(57)【要約】【課題】伝送データ量の増大を抑制して無線ネットワークの帯域の圧迫を防止する。【解決手段】列車１は、列車１の周辺状況を撮影し撮影した列車１の周辺状況からモニタリング領域を切り出すカメラ１０１と、カメラ１０１の出力を用いてモニタリング領域の映像信号を生成する映像信号生成部１０２と、モニタリング領域の映像信号を送信する映像信号送信部１０３とを有する。管制室２は、映像信号送信部１０３から無線ネットワークを介して送信されたモニタリング領域の映像信号を受信する映像信号受信部２０１と、モニタリング領域の映像信号を表示する映像表示部２０２とを有する。【選択図】図２
2019001203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管制室から無線ネットワークを介して列車の遠隔運転を支援する鉄道運転支援システムであって、
前記列車は、
前記列車の周辺状況を撮影し、前記撮影した前記列車の周辺状況からモニタリング領域を切り出すカメラと、
前記カメラの出力を用いて、前記モニタリング領域の映像信号を生成する映像信号生成部と、
前記モニタリング領域の映像信号を送信する映像信号送信部と、を有し、
前記管制室は、
前記映像信号送信部から前記無線ネットワークを介して送信された前記モニタリング領域の映像信号を受信する映像信号受信部と、
前記モニタリング領域の映像信号を表示する映像表示部と、
を有することを特徴とする鉄道運転支援システム。
【請求項２】
前記カメラは、
撮影した前記列車の周辺状況の画像から、前記列車の進行方向の線路を検出して、前記進行方向の周辺領域の映像信号を前記モニタリング領域として切り出し、
前記映像表示部は、
前記モニタリング領域として、前記進行方向の周辺領域の映像信号をリアルタイムに表示することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項３】
前記列車は、
前記映像信号生成部が生成する前記映像信号の解像度とフレームレートの少なくとも一つを、前記モニタリング領域内の複数の区分ごとに制御する映像信号制御部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項４】
前記列車は、
前記カメラの出力に基づいて、前記モニタリング領域内の対象物体を検出する物体検出部を更に有し、
前記映像信号制御部は、前記物体検出部の出力に基づいて、前記対象物体を含む区分の前記映像信号の前記解像度と前記フレームレートの少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項３に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項５】
前記映像信号制御部は、前記映像信号生成部に前記対象物体を含む区分の静止画像信号の生成を指示し、
前記映像信号生成部は、前記映像信号制御部からの前記指示に基づいて、前記静止画像信号を生成して前記映像信号に重畳することを特徴とする請求項３に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項６】
前記管制室は、
前記映像信号制御部が行う制御内容を指示する映像制御指示部を更に有することを特徴とする請求項３に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項７】
前記列車は、
前記映像信号生成部が生成した前記映像信号のデータ量を圧縮する映像信号圧縮部を更に有し、
前記管制室は、
前記映像信号圧縮部で圧縮された前記映像信号の前記データ量を復元する映像信号復元部を更に有し、
前記映像信号送信部は、前記ネットワークを介して前記圧縮された前記映像信号を前記管制室に送信し、
前記映像信号受信部は、前記圧縮された前記映像信号を受信し、
前記映像信号復元部は、前記映像信号受信部から出力された前記圧縮された前記映像信号を復元し、
前記映像表示部は、前記映像信号復元部が復元した前記映像信号をリアルタイムに表示することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項８】
前記列車は、
前記列車の現在の走行位置情報を取得する走行位置情報取得部を更に有し、
前記管制室は、
軌道映像データベースを格納した復元用ストレージを更に有し、
前記映像信号圧縮部は、前記走行位置情報を前記映像信号のメタデータとして付与し、
前記映像信号復元部は、前記映像信号受信部が受信した前記映像信号の前記メタデータから取得した前記走行位置情報に基づいて、前記復元用ストレージに格納された前記軌道映像データベースから復元に必要な映像データを抽出して前記映像信号を復元することを特徴とする請求項７に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項９】
前記列車は、
前記軌道映像データベースを格納した圧縮用ストレージを更に有し、
前記映像信号圧縮部は、前記現在の走行位置情報に基づいて情報前記圧縮用ストレージに格納された前記軌道映像データベースから映像データを抽出し、前記映像信号生成部が生成した前記映像信号との差分を出力し、
