(57)【要約】【課題】  トロリ線の磨耗部の幅を正確に測定し、かつ、測定装置の小型化することができる画像処理によるトロリ線の磨耗状態計測装置を提供する。【解決手段】  ラインセンサ１１を用いてトロリ線摩耗部幅を撮影したラインセンサ画像２６を作成しこれを入力画像として保存し、この入力したラインセンサ画像２６に対して二値化処理を行うことによりトロリ線摩耗部分を強調する。二値化ラインセンサ画像２６のノイズ除去を行い、トロリ線摩耗部のエッジ検出を行い、この検出したエッジによりトロリ線摩耗部幅３１の計算を行うように構成した。【選択図】  図１
2006248411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインセンサを用いてラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、
ラインセンサ画像に対して二値化処理を行うことによりトロリ線摩耗部分を強調した二値化ラインセンサ画像とする二値化処理手段と、
前記二値化ラインセンサ画像のノイズを除去するノイズ除去処理手段と、
ノイズ除去後の前記二値化ラインセンサ画像からトロリ線摩耗部のエッジを検出しエッジデータとするエッジ検出処理手段と、
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トロリ線摩耗部幅計算処理手段とを有する
ことを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載する画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、
前記トロリ線摩耗部幅計算処理手段に、
計算対象となっているライン上の１つのエッジ点を基準エッジ点とし、前記基準エッジ点の近傍に設定した範囲内にあるエッジ点の近似直線を求め、
その近似直線に垂直で、かつ、前記基準エッジ点を通る垂直直線を求め、
前記垂直直線と前記基準エッジ点があるエッジと対をなす方のエッジとの交点を検出してエッジ交点とし、前記基準エッジ点と前記エッジ交点との距離を前記基準エッジ点におけるトロリ線摩耗部幅として求める処理を加えた
ことを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載する画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、
前記トロリ線摩耗部幅計算処理手段に、
計測対象となっているライン上の２つのエッジ点を各々基準エッジ点とし、前記２つの基準エッジ点の近傍に設定した範囲内にあるエッジ点の近似直線を各々求め、この近似直線と前記設定した範囲内にあるエッジ点との誤差の総和を求め、
前記誤差の総和の小さい方の基準エッジ点の近似直線に垂直で、かつ、計測対象となっている前記基準エッジ点を通る垂直直線を求め、
前記垂直直線と基準エッジ点があるエッジと対をなす方のエッジとの交点を検出してエッジ交点とし、前記誤差の総和の小さい方の基準エッジ点と前記エッジ交点との距離を前記誤差の総和の小さい方の基準エッジ点におけるトロリ線摩耗部幅として求める処理を加えた
ことを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理によるトロリ線の摩耗測定に関するもので、特にトロリ線の摩耗部分の幅を測定するための測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道車両へ電力を供給するためのトロリ線は車両が通過する度に集電装置との接触が生じる。このため、電気鉄道車両を運用して行く中でトロリ線は徐々に摩耗して行き、摩耗したトロリ線を交換しない場合は最終的には破断して事故を招くことになる。そこでトロリ線には摩耗限界が設けられており、その摩耗限界を目安にトロリ線を交換し電気鉄道車両の安全性を確保している。
【０００３】
トロリ線の摩耗を測定する方法としては、トロリ線の厚みを直接測定する方法、トロリ線の摩耗部の幅(以下、トロリ線摩耗部幅)を測定してその幅からトロリ線の厚みを換算する方法の２つの方法に大きく分けられる。
【０００４】
トロリ線の厚みを直接測定する方法として、ノギスなどの定規を用いてトロリ線の厚みを測定する方法がある。この方法は作業員が測定したい部分のトロリ線の厚みを確実に求めることができる。その反面測定には手間がかかり自動化できないため、長い距離の区間を測定するのは困難である。
【０００５】
トロリ線の厚みを直接測定するもう１つの方法として、光学センサを用いるものがある。これはトロリ線の上下を回転ローラで挟み、その上下の回転ローラに取付けたレーザ光を照射するためのレーザ光照射装置とその照射されたレーザ光を受光しその受光量を測定するためのレーザ光受光装置からなる測定装置により、その測定装置に挟まれた部分のトロリ線のレーザ光の受光量を測定し、その受光量からトロリ線の厚みを換算するものである。
