(57)【要約】【課題】線路の検査を効率的に行うことが可能な線路検査装置を提供する。【解決手段】実施形態の線路検査装置は、判断部と、制御部と、検出部と、検査部とを備える。判断部は、鉄道車両の進行方向に応じて、鉄道車両の正面方向の所定位置の第１の撮像画像と、所定位置よりも鉄道車両に近い位置の第２の撮像画像と、のいずれを撮像するかを判断する。制御部は、判断部の判断結果に基づいて、鉄道車両に搭載された撮像装置を制御して第１の撮像画像または第２の撮像画像を撮像させる。検出部は、第１の撮像画像が撮像された場合に、第１の撮像画像に基づいて、鉄道車両の走行予定経路に存在する支障物を検出する。検査部は、第２の撮像画像が撮像された場合に、第２の撮像画像に基づいて、鉄道車両が走行するレールの状態を検査する。【選択図】図２
2019184342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の進行方向に応じて、前記鉄道車両の正面方向の所定位置の第１の撮像画像と、前記所定位置よりも前記鉄道車両に近い位置の第２の撮像画像と、のいずれを撮像するかを判断する判断部と、
前記判断部の判断結果に基づいて、前記鉄道車両に搭載された撮像装置を制御して前記第１の撮像画像または前記第２の撮像画像を撮像させる制御部と、
前記第１の撮像画像が撮像された場合に、前記第１の撮像画像に基づいて、前記鉄道車両の走行予定経路に存在する支障物を検出する検出部と、
前記第２の撮像画像が撮像された場合に、前記第２の撮像画像に基づいて、前記鉄道車両が走行するレールの状態を検査する検査部と、
を備える線路検査装置。
【請求項２】
前記判断部は、前記鉄道車両が、前記撮像装置が設置された車両を先頭として走行する場合に、前記第１の撮像画像を撮像すると判断し、前記鉄道車両が、前記撮像装置が設置された車両を後端として走行する場合に、前記第２の撮像画像を撮像すると判断する、
請求項１に記載の線路検査装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記所定位置を撮像可能な第１のレンズと、前記所定位置よりも前記鉄道車両に近い位置を撮像可能な第２のレンズとを備え、
前記第１の撮像画像は、前記撮像装置が前記第１のレンズを用いて撮像した画像であり、
前記第２の撮像画像は、前記撮像装置が前記第２のレンズを用いて撮像した画像であり、
前記制御部は、前記判断部が前記第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、前記撮像装置を制御して前記第１のレンズを介して前記第１の撮像画像を撮像させ、前記判断部が前記第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、前記撮像装置を制御して前記第２のレンズを介して前記第２の撮像画像を撮像させる、
請求項１または２に記載の線路検査装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、撮像素子と前記第１のレンズおよび前記第２のレンズとの間に、透過軸方向を変更可能なフィルタ部を有し、
前記制御部は、前記判断部が前記第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、前記フィルタ部の透過軸方向を、前記第１のレンズを透過した第１の光を透過させる方向に制御し、前記判断部が前記第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、前記フィルタ部の透過軸方向を、前記第２のレンズを透過した第２の光を透過させる方向に制御する、
請求項３に記載の線路検査装置。
【請求項５】
前記撮像装置の撮像素子は、前記撮像装置内で移動可能に設置され、
前記制御部は、前記判断部が前記第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、前記撮像素子を、前記第１のレンズを透過した第１の光を受光し、かつ、前記第２のレンズを透過した第２の光を受光しない第１の位置に移動させ、前記判断部が前記第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、前記撮像素子を、前記第１の光を受光せず、かつ、前記第２の光を受光する第２の位置に移動させる、
請求項３に記載の線路検査装置。
【請求項６】
前記レールの状態は、前記レールの軌間と、前記レールの曲率と、前記撮像装置から前記レールまでの距離の少なくとも１つを含み、
前記検査部は、
前記第２の撮像画像から前記レールを認識する認識部と、
認識された前記レールの軌間と、前記レールの曲率と、前記撮像装置から前記レールまでの距離と、の少なくとも１つを算出する算出部と、を含む、
請求項１から５のいずれか１項に記載の線路検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、線路検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の線路（レール）は車両の走行による負荷や時間の経過によって歪みや変形が生じる場合がある。このため、作業者や点検用の専用車両による線路の異常の有無の検査が定期的に行われている。例えば、従来から、通常の列車の営業運転をしていない時間帯（例えば夜間等）に、レーザーや赤外線センサ等を搭載した専用車両を走行させることで、線路の状態を検査する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１４９３３号公報
