(57)【要約】【課題】画像処理により、吊り金具に支持碍子及び剛体架線をそれぞれ固定するボルトの有無を検査する、剛体架線の支持部品検査装置を提供する。【解決手段】カメラ１２で撮影された第１画像を入力し、第１画像の各画素位置における輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算し、第１画像に基づくデータを、予め構築しておいた識別器にて識別することで、前記第１画像上の前記支持碍子５５の位置を検出し、検出された第１画像上の支持碍子５５の位置から、第１画像上のボルトの位置８１を推定し、第１画像上のボルトの位置８１を囲む領域であるボルト検査領域８２における輝度勾配方向と、輝度勾配方向の基準テンプレートとを比較することにより、ボルト１６の有無を検査する支持部品検査部１１を備えることで、画像処理により、吊り金具に支持碍子及び剛体架線をそれぞれ固定するボルトの有無を検査する、剛体架線の支持部品検査装置を提供することができる。【選択図】図１
2014126361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査車両に設置され、支持碍子と、当該支持碍子又は剛体架線を天井に吊り下げられた吊り金具に固定するボルトとを撮影可能とするカメラと、
前記カメラで撮影された第１画像を入力し、当該第１画像の各画素位置における輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算し、前記第１画像に基づくデータを、予め構築しておいた識別器にて識別することで、前記第１画像上の前記支持碍子の位置を検出し、検出された前記第１画像上の前記支持碍子の位置から、前記第１画像上の前記ボルトの位置を推定し、前記第１画像上の前記ボルトの位置を囲む領域であるボルト検査領域における前記輝度勾配方向と、輝度勾配方向の基準テンプレートとを比較することにより、前記ボルトの有無を検査する支持部品検査部と
を備えることを特徴とする剛体架線の支持部品検査装置。
【請求項２】
前記データは、前記第１画像上の前記支持碍子の輪郭部分を含む領域である支持碍子輪郭領域のみについて、前記輝度勾配方向と前記輝度勾配強度とから輝度勾配方向ヒストグラムを求め、当該輝度勾配方向ヒストグラムを順次並べて作成した、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムであることを特徴とする請求項１に記載の剛体架線の支持部品検査装置。
【請求項３】
前記支持部品検査部は、前記第１画像のうち、前記支持碍子と前記ボルトとが映る複数種類の第２画像において、当該第２画像上の前記ボルトの位置を囲む領域であるボルト領域の各画素位置で最も出現頻度が高い輝度勾配方向を、前記基準テンプレートの各画素位置における輝度勾配方向として設定することで、前記基準テンプレートを作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の剛体架線の支持部品検査装置。
【請求項４】
前記支持部品検査部は、
識別器構築モード、基準テンプレート作成モード及び支持部品検査モードを含む処理モードと、前記支持碍子輪郭領域、前記ボルト検査領域及び前記ボルト領域を含む処理パラメータとを設定する処理設定部と、
前記カメラにより撮影された前記第１画像を入力する画像データ入力部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記識別器構築モードに設定された場合、学習サンプル画像集から求めた輝度勾配方向ヒストグラムである基準輝度勾配方向ヒストグラムに基づき、前記識別器を構築する識別器構築部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記基準テンプレート作成モードに設定された場合、前記第２画像上の輝度勾配方向データを基に、前記基準テンプレートを作成するボルトの基準テンプレート作成部と、
前記第１画像から輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算する輝度勾配方向計算部と、
前記基準輝度勾配方向ヒストグラムを求め、かつ、前記支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムを作成する輝度勾配方向ヒストグラム作成部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記支持部品検査モードに設定された場合、前記識別器を用いて前記第２画像上の前記支持碍子の位置を検出する支持碍子検出部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記支持部品検査モードに設定された場合、前記ボルト検査領域の輝度勾配方向データと前記基準テンプレートとの方向符号照合を行い、前記ボルトの有無を検査するボルト有無検出部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の剛体架線の支持部品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剛体架線の支持部品の状態を検査する、剛体架線の支持部品検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