【０００６】
この方式は連続的にトロリ線の厚みを測定することが可能であるが、測定装置とトロリ線とが接触しているため低速で測定を行う必要があり、また測定装置がトロリ線を挟む構造であるため、ポイント、エアーセクション、アンカーといった既存の構造物と測定装置とが衝突するような部分での使用が不可能であり、それら既存の構造物が存在する場所では測定装置と既存の構造物とが衝突しないよう測定を行っている位置から測定装置を一時的に離す必要がある。
【０００７】
トロリ線摩耗部幅を計測する方法として、ナトリウムランプやレーザ光を照射してトロリ線摩耗部幅を測定する方法があり、その方法が下記非特許文献１に開示されている。
【０００８】
【非特許文献１】ナトリウムランプ式トロリ線磨耗測定装置  http://www.rtri.or.jp/rd/sales/index.html
【０００９】
これはトロリ線の断面が丸いひょうたん形状になっていて、摩耗によりトロリ線の下部の丸い部分が平たく削れて行くほどその削れた部分の幅が広くなること利用したもので、摩耗部の幅からトロリ線の厚みを換算するものである。そのトロリ線摩耗部幅を測定する方法は、トロリ線の摩耗部にナトリウムランプやレーザ光といった光源から照射した光の反射光を正反射で受光するように受光部のラインセンサとの位置を精密に調整し、正反射による強い光を撮像することでトロリ線摩耗部をホワイトアウト状態にし、その強い光を受けたホワイトアウト部分の幅からトロリ線摩耗部幅を求めるものである。この方式は非接触であるため高速な運用が可能である。
【００１０】
しかしながら、トロリ線を挟んでいるクランプや背景に映る既存の構造物などのノイズの影響を受けやすく、何らかのノイズにより間違った計測結果を得た場合は計測時の画像を記録しいないのでそれを確認する方法がなく、トロリ線摩耗として問題があった部分については、結局は直接トロリ線の厚みを測定する方法を使用して確認する必要がある。また、光源と受光装置の位置を精密に調整して正反射光を受けるようにする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
トロリ線摩耗の測定方法としては、トロリ線の厚みをノギスなどの定規を用いて直接測定する方法、トロリ線の厚みを光学センサを用いて直接測定する方法、トロリ線摩耗部の幅をナトリウムランプやレーザ光を照射して測定し摩耗幅からトロリ線の厚みを換算する方法があるが、これらには以下の問題がある。
【００１２】
第１に、トロリ線の厚みをノギスなどの定規を用いて直接測定する方法の場合、作業者が手作業にて測定を行うため、測定には手間がかかり自動化できないため、長い距離の区間を短期間で測定することは困難である。
【００１３】
第２に、トロリ線の厚みを光学センサを用いて直接測定する方法の場合、回転ローラとトロリ線とが接触を伴うため、センサと衝突するようなポイント、エアーセクション、アンカーといった既存の構造物が存在する部分での使用が不可能であり、それら既存構造物の存在する場所では衝突しないよう測定位置から装置を離す必要がある。
【００１４】
第３に、トロリ線摩耗部幅をナトリウムランプやレーザ光を照射して測定し摩耗幅からトロリ線の厚みを換算する方法の場合、まず、ナトリウムランプやレーザ光といった特殊な照明光を用意する必要があり、特にレーザ光を使用する場合は人体への影響を考慮する必要があるため取り扱いに注意が必要である。
【００１５】
次に、トロリ線を挟んでいるクランプや背景に映る構造物などのノイズの影響を受けやすく、結局は直接トロリ線の厚みを測定する方法を使用して確認するため手間がかかる。また、光源と受光装置の位置を精密に調整して正反射光を受けるようにする必要がある。
本発明は、トロリ線の磨耗部の幅を正確に測定し、かつ、作業効率を高めることができる画像処理によるトロリ線の磨耗状態計測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】
【００１６】
