(57)【要約】【課題】直接的な手法によって障害物の検出精度を高めた監視装置を提供すること。【解決手段】監視装置１００は、軌道としての線路ＲＬ及びその周辺における物体の像を距離情報とともに取得する第２計測部４２と、第２計測部４２による測定結果から軌道像を抽出するとともに、軌道像の消失点ＶＰを含む手前に軌道像を遮蔽する遮蔽体ＣＯ２が存在するか否かを判断する配置判定部としての演算処理部１０１とを備える。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道及びその周辺における物体の像を距離情報とともに取得する計測部と、
前記計測部による測定結果から軌道像を抽出するとともに、前記軌道像の消失点を含む手前に前記軌道像を遮蔽する遮蔽体が存在するか否かを判断する配置判定部と
を備える監視装置。
【請求項２】
前記配置判定部は、前記遮蔽体と前記遮蔽体に対応する軌道位置との距離差が所定以下である場合に、前記遮蔽体を障害物であると判断する、請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記配置判定部は、所定の配置判定枠内に前記遮蔽体が存在する場合に、前記遮蔽体を障害物であると判断する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項４】
前記消失点は、前記軌道像上で軌道間隔が所定以下になった点である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項５】
前記配置判定部は、所定の配置判定枠内に近づく接近物体が存在するか否かを判断する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項６】
前記配置判定部は、前記所定の配置判定枠外の物体の移動速度及び移動方向を判定する、請求項５に記載の監視装置。
【請求項７】
前記配置判定部は、前記軌道像の消失点を抽出できなかった場合、視界不良状態と判定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項８】
前記配置判定部は、前記軌道上の位置情報とリンクさせて前記消失点となり得ない特異点に関する情報を保管し、前記消失点の候補から前記特異点に対応するものを除外する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項９】
前記配置判定部は、前記特異点に関する情報を更新しつつ保管する、請求項８に記載の監視装置。
【請求項１０】
前記計測部は、物体について３次元的な配置を計測可能にするカメラ又はレーザーレーダー装置を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の監視装置。
【請求項１１】
物体の方位及び距離を計測するためのレーダー装置又はレーザーレーダー装置の出力に基づいて、前記軌道に沿った走行位置に応じて設定される所定の存在判定枠内に存在する物体を検出する存在判定部をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道その他の交通設備において軌道上やその周辺に存在する障害物を監視する監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
障害物の監視に利用可能な画像処理装置として、ステレオ画像をマッチング処理して前方物体までの距離を与える視差を算出するステレオ画像処理装置であって、基準画像の基準点と同じ座標となる対応画像上の点を検出して一次対応点とし、その一次対応点から同じ走査線上をレール抽出による視差だけずらした点を二次対応点とし、その二次対応点から対応画像の左右にマッチング処理を行って相関値を算出するものが存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、鉄道の障害物用の監視装置として、観測画像データと背景画像データとの差分を算出し、両者の画素値の相違度が大きい前景領域を検出するとともに、前景領域が検出された観測画像データに対して軌道検出処理を施して軌道軸に対する前景領域内の点の位置又は軌跡を求めることにより、前景領域内の点が建築限界内に存在するか否かを判定するものが存在する（特許文献２参照）。
【０００４】
道路において遠方の障害物を検出する装置として、撮影された画像から遠方領域を拡大して拡大画像を生成し、時間的に前後する拡大画像を比較する際に、時間的に前の拡大画像を該移動距離に応じた変換拡大画像に変換し、拡大画像と変換された変換拡大画像とを比較して両画像の異なる点を障害物として検出するものが存在する（特許文献３参照）。この装置では、拡大画像を生成するために、消失点を用いて画像領域の抽出等を行う。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の場合、視差によって前方の障害物までの距離を判定できるが、視差だけに頼ることになり、障害物の検出精度を高めることは容易でない。また、特許文献２の場合、建築限界内に前景領域の点が存在することを検出できるが、背景画像データを得るための事前走行が不可欠になるだけでなく、膨大な背景画像データを保持しておく必要がある。特許文献３の場合、異なるタイミングで画像を取得する必要があり、障害物検出が煩雑で間接的なものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１９２１０６号公報
【特許文献２】特開２０１６−５２８４９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７０５６８号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、直接的な手法によって障害物の検出精度を高めた監視装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る監視装置は、軌道及びその周辺における物体の像を距離情報とともに取得する計測部と、計測部による測定結果から軌道像を抽出するとともに、軌道像の消失点を含む手前に軌道像を遮蔽する遮蔽体が存在するか否かを判断する配置判定部とを備える。
【０００９】