剛体架線の設置状況を車両進行方向に対し側面から見た概略図を図１２に示す。当該図に示すように、剛体架線２２及び支持碍子１５は、主に地下鉄やトンネル内で使用され、天井１７に吊り下げられた吊り金具１４に対し、ボルト１６によって固定されている。以下、吊り金具１４、支持碍子１５及びボルト１６を纏めて支持部品と呼称する場合もある。
【０００３】
従来技術として、画像処理により支持碍子を検出する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、剛体架線に対して垂直な枕木方向に直線状の光を照射するスリット光を剛体架線の下方から上方へ向けて照射し、剛体架線の幅よりも広い幅の反射光を画像中で検出することにより、剛体架線あるいは支持碍子を検出する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、基板に実装する部品の有無を検査するため、部品実装後の部品周辺の画像の輝度情報を学習することで、サポートベクターマシンによる識別器を予め構築し、識別器を構築後は画像の輝度情報から識別器により部品の有無を判断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１４７８７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２８４６０号公報
【特許文献３】特開２００６−２４８４１２号公報
【特許文献４】特開２０１２−１１８８５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「八木，斎藤編，“コンピュータビジョン最先端ガイド１”，アドコム・メディア発行，２０１１」
【非特許文献２】「F.ULLAH, S.KANEKO and S.IGARASHI, "Orientation Code Matching for Robust Object Search", IEICE Trans. Inf. &Syst Vol.E84-D, No.8, pp.999-1006, 2001」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
剛体架線の支持部品の検査においては、吊り金具に支持碍子及び剛体架線をそれぞれ固定するボルトの有無の検査が重要となる。
【０００９】
上記特許文献１の方法では、支持碍子を検出することはできるが、ボルトの有無を検査することはできない。また、支持碍子の表面は使用中に汚れていくため、スリット光の反射光の強度が汚れた部分で低下し、反射光と判断するために必要な光量が得られない場合がある。
【００１０】
上記特許文献２の方法では、支持碍子やボルトの表面の模様が汚れにより様々であるため、安定した輝度情報が得られず、部品の検出や判断は難しい。
【００１１】
そこで本発明は、画像処理により、吊り金具に支持碍子及び剛体架線をそれぞれ固定するボルトの有無を検査する、剛体架線の支持部品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】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置は、
検査車両に設置され、支持碍子と、当該支持碍子又は剛体架線を天井に吊り下げられた吊り金具に固定するボルトとを撮影可能とするカメラと、
前記カメラで撮影された第１画像を入力し、当該第１画像の各画素位置における輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算し、前記第１画像に基づくデータを、予め構築しておいた識別器にて識別することで、前記第１画像上の前記支持碍子の位置を検出し、検出された前記第１画像上の前記支持碍子の位置から、前記第１画像上の前記ボルトの位置を推定し、前記第１画像上の前記ボルトの位置を囲む領域であるボルト検査領域における前記輝度勾配方向と、輝度勾配方向の基準テンプレートとを比較することにより、前記ボルトの有無を検査する支持部品検査部と
を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置は、
上記第１の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置において、
前記データは、前記第１画像上の前記支持碍子の輪郭部分を含む領域である支持碍子輪郭領域のみについて、前記輝度勾配方向と前記輝度勾配強度とから輝度勾配方向ヒストグラムを求め、当該輝度勾配方向ヒストグラムを順次並べて作成した、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムであることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置は、
上記第１又は２の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置において、