上記の課題を解決する第１の発明（請求項１に対応）に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、ラインセンサを用いてラインセンサ画像を作成し入力画像として保存するラインセンサ画像作成手段と、入力したラインセンサ画像に対して二値化処理を行うことによりトロリ線摩耗部分を強調する二値化処理手段と、二値化ラインセンサ画像のノイズ除去を行うノイズ除去処理手段と、トロリ線摩耗部のエッジ検出を行うエッジ検出処理手段と、トロリ線摩耗部幅の計算を行うトロリ線摩耗部幅計算処理手段により、トロリ線摩耗部幅を測定することを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決する第２の発明（請求項２に対応）に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記トロリ線摩耗部幅計算処理手段に、計算対象となっているライン上の１つのエッジ点を基準エッジ点とし、前記基準エッジ点の近傍に設定した範囲内にあるエッジ点の近似直線を求め、その近似直線に垂直な傾きを持ち、かつ、前記基準エッジ点を通る垂直直線を求め、前記垂直直線と前記基準エッジ点があるエッジと対をなす方のエッジとの交点を検出してエッジ交点とし、前記基準エッジ点と前記エッジ交点との距離を前記基準エッジ点におけるトロリ線摩耗部幅として求める処理を加えたことを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決する第３の発明（請求項３に対応）に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、前記トロリ線摩耗部幅計算処理手段に、計測対象となっているライン上の２つのエッジ点を各々基準エッジ点とし、前記２つの基準エッジ点の近傍の設定した範囲内にあるエッジ点の近似直線を各々求め、この近似直線と前記設定した範囲内にあるエッジ点との誤差の総和を求め、前記誤差の総和の小さい方の基準エッジ点の近似直線に垂直な傾きを持ち、かつ、計測対象となっている前記基準エッジ点を通る垂直直線を求め、前記垂直直線と基準エッジ点があるエッジと対をなす方のエッジとの交点を検出してエッジ交点とし、前記基準エッジ点と前記エッジ交点との距離を前記基準エッジ点におけるトロリ線摩耗部幅として求める処理を加えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明に係る画像処理によるトロリ線の磨耗状態計測装置によれば以下の効果がある。
第１に、測定装置とトロリ線が直接接触しない測定方式であるため高速な運用が可能であり、短時間で長い距離を測定できる。
【００２０】
第２に、測定装置の構造上、ポイント、エアーセクション、アンカーといった既存の構造物から離れた位置にセンサを設置するため、回転ローラと光学センサを用いてトロリ線の厚みを直接測定する方式に比べて既存の構造物との衝突を考慮する必要が無く、既存の構造物が存在する場所でも測定を行うことができる。
【００２１】
第３に、全ての区間においてラインセンサ画像の撮像が可能であり、測定区間内におけるトロリ線及びその近傍にある既存の構造物の画像データを取得することができる。
第４に、光源にナトリウムランプ等の特別な照明を使用する必要が無い。
第５に、レーザ光を使用する方法に比べて人体への悪影響を考慮する必要が無く、取り扱いが容易である。
【００２２】
第６に、トロリ線の摩耗部に照射した光の反射光を正反射で受光する必要が無いため、光源と受光装置間で精密な位置あわせを行う煩わしさが無い。
第７に、測定区間内の画像データが残っているため、トロリ線摩耗部として問題があった部分については、その部分の画像を見ることで問題の部分の確認を行うことができる。
【００２３】
第２の発明に係る画像処理によるトロリ線の磨耗状態計測装置によれば、第１の発明の効果に加え、検査車輌の進行方向に対してトロリ線が傾いていた場合においても、その傾きを補正し、より正確なトロリ線摩耗部幅を求めることができる。
【００２４】
第３の発明に係る画像処理によるトロリ線の磨耗状態計測装置によれば、第１の発明の効果に加え、検査車輌の進行方向に対してトロリ線が傾いていた場合においてもその傾きを補正し、より正確なトロリ線摩耗部幅を求めることができ、さらにトロリ線摩耗部の一方がギザギザ状や波状などの扁平に削れている場合にも対処して、より正確なトロリ線摩耗部幅を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の実施例を図１から図７を用いて説明する。図１は本発明の実施例に係る装置構成の模式図、図２は本発明の実施例に係る二値化ラインセンサ画像の図、図３は本発明の実施例に係るエッジ検出の図、図４は実施例１に係るフローチャート、図５は実施例１に係る装置構成の模式図、図６は実施例２に係る装置構成の模式図、図７は実施例３に係る装置構成の模式図、図８は実施例２に係るトロリ線の傾き補正の図、図９は実施例３に係るトロリ線の傾き補正の図、図１０は本発明の実施例に係るパンタグラフ上部位置の高さを測定するフローチャート、図１１は本発明の実施例に係るパンタグラフ上部位置の高さを測定する装置構成の模式図である。
【実施例１】
【００２６】