上記監視装置では、配置判定部が軌道像の消失点を含む手前に軌道像を遮蔽する遮蔽体が存在するか否かを判断するので、軌道像を正確に取得できていることを確認しつつ軌道像を局所的に遮蔽する遮蔽体の存否を距離情報とともに得ることができる。これにより、予め背景画像データを取得するまでもなく障害物となる遮蔽体を検出することができ、障害物の検出精度を高めることができる。
【００１０】
本発明の具体的な側面では、配置判定部は、遮蔽体と遮蔽体に対応する軌道位置との距離差が所定以下である場合に、遮蔽体を障害物であると判断する。この場合、遮蔽体と軌道との距離が近い場合に限って障害物と判断することで、例えば走行を妨げない前景物体を判定対象から除くことができ、障害物判定精度を高めることができる。
【００１１】
本発明の別の側面では、配置判定部は、所定の配置判定枠内に遮蔽体が存在する場合に、遮蔽体を障害物であると判断する。この場合、配置判定枠によって列車が通過する領域に検出範囲を絞ることができ、障害物の判定範囲が過度に広がることを防止できる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、消失点は、軌道像上で軌道間隔が所定以下になった点である。この場合、消失点は所定以上遠方にあるものとなる。消失点が所定以上遠方にない場合、軌道が近い場所で現実に又は画像上で途切れていることになり、軌道が終端していたり軌道の計測に異常が発生したりしている可能性がある。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、配置判定部は、所定の配置判定枠内に近づく接近物体が存在するか否かを判断する。この場合、障害物判定を支援する付加情報として、接近物体による障害物発生の予測が可能となる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、配置判定部は、所定の配置判定枠外の物体の移動速度及び移動方向を判定する。この場合、接近物体の移動状態を詳細に把握した判断が可能になる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、配置判定部は、軌道像の消失点を抽出できなかった場合、視界不良状態と判定する。消失点を抽出できない原因として、雨、雪、霧による視界不良があり、視界不良を副次的な運転関連情報として利用することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、配置判定部は、軌道上の位置情報とリンクさせて消失点となり得ない特異点に関する情報を保管し、消失点の候補から特異点に対応するものを除外する。この場合、例えば軌道の終端のような特異点を消失点と判断するような、消失点の誤検出を防止することができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、配置判定部は、特異点に関する情報を更新しつつ保管する。監視装置の運用によって特異点に関する情報を蓄積しつ現状に適合させることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、計測部は、物体について３次元的な配置を計測可能にするカメラ又はレーザーレーダー装置を有する。この場合、軌道像の抽出、遮蔽体の判定等に必要な情報の正確な計測が可能になる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、物体の方位及び距離を計測するためのレーダー装置又はレーザーレーダー装置の出力に基づいて、軌道に沿った走行位置に応じて設定される所定の存在判定枠内に存在する物体を検出する存在判定部をさらに備える。この場合、存在判定枠内の物体を検出する存在判定部（第２判定部）を配置判定部（第１判定部）とは別に追加することで、配置判定部を補間しつつ判定の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】列車に搭載された実施形態の監視装置を説明する概念的なブロック図である。
【図２】監視装置の本体を説明する概念的なブロック図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、存在判定部及び広域判定部による判定範囲を説明する概念的な側面図及び正面図である。
【図４】（Ａ）は、存在判定部による判定枠の変形例を説明する図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、配置判定部による判定枠の詳細を説明する図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、直線的な線路での消失点の検出方法を説明する概念図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、湾曲した線路での消失点の検出方法を説明する概念図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）は、広域判定枠を構成する配置判定枠等の設定方法を説明する概念図である。
【図６】（Ａ）は、線路を遮る遮蔽体のうち障害物とならないものを含む２次元画像図であり、（Ｂ）は、線路を遮る遮蔽体のうち障害物となるものを含む２次元画像図であり、（Ｃ）は、線路を遮るものではないが遮蔽体に準じた障害物として扱うべきものを説明する図である。
【図７】広域判定枠のうち近接判定枠において線路に近づく接近物体が存在するか否かを判断する手法を説明する図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、消失点の信頼性を確認する手法を説明する図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、特異点の識別を説明する図である。
【図１０】監視装置による監視動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の一実施形態としての監視装置１００は、列車ＴＲに組み込まれた車上装置２００の一部となっている。
【００２２】