前記映像信号送信部は、前記無線ネットワークを介して前記映像信号の差分を前記管制室に送信し、
前記映像信号受信部は、前記映像信号の差分を受信し、
前記映像信号復元部は、前記現在の走行位置情報に基づいて、前記復元用ストレージに格納された前記軌道映像データベースから映像データを抽出して、前記映像信号の差分と併せて前記映像信号を復元することを特徴とする請求項８に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項１０】
前記軌道映像データベースは、同一線区を過去に走行した前記列車が収集した映像データに基づいて作成されることを特徴とする請求項８に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項１１】
前記管制室は、
前記列車の速度を制御するための速度制御信号を送信する速度制御信号送信部を更に有し、
前記列車は、
前記速度制御信号を受信する速度制御信号受信部と、
前記速度制御信号受信部から出力された前記速度制御信号に基づいて前記列車の速度制御を指示する速度制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項１２】
前記列車は、
前記カメラの出力に基づいて、前記モニタリング領域内の対象物体を検出し、前記対象物体の検出結果に応じて速度制御信号を生成して出力する物体検出部と、
前記物体検出部が出力した前記速度制御信号に基づいて前記列車の速度を自動的に制御する速度制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項１３】
前記管制室は、
前記映像信号受信部が出力する前記映像信号に基づいて、前記映像信号の質に応じた速度制御信号を生成する速度制御信号生成部を更に有し、
前記列車は、
前記映像信号の質に応じた速度制御信号に基づいて、前記列車の速度を自動的に制御する速度制御部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項１４】
前記列車は、
前記列車の走行位置に応じて前記無線ネットワークを切り替えるネットワーク切替部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道運転支援システム。
【請求項１５】
管制室から無線ネットワークを介して列車の遠隔運転を支援する鉄道運転支援システムであって、
前記列車は、
前記列車の周辺状況を撮影するカメラと、
前記カメラが撮像した前記列車の周辺状況からモニタリング領域を切り出す切り出し処理部と、
前記切り出し処理部の出力であるモニタリング領域の映像信号を生成する映像信号生成部と、
前記モニタリング領域の映像信号を送信する映像信号送信部と、
を有し、
前記管制室は、
前記映像信号送信部から前記無線ネットワークを介して送信された前記モニタリング領域の映像信号を受信する映像信号受信部と、
前記モニタリング領域の映像信号を表示する映像表示部と、
を有することを特徴とする鉄道運転支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道運転支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道運転支援システムの主な用途として、例えば、遠隔地にある管制室で列車の周辺状況をモニタリングしながら行う遠隔運転がある。列車の遠隔運転では、列車の周辺状況を把握するために、列車に搭載したカメラで撮影したモニタリング映像を、無線ネットワーク等の回線を介して管制室にリアルタイムに伝送する方式が有用である。
【０００３】
このような回線を介して画像情報を送受する画像情報送受システムとして、例えば、特許文献１がある。特許文献１では、送信局は、過去に送信した画像情報とこれから送信する画像情報との差分を抽出し、抽出された差分に係る画像情報を送信する。これによって、差分に係る画像情報が送信され、１度に送信する情報量を少なくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３１５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、鉄道運転支援システムにおいては、高速で移動する列車に搭載したカメラによるモニタリングでは映像のブレが顕著に現れる。このため、特許文献１のように、差分に係る画像情報を送信する技術では、過去の画像情報との差分、即ち伝送データ量が増大してしまい無線ネットワークの帯域を圧迫する。
【０００６】
