(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロリ線を照らす照明と、
前記照明の両脇に１台ずつ設置してトロリ線を撮影する２台のカメラと、
前記２台のカメラにより撮影した画像中の前記トロリ線の軌跡の下側のエッジを検出して前記トロリ線の高さと偏位を測定する処理手段と
を備えるトロリ線検査装置において、
前記処理手段は、前記２台のカメラにより撮影した画像中の前記トロリ線の軌跡の上側のエッジと下側のエッジを検出してトロリ線摩耗の反転現象を測定する
ことを特徴とするトロリ線検査装置。
【請求項２】
前記処理手段は、前記トロリ線の軌跡の上側のエッジと下側のエッジとに基づき得られる４点のステレオ対応点を用いて、前記トロリ線の高さと偏位とトロリ線摩耗の反転現象を測定する
ことを特徴とする請求項１に記載のトロリ線検査装置。
【請求項３】
前記２台のカメラの一方のカメラを鉛直上向きに設置し、他方のカメラは一方のカメラと同じ視野を向くように斜め上に向けて設置し、
前記処理手段は、画像中の前記トロリ線の軌跡の下側のエッジを検出して前記トロリ線の摩耗を測定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトロリ線検査装置。
【請求項４】
前記処理手段は、画像中の前記トロリ線の軌跡の幅を用いて、画像中の前記トロリ線の誤検出箇所を排除する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトロリ線検査装置。
【請求項５】
前記処理手段は、画像中の前記トロリ線の軌跡の幅を用いて、画像中の前記トロリ線の丁接続部分を連続的な軌跡となるように接続する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトロリ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トロリ線は電気車へ電力を供給する設備線であり、検測車や車両限界計測車等と呼ばれる専用の計測車両が、一定周期毎に電車線を走行してトロリ線の検査が行われる。検査項目には、トロリ線の高さ、パンタグラフ上の水平位置（偏位）、トロリ線の摩耗があり、これらの検査値が安全な管理値内かどうか診断することにより設備が保全される。従来のトロリ線検査装置には、画像処理で検査する方式があり、これには以下の（１）〜（６）に述べるものがある。
【０００３】
（１）  下記特許文献１，２は、ラインセンサを利用してパンタグラフの上下動の変位を計測する構成を備えている。走行中のパンタグラフは、振動やアークによってマーカが写らない場合があり、この欠落を直線近似で補間するという特徴がある。
【０００４】
（２）  下記特許文献３は、トロリ線のエッジを検出するものであり、鉄道車両の屋根上から真上に向けたカメラでトロリ線を撮影し、撮影した画像からトロリ線のエッジを検出する構成を備えている。下記特許文献３の段落［００１９］には、「（１．４）渡り線高さの計算：二値化ラインセンサ画像から検出した渡り線部分の両側のエッジデータを用いて、ラインセンサの一つの走査ライン上にある両側のエッジ点間距離を渡り線部分の画像上の幅として計算する。」とあるように、トロリ線のエッジを検出するという特徴がある。
【０００５】
（３）  下記特許文献４は、パンタグラフに向けて設置した２台のカメラを使用して、パンタグラフと接触するトロリ線だけを検出する構成を備えており、２枚の画像上でパンタグラフ上のトロリ線の座標が一致するか否かで、トロリ線がパンタグラフと接触するか否かを区別するという特徴がある。
【０００６】
（４）  下記特許文献５，６は、電車の屋根上に枕木方向へ２台のカメラを並べて設置し、この２台のカメラ画像を処理し、結果をカメラ間で照合してトロリ線の位置を計測するという構成を備えている。下記特許文献６の段落［００３５］の（３）には、「トロリ線を示す白部分を抽出し、画像上のトロリ線の幅を検出する」との記述があり、トロリ線の幅と重心を検出するという特徴がある。
【０００７】
（５）  下記特許文献７は、トロリ線の摩耗測定装置であり、下記特許文献７の［請求項４］には「前記全体幅とラインセンサのカメラパラメータからラインセンサから見たトロリ線の高さを求める高さ検出手段」との記述がある。１台のラインセンサでトロリの線の高さと摩耗を測定するという特徴がある。
【０００８】
（６）  下記特許文献８，９は、トロリ線の摩耗測定装置である。下記特許文献８，９の［実施例１］には「画像処理による摩耗測定装置」と記述があり、画像処理でトロリ線の摩耗面を測定するという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４４０２３号公報
【特許文献２】特開２００８−１０４３１２号公報
【特許文献３】特開２００９−１９２３９４号公報
【特許文献４】特開２００３−３４１３８９号公報
【特許文献５】特開２００６−２８２１２８号公報
【特許文献６】特開２００６−２８４５３５号公報
【特許文献７】特開２００８−０８９５２４号公報
【特許文献８】特開２００６−２４８４１１号公報
【特許文献９】特開２００７−２７１４４６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「鉄道技術者のための電気概論  電車線路シリーズ２  電車線」、（社）日本鉄道電気技術協会、第５版、平成１０年１１月１０日、ｐ．３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来のトロリ線検査装置には以下の課題がある。
（１）  上記特許文献１，２は、ラインセンサを利用してパンタグラフの上下動の変位を計測する構成を備えている。走行中のパンタグラフは、振動やアークによってマーカが写らない場合があり、この欠落を直線近似で補間するという特徴がある。
【００１２】
しかしながら、これをトロリ線検出に適用すると、例えば、Ｙ接続（図６参照）箇所や丁接続（図２０参照）箇所では、トロリが分岐して見え、どちらに分岐するか判定が困難である。したがって、近似の補間だけでは、トロリ線の分岐点を判断できないという課題がある。