【特許文献２】特許第５２８３５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術ではレーザーや赤外線センサ等を用いて線路の検査をしていたが、これらの設備を通常の営業用の鉄道車両に搭載することは困難があり、点検用の専用車両を設けていた。このため、線路の点検が可能な鉄道車両の数および点検時間が限られ、線路の検査を効率的に行うことが困難な場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の線路検査装置は、判断部と、制御部と、検出部と、検査部とを備える。判断部は、鉄道車両の進行方向に応じて、鉄道車両の正面方向の所定位置の第１の撮像画像と、所定位置よりも鉄道車両に近い位置の第２の撮像画像と、のいずれを撮像するかを判断する。制御部は、判断部の判断結果に基づいて、鉄道車両に搭載された撮像装置を制御して第１の撮像画像または第２の撮像画像を撮像させる。検出部は、第１の撮像画像が撮像された場合に、第１の撮像画像に基づいて、鉄道車両の走行予定経路に存在する支障物を検出する。検査部は、第２の撮像画像が撮像された場合に、第２の撮像画像に基づいて、鉄道車両が走行するレールの状態を検査する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる情報処理装置が設けられる鉄道車両の概略的構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる情報処理装置の機能の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかる撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかるレール検査および支障部検出の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態にかかる撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態にかかるレール検査および支障部検出の処理の流れの一例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】
【０００７】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる情報処理装置２０が設けられる鉄道車両ＲＶの概略的構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかる鉄道車両ＲＶは、撮像装置１０ａ，１０ｂと、情報処理装置２０ａ，２０ｂと、記録装置３０ａ，３０ｂと、表示装置４０ａ，４０ｂとを備える。
【０００８】
撮像装置１０ａ，１０ｂは、鉄道車両ＲＶの進行方向（前方）または進行方向の反対方向（後方）を撮像可能に設けられる。例えば、撮像装置１０ａ，１０ｂは、鉄道車両ＲＶの両端の車両９０ａ，９０ｂに、鉄道車両ＲＶの前方または後方の正面方向を向けて設置される。図１の例では、鉄道車両ＲＶは撮像装置１０ａが設置された車両９０ａを先頭として走行している。この場合、撮像装置１０ａは、鉄道車両ＲＶの進行方向を撮像し、撮像装置１０ｂは、鉄道車両ＲＶの後方を撮像している。また、撮像装置１０ａ，１０ｂは、単眼カメラでも良いし、それぞれ２台のカメラが一組になったステレオカメラでも良い。以下、撮像装置１０ａ，１０ｂを特に区別しない場合は単に撮像装置１０という。
【０００９】
また、撮像装置１０は、鉄道車両ＲＶの進行方向を撮像する場合には鉄道車両ＲＶの正面方向の予め定められた所定位置を撮像し、鉄道車両ＲＶの後方を撮像する場合には、所定位置よりも鉄道車両ＲＶに近い位置を撮像するものとする。所定位置は、例えば鉄道車両ＲＶから進行方向に２００ｍ〜３００ｍ離れた位置とする。撮像装置１０が所定位置を撮像した撮像画像は、本実施形態における第１の撮像画像の一例である。また、撮像装置１０が所定位置よりも鉄道車両ＲＶに近い位置を撮像した撮像画像は、本実施形態における第２の撮像画像の一例である。撮像装置１０の撮像範囲の変更の詳細については後述する。本実施形態における撮像画像は静止画でも良いし、動画でも良い。また、撮像装置１０は、撮像画像（可視光画像）だけではなく、撮像装置１０の撮像範囲に存在する物体までの距離を特定可能な距離画像を生成しても良い。また、鉄道車両ＲＶは撮像装置１０とは別に距離画像を生成する距離画像センサを有しても良い。
【００１０】
情報処理装置２０ａ，２０ｂは、撮像装置１０ａ，１０ｂから取得した撮像画像に基づいて、鉄道車両ＲＶの走行の支障となる支障物の検出または鉄道車両ＲＶが走行する２本のレールＲ（線路）の状態を検査する。図１に示す例では、情報処理装置２０ａは、鉄道車両ＲＶの進行方向を撮像する撮像装置１０ａの撮像した撮像画像に基づいて、鉄道車両ＲＶの走行の支障となる支障物を検出する。また、情報処理装置２０ｂは、鉄道車両ＲＶの後方を撮像する撮像装置１０ｂの撮像した撮像画像に基づいて、鉄道車両ＲＶが走行するレールＲの状態を検査する。以下、情報処理装置２０ａ，２０ｂを特に区別しない場合は単に情報処理装置２０という。
【００１１】
情報処理装置２０は、本実施形態における線路検査装置の一例である。また、線路検査装置は、情報処理装置２０と撮像装置１０とを含むものとしても良いし、情報処理装置２０と撮像装置１０と表示装置４０と記録装置３０とを含むものとしても良い。
【００１２】
記録装置３０ａ，３０ｂは、情報処理装置２０による支障物の検出結果や、レールＲの状態を示す情報を記憶する。記録装置３０ａ，３０ｂは、鉄道車両ＲＶごとに２台設けられても良いし、１台であっても良い。以下、記録装置３０ａ，３０ｂを特に区別しない場合は単に記録装置３０という。
【００１３】
表示装置４０ａ，４０ｂは、撮像装置１０によって鉄道車両ＲＶの進行方向を撮像して得られる画像や、支障物の検出結果、レールＲの状態を示す情報等の各種情報を表示する。以下、表示装置４０ａ，４０ｂを特に区別しない場合は単に表示装置４０という。
【００１４】
次に、本実施形態の情報処理装置２０についての詳細を説明する。情報処理装置２０は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
