種々
の適用が可能とされるものである。
【0041】
【発明の効果】以上述べたように、この発明による物体
計測用画像処理装置によると、間隔を隔てて存在する複
数の対象物体に光を投射する光源と、外部同期信号発生
器と、この外部同期信号発生器からの同期信号によって
同期走査され、前記複数の対象物体の光学像を各対象物
体毎にそれぞれ撮像する複数の撮像装置と、この複数の
撮像装置からの各映像信号を、同一フィールド内の所要
の区間において前記外部同期信号発生器からの同期信号
に基づいて切り替えて1フィールド毎に1画像に相当す
る映像信号に合成し、合成映像信号として出力とする映
像信号合成器と、この映像信号合成器からの合成映像信
号による画像を前記外部同期信号発生器からの同期信号
に基づいて1フィールド毎に解析処理し、前記複数の対
象物体についての所要の計測情報を求める画像処理器と
を備えたものであるから、複数の撮像装置毎にそれぞれ
の画像処理器を設けることなく1台の画像処理器で実時
間にて所要の画像処理を行え、装置の大幅なコストアッ
プを招くことなく、間隔を隔てて存在する複数の対象物
体について計測精度が改善された所要の計測情報を得る
ことができる。
計測用画像処理装置によると、間隔を隔てて存在する複
数の対象物体に光を投射する光源と、外部同期信号発生
器と、この外部同期信号発生器からの同期信号によって
同期走査され、前記複数の対象物体の光学像を各対象物
体毎にそれぞれ撮像する複数の撮像装置と、この複数の
撮像装置からの各映像信号を、同一フィールド内の所要
の区間において前記外部同期信号発生器からの同期信号
に基づいて切り替えて1フィールド毎に1画像に相当す
る映像信号に合成し、合成映像信号として出力とする映
像信号合成器と、この映像信号合成器からの合成映像信
号による画像を前記外部同期信号発生器からの同期信号
に基づいて1フィールド毎に解析処理し、前記複数の対
象物体についての所要の計測情報を求める画像処理器と
を備えたものであるから、複数の撮像装置毎にそれぞれ
の画像処理器を設けることなく1台の画像処理器で実時
間にて所要の画像処理を行え、装置の大幅なコストアッ
プを招くことなく、間隔を隔てて存在する複数の対象物
体について計測精度が改善された所要の計測情報を得る
ことができる。
【図1】この発明の一実施例による物体計測用画像処理
装置が適用される、線路周辺構造物の三次元形状計測装
置の全体構成を示す斜視図である。
装置が適用される、線路周辺構造物の三次元形状計測装
置の全体構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示す物体計測用画像処理装置の構成を説
明するための図である。
明するための図である。
【図3】図2に示す2台のレール用CCDカメラにより
それぞれ撮像される画像を水平走査線に垂直な方向(v
方向)にて分割し、それらを1つの画像に合成する場合
の例を説明するための図である。
それぞれ撮像される画像を水平走査線に垂直な方向(v
方向)にて分割し、それらを1つの画像に合成する場合
の例を説明するための図である。
【図4】図3に示す例において、映像信号合成器におけ
る2台のレール用CCDカメラからの各映像信号とその
合成映像信号とを説明するための図である。
る2台のレール用CCDカメラからの各映像信号とその
合成映像信号とを説明するための図である。
【図5】図2に示す2台のレール用CCDカメラにより
それぞれ撮像される画像を水平走査線方向(u方向)に
て分割し、それらを1つの画像に合成する場合の例を説
明するための図である。
それぞれ撮像される画像を水平走査線方向(u方向)に
て分割し、それらを1つの画像に合成する場合の例を説
明するための図である。
【図6】図5に示す例において、映像信号合成器におけ
る2台のレール用CCDカメラからの各映像信号とその
合成映像信号とを説明するための図である。
る2台のレール用CCDカメラからの各映像信号とその
合成映像信号とを説明するための図である。
【図7】従来技術に係る、線路周辺構造物の三次元形状
計測装置の全体構成を示す図である。
計測装置の全体構成を示す図である。
【図8】図7に示す三次元形状計測装置の概略を示す斜
視図である。
視図である。
【図9】図7に示す三次元形状計測装置による三次元形
状計測方法を説明するための図である。
状計測方法を説明するための図である。
【図10】図7に示す三次元形状計測装置によるレール
間の中点を求める方法を説明するための図である。
間の中点を求める方法を説明するための図である。
【図11】図7に示す構造物用CCDカメラにより得ら
れる、トンネル壁面上に生じる光切断線の画像の説明図
である。
れる、トンネル壁面上に生じる光切断線の画像の説明図
である。
【図12】図7に示すレール用CCDカメラにより得ら
れる、レール上に生じる光切断線の画像の説明図であ
る。
れる、レール上に生じる光切断線の画像の説明図であ
る。
【図13】図7に示す三次元形状計測装置において、国
内で主に使用されている鉄道レールを撮像する場合の撮
像装置の視野を説明するための図である。
内で主に使用されている鉄道レールを撮像する場合の撮
像装置の視野を説明するための図である。
1…移動台車 2…光源 3…構造物用CCDカメラ
6…計算機 7…構造物用画像処理装置 11R…右側レ
ール用CCDカメラ 11L…左側レール用CCDカメラ
12…外部同期信号発生器 13…映像信号合成器 14…
画像処理器 15…レール用画像処理装置本体 RR,RL…
レール S…平板状光 T…トンネル
6…計算機 7…構造物用画像処理装置 11R…右側レ
ール用CCDカメラ 11L…左側レール用CCDカメラ
12…外部同期信号発生器 13…映像信号合成器 14…
画像処理器 15…レール用画像処理装置本体 RR,RL…
レール S…平板状光 T…トンネル
フロントページの続き (72)発明者 後藤 有一郎 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 山口 証 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 神 康晴 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 西元 善郎 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項1】 間隔を隔てて存在する複数の対象物体に
光を投射する光源と、外部同期信号発生器と、この外部
同期信号発生器からの同期信号によって同期走査され、
前記複数の対象物体の光学像を各対象物体毎にそれぞれ
撮像する複数の撮像装置と、この複数の撮像装置からの
各映像信号を、同一フィールド内の所要の区間において
前記外部同期信号発生器からの同期信号に基づいて切り
替えて1フィールド毎に1画像に相当する映像信号に合