前記支持部品検査部は、前記第１画像のうち、前記支持碍子と前記ボルトとが映る複数種類の第２画像において、当該第２画像上の前記ボルトの位置を囲む領域であるボルト領域の各画素位置で最も出現頻度が高い輝度勾配方向を、前記基準テンプレートの各画素位置における輝度勾配方向として設定することで、前記基準テンプレートを作成することを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第４の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置は、
上記第３の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置において、
前記支持部品検査部は、
識別器構築モード、基準テンプレート作成モード及び支持部品検査モードを含む処理モードと、前記支持碍子輪郭領域、前記ボルト検査領域及び前記ボルト領域を含む処理パラメータとを設定する処理設定部と、
前記カメラにより撮影された前記第１画像を入力する画像データ入力部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記識別器構築モードに設定された場合、学習サンプル画像集から求めた輝度勾配方向ヒストグラムである基準輝度勾配方向ヒストグラムに基づき、前記識別器を構築する識別器構築部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記基準テンプレート作成モードに設定された場合、前記第２画像上の輝度勾配方向データを基に、前記基準テンプレートを作成するボルトの基準テンプレート作成部と、
前記第１画像から輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算する輝度勾配方向計算部と、
前記基準輝度勾配方向ヒストグラムを求め、かつ、前記支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムを作成する輝度勾配方向ヒストグラム作成部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記支持部品検査モードに設定された場合、前記識別器を用いて前記第２画像上の前記支持碍子の位置を検出する支持碍子検出部と、
前記処理設定部にて、前記処理モードが前記支持部品検査モードに設定された場合、前記ボルト検査領域の輝度勾配方向データと前記基準テンプレートとの方向符号照合を行い、前記ボルトの有無を検査するボルト有無検出部と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置によれば、第１画像に基づくデータを、予め構築しておいた識別器にて識別するので、支持碍子を検出することができる。また、検出された第１画像上の支持碍子の位置から、第１画像上のボルトの位置を推定し、ボルト検査領域における輝度勾配方向と、輝度勾配方向の基準テンプレートとを比較するので、ボルトの有無の検査を行うことができる。
【００１７】
上記第２の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置によれば、さらに、第１画像上の支持碍子の輪郭部分を含む領域である支持碍子輪郭領域のみについて、輝度勾配方向と輝度勾配強度とから輝度勾配方向ヒストグラムを求め、当該輝度勾配方向ヒストグラムを順次並べて作成した、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムを用いるので、支持碍子の表面の模様が汚れにより様々であっても支持碍子を検出することができる。
【００１８】
上記第３の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置によれば、さらに、第１画像のうち、支持碍子とボルトが映る複数種類の第２画像において、ボルト領域の各画素位置で最も出現頻度が高い輝度勾配方向を、基準テンプレートの各画素位置における輝度勾配方向として設定することで、基準テンプレートを作成するので、ボルトの表面の模様が汚れにより様々であってもボルトの有無を検査することができる。
【００１９】
上記第４の発明に係る剛体架線の支持部品検査装置によれば、支持部品検査部が、処理設定部と、画像データ入力部と、識別器構築部と、基準テンプレート作成部と、輝度勾配方向計算部と、輝度勾配方向ヒストグラム作成部と、支持碍子検出部と、ボルト有無検出部とを備えるので、より簡易的に、支持碍子の検出及びボルトの有無の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る剛体架線の支持部品検査装置を検査車両に設置した状態を表す概略図である。
【図２】本発明の実施例１における支持部品の検査手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１における支持碍子の検出を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１における支持碍子探索領域の設定を表す模式図である。
