(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の前方を撮像するカメラの画像情報から、画像情報上において鉄道の２本のレールが重なり合うかまたは途切れるレール消失点を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記レール消失点の位置を補正する補正手段と、
を有し、
前記検出手段は、前記レール消失点の検出を繰り返し実行し、
前記補正手段は、
第１のタイミングで前記検出手段により検出された前記レール消失点の位置から、前記第１のタイミングより後の第２のタイミングのレール消失点の位置を推計する推計手段と、
前記推計手段により推計された前記レール消失点の位置に基づいて、前記第２のタイミングで前記検出手段により検出された前記レール消失点の位置を補正する位置補正手段と、
を有することを特徴とするレール消失点検出装置。
【請求項２】
鉄道車両の前方を撮像する広角型カメラと望遠型カメラとを有し、前記広角型カメラの画像情報にしたがって、前記望遠型カメラの撮像方向を設定する鉄道用前方監視カメラ装置において、
前記広角型カメラの画像情報上で、鉄道の２本のレールが重なり合って見えるかまたは途切れるレール消失点を前記広角型カメラの画像情報から検出し、検出した前記レール消失点の方向を前記望遠型カメラの撮像方向に決定して前記望遠型カメラを決定した撮像方向に移動させる制御手段を有し、
前記制御手段は、前記広角型カメラの画像情報から検出された前記レール消失点の現在の位置を、前記レール消失点の過去の位置からテイラー展開により推計された前記レール消失点の現在の位置と比較し、比較結果に差が有るときには、検出された現在の位置を推計された現在の位置によって、予め定められている重み付けにしたがった割合で補正する制御を実行する、
ことを特徴とする鉄道用前方監視カメラ装置。
【請求項３】
請求項２記載の鉄道用前方監視カメラ装置を有することを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
鉄道車両の前方を撮像するカメラの画像情報から、画像情報上において鉄道の２本のレールが重なり合うかまたは途切れるレール消失点を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの処理により検出された前記レール消失点の位置を補正する補正ステップと、
を有し、
前記検出ステップの処理は、前記レール消失点の検出を繰り返し実行し、
前記補正ステップの処理は、
第１のタイミングで前記検出ステップの処理により検出された前記レール消失点の位置から、前記第１のタイミングより後の第２のタイミングのレール消失点の位置を推計する推計ステップと、
前記推計ステップの処理により推計された前記レール消失点の位置に基づいて、前記第２のタイミングで前記検出ステップの処理により検出された前記レール消失点の位置を補正する位置補正ステップと、
を有することを特徴とするレール消失点検出方法。
【請求項５】
鉄道車両の前方の画像を撮像する広角型カメラと望遠型カメラとを有し、前記広角型カメラの画像情報にしたがって、前記望遠型カメラの撮像方向を設定する鉄道用前方監視カメラ装置の制御方法において、
制御手段が、前記広角型カメラの画像情報上で、鉄道の２本のレールが重なり合って見えるかまたは途切れるレール消失点を前記広角型カメラの画像情報から検出し、検出した前記レール消失点の方向を前記望遠型カメラの撮像方向に決定して前記望遠型カメラを決定した撮像方向に移動させる制御ステップを有し、
前記制御ステップは、前記広角型カメラの画像情報から検出された前記レール消失点の現在の位置を、前記レール消失点の過去の位置からテイラー展開により推計された前記レール消失点の現在の位置と比較し、比較結果に差が有るときには、検出された現在の位置を推計された現在の位置によって、予め定められている重み付けにしたがった割合で補正する制御を実行するステップを有する、
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール消失点検出装置、鉄道用前方監視カメラ装置、鉄道車両、およびレール消失点検出方法ならびに制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の最前部にカメラ装置を搭載し、列車前方の鉄道信号や標識を識別したり（たとえば特許文献１参照）、踏切の障害物等を検出することが行われている。