本発明の目的は、伝送データ量の増大を抑制して無線ネットワークの帯域の圧迫を防止することが可能な鉄道運転支援システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の鉄道運転支援システムは、管制室から無線ネットワークを介して列車の遠隔運転を支援する鉄道運転支援システムであって、前記列車は、前記列車の周辺状況を撮影し、前記撮影した前記列車の周辺状況からモニタリング領域を切り出すカメラと、前記カメラの出力を用いて、前記モニタリング領域の映像信号を生成する映像信号生成部と、前記モニタリング領域の映像信号を送信する映像信号送信部と、を有し、前記管制室は、前記映像信号送信部から前記無線ネットワークを介して送信された前記モニタリング領域の映像信号を受信する映像信号受信部と、前記モニタリング領域の映像信号を表示する映像表示部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様の鉄道運転支援システムは、管制室から無線ネットワークを介して列車の遠隔運転を支援する鉄道運転支援システムであって、前記列車は、前記列車の周辺状況を撮影するカメラと、前記カメラが撮像した前記列車の周辺状況からモニタリング領域を切り出す切り出し処理部と、前記切り出し処理部の出力であるモニタリング領域の映像信号を生成する映像信号生成部と、前記モニタリング領域の映像信号を送信する映像信号送信部と、を有し、前記管制室は、前記映像信号送信部から前記無線ネットワークを介して送信された前記モニタリング領域の映像信号を受信する映像信号受信部と、前記モニタリング領域の映像信号を表示する映像表示部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、伝送データ量の増大を抑制して無線ネットワークの帯域の圧迫を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の鉄道運転支援システムで実現可能な遠隔運転の模式図である。
【図２】実施例１の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する図である。
【図３（ａ）】実施例１の鉄道運転支援システムで使用するカメラの領域切り出しの模式図（切り出し前）である。
【図３（ｂ）】実施例１の鉄道運転支援システムで使用するカメラの領域切り出しの模式図（切り出し後）である。
【図４】実施例２の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する図である。
【図５】実施例２の実施形態の鉄道運転支援システムを構成する映像信号制御部による解像度乃至フレームレートの区分的な制御の一例を説明する図である。
【図６】図４に示す実施例２の鉄道運転支援システムに物体検出部を追加した構成を説明する図である。
【図７】実施例２の鉄道運転支援システムの動作の一例を示す模式図である。
【図８】図６に示す実施例２の鉄道運転支援システムに映像制御指示部を追加した構成を説明する図である。
【図９】実施例２の鉄道運転支援システムで用いられる内部処理のフローチャートを説明するための模式図である。
【図１０】実施例３の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する図である。
【図１１】図１０に示す実施例３の鉄道運転支援システムに走行位置情報取得部と復元用ストレージを追加した構成を説明する図である。
【図１２】図１１に示す実施例３の鉄道運転支援システムに圧縮用ストレージを追加した構成を説明する図である。
【図１３（ａ）】図１０に示す実施例３の鉄道運転支援システムの動作の一例を示す模式図である。
【図１３（ｂ）】図１１に示す実施例の鉄道運転支援システムの動作の一例を示す模式図である。
【図１３（ｃ）】図１２に示す実施例３の鉄道運転支援システムの動作の一例を示す模式図である。
【図１４（ａ）】実施例３の鉄道運転支援システムにおいて現在の列車の周辺状況と合致するように軌道映像データベースを補正することが可能なシーンの模式図（晴天時）である。
【図１４（ｂ）】実施例３の鉄道運転支援システムにおいて現在の列車の周辺状況と合致するように軌道映像データベースを補正することが可能なシーンの模式図（曇天時）である。
【図１５】高速で移動する列車に搭載したカメラによる映像において顕著に現れるブレを説明するための模式図である。
【図１６】実施例３の鉄道運転支援システムで用いられる内部処理のフローチャートを説明するための模式図である。
【図１７】実施例３の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する図である。
【図１８】図６に示す実施例２の鉄道運転支援システムに速度制御信号受信部、速度制御部及び速度制御信号送信部を追加し、さらに管制室側に速度制御信号生成部を追加した構成を説明する図である。
【図１９】実施例２の鉄道運転支援システムで実現可能なプラットフォームモニタリング映像の伝送を説明する模式図である。
【図２０】実施例６の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する図である。
【図２１】実施例６の鉄道運転支援システムで実現可能な遠隔運転の模式図である。
【図２２】実施例７の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１は、モニタリング領域を切り出す機能を有するカメラを使用することにより、遠隔運転において重要度の高い領域のみを抽出し、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減し、モニタリング映像をリアルタイムに伝送する。