監視装置１００は、各部の動作を統括に制御する車両制御装置３１と、列車ＴＲの現在速度を検出する車速検出部３４と、線路ＲＬ側に設けた地上子との間で通信を行って線路ＲＬ上の列車ＴＲの位置を検出する車上子３５と、不図示の列車運行管理システム又は指令所との間で通信を可能にする通信部３７と、列車ＴＲの前方の物体を検出する計測を行う第１計測部４１と、軌道としての線路ＲＬ及びその周辺における物体の像を距離情報とともに取得する第２計測部４２とを備える。後者の第２計測部４２は、列車ＴＲの前方及びその周辺の物体を検出するための計測を行うものである。車上装置２００は、監視装置１００を構成する上記要素３１，３４，３５，３７，４１，４２のほかに、列車ＴＲを加速するためのモーター等からなる駆動装置３２と、列車ＴＲを減速するためのブレーキ装置３３と、乗客等に向けて各種情報を伝達するための報知手段であるスピーカーや表示部といった車内出力部３６とを備える。
【００２３】
車両制御装置３１は、運転手等の指示に基づいて列車ＴＲの各部を動作させ、列車ＴＲの適切な速度での走行や適切なタイミングでの停止を可能にするとともに、緊急時の自動列車停止機能を有する。車両制御装置３１は、車速検出部３４を利用した積算距離と車上子３５を利用した較正とによって、列車ＴＲの現在の走行位置を把握している。車両制御装置３１は、第１計測部４１と連携して動作し第２判定部（存在判定部）を構成する。つまり、車両制御装置３１は、第１計測部４１を利用して軌道又は線路ＲＬに沿った走行位置に応じて設定される所定の存在判定枠内に存在する物体を検出する。さらに、車両制御装置３１は、第２計測部４２と連携して動作し第１判定部（配置判定部）を構成する。つまり、車両制御装置３１は、第２計測部４２を利用して軌道又は線路ＲＬの周辺における物体の像及び距離情報を含む測定結果から軌道像を抽出するとともに、軌道像の消失点を含む手前に軌道像を遮蔽する遮蔽体が存在するか否かを判断する。
【００２４】
列車ＴＲの現在の走行位置については、上記のように車速検出部３４を利用するものに限らず、レーダーその他の測距装置を用いた計測に際してドップラー効果を監視することによる速度値、ＧＰＳ信号のドップラー効果を利用した速度値等に基づくものとしてもよい。その他、ＲＦＩＤを利用した位置検出、みちびきその他の衛星測位による位置検出も可能である。
【００２５】
図２に示すように、車両制御装置３１は、演算処理部１０１と、記憶部１０２と、入出力部１０３と、インターフェース部１０４とを備える。車両制御装置３１は、具体的には、走行制御用のプログラムを搭載したコンピューターを含み、走行制御用のプログラムには、一般的制御プログラムのほかに障害物等監視用のプログラムが付加されている。車両制御装置３１又は車上装置２００は、列車ＴＲの走行状態の制御を基本的な役割又は動作とするものであるが、以下では、車両制御装置３１等を主に障害物等の監視機能の側面から説明する。
【００２６】
演算処理部１０１は、記憶部１０２に保管されたプログラムやデータに基づいて動作し、入出力部１０３やインターフェース部１０４から得た情報に基づいて処理を行い、処理の経過や結果を記憶部１０２に保管するとともに入出力部１０３に提示する。また、演算処理部１０１は、存在判定部として、プログラム等に基づいてインターフェース部１０４を介して第１計測部４１を動作させ、図３（Ａ）に示すように線路ＲＬに沿って軌間幅等に対応するサイズを有する所定の存在判定枠ＡＲ１内に存在する障害物を監視する。また、演算処理部１０１は、配置判定部として、プログラム等に基づいてインターフェース部１０４を介して第２計測部４２を動作させ、図３（Ａ）に示すように線路ＲＬに沿って存在判定枠ＡＲ１よりも広い範囲をカバーする所定の広域判定枠ＡＲ２内に存在する線路ＲＬの遮蔽体、線路ＲＬに近づく近接物体その他の障害物を監視する。障害物は、列車ＴＲの進行又は走行を妨げるおそれがある物体であり、上記のように線路ＲＬに近づく近接物体を含んでおり、線路ＲＬに沿った車両限界内に存在するものには限られない。障害物としては、典型的には、人、車、落石、動物等を挙げることができ、ある程度以上の大きさを有する物体が対象となる。演算処理部１０１は、第１計測部４１により取得した計測データに基づく存在判定枠ＡＲ１内における物体の有無の検知結果や、第２計測部４２により取得した計測データに基づく広域判定枠ＡＲ２内における遮蔽体その他の障害物の検知結果から、列車ＴＲの進行方向前方に障害物があると判断すると、ブレーキ装置３３を動作させて車両を減速させたり停止させたりするとともに、車内出力部３６により、乗客に対して急ブレーキによる停止を行う旨の報知等を行う。つまり、演算処理部１０１を存在判定部や配置判定部として並列的に動作させることで、相互に補間しつつ判定の信頼性を高めることができる。
【００２７】
図１に戻って、第１計測部４１は、例えばミリ波（つまり電磁波）によって物体検出を行うレーダー装置を有し、前方の計測領域内に存在する物体を計測する。第１計測部４１は、列車ＴＲの前方に対して電磁波ビームをアンテナアレイ等を利用して２次元的に走査しつつ照射し、物体で反射されて戻って来た反射波の方位及び検出タイミングから物体の奥行き方向を含めた位置を計測する。この際、反射波の角度範囲から物体のサイズに関する情報も得ることができる。第１計測部４１による物体検出に際して列車ＴＲの前方に存在判定枠ＡＲ１（図３（Ａ）参照）を設定すれば、この存在判定枠ＡＲ１内に存在する物体又は障害物を抽出することもできる。第１計測部４１は、列車ＴＲの走行に伴って高速で計測及び距離算出を行うので、列車ＴＲの前方の変化する前景についてリアルタイムで距離画像又はその元になる距離情報を出力することができる。第１計測部４１については、レーダー装置に限らず、例えば電磁波として赤外光その他のレーザー光を用いポリゴンミラー、ＭＥＭＳミラー等により走査を行うレーザーレーダー装置又は３次元画像センサーを用いることができる。
【００２８】
第２計測部４２は、例えば赤外光又は可視光によって撮影を行うＴＯＦカメラ（Time-of-Flight Camera）その他の３次元撮像装置を有し、前景について距離画像を計測する。第２計測部４２がＴＯＦカメラである場合、詳細な説明を省略するが、第２計測部４２は、前景をパルス光で照明する発光デバイスと、画素ごとに距離情報を検出するイメージセンサーとを有する。発光デバイスからの光が前景の対象物で反射され、イメージセンサーに届くまでの光の飛行時間（時間差）を画素ごとに検出することで、前景の各対象物までの距離を測定することができる。演算処理部１０１は、第２計測部４２によって得た距離画像に付随して得られる２次元画像に基いて所定サイズ以上のエッジ又はオブジェクトを抽出することができる。さらに、演算処理部１０１は、第２計測部４２によって得た距離画像から、上記のように予め抽出したエッジ又はオブジェクトまでの距離を算出することができる。なお、第２計測部４２によって取得される２次元画像は、距離画像から距離情報を捨象した例えばグレースケールの輝度画像である。第２計測部４２は、列車ＴＲの走行に伴って高速で距離画像の撮影を行うので、列車ＴＲの前方の変化する前景についてリアルタイムで距離画像又は２次元画像を計測することができる。
