(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撚られた複数の素線が表面に露出している電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した前記電線の複数の連続する画像に基づいて前記電線の異常を検出する電線の異常検出方法において、前記複数の連続画像のうち、１枚の基準画像中の基準となる素線境界の位置情報及び素線の幅情報の入力を受け付け記憶する初期値設定処理と、前記連続画像の各々について前記素線の境界を検出して素線表面画像を切り出す画像切り出し処理と、前記素線表面画像中の前記素線の表面の明るさの変化に基づいて前記素線の異常を検出する異常検出処理を備え、前記画像切り出し処理は、前記基準となる素線境界の位置情報に基づき前記基準となる素線境界を探索して基準境界とすると共に、前記基準境界及び前記素線の幅情報に基づいてその他の素線境界を探索し、隣り合う素線境界で挟まれた範囲を前記素線表面画像として切り出すものであり、前記異常検出処理は、前記素線表面画像中に前記素線の長さ方向に沿って複数の比較領域を決定し、前記比較領域内における明るさの変化方向θの代表値が前記素線の長さ方向に一致するものではなく、且つ、当該一致するものではない比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向が前隣の比較領域と後隣の比較領域とで異なる場合に前記一致するものではない比較領域に異常があると判断することを特徴とする電線の異常検出方法。
【請求項２】
前記初期値設定処理は、前記基準画像中の検査対象となる電線の輪郭情報の入力を受け付けるものであり、前記画像切り出し処理は、前記電線の輪郭情報に基づいて前記基準境界及び前記その他の素線境界の探索範囲を限定することを特徴とする請求項１記載の電線の異常検出方法。
【請求項３】
前記素線表面画像中の直交する２軸方向をＸ軸方向とＹ軸方向とし、前記異常検出処理は、前記比較領域内の各画素間の前記Ｘ軸方向への輝度値の変化量と前記Ｙ軸方向への輝度値の変化量との比に基づいて前記明るさの変化方向θを求めると共に、求めた明るさの変化方向θを予め設定された複数の方向区分に区分けし、最も頻度の多い方向区分が前記素線の長さ方向を含む方向区分である場合に前記明るさの変化方向θの代表値が前記素線の長さ方向に一致すると判断し、それ以外を一致するものではないと判断することを特徴とする請求項１記載の電線の異常検出方法。
【請求項４】
前記異常検出処理は、前記比較領域内の各画素の輝度値の平均値を求め、この平均値に基づいて前記比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向を判断することを特徴とする請求項１記載の電線の異常検出方法。
【請求項５】
前記撮像手段は前記電線に対して一定速度で移動しており、且つ、前記連続画像は所定時間間隔で撮影されたものであることを特徴とする請求項１記載の電線の異常検出方法。
【請求項６】
撚られた複数の素線が表面に露出している電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した前記電線の複数の連続する画像を表示する表示手段と、前記複数の連続画像のうち、１枚の基準画像中の基準となる素線境界の位置情報及び素線の幅情報の入力を受け付ける入力手段と、前記連続画像の各々について前記素線の境界を検出して素線表面画像を切り出す画像切り出し手段と、前記素線表面画像中の前記素線の表面の明るさの変化に基づいて前記素線の異常を検出する異常検出手段を備え、前記画像切り出し手段は、前記基準となる素線境界の位置情報に基づき前記基準となる素線境界を探索して基準境界とする基準境界検出部と、前記基準境界及び前記素線の幅情報に基づいてその他の素線境界を探索する素線境界検出部と、隣り合う素線境界で挟まれた範囲を前記素線表面画像として切り出す切り出し部を有し、前記異常検出手段は、前記素線表面画像中に前記素線の長さ方向に沿って複数の比較領域を決定する領域決定部と、前記比較領域内における明るさの変化方向θの代表値が前記素線の長さ方向に一致するか否かを判定する第１の判定部と、前記第１の判定部によって一致するものではないと判定された比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向が前隣の比較領域と後隣の比較領域とで異なるか否かを判定する第２の判定部と、前記第２の判定部によって異なると判定された場合に前記第１の判定部によって一致するものではないと判定された比較領域に異常があると判断する異常検出部を有することを特徴とする電線の異常検出装置。
【請求項７】
少なくとも、撚られた複数の素線が表面に露出している電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した前記電線の複数の連続する画像を作業領域に読み込む読込手段と、前記作業領域に読み込まれた画像を表示手段に表示させる表示制御部と、入力手段からの入力を受け付ける初期値設定手段と、前記連続画像の各々について前記素線の境界を探索して素線表面画像を切り出すものであって、予め入力された前記基準画像中の基準となる素線境界の位置情報に基づき前記基準となる素線境界を探索して基準境界とすると共に、前記基準境界及び予め入力された前記基準画像中の前記素線の幅情報に基づいてその他の素線境界を探索し、隣り合う素線境界で挟まれた範囲を前記素線表面画像として切り出す画像切り出し手段と、前記素線表面画像中の前記素線の表面の明るさの変化に基づいて前記素線の異常を検出するものであって、前記素線表面画像中に前記素線の長さ方向に沿って複数の比較領域を決定し、前記比較領域内における明るさの変化方向θの代表値が前記素線の長さ方向に一致するものではなく、且つ、当該一致するものではない比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向が前隣の比較領域と後隣の比較領域とで異なる場合に前記一致するものではない比較領域に異常があると判断する異常検出手段としてコンピュータを機能させるための電線の異常検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば架空地線等の撚った複数の素線が表面に露出している電線の異常検出方法、異常検出装置、および異常検出プログラムに関する。さらに詳しくは、本発明は、電線の異常を画像処理により検出する電線の異常検出方法、異常検出装置、および異常検出プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送電線の保守および管理のために、ヘリコプタによる送電線の巡視点検が、従来、行われている。この点検の目的の一つは、雷撃等により損傷を受けた電線の異常箇所の早期発見である。電線の異常箇所の早期発見は、電力供給の信頼度の維持に不可欠なものである。図３６に電線の点検作業システムの処理フローを示す。電線の点検作業は、ヘリコプタに搭載したビデオカメラで電線を撮影した後（Ｓ９０１）、ビデオ映像を再生し（Ｓ９０２）、検査員がこのビデオ映像を目視観察することで行なわれている（Ｓ９０３）。検査員は目視により、電線の一部が切れてしまっている素線切れや将来素線切れを起こす可能性のあるアーク痕（以下、溶痕ともいう）の有無などを確認する。また、電線の異常箇所の見落としを減らすために、ビデオ映像のスロー再生によるチェックや、検査員２人によるダブルチェックが一般に行われている。
【０００３】
しかしながら、撮影された電線のビデオ映像は長時間に渡るものであり、このすべてを検査員が目視により確認し、異常を判定することは、膨大な時間を要する。また、その大半が正常箇所であることを考慮すると効率的作業とはいえない。また、検査員に多大な負荷がかかるため、見落とし等も生じうる。また、目視確認に時間がかかるため、人件費等によりコスト高となり経済的ではない。
【０００４】
そこで、撮影されたビデオ画像に対して画像処理技術を用いて、異常なしと判断された部分（フレーム画像）を除き、異常が存在する可能性ありと判断された部分（フレーム画像）のみを残した画像（以下、異常検出画像という）についてのみ検査員の目視による異常箇所の確認を行うことで、検査員の負担軽減を図る技術が提案されている。
【０００５】
例えば、電線が撮影された画像から電線部分の画像を切り出し、画像処理により切り出した画像に対して電線の異常を検出する技術が提案されている（特許文献１）。電線の形状の異常を自動検出することにより、検査員の労力を軽減し、処理を高速化するものである。
【０００６】
また、ヘリコプタによる遠距離からのビデオ映像に代えて、電線に沿って移動する自走式電線点検装置による近距離からのビデオ映像を使用して電線の異常を検査することも提案されている（特許文献２）。この場合には、撮影されたビデオ映像の全てを検査員が目視により確認するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−５７９５６号公報
【特許文献２】特開平１０−１９１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自走式電線点検装置を使用した近距離からの撮影とヘリコプタを使用した遠距離からの撮影とを比較すると、両者は被写体である電線とビデオカメラとの位置関係が大きく異なっている。また、自走式電線点検装置を使用した撮影の場合、自走式電線点検装置自体が電線への光の当たり方に影響を及ばすことになるので、両者のビデオ映像では電線への光の当たりが異なっている。
【０００９】
自走式電線点検装置によるビデオ映像を使用した電線の異常検出についても、ヘリコプタによるビデオ映像の場合と同様に、画像処理技術を用いてビデオ映像から異常のない部分を除くことで検査員が目視によって検査を行う映像量を減らすことが望まれるが、両者のビデオ映像の特徴は上述の通り相違するものであり、自走式電線点検装置によるビデオ映像を対象にヘリコプタによるビデオ映像と同じような画像処理を行ったのでは、異常の検出率が悪化する虞がある。
【００１０】
本発明は、例えば自走式電線点検装置によるビデオ映像に適した電線の異常検出方法、異常検出装置および異常検出プログラム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】
【００１１】
表面を構成する複数の素線を１本ずつ区別できる程度に鮮明に素線が写っている電線の画像では、素線の明るさは素線毎に異なっている。素線にアーク痕や断線等の異常が発生している場合、画像中には、その異常部分は明るさの変化の仕方が他の正常部分とは異なって現れる。したがって、画像中の素線毎に明るさ（輝度値）の変化の仕方が他の部分と異なる部分を探索することで、アーク痕や切断等の異常を検出することが可能である。
【００１２】
本発明では、電線の表面に複数の素線が撚られた状態で写っている連続画像であって、各連続画像中の電線が写っている位置が同じで、且つ、各連続画像中の素線の幅も同じであるものを対象に画像処理を行って電線の異常を検出する。各画像に写る電線の部分は各画像毎に少しずつずれているが、全ての部分が少なくともいずれかの画像に写るようにして検査されない部分が生じないようにする。