【００１５】
図２は、本実施形態にかかる情報処理装置２０の機能の一例を示すブロック図である。図２に示すように、情報処理装置２０は、取得部２１０と、判断部２２０と、撮像装置制御部２３０と、レール検査部２４０と、支障物検出部２５０と、出力部２６０と、記憶部２７０とを備える。
【００１６】
記憶部２７０は、レール情報と、支障物情報とを記憶する。レール情報は、レール情報は、レールＲの軌間（２本のレールＲの間隔）と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離の少なくとも１つを含む。一例として、レール情報は、レールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離と、検査時刻と、検査時刻における鉄道車両ＲＶの位置情報（緯度、経度）とが対応付けられた情報である。レール情報に含まれるレールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離とは、後述のレール検査部２４０の算出部２４２によって算出される。また、支障物情報は、一例として、支障物が検出された撮像画像と、当該撮像画像の撮像日時と、当該撮像日時における鉄道車両ＲＶの位置情報とが対応付けられた情報である。支障物情報は、後述の支障物検出部２５０によって生成される。また、記憶部２７０は、例えばＨＤＤ等である。
【００１７】
取得部２１０は、撮像装置１０から撮像画像を取得する。また、取得部２１０は、鉄道車両ＲＶに設置された加速度センサ５０から、鉄道車両ＲＶの前後方向の加速度を示す加速度データを取得する。また、取得部２１０は、ＧＰＳアンテナ６０から取得したＧＰＳ電波（測位信号）に基づいて鉄道車両ＲＶの現在位置を示す位置情報を取得する。
【００１８】
判断部２２０は、鉄道車両ＲＶの進行方向に応じて、第１の撮像画像と、第２の撮像画像と、のいずれを撮像するかを判断する。より詳細には、判断部２２０は、鉄道車両ＲＶが、撮像装置１０が設置された車両９０を先頭として走行する場合に、第１の撮像画像を撮像すると判断し、鉄道車両ＲＶが、撮像装置１０が設置された車両９０を後端として走行する場合に、第２の撮像画像を撮像すると判断する。
【００１９】
撮像装置制御部２３０は、判断部２２０の判断結果に基づいて、撮像装置１０を制御して第１の撮像画像または第２の撮像画像を撮像させる。撮像装置制御部２３０は、本実施形態における制御部の一例である。
【００２０】
ここで、第１の撮像画像と第２の撮像画像との切り替えについて図を用いて説明する。図３は、本実施形態にかかる撮像装置１０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、撮像装置１０は、第１の偏光フィルタ１０１と、第２の偏光フィルタ１０２と、第１のレンズ１０３と、第２のレンズ１０４と、第３の偏光フィルタ１０５と、撮像素子１０６とを備える。また、撮像装置１０は、例えば、不図示のＣＰＵまたは制御回路と通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）とを有するものとする。
【００２１】
第１の偏光フィルタ１０１と第２の偏光フィルタ１０２とは、透過軸方向の異なる偏光フィルタである。本実施形態においては、第１の偏光フィルタ１０１の偏光方向は、第２の偏光フィルタ１０２の透過軸方向と直交する方向とする。また、第１の偏光フィルタ１０１と第２の偏光フィルタ１０２の各透過軸方向は変化しないものとする。第１の偏光フィルタ１０１は、第１のレンズ１０３の外側に設置され、第２の偏光フィルタ１０２は、第２のレンズ１０４の外側に設置される。外側とは、撮像装置１０の光の取込口側である。なお、第１の偏光フィルタ１０１と第２の偏光フィルタ１０２を、それぞれ第１のレンズ１０３と第２のレンズ１０４の撮像素子側に設置する構成を採用しても良い。
【００２２】
第１のレンズ１０３は、鉄道車両ＲＶの正面方向の所定位置を撮像可能なレンズであり、例えば遠方を撮像可能な望遠レンズである。上述の第１の撮像画像は、撮像装置１０が第１のレンズ１０３を用いて撮像した画像である。図３に示すように、第１の偏光フィルタ１０１を透過した第１の光１００は、第１のレンズ１０３を透過する。
【００２３】
また、第２のレンズ１０４は、所定位置よりも鉄道車両ＲＶに近い位置を撮像可能なレンズである。例えば、第２のレンズ１０４は、第１のレンズ１０３の焦点距離よりも焦点距離が短いレンズとする。さらに、第２のレンズ１０４は、撮像装置１０の斜め下方向に位置するレールＲを撮像可能なレンズである。本実施形態の第２のレンズ１０４は、例えば、透過する光を屈折させるプリズムレンズとする。上述の第２の撮像画像は、撮像装置１０が第２のレンズ１０４を用いて撮像した画像である。図３に示すように、第２の偏光フィルタ１０２を透過した第２の光２００は、第２のレンズ１０４を透過する。
【００２４】
第３の偏光フィルタ１０５は、第１のレンズ１０３および第２のレンズ１０４と撮像素子１０６との間に設けられる。また、第３の偏光フィルタ１０５は、透過軸方向を変更可能であり、例えば、電気的に透過軸方向を変更可能な液晶フィルタである。第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を電気的に変更する手法としては、例えば公知の液晶シャッタの技術を採用することができる。
【００２５】