【００２９】
第２計測部４２は、ＴＯＦカメラのように直接的に距離画像を計測するものに限らず、例えば視差を利用して距離情報を得るステレオカメラであってもよいし、フォーカスを移動させて各焦点位置でピントが合うオブジェクトを抽出するようなものであってもよい。第２計測部４２としては、レーザーレーダー装置を用いることができる。
【００３０】
図３（Ａ）及び３（Ｂ）を参照して、第１計測部４１に関する存在判定枠ＡＲ１と、第２計測部４２関する広域判定枠ＡＲ２とについて説明する。第１計測部４１を用いた監視における個々の存在判定枠ＡＲ１は、軌道としての線路ＲＬ又は軌道中心ＲＣに沿って延びる四角錐状の領域であり、車両限界程度の範囲に設定されて、線路ＲＬの軌間幅を既定幅として、この既定幅を有するとともに列車ＴＲの高さ程度の高さを有する。存在判定枠ＡＲ１の奥行き距離Ｄ１は、制動距離との関係で設定されるが、例えば４０ｍに設定することができる。存在判定枠ＡＲ１による判定は、中距離を対象とするものである。なお、存在判定枠ＡＲ１は、列車ＴＲの移動に伴って移動し、連続した存在判定枠ＡＲ１の集合である全体の存在判定枠ＴＡ１は、四角柱状の領域となる。一方、第２計測部４２を用いた監視における広域判定枠ＡＲ２は、３次元的側面で捉えた場合、軌道としての線路ＲＬ又は軌道中心ＲＣに沿って延びる四角柱状の領域であり、建築限界以上の範囲に設定されて、存在判定枠ＡＲ１を含んで広い範囲をカバーするものとなっている。つまり、広域判定枠ＡＲ２は、存在判定枠ＡＲ１や全体の存在判定枠ＴＡ１を含んで方位的により広い領域に設定され、かつ、存在判定枠ＡＲ１を含んでより遠い領域に設定されている。広域判定枠ＡＲ２は、具体的には線路ＲＬの軌間幅又は路床幅を超えて周辺を含むように設定されている。広域判定枠ＡＲ２の横幅は、線路ＲＬの横に数ｍ以上又は数１０ｍ以上に広がったものとすることができ、広域判定枠ＡＲ２の奥行き距離Ｄ２は、制動距離との関係で設定されるが、例えば１００ｍ以上に設定することができる。広域判定枠ＡＲ２による識別は、中距離及び長距離を対象とするものである。なお、広域判定枠ＡＲ２は、距離画像の処理においてだけでなく２次元画像の処理においても利用される。
【００３１】
存在判定枠ＡＲ１は、存在判定枠ＡＲ１の前方端ＦＡ１が軌道としての線路ＲＬ上方をカバーするように軌道中心ＲＣを基準として設定されるものであり、列車ＴＲが線路ＲＬ上のどの地点に存在するかによって時々刻々と変化する。存在判定枠ＡＲ１は、線路ＲＬ上の走行位置の関数として与えられ、列車ＴＲ又は計測車を事前に走行させることで具体的に決定され、距離又は走行位置毎の存在判定枠データベースとして記憶部１０２等に保管される。実際の計測において、演算処理部１０１は、列車ＴＲの線路ＲＬ上の走行位置に基づいて記憶部１０２に保管された存在判定枠データベースから対応する存在判定枠ＡＲ１を読み出すことにより、走行位置に対応する存在判定枠ＡＲ１を設定し、第１計測部４１を利用して計測を行い、存在判定枠ＡＲ１内に障害物その他の所定サイズ以上の物体が存在するか否かを判断する。存在判定枠ＡＲ１の範囲又は位置は、線路ＲＬの軌道中心ＲＣ及び列車ＴＲの先頭位置を基準として、例えば１ｍといった線路ＲＬに沿った間隔又は刻みで設定することができる。線路ＲＬがカーブで曲がっている場合、曲がった線路ＲＬに沿って存在判定枠ＡＲ１が設定され、全体として弧を描くような存在判定枠ＴＡ１となる。なお、列車ＴＲが大きく曲がる曲線区間では、本来存在判定枠ＡＲ１とすべき箇所が物陰に隠れる可能性があり、この場合、存在判定枠ＡＲ１の設定を行わず第１計測部４１を用いた監視も一時的に中断させることができる。存在判定枠ＡＲ１が部分的に物陰に隠れる場合、存在判定枠ＡＲ１を部分的に有効にすることもできる。
【００３２】
広域判定枠ＡＲ２は、軌道としての線路ＲＬ及びその周辺を広くカバーするように軌道中心ＲＣを基準として設定されるものであり、列車ＴＲが線路ＲＬ上のどの地点に存在するかによって時々刻々と変化する。広域判定枠ＡＲ２は、列車ＴＲの走行に伴って演算処理部１０１によってリアルタイムで設定される。つまり、演算処理部１０１は、第２計測部４２を利用して計測を行うことで距離画像（つまり距離情報）を取得し、距離情報を得た空間から広域判定枠ＡＲ２を選択し、この広域判定枠ＡＲ２内において、線路ＲＬの消失点を監視するとともに、線路ＲＬを遮る遮蔽体や線路ＲＬに近接する近接物体といった障害物であって、所定サイズ以上の物体が出現したか否かを判断する。広域判定枠ＡＲ２の範囲又は位置は、線路ＲＬの軌道中心ＲＣやその位置での軌間に相当する画素幅等を基準として設定され、前方の線路ＲＬがカーブで曲がっている場合、曲がった状態に合わせて前方の線路ＲＬ全体を可能な限り包含するように設定される。広域判定枠ＡＲ２は、原則として線路ＲＬ及びその周囲を含むものとなっており、列車ＴＲの近接した前方を除く準近距離領域、中距離領域、及び遠距離領域において、少なくとも建築限界の外側に十分なマージンを確保して広がったものとなっている。
【００３３】
図４（Ａ）に示すように、存在判定枠ＡＲ１については、補助的な存在判定枠ＡＲ１１，ＡＲ１２を追加することもできる。補助的な存在判定枠ＡＲ１１，ＡＲ１２は、基本的な存在判定枠ＡＲ１に対して奥行き距離Ｄ１が異なるように設定されている。このように、距離ごとに設定した複数の存在判定枠ＡＲ１，ＡＲ１１，ＡＲ１２を用いることで、各位置での障害物の有無の判定が可能になり、列車ＴＲの速度を考慮した衝突危険性判断の確度を高めることができる。
【００３４】