【００１３】
［鉄道運転支援システムで実現可能な遠隔運転］
図１を参照して、実施例１の鉄道運転支援システムで実現可能な遠隔運転について説明する。
【００１４】
実施例１における遠隔運転では、列車１から離れた遠隔地に在る管制室２において、運転士６が列車１の運転を行うものである。ここで、運転士６は列車１の運転にあたって周辺状況を把握するために、列車１に搭載したカメラ１０１を介してモニタリングを行う。カメラ１０１によって撮影され、列車１において生成された映像信号は、ネットワークを介して管制室２に伝送され、表示部２０２によってモニタリングが可能となる。
【００１５】
ネットワークは、ネットワーク網３、列車接続ネットワーク４、管制室接続ネットワーク５によって構成される。ネットワーク網３と管制室接続ネットワーク５は、有線ネットワークにて構築可能である。列車接続ネットワーク４は、走行中の列車１と接続するため無線ネットワークで構築される。
【００１６】
無線ネットワークは有線ネットワークと比較して帯域が狭く不安定である。遠隔運転では障害物発見時の非常ブレーキ制御を代表とするように動作の即時性が強く要求されるため、大容量の映像信号データの伝送は工夫を要する。実施例１の鉄道運転支援システムは、撮影した列車の周辺状況からモニタリング領域を切り出して出力するカメラを用いる。このようなカメラを用いることにより、無線ネットワークの環境下においてもモニタリング映像をリアルタイムに伝送可能とすることを目的とする。
【００１７】
［システム構成］
実施例１の鉄道運転支援システムの構成と動作について説明する。実施例１の鉄道運転支援システムは、図２に示す通り、列車１に搭載したカメラ１０１、映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３と、管制室２に設置した映像信号受信部２０１及び映像表示部２０２を有する。
【００１８】
カメラ１０１は、列車の周辺状況を撮影し、モニタリングの対象となる領域を切り出して出力する。カメラ１０１の出力は、映像信号生成部１０２に入力されたのちに映像信号に変換され、映像信号送信部１０３より送信される。映像信号は、無線ネットワークである列車接続ネットワーク４、ネットワーク網３、管制室接続ネットワーク５を介して管制室２に到達する。映像信号受信部２０１は、列車１から送信された映像信号を受信し、映像表示部２０２は映像信号を映像に変換して運転士６に提供する。
【００１９】
図３（ａ）乃至図３（ｂ）は、本実施例の鉄道運転支援システムで使用するカメラ１０１の領域切り出しの模式図であり、線路を検出することで列車の進行方向の映像を切り出して出力する。ここで、カメラ１０１のレンズの水平画角は、左右にカーブする線路を包含する値に設定している。このため、図３（ａ）に示すように、線路Ｆ３０２が切り出し前の映像フレームＦ３０１において左端に写っているような場合は、列車の進行領域から離れた右側の領域の重要性は下がる。そのため、カメラ１０１は線路Ｆ３０２の位置に基づき、切り出し領域Ｆ３０３を算出し、前記領域を切り出して出力する。
【００２０】
図３（ｂ）に示す切り出し後の映像フレームＦ３０４は、列車の遠隔運転において重要となる列車の進行方向の状況が切り出されたフレームとなる。実施例１において、切り出し機能を有するカメラを使用することにより、遠隔運転において重要度の高い領域のみを抽出し、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減することが可能となる。
【００２１】
以上説明したように、実施例１では、モニタリング領域を切り出す機能を有するカメラを使用する。これにより、遠隔運転において重要度の高い領域のみを抽出し、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減し、モニタリング映像をリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを実現可能である。
【実施例２】
【００２２】
図４を参照して、実施例２の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する。実施例２は、映像信号の解像度乃至フレームレートを区分的に制御する。これにより、遠隔地からのモニタリングに際して重要な情報を保持しつつ、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減し、モニタリング映像をリアルタイムに伝送する。
【００２３】
［システム構成］
実施例２の鉄道運転支援システムの構成と動作について説明する。  
実施例２の鉄道運転支援システムは、図４に示す通り、列車１に搭載したカメラ１０１、映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３、映像信号制御部１０４と、管制室２に設置した映像信号受信部２０１及び映像表示部２０２を有する。実施例２の鉄道運転支援システムは、実施例１の鉄道運転支援システムに、映像信号制御部１０４を追加した構成である。