【０００３】
また、広角型カメラと望遠型カメラを併せて設置し、広角型カメラによって得られた広い視野の中から撮像すべき箇所を探し出し、その箇所に望遠型カメラを向けて撮像するという技術もある（たとえば特許文献２参照）。このような技術を鉄道車両の前方監視に利用することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５９３８号公報
【特許文献２】特許第５１５２７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、広角型カメラによって得られた広い視野の中から撮像すべき箇所を探し出し、その箇所に望遠型カメラを向けて撮像する際に、撮像すべき箇所が速やかに定まらない場合がある。
【０００６】
たとえば、撮像すべき箇所に他の目標物が存在したり、撮像すべき箇所に太陽光等が反射して視認困難な場合など、撮像すべき箇所の誤検出が発生する場合がある。このような誤検出が発生すると、誤った撮像方向を指示したり、あるいは、撮像すべき箇所が短時間に頻繁に変化するなどして撮像すべき箇所が速やかに定まらないことがある。これにより、鉄道車両の前方監視に支障を来たす場合がある。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、撮像すべき箇所の誤検出を無くすことができるレール消失点検出装置、鉄道用前方監視カメラ装置、鉄道車両、およびレール消失点検出方法ならびに制御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】
【０００８】
本発明の第一の観点は、レール消失点検出装置である。本発明のレール消失点検出装置は、鉄道車両の前方を撮像するカメラの画像情報から、画像情報上において鉄道の２本のレールが重なり合うかまたは途切れるレール消失点を検出する検出手段と、検出手段により検出されたレール消失点の位置を補正する補正手段と、を有し、検出手段は、レール消失点の検出を繰り返し実行し、補正手段は、第１のタイミングで検出手段により検出されたレール消失点の位置から、第１のタイミングより後の第２のタイミングのレール消失点の位置を推計する推計手段と、推計手段により推計されたレール消失点の位置に基づいて、第２のタイミングで検出手段により検出されたレール消失点の位置を補正する位置補正手段と、を有するものである。
【０００９】
本発明の第二の観点は、鉄道用前方監視カメラ装置である。本発明は、鉄道車両の前方の画像を撮像する広角型カメラと望遠型カメラとを有し、広角型カメラの画像情報にしたがって、望遠型カメラの撮像方向を設定する鉄道用前方監視カメラ装置において、広角型カメラの画像情報上で、鉄道の２本のレールが重なり合って見えるかまたは途切れるレール消失点を広角型カメラの画像情報から検出し、検出したレール消失点の方向を望遠型カメラの撮像方向に決定して望遠型カメラを決定した撮像方向に移動させる制御手段を有し、前記制御手段は、前記広角型カメラの画像情報から検出された前記レール消失点の現在の位置を、前記レール消失点の過去の位置からテイラー展開により推計された前記レール消失点の現在の位置と比較し、比較結果に差が有るときには、検出された現在の位置を推計された現在の位置によって、予め定められている重み付けにしたがった割合で補正する制御を実行するものである。
【００１０】
本発明の第三の観点は、鉄道車両としての観点である。本発明は、本発明の鉄道用前方監視カメラ装置を有することを特徴とする鉄道車両である。
【００１１】
本発明の第四の観点は、レール消失点検出方法としての観点である。本発明は、鉄道車両の前方を撮像するカメラの画像情報から、画像情報上において鉄道の２本のレールが重なり合うかまたは途切れるレール消失点を検出する検出ステップと、検出ステップの処理により検出されたレール消失点の位置を補正する補正ステップと、を有し、検出ステップの処理は、レール消失点の検出を繰り返し実行し、補正ステップの処理は、第１のタイミングで検出ステップの処理により検出されたレール消失点の位置から、第１のタイミングより後の第２のタイミングのレール消失点の位置を推計する推計ステップと、推計ステップの処理により推計されたレール消失点の位置に基づいて、第２のタイミングで検出ステップの処理により検出されたレール消失点の位置を補正する位置補正ステップと、を有するものである。
【００１２】
