(57)【要約】【課題】ラインセンサカメラでトロリ線を撮影した画像から自動的に偏摩耗箇所を抽出し、抽出された偏摩耗箇所に基づいて残存直径相当値を測定することが可能な架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法を提供する。【解決手段】パンタグラフ５に接触するトロリ線４の下面を撮影するラインセンサカメラ１を電車屋根上に設置し、ラインセンサカメラ１で撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含むトロリ線４の下面の画像を画像処理して、トロリ線４の残存直径を求める画像処理装置３を備える架線摩耗検出装置において、画像処理装置３に、トロリ線４の下面の画像からトロリ線４の一方の端部、水平摩耗部の端部、水平摩耗部と傾斜摩耗部との境界点、傾斜摩耗部の端部、及びトロリ線４の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出部３２を設けた。【選択図】図２
2020071022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める画像処理装置を備える架線摩耗検出装置において、
前記画像処理装置が、前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出部を備え、
前記境界点検出部は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出部と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出部と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で三つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
前記特徴点検出部により検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出部と
を含むことを特徴とする架線摩耗検出装置。
【請求項２】
前記第二の境界点算出部は、前記特徴点検出部により検出した特徴点のうち、前記水平摩耗部の端部および前記傾斜摩耗部の端部に対応する特徴点を除外し、複数の特徴点が残った場合に、前記閾値を超える反応値が最大となる特徴点を前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点と判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の架線摩耗検出装置。
【請求項３】
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める画像処理装置を備える架線摩耗検出装置において、
前記画像処理装置が、前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出部を備え、
前記境界点検出部は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出部と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出部と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で四つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
前記特徴点検出部により検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との二つの境界点が得られた場合に、予め定めた条件に基づいて当該二つの境界点のうちの一方のみを前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点として採用し、当該境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出部と
を含むことを特徴とする架線摩耗検出装置。
【請求項４】
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める架線摩耗検出方法において、
前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出工程を有し、
前記境界点検出工程は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出工程と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出工程と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で三つの特徴点を検出する特徴点検出工程と、