【００２４】
映像信号制御部１０４は、映像信号生成部１０２が生成する映像信号の解像度乃至フレームレートを区分的に制御する機能を有する。例えば、フレーム内において視認性の低い遠方領域は元の解像度を維持し、列車の近辺で十分明瞭に視認可能な領域は解像度を下げる。尚、映像信号制御部１０４は、映像信号生成部１０２が生成する映像信号の解像度とフレームレートの少なくとも一つを区分的に制御するようにしても良い。
【００２５】
さらに、フレーム内において高速に変化し得る領域は元のフレームレートを維持し、他の領域はフレームレートを下げる制御を行う。これにより、遠隔地からのモニタリングに際して重要な情報を保持しつつ、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減することが可能となる。
【００２６】
図５は、映像信号制御部１０４による解像度乃至フレームレートの区分的な制御の一例である。図５に示す例では、高解像度かつ低フレームレート領域Ｆ５０１、低解像度かつ高フレームレート領域Ｆ５０２、低解像度かつ低フレームレート領域Ｆ５０３に分割して解像度乃至フレームレートを制御している。
【００２７】
Ｆ５０１は遠方であるため、視認性を確保するためには高解像度であることが望ましい。一方、遠方では映像の動きが遅く、さらには列車が到達するまでには時間差があるため、フレームレートを低下させることで伝送データ量を削減する。Ｆ５０２は近〜中距離であり、Ｆ５０１と比較して視認性は高いため、解像度の低下が許容される。一方、列車が到達するまでの時間差が小さいため、高フレームレートであることが望ましい。
【００２８】
Ｆ５０３は、ヒトや車の立入等は起こり得ないため、モニタリングの重要性は低く、低解像度乃至低フレームレートが許容される。前記理由につきＦ５０３は、例えば単色で塗り潰すことでテクスチャ情報を消去し、伝送データ量のさらなる削減を図る制御方式を採用しても良い。解像度乃至フレームレートの制御方式はこれに限定されるものではなく、他の領域分割乃至数値設定を行っても良い。
【００２９】
図６は、図４に示す実施例２の鉄道運転支援システムに、物体検出部１０５を追加した構成である。物体検出部１０５は、カメラ１０１の出力から注視すべき物体を検出する機能を有する。ここで、注視すべき物体とは、線路内に立ち入るヒトや車といった、列車の運転に支障をきたす障害物や、通常時には存在しない臨時標識等がある。
【００３０】
物体検出部１０５の検出方法としては、テンプレートマッチングや機械学習活用、さらには追加でカメラを搭載する場合は、複数カメラ連携による三次元計測等がある。物体検出部１０５が注視すべき物体を見つけた場合、検出結果を映像信号制御部１０４に入力する。これにより、映像信号制御部１０４は物体を含む近傍領域の解像度乃至フレームレートは低下させずに高視認性を保ち、運転士６に注意を促すことが可能となる。
【００３１】
さらに、映像信号制御部１０４に静止画像信号の生成を指示する機能を持たせ、映像信号生成部１０２は静止画像信号を作成し、ポップアップとして映像信号に重畳しても良い。これにより、伝送データ量を削減しつつ運転士６に注意を促すことが可能になる。この物体を含む近傍領域の映像信号乃至静止画像信号を作成するにあたり、拡大処理や超解像処理を適用し、運転士６の視認性をさらに向上させる方式をとっても良い。
【００３２】
図７は、映像信号制御部１０４と物体検出部１０５を具備する実施例２の鉄道運転支援システムの動作の一例を示す模式図である。
【００３３】
カメラ１０１の出力から物体検出部１０５がヒトＦ７０１を検出した場合、映像信号制御部１０４はヒトＦ７０１を含む近傍領域の静止画像信号の生成を映像信号生成部１０２に指示する。映像信号生成部１０２は映像信号に静止画像信号をポップアップＦ７０２として重畳する。
【００３４】
静止画像信号は、映像信号生成部１０２において映像信号に埋め込んでもよいし、別コンテンツとして分離した状態で伝送した後、管制室２の映像表示部２０２にて重畳表示する方式をとっても良い。この方式により、正常時は解像度乃至フレームレートをフレーム内で区分的に制御しつつ、注視すべき物体が検出された場合は、物体の視認性を確保するために物体を含む近傍領域の解像度乃至フレームレートを上げる、又は静止画像信号を作成することが可能となる。
【００３５】
図８は、図６に示す実施例の鉄道運転支援システムに、映像制御指示部２０３を追加した構成である。映像制御指示部２０３は管制室２にあり、映像信号制御部１０４が解像度乃至フレームレートを制御する領域や数値設定を指示する。列車を運転中の運転士６が特定の領域を特に注視したい場合に、映像制御指示部２０３を介して指示を出すことが可能となる。映像制御指示部２０３の実現方法としては、映像表示部２０２上で行うマウス乃至キーボード操作や、運転士６の注視点を認識するデバイスを用いてハンズフリーで行う方法等が考えられる。
【００３６】
［動作シーケンス］