【図５】本発明の実施例１におけるヒストグラム作成部の設定を表す模式図である。
【図６】単純に輝度勾配方向ヒストグラムを作成すると仮定した場合の模式図及びグラフである。（ａ）はヒストグラム作成範囲を複数の小領域に分割した状態を表す模式図であり、（ｂ）は分割された各小領域の輝度勾配方向ヒストグラムを表すグラフである。
【図７】本発明の実施例１における支持碍子輪郭領域のみに輝度勾配方向ヒストグラムを作成する模式図及びグラフである。（ａ）は支持碍子輪郭領域を設定する状態を表す模式図であり、（ｂ）は支持碍子輪郭領域の輝度勾配方向ヒストグラムを表すグラフである。
【図８】本発明の実施例１におけるボルトの有無の検査を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施例１における基準輝度勾配方向テンプレートの作成を表す模式図である。（ａ）は画像上の支持碍子５５及び画像上のボルト５６等の支持部品が映る複数種類の画像を表す模式図であり、（ｂ）はボルト領域を示す模式図であり、（ｃ）はボルト領域の各画素位置における輝度勾配方向を表すグラフであり、（ｄ）は基準輝度勾配方向テンプレートを表す模式図である。
【図１０】本発明の実施例１におけるボルト検査領域の設定を説明する模式図である。
【図１１】本発明の実施例１における支持部品検査部の構成を説明する模式図である。
【図１２】剛体架線及び支持部品の設置状況を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る剛体架線の支持部品検査装置は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段によって、情報処理装置が構築されるものである。
【００２２】
以下、本発明に係る剛体架線の支持部品検査装置を、実施例により図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１に係る剛体架線の支持部品検査装置は、図１の概略図に示すように、カメラ１２及び支持部品検査部１１を備える。
【００２４】
上述のカメラ１２は、検査車両１８の屋根上かつ剛体架線２２の左右両側に２台、支持碍子１５及びボルト１６を撮影可能に固定される。設置台数を１台とすると、剛体架線２２の左右両側にあるボルト１６のうち、片側しか撮影できないため、ここでは２台設置されるものとしている。
【００２５】
ただし、カメラ１２は、検査車両１８の屋根上に固定され、支持碍子１５と、剛体架線２２の左右両側にあるボルト１６とを、撮影可能であればよく、その他の条件に限定されるものではない。
【００２６】
さらに、地下鉄やトンネル内等の明かりの無い場所でカメラ１２による支持碍子１５及びボルト１６の撮影を可能とするために、支持碍子１５及びボルト１６を照らす照明１３が設置される。照明１３は、カメラ１２に対して直接光を入れず、カメラ１２による撮影画像内の照明斑が発生しにくい配置として、２台のカメラ１２の鉛直方向上側と下側にそれぞれ２台ずつ、計４台設置される。
【００２７】
ただし、照明１３は、配置場所を限定するものではない。すなわち、支持碍子１５及びボルト１６を照らし、カメラ１２に対して直接光を入れず、カメラ１２による撮影画像内の照明斑が起きにくい配置であればよい。
【００２８】
本装置では、検査車両１８の走行中にカメラ１２により撮影した画像を、検査車両１８に設置した支持部品検査部１１に入力し、支持部品検査部１１に接続したＨＤＤ２１（又はメモリ）等の記録媒体に保存するとともに、支持碍子１５の検出とボルト１６の有無の検査とを行う。
【００２９】
支持碍子１５の検出とボルト１６の有無の検査の結果については、モニタ２０による表示、プリンタ１９によるプリントアウト、あるいはＨＤＤ２１等の記録媒体によるデータ保存を行うことができる。また、特許文献３に記載されるように、検査車両１８の走行中はカメラ１２による撮影のみを行い、ＨＤＤ２１等の記録媒体へ保管し、検査車両１８の走行後に、カメラ１２により撮影した画像データを解析することで、支持部品の検査を行うようにしても良い。
【００３０】
支持部品検査部１１では、まず画像データから支持碍子１５を検出し、さらに支持碍子１５の位置から各ボルト１６の位置を推定し、それぞれの支持碍子１５の位置における各ボルト１６の有無を検査する。
【００３１】
支持部品は、使用中に汚れていくため、表面の輝度は様々であり、殊に支持碍子１５の正確な検出が困難となってしまう。しかしながら、支持部品の形状は変化しないため、輪郭を跨ぐ輝度の勾配方向（以下、輝度勾配方向と記載）は使用中でも変わらない。そこで支持部品検査部１１では、画像データから得られる支持碍子１５の輪郭部分の輝度勾配方向を基に支持碍子１５を検出し、その後、ボルト１６の有無の検査を行う。
【００３２】
図２は、支持部品検査部１１による支持部品の検査手順を示すフローチャートである。以下、図１，２に基づいて支持部品検査部１１による支持部品の検査手順を説明する。
【００３３】
ステップＳ１では、輝度勾配方向と輝度の勾配強度（以下、輝度勾配強度と記載）を求める。
【００３４】