【００１３】
先ず、電線を連続して撮影した画像（連続画像）のうち、基準となる１枚の画像を選択し、これを基準画像とする。そして、この基準画像について、基準となる素線境界（基準境界）の位置情報と素線の幅情報の入力を受け付け、入力された情報に基づいて基準画像の中から素線の表面部分の画像（素線表面画像）を切り出す。また、２枚目以降の連続画像についても、基準画像について入力された情報に基づいて素線境界を求め、この素線境界に基づいて素線表面画像を切り出す。そして、切り出した素線表面画像について明るさの変化を調べ、明るさの変化の仕方が他の部分と異なる場合に異常があると判断する。
【００１４】
明るさの変化の仕方が他の部分と異なるか否かは、以下の２つの判断基準に従う。２つの判断基準の両方が満たされた場合に異常があると判断する。
（１）局所的に見た場合、明るさの変化方向θが素線の方向と一致しない画素を多く含む局所領域（比較領域）がある。
（２）素線に沿った明るさの素線長手方向の強度変化は非単調である。
【００１５】
即ち、請求項１記載の発明は、撚られた複数の素線が表面に露出している電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した電線の複数の連続する画像に基づいて電線の異常を検出する電線の異常検出方法において、複数の連続画像のうち、１枚の基準画像中の基準となる素線境界の位置情報及び素線の幅情報の入力を受け付け記憶する初期値設定処理と、連続画像の各々について素線の境界を検出して素線表面画像を切り出す画像切り出し処理と、素線表面画像中の素線の表面の明るさの変化に基づいて素線の異常を検出する異常検出処理を備え、画像切り出し処理は、基準となる素線境界の位置情報に基づき基準となる素線境界を探索して基準境界とすると共に、基準境界及び素線の幅情報に基づいてその他の素線境界を探索し、隣り合う素線境界で挟まれた範囲を素線表面画像として切り出すものであり、異常検出処理は、素線表面画像中に素線の長さ方向に沿って複数の比較領域を決定し、比較領域内における明るさの変化方向θの代表値が素線の長さ方向に一致するものではなく、且つ、当該一致するものではない比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向が前隣の比較領域と後隣の比較領域とで異なる場合に一致するものではない比較領域に異常があると判断するものである。
【００１６】
また、請求項６記載の電線の異常検出装置は、撚られた複数の素線が表面に露出している電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した電線の複数の連続する画像を表示する表示手段と、複数の連続画像のうち、１枚の基準画像中の基準となる素線境界の位置情報及び素線の幅情報の入力を受け付ける入力手段と、連続画像の各々について素線の境界を検出して素線表面画像を切り出す画像切り出し手段と、素線表面画像中の素線の表面の明るさの変化に基づいて素線の異常を検出する異常検出手段を備え、画像切り出し手段は、基準となる素線境界の位置情報に基づき基準となる素線境界を探索して基準境界とする基準境界検出部と、基準境界及び素線の幅情報に基づいてその他の素線境界を探索する素線境界検出部と、隣り合う素線境界で挟まれた範囲を素線表面画像として切り出す切り出し部を有し、異常検出手段は、素線表面画像中に素線の長さ方向に沿って複数の比較領域を決定する領域決定部と、比較領域内における明るさの変化方向θの代表値が素線の長さ方向に一致するか否かを判定する第１の判定部と、第１の判定部によって一致するものではないと判定された比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向が前隣の比較領域と後隣の比較領域とで異なるか否かを判定する第２の判定部と、第２の判定部によって異なると判定された場合に第１の判定部によって一致するものではないと判定された比較領域に異常があると判断する異常検出部を有するものである。
【００１７】
さらに、請求項７記載の電線の異常検出プログラムは、少なくとも、撚られた複数の素線が表面に露出している電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した電線の複数の連続する画像を作業領域に読み込む読込手段と、作業領域に読み込まれた画像を表示手段に表示させる表示制御部と、入力手段からの入力を受け付ける初期値設定手段と、連続画像の各々について素線の境界を探索して素線表面画像を切り出すものであって、予め入力された基準原画像中の基準となる素線境界の位置情報に基づき基準となる素線境界を探索して基準境界とすると共に、基準境界及び予め入力された基準画像中の素線の幅情報に基づいてその他の素線境界を探索し、隣り合う素線境界で挟まれた範囲を素線表面画像として切り出す画像切り出し手段と、素線表面画像中の素線の表面の明るさの変化に基づいて素線の異常を検出するものであって、素線表面画像中に素線の長さ方向に沿って複数の比較領域を決定し、比較領域内における明るさの変化方向θの代表値が素線の長さ方向に一致するものではなく、且つ、一致するものではない比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向が前隣の比較領域と後隣の比較領域とで異なる場合に一致するものではない比較領域に異常があると判断する異常検出手段としてコンピュータを機能させるためものである。
【００１８】
また、請求項２記載の電線の異常検出方法は、初期値設定処理は、基準画像中の検査対象となる電線の輪郭情報の入力を受け付けるものであり、画像切り出し処理は、電線の輪郭情報に基づいて基準境界及びその他の素線境界の探索範囲を限定するものである。したがって、基準境界とその他の素線境界の探索範囲を狭めることができる。
【００１９】
また、請求項３記載の電線の異常検出方法のように、素線表面画像中の直交する２軸方向をＸ軸方向とＹ軸方向とし、異常検出処理は、比較領域内の各画素間のＸ軸方向への輝度値の変化量とＹ軸方向への輝度値の変化量との比に基づいて明るさの変化方向θを求めると共に、求めた明るさの変化方向θを予め設定された複数の方向区分に区分けし、最も頻度の多い方向区分が素線の長さ方向を含む方向区分である場合に明るさの変化方向θの代表値が素線の長さ方向に一致すると判断し、それ以外を一致するものではないと判断することが好ましい。
【００２０】
また、請求項４記載の電線の異常検出方法のように、異常検出処理は、比較領域内の各画素の輝度値の平均値を求め、この平均値に基づいて比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向を判断することが好ましい。
【００２１】
また、請求項５記載の電線の異常検出方法は、撮像手段は電線に対して一定速度で移動しており、且つ、連続画像は所定時間間隔で撮影されたものとされている。
【００２２】
電線に沿って撮像手段を移動させた場合、被写体である電線と撮像手段との位置関係は常に同じであり、撮影された連続画像中の電線が写っている位置および電線の太さは変わらない。ただし、電線に対して撮像手段が移動しているため、連続画像の１枚１枚では電線はその長さ方向に移動して写されている。本発明では、電線に対する撮像手段の移動速度は一定であり、且つ、撮像手段は所定時間間隔で撮影を行っているので、連続画像に写っている電線の移動距離Δｘは一定である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の電線の異常検出方法、請求項６記載の電線の異常検出装置、請求項７記載の電線の異常検出プログラムでは、電線に沿って撮像手段を移動させながら撮影した連続画像に適した画像処理を行うことができ、アーク痕や切断等の素線表面の異常を良好に検出することができる。そのため、連続画像の中から、異常のない映像を効率よく削減することができ、検査時間の短縮化と見逃し防止を図ることができる。
【００２４】
また、請求項２記載の電線の異常検出方法では、基準境界とその他の素線境界の探索範囲を狭めることができるので、処理に要する時間を短縮することができる。
【００２５】
また、請求項３記載の電線の異常検出方法のように、素線表面画像中の直交する２軸方向をＸ軸方向とＹ軸方向とし、異常検出処理は、比較領域内の各画素間のＸ軸方向への輝度値の変化量とＹ軸方向への輝度値の変化量との比に基づいて明るさの変化方向θを求めると共に、求めた明るさの変化方向θを予め設定された複数の方向区分に区分けし、最も頻度の多い方向区分が素線の長さ方向を含む方向区分である場合に明るさの変化方向θの代表値が素線の長さ方向に一致すると判断し、それ以外を一致するものではないと判断することが好ましい。
【００２６】
また、請求項４記載の電線の異常検出方法のように、異常検出処理は、比較領域内の各画素の輝度値の平均値を求め、この平均値に基づいて比較領域とその両隣の比較領域との明るさの変化傾向を判断することが好ましい。
【００２７】
また、請求項５記載の電線の異常検出方法のように、撮像手段は電線に対して一定速度で移動しており、且つ、連続画像は所定時間間隔で撮影されたものであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の電線の異常検出装置の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の電線の異常検出方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図３】点検対象の電線（架空地線）を示す側面図である。
【図４】電線の輪郭情報、基準境界の位置情報、素線の幅情報の入力を示す図である。
【図５】素線表面画像の切り出しの概念を示し、（Ａ）は１本の電線の全ての素線表面画像を纏めて切り出す場合の概念図、（Ｂ）は素線表面画像を１つずつ切り出す場合の概念図である。
【図６】素線表面画像中に比較領域を決定する様子を示す概念図である。
【図７】連続する画像間で電線がΔｘずつ移動する様子を示し、（Ａ）は１枚目の画像を示す図、（Ｂ）は２枚目の画像を示す図、（Ｃ）は３枚目の画像を示す図である。
【図８】自走式電線点検装置を使用して撮影した画像について異常がある場合の素線長手方向の明るさ変化を示す図である。
【図９】素線長手方向以外に明るさ変化が現れる要因を説明するための図である。
【図１０】ブロック（比較領域）の明るさの変化傾向を示し、ブロック毎の素線長手方向の明るさ変化を示す図である。
【図１１】ブロック（比較領域）の明るさの変化傾向を示し、図１０のブロック５における明るさの変化方向θ毎の画素数を示す図である。
【図１２】自走式電線点検装置を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は電線の長手方向からみた内部構造の概略構成を示す図である。
【図１３】近接画像での架空地線表面の明るさの不均一性を説明するための図である。
【図１４】素線の明るさ変化方向θのパターンを示し、（ａ），（ｂ）は上から光が入射する場合の図、（ｃ），（ｅ）は左から光が入射する場合の図、（ｄ），（ｆ）は右から光が入射する場合の図である。
【図１５】実像中のブロックとその明るさの関係を示す図である。