【００１３】
（２）  上記特許文献３は、トロリ線のエッジを検出するものであり、鉄道車両の屋根上から真上に向けたカメラでトロリ線を撮影し、撮影した画像からトロリ線のエッジを検出する構成を備えている。上記特許文献３の段落［００１９］には、「（１．４）渡り線高さの計算：二値化ラインセンサ画像から検出した渡り線部分の両側のエッジデータを用いて、ラインセンサの一つの走査ライン上にある両側のエッジ点間距離を渡り線部分の画像上の幅として計算する。」とあるように、トロリ線のエッジを検出するという特徴がある。
【００１４】
しかしながら、画像上でトロリ線が交差するＹ接続箇所や丁接続箇所では、トロリ線の両側のエッジが分断や分岐をするので、連続的にトロリ線を検出できないという課題がある。
【００１５】
（３）  上記特許文献４は、パンタグラフに向けて設置した２台のカメラを使用して、パンタグラフと接触するトロリ線だけを検出する構成を備えており、２枚の画像上でパンタグラフ上のトロリ線の座標が一致するか否かで、トロリ線がパンタグラフと接触するか否かを区別するという特徴がある。
【００１６】
しかしながら、トロリ線の重心を検出する特許であるため、Ｙ接続箇所では、どちらのトロリを抽出するか不明で、トロリの重心を検出するだけではＹ接続箇所が存在するトロリ線を正しく検出できないという課題がある。
【００１７】
（４）  上記特許文献５，６は、電車の屋根上に枕木方向へ２台のカメラを並べて設置し、この２台のカメラ画像を処理し、結果をカメラ間で照合してトロリ線の位置を計測するという構成を備えている。上記特許文献６の段落［００３５］の（３）には、「トロリ線を示す白部分を抽出し、画像上のトロリ線の幅を検出する」との記述があり、トロリ線の幅と重心を検出するという特徴がある。
【００１８】
しかしながら、トロリ線の重心を検出する特許であるため、Ｙ接続箇所においてトロリ線の分岐する場合、どちらに接続するか判定が難しく、トロリ線を正しく検出できないという課題がある。
【００１９】
（５）  上記特許文献７は、トロリ線の摩耗測定装置であり、上記特許文献７の［請求項４］には「前記全体幅とラインセンサのカメラパラメータからラインセンサから見たトロリ線の高さを求める高さ検出手段」との記述がある。１台のラインセンサでトロリの線の高さと摩耗を測定するという特徴がある。
【００２０】
しかしながら、トロリ線の横幅からトロリ線の高さを推測するため、高さの測定精度に課題がある。
また、トロリ線の真下に置いたカメラでトロリ線の下面の画像を撮影してトロリ線の摩耗を測定するためトロリ線摩耗の反転現象を検知できないという課題がある。
【００２１】
ここで、トロリ線摩耗の反転現象（上記非特許文献１参照）について説明する。トロリ線摩耗の測定は、トロリ線の摺面幅を測定して残存直径を測定して行う（図１２（ａ）参照）。このため、摩耗が進行して摺面幅が再び細くなる時点（図１２（ｂ）参照）で、逆に残存直径が大きく出力されてしまう現象である。
【００２２】
（６）  上記特許文献８，９は、トロリ線の摩耗測定装置である。上記特許文献８，９の［実施例１］には「画像処理による摩耗測定装置」と記述があり、画像処理でトロリ線の摩耗面を測定するという特徴がある。
【００２３】
しかしながら、上記特許文献８の場合は、上記特許文献８の段落［００４０］に、「パンタグラフ１４の高さを測定するために（中略）パンタグラフ１４の前方にラインセンサ１２を設置する」と記述があり、高さを測定するために高さ測定用カメラと、パンタグラフが必要であるという課題がある。
【００２４】
また、上記特許文献９の場合は、上記特許文献９の［請求項１］に、「前記エッジデータとトロリ線高さデータに基づいてトロリ線摩耗部幅の計算を行う」と記述があり、高さを測定するためには、別途測定装置が必要であるという課題がある。
【００２５】
さらに、上記特許文献８，９は、トロリ線の真下に置いたカメラでトロリ線の下面を撮影した画像からトロリ線の摩耗を測定するため、トロリ線摩耗の反転現象を検知することができないという課題がある。
【００２６】
以上のことから、本発明は、トロリ線の連続したエッジ検出を行うことができるトロリ線検査装置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】
【００２８】
上記の課題を解決するための第１の発明に係るトロリ線検査装置は、
トロリ線を照らす照明と、
前記照明の両脇に１台ずつ設置してトロリ線を撮影する２台のカメラと、
前記２台のカメラにより撮影した画像中の前記トロリ線の軌跡の下側のエッジを検出して前記トロリ線の高さと偏位を測定する処理手段と
を備えるトロリ線検査装置において、
前記処理手段は、前記２台のカメラにより撮影した画像中の前記トロリ線の軌跡の上側のエッジと下側のエッジを検出してトロリ線摩耗の反転現象を測定する
ことを特徴とする。
【００２９】
上記の課題を解決するための第２の発明に係るトロリ線検査装置は、第１の発明に係るトロリ線検査装置において、
前記処理手段は、前記トロリ線の軌跡の上側のエッジと下側のエッジとに基づき得られる４点のステレオ対応点を用いて、前記トロリ線の高さと偏位とトロリ線摩耗の反転現象を測定する
ことを特徴とする。
【００３０】
上記の課題を解決するための第３の発明に係るトロリ線検査装置は、第１又は第２の発明に係るトロリ線検査装置において、
前記２台のカメラの一方のカメラを鉛直上向きに設置し、他方のカメラは一方のカメラと同じ視野を向くように斜め上に向けて設置し、
前記処理手段は、画像中の前記トロリ線の軌跡の下側のエッジを検出して前記トロリ線の摩耗を測定する
ことを特徴とする。
【００３１】
上記の課題を解決するための第４の発明に係るトロリ線検査装置は、第１〜３の発明のいずれかひとつに係るトロリ線検査装置において、
前記処理手段は、画像中の前記トロリ線の軌跡の幅を用いて、画像中の前記トロリ線の誤検出箇所を排除する
ことを特徴とする。
【００３２】
上記の課題を解決するための第５の発明に係るトロリ線検査装置は、第１〜３の発明のいずれかひとつに係るトロリ線検査装置において、