第３の偏光フィルタ１０５は、透過軸方向を変更することによって、第１の光１００と第２の光２００のいずれか一方を透過し、他方を遮光する。第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向が、第１の偏光フィルタ１０１の透過軸方向と同一である場合、第１の光１００は第３の偏光フィルタ１０５を透過し、第２の光２００は第３の偏光フィルタ１０５を透過しない。この場合、第１の光１００が撮像素子１０６に到達し、第２の光２００は撮像素子１０６に到達しない。また、第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向が、第２の偏光フィルタ１０２の透過軸方向と同一である場合、第２の光２００は第３の偏光フィルタ１０５を透過し、第１の光１００は第３の偏光フィルタ１０５を透過しない。この場合、第２の光２００が撮像素子１０６に到達し、第２の光２００は撮像素子１０６に到達しない。第３の偏光フィルタ１０５は、本実施形態におけるフィルタ部の一例である。
【００２６】
撮像装置制御部２３０は、例えば、撮像装置１０のＣＰＵまたは制御回路等を介して第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を制御する。撮像装置１０のＣＰＵ等は、撮像装置制御部２３０が送信した制御信号を通信Ｉ／Ｆを介して受信した場合に、当該制御信号に応じて第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を変更するものとしても良い。
【００２７】
撮像素子１０６は、第１の光１００または第２の光２００を受光して電気信号に変換して第１の撮像画像または第２の撮像画像を生成するイメージセンサである。撮像素子１０６が第１の光１００を受光した場合、撮像素子１０６は、第１の撮像画像を撮像する。また、撮像素子１０６が第２の光２００を受光した場合、撮像素子１０６は、第２の撮像画像を撮像する。
【００２８】
図２に戻り、レール検査部２４０は、第２の撮像画像が撮像された場合に、第２の撮像画像に基づいて、鉄道車両ＲＶが走行するレールＲの状態を検査する。レール検査部２４０は、第１のレール認識部２４１と、算出部２４２とを備える。
【００２９】
第１のレール認識部２４１は、第２の撮像画像からレールＲを認識（検出）する。レールＲを認識する手法は、エッジ検出等の公知の画像処理の技術を採用することができる。第１のレール認識部２４１は、本実施形態における認識部の一例である。
【００３０】
算出部２４２は、第２の撮像画像から、第１のレール認識部２４１によって認識されたレールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離の少なくとも１つを算出する。レールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離の算出の手法は公知の画像処理の技術を採用することができる。
【００３１】
例えば、撮像装置１０がステレオカメラである場合には、算出部２４２は、ステレオ視差を用いて撮像装置１０からレールＲまでの距離を算出する。また、撮像装置１０が距離画像を生成する場合には、算出部２４２は、距離画像に含まれる各画素の奥行の情報から、撮像装置１０からレールＲまでの距離を算出しても良い。また、算出部２４２は、第１のレール認識部２４１によって認識された第２の撮像画像中の２本のレールＲの間の距離からレールＲの軌間を算出する。また、算出部２４２は、第２の撮像画像の撮像時刻（検査時刻）と、当該撮像時刻の鉄道車両ＲＶの位置情報と、当該第２の撮像画像から算出したレールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離と、を対応付けてレール情報として記憶部２７０に保存する。
【００３２】
支障物検出部２５０は、第１の撮像画像が撮像された場合に、第１の撮像画像に基づいて、鉄道車両ＲＶの走行予定経路に存在する支障物を検出する。支障物検出部２５０は、第２のレール認識部２５１と、監視領域設定部２５２と、検出部２５３と、を備える。
【００３３】
第２のレール認識部２５１は、公知のエッジ検出等の手法により、第１の撮像画像からレールＲを認識する。
【００３４】
監視領域設定部２５２は、第２のレール認識部２５１によって認識されたレールＲを基準として、第１の撮像画像上に監視領域を設定する。監視領域は、鉄道車両ＲＶの車両限界（車体断面の大きさの限界範囲）または建築限界（建築物を設置することが規制されている範囲）に基づいて第１の撮像画像上に規定される立体的な領域である。
【００３５】
検出部２５３は、第１の撮像画像から、監視領域設定部２５２によって設定された監視領域内に含まれる物体を支障物として検出する。また、検出部２５３は、監視領域内に含まれる物体のうち、予め規定された大きさ以上の大きさの物体のみを支障物と判断しても良いし、レールＲの方向に向かって移動している物体のみを支障物と判断しても良い。検出部２５３は、支障物を検出した第１の撮像画像と、第１の撮像画像の撮像日時と、撮像日時における鉄道車両ＲＶの位置情報とを対応付けて、支障物情報として記憶部２７０に保存する。
【００３６】
出力部２６０は、第１の撮像画像または第２の撮像画像や、支障物検出部２５０よる支障物の検出結果、レール検査部２４０によって算出されたレールＲの状態を示す情報等の各種情報等を表示装置４０に表示する。また、出力部２６０は、記憶部２７０に保存されたレール情報および支障物情報を、記録装置３０に送信する。
【００３７】
次に、以上のように構成された本実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出の処理について説明する。図４は、本実施形態にかかるレール検査および支障部検出の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１に示した情報処理装置２０ｂでこのフローチャートの処理を実行した場合を例として説明する。
【００３８】
取得部２１０は、加速度センサ５０から、鉄道車両ＲＶの前後方向の加速度を示す加速度データを取得する（Ｓ１）。
【００３９】