【図１６】実像中のブロックとその明るさの関係を示す図である。
【図１７】明るさの変化方向θの方向区分を示す概念図である。
【図１８】素線表面のアーク痕を示す図である。
【図１９】各ブロック内の画素の明るさ変化方向θ毎の分布を示す図である。
【図２０】素線表面をブロックに分割した様子を示す図である。
【図２１】各ブロック内の画素の明るさ変化方向θ毎の分布を示す図である。
【図２２】左から１１番目のブロックに素線切れが生じている様子を示す図である。
【図２３】各ブロック内の画素明るさ変化方向θ毎の分布を示す図である。
【図２４】図２０に対応するブロックの順番とブロックの明るさとの関係を示す図である。
【図２５】図２１に対応するブロックの順番とブロックの明るさとの関係を示す図である。
【図２６】図２２に対応するブロックの順番とブロックの明るさとの関係を示す図である。
【図２７】近接画像での素線の移動を示す図である。
【図２８】基準境界の探索を示す概念図である。
【図２９】基準境界の画像候補を示す概念図である。
【図３０】基準境界の探索を示す概念図である。
【図３１】静止画の記録の例を示す図である。
【図３２】比較検出方法の処理手順を示す図である。
【図３３】架空地線の輝度値の算出手順を示す図である。
【図３４】架空地線の輝度値平均と標準偏差を算出する場合の前提を示す図である。
【図３５】アーク痕がある画像の架空地線の輝度値を示す図である。
【図３６】従来の電線の異常検出方法の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の構成を図面に示す形態に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするために、１枚の連続画像４中に写っている電線２が１本の場合を例に説明する。ただし、１枚の連続画像４中に複数本の電線２が写されている場合についても適用可能である。
【００３０】
図１に本発明の電線の異常検出装置の実施形態の一例を、図３に検査対象の電線をそれぞれ示す。なお、素線１，電線２について、実際の検査対象（オリジナル）のものと、撮影された画像（イメージ）中のものとを区別する場合には、オリジナルについて符号１or，２orを付し、イメージについて符号１im，２imを付している。
【００３１】
電線の異常検出装置（以下、単に異常検出装置という）は、画像処理によって電線の異常を検出するもので、撚られた複数の素線１orが表面に露出している電線２orに沿って撮像手段３を移動させながら撮影した電線２imの複数の連続画像４を表示する表示手段５と、複数の連続画像４のうち、１枚の基準画像４ａ中の基準となる素線境界６の位置情報２７及び素線１imの幅情報２８を入力する入力手段７と、連続画像４の各々について素線境界６を検出して素線表面画像８を切り出す画像切り出し手段９と、素線表面画像８中の素線１imの表面の明るさの変化に基づいて素線１orの異常を検出する異常検出手段１０を備えている。画像切り出し手段９は、基準となる素線境界６の位置情報２７に基づき基準となる素線境界６を探索して基準境界６ａとする基準境界検出部１１と、基準境界６ａ及び素線１imの幅情報２８に基づいてその他の素線境界６を探索する素線境界検出部１２と、隣り合う素線境界６で挟まれた範囲を素線表面画像８として切り出す切り出し部１４を有している。また、異常検出手段１０は、素線表面画像８中に素線１imの長さ方向に沿って複数の比較領域１５を決定する領域決定部１６と、比較領域１５内における明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向に一致するか否かを判定する第１の判定部１７と、第１の判定部１７によって一致しないと判定された比較領域１５とその両隣の比較領域１５との明るさの変化傾向が前隣の比較領域１５と後隣の比較領域１５とで異なるか否かを判定する第２の判定部１８と、第２の判定部１８によって異なると判定された場合に第１の判定部１７によって一致しないと判定された比較領域１５に異常があると判断する異常検出部１９を有している。
【００３２】
この異常検出装置は、本発明の電線の異常検出プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現される。本実施形態では、電線の異常検出プログラム（以下、単に異常検出プログラムという）をコンピュータ上で実行する場合を例にあげて説明する。
【００３３】
異常検出プログラムを実行するための本実施形態の異常検出装置の全体構成を図１に示す。この異常検出装置は、制御部２０、記憶手段２１、入力手段７、表示手段５を備え、これらは相互にバス等の信号回線２２により接続されている。
【００３４】
制御部２０は記憶手段２１に記憶されている異常検出プログラムによって異常検出装置全体の制御並びに異常を検出するための画像処理等に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。記憶手段２１は少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
【００３５】
入力手段７は、作業者の命令や各種の入力値、情報等を制御部２０等に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボード、マウス等のポインティングデバイス等である。表示手段５は制御部２０の制御により文字や画像、図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
【００３６】
異常検出装置の制御部２０には、異常検出プログラムを実行することにより、少なくとも、撚られた複数の素線１orが表面に露出している電線２orに沿って撮像手段３を移動させながら撮影した電線２imの複数の連続画像４を作業領域２３に読み込む読込手段２４と、作業領域２３に読み込まれた画像を表示手段５に表示させる表示制御部２４と、入力手段７からの入力を受け付ける初期値設定手段２５と、連続画像４の各々について素線境界６を探索して素線表面画像８を切り出す画像切り出し手段９と、素線表面画像８中の素線１imの表面の明るさの変化に基づいて素線１orの異常を検出する異常検出手段１０が構成される。更に、本実施形態では、異常検出プログラムを実行することにより、画像切り出し手段９は、予め入力された基準画像４ａ中の基準となる素線１imの境界（基準境界６ａ）の位置情報２７に基づき基準となる素線境界６を探索して基準境界６ａとする基準境界検出部１１と、基準境界６ａ及び予め入力された基準画像４ａ中の素線１imの幅情報２８に基づいてその他の素線境界６を探索する素線境界検出部１２と、隣り合う素線境界６で挟まれた範囲を素線表面画像８として切り出す切り出し部１４より構成される。また、異常検出プログラムを実行することにより、異常検出手段１０は、素線表面画像８中に素線１imの長さ方向に沿って複数の比較領域１５を決定する領域決定部１６と、比較領域１５内における明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向に一致するか否かを判定する第１の判定部１７と、第１の判定部１７によって一致しないと判定された比較領域１５とその両隣の比較領域１５，１５との明るさの変化傾向が前隣の比較領域１５と後隣の比較領域１５とで異なるか否かを判定する第２の判定部１８と、第２の判定部１８によって異なると判定された場合に第１の判定部１７によって一致しないと判定された比較領域１５に異常があると判断する異常検出部１９より構成される。
【００３７】
また、本実施形態では、異常が検出された画像４を要検査画像集３０に記録するので、異常検出プログラムの実行によって、制御部２０に異常の検出された画像４を要検査画像集３０に記録する記録制御部３６も構成される。ただし、要検査画像集３０を作成しない場合には、記録制御部３６を省略しても良い。
【００３８】
本発明では、撚られた複数の素線１orが表面に露出している電線２orが検査対象となる。このような電線２orを撮影した画像には電線２imの表面に複数の素線１imが撚られた状態で写っている。即ち、素線１orと素線１orの間の溝状の境界が撮影された連続画像４には線状に写っている。また、電線２orに沿って撮像手段３を移動させながら撮影を行うので、電線２orと撮像手段３との位置関係は常に一定に維持されており、この状態で連続撮影が行われることになる。そのため、連続画像４の１枚１枚について、電線２imが写っている位置が同じで、且つ、写っている素線１imの幅も同じになる。本発明では、このような連続画像４について画像処理を行って異常を検出する。
【００３９】
また、連続画像４の前の１枚とその次の１枚とでは、写されている電線２imの範囲が一部重複している。このように連続する２枚の画像に重複部分を設けることで、検査漏れの防止が容易になる。ただし、必ずしも重複部分を設ける必要はなく、撮像手段３の移動速度と撮影を行うタイミングを正確に制御でき、電線２imの撮影されていない部分が生じないようにできる場合には、前の画像の終了位置から次の画像を撮るようにして重複部分を設けなくても良い。
【００４０】
本実施形態では、撚られた複数の素線１orが表面に露出している電線２orとして架空地線を検査対象にしている。ただし、架空地線に限るものではなく、例えば、送電線，配電線等を検査対象としても良い。
【００４１】
検査対象である電線２orが撮影されている画像として、本実施形態では、自走式電線点検装置に搭載した撮像手段３で撮影した電線２orの画像（ヘリコプタから撮影した画像にくらべ、電線２orに接近して撮影しているので、以降では、自走式電線点検装置３２を使用して撮影した画像４を近接画像と呼ぶことがあり、空撮映像と区別する）を利用している。撮像手段３は、例えばビデオカメラである。ビデオカメラは例えば毎秒３０フレームの連続画像４を生成するものとしている。ビデオカメラより得られる各フレーム画像は、前処理（図２のステップＳ４１）において、コンピュータでの処理が可能なＲＧＢのカラーモデルに変換され、さらに処理の簡素化および高速化等のために８ビットのグレースケール画像に変換される。本実施形態では、上記のように変換された各フレーム画像（連続画像４）に基づいて異常検出を行う。連続画像４を構成する各画素は、色情報値として、例えば０（黒）〜２５５（白）までの２５６階調の明るさの値（輝度値）を有する。連続画像４の解像度は、例えば水平方向画素数を６４０画素とし、垂直方向画素数を４８０画素としている。但し、連続画像４はグレースケール画像に限定されずカラー画像であっても良く、また解像度も上記の例に限定されるものではない。
【００４２】
コンピュータでの処理が可能な画像に変換された連続画像４は、予め記憶手段２１に記憶されている。
【００４３】
例えば本実施形態の連続画像４には、電線２imが画面の左右方向にわたって撮影されているものとする。このため本実施形態では、画面水平方向（Ｘ軸方向）を電線長手方向とし、画面垂直方向（Ｙ軸方向）を電線横断方向とする。なお、電線２imが画面の上下方向にわたって撮影されているような場合には、画面垂直方向を電線長手方向とし、画面水平方向を電線横断方向としても良い。
【００４４】