図１に示すように検査車輌１０の屋根上にはラインセンサ１１、ラインセンサ１２、照明１３、パンタグラフ１４がある。本実施例による装置では、画像の取得手段としてラインセンサ１１を用い、照明１３には通常の白色光源を利用する。
【００２７】
ラインセンサ１１を検査車両の屋根上に鉛直上向きに設置し、ラインセンサ１１の走査線の方向１８が枕木方向と同じ方向になるようにし、ラインセンサ１１の走査線がトロリ線１６を横切るようにする。また、ラインセンサ１２を検査車両の屋根上に斜め上方向きに設置し、ラインセンサ１２の走査線の方向１９が車両上下方向と同じ方向になるようにし、ラインセンサ１２の走査線がパンタグラフ１４を横切るようにする。以下に図５に示す装置構成について説明する。
【００２８】
図５に示すように、ラインセンサ１１で撮影して得られた走査線の画像信号Ｆ５０をラインセンサ画像作成部５０に送る。ラインセンサ画像作成部５０では走査線の画像信号Ｆ５０を時系列に並べラインセンサ画像Ｆ５１を作成しメモリ５１に保存する。また、走査線の画像信号Ｆ５０はラインと考えることもできる。メモリ５１に保存したラインセンサ画像Ｆ５０は伝送線路５７を介してメモリ５２に保存する。
【００２９】
二値化処理部５３では、メモリ５２に保存したラインセンサ画像Ｆ５１に二値化処理を施し、それにより得られた二値化ラインセンサ画像Ｆ５２をメモリ５２に保存する。
ノイズ除去処理部５４では、メモリ５２に保存したラインセンサ画像Ｆ５２にノイズ除去処理を施し、それにより得られたノイズ除去処理済み二値化ラインセンサ画像Ｆ５３をメモリ５２に保存する。
【００３０】
トロリ線磨耗部エッジ検出処理部５５では、メモリ５２に保存したノイズ除去処理済み二値化ラインセンサ画像Ｆ５３にトロリ線磨耗部エッジ検出処理を施し、それにより得られたエッジデータＦ５４をメモリ５２に保存する。
【００３１】
トロリ線磨耗部幅計算処理部５６では、メモリ５２に保存したエッジデータＦ５４とトロリ線高さデータＦ５５にトロリ線磨耗部幅計算処理を施し、それにより得られたトロリ線摩耗部幅データＦ５８をメモリ５２に保存する。ここで用いるトロリ線高さデータＦ５５にはパンタグラフ上部位置高さデータＦ１１６を用いる。パンタグラフ上部位置高さデータＦ１１６は伝送線路５７と伝送線路１１８を接続してメモリ１１２に保存してあるパンタグラフ上部位置高さデータＦ１１６をメモリ５２に保存することで利用できるようにする（図１１参照）。
【００３２】
以下、図４に示すトロリ線１６の摩耗部の幅を測定するフローチャートを説明する。
Ｓ１１において、ラインセンサ１１より得られる走査線（ｘ軸）の画像信号を時系列(ｔ軸)に並べラインセンサ画像作成部５０でラインセンサ画像Ｆ５１（平面の画像）を作成し、メモリ５１に入力画像として保存する。
【００３３】
Ｓ１２において、ラインセンサ画像Ｆ５１を伝送線路５７を介してメモリ５２へ保存する。ラインセンサ画像Ｆ５１で帯状に撮影されたトロリ線摩耗部分とその他の背景部分を切り分けるように二値化処理を行うための閾値を設定し、二値化処理部５３により閾値を用いてラインセンサ画像Ｆ５１に対して二値化処理を行い、二値化ラインセンサ画像Ｆ５２を得る。
【００３４】
トロリ線１６の摩耗部分はトロリ線１６がパンタグラフ１４により削られた部分であるため、摩耗していない部分に比べて強い光沢がある、このためラインセンサ画像Ｆ５１上においてもトロリ線１６の摩耗部分は背景部分と比較して輝度値の異なる帯状の部分として撮影されている。この処理により図２に示すような二値化ラインセンサ画像Ｆ５２が得られる。二値化ラインセンサ画像２６上ではトロリ線摩耗部分が白２０、背景部分が黒２１で表される。
【００３５】
Ｓ１３において、ラインセンサ画像Ｆ５２に二値化処理を施して得られた二値化ラインセンサ画像Ｆ５２に対し、ノイズ除去処理部５４により膨張処理および収縮処理を行うことでノイズを除去する。この処理をノイズ除去処理という。これはラインセンサ画像Ｆ５１に二値化処理を施すことにより得られる二値化ラインセンサ画像Ｆ５２にはトロリ線１６の摩耗部の傷や背景部分の状態により細かな点々状のノイズが含まれる場合があるためである。
【００３６】
Ｓ１４において、ノイズ除去後の二値化ラインセンサ画像Ｆ５３上においてトロリ線摩耗部エッジ検出部５５により白２０で表されているトロリ線１３の摩耗部分の両側のエッジ２２を検出する。この処理をトロリ線磨耗部エッジ検出処理という。これらのエッジは、二値化ラインセンサ画像のあるライン２３について左から探索した場合、背景の黒２１から摩耗部分の白２０へ変化する点(以下、アップエッジ)が摩耗部分左側のエッジ２４として、また摩耗部分の白２０から背景の黒２１へ変化する点(以下、ダウンエッジ)を摩耗部分右側のエッジ点２５として検出することができる。この処理を画像の上から下へ各ラインごとに行うことで、図３に示すように１枚の二値化ラインセンサ画像Ｆ５３に関するトロリ線の磨耗部分のエッジ３０を検出することができる。