判断部２２０は、取得部２１０によって取得された加速度データから鉄道車両ＲＶの進行方向を特定する。そして、判断部２２０は、特定した進行方向に基づいて、情報処理装置２０ｂと接続する撮像装置１０ｂが設置された車両９０ｂが、鉄道車両ＲＶの前方と後方のいずれに位置するかを判断する。具体的には、判断部２２０は、撮像装置１０ｂが設置された車両９０ｂが、鉄道車両ＲＶの後端に位置するか否かを判断する（Ｓ２）。なお、鉄道車両ＲＶの進行方向は取得部２１０が特定するものとしても良い。
【００４０】
判断部２２０は、車両９０ｂが鉄道車両ＲＶの後端に位置すると判断した場合（Ｓ２“Ｙｅｓ”）、第２の撮像画像を撮像すると判断する。この場合、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０を制御して第２の撮像画像を撮像させる。具体的には、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０に対して制御信号を送信して、第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を、第２の偏光フィルタ１０２の透過軸方向と同一にする（Ｓ３）。第２の偏光フィルタ１０２の透過軸方向と同一の方向は、本実施形態における第２の光２００を透過させる方向の一例である。この場合、撮像素子１０６は第２のレンズ１０４を透過した第２の光２００を受光して、第２の撮像画像を撮像する。
【００４１】
次に、取得部２１０は、撮像装置１０ｂから第２の撮像画像を取得する（Ｓ４）。また、取得部２１０は、ＧＰＳアンテナ６０から取得したＧＰＳ電波に基づいて鉄道車両ＲＶの現在位置を示す位置情報を取得する（Ｓ５）。
【００４２】
そして、レール検査部２４０の第１のレール認識部２４１は、第２の撮像画像からレールＲを認識する（Ｓ６）。次に、レール検査部２４０の算出部２４２は、第２の撮像画像から、レールＲの状態を示す情報を算出する（Ｓ７）。例えば、算出部２４２は、第２の撮像画像中のレールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離の少なくとも１つを算出する。また、算出部２４２は、算出したレールＲの状態を示す情報と、第２の撮像画像の撮像時刻と、当該撮像時刻の鉄道車両ＲＶの位置情報と、を対応付けて、レール情報として記憶部２７０に保存する。
【００４３】
そして、出力部２６０は、レール検査部２４０によって算出されたレールＲの状態を示す情報や、第２の撮像画像等を表示装置４０ｂに表示（出力）する（Ｓ８）。また、出力部２６０は、記憶部２７０に保存されたレール情報を、記録装置３０に送信する。なお、出力部２６０は、撮像装置１０ｂが設置された車両９０ｂが鉄道車両ＲＶの後端に位置する場合は、表示装置４０ｂに表示をせず、記録装置３０へのレール情報の送信のみを行っても良い。また、出力部２６０は、鉄道車両ＲＶの反対側に位置する表示装置４０ａに、レールＲの状態を示す情報や、第２の撮像画像等を表示しても良い。また、出力部２６０は、第２の撮像画像や、記憶部２７０に保存されたレール情報を、鉄道車両ＲＶ外の監視センター等に、ネットワークを介して送信しても良い。
【００４４】
また、判断部２２０は、車両９０ｂが鉄道車両ＲＶの先頭に位置すると判断した場合（Ｓ２“Ｎｏ”）、第１の撮像画像を撮像すると判断する。この場合、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０を制御して第１の撮像画像を撮像させる。具体的には、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０に対して制御信号を送信して、第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を第１の偏光フィルタ１０１の透過軸方向と同一にする（Ｓ９）。第１の偏光フィルタ１０１の透過軸方向と同一の方向は、本実施形態における第１の光１００を透過させる方向の一例である。この場合、撮像素子１０６は第１のレンズ１０３を透過した第１の光１００を受光して、第１の撮像画像を撮像する。
【００４５】
次に、取得部２１０は、撮像装置１０ｂから第１の撮像画像を取得する（Ｓ１０）。また、取得部２１０は、Ｓ５と同様に、鉄道車両ＲＶの現在位置を示す位置情報を取得する（Ｓ１１）。
【００４６】
そして、支障物検出部２５０の第２のレール認識部２５１は、第１の撮像画像からレールＲを認識する（Ｓ１２）。次に、監視領域設定部２５２は、第２のレール認識部２５１によって認識されたレールＲを基準として、第１の撮像画像上に監視領域を設定する（Ｓ１３）。次に、検出部２５３は、第１の撮像画像から、監視領域設定部２５２によって設定された監視領域内に含まれる物体を支障物として検出する（Ｓ１４）。検出部２５３は、支障物を検出した第１の撮像画像と、第１の撮像画像の撮像日時と、撮像日時における鉄道車両ＲＶの位置情報とを対応付けて、支障物情報として記憶部２７０に保存する。
【００４７】
そして、出力部２６０は、支障物検出部２５０よる支障物の検出結果や、第１の撮像画像を表示装置４０に表示（出力）する（Ｓ８）。また、出力部２６０は、記憶部２７０に保存された支障物情報を、記録装置３０に送信する（Ｓ１５）。ここで、このフローチャートの処理は終了する。
【００４８】
このフローチャートの処理は、情報処理装置２０ｂだけではなく、撮像装置１０ａと接続する情報処理装置２０ａでも同様に実行される。このため、図１に示す進行方向に鉄道車両ＲＶが走行する場合、撮像装置１０ａは第１の撮像画像を撮像し、撮像装置１０ｂは第２の撮像画像を撮像する。これにより、情報処理装置２０ａが鉄道車両ＲＶの進行方向に存在する支障物を検出している間に、情報処理装置２０ｂは鉄道車両ＲＶの後方のレールＲの状態を検査することができる。また、本実施形態では、情報処理装置２０は、鉄道車両ＲＶごとに２台設けられ、１台の情報処理装置２０が１台の撮像装置１０を制御するものとしたが、１台の情報処理装置２０が撮像装置１０ａ，１０ｂの両方を制御するものとしても良い。