輝度勾配方向と輝度勾配強度を求めるには、まず、画像データを入力する。画像データについては、カメラ１２で撮影した画像データを直接入力する方法、又は、予めカメラ１２で撮影してＨＤＤ２１等の記録媒体に保存しておいた画像データを入力する方法のいずれかを選択できるものとする。以下、入力画像との記載は上記２つの方法のいずれでもよいものとする。
【００３５】
次に、輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算する。当該計算については、特許文献４に記載の方法等を用いるものとする。
【００３６】
以上がステップＳ１である。続いてステップＳ２では、支持碍子１５の検出を行う。
【００３７】
支持碍子１５の検出には、支持碍子１５を囲む領域の輝度勾配方向のヒストグラム（以下、輝度勾配方向ヒストグラムと記載）を特徴量として構築したアダブーストによる識別器を用いる（非特許文献１参照）。
【００３８】
ステップＳ２は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１１〜Ｓ１８から構成される。以下、ステップＳ１１〜Ｓ１８について当該フローチャートに基づいて説明する。
【００３９】
ステップＳ１１〜Ｓ１３は、識別器の構築に関する処理である。
【００４０】
ステップＳ１１では、支持碍子１５を撮影した画像及びその他の画像を集めた学習サンプル画像集の、輝度勾配方向データを入力する。
【００４１】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で入力した学習サンプル画像集を、アダブーストの学習アルゴリズムで読み取り、画像上の支持碍子５５検出用の基準輝度勾配方向ヒストグラムの作成を行う。
【００４２】
ステップＳ１３では、基準輝度勾配方向ヒストグラムに基づき支持碍子１５とその他を識別する識別器の構築を行う。
【００４３】
ステップＳ１４〜Ｓ１８は、支持碍子の検出に関する処理である。
【００４４】
ステップＳ１４では、入力画像の輝度勾配方向データを入力する。
【００４５】
ステップＳ１５では、支持碍子探索領域５１の設定を行う。
【００４６】
すなわち、カメラ１２と支持碍子１５との鉛直方向における相対位置は経時変化しないため、図４のように、斜線を付した領域５２は画像上の支持碍子５５が存在する可能性がないことから考慮せず、画像上の支持碍子５５が存在する可能性を有する領域である支持碍子探索領域５１のみについて処理を行うことで、処理範囲を絞ることができる。
【００４７】
以下のステップＳ１６，Ｓ１７は、画像上の支持碍子５５の検出を行う処理である。
【００４８】
ステップＳ１６では、図５のように、支持碍子探索領域５１内において、画像上の支持碍子５５を囲むサイズの範囲であるヒストグラム作成範囲６０を設定し、当該ヒストグラム作成範囲６０を支持碍子探索領域５１内で移動させる。なお、当該図中の破線矩形及び矢印はヒストグラム作成領域６０が移動する様子を表している。
【００４９】
さらに、ヒストグラム作成領域６０を移動させながら、当該ヒストグラム作成領域６０内で、輝度勾配方向ヒストグラムを順次作成し、上記ステップＳ１３で構築した識別器により当該輝度勾配方向ヒストグラムを識別する。識別した結果、当該輝度勾配方向ヒストグラムと基準輝度勾配方向ヒストグラムとが一致する場合は、ヒストグラム作成領域６０内に画像上の支持碍子５５が存在し、一致しない場合は、ヒストグラム作成領域６０内に画像上の支持碍子５５が存在しないものとする。
【００５０】
図６（ａ）（ｂ）には、単純に輝度勾配方向ヒストグラムを作成すると仮定した場合の手順を示している。図６（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｄ（実際はヒストグラム作成領域６０全体に連続的に存在。以下同様）はヒストグラム作成領域６０内の小領域を表している。このように、ヒストグラム作成範囲６０全体を複数の小領域に分割する。
【００５１】
図６（ｂ）のＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｄは、図６（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｄにそれぞれ相当する各小領域の輝度勾配方向ヒストグラムを表している。このように、分割された小領域ごとに輝度勾配方向ヒストグラム作成し、当該輝度勾配方向ヒストグラムを順に並べる。
【００５２】
しかしながら、支持碍子１５の表面は、吊り金具１４に設置した直後は模様がなく、使用時間が経過するにつれて様々な汚れによる模様が付く。また、支持碍子１５の背景部分は、場所によって模様が異なる。ゆえに、画像上の支持碍子５５の輪郭部分以外の小領域について作成される輝度勾配方向ヒストグラムは、正確なデータとは言えない。
【００５３】