前記特徴点検出工程で検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出工程と
を含むことを特徴とする架線摩耗検出方法。
【請求項５】
前記第二の境界点算出工程は、前記特徴点検出工程により検出した特徴点のうち、前記水平摩耗部の端部および前記傾斜摩耗部の端部に対応する特徴点を除外し、複数の特徴点が残った場合に、前記閾値を超える反応値が最大となる特徴点を前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点と判断する
ことを特徴とする請求項４に記載の架線摩耗検出方法。
【請求項６】
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める架線摩耗検出方法において、
前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出工程を有し、
前記境界点検出工程は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出工程と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出工程と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で四つの特徴点を検出する特徴点検出工程と、
前記特徴点検出工程で検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との二つの境界点が得られた場合に、予め定めた条件に基づいて当該二つの境界点のうちの一方のみを前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点として採用し、当該境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出工程と
を含むことを特徴とする架線摩耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電車の屋根上からラインセンサカメラによりトロリ線の下面の幅を撮影し、この画像を処理することでトロリ線の摩耗を測定するトロリ線摩耗測定装置が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、このようなトロリ線摩耗測定装置として、特に、トロリ線のパンタグラフ摺動面が一部傾斜した偏摩耗部分について、トロリ線の寿命を知る指標となる残存直径相当値を求めることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４２５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のトロリ線摩耗測定装置では、トロリ線の偏摩耗を測定する際に、ラインセンサカメラの画像上のトロリ線の境界点のピクセル位置を設定する必要がある一方、具体的な手法が記載されておらず、実質的に画像上から手作業で境界点のピクセル位置を指定する必要があった。しかしながら、長距離となる電車線の画像１枚１枚について手作業で境界点のピクセル位置を指定することは困難であるという問題があった。
【０００６】
このようなことから本発明は、ラインセンサカメラでトロリ線を撮影した画像から自動的に偏摩耗箇所を抽出し、抽出された偏摩耗箇所に基づいて残存直径相当値を測定することが可能な架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る架線摩耗検出装置は、
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める画像処理装置を備える架線摩耗検出装置において、
前記画像処理装置が、前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出部を備え、
前記境界点検出部は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出部と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出部と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で三つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
前記特徴点検出部により検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出部と
を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る架線摩耗検出装置は、第１の発明において、
前記第二の境界点算出部は、前記特徴点検出部により検出した特徴点のうち、前記水平摩耗部の端部および前記傾斜摩耗部の端部に対応する特徴点を除外し、複数の特徴点が残った場合に、前記閾値を超える反応値が最大となる特徴点を前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点と判断する