【００４９】
このように、本実施形態の情報処理装置２０は、鉄道車両ＲＶの進行方向に応じて第１の撮像画像と、第２の撮像画像と、のいずれかを撮像装置１０に撮像させ、第１の撮像画像が撮像された場合には第１の撮像画像に基づいて支障物を検出し、第２の撮像画像が撮像された場合には第２の撮像画像に基づいて、レールＲの状態を検査する。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、通常の営業運転で支障物の検出に用いる撮像装置１０をレールＲの検査に使用することができるため、営業運転用の鉄道車両ＲＶでレールＲの検査を行うことができる。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、点検用の専用車両のみで検査を行う場合と比較して、レールＲの検査をより効率的に行うことができる。
【００５０】
従来技術では、点検用の専用車両を用いてレールＲの検査をしていたため、検査に用いることができる専用車両の数が限られており、点検の機会を増やすことが困難な場合があった。また、従来技術では、営業運転用の鉄道車両とは別の専用車両がレールＲの検査を行うため、通常の営業運転をしていない時間帯（例えば夜間等）に点検用の専用車両を走行させることとなり、検査を実行可能なタイミングが限られていた。また、従来技術においては、営業運転用の鉄道車両に搭載された撮像装置は、支障物の検出のために正面方向の遠方を撮像していたため、当該撮像装置を用いて高精度にレールＲの検査を行うことは困難な場合があった。
【００５１】
これに対して、本実施形態の情報処理装置２０では、鉄道車両ＲＶの進行方向に応じて、撮像装置１０が撮像する位置を変更することにより、営業運転用の鉄道車両ＲＶに搭載した撮像装置１０を用いてレールＲの検査を行うことができる。このため、本実施形態の情報処理装置２０では、営業運転用の鉄道車両ＲＶによって、営業時間中にレールＲの検査を行うことができる。
【００５２】
また、本実施形態の情報処理装置２０は、鉄道車両ＲＶが、撮像装置１０が設置された車両９０を先頭として走行する場合に、第１の撮像画像を撮像すると判断し、鉄道車両ＲＶが、撮像装置１０が設置された車両９０を後端として走行する場合に、第２の撮像画像を撮像すると判断する。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、鉄道車両ＲＶの前端に位置する撮像装置１０を用いて進行方向の支障物を検出する機能を担保しつつ、鉄道車両ＲＶの後端に位置する撮像装置１０をレールＲの検査に利用することができる。
【００５３】
従来技術では、撮像装置１０は主として進行方向に存在する支障物の検出の用途で用いられていたため、撮像装置１０が鉄道車両ＲＶの進行方向の反対側（後方）を向いている場合は、撮像装置１０が有効に利用されていなかった。本実施形態の情報処理装置２０では、撮像装置１０が鉄道車両ＲＶの前方と後方のいずれを向いている場合にも、撮像装置１０の撮像画像を有効に利用することができる。
【００５４】
また、本実施形態の撮像装置１０は、所定位置を撮像可能な第１のレンズ１０３と、所定位置よりも鉄道車両ＲＶに近い位置を撮像可能な第２のレンズ１０４とを備える。本実施形態の情報処理装置２０は、第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、撮像装置１０を制御して第１のレンズ１０３を介して第１の撮像画像を撮像させ、第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、撮像装置１０を制御して第２のレンズ１０４を介して第２の撮像画像を撮像させる。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、１台の撮像装置１０によって撮像対象の位置が異なる第１の撮像画像と第２の撮像画像とを撮像することができる。
【００５５】
また、本実施形態の撮像装置１０は、撮像素子１０６と第１のレンズ１０３および第２のレンズ１０４との間に、透過軸方向を変更可能な第３の偏光フィルタ１０５を有する。本実施形態の情報処理装置２０は、第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を、第１のレンズ１０３を透過した第１の光１００を透過させる方向に制御し、第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、第３の偏光フィルタ１０５の透過軸方向を、第２のレンズ１０４を透過した第２の光２００を透過させる方向に制御する。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、撮像装置１０の設置角度や第１のレンズ１０３および第２のレンズ１０４を移動することなく、第１の撮像画像と第２の撮像画像とをすることができる。例えば、撮像装置１０がステレオカメラである場合、１組の撮像装置１０の設置角度が予め定められた位置から移動すると、ステレオ視差に誤差が生じる場合がある。本実施形態の情報処理装置２０によれば、撮像装置１０を移動しないため、このような誤差の発生を抑制することができる。
【００５６】
また、本実施形態における情報処理装置２０は、レールＲの状態として、レールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離の少なくとも１つを算出する。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、撮像装置１０によって撮像された第２の撮像画像から、レールＲの異常の有無を判断するために有用な情報を取得することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では第１のレール認識部２４１と第２のレール認識部２５１とは別々の機能部としたが、第１のレール認識部２４１と第２のレール認識部２５１の処理は１つの機能部が実行するものとしても良い。