本発明の第五の観点は、鉄道用前方監視カメラ装置の制御方法である。本発明は、鉄道車両の前方の画像を撮像する広角型カメラと望遠型カメラとを有し、広角型カメラの画像情報にしたがって、望遠型カメラの撮像方向を設定する鉄道用前方監視カメラ装置の制御方法において、制御手段が、広角型カメラの画像情報上で、鉄道の２本のレールが重なって見えるかまたは途切れるレール消失点を広角型カメラの画像情報から検出し、検出したレール消失点の方向を望遠型カメラの撮像方向に決定して望遠型カメラを決定した撮像方向に移動させる制御ステップを有し、制御ステップは、前記広角型カメラの画像情報から検出された前記レール消失点の現在の位置を、前記レール消失点の過去の位置からテイラー展開により推計された前記レール消失点の現在の位置と比較し、比較結果に差が有るときには、検出された現在の位置を推計された現在の位置によって、予め定められている重み付けにしたがった割合で補正する制御を実行するステップを有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像する箇所の誤検出をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄道用前方監視カメラ装置のブロック構成図である。
【図２】レール消失点を説明するための図であり、レールが直進状態を示す図である。
【図３】レール消失点を説明するための図であり、レールが左カーブしている状態を示す図である。
【図４】レール消失点を説明するための図であり、レールが右カーブしている状態を示す図である。
【図５】レール消失点を説明するための図であり、レールが前方で下り勾配になっている状態を示す図である。
【図６】レール消失点を説明するための図であり、レールが前方で上り勾配になっている状態を示す図である。
【図７】レール消失点の変化の過程を説明するための図であり、レールが直進状態を示す図である。
【図８】レール消失点の変化の過程を説明するための図であり、レールがやや左カーブの状態を示す図である。
【図９】レール消失点の変化の過程を説明するための図であり、レールが図８よりもさらに大きく左カーブしている状態を示す図である。
【図１０】レール消失点の変化の過程を説明するための図であり、レールが図９よりもさらに大きく左カーブしている状態を示す図である。
【図１１】レール消失点の変化の過程を説明するための図であり、レールが図１０よりもさらに大きく左カーブしている状態を示す図である。
【図１２】図７〜図１１で説明したレール消失点の変化の状態をレール消失点を抜き出して示す図である。
【図１３】図１２で示したレール消失点の変化の状態を時間軸上で示す図である。
【図１４】レール消失点の誤検出の状態をレール消失点の正常な検出の状態と比較して示す図である。
【図１５】レール消失点の誤検出を低減するための数式の概念を示す図である。
【図１６】図１５で示した数式の概念に基づくレール消失点の誤検出の低減の原理を説明するための図である。
【図１７】図１の撮像位置決定部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る鉄道用前方監視カメラ装置１（以下では、カメラ装置１と略記する。）について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００１６】
カメラ装置１は、図１に示すように、鉄道車両２（以下では、車両２と略記する。）の進行方向前部に搭載され、レールＲを含む車両２の前方の状況を撮像する。カメラ装置１が取得した車両２の前方の画像情報は、車両２の安全な運行を図るために、たとえば、線路上や踏切内の障害物の発見等に利用される。
【００１７】
カメラ装置１は、車両１の前方を撮像する広角型カメラ３と望遠型カメラ４とを有し、広角型カメラ３の画像情報にしたがって、望遠型カメラ４の撮像方向を設定する。望遠型カメラ４は、電動式の雲台５に載置される。雲台５は、撮像位置決定部６によって駆動を制御され、撮像位置決定部６に指示された方向に移動することで、望遠型カメラ４の撮像方向を設定する。望遠型カメラ４の画像情報は、前方監視用画像処理部７に取り込まれて画像解析され、画像解析結果は、車両２の前方の監視に利用される。なお、本実施の形態では、撮像方向の移動とは、地面に対してほぼ平行な面上で旋回することである。
【００１８】
撮像位置決定部６は、広角型カメラ３の画像情報上で、鉄道の２本のレールＲが重なり合って見えるかまたは途切れるレール消失点を広角型カメラ３の画像情報から検出し、検出したレール消失点の方向を望遠型カメラ４の撮像方向に決定して望遠型カメラ４を決定した撮像方向に移動させる。