実施例２の処理フローの一例を示す。図９は、図６に示す実施例２の内部処理の一例を説明するフローチャートである。
【００３７】
列車１側の処理部は、起動後先ずステップＳ９１０１において外部入力の確認を行う。外部入力とは、例えば映像制御指示部２０３からの制御指示等である。
【００３８】
次に、ステップＳ９１０２において、カメラ１０１が出力する切り出し映像を取得する。  
次に、ステップＳ９１０３において、切り出し映像から注視すべき物体の検出を行う。ステップＳ９１０４では物体有無の判定を行い、物体が検出された場合はステップＳ９１０５において物体近傍領域の座標情報を抽出する。
【００３９】
次いで、ステップＳ９１０６において、前記座標情報やステップＳ９１０１で取得した制御指示を考慮の上、解像度乃至フレームレートを区分的に制御するための各種情報を生成し、ステップＳ９１０７において前記各種情報を用いて映像信号を生成する。
【００４０】
ステップＳ９１０８では静止画像生成指示の確認を行い、静止画像を生成する場合は、ステップＳ９１０９において映像信号への埋め込み乃至別コンテンツとしての静止画像信号生成を行う。これらの映像信号乃至静止画像信号を、ステップＳ９１１０においてネットワークに送信する。
【００４１】
ステップＳ９１１１では終了要求の確認を行い、動作を継続する場合はステップＳ９１０１に戻り、次の映像フレームの処理を行う。
【００４２】
管制室２側の処理部は、起動後先ずステップＳ９２０１において外部入力の確認を行い、次にステップＳ９２０２において映像信号を受信する。
【００４３】
ステップＳ９２０３では受信データの有無を確認し、映像信号を受信している場合はステップＳ９２０４に進み、映像信号を映像に変換して表示する。ステップＳ９２０５では終了要求の確認を行い、動作を継続する場合はステップＳ９２０１に戻り、次の映像フレームの処理を行う。
【００４４】
以上のような処理フローを取ることにより、実施例２の内部処理を連続的に行う鉄道運転支援システムを実現可能である。
【００４５】
以上説明したように、実施例２では、映像信号の解像度乃至フレームレートを区分的に制御する。これにより、遠隔地からのモニタリングに際して重要な情報を保持しつつ、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減する。この結果、モニタリング映像をリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを実現可能である。
【実施例３】
【００４６】
図１０を参照して、実施例３の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する。  
実施例３は、軌道映像データベースを適宜使用しながら映像信号の圧縮と復元を行う。これにより、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減し、モニタリング映像をリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを提供する。
【００４７】
［システム構成］
実施例３である鉄道運転支援システムの構成と動作について説明する。  
実施例３の鉄道運転支援システムは、図１０に示す通り、列車１に搭載したカメラ１０１、映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３、映像信号圧縮部１０６と、管制室２に設置した映像信号受信部２０１、映像表示部２０２及び映像信号復元部２０４を有する。実施例３の鉄道運転支援システムは、実施例１の鉄道運転支援システムに、映像信号圧縮部１０６と映像信号復元部２０４を追加した構成である。
【００４８】
映像信号圧縮部１０６は、映像信号生成部１０２が生成した映像信号のデータ量を削減し、映像信号送信部１０３に伝達する。そして、映像信号受信部２０１が受信した前記データ量が削減された映像信号は、映像信号復元部２０４に入力され、映像信号圧縮部１０６に入力する前の映像信号と同等の情報有する映像信号に復元され、映像表示部２０２によって映像として表示される。ここで、データ量削減の方法としては、例えばフレーム間引きがある。このとき映像信号復元部２０４は、フレームが間引かれた映像信号に対してインター予測を適用しフレーム間の情報を補完する。
【００４９】
図１１は、図１０に示す実施例３の鉄道運転支援システムに、走行位置情報取得部１０７と、復元用ストレージ２０５を追加した構成である。走行位置情報取得部１０７は、Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）等の位置情報取得デバイスを使用することで列車の現在の位置情報を取得し、映像信号圧縮部１０６に伝達する。映像信号圧縮部１０６は、前記位置情報を映像信号のメタデータとして付与することで、列車１の位置情報付きの映像信号が管制室２に伝送される。
【００５０】