前記処理手段は、画像中の前記トロリ線の軌跡の幅を用いて、画像中の前記トロリ線の丁接続部分を連続的な軌跡となるように接続する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、トロリ線の連続したエッジ検出を行うことができるトロリ線検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１，２の実施例に係るトロリ線検査装置の概要を示した模式図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における２台のカメラの画像を示した模式図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のトロリ線近傍の拡大図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のＹ接続の除去を示した模式図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のＹ接続の拡大図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置におけるトロリ線の高さと偏位の計算方法についての説明図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のトロリ線近傍の拡大図である。
【図１２】本発明の第２の実施例に係るトロリ線検査装置におけるトロリ線摩耗の反転現象の検知方法についての説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施例に係るトロリ線検査装置における４点によるトロリ線摩耗の反転現象の検知方法についての説明図である。
【図１４】本発明の第４，５の実施例に係るトロリ線検査装置の概要を示した模式図である。
【図１５】本発明の第４の実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
【図１６】本発明の第４の実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
【図１７】本発明の第５の実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
【図１８】本発明の第５の実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
【図１９】本発明の第６の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中の誤検出箇所の除去の例を示した模式図である。
【図２０】本発明の第７の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中の誤検出箇所の除去の例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第１の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
図１は、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要を示した模式図である。
図１に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、鉄道車両１の屋根上に設置されトロリ線４を照らす照明３と、照明３の両脇に斜め上に向けて設置されトロリ線４を撮影する左カメラ１０及び右カメラ１１と、車両１内に設置される左カメラ１０及び右カメラ１１からの画像信号を入力して画像の録画や処理を行う画像録画及び画像処理部２とにより構成されている。
【００３７】
なお、左カメラ１０及び右カメラ１１がラインセンサの場合、設置する向きは、図１中Ｓｃで示すように、スキャン平面が鉛直で互いのスキャン方向が重なるようにトロリ線４に向き合わせて設置する。また、トロリ線４は、電柱５に設置されたハンガー６により支持されている。
【００３８】
図４は、本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における２台のカメラの画像を示した模式図である。なお、図４（Ｌ）は、左カメラ１０の画像を示し、図４（Ｒ）は、右カメラ１１の画像を示している。また、図４中の画像において、縦軸は偏位ｙ、横軸は時間ｔを示している。また、図４中の画像において、トロリ線４の軌跡ＴL，ＴRは黒色とし、背景は白色として示しているが、実際の画像においては、トロリ線４の軌跡ＴL，ＴRは白色で示され、背景は黒色で示される。
【００３９】
トロリ線４からの反射光を左カメラ１０及び右カメラ１１で撮影し、図４に示す画像を得る。左カメラ１０及び右カメラ１１は同期して撮影を行い、左カメラ１０及び右カメラ１１により撮影したそれぞれ画像を画像録画及び画像処理部２に入力し、画像録画及び画像処理部２に録画する。
【００４０】
図５は、本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のトロリ線近傍の拡大図である。なお、図５（ｌ）は、左カメラ１０の画像を示し、図５（ｒ）は、右カメラ１１の画像を示している。
【００４１】
左カメラ１０及び右カメラ１１から入力された画像を画像録画及び画像処理部２において処理して、図５に示すトロリ線４の軌跡ＴL，ＴRの下側エッジＥLDn，ＥRDnを抽出して、左カメラ１０及び右カメラ１１でエッジ点ＥＰL，ＥＰRをステレオ対応させて、トロリ線４の高さと偏位を算出する。このように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、トロリ線４の下側のエッジを検出することにより、トロリ線４の高さと偏位の測定を行う。
【００４２】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成について説明する。
図２は、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
図２に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、左カメラ１０及び右カメラ１１からの画像信号が画像録画及び画像処理部２へ入力されるようになっている。