ことを特徴とする。
【０００９】
また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る架線摩耗検出装置は、
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める画像処理装置を備える架線摩耗検出装置において、
前記画像処理装置が、前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出部を備え、
前記境界点検出部は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出部と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出部と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で四つの特徴点を検出する特徴点検出部と、
前記特徴点検出部により検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との二つの境界点が得られた場合に、予め定めた条件に基づいて当該二つの境界点のうちの一方のみを前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点として採用し、当該境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出部と
を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するための第４の発明に係る架線摩耗検出方法は、
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める架線摩耗検出方法において、
前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出工程を有し、
前記境界点検出工程は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出工程と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出工程と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で三つの特徴点を検出する特徴点検出工程と、
前記特徴点検出工程で検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出工程と
を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の課題を解決するための第５の発明に係る架線摩耗検出方法は、第４の発明において、
前記第二の境界点算出工程は、前記特徴点検出工程により検出した特徴点のうち、前記水平摩耗部の端部および前記傾斜摩耗部の端部に対応する特徴点を除外し、複数の特徴点が残った場合に、前記閾値を超える反応値が最大となる特徴点を前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点と判断する
ことを特徴とする。
【００１２】
また、上記の課題を解決するための第６の発明に係る架線摩耗検出方法は、
パンタグラフに接触する架線の下面を撮影する摩耗測定用カメラを電車屋根上に設置し、前記摩耗測定用カメラで撮影された水平摩耗部及び傾斜摩耗部を有する偏摩耗箇所を含む前記架線の下面の画像を画像処理して、前記架線の残存直径を求める架線摩耗検出方法において、
前記架線の下面の画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める境界点検出工程を有し、
前記境界点検出工程は、
前記摩耗測定用カメラにより取得した画像から前記架線の摺動面を抽出した摺動面画像を生成する摺動面抽出工程と、
前記摺動面画像から前記架線の一方の端部、前記水平摩耗部の端部、前記傾斜摩耗部の端部、及び前記架線の他方の端部の画像上の位置を求める第一の境界点算出工程と、
前記摺動面画像から予め設定した閾値以上の最大で四つの特徴点を検出する特徴点検出工程と、
前記特徴点検出工程で検出した特徴点に基づいて前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との二つの境界点が得られた場合に、予め定めた条件に基づいて当該二つの境界点のうちの一方のみを前記水平摩耗部と前記傾斜摩耗部との境界点として採用し、当該境界点の画像上の位置を求める第二の境界点算出工程と