本発明者らは自走式電線点検装置で撮影した画像に基づいた電線２orの異常検出について鋭意研究を行った結果、自走式電線点検装置を用いて撮影した画像について、以下のように、正常と異常とでは、素線１imに注目した明るさの変化傾向に違いがあることを知見した。
（１）異常がある場合には、画像上では素線長手方向に沿って、全体的な明るさが非単調に変化する（図８）。
（２）異常がある場合には、異常により生じた凹凸により、素線長手方向以外の方向に明るさが変化する画素が増える（図９）。
【００４５】
そして、更に研究を続けた結果、検査すべき素線１imを決定後、上記（１），（２）を利用し、各素線１imに沿って、以下の明るさの変化傾向を併せ持つブロック（比較領域１５）を異常として抽出する本発明を完成するに至った。
・異常を含むブロックでは、素線１im長手方向に見た場合、ブロック内の輝度値の平均（ブロックの明るさ）が変化し、単調でなくなる（図１０）。
・異常による凹凸の影響で、ブロック内画素の多くが、素線１imと異なる方向に明るさが変化する（図１１）。
【００４６】
次に、電線の異常検出方法について説明する。この電線の異常検出方法（以下、単に異常検出方法という）は、撚られた複数の素線１orが表面に露出している電線２orに沿って撮像手段３を移動させながら撮影した電線２imの複数の連続画像４に基づいて電線２orの異常を検出するものであって、複数の連続画像４のうち、１枚の基準画像４ａ中の基準となる素線境界６（基準境界６ａ）の位置情報２７及び素線１imの幅情報２８の入力を受け付け記憶する初期値設定処理（ステップＳ４３）と、連続画像４の各々について素線境界６を検出して素線表面画像８を切り出す画像切り出し処理（ステップＳ４４，Ｓ４５）と、素線表面画像８中の素線１imの表面の明るさの変化に基づいて素線１orの異常を検出する異常検出処理（ステップＳ４６〜Ｓ４８）を備えている。
【００４７】
本実施形態では、撮像手段３は電線２imに対して一定速度で移動しており、且つ、連続画像４は所定時間間隔で撮影されている。即ち、２枚の連続画像４間における電線移動距離Δｘが常に一定である連続画像４が使用される。図７（Ａ）〜（Ｃ）に、連続する３枚の画像４を示す。各画像間では、電線２imが左方向（Ｘ軸方向左側）にΔｘずつ移動している。電線移動距離Δｘは、予め記憶手段２１に記憶されている。
【００４８】
なお、電線移動距離Δｘとして、例えば１００枚の連続画像４についての平均値を使用する。自走式電線点検装置３２は定速移動するため、各画像４間の電線移動距離は常に一定になるはずであるが、実際には電線２orの勾配等に起因して自走式電線点検装置３２の移動速度が変動し、各画像４間の電線移動距離が変化することもある。そのため、本実施形態ではΔｘとして平均値を使用する。ただし、必ずしも１００枚の連続画像４の平均値に限るものではなく、平均する枚数は適宜変更可能である。また、必ずしもΔｘとして平均値を使用する必要はなく、任意の２枚の連続画像４についての値をそのまま使用しても良い。
【００４９】
電線移動距離Δｘは、後述するようにオペレータが入力する幅Ｗに誤差が含まれることから探索の範囲に余裕を持たせるためのものである。そのため、電線移動距離Δｘとしては、特に限定されるものではないが、例えば２画素＜Δｘ＜Ｗ／２であることが好ましく、更にはΔｘはＷ／４程度であることがより好ましい。２画素＜Δｘ＜Ｗ／２にすることで、幅Ｗの入力誤差を考慮して探索の範囲に余裕を持たせながら、ある程度探索範囲を狭めることが可能になるからであり、ΔｘをＷ／４程度にすることで更にそれらの効果が顕著になるからである。
【００５０】
本実施形態では、まず最初に撮像手段３で撮影した連続画像４について上述の前処理を行い、記憶手段２１に記憶しておく（ステップＳ４１）。
【００５１】
次に、読込手段２４が制御部２０のメモリ内に確保された作業領域２３に記憶手段２１から基準画像４ａを読み込む（ステップＳ４２）。本実施形態では、１枚目の連続画像４を基準画像４ａとしている。ただし、必ずしも１枚目の連続画像４を基準画像４ａにする必要はない。なお、以下、特に言及しないが、画像処理は作業領域２３上で行われる。また、作業領域２３上の画像は、制御部２０に構成された表示制御部２６によって表示手段５に表示される。
【００５２】
続くステップＳ４３では、初期値設定手段２５が入力手段７からの基準画像４ａ中の基準となる素線境界６（基準境界６ａ）の位置情報２７及び素線１imの幅情報２８の入力を受け付ける。また、本実施形態の初期値設定手段２５は、上記の情報２７，２８に加えて、基準画像４ａ中の検査対象となる電線２imの輪郭情報３１の入力も受け付ける。
【００５３】
各情報２７，２８，３１は、例えば、オペレータが表示手段５に表示されている画像を見ながら入力手段７を操作して入力する。本実施形態では、電線２imの輪郭情報３１→基準境界６ａの位置情報２７→素線１imの幅情報２８の順に入力する。ただし、入力順序はこれに限るものではなく、順番を入れ替えても良い。なお、基準境界６ａは、表示手段５に表示されている複数の素線境界６の中からオペレータが任意に選択した１本の素線境界６であり、これを基準にその他の素線境界６が探索される。
【００５４】
電線２imの輪郭情報３１として、例えば電線２imの両側の輪郭が入力される。本実施形態では電線２imはＸ軸方向に沿っており、電線２imの上下両側（Ｙ軸方向の両側）には背景が写っている。したがって、輪郭情報３１は、電線２imの上側の輪郭３１ａの位置に関する情報と、下側の輪郭３１ｂの位置に関する情報とで構成されている。本実施形態では、上下の輪郭３１ａ，３１ｂに２本の直線Ｌｈ，Ｌｌを重ねて描くことで、上下の輪郭３１ａ，３１ｂの位置に関する情報が入力される。本実施形態では、マウス操作によって直線Ｌｈ，Ｌｌが入力される（図４）。ただし、直線Ｌｈ，Ｌｌの入力の仕方はマウス操作に限るものではなく、例えばキーボード操作によってカーソルを移動させて直線Ｌｈ，Ｌｌを入力しても良い。
【００５５】
基準境界６ａの位置情報２７は、例えば基準境界６ａの探索開始位置に関する情報と基準境界６ａの傾きに関する情報とで構成されている。本実施形態では、任意に選択した素線境界６上の２点（始点，終点）を指定することで、基準境界６ａの探索開始位置に関する情報と基準境界６ａの傾きに関する情報が入力される。なお、素線境界６として画像４の中央に写っているものを選択することが好ましい。中央に映っているものを選択することで、その他の素線境界６の探索が容易になるからである。本実施形態では、マウス操作によって始点及び終点が入力される（図４）。即ち、オペレータは表示手段５に表示されている画像を見ながら任意の素線境界６（基準境界６ａ）を選択し、選択した基準境界６ａ上の２点を始点Ｓ，終点Ｅとしてマウスを操作して指定する。ただし、始点Ｓ及び終点Ｅの入力の仕方はマウス操作に限るものではなく、例えばキーボード操作によって表示手段５に表示されているカーソルを移動させて入力しても良く、あるいは始点Ｓ及び終点ＥのＸＹ座標をテンキー入力することで始点Ｓ及び終点Ｅを指定するようにしても良い。また、基準境界６ａの探索開始位置に関する情報と基準境界６ａの傾きに関する情報としては始点Ｓ及び終点Ｅの指定によるものに限られず、例えば素線境界６上の１点と素線境界６の傾斜角度（Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対する角度）の指定によるものでも良い。
【００５６】
また、素線１imの幅情報２８として、例えば素線境界６の探索方向がＸ軸方向（画像の横軸方向両方向）である場合には、任意の素線１imのＸ軸方向の幅Ｗが入力される。本実施形態では、マウス操作によって幅Ｗが入力される（図４）。即ち、オペレータは表示手段５に表示されている画像を見ながら任意の素線１imを選択し、その両側の輪郭線（素線境界６）とこれらに交わる１本のＸ軸方向の直線との２交点を両端とする直線Ｌｘをマウス操作によって指定する。直線Ｌｘの長さ（画素数）が幅Ｗとなる。ただし、幅Ｗの入力の仕方はマウス操作に限るものではなく、例えばキーボード操作によって表示手段５に表示されているカーソルを移動させて入力しても良く、あるいは幅Ｗの数値をテンキーから直接入力しても良い。また、素線１imの幅情報２８としてはＸ軸方向の幅に限るものではなく、例えば素線境界６の探索方向がＹ軸方向（画像の縦軸方向両方向）の場合には、任意の素線１imのＹ軸方向の幅Ｗとする。
【００５７】
初期値設定手段２５は各情報２７，２８，３１の入力を待つ。そして、オペレータによって各情報２７，２８，３１が入力されると、ステップＳ４４が実行される。
【００５８】
ステップＳ４４では、基準境界検出部１１が基準境界６ａを探索した後、素線境界検出部１２がその他の素線境界６を探索する。基準境界検出部１１による基準境界６ａの探索は以下のようにして行われる。基準境界検出部１１は、基準境界６ａの位置情報２７によって示される線分から適当な距離以内にある素線１im上の画素集合に対し、前記線分に直交するように直線を適当な間隔で引き、各直線上に存在する画素のうち、最も輝度の低い画素をそれぞれ求め、前記画素群が近傍に最も多く存在する線分を基準境界６ａとする。本実施形態では素線境界６の探索方向はＸ軸方向であり、基準境界検出部１１は、例えば以下の手順によって基準境界６ａを決定する。なお、検索方向がＹ軸方向の場合については説明を省略するが、Ｘ軸方向の場合と同様の考え方で検索することができる（以下、同様）。
【００５９】
（１）基準境界６ａの位置情報２７として得られた基準境界６ａの始点Ｓと終点Ｅの座標を（ｘｓｔ，ｙｓｔ），（ｘｅｎ，ｙｅｎ）とする（図２８）。また、素線１imの傾きαを数式１により求める。
＜数１＞
α＝（ｙｅｎ−ｙｓｔ）／（ｘｅｎ−ｘｓｔ）
【００６０】
（２）ｙｓｔ≦ｙ≦ｙｅｎを満たす、それぞれのｙに対して以下を満たす画素Ｐ（ｙ）を求める。Ｐ（ｙ）は点群（（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋ｂ，ｙ）（−Ｗ／２≦ｂ≦Ｗ／２）のうち、最も輝度値が低い画素である。これを基準境界６ａの画素候補とする（図２９）。ここで、ＷはステップＳ４３で入力された素線１imの幅である。
【００６１】
（３）−Ｗ／２≦ｂ≦Ｗ／２の範囲でｂを変動させ、線分ｘ＝（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋ｂの付近の領域に存在するＰ（ｙ）の個数を求める。ここで付近とは数式２の範囲である。Ｐ（ｙ）の個数が最も多いｂをboundとして、ｘ＝（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋boundを基準境界６ａとする（図３０）。
＜数２＞
｜ｘＰ（ｙ）−（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋ｂ｜≦２Δｘ
【００６２】