【００５８】
また、撮像装置１０は、鉄道車両ＲＶの正面方向を撮像する場合はステレオカメラとして機能し、鉄道車両ＲＶに近い位置を撮像する場合にはステレオカメラを構成する１組の撮像装置１０のうちの１台を使用して単眼カメラとして機能しても良い。ステレオカメラと単眼カメラの切り替えは、撮像装置制御部２３０が行うものとしても良い。また、本実施形態のレール情報および支障物情報の内容は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。
【００５９】
（変形例）
情報処理装置２０のレール検査部２４０は、レールＲの異常の有無を判定する判定部をさらに備えても良い。例えば、判定部は、算出部２４２が算出したレールＲの軌間と、レールＲの曲率と、撮像装置１０からレールＲまでの距離に基づいて、レールＲの異常の有無を判定する。
【００６０】
より詳細には、判定部は、算出部２４２が算出したレールＲの軌間と、予め定められた軌間の基準値とを比較する。判定部は、算出部２４２が算出したレールＲの軌間と、軌間の基準値との差異が所定の閾値以上の場合に、レールＲが軌間狂いの異常を有すると判定する。また、判定部は、算出部２４２が算出したレールＲの曲率と、当該レールＲの位置情報に対応付けられて予め保存された曲率の基準値とを比較する。判定部は、算出部２４２が算出したレールＲの曲率と、曲率の基準値との差異が所定の閾値以上の場合に、レールＲが横方向の歪みを有すると判定する。また、判定部は、算出部２４２が算出した撮像装置１０からレールＲまでの距離が予め定められた基準と所定の閾値以上差異がある場合や、１対のレールＲ間で差異がある場合等に、レールＲが凹凸を有すると判定する。判定部は、判定した以上の有無と、レールＲの異常が検出された第２の撮像画像の撮像時刻における鉄道車両ＲＶの位置情報を対応付けて記憶部２７０に保存する。
【００６１】
また、出力部２６０は、判定部によって判定された異常の内容を表示装置４０に表示しても良い。軌間の基準値、曲率の基準値、および撮像装置１０からレールＲまでの距離の基準値は、例えば記憶部２７０に予め記憶される。また、判定部は、算出部２４２が算出した結果と過去のレール情報とを比較して、異常の有無を判定しても良い。なお、判定部が判定する異常の種類は、上述の例に限定されるものではない。
【００６２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、情報処理装置２０は、撮像装置１０内の偏光フィルタの透過軸方向を変更することによって、撮像装置１０の撮像範囲を変更していた。第２の実施形態では、情報処理装置２０は、撮像装置内の撮像素子を移動することによって撮像装置１０の撮像範囲を変更する。
【００６３】
本実施形態の鉄道車両ＲＶの構成は、図１で説明した第１の実施形態の構成と同様である。また、本実施形態の情報処理装置２０は、第１の実施形態と同様に、取得部２１０と、判断部２２０と、撮像装置制御部２３０と、レール検査部２４０と、支障物検出部２５０と、出力部２６０と、記憶部２７０とを備える。取得部２１０と、レール検査部２４０と、支障物検出部２５０と、出力部２６０と、記憶部２７０とは、第１の実施形態と同様の機能を備える。
【００６４】
本実施形態の撮像装置制御部２３０は、判断部２２０の判断結果に基づいて、撮像装置内の撮像素子を移動させることにより、撮像装置に第１の撮像画像または第２の撮像画像を撮像させる。
【００６５】
図５は、本実施形態にかかる撮像装置１０１０の構成の一例を示す図である。図５に示すように、撮像装置１０１０は、第１のレンズ１１０３と、第２のレンズ１１０４と、撮像素子１１０６と、接続部材１０７と、第１のレンズ鏡筒１０８と、第２のレンズ鏡筒１０９とを備える。
【００６６】
第１のレンズ１１０３および第２のレンズ１１０４は、図３で説明した第１の実施形態と同様である。また、第１の実施形態と同様に、第１の光１１００は第１のレンズ１１０３を透過した光であり、第２の光１２００は第２のレンズ１１０４を透過した光である。第１のレンズ鏡筒１０８は第１のレンズ１１０３を固定する支持筒である。また、第２のレンズ鏡筒１０９は第２のレンズ１１０４を固定する支持筒である。接続部材１０７は、撮像素子１１０６と、第１のレンズ鏡筒１０８と、第２のレンズ鏡筒１０９とを接続する。
【００６７】
本実施形態の撮像素子１１０６は、第１の実施形態の機能を備えた上で、撮像装置１０１０内で移動可能に設置される。より詳細には、撮像素子１１０６は、第１の光１１００を受光し、かつ、第２の光１２００を受光しない第１の位置と、第１の光１１００を受光せず、かつ、第２の光１２００を受光する第２の位置と、の間を移動可能に設置される。図５は、撮像素子１１０６が第２の位置に位置する状態を示す。
【００６８】
撮像素子１１０６の移動方法の一例として、本実施形態の接続部材１０７は不図示のレールを備えるものとする。また、撮像装置１０１０は、当該レール上に設置された撮像素子１１０６を移動させる動力を供給する不図示のモータ等を備える。当該モータは、撮像装置制御部２３０から送信される制御信号によって制御されるものとする。撮像素子１１０６は、接続部材１０７に設けられたレール上に設置され、当該レールに沿って第１の位置と第２の位置との間を移動する。撮像装置制御部２３０は、例えば、撮像装置１０１０のＣＰＵまたは制御回路等を介して撮像装置１０１０のモータを制御することにより、撮像素子１１０６を移動させるものとしても良い。
【００６９】