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法によれば、ラインセンサカメラでトロリ線を撮影した画像から自動的に偏摩耗箇所を抽出し、抽出された偏摩耗箇所に基づいて残存直径相当値を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係る架線摩耗検出装置の概要を示す模式図である。
【図２】図１に示す画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る架線摩耗検出装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】ラインセンサ画像の一例を示す説明図である。
【図５】図２に示す境界点検出部の構成を示すブロック図である。
【図６】図３に示す境界点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】摺動面画像の一例を示す説明図である。
【図８】ガウシアンフィルタ処理画像の一例を示す説明図である。
【図９】傾斜摩耗部を有するトロリ線の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例２における境界点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】摺動面画像において境界点が複数検出された例を示す説明図である。
【図１２】図１３に示す境界点の中から最適な境界点を選択した例を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例３における境界点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】台形摩耗部を有するトロリ線の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１から図９を用いて本発明の実施例１に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法について説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施例において架線摩耗検出装置は、電車車両（以下、単に車両と称する）１０の屋根上に設置されたラインセンサカメラ（摩耗測定用カメラ）１と、照明装置２と、車両１０の内部に設置された画像処理装置３とを備えている。
【００１８】
ラインセンサカメラ１は、車両１０の屋根上に鉛直上向きに、その走査線の方向１ａが枕木方向と同じ方向になるように設置されている。これにより、ラインセンサカメラ１はその走査線がトロリ線（架線）４を横切るようになっている。ラインセンサカメラ１によって取得したパンタグラフ５に接触するトロリ線４の下面の画像信号は画像処理装置３に入力される。
【００１９】
照明装置２は、ラインセンサカメラ１によって撮像される領域にあるトロリ線４を照らす。
【００２０】
画像処理装置３は、例えば、コンピュータなどの装置であり、装置構成としては、演算装置、記憶装置、入出力装置などからなり、機能構成としては、図２に示す構成となっている。
【００２１】
すなわち、画像処理装置３は、ラインセンサ画像作成部３１と、境界点検出部３２と、トロリ線中心点位置算出処理部３３と、境界点位置算出処理部３４と、摩耗断面積算出処理部３５と、残存直径相当値算出処理部３６と、記憶手段としてのメモリＭ１，Ｍ２とを含んで構成されている。
【００２２】
画像処理装置３は、図３に示すフローチャートに従い、ラインセンサカメラ１から入力された画像信号を画像処理してトロリ線摩耗部の残存直径相当値Ｈ（図９参照）を算出する。
【００２３】
すなわち、画像処理装置３では、まずステップＳ１で、ラインセンサカメラ１から入力された画像信号が、ラインセンサ画像作成部３１により時系列に並べられラインセンサ画像Ｉ１（図４参照）としてメモリＭ１へ保存され、その後、メモリＭ２に保存される。
【００２４】
ステップＳ１に続いてはステップＳ２で、境界点検出部３２により、ラインセンサ画像Ｉ１に基づき、図４に示すラインセンサ画像Ｉ１上のトロリ線４の左端ｐ１，水平摩耗部左端（水平摩耗部端部）ｐ２，水平摩耗部と傾斜摩耗部の境界点ｐ３，傾斜摩耗部右端（傾斜摩耗部端部）ｐ４，トロリ線４の右端ｐ５（図９に示す点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に対応。以下、ｐ１，ｐ５を「トロリ線端部」、ｐ２，ｐ４を「摺動面端部」、ｐ３を「偏摩耗境界点」と称し、ｐ１〜ｐ５を総称する場合は「境界点」と称する）のピクセル位置を求める。なお、カメラパラメータ（焦点距離、センサ素子数およびセンサ幅）は予め設定されているものとする。
【００２５】
以下、図５及び図６を用いて境界点検出部３２による処理を具体的に説明する。
図５に示すように、境界点検出部３２は、摺動面抽出部３２Ａと、第一の境界点算出部３２Ｂと、ガウシアンフィルタ処理部３２Ｃと、特徴点検出部３２Ｄと、第二の境界点算出部３２Ｅとを備えている。
【００２６】