【００４３】
画像録画及び画像処理部２は、左カメラ１０及び右カメラ１１から画像録画及び画像処理部２側へ画像信号を入力する画像入力部２０，３０と、画像に二値化処理を施す二値化処理部２１，３１と、二値化画像からエッジ点を検出するエッジ検出部２２，３２と、左カメラ１０及び右カメラ１１の仰角を算出する仰角算出部２３，３３と、各種データを記憶する処理メモリ４０と、エッジ点近傍の濃淡値又は濃淡値の微分値の相関値を算出するエッジ点対応部４１と、トロリ線の重心位置ｐgを算出、又は、重心位置ｐgからトロリ線半径ｒを減算し、トロリ線下面の座標ｐbtmを算出する高さ・偏位算出部４２とを備えている。
【００４４】
二値化処理部２１，３１、エッジ検出部２２，３２及び仰角算出部２３，３３は処理メモリ４０と接続されており、必要に応じて各種データの書き込み及び読み出しを行っている。また、エッジ点対応部４１は処理メモリ４０と接続されており、必要に応じて各種データの読み出しを行っている。
【００４５】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
図３は、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図３に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、はじめに、ステップＰ１０において、画像入力部２０に左カメラ１０からの画像信号を取得する。ここで得られる画像は、図４（Ｌ）に示すようにトロリ線４が光を反射して明るく映る。
【００４６】
ステップＰ１１において、二値化処理部２１により、図４（Ｌ）を二値化処理し、トロリ線４の反射光の軌跡を得る。
ステップＰ１２において、エッジ検出部２２により、図４（Ｌ）の二値化画像から、図５（ｌ）に示すようにトロリ線４の軌跡ＴLのうちトロリ線４の下側のエッジＥLDnを検出する。
【００４７】
ステップＰ１３において、仰角算出部２３により、カメラ焦点を結ぶ直線とトロリ線位置ｐとのなす角度θL，θRを算出する。
次に、ステップＰ２０〜ステップＰ２３において、右カメラ１１の画像についても、ステップＰ１０〜ステップＰ１３と同様の処理を行う。
【００４８】
次に、ステップＰ３０において、エッジ点対応部４１により、左右画像のエッジ点について、濃淡値及びエッジ量を用いてステレオ対応させる。例えば、図５においては、左右画像の図５中に１点鎖線で示す箇所では、１ラインにエッジは一つなので、左右画像での対応点は一意に決まる。
【００４９】
図６は、本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のＹ接続の除去を示した模式図である。また、図６中の画像において、縦軸は偏位ｙ、横軸は時間ｔを示している。また、図６中の画像において、トロリ線４の軌跡Ｔは黒色とし、背景は白色として示しているが、実際の画像においては、トロリ線４の軌跡Ｔは白色で示され、背景は黒色で示される。
【００５０】
図６中に１点鎖線で示した箇所では、１ラインにエッジが２つあり、左右画像間でエッジ点の組み合わせば４通りある。このため、エッジ点対応部４１では、エッジ点近傍の濃淡値又は濃淡値の微分値の相関値を算出し、４通りで最も相関の高いエッジ点の組を求める。
【００５１】
図８は、本実施例に係るトロリ線検査装置におけるトロリ線の高さと偏位の計算方法についての説明図である。
ステップＰ３１において、高さ・偏位算出部４２により、下記式（１）及び図８により、トロリ線４の重心位置ｐgを算出する。又は、重心位置ｐgからトロリ線４の半径ｒを減算し、トロリ線４の下面の座標ｐbtmを算出する。そして、トロリ線４の重心位置ｐg又はトロリ線４の下面の座標ｐbtmからトロリ線４の高さと水平方向の位置（偏位）を求める。
【００５２】
【数１】
0005549488.tif 000002
【００５３】
なお、上記式（１）及び図８において、yは左カメラ１０及び右カメラ１１からトロリ線４までの高さ方向における距離、ｘLは左カメラ１０からトロリ線４までの水平方向における距離、ｄは左カメラ１０及び右カメラ１１の焦点を結ぶ直線、θLはトロリ線４へ左カメラ１０を向けたときの方向と直線ｄとのなす仰角、θRはトロリ線４へ右カメラ１１を向けたときの方向と直線ｄとのなす仰角、ｒはトロリ線４の半径、ｐはステレオ計測点、ｐgはトロリ線４の重心、ｐbtmはトロリ線４の下面の座標を意味する。
【００５４】
ステップＰ４０において、画像入力が終了したかどうか判断する。画像入力が終了した場合は、一連の処理を終了する。また、画像入力が終了していない場合は、ステップＰ１０〜３１を再度実行する。
【００５５】
上述した本実施例に係るトロリ線検査装置における処理により、本実施例に係るトロリ線検査装置は、偏位及び高さデータを得ることができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置には以下の利点がある。
（１）  図１に示すように、左カメラ１０及び右カメラ１１を上向き斜めに設置して撮影した画像は、トロリ線４の上側にハンガー６が写り、トロリ線４の下側にはハンガー６が写らない。したがって、トロリ線４の下側のエッジを検出することにより、ハンガー６に影響されず連続したエッジ検出ができるという利点がある。
【００５７】
（２）  図１に示すように、上向きに照らす照明３とその両脇に左カメラ１０及び右カメラ１１の２台のカメラを配置して撮影した画像は、トロリ線４の上側は暗く、下側は明るいという特徴がある。このため、下側のエッジは、背景との濃淡差が大きくノイズの影響が少ないという特徴がある。したがって、連続的にエッジ検出することができるという利点がある。
【００５８】
（３）  図６中に矢印Ｙで示すように、トロリ線４がＹ接続で見える場合、どちらに分岐するか画像処理の判定が困難である。ところで、設備点検の観点からは、近接した２線のトロリ線４の一方しか測定できない場合、高いトロリ線４より低いトロリ線４の高さの方が重要である。
【００５９】