本実施形態の撮像装置制御部２３０は、鉄道車両ＲＶの進行方向に応じて、撮像素子１１０６の位置を制御する。より詳細には、撮像装置制御部２３０は、判断部２２０が第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、撮像素子１１０６を、第１のレンズ１１０３を透過した第１の光１１００を受光し、かつ、第２のレンズ１１０４を透過した第２の光１２００を受光しない第１の位置に移動させる。また、撮像装置制御部２３０は、判断部２２０が第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、撮像素子１１０６を、第１の光１１００を受光せず、かつ、第２の光１２００を受光する第２の位置に移動させる。
【００７０】
次に、以上のように構成された本実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出の処理について説明する。図６は、本実施形態にかかるレール検査および支障部検出の処理の流れの一例を示すフローチャートである。Ｓ１の加速度データの取得から、Ｓ２の鉄道車両ＲＶの進行方向の判断までは図４で説明した第１の実施形態のＳ１、Ｓ２の処理と同様である。
【００７１】
判断部２２０は、撮像装置１０１０が設置された車両９０が鉄道車両ＲＶの後端に位置すると判断した場合（Ｓ２“Ｙｅｓ”）、第２の撮像画像を撮像すると判断する。この場合、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０１０を制御して第２の撮像画像を撮像させる。具体的には、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０１０に対して制御信号を送信して、撮像素子１１０６を第２の位置に移動させる（Ｓ１０３）。この場合、撮像素子１１０６は、第２のレンズ１１０４を透過した第２の光１２００を受光して、第２の撮像画像を撮像する。
【００７２】
Ｓ４の第２の撮像画像の取得から、Ｓ８の出力の処理までは図４で説明した第１の実施形態のＳ４〜Ｓ８の処理と同様である。
【００７３】
また、判断部２２０は、撮像装置１０１０が搭載された車両９０が鉄道車両ＲＶの先頭に位置すると判断した場合（Ｓ２“Ｎｏ”）、第１の撮像画像を撮像すると判断する。この場合、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０１０を制御して第１の撮像画像を撮像させる。具体的には、撮像装置制御部２３０は、撮像装置１０１０に対して制御信号を送信して、撮像素子１１０６を第１の位置に移動させる（Ｓ１０９）。この場合、撮像素子１１０６は、第１のレンズ１１０３を透過した第１の光１１００を受光して、第１の撮像画像を撮像する。
【００７４】
Ｓ１０の第１の撮像画像の取得から、Ｓ１５の出力の処理までは図４で説明した第１の実施形態のＳ１０〜Ｓ１５の処理と同様である。
【００７５】
このように、本実施形態の情報処理装置２０は、第１の撮像画像を撮像すると判断した場合に、撮像素子１１０６を第１の位置に移動させ、第２の撮像画像を撮像すると判断した場合に、撮像素子１１０６を第２の位置に移動させる。このため、本実施形態の情報処理装置２０によれば、第１の実施形態の効果を備えた上で、第１の光１１００および第２の光１２００を偏光せずに撮像装置１０１０の撮像範囲を切り替えて支障物の検出とレールＲの状態の検査とを行うことができる。
【００７６】
以上説明したとおり、第１、第２の実施形態の情報処理装置２０によれば、鉄道車両ＲＶの進行方向に応じて第１の撮像画像または第２の撮像画像とを撮像するため、営業用の鉄道車両ＲＶを用いてレールＲの検査を効率的に行うことができる。
【００７７】
第１、第２の実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００７８】
また、第１、第２の実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、第１、第２の実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、第１、第２の実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００７９】
第１、第２の実施形態の情報処理装置２０で実行されるレール検査および支障部検出プログラムは、上述した各部（取得部、判断部、撮像装置制御部、レール検査部、第１のレール認識部、算出部、支障物検出部、第２のレール認識部、監視領域設定部、検出部、出力部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からレール検査および支障部検出プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、取得部、判断部、撮像装置制御部、レール検査部、第１のレール認識部、算出部、支障物検出部、第２のレール認識部、監視領域設定部、検出部、出力部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０１０  撮像装置
２０，２０ａ，２０ｂ  情報処理装置
３０，３０ａ，３０ｂ  記録装置
４０，４０ａ，４０ｂ  表示装置
９０，９０ａ，９０ｂ  車両
１００，１１００  第１の光
１０１  第１の偏光フィルタ
１０２  第２の偏光フィルタ
１０３，１１０３  第１のレンズ
１０４，１１０４  第２のレンズ
１０５  第３の偏光フィルタ
１０６，１１０６  撮像素子
２００，１２００  第２の光
２１０  取得部
２２０  判断部
２３０  撮像装置制御部
２４０  レール検査部
２４１  第１のレール認識部
２４２  算出部
２５０  支障物検出部
２５１  第２のレール認識部
２５２  監視領域設定部
２５３  検出部
２６０  出力部
２７０  記憶部
Ｒ  レール
ＲＶ  鉄道車両
【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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