【００１９】
ここで、レール消失点について、図２〜図６を参照しながら詳細に説明する。図２は、真っ直ぐなレールＲ１，Ｒ２におけるレール消失点Ｄ１の例である。真っ直ぐなレールＲ１，Ｒ２の場合には、遠方で２本のレールＲ１，Ｒ２が分解能の限界を超えて画像情報上で重なり合って見える点がレール消失点Ｄ１になる。
【００２０】
図３は、左にカーブしているレールＲ３，Ｒ４におけるレール消失点Ｄ２の例である。左にカーブしているレールＲ３，Ｒ４では、レールＲ３，Ｒ４が画像情報上で重なり合って見える点がレール消失点Ｄ２になる。
【００２１】
図４は、右にカーブしているレールＲ５，Ｒ６におけるレール消失点Ｄ３の例である。右にカーブしているレールＲ５，Ｒ６では、レールＲ５，Ｒ６が画像情報上で重なり合って見える点がレール消失点Ｄ３になる。
【００２２】
図５は、前方で下り勾配になっているレールＲ７，Ｒ８におけるレール消失点Ｄ４の例である。前方で下り勾配になっているレールＲ７，Ｒ８では、２本のレールＲ７，Ｒ８が画像情報上で分解能の限界を超えて重なり合って見える以前に、レールＲ７，Ｒ８が共に画像情報上で途切れる。このような場合には、レールＲ７，Ｒ８が画像情報上で途切れたときのレールＲ７とレールＲ８との間の最遠方の中間点付近をレール消失点Ｄ４とする。
【００２３】
図６は、前方で上り勾配になっているレールＲ９，Ｒ１０におけるレール消失点Ｄ５の例である。前方で上り勾配になっているレールＲ９，Ｒ１０では、２本のレールＲ９，Ｒ１０が画像情報上で分解能の限界を超えて重なり合って見える以前に、レールＲ９，Ｒ１０が共に上り勾配の頂点に達する。このような場合には、レールＲ９，Ｒ１０が上り勾配の頂点に達したときのレールＲ９とレールＲ１０との間の中間点付近をレール消失点Ｄ５とする。
【００２４】
次に、レール消失点の位置の変化を図７〜図１１を参照しながら説明する。図７〜図１１は、鉄道のレールＲが直進状態から左方にカーブするまでの一連のレール消失点Ｄ１０〜Ｄ１４の変化の様子を一例として示している。
【００２５】
図７は、レールＲは、真っ直ぐの状態であり、レール消失点Ｄ１０は、ほぼ水平方向の中央部で垂直方向の上部に位置する。図８は、レールＲは、やや左に曲がり始めており、レール消失点Ｄ１１は、レール消失点Ｄ１０に比べると、水平方向の中央部からはやや左寄りで垂直方向の上部に位置する。図９は、レールＲは、図８の状態よりもさらに左に曲がっており、レール消失点Ｄ１２は、レール消失点Ｄ１１に比べると、水平方向の中央部よりもさらに左寄りで垂直方向のやや上部に位置する。図１０は、レールＲは、図９の状態よりもさらに左に曲がっており、レール消失点Ｄ１３は、レール消失点Ｄ１２に比べると、水平方向の左寄りで垂直方向のやや上部に位置する。図１１は、レールＲは、図１０の状態よりもさらに左に曲がっており、レール消失点Ｄ１４は、レール消失点Ｄ１３に比べると、水平方向の左寄りで垂直方向のやや下部に位置する。このような図７〜図１１のレール消失点Ｄ１０〜Ｄ１４を同じ空間軸上にプロットすると図１２に示すようになる。
【００２６】
図７に示すように、レールＲが真っ直ぐな状態であるときには、レール消失点Ｄ１０は、ほとんど動くことなく一点に留まっている。やがて、図８に示すように、左カーブに差し掛かると、新たなレール消失点Ｄ１１が検出され、望遠型カメラ４の新たな撮像方向が決定される。さらに、図９〜図１１に示すように、左カーブの中では、次々に新たなレール消失点Ｄ１２〜Ｄ１４が検出され、次々に望遠型カメラ４の新たな撮像方向が決定される。
【００２７】
このようなレール消失点Ｄ１０〜Ｄ１４の変化の様子を時間軸上でみると、図１３に示すようになる。すなわち、左カーブに差し掛かったときは、レールの曲率は緩く、レール消失点Ｄ１０からレール消失点Ｄ１１に切り替わる時間ｔ１は、比較的長い。やがて左カーブに突入すると、レール消失点Ｄ１１からレール消失点Ｄ１２に切り替わる時間ｔ２は、時間ｔ１よりも短くなる。続いて、レール消失点Ｄ１２からレール消失点Ｄ１３に切り替わる時間ｔ３は、時間ｔ２よりも短くなる。さらに、レール消失点Ｄ１３からレール消失点Ｄ１４に切り替わる時間ｔ４は、時間ｔ３よりも短くなる。
【００２８】
次に、レール消失点の検出における問題点を図１４を参照しながら説明する。図１４は、横軸に、時間をとり、縦軸に、望遠型カメラ４の撮像方向をとる。図１４の破線Ｌ１は、ある鉄道区間において、レール消失点を撮像方向とする望遠型カメラ４の望ましい動きを示す。また、図１４の実線Ｌ２は、同じ鉄道区間において、レール消失点の誤検出を含む場合の望遠型カメラ４の動きを示す。