また、素線境界検出部１２は、以下の手順によってその他の素線境界６を決定する。即ち、オペレータが入力した素線１imの幅Ｗは画面中でマウスを用いて指定したものであり、正確な値にならず、誤差を含んでいる。従って、基準境界６ａに対し、水平方向（Ｘ軸方向両方向）に整数倍を加算しただけでは正確な素線境界６を求められない。そこで、基準境界６ａを使って、素線境界６の探索を行う。素線境界検出部１２による素線境界６の探索は以下のようにして行われる。素線境界検出部１２は、下記の線分ｘ（ｉ）から適当な距離以内にある素線１im上の画素集合に対し、前記線分ｘ（ｉ）に直交するように直線を適当な間隔で引き、各直線上に存在する画素のうち、最も輝度の低い画素をそれぞれ求め、前記画素群が近傍に最も多く存在する線分を素線境界６とする。本実施形態では素線境界６の探索方向はＸ軸方向であり、素線境界検出部１２は、例えば以下の手順によって素線境界６を決定する。即ち、線分ｘ（ｉ）＝（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋bound＋ｉＷ（ｉ＝±１，２，…）を基準位置として、それぞれのｘ（ｉ）に対し、始点、終点を（ｘ（ｉ）ｓｔ，ｙｓｔ），（ｘ（ｉ）ｅｎ，ｙｅｎ）として上述の（１）〜（３）により素線境界６を決定する。素線境界検出部１２は、以上を繰り返し行って検査対象となっている画像の素線境界６を全て検出する。
【００６３】
本実施形態では、電線２imの輪郭情報３１が予め入力されているので、素線境界検出部１２は輪郭情報３１に基づいて基準境界６ａ及びその他の素線境界６の探索範囲を限定している。即ち、素線境界検出部１２は、２本の直線Ｌｈ，Ｌｌで挟まれた領域についてのみ基準境界６ａとその他の素線境界６の探索を行う。このように探索範囲を限定することで、探索範囲が狭まり探索処理に要する時間を短縮することができる。なお、電線２imの輪郭情報３１に基づいて素線境界６の探索範囲を限定する点は、後述する２枚目以降の画像について素線境界６を探索する場合も同様である。
【００６４】
次に、切り出し部１４は、隣り合う２本の素線境界６で挟まれた範囲、即ち１本の素線１imの表面の画像を素線表面画像８として切り出す（ステップＳ４５）。本実施形態では、電線２imの輪郭情報３１として上下の輪郭３１ａ，３１ｂを示す２本の直線Ｌｈ，Ｌｌが指定されているので、２本の直線Ｌｈ，Ｌｌと２本の素線境界６とで囲まれた範囲を素線表面画像８として切り出す。また、本実施形態では、ステップＳ４４において既に全ての素線境界６が探索されているので、切り出し部１４は全ての素線１imについての素線表面画像８を纏めて一緒に切り出す（図５（Ａ））。ただし、必ずしもこのように全ての素線１imを纏めて一緒に切り出して処理を行う必要はなく、全素線１imを複数のグループに分けてグループ毎に纏めて一緒に切り出して処理を行うようにしても良く、あるいは、素線１im毎に１つずつ切り出して順番に処理するようにしても良い（図５（Ｂ））。
【００６５】
次に、異常検出手段１０が処理を行う。異常検出手段１０の領域決定部１６は、素線表面画像８中に素線１imの長さ方向に沿って比較領域１５（ブロック）を決定する（ステップＳ４６、図６）。本実施形態では、各素線表面画像８の中心線８ａに沿って間隔をあけずに比較領域１５を決定している。ただし、必ずしも比較領域１５を素線表面画像８の中心線８ａに沿って決定する必要はなく、例えば一方の素線境界６に沿って決定しても良い。また、必ずしも間隔をあけずに比較領域１５を決定する必要はなく、明るさの変化の仕方が不明にならない範囲で間隔をあけるようにしても良い。あるいは、隣同士で一部重複させながら比較領域１５を決定しても良い。また、本実施形態では、比較領域１５の形状をＸＹ方向に４辺を揃えた正方形にしている。ただし、比較領域１５の形状はこれに限るものではなく、長方形、ひし形等でも良く、その他の形状でも良い。比較領域１５は１本の素線１imからはみ出さない大きさになっている。
【００６６】
比較領域１５を決定した後、異常があるか否かが判定される（ステップＳ４７）。判定は２つの判定基準に従って行われる。つまり、第１の判定基準に従って全ての比較領域１５を調べ、異常がある可能性のある比較領域１５をスクリーニングして選んだ後、第２の判定基準に従って当該比較領域１５の異常の有無を判断する。
【００６７】
判定基準は以下の通りである。
（１）第１の判定基準：異常がある場合には、画像上では素線長手方向に沿って、全体的な明るさが非単調に変化する（図８）。
（２）第２の判定基準：異常がある場合には、異常により生じた凹凸により、素線長手方向以外の方向に明るさが変化する画素が増える（図９）。
【００６８】
先ず、第１の判定部１７は、比較領域１５内における明るさの変化の方向の代表値が素線１imの長さ方向に一致するか否かを調べる。本実施形態では、比較領域１５内の各画素間のＸ軸方向への輝度値の変化量とＹ軸方向への輝度値の変化量との比（例えばarctan（Ｙ軸増加方向への輝度値の変化量÷Ｘ軸増加方向への輝度値の変化量）、arctan（Ｙ軸減少方向への輝度値の変化量÷Ｘ軸減少方向への輝度値の変化量）等）に基づいて明るさの変化方向θを求めると共に、求めた明るさの変化方向θを予め設定された複数の方向区分に区分けし、最も頻度の多い方向区分が素線１imの長さ方向を含む方向区分である場合に明るさの変化方向θの代表値（この場合は最も頻度の多い方向区分）が素線１imの長さ方向に一致すると判断し、それ以外を一致するものではないと判断するようにしている。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、隣接する画素との明るさの差分の絶対値が最も大きい方向を変化方向θとしても良く、その他の方法でも良い。
【００６９】
明るさの変化方向θは、例えば数式３によって算出される。即ち、比較領域１５内の各画素間のＸ軸増加方向への輝度値の変化量とＹ軸減少方向への輝度値の変化量との比としてアークタンジェントを用いている。ここで、Δbrx(x,y)，Δbry(x,y)は数式４，５である。
【数３】
0005442549.tif 000002
【数４】
0005442549.tif 000003
【数５】
0005442549.tif 000004
【００７０】
本実施形態では、明るさ変化の方向区分を４５度ずつ「１」〜「４」の４つに区分している。方向区分の概念を図１７に示す。図中右向き（増加方向）のＸ軸方向を０度とし、区分１：０±２２．５度、区分３：１１．５±２２．５度、区分２：６７．５±２２．５度、区分４：１５７．５±２２．５度としている。なお、各区分の境界値は図中右側の区分（例えば、２２．５度は区分１）に属するものとしている。ただし、必ずしも方向区分を４区分にしなくても良く、例えば３区分、５区分、６区分以上としても良い。また、２区分としても良い
【００７１】
なお、本実施形態では、連続画像４中に素線１imが左下から右上に向けて写っている（電線２は左右に水平に移っている）ので、素線１imの長さ方向は右斜め上方向（Ｘ軸：増加方向、Ｙ軸：増加方向）となっている。
【００７２】
第１の判定部１７は、比較領域１５内の右辺（Ｘ座標が最大の辺）と上辺（Ｙ座標が最大の辺）を除く全ての画素を対象に変化方向θを求め、「１」〜「４」の区分分けを行い、θの数が最も多かった区分を最も頻度の高い区分とする。そして、第１の判定部１７は、最も頻度の高い区分が素線境界６の傾きαが属する区分であるか否かを判断する。例えば素線境界６の傾きαが１５度の場合、傾きαが属する区分は区分１であり、最も頻度が高い区分が区分１である場合には明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向に一致すると判断し、最も頻度の高い区分が区分１以外の区分である場合には明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向に一致するものではないと判断する。なお、第１の判定部１７は最初と最後（両端）の比較領域１５、即ち前後両側に比較領域１５が存在していない比較領域１５については判定を行わない。
【００７３】
本実施形態では、ステップＳ４７において第１の判定部１７が明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向に一致すると判断した場合にはステップＳ４８に進み、異常検出部１９は当該比較領域１５には異常がないと判断してステップＳ４８からステップＳ５０に進む。
【００７４】
一方、ステップＳ４７において第１の判定部１７が明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向と一致するものではないと判断した場合には、更に第２の判定部１８が当該比較領域１５とその両隣の比較領域１５との明るさの変化傾向が前隣の比較領域１５と後隣の比較領域１５とで異なるか否かを判定する。本実施形態では、比較領域１５内の各画素の輝度値の平均値を求め、この平均値に基づいて比較領域１５とその両隣の比較領域１５との明るさの変化傾向を判断する。即ち、対象となる比較領域１５とその両隣の比較領域１５との明るさの差分の符号（変化傾向）が同符号か異符号かを判断する。
【００７５】
例えば、第１の判定部１７が５番目の比較領域１５について明るさの変化方向θの代表値が素線１imの長さ方向と異なると判断した場合、第２の判定部１８は４番目，５番目，６番目の各比較領域１５について各画素の輝度値の平均値を求め、各平均値の変化傾向を調べる。そして、平均値が４番目→５番目で増加（符号：＋）し且つ５番目→６番目で増加（符号：＋）している場合（単純増加）、及び、４番目→５番目で減少（符号：−）し且つ５番目→６番目で減少（符号：−）している場合（単純減少）には、変化傾向が一致（同符号）しているので、異常検出部１９は５番目の比較領域１５には異常がないと判断し、ステップＳ４８からステップＳ５０に進む。一方、平均値が４番目→５番目で増加（符号：＋）し且つ５番目→６番目で減少（符号：−）している場合（山形変化）、及び、４番目→５番目で減少（符号：−）し且つ５番目→６番目で増加（符号：＋）している場合（谷形変化）には、変化傾向が異なっている（異符号）ので、異常検出部１９は５番目の比較領域１５に異常があると判断し、ステップＳ４８からステップＳ４９に進んで当該比較領域１５の位置を記録する。
【００７６】
次に、ステップＳ５０では、読込手段２４は検査を行う比較領域１５が残っているか否かを判断する。そして、次に検査を行う比較領域１５が残っている場合には、ステップＳ４７からステップＳ４９を繰り返し実行する。一方、検査対象となっている画像中の全ての比較領域１５について検査が済むと、読込手段２４はステップＳ５０からステップＳ５１に進む。
【００７７】
ステップＳ５１では、記録制御部３６は検査対象となっている画像４中に異常があると判断された比較領域１５があった場合には当該画像４を要検査画像集３０に記録する。このとき、検査員の目視検査を容易にするために、異常があると判断された比較領域１５の位置が判りやすくなる目印２９を付けておくことが好ましい。目印２９の例を図６に示す。この例では、異常があると判断された比較領域１５の下の位置に矩形状の目印２９が付されている。異常があると判断された比較領域１５が複数ある場合には、目印２９も複数表示される。目印２９は目立つ色に着色されている。ただし、必ずしも目印２９は矩形状のものに限るものではなく、異常があると判断された比較領域１５の位置が判りやすいものであれば矩形状以外のものでも良い。また、目印２９を付けなくても良い。この後、制御部２０はステップＳ５２に進む。なお、要検査画像集３０は記憶手段２１に記憶される。