図７は、本発明の第１の実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のＹ接続の拡大図である。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、図１に示したように、上向きに照らす照明３と、照明３の両脇に左カメラ１０及び右カメラ１１を配置する。これにより、下側エッジは、図７に示すように、上側のトロリ線４の軌跡ＴUはエッジ切れ目ＥSで下側エッジが切れるのに対し、下側のトロリ線４の軌跡ＴBの下側エッジＥDnが連続するという特徴がある。したがって、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、下側エッジＥDnを検出することにより、トロリ線４にＹ接続が存在する場合であっても、設備点検で重要とされる低いトロリ線４を優先して検出することができるという利点がある。
【実施例２】
【００６０】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第２の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１の実施例に係るトロリ線検査装置とほぼ同様な構成であるが、トロリ線４の下側と上側エッジを検出し、トロリ線４の偏位と高さとトロリ線摩耗の反転現象（上記非特許文献１参照）を検出する構成となっている。
【００６１】
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１の実施例に係るトロリ線検査装置の利点に加え、従来技術では解決できなかったトロリ線摩耗の反転現象を検出することができるという利点がある。
【００６２】
ここで、トロリ線摩耗の反転現象について説明する。
図１２は、本実施例に係るトロリ線検査装置におけるトロリ線摩耗の反転現象の検知方法についての説明図である。なお、図１２（ａ）は新品のトロリ線４を示し、図１２（ｂ）はトロリ線摩耗の反転現象が発生しているトロリ線４を示している。
【００６３】
トロリ線摩耗の測定は、図１２（ａ）に示すようにトロリ線４の摺面Ｓｌの幅を測定して残存直径を判定して行う。しかし、摩耗が進行すると図１２（ｂ）のように摺面Ｓｌの幅が再び細くなって残存直径が逆に大きく出力されてしまう。この現象をトロリ線の反転現象と呼ぶ（上記非特許文献１参照）。
【００６４】
図１１は、本実施例に係るトロリ線検査装置における画像中のトロリ線近傍の拡大図である。なお、図１１（ｌ）は、左カメラ１０の画像を示し、図１１（ｒ）は、右カメラ１１の画像を示している。
【００６５】
図１１に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置においては、トロリ線４の軌跡ＴL，ＴRの上側エッジＥLUp，ＥRUpと下側のエッジＥLDn，ＥRDnを検出して、左カメラ１０及び右カメラ１１間でエッジ点をステレオ対応させて、トロリ線４の高さと偏位と摩耗の反転現象を検知する。
【００６６】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成について説明する。
図９は、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
図９に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成は、第１の発明に係る本実施例に係るトロリ線検査装置とほぼ同様であるが、画像録画及び画像処理部２における高さ・偏位算出部４１の後段にトロリ線摩耗の反転現象を検知する摩耗反転検知部４３を備えている。
【００６７】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
図１０は、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図１０に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順は、第１の発明に係るトロリ線検査装置における処理の手順とほぼ同様であるが、ステップＰ３１とステップＰ４０との間に、ステップＰ３２として、摩耗反転検知部４３により、下記式（２）及び図１２（ｂ）により、トロリ線４の重心ｐgと、ステレオ計測点ｐ１とｐ２の中央点の差異を検査して、トロリ線摩耗の反転現象を検知する。
【００６８】
【数２】
0005549488.tif 000003
なお、上記式（２）及び図１２において、ｐ１は下側エッジのステレオ計測点、ｐ２は上側エッジのステレオ計測点を意味する。
【００６９】
上述した本実施例に係るトロリ線検査装置における処理により、本実施例に係るトロリ線検査装置は、偏位、高さ及び摩耗反転データを得ることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、トロリ線４の下側のエッジと上側エッジを検知することができるという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、第１の実施例に係るトロリ線検査装置が有する利点に加え、従来技術では解決できなかったトロリ線摩耗の反転現象を検知することができるという利点がある。
【実施例３】
【００７１】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第３の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
【００７２】
図１３は、本実施例に係るトロリ線検査装置における４点によるトロリ線摩耗の反転現象の検知方法についての説明図である。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第２の実施例に係るトロリ線検査装置と同様な構成であるが、図１３に示すように、１本のトロリ線４から得られるｐ１〜ｐ４の４点のステレオ対応点を用いて摩耗の反転を検知する特徴が異なる。
【００７３】
ｐ３，ｐ４は、ステレオ計測点としては誤対応であるため、従来の位置測定用途においては使用していなかった。しかし、トロリ線摩耗の転現象の検知を目的とした場合には、トロリ線４の空間上の位置を知る副産物として意味がある。