【００２９】
図１４の点Ｐ１〜Ｐ３は、レール消失点の検出に際し、比較的大きな誤検出が発生した場合の望遠型カメラ４の動きを示す。点Ｐ１〜Ｐ３のような比較的大きな誤検出が発生する理由としては、たとえば、広角型カメラ３の視野に写り込んだ雑草や構造物等の画像がレール消失点の画像を覆い隠すなどでレール消失点の視認性が著しく低下した場合などに発生し易い。
【００３０】
また、図１４の点Ｐ４〜Ｐ８は、レール消失点の検出に際し、比較的小さな誤検出が発生した場合の望遠型カメラ４の動きを示す。点Ｐ４〜Ｐ８のような比較的小さな誤検出が発生する理由としては、たとえば、レール消失点付近のレール表面で太陽光等が反射し、さらに車両２の移動に伴って反射した太陽光の画像が揺れ動くなどしてレール消失点の検出が不安定になる場合などに発生し易い。この場合には、望遠型カメラ４の撮像方向が左右に小刻みに振動するような状況になる。
【００３１】
次に、図１４で説明したようなレール消失点の検出における問題点の解決策について、以下の鉄道特有の事象（１）、（２）に着目して説明する。
【００３２】
事象（１）：一般的に、鉄道のレールは、直線部分をなるべく多くし、カーブするときには、なるべく緩いカーブとなるように敷設される。これによれば、図１４の点Ｐ１〜Ｐ３のように、レール消失点の位置が大きく変化することはない。
【００３３】
事象（２）：鉄道のレールは、前述した事象（１）と同様の理由により、左右に小刻みに軌道を変えることはない。これによれば、図１４の点Ｐ４〜Ｐ８のように、レール消失点の位置が左右に小刻みに振動することはない。
【００３４】
したがって、上述の事象（１）に鑑みた対策としては、レール消失点位置の時間変化率に制約条件を設けることで改良できる。たとえば、時刻ｔでの広角型カメラ３の画像情報上のレール消失点位置をｘ（ｔ）とするときに、ｘ（ｔ）を一階微分したｘ′（ｔ）は、レール消失点位置の時間変化率に相当するので、ｘ′（ｔ）の値に制約条件を設けることで改良できる。すなわち、これによれば、レール消失点の位置が短時間に大きく変化する場合に、これを誤検出と判定し、無視したり補正したりすることができる。
【００３５】
また、上述の事象（２）に鑑みた対策としては、レール消失点位置の向きの短時間の変化についても制約条件を設けることで改良できる。たとえば、時刻ｔでの広角型カメラ３の画像情報上のレール消失点位置をｘ（ｔ）とするときに、ｘ（ｔ）を二階微分したｘ″（ｔ）は、レール消失点位置の時間変化率の変化に相当するので、ｘ″（ｔ）の値に制約条件を設けることで改良できる。すなわち、これによれば、レール消失点位置の向きが短時間に小刻みに変化する場合に、これを誤検出と判定し、無視したり補正したりすることができる。
【００３６】
上述したｘ′（ｔ）およびｘ″（ｔ）については、前回検出されたレール消失点位置に基づいて求めておくことができる。なお、ｘ′（ｔ）およびｘ″（ｔ）の求め方の詳細については後述する。
【００３７】
【数１】
0005995808.tif 000002
【００３８】
【数２】
0005995808.tif 000003
【００３９】
【数３】
0005995808.tif 000004
【００４０】
すなわち、２次までのテイラー展開で示される式（２）による位置推計では状況変化を表現できないものの、連続性を概ね保った破線Ｌ１の直線部分のような推計になる。一方、式（３）は、状況変化に対応したレール消失点位置を推計するが、誤差を含んでいるため、図１４の点Ｐ１〜Ｐ８を含む実線Ｌ２のような不連続な推計になる。よって、式（２）および式（３）は互いの誤差を概ね補い合う関係にある。この関係を模式的に図１５に示す。
【００４１】
図１５に示すような式（２）、式（３）が誤差を補い合う関係を利用し、２つの式に適切な重み付けを施した位置を求めることで、より精度の高いレール消失点位置を予測することができると考えられる。その概要を図１６に示す。
【００４２】
【数４】
0005995808.tif 000005
【００４３】
これにより、図１４に示す点Ｐ１〜Ｐ３のような大きな誤検出および点Ｐ４〜Ｐ８のような小刻みな誤検出を抑えつつ、状況の変化を取り込んだレール消失点の推計を行うことができる。
【００４４】
なお、重み付けｗは、カーブなどの状況変化が多い場合には比較的大きな値とし、状況変化が小さい場合や検出された現在の位置の推計誤差が大きい場合には比較的小さな値を設定することが好ましい。