【００３７】
Ｓ１５において、二値化ラインセンサ画像Ｆ５３から検出したトロリ線摩耗部分の両側のエッジデータＦ５４を用いて、ラインセンサの一つの走査線上にある両側のエッジ間距離３１をトロリ線摩耗部分の画像上の幅として計算する。この処理をトロリ線磨耗部幅計算処理という。
【００３８】
この時のラインセンサ１１からトロリ線１６までの高さ、レンズ焦点距離、センサ幅、センサ画素数から１画素［ｐｉｘ］に対する実寸法［ｍｍ］の度合いである画像分解能［ｍｍ／ｐｉｘ］を計算し、トロリ線摩耗部分の画像上の幅と画像分解能の乗算を行うことでトロリ線摩耗部分の幅を計算する。求めたエッジデータ、トロリ線摩耗部幅、計算に用いたラインセンサ画像や対応する走査線を指し示すデータ等は記録部（図示せず）に記録しておく。
【００３９】
ここで、計算に用いるラインセンサ１１からトロリ線１６までの高さＦ５５については、パンタグラフ上部位置１５の高さを測定して、そのパンタグラフ上部位置１５の高さをラインセンサ１１からトロリ線１６までの高さとすることで、Ｓ１５でのトロリ線摩耗部分の幅の計算に用いる。このパンタグラフ上部位置１５の高さは伝送線路５７を通してメモリ５２に保存する。
【００４０】
パンタグラフ１４の高さを測定するためにラインセンサ１２を設け、ラインセンサ１２の走査線の方向がパンタグラフ１４の下から上へ向かう方向となるように、パンタグラフ１４の前方にラインセンサ１２を設置する。
【００４１】
以下に図１１に示すパンタグラフの高さ測定装置の構成について説明する。ラインセンサ１２で撮影して得られた走査線の画像信号Ｆ１１０はラインセンサ画像作成部１１０に送られる。ラインセンサ画像作成部１１０では走査線の画像信号Ｆ１１０を時系列に並べラインセンサ画像Ｆ１１１を作成しメモリ１１１に保存する。メモリ１１１に保存したラインセンサ画像Ｆ１１１は伝送線路１１８を介してメモリ１１２に保存する。
【００４２】
二値化処理部１１３ではメモリ１１２に保存したラインセンサ画像Ｆ１１１に二値化処理を施し、それにより得られた二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２をメモリ１１２に保存する。
パンタグラフ幅フィルタ処理部１１４ではメモリ１１２に保存した二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２にパンタグラフ幅フィルタ処理を施し、得られたパンタグラフ幅フィルタ処理済みパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１３をメモリ１１２に保存する。
【００４３】
パンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理部１１５ではメモリ１１２に保存したパンタグラフ幅フィルタ処理済みパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１３にパンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理を施し、得られたパンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理済みパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１４をメモリ１１２に保存する。
【００４４】
パンタグラフ単一点フィルタ処理部１１６ではメモリ１１２に保存したパンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理済みパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１４にパンタグラフ単一点フィルタ処理を施し、得られたパンタグラフ単一点フィルタ処理済みパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１５をメモリ１１２に保存する。
【００４５】
パンタグラフ上部位置高さ計算処理部１１７ではメモリ１１２に保存したパンタグラフ単一点フィルタ処理済みパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１５にパンタグラフ上部位置高さ計算処理を施し、得られたパンタグラフ上部位置高さデータＦ１１６をメモリ１１２に保存する。
【００４６】
以下に図１０に示すパンタグラフ上部位置高さ測定方法のフローチャートについて説明する。
Ｓ２１において、ラインセンサ１２より得られる走査線（ｙ軸）の画像信号を時系列（ｔ軸）に並べラインセンサ画像作成部１１０でラインセンサ画像Ｆ１１１（平面の画像）を作成し、メモリ１１１に入力画像として保存する。