次に、境界点検出部３２の具体的な機能について図６に示すフローチャートと共に説明する。
境界点検出部３２では、まずステップＳ２−１で、摺動面抽出部３２ＡにてメモリＭ２からラインセンサ画像Ｉ１を取得し、このラインセンサ画像Ｉ１に対して画像処理を行い、摺動面に対応する部分（摺動面部分）を抽出する処理を行う。ここで、ラインセンサ画像Ｉ１から摺動面部分を抽出する処理としては、既知の手法（例えば、特許第０４７７９７７０号公報等参照）を用いるものとし、ここでの詳細な説明は省略する。図７に摺動面部分を抽出した画像（摺動面画像）Ｉ２の例を示す。
【００２７】
続いて、ステップＳ２−２で第一の境界点算出部３２Ｂにて、摺動面画像Ｉ２からトロリ線４の摺動面部分と摺動面以外の部分（摩耗していない部分）との境界点である摺動面端部ｐ２，ｐ４のピクセル位置を検出するとともに、検出した摺動面端部ｐ２，ｐ４のピクセル位置に基づいてラインセンサ画像Ｉ１に対しライン方向に沿って各々画像端に向かって所定の領域を設定し、設定した領域内で二値化を行うことによりトロリ線４の両端（背景とトロリ線４との境界）であるトロリ線端部ｐ１，ｐ５のピクセル位置を抽出する。得られた境界点ｐ１，ｐ２，ｐ４，ｐ５のピクセル位置の情報はメモリＭ２に保管される。
【００２８】
続いて、ステップＳ２−３で、ガウシアンフィルタ処理部３２Ｃにて、摺動面画像Ｉ２に対してガウシアンフィルタ処理を行い、ノイズを除去したガウシアンフィルタ処理画像Ｉ３（図８参照）を作成する。ガウシアンフィルタ処理画像Ｉ３はメモリＭ２に保管される。
【００２９】
続いて、ステップＳ２−４で、特徴点検出部３２Ｄにて、ガウシアンフィルタ処理画像Ｉ３に対し、特徴点検出器３２ｄ（例えば、特徴点検出の一手法であるＡＧＡＳＴを利用したもの）を用いて特徴点の検出を行う。ここで、特徴点検出器３２ｄによる特徴点の検出においては、特徴量が予め設定したしきい値以上となる点（以下、反応点）の上位３点を特徴点として抽出するようにする。抽出した特徴点の情報はメモリＭ２に保管される。
【００３０】
ここで、ステップＳ２−４では、通常の摩耗箇所では摺動面端部ｐ２，ｐ４のみが特徴点として検出され、偏摩耗箇所では摺動面端部ｐ２，ｐ４と、偏摩耗の特徴である摺動面内における大幅な濃淡値変化部分（偏摩耗境界点）ｐ３とが検出されることとなる。そこで、ステップＳ２−５で、境界点の数が１か０か（特徴点検出部３２Ｄにおいて検出された特徴点の数が３か２か）を判断し、境界点の数が０であれば（ＮＯ）偏摩耗していないとみなして後述するステップＳ３に移行し、境界点の数が１であれば（ＹＥＳ）偏摩耗状態にあるとみなして後述するステップＳ２−６に移行する。
【００３１】
ステップＳ２−６では、第二の境界点算出部３２Ｅにて、特徴点検出部３２Ｄで検出した特徴点に基づいて偏摩耗境界点ｐ３のピクセル位置を求める。
上述したステップＳ２−１〜ステップＳ２−６の処理を行うことで、境界点検出部３２により境界点ｐ１〜ｐ５のピクセル位置が求められる。
【００３２】
ステップＳ２に続いては、境界点検出部３２にて求めたトロリ線端部ｐ１，ｐ５のピクセル位置がメモリＭ２を経てカメラパラメータと共にトロリ線中心点位置算出処理部３３ヘ送られ、トロリ線中心位置算出処理部３ｂによりトロリ線５の中心点の実座標Ｐ０（ｘ0，ｙ0）が算出される（ステップＳ３）。
【００３３】
ステップＳ３に続いては、境界点位置算出処理部３４ヘカメラパラメータと共にラインセンサ画像Ｉ１上の境界点ｐ１〜ｐ５のピクセル位置がメモリＭ２を経て送られ、境界点位置算出処理部３４は境界点ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５の実座標Ｐ１（ｘ1，ｙ1），Ｐ２（ｘ2，ｙ2），Ｐ３（ｘ3，ｙ3），Ｐ４（ｘ4，ｙ4），Ｐ５（ｘ5，ｙ5）が求められる（ステップＳ４）。
【００３４】
ステップＳ４に続いては、摩耗断面積算出処理部３５へトロリ線中心の実座標Ｐ０および境界点ｐ２，ｐ３，ｐ４の実座標Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４がメモリＭ２を経て送られ、摩耗断面積が算出される（ステップＳ５）。
【００３５】
ステップＳ５に続いては、残存直径相当値算出処理部３６へ摩耗断面積がメモリＭ２を経て送られ、残存直径相当値Ｈが算出される（ステップＳ６）。
【００３６】
なお、上述したステップＳ３〜ステップＳ６における処理は、例えば上記特許文献１に開示されている処理等、既知の手法を用いればよく、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３７】