【００７４】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順は、第２の実施例とほぼ同様であるが、エッジ検出部２２，３２及び摩耗反転検知部４３における処理の内容が異なる。
【００７５】
本実施例に係るトロリ線検査装置における、摩耗反転検知の処理内容について説明する。
ステップＰ１２，２２において、エッジ検出部２２，３２により、図１１に示すトロリ線４の軌跡ＴL，ＴRの上側エッジＥLUp，ＥRUpと下側のエッジＥLDn，ＥRDnを取得する。
【００７６】
ｐ１＝（ＥLDn，ＥRDn）、ｐ２＝（ＥLUp，ＥRUp）、ｐ３＝（ＥLup，ＥRDn），ｐ４＝（ＥLDn，ＥRup）の対応点によって、図１３に示したｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を得る。なお、ｐ１，ｐ２は正常のステレオ計測点で、ｐ３，ｐ４は誤ったステレオ対応点だが、本実施例におけるトロリ線摩耗の反転現象の検知には、ｐ３，ｐ４を利用することができるという特徴がある。
【００７７】
ステップＰ３２において、摩耗反転検知部４３により、トロリ線４の重心座標Ｐgとｐ１〜ｐ４で下記式（３）の妥当性をチェックし、成り立たなければトロリ線摩耗の反転現象を検知する。
【００７８】
【数３】
0005549488.tif 000004
【００７９】
なお、上記式（３）及び図１３において、ｐ１は左右画像の下側エッジのステレオ計測点、ｐ２は左右画像の上側エッジのステレオ計測点、ｐ３は左画像の上側エッジと右画像の下側エッジのステレオ計測点、ｐ４は左画像の下側エッジと右画像の上側エッジのステレオ計測点を意味する。
【００８０】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、４点を組み合わせた多数決でトロリ線摩耗の反転現象を検知するという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、第２の実施例に比べ、ノイズに強いという利点がある。
【実施例４】
【００８１】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第４の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１の実施例に係るトロリ線検査装置とほぼ同様な構成であるが、図１に示したカメラの一方を、図１４に示すように鉛直上向きに設置した点が異なる。
【００８２】
さらに、本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１の実施例に係るトロリ線検査装置の利点に加えて、一方のカメラを鉛直上向きにするだけで、トロリ線４の摩耗についても計測することができる。
【００８３】
図１４は、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要を示した模式図である。
図１４に示すように、トロリ線４を照らす照明３と１台のカメラ１２は、第１の実施例と同様に配置し、もう一方のカメラ（鉛直カメラ）１３を鉛直上向きに設置する。言い換えれば、カメラ１２は、鉛直上向きに配置した鉛直カメラ１３から離れて、かつ、同じ視野を向くように傾斜して配置してトロリ線４を撮影するように設置する。
【００８４】
カメラ１２及び鉛直カメラ１３から入力された画像を画像録画及び画像処理部２において処理して、トロリ線４の高さと偏位と摩耗を計測する。なお、摩耗計測の構成は、上記特許文献７〜９のいずれかに記載の構成を用いても良い。
【００８５】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成について説明する。
図１５は、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
図１５に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成は、第１の発明に係るトロリ線検査装置とほぼ同様であるが、カメラ１２及び鉛直カメラ１３からの画像信号が画像録画及び画像処理部２へ入力されるようになっている。さらに、画像録画及び画像処理部２におけるエッジ検出部３２及び仰角算出部３３の後段にトロリ線４の摩耗を計測する摩耗計測部３４を備えている。摩耗計測部３４は処理メモリ４０と接続されており、必要に応じて各種データの書き込み及び読み出しを行っている。
【００８６】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
図１６は、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図１６に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順は、第１の発明に係る本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順とほぼ同様であるが、ステップＰ１０，２０において、画像入力部２０，３０により、カメラ１２及び鉛直カメラ１３からトロリ線４の画像を取得する。得られる画像には図４に示すようにトロリ線４の個所が反射して明るく映る。
【００８７】
さらに、ステップＰ３５において、鉛直カメラ１３の画像を摩耗計測部３４に入力し、ステップＰ３６において、摩耗計測部３４により、高さ・偏位算出部４２で求めた高さデータと、上記特許文献７〜９のいずれかに記載の構成を用いてトロリ線４の摩耗を計測する。
【００８８】
上述した本実施例に係るトロリ線検査装置における処理により、本実施例に係るトロリ線検査装置は、偏位、高さ及び摩耗反転データ並びに摩耗データを得ることができる。
【００８９】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、図１４に示したように、２台のカメラのうち１台のカメラを鉛直上向きに設置するという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、１台のカメラを鉛直上向きにするだけで、第１の実施例の利点に加えて、トロリ線４の摩耗が計測できるという利点が加わる。