【００４５】
ここで、ｘ′（ｔ）およびｘ″（ｔ）の求め方について、さらに、詳細に説明する。たとえば、ｘ′（ｔ）およびｘ″（ｔ）の値は、時間間隔ΔＴを定めて
ｘ′（ｔ）≒（１−ｕ）ｘ′（ｔ−Δｔ）＋ｕ〔（ｘsystem（ｔ）−ｘsystem（ｔ−ΔＴ））／ΔＴ〕
ｘ″（ｔ）≒（１−ｕ）ｘ″（ｔ−Δｔ）＋ｕ〔（ｘsystem（ｔ）−２ｘsystem（ｔ−ΔＴ）＋ｘsystem（ｔ−２ΔＴ））／ΔＴ2〕
によって近似値を求めることができる。なお、ΔＴは、たとえば、直近のレール消失点検出から決定までの時間Δｔの定数倍の時間である。
【００４６】
制御開始直後のｔ−ΔＴ、ｔ−２ΔＴでのレール消失点位置が得られない場合には、時刻０でのレール消失点位置を用いる。一階微分と二階微分の値についても連続性を保つため、時刻ｔで算出した値は重み付けｕで更新する。重み付けｕは短いと誤差の影響が大きくなるが、長いと変化への対応が鈍くなる。ΔＴの長さについても、短か過ぎると誤差の影響が大きくなり連続性が低下するため、ある程度の長さを設定する必要がある。ただし、長過ぎると算出されるレール消失点位置の変化への対応が鈍くなり精度が低下する。推計精度とレールの変化状況を考慮して適切な値を設定する必要がある。
【００４７】
たとえば、鉄道の場合、車両２がどの地点をどの時刻に通過するかが比較的正確に把握できるので、車両２の通過時刻に応じて重み付けｗ，ｕの値およびΔＴの長さを自動的に変更するようにしてもよい。すなわち、直進が続く区間では、状況変化よりも連続性が重視されるので、重み付けｗ，ｕの値は比較的小さな値とし、ΔＴの長さも比較的短い時間とすることが好ましい。反対に、カーブが多い区間では、連続性よりも状況変化が重視されるので、重み付けｗ，ｕの値は比較的大きな値とし、ΔＴの長さも比較的長い時間とすることが好ましい。このような区間の状況は、予め地図上で把握できるので、各々の地点を車両２が通過する時刻に合わせて、重み付けｗ，ｕの値およびΔＴの長さを適切に変更することができる。
【００４８】
次に、撮像位置決定部６の動作を図１７のフローチャートを参照しながら説明する。図１７のフローチャートの「ＳＴＡＲＴ」の条件は、カメラ装置１が稼動状態であり、既に１つのレール消失点が検出され、望遠型カメラ４の撮像位置が決定されているというものである。「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされると、フローは、ステップＳ１に進む。なお、図１７のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」から「ＥＮＤ」までの処理は、１周期分の処理であり、フローが終了したときに、「ＳＴＡＲ」の条件が満たされていれば、フローは、再び開始される。
【００４９】
ステップＳ１において、撮像位置決定部６は、新たなレール消失点ｘ（ｔ）が検出されたか否かを判定する。ステップＳ１において、新たなレール消失点ｘ（ｔ）が検出されたと判定されると、処理は、ステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、新たなレール消失点ｘ（ｔ）が検出されないときには、処理は、ステップＳ１を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ２において、撮像位置決定部６は、これまでのレール消失点位置に基づきテイラー展開を用いて新たなレール消失点位置ｘ（ｔ）を推計する（すなわち、上述の式（１）に従って導出する）。ステップＳ２において、処理が完了すると、処理は、ステップＳ３に進む。
【００５１】
ステップＳ３において、撮像位置決定部６は、ステップＳ１における新たなレール消失点ｘ（ｔ）の検出位置とステップＳ２におけるレール消失点ｘ（ｔ）の推計位置とで差があるか否かを判定する。ステップＳ３において、差があると判定されると、処理は、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、差が無いと判定されると、処理は、ステップＳ５に進む。
【００５２】
ステップＳ４において、撮像位置決定部６は、式（４）を用いて、重み付け（ｗ）にしたがった割合でレール消失点位置ｘ（ｔ）の補正を行う。ステップＳ４の処理が完了すると、処理は、ステップＳ５に進む。
【００５３】