このように構成される本実施例に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法によれば、ラインセンサカメラ１によってトロリ線４の下面を撮影したラインセンサ画像から、特徴点検出器３２ｄを用いて自動的に偏摩耗箇所を判定し、判定された偏摩耗箇所を利用してトロリ線４の寿命を知る指標となる残存直径相当値Ｈを測定するようにしたことにより、従来技術では、トロリ線４の偏摩耗を測定する際にラインセンサ画像上の境界点ｐ１〜Ｐｐを、実質的にラインセンサ画像上から手作業で指定するしかなく、長距離となる電車線の画像１枚１枚について偏摩耗箇所の特定と手作業による境界点の指定をしなければならなかったのに対して、偏摩耗箇所の摩耗測定に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
図１０から図１２を用いて本発明の実施例２に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法について説明する。
【００３９】
本実施例は、上述した実施例１に比較して境界点検出部３２による処理が異なる。すなわち、特徴点検出部３２Ｄによりあるしきい値以上の反応点の上位３点を検出すると、撮影状況によっては、特徴点として摺動面端点の２点（ｐ２，ｐ４）と偏摩耗境界点１点（ｐ３）の３点ではなく、図１１に破線で囲んで示すように、摺動面端点１点（ｐ２又はｐ４）と偏摩耗境界点２点の３点が検出される可能性がある。このような場合、誤検出された境界点のピクセル位置に基づいて上述したステップＳ４〜ステップＳ６における計算を行うと、計算結果に大きな誤差が生じてしまうおそれがある。そこで、本実施例では、第二の境界点算出部３２Ｅにより確実に偏摩耗境界点ｐ３のピクセル位置が得られるようにしている。
【００４０】
本実施例における境界点検出部３２の具体的な機能について、図１０に示すフローチャートと共に説明する。
【００４１】
まず、ステップＳ２−１１〜ステップＳ２−１４における処理は、実施例１で説明したステップＳ２−１〜ステップＳ２−４の処理と同様であり、重複する説明を省略する。
【００４２】
ステップＳ２−１４に続いては、ステップＳ２−１５及びステップＳ２−１６で、境界点の数が０なのか１なのか２なのかを判断し、境界点の数が０であれば偏摩耗していないとみなして実施例１で説明したステップＳ３に移行し、境界点の数が１であれば偏摩耗状態にあるとみなして後述するステップＳ２−１８に移行し、境界点の数が２であれば偏摩耗状態にあってかつ特徴点に偏摩耗境界点２点が含まれているとみなして後述するステップＳ２−１７に移行する。
【００４３】
ステップＳ２−１７では、第二の境界点算出部３２Ｅにて、特徴点検出部３２Ｄで検出した特徴点に基づいて偏摩耗境界点ｐ３のピクセル位置を抽出する。ここで、本実施例では、偏摩耗境界点ｐ３のピクセル位置を抽出する際に、特徴点の選定を行う。すなわち、まず、特徴点検出部３２Ｄにおいて３つの特徴点が得られた場合、これら３つの特徴点のうち、摺動面端点（ｐ２及び／又はｐ４）を除外し、除外した点を除いた特徴点のうち、しきい値を超える特徴量（反応値）が最大となる特徴点を偏摩耗境界点ｐ３として選択し（図１２参照）、そのピクセル位置を求める。なお、摺動面端点（ｐ２及び／又はｐ４）の除外は、ステップＳ２−１２で求めたｐ２およびｐ４のピクセル位置を利用し、特徴点の座標がｐ２又はｐ４の座標に対して予め設定した範囲内に存在する場合にこの特徴点を除外するものとする。求めた偏摩耗境界点ｐ３のピクセル位置はメモリＭ２に保管される。
【００４４】
ステップＳ２−１８では、上述したステップＳ２−６と同様の処理を行う。
ステップＳ２−１７，ステップＳ２−１８に続いては、実施例１で説明したステップＳＳ３に移行する。
【００４５】
このように構成される本実施例に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法によれば、特徴点検出部３２Ｄにおいて撮影状況によってあるしきい値以上の反応点の上位３点を検出した際に、特徴点として摺動面端点（ｐ２，ｐ４）の２点と偏摩耗境界点（ｐ３）の３点ではなく、摺動面端点１点（ｐ２又はｐ４）と偏摩耗境界点２点の３点が検出された場合であっても、正しい偏摩耗境界点ｐ３を採用して摩耗測定を行うことが可能となり、測定誤差を低減することができる。
【実施例３】
【００４６】
図１３から図１４を用いて本発明の実施例３に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法について説明する。
【００４７】
本実施例は、上述した実施例１に比較して境界点検出部３２における処理が異なる。すなわち、偏摩耗には、図９に示し上述したような傾斜摩耗部を有するものに加え、図１４に示すような台形摩耗部（偏摩耗境界点が２点存在する摺動面）を有するものが存在する。このように台形摩耗部を有する偏摩耗においては、実施例１においてステップＳ５、ステップＳ６で説明した処理では残存直径相当値Ｈを算出することができない。そこで、本実施例では、台形摩耗部においては二つの偏摩耗境界点のうち一方のみを採用するようにして、残存直径相当値Ｈを算出するようにしている。
【００４８】
以下、境界点検出部３２における処理について図１３に示すフローチャートと共に説明する。