【００７８】
一方、ステップＳ５１において、検査対象となっている画像中に異常があると判断された比較領域１５が無かった場合には記録制御部３６は検査対象となっている画像の記録を行わずにステップＳ５２に進む。
【００７９】
ステップＳ５２では、読込手段２４は検査を行う連続画像４が残っているか否かを判断する。そして、検査を行う連続画像４が残っている場合には、ステップＳ５３に進んで次の連続画像４（基準画像４ａ以外の画像）を作業領域２３に読み込こんでステップＳ４４に戻る。
【００８０】
ステップＳ４４では、ステップＳ４３で入力された各種情報、具体的には、基準境界６ａの位置情報２７，素線１imの幅情報２８，電線２imの輪郭情報３１に基づいて、基準境界６ａ及びその他の素線境界６を探索する。ここで、各情報２７，２８，３１は１枚目の連続画像４即ち基準画像４ａについて入力されたものであるが、２枚目以降の連続画像４についても情報２７，２８，３１を利用して基準境界６ａ及びその他の素線境界６の探索が行われる。基準境界６ａ及びその他の素線境界６の探索は、基準画像４ａに対する場合と同様に行われる。即ち、基準境界検出部１１が基準境界６ａを探索した後、素線境界検出部１２がその他の素線境界６を探索する。なお、基準境界検出部１１は、２枚目以降の画像４に対して、１枚目の画像４（基準画像４ａ）の基準境界６ａとは異なる素線境界６を基準境界６ａとする可能性もあるが、もともと基準境界６ａは画像４中の素線境界６を探索するために便宜的に任意の１本の素線境界６を選択したものであり、いずれの素線境界６が選択されても支障はないので、基準画像４ａの基準境界６ａとは異なる素線境界６を基準境界６ａに選んでも支障はない。また、素線１imの幅はＷであり、−Ｗ／２≦ｂ≦Ｗ／２の範囲でｂを変動させて基準境界６ａを探索するので、確実に基準境界６ａをみつけることができる。
【００８１】
その後、ステップＳ４５〜ステップＳ５１を繰り返し、２枚目以降の連続画像４についても異常検出とその記録を行う。そして、全ての連続画像４について検査を行うまでステップＳ４４〜ステップＳ５３を繰り返し実行する。
【００８２】
そして、全ての連続画像４について検査を終了すると、ステップＳ５２の判断が否（ｎｏ）となり、制御部２０はこのプログラムを終了する。
【００８３】
検査員は、作成された要検査画像集３０を目視検査する。要検査画像集３０には、異常がない画像は除かれているので、目視検査の対象となる画像が減少し、短時間で目視検査を終えることができると共に、集中力の低下等による見落としを防ぐことができる。
【００８４】
また、本実施形態では、異常ありと判断された画像には異常の位置を示す目印２９が付されているので、異常の見落としを防ぐことができる。
【００８５】
以上のように、本願発明では、自走式電線点検装置３２を使用して電線２に沿って撮像手段３を移動させながら撮影した連続画像４に適した画像処理を行うことができ、アーク痕や切断等の素線表面の異常を良好に検出することができる。
【００８６】
また、本発明では、検査員（オペレータ）は基準画像４ａについてのみ各情報２７，２８，３１の入力を行い、２枚目以降の画像４については各情報２７，２８，３１を入力する必要がないので、検査作業が簡単なものとなる。また、２枚目以降の画像４についは自動的に処理が行われるので、迅速に要検査画像集３０を作成することができる。
【００８７】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００８８】
例えば、上述の説明では、初期値設定処理（ステップＳ４３）において、電線２imの輪郭情報３１を入力するようにしていたが、電線２imの輪郭情報３１を入力しなくても良い。この場合には、公知の画像処理手法を使用して電線２imの輪郭を検出し、検出した輪郭内の範囲について素線境界６の探索を行うようにすることが好ましい。この場合にも素線境界６の探索範囲を限定できるので、探索に要する処理時間を短縮することができる。
【００８９】
また、上述の説明では、ステップＳ４７において、第１の判定部１７は、最も頻度の多い方向区分を明るさの変化方向θの代表値とし、この代表値が素線１imの長さ方向を含む方向区分であるか否かを判断していたが、必ずしもこれに限るものではない。例えば、比較領域１５内の明るさの変化方向θの平均値を代表値とし、この代表値が素線１imの長さ方向を含む方向区分に属するか否かを判断するようにしても良く、あるいは、比較領域１５内の明るさの変化方向θの中央値を代表値とし、この代表値が素線１imの長さ方向を含む方向区分に属するか否かを判断するようにしても良い。
【００９０】
また、上述の説明では、１枚の連続画像４中に写っている電線２imが１本の場合について説明したが、１枚の連続画像４中に複数本の電線２imが写されている場合についても適用可能である。この場合、対象とする電線２imごとに電線２imの輪郭情報３１，基準境界６ａの位置情報２７，素線１imの幅情報２８を入力し、１台の計算機で処理してもよいし、電線２imごとに計算機またはＣＰＵ（中央演算装置）を割り付けてもよい。１台の計算機で行う場合は、映っている電線２im全てが同一の形状であれば、１つの電線２imの輪郭情報３１，基準境界６ａの位置情報２７，素線１imの幅情報２８を入力すれば、残りの電線２imについては、基準境界６ａの位置情報２７や素線１imの幅情報２８の入力を省略できる。１台の計算機で全ての電線２imを処理する場合は、電線２imごとに、例えば上から順に処理しても良いし、複数のＣＰＵを用意し、電線２imごとに１つのＣＰＵを割り付け並列して処理しても良い。さらに、異常が見つかった場合は、処理を中断しても良い。具体的には以下のようにしても良い。１台のＣＰＵで処理する場合は１本１本順に処理していき、異常が見つかった場合、以降の処理をやめ、要検査画像集３０に結果を記録して次の画像４を調べる。複数のＣＰＵまたは計算機に１本１本処理を割り付けた場合は、異常が見つかった後で適当なタイミングで全てのＣＰＵまたは計算機に通知して、結果を記録して要検査画像集３０に記録する。
【００９１】
また、上述の説明では、自走式電線点検装置３２を使用して撮影した連続画像４を処理対象にしているが、処理できる連続画像４はこれに限るものではない。
【実施例１】
【００９２】
自走式電線検査装置を使用して実際に撮影した連続画像を分析し、これに適した異常検出方法の実施例について説明する。
【００９３】
雷撃から電線を保護するための設備である架空地線（電線２）は、雷撃により損傷しやすい。損傷後は、素線切れ、断線へと被害が大きくなることがあり、架空地線の保守が重要である。電力会社では架空地線の保守のため、ヘリコプタによる送電線路の巡視点検以外に、ビデオカメラ（撮像手段）３を内蔵した自走式電線点検装置３２（図１２(Ａ)，(Ｂ))による撮影を行っている。
【００９４】
自走式電線点検装置３２は、点検用のビデオカメラ３を内蔵した筐体３３が、２つの車輪３４，３４により地線２上を自走する装置である。筐体３３内には、死角を無くし、裏側も同時に点検するために、鏡３５，３５が貼られており、ビデオカメラ３で撮影した映像は、実像と地線裏面の鏡像とを同時に映したものになっている。この撮影映像のチェックは従来、検査員が目視で行っており、鏡像も含めて複数本の地線画像を同時に確認する作業が、検査員の負担となっている。
【００９５】
これまでに、ヘリコプタにより架空地線２を撮影した映像（空撮映像）から、アーク痕や素線切れを含んでいる箇所を自動検出して、検査員を支援する手法を開発している（実施例２の比較検出方法）。地線２の異常は、主に、アーク痕と素線切れである。異常の現れ方で分類すると、（１）素線表面に明るさの変化として現れる「アーク痕やほつれていない素線切れ」、（２）地線の輪郭線の変化として現れる「素線切れ（素線がほつれた状態）」となる。比較検出方法は、２種類の異常の現れ方に着目して、異常を検出する手法であり、目視確認が必要な映像を約８７％削減できる。比較検出方法を、自走式電線点検装置３２の映像にも利用できれば、検査員の映像目視時の負担を軽減できると考えられる。
【００９６】
しかし空撮映像と自走式点検装置の映像は、照明条件や鮮明度といった映像特徴が違うため、そのままでは利用できない。
【００９７】
自走式電線点検装置３２で撮影した映像は、ビデオカメラ３を取り付けている筐体３３で地線２を囲い、近くから撮影しているため（近接映像）、光の入射部分付近の地線表面は明るく、離れた部分の地線表面は影になり、強いコントラストが発生する。従って、比較検出方法での単純な明るさの変化による異常検出では、検出精度が低下する。一方、撮影方法が変わっても、地線２の輪郭は変化しないため、比較検出方法で地線２の輪郭形状の異常を抽出できる。
【００９８】
そこで、本発明では、地線２全体の単純な明るさの変化ではなく、明るさの変化方向や素線１上の個々の明るさの強度変化といった近接映像の特徴に着目した。
【００９９】
（１．自走式点検装置の映像）
空撮映像と自走式点検装置で撮影した映像（近接映像）の撮影方法の違いを述べ、両者の映像の違いを述べる。
【０１００】
（１．１．自走式点検装置と抽出すべき異常）
自走式電線点検装置３２では、ビデオカメラ３と地線２との距離は１ｍ以下であり、撮影箇所は筐体３３で覆われている。また筐体３３中の鏡３５で、ビデオカメラ３の死角となっている裏面を写している。そのため確認すべき地線２imは、直接撮影した実像と、画面上下の鏡に写っていている鏡像となる。
【０１０１】
また、筐体３３で囲まれているため、光が地線全面にはあたらず、図１３のように入射光付近は明るく、入射光付近から離れるに従い暗くなる。具体的な光は、図１２（Ａ）に示すように、上方にスリット（窓）から入射するか、左右の車輪３４の前後から入射する。
【０１０２】
また、自走式電線点検装置３２の移動速度は一定であり、撮影映像の１コマの移動量は固定である。
【０１０３】
次に、抽出すべき異常の特徴について述べる。自走式電線点検装置３２を用いて発見すべき代表的な異常は、アーク痕と素線切れである。地線２のアーク痕は落雷によって生じる。落雷は、素線間の溝（素線境界６）になっている部分よりも、表面に現れている素線表面に落ちることが多い。そのためアーク痕が存在すれば、素線表面の明るさに変化が生じる。なお地線の材質により、アーク痕の色は、素線表面と比べ、より暗くなる（黒色）場合と、より明るくなる（白色）場合がある。また、素線切れの場合は、素線表面上に大きな窪みができるため、切れた箇所が影になり、素線表面より暗くなる。
【０１０４】
このように、自走式電線点検装置３２の映像では、素線表面上に明るさの変化が明瞭に現れる。よって、 アーク痕や素線切れによる暗部と区別の困難な素線境界を除いて、素線表面上だけを検査対象にするのが望ましい。
【０１０５】
（１．２．映像特徴）
（Ａ．近接映像の特徴）
近接映像では、地線２に接近して撮影するため、映像が鮮明であり個々の素線の識別が容易である。また、筐体３３に取り付けた車輪３４を地線２に乗せて、地線２上を自走するため、地線２の位置や画面中の線幅は変化しない。
【０１０６】
さらに、上述の通り、地線２に一様に光が当たらないため、明るさが不均一でコントラストが強くなる。
【０１０７】
以上をまとめると近接映像の特徴は、
（Ａ−１）鮮明であり、素線表面の詳細な明るさデータを取得可能、