映像信号復元部２０４は、映像信号受信部２０１によって受信された位置情報付き映像信号から位置情報を抽出する。復元用ストレージ２０５には、軌道映像データベースが格納されている。映像信号復元部２０４は前記位置情報に基づいて復元用ストレージ２０５にアクセスし、軌道映像データベースから復元に必要な映像データを抽出し、これを用いて映像信号の復元を行う。
【００５１】
軌道映像データベースを用いた復元方法としては、例えば、映像信号圧縮部１０６がフレーム間引きによってデータ量削減を行う場合、軌道映像データベースとして同線区における過去の撮影映像をフレーム間引き無しの状態で軌道映像データベースとして保存しておく。映像信号復元部２０４は位置情報を手がかりにフレーム間引き無しの過去の映像データを抽出し、映像信号受信部２０１が受信した現在の映像信号との乖離を埋めるように前記映像データを補正する。これにより、現在の周辺状況と合致する映像信号を、フレーム間引きが無い状態で取得することが可能となる。軌道映像データベースの作成は、同線区を直近に走行した列車から撮影した映像のみを使用する方法や、汎用性を持たせるために同線区における過去複数回の撮影映像を混合させて好適な映像を作成する方法等がある。
【００５２】
図１２は、図１１に示す実施例の鉄道運転支援システムに、圧縮用ストレージ１０８を追加した構成である。圧縮用ストレージ１０８には、管制室２側に在る復元用ストレージ２０５と同一の軌道映像データベースを格納しておく。映像信号圧縮部１０６は、走行位置取得部１０７が取得した現在の位置情報に基づいて圧縮用ストレージ１０８にアクセスする。同位置における過去の撮影映像を抽出すると、映像信号生成部１０２が生成した現在の周辺状況の映像信号との差分を計算し、映像信号送信部１０３は前記差分をネットワークに送信する。映像信号復元部２０４は、位置情報に基づいて軌道映像データベースから過去の映像データを抽出すると、前記差分をこれに加算する。
【００５３】
これにより、現在の周辺状況と合致する映像信号を取得することが可能となる。本構成によると、映像信号送信部１０３から送信される差分は、元の映像信号と比較してデータ量が小さいため、フレームを間引かずに狭帯域の無線ネットワーク内を伝送することが可能となる。列車に搭載する圧縮用ストレージ１０８には、列車が走行し得る全線区の軌道映像データベースを格納しても良いが、容量に制約がある場合は、走行線区の始発駅において該線区のみの軌道映像データベースをダウンロードして使用する方法等が考えられる。
【００５４】
図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は、それぞれ図１０乃至図１２に示す実施例の鉄道運転支援システムの動作の一例を示す模式図である。各図の横軸は時刻であり、縦軸は本来画素数に依存する次元数のベクトルで表される映像データを、一次元の変数に簡略化して表したものである。
【００５５】
Ｆ１３０１は現在走行中の列車で取得した映像データの変動を示し、Ｆ１３０２は同位置における軌道映像データベースの変動を示す。Ｆ１３０３はフレーム間引き方式における伝送データ量を示す。Ｆ１３０４は差分方式における伝送データ量を示す。Ｆ１３０５は図１０に示す構成の鉄道運転支援システムにおいてフレーム間引き方式を適用し、インター予測により復元した映像データを示す。
【００５６】
Ｆ１３０６は図１１に示す構成の鉄道運転支援システムにおいてフレーム間引き方式を適用し、軌道映像データベースを用いて復元した映像データを示す。Ｆ１３０７は図１２に示す構成の鉄道運転支援システムにおいて差分方式を適用し、軌道映像データベースを用いて復元した映像データを示す。
【００５７】
インター予測に基づくＦ１３０５は、時間軸方向に細かい分解能で映像データを復元することは難しいが、図１０に示すように簡略な構成で映像を復元することが可能である。
【００５８】
フレーム間引き方式と軌道映像データベースに基づくＦ１３０６は、現在の列車の周辺状況に合致するように軌道映像データベースを補正して使用する。このため、軌道映像データベースには存在しない局所的な映像変動を復元することは難しい。しかし、図１１に示すように列車１の内部と比較して設置制約の低い管制室２側にのみストレージを設置することで、時間軸方向に細かい分解能で映像データを復元することが可能となる。
【００５９】
ここで、図１１に示す構成において、現在の列車の周辺状況と合致するように軌道映像データベースを補正することが可能なシーンの例を図１４（ａ）乃至図１４（ｂ）に示す。図１４（ａ）は晴天時の周辺状況のシーンを示し、図１４（ｂ）は曇天時の周辺状況のシーンを示す。
【００６０】
晴天時のシーンと比較すると、曇天時のシーンは全体的に暗く、コントラストが低い映像となるが、天候の変化は時間軸方向に非常に緩やかである。このため、図１３（ｂ）に示すＦ１３０２に対するＦ１３０６のように、一律の係数を乗算するような簡易な補正で、現在の列車の周辺状況に合致するように軌道映像データベースを補正することが可能である。
【００６１】
差分方式と軌道映像データベースに基づくＦ１３０７は、データ量が小さい差分のみを間引きの無い状態で送信するため、軌道映像データベースには存在しない局所的な映像変動も復元することが可能となる。図１０乃至図１２に示す構成は、走行する列車の最大速度や搭載可能な装置規模、さらには要求復元性能等を考慮の上に選択すればよい。