そこで、支持部品検査部１１では、図７（ａ）に示すような、画像上の支持碍子の輪郭部分５５ａを含む小領域である支持碍子輪郭領域６１のみを設定する。そして、図７（ｂ）に示すように、輝度勾配方向ヒストグラムを順次並べて、データ（以下、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムと記載）を作成する。なお、図７（ｂ）のＷ，Ｘ，Ｙ，…，Ｚ（実際は画像上の支持碍子の輪郭部分５５ａを含む小領域の全てに連続的に存在。以下同様）は、図７（ａ）のＷ，Ｘ，Ｙ，…，Ｚにそれぞれ相当する各小領域での輝度勾配方向ヒストグラムを表している。
【００５４】
このとき、上述の各小領域での輝度勾配方向ヒストグラムは、各輝度勾配方向における輝度勾配強度を加算して作成するものとする。また、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムはヒストグラム値での総和で正規化するものとする。
【００５５】
ステップＳ１７では、上記ステップＳ１３で構築した学習サンプル画像集の輝度勾配方向ヒストグラムによる識別器に基づき、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムを識別することで、画像上の支持碍子５５が存在するか否かを判別する。画像上の支持碍子５５が存在する場合は終了となり、画像上の支持碍子５５が存在しない場合はステップＳ１８に移行する。
【００５６】
ステップＳ１８では、ステップＳ１６，Ｓ１７において、ヒストグラム作成範囲６０を設定しておらず、識別器による識別を行っていない支持碍子探索領域５１が残っているか否かを判別する。当該領域が残っている場合はステップＳ１６に移行し、当該領域が残っていない場合はステップＳ１４へ移行し、前回とは異なる入力画像を用いて同様の処理を行う。
【００５７】
以上がステップＳ２である。ステップＳ２において画像上の支持碍子５５が検出されると、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、上述の図１のように設置されるボルト１６の有無の検査を行う。
【００５８】
ボルト１６の有無の検査には、各ボルト１６を各々囲む領域をテンプレートとした方向符号照合により行う（非特許文献２参照）。
【００５９】
ステップＳ３は、図８のフローチャートにおけるステップＳ２１〜Ｓ３０から構成される。以下、ステップＳ２１〜Ｓ３０について当該フローチャートに基づいて説明する。
【００６０】
ステップＳ２１〜Ｓ２４は、輝度勾配方向符号照合に用いるテンプレートを作成する処理である。
【００６１】
ステップＳ２１では、図９（ａ）に示すような、画像上の支持碍子５５及び画像上のボルト５６等の支持部品が映る複数種類の画像７１ａ〜７１ｚそれぞれについての、輝度勾配方向データを入力する。
【００６２】
ステップＳ２２では、数を限定しない複数種類の画像７１ａ〜７１ｚごとに、画像上の支持碍子５５と画像上のボルト５６との相対位置が一定であることを用いて、図９（ａ）（ｂ）に示すように、画像上のボルト５６に対して、当該画像上のボルト５６を囲む領域であるボルト領域７２ａ〜７２ｚを、複数種類の画像７１ａ〜７１ｚごとに設定する。なお、図９（ａ）では、１つの画像につき画像上のボルト５６は４つ設置されているように表されているが、以下では、簡略化するため、１つの画像につき画像上のボルト５６の１つについてのみ着目して説明する。ただし、画像上のボルト５６の個数がいくつであってもそれぞれにつき同様の処理を行う。
【００６３】
ステップＳ２３では、輝度勾配方向の頻度検査を行う。すなわち、各ボルト領域７２ａ〜７２ｚの輝度勾配方向データを入力し、各ボルト領域７２ａ〜７２ｚの画像内の同一の位置にある画素位置ごとに、最も出現頻度が高い輝度勾配方向を求める。
【００６４】
図９（ｃ）は、一例として、図９（ｂ）における各ボルト領域７２ａ〜７２ｚの画像内の同一の位置にある画素位置７３ａ〜７３ｚの輝度勾配方向を入力し、出現頻度を比較したグラフである。当該グラフは、横軸が輝度勾配方向を、縦軸が出現頻度をそれぞれ表しており、輝度勾配方向αが最も出現頻度が高いことを示している。
【００６５】
ステップＳ２４では、上記ステップＳ２３で求めた、各ボルト領域７２ａ〜７２ｚの画像内の同一の位置にある各画素位置７３ａ〜７３ｚにおける、最も出現頻度が高い輝度勾配方向αを、各画素位置７３ａ〜７３ｚに対応する位置における輝度勾配方向として設定する。
【００６６】
図９（ｄ）は、一例として、画素位置７３ａ〜７３ｚに対応する画素位置７３における輝度勾配方向を上記輝度勾配方向αとして設定した状態を示す模式図である。当該処理を各画素位置に対応する位置について同様に行うことで、ボルト領域７２ａ〜７２ｚに対応するボルト領域７２の、輝度勾配方向データの基準テンプレート（以下、基準輝度勾配方向テンプレートと記載）を作成することができる。なお、ステップＳ２３，Ｓ２４では画素位置７３，７３ａ〜７３ｚのみを一例として挙げたが、実際はボルト領域７２全体の画素位置に対して同様の処理を行う。
【００６７】
ステップＳ２５〜Ｓ３０は、ボルトの有無を検査する処理である。
【００６８】
ステップＳ２５では、入力画像の輝度勾配方向データを入力する。
【００６９】
ステップＳ２６では、図１０に示すように、ステップＳ１７，１８と同様にして画像上の支持碍子５５の位置を検出する。なお、図１０の画像上の支持碍子５５に付されている十字は、画像上の支持碍子５５の位置を検出している状態を示している。