（Ａ−２）画面中での地線位置、傾きや幅が固定、
（Ａ−３）地線表面の明るさは不均一、
となる。
【０１０８】
（Ｂ．空撮映像の特徴）
一方、空撮映像では、撮影位置が変動し、自然光のもとで遠方から撮影される。そのため、空撮映像の特徴は、
（Ｂ−１）素線表面の詳細な明るさデータは取得不能、
（Ｂ−２）画面中での地線位置、傾きや幅が変化、
（Ｂ−３）地線表面の明るさは一様、
となる。
【０１０９】
比較検出方法は（Ｂ−３）の特徴を利用して、地線２の平均的な明るさから大きく外れた明るさとなった箇所を異常箇所として検出している。近接映像は（Ａ−３）の特徴を有しているため、正常な箇所でも明るさにばらつきがあるため、比較検出方法では精度良く異常箇所を検出できない。
【０１１０】
一方、近接映像は、（Ａ−１）という、空撮映像にない特徴を有している。つまり、異常箇所の凹凸がわかるため、明るさについての詳細な情報が得られる。また、上述したように、異常は素線表面に主として存在する。従って、素線表面の明るさに関する情報（明るさ方向、強度の変化に関する情報）の分析を行った。また、（Ａ−２）という特徴から、素線１間の溝（素線境界６）が存在する領域を画面中で限定できるため、検査すべき素線表面を特定するのは容易である。そこで、以下、素線表面の異常箇所と正常な箇所との明るさ変化の特徴について検討した。
【０１１１】
（１．３．明るさの変化の特徴）
（１．３．１．正常な素線表面の明るさ変化傾向）
近接映像では、地線２が筐体３３に覆われているため、光の入射は、上方または、地線２の長手方向（図１２で考えると左または右）となる。これにより、素線表面の明るさも、入射方向に向かって明るくなる。素線１は、画面中では斜めになっているため、異常がなければ図１４に示す方向に、単調に明るさ強度が変化する（図中太矢印が素線の沿った明るさの変化方向を示し、矢の先端方向が明るい。）。図１５，図１６に実像の例を示す。上方または側方いずれから光が入射しても、近接映像で異常が無い場合は、
（１）明るさの変化方向は素線に沿う、
（２）明るさの素線長手方向の強度変化は単調に変化する、
ことが考えられる。
【０１１２】
（１．３．２．異常がある場合の明るさ変化傾向）
アーク痕や素線切れなどの異常があった場合、素線表面に凹凸ができる。さらに、空撮映像と比べ、近接映像では、ビデオカメラ３と地線２の距離が近いため、凹凸が明瞭に現れる。従って、異常があった場合、素線１に沿った方向（図１４における太矢印方向）以外に光が反射する画素が多くなる。つまり、素線表面を局所的に見た場合、明るさの変化方向が素線に沿わない画素を多く含むようになると考えられる。
【０１１３】
ただし、光が上方と側方など、複数の方向から入射する場合は、素線表面に複数の明るい部分が生じる。このような場合、異常がなくても、局所的に見て、明るさ変化の方向が素線１に沿わない場合が出てくる。
【０１１４】
そのような場合でも、素線１全体を見れば、明るさは単調に変化する（明るく、もしくは暗くなる）ことが考えられる。これに対し異常箇所は、黒色や白色となって現れるため、全体的に見た場合、明るさに非単調な変化が生じると考えられる。
【０１１５】
以上から、異常がある場合の明るさ変化の特徴は以下のようになると考えられる。
（１）局所的に見た場合、明るさの変化方向が素線１の方向と一致しない画素を多く含む局所領域がある
（２）素線に沿った明るさの素線長手方向の強度変化は非単調である
【０１１６】
素線表面に現れると考えられる明るさ変化の特徴を表１に示す。
【表１】
0005442549.tif 000005
【０１１７】
（１．４．異常画像サンプルによる異常箇所の明るさ分析）
次に、上述の（１）、（２）について異常を撮影した２６種の実映像に基づいて検証を行った。
【０１１８】
（１．４．１．明るさ変化方向の分析）
上述の（１）を検証するために、素線１imを正方形のブロック（比較領域１５）に分割し、ブロック内に含まれる画素の明るさの変化方向θを調べた。具体的には以下のように行った。
【０１１９】
ブロックは、素線境界６間を通る中心線分８ａ上の点（ｘ，ｙ）を中心にして、一辺が２ｎ＋１の正方形内にある（２ｎ＋１）２の画素からなるブロックである。ｎは 次のように決定した。素線境界６の輝度の低さの影響を回避するために、ブロックの一辺である２ｎ＋１が素線１imの太さの１／３以下の自然数のうちで最大値に等しくなるようにｎを決定した。
【０１２０】
ブロック内の画素ごとに、明るさの変化方向θを上述の数式３〜５により計算し、得られた角度θから、図１７のように４５度刻みで１〜４の数字を各画素に割当て、ブロック内画素の明るさの変化方向θの分布を調べた。なお、数式３〜５は明るさ変化が最も強くなる方向を計算するものである。
【０１２１】
ここで、画像の左下を原点とし、垂直方向の座標を垂直画素番号ｙ、水平方向を水平画素番号ｘとする。画像上の位置（ｘ，ｙ）にある「画素の輝度値」をｂｒ（ｘ，ｙ）とする（輝度値は０〜２５５の範囲とする）。Δｂｒｘ，Δｂｒｙはｘ，ｙ方向の明るさの変化を示す。
【０１２２】
異常を含んでいる素線の例を図１８に示す。図１９は、異常を含んだ地線表面上をブロックに分割し（図２０）、各ブロックでの明るさの変化方向θごとの画素の分布である。正常な場合は、図１９のブロックＣのように、明るさの変化が素線１imに沿った方向である「１」の方向の画素が多い。これに対し、異常がある場合には、図１９のブロックＢの結果が示すように、「１」の方向の画素が最頻値になっていない。この場合は、「３」の方向の画素が最も多く、素線１imに沿った方向以外に明るさが変化している画素が最も多かった。
【０１２３】
ただし、正常の場合であっても、図１９のブロックＡの結果が示すように、明るさの変化方向θが「３」の画素が最も多く、素線１imに沿った方向に明るさが変化する画素が多いわけでは無いこともわかった。
【０１２４】
次に、光が左側から入射した場合の例を図２１に示す。この場合も、アーク痕のあるブロックＡでは、明るさの変化方向θが「２」の画素が最も多く、正常であるブロックＢでは、「１」の画素が最も多かった。つまり、異常のある場合には、素線１imに沿っていない画素が最も多いことを確認できる。
【０１２５】
最後に、素線切れ（図２２）の例を図２３に示す。この場合も、明るさの変化方向θが「３」の画素が最も多く、素線１imに沿っていない画素が最も多いことを確認できる。
【０１２６】
ここで示した３例以外の残り２３例でも、異常を含んだブロックでは、ブロック内画素の最も多くが示した変化の方向は、「１」以外であることを確認できた。このことから、ブロック内画素の明るさの変化方向θの最頻値（ブロックの主たる明るさの変化方向θ)が素線１imに沿っていない場合は、異常である可能性を示しているといえる。
【０１２７】
（１．４．２．素線に沿った明るさの素線長手方向の強度変化の分析）
上記（２）を検証するために、素線長手方向のブロックの明るさの強度変化を分析した。
【０１２８】
ブロックの平均輝度を数式６により求め、ブロックの明るさＢｒａｖｅ（ｘ，ｙ）と定義する。
【数６】
0005442549.tif 000006
【０１２９】
図２０を分析した結果を図２４に示す。正常なブロックＡ，Ｃでの明るさの素線長手方向の強度変化はそれぞれ、単調減少、単調増加しており、明るさの素線長手方向の強度変化は単調であった。一方、異常のあったブロックＢでは、明るさの素線長手方向の強度変化は減少後増加しており、明るさの素線長手方向の強度変化は非単調であることを確認できる。
【０１３０】
図２１に対する分析結果を図２５に示す。正常なブロックＢは単調減少しており、明るさの素線長手方向の強度変化は単調である。異常のあったブロックＡでは、明るさの素線長手方向の強度変化は増加後減少しており、明るさの素線長手方向の強度変化は非単調であることを確認できる。
【０１３１】
最後に、図２２に対する分析結果を図２６に示す。上述した２例と同様に異常のあるブロックの前後で明るさの変化が非単調になっている。
【０１３２】
上記の３例以外の２３例についても、正常なブロックでは、明るさの素線長手方向の強度変化は単調であり、異常のあるブロックでは、明るさの素線長手方向の強度変化は非単調であることを確認できた。
【０１３３】
以上から、近接映像中に異常がある場合には、上述の２つの明るさ変化の特徴（１），（２）を確認できた。
【０１３４】
（２．近接映像に適した異常検出手法の提案）
次に、上述の分析結果に基づき、近接映像に適した異常検出手法を検討する。
【０１３５】
（２．１．素線表面の自動切り出し手法）
上述で検討した異常特徴を検出するには、近接映像から素線表面を、まず自動で切り出す必要がある。以下に、自動切り出しの一実施例について説明する。
【０１３６】
近接映像中の地線２imは画面上を上下に移動せず、地線２orとビデオカメラ３との距離は変化しない。また、自走式電線点検装置３２は一定速度で移動するため、１コマあたり（画像４の１枚当たり）の移動距離は一定である。よって、素線１imの初期位置、素線１imの傾き、素線１imの幅がわかっていれば、素線１im間の境界（素線境界６）検出は可能である。
【０１３７】
画面４中での素線１imの動きを１コマおきに示したものを図２７に示す。図２７に示したように素線境界６は、画面中で左（もしくは右）へ平行移動するだけである。従って、画面４中の特定の素線境界６(基準境界６ａと呼ぶ)を検出できれば、残りの境界６は、ビデオカメラ３と地線２の距離が変わらないので、初期に与えた素線１imの幅Ｗ分だけ離れたところに見いだせる。このように、近接映像の特徴を利用することで容易に素線境界６を検出できることから、それら境界６の間の領域を素線表面として自動的に切り出すことが可能になる。
【０１３８】
素線表面の自動切り出しアルゴリズムの概要を以下に示す。
（１）検査しているコマ内で、基準境界６ａを決定する。
（２）基準境界６ａを決定後、素線幅Ｗの整数倍だけ離れた位置を中心に、素線境界６を決定する。
（３）予め指定した検査範囲（輪郭情報３１の範囲）の外になったら、素線境界６の決定を終える。
（４）素線境界６が決定したら、素線境界６間を素線表面として切り出す。
【０１３９】
以下では、基準境界６ａと素線境界６の決定方法を詳細に述べる。
【０１４０】
初期入力として、基準境界６ａの位置の始点（ｘｓｔ，ｙｓｔ）と終点（ｘｅｎ，ｙｅｎ）、素線幅Ｗを指定する。さらに、あらかじめ、素線境界６の１コマ当たりの移動距離を調べておきΔｘとする。自走式電線点検装置３２の速度は一定であるのでΔｘは定数である。基準境界６ａは、線幅がＷであるので、初期位置から水平方向に±Ｗ／２内に必ず現れる。このため、探索範囲を初期位置から水平方向に±Ｗ／２の範囲とした。
【０１４１】
素線境界６には、光が届きにくいため、低輝度値の画素で構成された線分となる。従って、初期位置から水平方向に±Ｗ／２中に存在し、傾きの初期値と同じ傾きを持った線分のうち、低輝度値の画素が線分付近に最も多く存在する線分が当該コマの基準境界６ａである。具体的には次の３ステップで基準境界６ａを決定する。
【０１４２】
（１）  初期入力時に得られた基準境界６ａの始点と終点の座標を図２８に示すように、（ｘｓｔ，ｙｓｔ），（ｘｅｎ，ｙｅｎ）とする。また、素線１imの傾きをαとし、α＝（ｙｅｎ−ｙｓｔ）／（ｘｅｎ−ｘｓｔ）より求める。