【００４７】
Ｓ２２において、ラインセンサ画像Ｆ１１１に二値化処理を施す。ラインセンサ１２でパンタグラフ１４を撮影した場合、既存の構造物１７がパンタグラフ１４と同様にラインセンサ画像Ｆ１１１に撮影されている。このため、パンタグラフ１４と既存の構造物１７とを切り分ける必要がある。
【００４８】
ラインセンサ画像Ｆ１１１上において、パンタグラフ１４部分は背景部分と比較して輝度値の異なる帯状の部分として撮影される。そこで帯状に撮影されたパンタグラフ１４部分とその他の背景部分を切り分けるように閾値を設定し、その閾値を用いてラインセンサ画像Ｆ１１１に二値化処理を行う。このとき、パンタグラフ１４部分が白、背景部分が黒となるように二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２を構成する。
【００４９】
このときパンタグラフ１４部分がパンタグラフ１４の厚みに対応したある一定の幅を持った帯として二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２上に現れることに注目し、二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２上においてパンタグラフ１４の幅と同じ幅を持つ白い部分を検出することでパンタグラフ１４部分を検出する。
【００５０】
Ｓ２３において、パンタグラフ幅フィルタ処理を行う。二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２の１つの走査線に対して走査方向に検査し、アップエッジとダウンエッジを検出する。
【００５１】
１つの走査線上にあるアップエッジとダウンエッジの間隔が設定しておいた幅の範囲に入る部分をパンタグラフ１４部分として検出し、そのときのダウンエッジをパンタグラフ上部位置として白で残し、他の部分を黒とする処理を行ってパンタグラフ上部位置１５の軌跡を求める。この処理をパンタグラフ幅フィルタ処理という。また、このとき作成されるパンタグラフ上部位置の軌跡を表す画像をパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１３という。
【００５２】
しかし、このパンタグラフ幅フィルタ処理によってパンタグラフ上部位置１５の軌跡を求めた場合、いくつかの部分でパンタグラフ上部位置１５でない部分が検出される場合がある。これはトロリ線１６、碍子、トロリ線吊り上げ用ワイヤ類といったパンタグラフ１４以外の物体が二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２上でパンタグラフ１４の幅に近い状態になった場合に発生する。これは、パンタグラフ軌跡画像Ｆ１１３中にノイズとして残るため、これらを消去する必要がある。
【００５３】
Ｓ２４において、パンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理を行う。パンタグラフ１４は二値化ラインセンサ画像Ｆ１１２上に一定の幅で継続して存在するため、このパンタグラフ１４はパンタグラフ軌跡画像Ｆ１１３ではパンタグラフ上部位置１５の点が連続した曲線として存在することに注目し、設定した長さより短い点列はノイズとして消去する。この処理をパンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理という。
【００５４】
しかし、このパンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理によるノイズ消去では、連続しない短い点列となるノイズ部分を削除することはできるが、パンタグラフ上部位置の軌跡と判断するように設定してある長さを満たすノイズ部分については消去することができない。
【００５５】
パンタグラフ軌跡トレースフィルタ処理とは別のノイズ消去方法として、パンタグラフがラインセンサ画像上で一つのみであるためラインセンサの走査線上においてパンタグラフ上部位置が一点のみであり、また、パンタグラフ幅フィルタ処理によって検出された点はパンタグラフ軌跡画像ではパンタグラフ上部位置の点がほとんどであることに注目する。
【００５６】
Ｓ２５において、パンタグラフ単一点フィルタ処理を行う。パンタグラフ軌跡画像の点についてラインセンサ走査線方向の1ラインに関して軌跡点が複数存在する場合は軌跡店の平均位置に最も近い点をパンタグラフ上部位置の点としてその他を消去する。この処理をパンタグラフ単一点フィルタ処理という。
【００５７】