【００７０】
ステップＳ２７では、上記ステップＳ２６で検出した画像上の支持碍子５５の位置を基に画像上のボルト位置８１を推定する。
【００７１】
ステップＳ２８では、上記ステップＳ２７で推定した画像上のボルト位置８１ごとに、画像上のボルト位置８１を囲む領域であるボルト検査領域８２を設定する。
【００７２】
ステップＳ２９では、ボルト検査領域８２内において、入力画像の輝度勾配方向データと基準輝度勾配方向テンプレートとの方向符号照合を行い、一致度の高い位置を検出する。
【００７３】
ステップＳ３０では、上記ステップＳ２９の結果から、上記一致度が高ければそこにボルトがあるものと判断し、そうでなければボルトがないものと判断する。
【００７４】
以上がステップＳ３である。支持部品検査部１１は、上記ステップＳ１〜Ｓ３を行うことで、支持碍子１５の検出とボルト１６の有無の検査を行うものである。
【００７５】
なお、支持部品検査部１１において、支持碍子１５とボルト１６を一度に検出又は検査するのではなく、支持碍子１５の検出（ステップＳ２）後にボルト１６の有無の検査（ステップＳ３）を行っている理由は、ボルト１６は無い場合があるためである。ゆえに、支持部品として大きな部分を占める支持碍子１５をまず検出し、最後にボルト１６の有無を検査することとしている。
【００７６】
以上、本装置による支持碍子の検出及びボルトの有無の検査を説明したが、換言すれば本装置は、検査車両１８に設置され、支持碍子１５と、支持碍子１５又は剛体架線２２を天井１７に吊り下げられた吊り金具１４に固定するボルト１６とを撮影可能とするカメラ１２と、カメラ１２で撮影された第１画像（画像）を入力し、第１画像の各画素位置における輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算し、第１画像に基づくデータを、予め構築しておいた識別器にて識別することで、第１画像上の支持碍子（画像上の支持碍子５５）の位置を検出し、検出された第１画像上の支持碍子の位置から、第１画像上のボルトの位置（画像上のボルト（推定）位置８１）を推定し、第１画像上のボルトの位置を囲む領域であるボルト検査領域８２における、輝度勾配方向と、輝度勾配方向の基準テンプレート（基準輝度勾配方向テンプレート）とを比較することにより、ボルト１６の有無を検査する支持部品検査部１１とを備えることを特徴とするものである。
【００７７】
また、上記データは、第１画像上の支持碍子の輪郭部分を含む領域である支持碍子輪郭領域６１のみについて、輝度勾配方向と輝度勾配強度とから輝度勾配方向ヒストグラムを求め、当該輝度勾配方向ヒストグラムを順次並べて作成した、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムであることを特徴とするものである。
【００７８】
これにより、支持碍子１５の表面の模様が汚れにより様々であっても支持碍子１５を検出することができる。
【００７９】
さらに、支持部品検査部１１は、第１画像のうち、支持碍子１５とボルト１６とが映る複数種類の第２画像（画像７１ａ〜７１ｚ）の各画素位置における輝度勾配方向において、第２画像上のボルトの位置を囲む領域であるボルト領域（ボルト領域７２ａ〜７２ｚ）の各画素位置（画素位置７３ａ〜７３ｚ）で最も出現頻度が高い輝度勾配方向を、基準テンプレートの各画素位置（画素位置７３）における輝度勾配方向として設定することで、基準テンプレートを作成することを特徴とするものである。
【００８０】
これにより、ボルト１６の表面の模様が汚れにより様々であってもボルト１６の有無を検査することができる。
【００８１】
図１１は、支持部品検査部１１の構成を説明する模式図である。当該図のように、支持部品検査部１１は、処理設定部３１、画像データ入力部３２、外部記録装置接続部３３、識別器構築部３４、ボルトの基準テンプレート作成部３５、輝度勾配方向計算部３６、輝度勾配方向ヒストグラム作成部３７、支持碍子検出部３８、ボルト有無検出部３９、記憶部４０及び結果出力部４１を備える。以下、図１１と図１〜１０を用いて支持部品検査部１１を説明する。
【００８２】
上述の処理設定部３１では、処理モードと処理パラメータとを設定する。処理モードには、識別器構築モード、基準テンプレート作成モード及び支持部品検査モードが含まれる。また、処理パラメータの設定には、支持碍子探索領域５１、支持碍子輪郭領域６１、画像上のボルト位置８１及びボルト検査領域８２が含まれる。
【００８３】
上述の画像データ入力部３２では、カメラ１２の撮影による画像データを入力し、記憶部４０に纏めて出力する。
【００８４】
上述の外部記録装置接続部３３では、外部にある記録媒体との各種データの授受を行う。
【００８５】
上述の記憶部４０では、各種データ及び処理パラメータを保管する。
【００８６】
上述の識別器構築部３４では、処理設定部３１にて処理モードが識別器構築モードに設定された場合、学習サンプル画像集から求めた基準輝度勾配方向ヒストグラムに基づき、支持碍子１５とその他とを識別する識別器の構築を行う。すなわち、上記ステップＳ１３を行う。
【００８７】
