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 |
| US12027302B2 (en) | 2020-03-16 | 2024-07-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Inductor component and method for manufacturing 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 |