図４（Ｂ）及び４（Ｃ）に示すように、広域判定枠ＡＲ２は、線路ＲＬを遮る遮蔽体を検出する領域として内側の配置判定枠ＡＲ２１を有するとともに、線路ＲＬに近接する近接物体を検出する領域として外側の近接判定枠ＡＲ２２を有する。一方の配置判定枠ＡＲ２１は、線路ＲＬ及びその周囲を含んでおり、車両限界の内側領域を少なくともカバーし、かつ、車両限界の外側の外殻領域まで広がったものとなっている。配置判定枠ＡＲ２１は、具体例では建築限界又はこれに近い範囲に広がったものとなっている。他方の近接判定枠ＡＲ２２は、配置判定枠ＡＲ２１の外側を基本とし広域判定枠ＡＲ２の外縁まで延びる。結果的に、近接判定枠ＡＲ２２は、配置判定枠ＡＲ２１を挟んで左右に分かれた領域となっている。近接判定枠ＡＲ２２は、具体例では左右に関して車両限界又は建築限界の外側領域をカバーしたものとなっている。図示の場合、配置判定枠ＡＲ２１の外側と近接判定枠ＡＲ２２の内側とを部分的に重複させているが、配置判定枠ＡＲ２１と近接判定枠ＡＲ２２とが重複しないように設定することもできる。
【００３５】
配置判定枠ＡＲ２１と近接判定枠ＡＲ２２とは、説明の便宜上外縁が明確に画定された状態で図示されているが、必ずしも外縁を明確に規定して処理を行う必要はなく、配置判定枠ＡＲ２１において、線路ＲＬを遮る遮蔽体を障害物として検出できればよく、近接判定枠ＡＲ２２において、線路ＲＬに近接する近接物体を障害物として検出できればよい。
【００３６】
配置判定枠ＡＲ２１は、２次元画像の処理において利用される場合、線路ＲＬの各点に対して規定される建築限界、車両限界又はこれらに準じたものである個々の近傍外縁要素を包括した２次元的な外縁に相当するものとなる。例えば図４（Ｂ）に示すように、前方の線路ＲＬが直線的に延びる場合、最も近接する近傍外縁要素又は検出範囲に対応する矩形領域ＲＦが２次元画像の処理における配置判定枠ＡＲ２１となる。図示を省略するが、前方の線路ＲＬが右又は左に大きく曲がっている場合、２次元画像の処理における配置判定枠ＡＲ２１は、最も近接する近傍外縁要素又は検出範囲に対応する矩形領域ＲＦから曲がった先の線路ＲＬを包含するようにはみ出した領域を有するものとなる場合もある。
【００３７】
近接判定枠ＡＲ２２は、配置判定枠ＡＲ２１の左右の外側に設定される。つまり、近接判定枠ＡＲ２２は、２次元画像の処理において利用される場合、線路ＲＬの各点に対して規定される建築限界、車両限界又はこれらに準じたものである個々の近傍外縁要素の左右外側に広がる隣接外縁要素を包括した２次元的な外縁に相当するものとなる。
【００３８】
広域判定枠ＡＲ２の設定方法について説明する。まず、配置判定枠ＡＲ２１については、演算処理部１０１が、第２計測部４２により取得した計測データとして２次元画像を用い、例えば所定サイズ以上のエッジを２次元画像から抽出するとともに、マッチング等の技術を利用して線路ＲＬを構成するレールＲＬａ，ＲＬｂの画像を抽出する。レールＲＬａ，ＲＬｂの画像を抽出できた場合、線路ＲＬの消失点の位置を決定することができる。ここで、線路ＲＬの消失点とは、原則として、レールＲＬａ，ＲＬｂの間隔（軌道間隔）が２次元画像の上側で所定画素以下となる点を意味し、線路ＲＬが水平方向に直線的に延びる場合、レールＲＬａ，ＲＬｂが収束する無限遠点に相当し、線路ＲＬが特定方向に曲がって延びる場合、２次元画像の画面外となるか、線路ＲＬが前景物体に遮られた点となる。消失点が２次元画像の上側で軌道間隔が所定画素以下となる場合、消失点は、所定以上遠方にあるものとなる。消失点が所定以上遠方にない場合、レールＲＬａ，ＲＬｂが近い場所で現実に又は画像上で途切れていることになり、線路ＲＬが終端していたり線路ＲＬの計測に異常が発生したりしている可能性がある。その後、演算処理部１０１は、２次元画像において、線路ＲＬに沿って最も近接した位置から消失点にかけて、車両限界等に準じた枠領域である近傍外縁要素を適宜の距離間隔又は画素間隔で順次設定し、枠領域又は近傍外縁要素を連ねた全体として枠内を配置判定枠ＡＲ２１とする。配置判定枠ＡＲ２１を距離画像で捉えた場合、線路ＲＬに沿って設定した上記枠領域又は近傍外縁要素を３次元的に連ねたものとなる。ただし、配置判定枠ＡＲ２１を距離画像によって３次元的に画定する処理を行う必要はなく、２次元的な配置判定枠ＡＲ２１において距離画像を利用した判定を行うことで、結果として３次元的な配置判定枠ＡＲ２１内において線路ＲＬの遮蔽体の検出が行われることになる。
【００３９】
近接判定枠ＡＲ２２については、配置判定枠ＡＲ２１の設定に用いた情報を利用する。つまり、演算処理部１０１は、２次元画像において、線路ＲＬに沿って最も近接した位置から消失点にかけて、車両限界等に準じた枠領域である近傍外縁要素の左右外側に相当する一対の隣接外縁要素を適宜の距離間隔又は画素間隔で順次設定し、近傍外縁要素を連ねた全体として枠内を近接判定枠ＡＲ２２とする。この際、近接判定枠ＡＲ２２を構成する隣接外縁要素と、配置判定枠ＡＲ２１を構成する近傍外縁要素との間に部分的な重複があってもよく、両者が接し或いは離間していてもよい。近接判定枠ＡＲ２２を距離画像で捉えた場合、線路ＲＬに沿って設定した上記枠領域又は隣接外縁要素を３次元的に連ねたものとなる。ただし、近接判定枠ＡＲ２２を距離画像によって３次元的に画定する処理を行う必要はなく、２次元的な近接判定枠ＡＲ２２において距離画像を利用した判定を行うことで、結果として近接判定枠ＡＲ２２内において線路ＲＬに近接する近接物体の検出が行われることになる。
【００４０】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、配置判定枠ＡＲ２１の設定に際して行われる線路ＲＬの消失点の検出方法を説明する概念図である。両図は、第２計測部４２によって得た２次元画像を説明する概念図であり、消失点の検出前の元画像を説明の便宜上単純化したものに相当する図５（Ａ）では、直線的に延びる線路ＲＬを構成する一対の直線状のレールＲＬａ，ＲＬｂの映像が軌道像として捉えられている。図５（Ｂ）では、一対のレール（軌道像）ＲＬａ，ＲＬｂの映像が抽出されて点線で示す一対の近似線ＡＬのフィッティングが行われ、一対の近似線ＡＬの先端に消失点ＶＰが決定されている。図５（Ｃ）及び５（Ｄ）は、カーブに差し掛かった場合の消失点の検出方法を説明する概念図である。消失点の検出前の元画像を説明の便宜上単純化したものに相当する図５（Ｃ）では、直線的に延びる線路ＲＬを構成する一対のレールＲＬａ，ＲＬｂの映像が捉えられており、図５（Ｄ）では、一対の曲線状のレールＲＬａ，ＲＬｂの映像が抽出されて一対の近似線（点線）ＡＬのフィッティングが行われ、一対の近似線ＡＬの先端に消失点ＶＰが決定されている。なお、近似線ＡＬを延長することによって映像上一旦途切れたレールＲＬａ，ＲＬｂを連続的なものとして処理することもできる。