上述のボルトの基準テンプレート作成部３５では、処理設定部３１にて処理モードが基準テンプレート作成モードに設定された場合、画像上の支持碍子５５と画像上のボルト５６とを含む複数種類の画像７１ａ〜７１ｚの輝度勾配方向データを基に、各ボルト領域７２の基準輝度勾配方向テンプレートを作成する。すなわち、上記ステップＳ２１〜Ｓ２４を行う。
【００８８】
上述の輝度勾配方向計算部３６では、画像データから輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算する。すなわち、上記ステップＳ１を行う。
【００８９】
上述の輝度勾配方向ヒストグラム作成部３７では、学習サンプル画像集から基準輝度勾配方向ヒストグラムを求める。また、支持碍子輪郭領域６１に対応する輝度勾配方向データと輝度勾配強度データとを基に、輝度勾配方向ヒストグラムを作成する。すなわち、上記ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を行う。
【００９０】
上述の支持碍子検出部３８では、処理設定部３１にて処理モードが支持部品検査モードに設定された場合、予め構築した識別器を用いて支持碍子１５を検出する。すなわち、上記ステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ２５，Ｓ２６を行う。
【００９１】
上述のボルト有無検査部３９では、処理設定部３１にて処理モードが支持部品検査モードに設定された場合、入力画像の輝度勾配方向データと基準輝度勾配方向テンプレートとの方向符号照合を行い、ボルト１６の有無を検査する。すなわち、上記ステップＳ２７〜Ｓ３０を行う。
【００９２】
上述の結果出力部４１では、各種データを外部へ出力する。なお、ここでの外部とは、図１に示すようなプリンタ１９、モニタ２０及びＨＤＤ２１等の記録媒体を指す。
【００９３】
以上、支持部品検査部１１の構成について説明したが、換言すれば、支持部品検査部１１は、識別器構築モード、基準テンプレート作成モード及び支持部品検査モードを含む処理モードと、支持碍子輪郭領域６１、ボルト検査領域８２及びボルト領域７２を含む処理パラメータとを設定する処理設定部３１と、カメラ１２により撮影された第１画像を入力する画像データ入力部３２と、処理設定部３１にて、処理モードが識別器構築モードに設定された場合、学習サンプル画像集から求めた輝度勾配方向ヒストグラムである基準輝度勾配方向ヒストグラムに基づき、識別器を構築する識別器構築部３４と、処理設定部３１にて、処理モードが基準テンプレート作成モードに設定された場合、第２画像上の輝度勾配方向データを基に、基準テンプレートを作成するボルトの基準テンプレート作成部３５と、第１画像から輝度勾配方向と輝度勾配強度とを計算する輝度勾配方向計算部３６と、基準輝度勾配方向ヒストグラムを求め、かつ、支持碍子検出用輝度勾配方向ヒストグラムを作成する輝度勾配方向ヒストグラム作成部３７と、処理設定部３１にて、処理モードが支持部品検査モードに設定された場合、識別器を用いて第２画像上の支持碍子の位置を検出する支持碍子検出部３８と、処理設定部３１にて、処理モードが支持部品検査モードに設定された場合、ボルト検査領域８２の輝度勾配方向データと基準テンプレートとの方向符号照合を行い、ボルト１６の有無を検査するボルト有無検出部３９とを備えることを特徴とするものである。
【００９４】
本装置では、支持部品検査部１１を上述のように構成することで、より簡易的に、支持碍子の検出及びボルトの有無の検査を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、剛体架線の支持部品の状態を検査する、剛体架線の支持部品検査装置として好適である。
【符号の説明】
【００９６】
１１  支持部品検査部
１２  カメラ
１３  照明
１４  吊り金具
１５  支持碍子
１６  ボルト
１７  天井
１８  検査車両
１９  プリンタ
２０  モニタ
２１  ＨＤＤ
２２  剛体架線
３１  処理設定部
３２  画像データ入力部
３３  外部記録装置接続部
３４  識別器構築部
３５  ボルトの基準テンプレート作成部
３６  輝度勾配方向計算部
３７  輝度勾配方向ヒストグラム作成部
３８  支持碍子検出部
３９  ボルト有無検査部
４０  記憶部
４１  結果出力部
５１  支持碍子探索領域
５２  領域
５５  画像上の支持碍子
５５ａ  画像上の支持碍子の輪郭部分
５６  画像上のボルト
６０  ヒストグラム作成領域
６１  支持碍子輪郭領域
７１ａ，７１ｂ，７１ｚ  （複数種類の）画像
７２  （基準輝度勾配方向テンプレートの）ボルト領域
７２ａ，７２ｂ，７２ｚ  （複数種類の）ボルト領域
７３  （基準輝度勾配方向テンプレートの）画素位置
７３ａ，７３ｂ，７３ｚ  画素位置
８１  画像上のボルト（推定）位置
８２  ボルト検査領域
【図１】
2014126361.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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