【実施例５】
【００９０】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第５の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１の実施例に係るトロリ線検査装置とほぼ同様な構成であるが、図１に示したカメラの一方を、図１４に示すように鉛直上向きに設置した点が異なる。
【００９１】
さらに、本実施例に係るトロリ線検査装置は、第２の実施例に係るトロリ線検査装置の利点に加えて、一方のカメラを鉛直上向きにするだけで、トロリ線４の摩耗についても計測することができる。
【００９２】
図１４は、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要を示した模式図である。
図１４に示すように、トロリ線４を照らす照明３と１台のカメラ１２は、第１の実施例と同様に配置し、もう一方のカメラ（鉛直カメラ）１３を鉛直上向きに設置する。言い換えれば、カメラ１２は、鉛直上向きに配置した鉛直カメラ１３から離れて、かつ、同じ視野を向くように傾斜して配置してトロリ線４を撮影するように設置する。
【００９３】
カメラ１２及び鉛直カメラ１３から入力された画像を画像録画及び画像処理部２において処理して、トロリ線４の高さと偏位と摩耗を計測しトロリ線摩耗の反転現象を検知する。なお、摩耗計測の構成は、上記特許文献７〜９のいずれかに記載の構成を用いても良い。
【００９４】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成について説明する。
図１７は、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成を示したブロック図である。
図１７に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置の構成は、第２の発明に係るトロリ線検査装置とほぼ同様であるが、カメラ１２及び鉛直カメラ１３からの画像信号が画像録画及び画像処理部２へ入力されるようになっている。さらに、画像録画及び画像処理部２におけるエッジ検出部３２及び仰角算出部３３の後段にトロリ線４の摩耗を計測する摩耗計測部３４を備えている。摩耗計測部３４は処理メモリ４０と接続されており、必要に応じて各種データの書き込み及び読み出しを行っている。
【００９５】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
図１８は、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順を示したフローチャートである。
図１８に示すように、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順は、第１の発明に係る本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順とほぼ同様であるが、ステップＰ１０，２０において、画像入力部２０，３０により、カメラ１２及び鉛直カメラ１３からトロリ線４の画像を取得する。得られる画像には図４に示すようにトロリ線４の個所が反射して明るく映る。
【００９６】
さらに、ステップＰ３５において、鉛直カメラ１３の画像を摩耗計測部３４に入力し、ステップＰ３６において、摩耗計測部３４により、高さ・偏位算出部４２で求めた高さデータと、上記特許文献７〜９のいずれかに記載の構成を用いてトロリ線４の摩耗を計測する。
【００９７】
上述した本実施例に係るトロリ線検査装置における処理により、本実施例に係るトロリ線検査装置は、偏位、高さ及び摩耗反転データ並びに摩耗データを得ることができる。
【００９８】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、図１４に示したように、２台のカメラのうち１台のカメラを鉛直上向きに設置するという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、１台のカメラを鉛直上向きにするだけで、第２の実施例の利点に加えて、トロリ線４の摩耗が計測できるという利点が加わる。
【実施例６】
【００９９】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第６の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１〜５の実施例に係るトロリ線検査装置と同様な構成であるが、画像中のトロリ線４の軌跡の幅を利用してトロリ線４の誤検出を排除する特徴がある。
【０１００】
図１９は、本実施例に係るトロリ線検査装置における画像中の誤検出箇所の除去の例を示した模式図である。なお、図１９においては、トロリ線４の近傍に碍子等の構造物が写った場合の画像の例を示している。また、図１９中の画像において、縦軸は偏位ｙ、横軸は時間ｔを示している。また、図１９中の画像において、トロリ線４の軌跡Ｔは黒色とし、背景は白色として示しているが、実際の画像においては、トロリ線４の軌跡Ｔは白色で示され、背景は黒色で示される。
【０１０１】
本実施例に係るトロリ線検査装置においては、図１９中にｅ1で示す画像中のトロリ線４の近傍に碍子等の構造物が写った箇所を、トロリ線４の軌跡Ｔの誤検出箇所として検知する。本実施例に係るトロリ線検査装置は、トロリ線４の軌跡Ｔの変位ｙの変化量ｄｙ／ｄｔがトロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗ以上である場合、誤検出箇所として排除するという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置は、トロリ線４の誤検出を排除できる利点がある。
【０１０２】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１〜５の実施例と処理手順は同様であるが、エッジ検出部２２，３２における処理の内容が異なる。