ステップＳ５において、撮像位置決定部６は、ステップＳ４で補正されたレール消失点位置ｘ（ｔ）を新たなレール消失点位置として決定する。ステップＳ５の処理が完了すると、フローは、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００５４】
このように、撮像位置決定部６は、鉄道車両１の前方を撮像する広角型カメラ３の画像情報から、画像情報上において鉄道の２本のレールＲが重なり合うかまたは途切れるレール消失点を検出し、検出されたレール消失点の位置を補正する。
【００５５】
撮像位置決定部６は、レール消失点の検出を繰り返し実行し、過去である第１のタイミングで検出されたレール消失点の位置から、第１のタイミングより後の現在である第２のタイミングのレール消失点の位置を上述した式（１）により推計する。
【００５６】
撮像位置決定部６は、式（１）により推計されたレール消失点の位置に基づいて、上述した式（４）により第２のタイミングで検出されたレール消失点の位置を補正する。
【００５７】
これにより、撮像位置決定部６は、式（１）および式（４）を用いることでレール消失点位置ｘ（ｔ）の誤検出を減らすことができる。これによれば、図１４の実線Ｌ２における点Ｐ１〜Ｐ８のような不連続な誤検出を減らし、破線Ｌ１に近いレール消失点位置の検出を行うことができる。これにより、前方監視用画像処理部７は、誤検出の無い画像情報に基づき前方の監視を行うことができるので、信頼性が高い前方監視を行うことができる。
【００５８】
また、撮像位置決定部６は、情報処理装置が予めインストールされている所定のプログラムを実行することによって実現することができる。このような情報処理装置は、たとえば、メモリ、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、入出力ポートなどを有する。情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、情報処理装置には、撮像位置決定部６の機能が実現される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などを用いてもよい。また、前方監視用画像処理部７の機能についても同様である。
【００５９】
また、上述の所定のプログラムは、カメラ装置１の出荷前に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、カメラ装置１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、プログラムの一部が、カメラ装置１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。カメラ装置１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されるプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００６０】
また、上述の所定のプログラムは、情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００６１】
このように、情報処理装置とプログラムによってカメラ装置１を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。
【００６２】
なお、情報処理装置が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００６３】
上述の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変更が可能である。たとえば、上述の実施の形態では、雲台５は、左右方向への旋回のみの動作であるが上下方向への動作も併せて行うようにしてもよい。これによれば、望遠型カメラ４は、撮像方向を上下左右に動かすことができる。さらに、望遠型カメラ４は、ズーム機構を有してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…鉄道用前方監視カメラ装置、２…鉄道車両、３…広角型カメラ、４…望遠型カメラ、５…雲台、６…撮像位置決定部（制御手段）、Ｄ１〜Ｄ５，Ｄ１０〜Ｄ１４…レール消失点、Ｒ，Ｒ１〜１０…レール
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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