【００４１】
配置判定枠ＡＲ２１の設定に際しては、第２計測部４２によって得た２次元画像内に複数の線路が写り込んでいる場合がある。このような場合であっても自己の列車ＴＲが走行する線路ＲＬのレールＲＬａ，ＲＬｂを適切に絞り込んで抽出できるように、演算処理部１０１は、近距離側に線路判定枠ＡＲ３を設けて線路判定枠ＡＲ３から始まる一対のレールＲＬａ，ＲＬｂのみを選択する。これにより、自己の列車ＴＲが走行する線路ＲＬに対応する適正な１つの消失点ＶＰを決定することができ、障害物判定精度を高めることができる。なお、複数の線路が写り込んでいる結果として複数の消失点が検出されても、制動関連情報が増えるだけであり、運転上の支障が生じないような運用が可能である。
【００４２】
図５（Ｅ）及び５（Ｆ）は、配置判定枠ＡＲ２１の設定方法を説明する概念図である。両図は、第２計測部４２によって得た２次元画像を示しており、図５（Ｅ）に示す直進の場合と、図５（Ｆ）に示すカーブの場合とにおいて、線路ＲＬに沿って設定される多数の近傍外縁要素ＣＥを示している。近傍外縁要素ＣＥの集合の外縁の範囲内が配置判定枠ＡＲ２１となる。なお、図５（Ｅ）及び５（Ｆ）において、最も手前の近傍外縁要素ＣＥを挟んだ左右の外側には、近接判定枠ＡＲ２２を構成する最も手前の隣接外縁要素ＰＥが示されている。ただし、奧側の隣接外縁要素については図示を省略している。
【００４３】
図６（Ａ）及び６（Ｂ）を参照して、線路ＲＬを遮る遮蔽体について説明する。図６（Ａ）に示す例では、広域判定枠ＡＲ２のうち特に２次元的な配置判定枠ＡＲ２１において、線路ＲＬの消失点ＶＰよりも手前に電柱状の遮蔽体ＣＯ１が存在する。第２計測部４２から遮蔽体ＣＯ１の線路ＲＬを横切る部分ＣＯ１ａ迄の距離Ｌ１１と、第２計測部４２から部分ＣＯ１ａによって途切れた線路ＲＬの遮断端である軌道位置ＣＰ１迄の距離Ｌ１２とは、第２計測部４２によって得た距離画像から判定することができる。演算処理部１０１は、配置判定部として、部分ＣＯ１ａ迄の距離Ｌ１１と部分ＣＯ１ａが遮っている軌道位置ＣＰ１迄の距離Ｌ１２との差である距離差Δが所定の上限値（例えば列車ＴＲの横幅）を超えて大きくなっているときは、遮蔽体ＣＯ１が前景の物体であり３次元的な配置判定枠ＡＲ２１の外側にある見かけ上のものと判断し、線路ＲＬ上を進行する列車ＴＲにとっての障害物ではないと判断する。図６（Ｂ）に示す例では、線路ＲＬの消失点ＶＰよりも手前に別の遮蔽体ＣＯ２が存在する。第２計測部４２から遮蔽体ＣＯ２迄の距離Ｌ２１と、第２計測部４２から遮蔽体ＣＯ２によって途切れた線路ＲＬの遮断端である軌道位置ＣＰ２迄の距離Ｌ２２とは、第２計測部４２によって得た距離画像から判定することができる。演算処理部１０１は、配置判定部として、遮蔽体ＣＯ２迄の距離Ｌ２１と遮蔽体ＣＯ２が遮っている軌道位置ＣＰ２迄の距離Ｌ２２との差である距離差Δが所定の上限値以下であるときは、遮蔽体ＣＯ２が線路ＲＬ上に横たわり或いは線路ＲＬを覆っていると判断し、線路ＲＬ上を進行する列車ＴＲにとっての障害物であると判断する。この場合、遮蔽体ＣＯ２と線路ＲＬとの距離が近い場合に限って障害物と判断することで、例えば走行を妨げない前景物体である遮蔽体ＣＯ１を判定対象から除くことができ、障害物判定精度を高めることができる。以上において、配置判定部である演算処理部１０１は、所定の広域判定枠ＡＲ２のうち配置判定枠ＡＲ２１内に遮蔽体ＣＯ２が存在する場合に、遮蔽体ＣＯ２を障害物であると判断するので、配置判定枠ＡＲ２１によって列車ＴＲが通過する領域に検出範囲を絞ることができ、障害物の判定範囲が過度に広がることを防止できる。なお、前景とされる遮蔽体ＣＯ１や障害物の候補とされる遮蔽体ＣＯ２は、線路ＲＬのレール（軌道像）ＲＬａ，ＲＬｂの双方を遮蔽するものに限らず片方を遮蔽するようなものであってもよい。演算処理部１０１による判定処理の対象となる遮蔽体ＣＯ１，ＣＯ２は、レールＲＬａ，ＲＬｂのサイズを基準として所定以上のサイズを有するものであれば、障害物となる可能性があるとして候補に加えられる。
【００４４】
図６（Ｃ）は、線路ＲＬを遮るものではないが遮蔽体に準じた障害物として扱うべきものを説明する図である。この場合、第２計測部４２によって得た２次元画像において、線路ＲＬの消失点ＶＰよりも手前であって線路ＲＬに隣接した箇所に所定以上に大きな周辺物体ＣＯ３が存在する。演算処理部１０１は、２次元画像中からこの種の周辺物体ＣＯ３を抽出し、第２計測部４２から周辺物体ＣＯ３迄の距離Ｌ３１に対して線路ＲＬ上の点を決定し、この距離Ｌ３１に対応する単一の又は隣接する複数の近傍外縁要素ＣＥ又は配置判定枠ＡＲ２１を特定し、かかる近傍外縁要素ＣＥの範囲内又は配置判定枠ＡＲ２１内に周辺物体ＣＯ３の画像が存在するか否かを判断する。演算処理部１０１は、上記のように特定された近傍外縁要素ＣＥ等の範囲内に周辺物体ＣＯ３の画像が存在すると判断した場合、この周辺物体ＣＯ３を線路ＲＬ上を進行する列車ＴＲにとっての障害物又はそれに準じた物であると判断する。この場合も、配置判定部である演算処理部１０１は、近傍外縁要素ＣＥ又は配置判定枠ＡＲ２１内に周辺物体ＣＯ３が存在する場合に、周辺物体ＣＯ３を障害物又はそれに準じた物であると判断するので、近傍外縁要素ＣＥ又は配置判定枠ＡＲ２１によって列車ＴＲが通過する領域又はその近隣に検出範囲を絞ることができる。
【００４５】
図７は、所定の広域判定枠ＡＲ２内において線路ＲＬに近づく接近物体が存在するか否かを判断する手法を説明する図である。この場合、第２計測部４２によって得た距離画像中において、線路ＲＬの周辺に、踏切Ｐ３、道路Ｐ４、信号器Ｐ５等が撮影され、近接判定枠ＡＲ２２において、移動物体である自動車Ｐ６，Ｐ７の像も取り込まれている。配置判定部である演算処理部１０１は、広域判定枠ＡＲ２内、特に配置判定枠ＡＲ２１外において、距離画像又は２次元画像からオブジェクトを抽出し、その移動速度を見積もる。自動車Ｐ６，Ｐ７の移動速度は、距離画像中における対応するオブジェクトの配置を連続撮影されている距離画像を構成する複数の撮像フレームの距離画像データから判定する。具体的には、演算処理部１０１は、時間的に異なる一対の距離画像データから得た同一オブジェクトの空間配置の相違を与える差分ベクトルから列車ＴＲ自身の移動ベクトルを減算することで自動車Ｐ６，Ｐ７の空間移動ベクトルを計算することができ、この空間移動ベクトルを複数の撮像フレームの撮影間隔に相当する時間で除算することにより、自動車Ｐ６，Ｐ７の速度ベクトルＶＶ１，ＶＶ２を得ることができる。