【０１０３】
本実施例に係るトロリ線検査装置における、エッジ検出の処理内容について説明する。
ステップＰ１２，２２において、エッジ検出部２２，３２により、図１９の画像を時間ｔ方向にトロリ線４の軌跡Ｔを追跡する。トロリ線４の軌跡Ｔの追跡では、変位ｙの変化量ｄｙ／ｄｔを計算し、ｄｙ／ｄｔがトロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗ以上か検査する。図１９中にｅ1で示す箇所は、トロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗ以上の箇所であるため、誤検出箇所として検知し、軌跡Ｔを除外する。
【０１０４】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、画像中のトロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗを用いてトロリ線４の誤検出を排除するという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、第１〜５の実施例の利点に加え、トロリ線４の誤検出を排除できるという利点がある。
【実施例７】
【０１０５】
以下、本発明に係るトロリ線検査装置の第７の実施例について説明する。
はじめに、本実施例に係るトロリ線検査装置の概要について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１〜５の実施例に係るトロリ線検査装置と同様な構成であるが、画像中のトロリ線４の軌跡Ｔの幅を利用して連続的なトロリ線４を得るという特徴がある。
【０１０６】
図２０は、本実施例に係るトロリ線検査装置における画像中の誤検出箇所の除去の例を示した模式図である。なお、図２０においては、トロリ線４の近傍にハンガー６等の構造物が写った場合の画像の例を示している。また、図２０中の画像において、縦軸は偏位ｙ、横軸は時間ｔを示している。また、図２０中の画像において、トロリ線４の軌跡Ｔは黒色とし、背景は白色として示しているが、実際の画像においては、トロリ線４の軌跡Ｔは白色で示され、背景は黒色で示される。
【０１０７】
本実施例に係るトロリ線検査装置においては、図２０中にｅ2で示す画像中のトロリ線４にハンガー６等が写った箇所、すなわち、丁接続箇所をトロリ線４の軌跡Ｔの誤検出箇所として検知する。本実施例に係るトロリ線検査装置においては、トロリ線４の軌跡Ｔの変位ｙの変化量ｄｙ／ｄｔがトロリ線線４の軌跡Ｔの幅ｗ以上であれば、近傍のトロリ線４の軌跡Ｔへ連結し、連続的なトロリ線４の軌跡Ｔを得られるという利点がある。
【０１０８】
次に、本実施例に係るトロリ線検査装置における処理の手順について説明する。
本実施例に係るトロリ線検査装置は、第１〜５の実施例と処理手順は同様であるが、エッジ検出部２２，３２における処理の内容が異なる。
【０１０９】
本実施例に係るトロリ線検査装置における、エッジ検出の処理内容について説明する。
ステップＰ１２，２２において、エッジ検出部２２，３２により、図２０の画像を時間ｔ方向にトロリ線４の軌跡Ｔを追跡する。トロリ線４の軌跡Ｔの追跡では、変位ｙの変化量ｄｙ／ｄｔを計算し、ｄｙ／ｄｔがトロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗ以上か検査する。図２０中にｅ2で示す箇所は、トロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗ以上の箇所であるため、誤検出箇所として検知し、図２０に示した上方への接続を止め、直進するトロリ線４の軌跡Ｔを選択する。
【０１１０】
以上説明したように、本実施例に係るトロリ線検査装置は、画像中のトロリ線４の軌跡Ｔの幅ｗを用いて、連続的なトロリ線４の軌跡Ｔを得るという特徴がある。これにより、本実施例に係るトロリ線検査装置によれば、第１〜５の実施例の利点に加え、連続的なトロリ線４の軌跡を得られるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、例えば、画像処理によって画像中のトロリ線の位置や摩耗を計測するトロリ線検査装置、特に、画像中のトロリ線のエッジに着目してトロリ線を検査するトロリ線検査装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  鉄道車両
２  画像録画及び画像処理部
３  照明
４  トロリ線
５  電柱
６  ハンガー
１０  左カメラ
１１  右カメラ
１２  カメラ
１３  鉛直カメラ
２０，３０  画像入力部
２１，３１  二値化処理部
２２，３２  エッジ検出部
２３，３３  仰角算出部
３４  摩耗計測部
４０  処理メモリ
４１  エッジ点対応部
４２  高さ・偏位算出部
４３  摩耗反転検知部
【図１】
0005549488.tif 000005
【図２】
0005549488.tif 000006
【図３】
0005549488.tif 000007
【図４】
0005549488.tif 000008
【図５】
0005549488.tif 000009
【図６】
0005549488.tif 000010
【図７】
0005549488.tif 000011
【図８】
0005549488.tif 000012
【図９】
0005549488.tif 000013
【図１０】
0005549488.tif 000014
【図１１】
0005549488.tif 000015
【図１２】
0005549488.tif 000016
【図１３】
0005549488.tif 000017
【図１４】
0005549488.tif 000018
【図１５】
0005549488.tif 000019
【図１６】
0005549488.tif 000020
【図１７】
0005549488.tif 000021
【図１８】
0005549488.tif 000022
【図１９】
0005549488.tif 000023
【図２０】
0005549488.tif 000024