Ｓ２６において、パンタグラフ上部位置高さ計算処理を行う。ノイズを除去したパンタグラフ軌跡画像を変換しパンタグラフの上部の実際の三次元高さを求める。この変換にはラインセンサの設置位置姿勢データから得られる射影変換を用いる。
【００５８】
このようにして求めたパンタグラフ上部位置高さを、伝送線路１１８（図１１参照）と伝送線路５７（図５参照）とを接続し、トロリ線摩耗部幅計算処理部５６でトロリ線高さデータＦ５５として利用する。
【００５９】
また、トロリ線の高さは架線の保守及び点検等を行うときに必要なため、あらかじめ測定してある場合もあるので、このあらかじめ測定してある値をトロリ線高さデータＦ５５として利用することもできる。
【実施例２】
【００６０】
図６に示す本発明による装置では、実施例１に示した装置でトロリ線摩耗部幅の計算処理Ｓ１５(図４参照)を行う際にトロリ線摩耗部計算処理部６０において、トロリ線傾き補正付きトロリ線摩耗部計算処理を行う。
【００６１】
図８に示すように計算対象となっているライン８７上の左側のエッジ点８０について、近傍の設定した範囲８１内のエッジ点を直線８２で直線近似し、その直線８２に垂直に交わり、計測対象となっているエッジ点８０を通る直線８３ともう一方のエッジ点８５との交点を検出し、計算対象となっているエッジ点８０と検出したエッジ交点８５との距離８６をそのエッジ点８０におけるトロリ線摩耗部幅として求める。
【実施例３】
【００６２】
図７に示す本発明による装置では、実施例２に示した装置でトロリ線摩耗部幅の計算処理Ｓ１５(図４参照)を行う際にトロリ線摩耗部計算処理部７０において、トロリ線傾き補正付きトロリ線摩耗部罫線処理を行う。
【００６３】
図９に示すように計測対象となっているライン１０２上の左側のエッジ点９０および右側のエッジ点９１について、それら近傍の設定した範囲９２内のエッジ点を直線９３，９４で直接近似し、直線近似した際の近似誤差９５，９６の総計がより小さい方のエッジ点９３もしくはエッジ点９４を計測基準点とし、計測基準点を通り直線９３もしくは直線９４に垂直に交わる直線９８もしくは直線１０１ともう一方のエッジとの交点を求め、計測基準点と検出したエッジ交点との距離をその点におけるトロリ線摩耗部幅として求める。
【００６４】
例として左側のエッジ９０の誤差の総計が右側のエッジ９１よりも小さいとした場合、計測基準点９７を通り近似直線９３に垂直な傾きを持つ直線９８ともう一方のエッジとの交点９９を求め、計測基準点９７と検出したエッジ交点９９との距離１００をその点におけるトロリ線摩耗部幅として求める。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、電気鉄道へ電力を供給するためのトロリ線の摩耗測定に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例に係る装置構成の模式図である。
【図２】本発明の実施例に係る二値化ラインセンサ画像の図である。
【図３】本発明の実施例に係るエッジ検出の図である。
【図４】実施例１に係るフローチャートである。
【図５】実施例１に係る装置構成の模式図である。
【図６】実施例２に係る装置構成の模式図である。
【図７】実施例３に係る装置構成の模式図である。
【図８】実施例２に係るトロリ線の傾き補正の図である。
【図９】実施例３に係るトロリ線の傾き補正の図である。
【図１０】本発明の実施例に係るパンタグラフ上部位置の高さを測定するフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例に係るパンタグラフ上部位置の高さを測定する装置構成の模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  ラインセンサ
１６  トロリ線
２６  二値化ラインセンサ画像
３２  エッジ検出
８０、９７  左側のエッジ点
１０２  右側のエッジ点
８２、９３、９４  近似直線
８３、９８、１０１  近似直線に垂直な傾きを持つ直線
８５、９９  エッジ交点
２３、８７、１０２  ライン
【図１】
2006248411.tif 000003
【図２】
2006248411.tif 000004
【図３】
2006248411.tif 000005
【図４】
2006248411.tif 000006
【図５】
2006248411.tif 000007
【図６】
2006248411.tif 000008
【図７】
2006248411.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006248411.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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