距離画像中の自動車Ｐ６，Ｐ７等のオブジェクトを捉えるため、公知のパターンマッチングといった手法のほか、距離画像又はこれから得た２次元画像においてオプティカルフローを検出するといった手法を用いることができる。自動車Ｐ６，Ｐ７の速度ベクトルＶＶ１，ＶＶ２は、自動車Ｐ６，Ｐ７の移動速度及び移動方向を与えるものであり、演算処理部１０１は、広域判定枠ＡＲ２内に存在する物体の移動速度及び移動方向を略リアルタイムで判定することができる。演算処理部１０１が物体の移動速度及び移動方向を移動速度及び移動方向を判定することで、接近物体の移動状態を詳細に把握した判断が可能になる。演算処理部１０１は、速度ベクトルＶＶ１，ＶＶ２の軌道中心ＲＣに垂直で軌道中心ＲＣに向かう成分が所定の限界値を超えたか否かを判断する。図示の例では、一方の自動車Ｐ６が踏切Ｐ３を横切る方向に移動して配置判定枠ＡＲ２１内に近づいており、自動車Ｐ６の速度ベクトルＶＶ１は、軌道中心ＲＣに垂直で軌道中心ＲＣに向かう成分（つまり図面左向きの速度）が所定の限界値を超えるようなものとなる可能性がある。演算処理部１０１は、自動車Ｐ６の速度ベクトルＶＶ１が所定の限界値を超える場合、自動車Ｐ６を衝突危険性のある近接物体と判定する。他方の自動車Ｐ７は線路ＲＬに沿って移動しており、自動車Ｐ７の速度ベクトルＶＶ２は、軌道中心ＲＣに垂直で軌道中心ＲＣに向かう成分が所定の限界値を超えることはない。つまり、演算処理部１０１は、自動車Ｐ７を衝突危険性のない非近接物体と判定する。速度ベクトルＶＶ１，ＶＶ２の軌道中心ＲＣに向かう成分についての限界値は、線路ＲＬから自動車Ｐ６，Ｐ７までの距離や列車ＴＲから自動車Ｐ６，Ｐ７までの距離に基づいて既定の式を用いて算出される。以上のように演算処理部１０１が広域判定枠ＡＲ２のうち特に近接判定枠ＡＲ２２に近づく接近物体（自動車Ｐ６）が存在するか否かを判断するので、障害物判定を支援する付加情報として、接近物体による障害物発生の予測が可能となる。
【００４６】
以上では、線路ＲＬに近づく接近物体が自動車Ｐ６，Ｐ７である場合について説明したが、線路ＲＬに近づく接近物体が人、自転車、動物等である場合についても自動車の場合と同様の処理を行うことができる。この場合、接近物体が人、自転車、動物等のいずれであるかを判別して、軌道中心ＲＣに向かう速度成分の限界値を接近物体の種類ごとに設定することもできる。
【００４７】
図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、消失点ＶＰの信頼性を確認する手法を説明する図である。図８（Ａ）及び８（Ｂ）は、晴天時に第２計測部４２によって得た複数の２次元画像を示し、図８（Ａ）が１回前の撮影フレームに対応する画像を示し、図８（Ｂ）が最後の撮影フレームに対応する画像を示す。図８（Ｂ）中には、最後の撮影フレームにおける消失点ＶＰａだけでなく、１回前の撮影フレームにおける消失点ＶＰ０もプロットしている。図からも明らかなように、最後の撮影フレームにおける消失点ＶＰａは、線路ＲＬ近傍にあって１回前の撮影フレームにおける消失点ＶＰ０と殆ど変わらない位置となって相互に隣接している。この場合、消失点ＶＰの検出精度が高いことを意味し、線路ＲＬを遮る遮蔽体の検出精度も高いことが期待される。図８（Ｃ）及び８（Ｄ）は、雨天時に第２計測部４２によって得た複数の２次元画像を示し、図８（Ｃ）が１回前の撮影フレームに対応する画像を示し、図８（Ｄ）が最後の撮影フレームに対応する画像を示す。図８（Ｃ）では、間隔の狭い消失点ＶＰ０が得られているが、図８（Ｄ）では、先端で間隔が離れた特殊な消失点ＶＰａとなっている。間隔の狭い通常の消失点ＶＰ０を抽出できない原因としては、窓に当たる水滴に限らず、雪、霧による視界不良がある。このように、間隔が広い消失点ＶＰａを抽出した場合、消失点の検出精度が低いことを意味し、線路ＲＬを遮る遮蔽体の検出精度も低い可能性が高い。演算処理部１０１は、図８（Ｄ）のように消失点ＶＰの信頼性が低い状態では、列車ＴＲの安全走行に支障があると判断して、所定以下の制限速度での走行のみを許可する動作モードに切り換える。つまり、列車ＴＲ前方の視界不良を副次的な運転関連情報として利用することができる。
【００４８】
図９（Ａ）及び９（Ｂ）は、特異点について説明する図である。図９（Ａ）及び９（Ｂ）は、複数の線路ＲＬ，ＲＬｅが布設されている地域で得た２次元画像を単純化又は抽象化したものである。この場合、列車ＴＲの正面から延びる線路ＲＬに隣接して別の線路ＲＬｅの画像が取り込まれている。別の線路ＲＬｅは、線路終端ＴＡを有するが、線路終端ＴＡは、消失点ではなく特異点ＳＰとして処理する。別の線路ＲＬｅは、遠方にある場合、自己の線路ＲＬと区別がつかない場合があり、その場合、安全のため２つの線路ＲＬ，ＲＬｅについて障害物の検出を行うが、上記のように線路ＲＬｅに線路終端ＴＡがある場合、本来不要な急制動が必要と判断される可能性がある。このため、線路ＲＬｅに線路終端ＴＡによって検出される消失点に類似する特異点ＳＰを、運用走行を含む事前走行等によって記憶部１０２のデータベースの判定除外リストに予め登録し、或いは判定除外リストに徐々に蓄積すれば、特異点ＳＰを消失点と誤って判断することを回避することができる。具体的には、配置判定部である演算処理部１０１は、線路ＲＬ上の位置情報とリンクさせて消失点となり得ない特異点ＳＰに関する情報を記憶部１０２にデータベースとして保管し、消失点の候補から特異点ＳＰに対応するものを除外する。これにより、線路終端ＴＡの特異点ＳＰを消失点と判断するような、消失点の誤検出を防止することができる。また、配置判定部である演算処理部１０１は、列車ＴＲを線路ＲＬ上で運用走行又は試験走行させながら、特異点に関する情報を記憶部１０２にリストとして更新しつつ保管することができる。これにより、監視装置１００の運用によって特異点ＳＰに関する情報を蓄積しつ現状に適合させることができる。特異点に関する情報を運用走行で蓄積する場合、例えば３回といった設定回数を超えて同じ箇所で特異点ＳＰが検出された場合にデータベースの判定除外のリストに登録するといった処理が可能である。なお、特異点ＳＰに関する情報は、特異点ＳＰの位置関連情報を含むものであり、列車ＴＲの先頭から観察される特異点ＳＰの方位を列車ＴＲの走行位置ごとに記録したものとすることができる。具体的には、特異点ＳＰに関する情報は、列車ＴＲの位置情報と、その位置で第２計測部４２によって撮影される２次元画像中におにおいて特異点ＳＰに対応する画素領域の位置やサイズを与える配置情報とを含む。