【００４９】
まず、ステップＳ２−２１〜ステップＳ２−２３における処理は、実施例１で説明したステップＳ２−１〜ステップＳ２−３の処理と同様であり、重複する説明を省略する。
【００５０】
ステップＳ２−２３に続いては、ステップＳ２−２４で、特徴点検出部３２Ｄにて、ガウシアンフィルタ処理画像Ｉ３に対し、特徴点検出器３２ｄを用いて特徴点の検出を行う。ここで、特徴点検出器３２ｄによる特徴点の検出においては、予め設定したしきい値以上の反応点の上位４点を特徴点として抽出するようにする。抽出した特徴点の情報はメモリＭ２に保管される。なお特徴点検出器３２ｄを用いた特徴点の検出は、実施例１と同様であるので、重複する説明を省略する。
【００５１】
ここで、ステップＳ２−２４においては、通常の摩耗箇所では摺動面の両端（ｐ２，ｐ４）のみが抽出され、偏摩耗箇所では摺動面端部ｐ２，ｐ４と、偏摩耗の特徴である摺動面内における大幅な濃淡値変化部分（偏摩耗境界点）ｐ３とが検出され、台形摩耗箇所では摺動面端部ｐ２，ｐ４と、偏摩耗の特徴である摺動面内における大幅な濃淡値変化部分（偏摩耗境界点）ｐ３，ｐ３’とが検出されることとなる。
【００５２】
そこで、ステップＳ２−２５及びステップＳ２−２６で、境界点の数が０なのか１なのか２なのかを判断し、境界点の数が０であれば偏摩耗していないとみなして実施例１で説明したステップＳ３に移行し、境界点の数が１であれば偏摩耗状態にあるとみなして後述するステップＳ２−３０に移行し、境界点の数が２であれば台形摩耗状態にあるとみなして後述するステップＳ２−２７に移行する。なお、本実施例において偏摩耗境界点ｐ３はトロリ線端部ｐ１に近い境界点、偏摩耗境界点ｐ３’はトロリ線端部ｐ５に近い境界点とする。
【００５３】
ステップＳ２−２７では、第二の境界点算出部３２Ｅにて、特徴点検出部３２Ｄにより検出した特徴点に基づいて偏摩耗境界点ｐ３及び偏摩耗境界点ｐ３’のピクセル位置を求め、続いてステップＳ２−２８で予め定めた条件として偏摩耗境界点ｐ３とトロリ線端部ｐ１との間、偏摩耗境界点ｐ３’とトロリ線端部ｐ５との間のユークリッド距離をそれぞれ求め、ステップＳ２−２９で偏摩耗境界点ｐ３とトロリ線端部ｐ１との間、偏摩耗境界点ｐ３’とトロリ線端部ｐ５との間のうち、ユークリッド距離が大きいほうの偏摩耗境界点（ｐ３またはｐ３’）を選択する。これにより台形摩耗部を、例えば図１４に破線で示すように、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３’，Ｐ４，Ｐ５を境界点とする偏摩耗部として扱う。
【００５４】
ステップＳ２−３０では、上述したステップＳ２−６と同様の処理を行う。
ステップＳ２−２９，ステップＳ２−３０に続いては、実施例１で説明したステップＳ３に移行する。
【００５５】
すなわち、偏摩耗境界点が２点（ｐ３及びｐ３’）存在する場合、実施例１においてステップＳ５、ステップＳ６で説明した処理では残存直径相当値Ｈを算出することができない。そこで本実施例では、可能な限り真値に近い残存直径相当値Ｈを算出するため、上述したように偏摩耗境界点ｐ３とトロリ線端部ｐ１との間、偏摩耗境界点ｐ３’とトロリ線端部ｐ５との間のうち、ユークリッド距離が大きいほうの偏摩耗境界点を選択し、選択した偏摩耗境界点を利用して残存直径相当値Ｈの算出を行う。これは、偏摩耗境界点ｐ３とトロリ線端部ｐ１との間、偏摩耗境界点ｐ３’とトロリ線端部ｐ５との間のうち、ユークリッド距離が大きいほうの偏摩耗境界点を採用したほうがステップＳ２８の処理において真値に近い残存直径相当値Ｈを得られるためである。
【００５６】
このように構成される本実施例に係る架線摩耗検出装置及び架線摩耗検出方法によれば、上述した実施例１による効果に加え、従来は測定が難しかった台形摩耗部について、偏摩耗境界点ｐ３，ｐ３’のうち一方のみを採用することで、真値に近い残存直径相当値Ｈを算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ラインセンサカメラ
１ａ  ラインセンサカメラの走査線の方向
２  照明装置
３  画像処理装置
４  トロリ線
５  パンタグラフ
１０  車両
３１  ラインセンサ画像作成部
３２  境界点検出部
３２Ａ  摺動面抽出部
３２Ｂ  第一の境界点算出部
３２Ｃ  ガウシアンフィルタ処理部
３２Ｄ  特徴点検出部
３２ｄ  特徴点検出器
３２Ｅ  第二の境界点算出部
３３  トロリ線中心点位置算出処理部
３４  境界点位置算出処理部
３５  摩耗断面積算出処理部
３６  残存直径相当値算出処理部
Ｍ１，Ｍ２  メモリ
【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】
2020071022.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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