成し、合成映像信号として出力とする映像信号合成器
と、この映像信号合成器からの合成映像信号による画像
を前記外部同期信号発生器からの同期信号に基づいて1
フィールド毎に解析処理し、前記複数の対象物体につい
ての所要の計測情報を求める画像処理器とを備えたこと
を特徴とする物体計測用画像処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17098392A JPH0611316A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 物体計測用画像処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17098392A JPH0611316A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 物体計測用画像処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0611316A true JPH0611316A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=15914960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17098392A Pending JPH0611316A (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 物体計測用画像処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0611316A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011069747A (ja) * | 2009-09-26 | 2011-04-07 | Sohatsu System Kenkyusho:Kk | トンネルデータ処理システムおよびトンネルデータ処理方法 |
US9849895B2 (en) | 2015-01-19 | 2017-12-26 | Tetra Tech, Inc. | Sensor synchronization apparatus and method |
JP2020064069A (ja) * | 2014-07-28 | 2020-04-23 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | リアルタイムビデオ伸び計 |
US10728988B2 (en) | 2015-01-19 | 2020-07-28 | Tetra Tech, Inc. | Light emission power control apparatus and method |
US11169269B2 (en) | 2019-05-16 | 2021-11-09 | Tetra Tech, Inc. | System and method for generating and interpreting point clouds of a rail corridor along a survey path |
US11196981B2 (en) | 2015-02-20 | 2021-12-07 | Tetra Tech, Inc. | 3D track assessment apparatus and method |
US11948727B2 (en) | 2020-02-19 | 2024-04-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Inductor component and method for manufacturing the same |
US12027302B2 (en) | 2020-03-16 | 2024-07-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Inductor component and method for manufacturing same |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP17098392A patent/JPH0611316A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011069747A (ja) * | 2009-09-26 | 2011-04-07 | Sohatsu System Kenkyusho:Kk | トンネルデータ処理システムおよびトンネルデータ処理方法 |
JP2020064069A (ja) * | 2014-07-28 | 2020-04-23 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | リアルタイムビデオ伸び計 |
US9849895B2 (en) | 2015-01-19 | 2017-12-26 | Tetra Tech, Inc. | Sensor synchronization apparatus and method |
US10322734B2 (en) | 2015-01-19 | 2019-06-18 | Tetra Tech, Inc. | Sensor synchronization apparatus and method |
US10728988B2 (en) | 2015-01-19 | 2020-07-28 | Tetra Tech, Inc. | Light emission power control apparatus and method |
US11196981B2 (en) | 2015-02-20 | 2021-12-07 | Tetra Tech, Inc. | 3D track assessment apparatus and method |
US11169269B2 (en) | 2019-05-16 | 2021-11-09 | Tetra Tech, Inc. | System and method for generating and interpreting point clouds of a rail corridor along a survey path |
US11948727B2 (en) | 2020-02-19 | 2024-04-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Inductor component and method for manufacturing the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001128 |