（２）  ｙｓｔ≦ｙ≦ｙｅｎを満たす、それぞれのｙに対して以下を満たす画素Ｐ（ｙ）を求める。Ｐ（ｙ）は点群（（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋ｂ，ｙ）（−Ｗ／２≦ｂ≦Ｗ／２）のうち、最も輝度値が低い画素である。これを基準境界６ａの画素候補とする（図２９）。
（３）  −Ｗ／２≦ｂ≦Ｗ／２の範囲でｂを変動させ、線分ｘ＝（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋ｂの付近の領域に存在するＰ（ｙ）の個数を求める。ここで付近とは数式７の範囲である。Ｐ（ｙ）の個数が最も多いｂをboundとして、ｘ＝（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋boundを基準境界６ａとする（図３０）。
【０１４３】
【数７】
0005442549.tif 000007
【０１４４】
次に、素線境界６の詳細な決定方法を示す。
【０１４５】
検査員が指定した素線幅Ｗは画面中でマウスを用いて指定するため、正確な値にならず、誤差を含んでいる。従って、基準境界６ａに対し、水平方向に整数倍を加算しただけでは正確な素線境界６を求められない。そこで、基準境界６ａを使って、素線境界６の探索を行う。探索は、線分ｘ（ｉ）＝（ｙ−ｙｓｔ）／α＋ｘｓｔ＋bound＋ｉＷ  （ｉ＝±１，２…）を基準位置として、それぞれのｘ（ｉ）に対し、始点、終点を（ｘ（ｉ）ｓｔ，ｙｓｔ），（ｘ（ｉ）ｅｎ，ｙｅｎ）として上述の３ステップにより素線境界６を決定する。
【０１４６】
（２．２．素線表面の異常検出手法）
素線表面について、局所領域での主たる明るさの変化方向と隣接する局所領域間の明るさの素線長手方向の強度変化の非単調性の有無を調べることによって、素線表面の異常検出を行う。
【０１４７】
素線表面の異常検出手法は、コマ毎に次の５ステップで行う。
（１）素線境界６間ごとに、素線境界６間を通る中心線分８ａ上の点（ｘ，ｙ）を中心にして、上述のｎを使い、一辺２ｎ＋１の画素からなるブロックに素線１imを分割する。
（２）ブロック内の画素ごとに、明るさの変化方向θを上述の数式３〜５により計算し、得られた角度θから、図１７のように４５度刻みで１〜４の数字を各画素に割当てる。
（３）ブロック内の最も多くの画素が示した方向を主たる明るさの変化方向とする。なお、主たる明るさ方向の決定には、全体の平均や中央値を使う方法もあるが、本実施例では、統計的な議論ができるほどの異常事例がないため、２６の異常事例を検出可能であった方法として最頻値を採用した。
（４）ブロック内の平均輝度値Ｂｒａｖｅ（ｘ，ｙ）を上述の数式６で計算する。
（５）主たる明るさの変化方向が素線１imに沿っていなければ、異常の可能性有りとして、同一素線１im内の隣接ブロック間の明るさの素線長手方向の強度変化を計算する。これが非単調であれば異常と判定する。非単調性の判定は数式８を用いる。
【数８】
0005442549.tif 000008
ここでｊは、対象ブロックの番号をさす。
【０１４８】
最後に、異常とした部位を映像中に表示するとともに、静止画として記録し、次のコマへ処理を移す。
【０１４９】
なお、上述したように、各連続画像４において、地線２imは上下に動かないので、あらかじめ地線上の検査範囲を画面中で指定（電線２imの輪郭情報３１の入力）しておけば、画面４中より地線２imを探し、地線２imの輪郭を計算する処理が省略でき、地線輪郭計算を間違える可能性が無くなる。
【０１５０】
また、静止画の記録は、異常となった箇所の画面下または上に矩形のマーク（目印２９）を表示して記録するものである。こうすることでどの位置に異常があるのかを確認できる(図３１)。図３１の下に矩形（目印２９）が表示され、２番目の地線にアーク痕があることがわかる。
【実施例２】
【０１５１】
（点検映像による本発明の有効性評価）
次に、本発明の有用性を評価するために比較実験を行った。まず最初に、比較検出方法について説明する。
【０１５２】
（比較検出方法）
比較検出方法（「空撮画像による架空地線点検作業量削減システム」動的画像処理実利用化ワークショップ2008(DIA2008) pp.137-142 2008）は、空撮映像を計算機に読み込み、形の異常と明るさの異常を検出するものである。具体的な内容を図３２に示す。なお、明るさの異常検出処理に関する部分を矢印Ａの範囲で示している。輪郭異常を示す形状異常については、空撮映像も近接映像もかわらないため、本実施例では、図中矢印Ａで示す明るさの異常の検出処理について比較を行った。
【０１５３】
比較検出方法における明るさの異常検出について概要を記す。画像の左下を原点とし、垂直方向の座標を垂直画素番号ｙ、水平方向を水平画素番号ｘとする。画像上の位置（ｘ，ｙ）にある「画素の輝度値」をｂｒ（ｘ，ｙ）とする（輝度値は０〜２５５の範囲とする）。また、ある水平画素番号（ｘ）における「地線の輝度値」をＢｒ（ｘ）とし、数式９より求める。
【数９】
0005442549.tif 000009
【０１５４】
ここで、ｎは、水平画素番号ｘを通る地線と直交する直線上の地線上に含まれる画素数である。ａ，ｃは、地線の輪郭線と直交する直線の傾きとｙ切片であり、ｋは０からｎの整数をとる変数である。
【０１５５】
地線の輝度値Ｂｒ（ｘ）の具体的な算出手順は図３３に示す通りである。
【０１５６】
さらに、画像中に存在する地線の左端から右端までの地線の輝度値Ｂｒ（ｘ）の平均を「地線の輝度値平均」μとし数式１０より算出する。ここでＭは、画像中の地線の水平画素番号方向の幅であり、図３４に示すように定義する、また、σは、Ｂｒ（ｘ）の標準偏差であり、数式１１より算出する。
【数１０】
0005442549.tif 000010
【数１１】
0005442549.tif 000011
【０１５７】
地線表面の水平画素番号ｘごとに Ｂｒ（ｘ）を計算する。各水平画素番号の輝度値から、μ、σを求め。予め与えられた係数α（以降では、しきい値αとする）を用いて、地線の輝度値が［μ−α×σ，μ＋α×σ］の範囲から外れた場合、異常の可能性ありと判定する。図３５はアーク痕を含んだ画像の抽出例である。アーク痕に該当する輝度値が、 ［μ−α×σ，μ＋α×σ］の範囲を外れているため、異常が含まれていると判定している。
【０１５８】
以上の比較検出方法との比較によって、本発明の有用性を評価した。自走式電線点検装置３２で点検し、異常が見つかった映像１７例について本発明を適用した結果を示す。
【０１５９】
比較として、上述の比較検出方法を、自走式電線点検装置３２の映像に適用可能なように変更して適用した。
【０１６０】
比較検出方法で設定するパラメータは上述のαだけである。ここでは、１７例の全ての異常を検出できるようにするとともに、検出精度が最大となるように、αを１．８と設定した。一方、本実施例の異常検出方法では、基準境界６ａを探索するために、上述の数式７でΔｘがあらかじめ必要になる。１７例の映像を調べた結果、１コマあたりの素線の移動距離Δｘは１１画素であったため、Δｘ＝１１とした。以上の設定後、異常検出した結果を表２に示す。異常検出率は１００％であった。
【表２】
0005442549.tif 000012
【０１６１】
正常なコマを異常なコマと検出してしまう誤検出率は、比較検出方法が９６．５％であったのに対して、本実施例の異常検出方法は１６．７％となり、大幅に改善されている。
【０１６２】
表２中の画像削減率は、目視確認の必要なコマ数（異常として検出したコマ数）が全コマ数に対してどれくらい減らせたかを示すものであり、目視作業量の削減を意味する。ヘリコプタによる空撮映像に比較検出方法を適用した場合の画像削減率は約８７％であったが、上述した地線表面の明るさが一様であるという前提が近接映像では成立しないため、空撮映像で得られた結果より悪くなったと考えられる。
【０１６３】
一方、本実施例の異常検出方法では、画像削減率は９８．９％となり、収録時間の約１．１％の映像を目視すればよい結果となった。
【０１６４】
比較検出方法をヘリコプタによる空撮映像に適用した場合、収録時間に対して約１３％（＝１００−８７）の映像を目視する必要があった。目視に要した時間は、約３時間となり、削減しない場合は１０時間かけて目視していたのに比べると１／３の作業量の削減となった。これに対し、空撮映像の場合と単純に比較できないが、１コマ当たり同じ目視時間がかかるとすると、本実施例の異常検出方法では、１．１％の映像を目視することになり、約１３分（＝３時間／（１３／１．１））だけ目視すればよく、一層の作業量の削減になる。
【０１６５】
以上により、目視確認が必要な作業量を大幅に減らせる可能性のあることを確認できた。
【符号の説明】
【０１６６】
１  素線
２  電線
３  撮像手段
５  表示手段
６  素線境界
６ａ  基準境界
７  入力手段
８  素線表面画像
９  画像切り出し手段
１０  異常検出手段
１１  基準境界検出部
１２  素線境界検出部
１４  切り出し部
１５  比較領域
１６  領域決定部
１７  第１の判定部
１８  第２の判定部
１９  異常検出部
２０  制御部
２４  読込手段
２５  初期値設定手段
２７  基準境界の位置情報
２８  素線の幅情報
２６  表示制御部
３１  電線の輪郭情報
【図１】
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【図２】
0005442549.tif 000014
【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１２】
0005442549.tif 000020
【図１４】
0005442549.tif 000021
【図１７】
0005442549.tif 000022
【図２３】
0005442549.tif 000023
【図２４】
0005442549.tif 000024
【図２５】
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【図２６】
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【図２８】
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【図２９】
0005442549.tif 000028
【図３０】
0005442549.tif 000029
【図３２】
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【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１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２７】
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【図３１】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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