【００４９】
図１０を参照して、走行時における障害物検出の動作について説明する。演算処理部１０１は、車速検出部３４等を利用して列車ＴＲの走行位置を取得する（ステップＳ２１）。次に、演算処理部１０１は、第１計測部４１を利用して物体計測を行う（ステップＳ２２）。これにより、列車ＴＲの前方に物体が存在する場合、その物体の方位（角度）や距離が得られる。次に、演算処理部１０１は、ステップＳ２１で得た走行位置に対応する存在判定枠ＡＲ１を設定するとともに、ステップＳ２２で得た物体の方位及び距離が設定した存在判定枠ＡＲ１内であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。ここで、存在判定枠ＡＲ１は、記憶部１０２に保管した判定枠データベースを利用して設定され、判定枠データベースは、例えば事前走行によって走行位置ごとに存在判定枠ＡＲ１の方位等を紐付けて記録したものとなっている。演算処理部１０１は、存在判定枠ＡＲ１内に物体が存在すると判断した場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）、入出力部１０３を介して運転手に線路上に障害物が存在することを警報出力する（ステップＳ２４）。この際、演算処理部１０１は、ブレーキ装置３３を適宜動作させて列車ＴＲに緊急停止を行わせることができる。一方、演算処理部１０１は、存在判定枠ＡＲ１内に物体が存在しないと判断した場合（ステップＳ２３でＮｏ）、ステップＳ２１に戻って列車ＴＲの走行位置を取得する処理を再開する。存在判定枠ＡＲ１内における物体の計測（ステップＳ２２，Ｓ２３）と並行して、演算処理部１０１は、第２計測部４２を利用して距離画像や２次元画像を計測し、広域判定枠ＡＲ２を設定する（ステップＳ２５）。次に、演算処理部１０１は、配置判定部として、広域判定枠ＡＲ２のうち特に配置判定枠ＡＲ２１内で、ステップＳ２５で得た２次元画像や距離画像から消失点ＶＰを検出し、消失点ＶＰの手前に遮蔽体（例えば遮蔽体ＣＯ２）が存在し、かつ、遮蔽体迄の距離Ｌ２１と遮蔽体ＣＯ２によって途切れた線路ＲＬの遮断端である軌道位置ＣＰ２迄の距離Ｌ２２との距離差Δが所定の上限値以下であるときは、この遮蔽体が線路ＲＬ上を進行する列車ＴＲにとっての障害物であると判断する（ステップＳ２６でＹｅｓ）。この場合、演算処理部１０１は、入出力部１０３を介して運転手に線路ＲＬ上に障害物が存在することを警報出力する（ステップＳ２４）。遮蔽体が存在しないと判断された場合（ステップＳ２６でＮｏ）、演算処理部１０１は、配置判定部として、広域判定枠ＡＲ２のうち特に近接判定枠ＡＲ２２内で、ステップＳ２５で得た距離画像や２次元画像から線路ＲＬに近づく接近物体が存在するか否かを判断し、線路ＲＬに近づく接近物体が存在すると判断した場合（ステップＳ２７でＹｅｓ）、演算処理部１０１は、入出力部１０３を介して運転手に線路ＲＬの周辺に接近物体が存在することを警報出力する（ステップＳ２４）。一方、演算処理部１０１は、存在判定枠ＡＲ１内に物体が存在しないと判断した場合（ステップＳ２７でＮｏ）、ステップＳ２１に戻る。以上の処理は、列車ＴＲの運用走行が完了するまで繰り返される（ステップＳ２８でＮｏ）。
【００５０】
以上で説明した実施形態の監視装置１００では、配置判定部としての演算処理部１０１が線路ＲＬに相当する軌道像の消失点ＶＰを含む手前に軌道像を遮蔽する遮蔽体ＣＯ２が存在するか否かを判断するので、軌道像を正確に取得できていることを確認しつつ軌道像を局所的に遮蔽する遮蔽体ＣＯ２の存否を距離情報とともに得ることができ、障害物となる遮蔽体ＣＯ２の検出精度を高めることができる。
【００５１】
この発明は、上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【００５２】
車上装置２００は、不図示の列車運行管理システムの制御下で、列車ＴＲの自動運転を可能としており、自動運転については、運転士を乗せた状態で行う場合のほか、運転士がいない完全無人の自動運転も含み得るものとしている。自動運転については、運行区間の全体を運転士がいない完全無人の自動運転とする場合のほか、運行区間の一部を、運転士を乗せた状態で自動運転とする場合や、運行区間の一部については、自動運転とせず、運転士による通常運転とすることも考えられる。
【００５３】
以上では、消失点ＶＰの手前に遮蔽体ＣＯ２が存在する場合に、障害物となる可能性があるとしたが、遮蔽体ＣＯ２が消失点を兼ねている場合も、遮蔽体ＣＯ２が障害物となる可能性があると判断してもよい。この場合も、遮蔽体ＣＯ２迄の距離Ｌ２１と、遮蔽体ＣＯ２によって途切れた線路ＲＬの遮断端である軌道位置ＣＰ２迄の距離Ｌ２２との距離差Δが所定の上限値以下であることが障害物であると判断する前提条件となる。
【００５４】
監視装置１００は、車上装置２００に組み込むのではなく、遠隔の列車運行管理システム側に部分的に組み込むこともできる。
【００５５】
監視装置１００による監視対象は、鉄道の線路ＲＬに限らず、路面電車用の軌道であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
３１…車両制御装置、  ３４…車速検出部、  ３５…車上子、  ３７…通信部、  ４１…第１計測部、  ４２…第２計測部、  １００…監視装置、  １０１…演算処理部、  １０２…記憶部、  １０３…入出力部、  １０４…インターフェース部、  ２００…車上装置、  ＡＬ…近似線、  ＡＲ１…存在判定枠、  ＡＲ２…広域判定枠、  ＡＲ２１…配置判定枠、  ＡＲ２２…近接判定枠、  ＣＯ１，ＣＯ２…遮蔽体、  ＣＯ３…周辺物体、  ＣＰ１…軌道位置、  ＣＰ２…軌道位置、  Ｐ６，Ｐ７…自動車、  ＲＣ…軌道中心、  ＲＬ…線路、  ＲＬａ，ＲＬｂ…レール、  ＳＰ…特異点、  ＴＡ…線路終端、  ＴＲ…列車、  ＶＰ…消失点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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