【００６２】
最後に、本実施例の鉄道運転支援システムにおいて、モニタリング領域を切り出す機能を有するカメラ１０１を使用することの効果を説明する。
【００６３】
図１１に示す構成を適用する場合、現在の列車の周辺状況と軌道映像データベースの差分が小さいほど、復元性能は向上する。しかし、高速で移動する列車に搭載したカメラによる映像では、図１５に示すようにブレが顕著に現れるため、同一の位置における映像データであってもばらつきが生じる。そこで、モニタリング領域を切り出すカメラ１０１を使用することで、映像のブレを抑え、復元性能を向上させることが可能となる。
【００６４】
さらに、過去複数回の撮影映像を混合させて好適な映像を作る方式においても、映像毎のばらつきが小さいほど、信頼度の高い軌道映像データベースを作成することが可能となる。これに加えて、図１２に示す構成による差分方式を適用する場合、映像毎のばらつきの大きさは伝送データ量の大きさに直結するため、モニタリング領域を切り出すカメラ１０１を使用することにより、伝送データ量をより小さく抑えることが可能となる。これにより、もしネットワークの帯域に余裕が生じた場合は、さらに高解像度の状態で映像信号を伝送することが可能になるといった効果も生まれる。
【００６５】
［動作シーケンス］
実施例３の処理フローの一例を示す。図１６は、図１２に示す実施例の内部処理の一例を説明するフローチャートである。
【００６６】
列車１側の処理部は、起動後先ずステップＳ１６１０１において外部入力の確認を行い、次にステップＳ１６１０２において、カメラ１０１が出力する切り出し映像を取得し、ステップＳ１６１０３において、前記切り出し映像の映像信号を生成する。
【００６７】
ステップＳ１６１０４では走行位置情報を取得し、前記映像信号にメタデータとして付与すると共に、これに基づいてステップＳ１６１０５では、軌道映像データベースから同位置における過去の映像データを抽出する。
【００６８】
次いで、ステップＳ１６１０６において、ステップＳ１６１０３において生成した映像信号と前記過去の映像データの差分を計算し、ステップＳ１６１０７において差分映像信号をネットワークに送信する。ステップＳ１６１０８では終了要求の確認を行い、動作を継続する場合はステップＳ１６１０１に戻り、次の映像フレームの処理を行う。
【００６９】
管制室２側の処理部は、起動後先ずステップＳ１６２０１において外部入力の確認を行い、次にステップＳ１６２０２において差分映像信号を受信する。ステップＳ１６２０３では受信データの有無を確認し、差分映像信号を受信している場合はステップＳ１６２０４に進み、差分映像信号のメタデータから位置情報を抽出する。これに基づいてステップＳ１６２０５では、軌道映像データベースから同位置における過去の映像データを抽出する。
【００７０】
次いで、ステップＳ１６２０６において、前記差分映像信号に前記過去の映像データを加算することで映像信号を復元し、ステップＳ１６２０７において映像信号を映像に変換して表示する。ステップＳ１６２０８では終了要求の確認を行い、動作を継続する場合はステップＳ１６２０１に戻り、次の映像フレームの処理を行う。
【００７１】
以上のような処理フローを取ることにより、実施例３の内部処理を連続的に行う鉄道運転支援システムを実現可能である。
【００７２】
以上説明したように、実施例３では、軌道映像データベースを適宜使用しながら映像信号の圧縮と復元を行う。これにより、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減し、モニタリング映像をリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを実現可能である。
【実施例４】
【００７３】
図１７を参照して、実施例４の鉄道運転支援システムの全体構成を説明する。実施例４は、列車の周辺状況をリアルタイムにモニタリングしつつ、列車の速度を手動乃至自動で制御する。
【００７４】
［システム構成］
実施例４の鉄道運転支援システムの構成と動作について説明する。  
実施例４の鉄道運転支援システムは、図１７に示す通り、列車１に搭載したカメラ１０１、映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３、速度制御信号受信部１０９、速度制御部１１０と、管制室２に設置した映像信号受信部２０１、映像表示部２０２及び速度制御信号送信部２０６を有する。
【００７５】
実施例４の鉄道運転支援システムは、実施例１の鉄道運転支援システムに、速度制御信号受信部１０９、速度制御部１１０及び速度制御信号送信部２０６を追加した構成である。速度制御信号送信部２０６は、管制室２より列車の加速乃至制動を行うための速度制御信号を送信する。速度制御信号受信部１０９は前記速度制御信号を受信して速度制御部１１０に伝達する。速度制御部１１０は前記速度制御信号に基づいて列車の速度の制御を行う。これにより、運転士６は映像表示部２０２にて列車の周辺状況をモニタリングしながら、列車の速度を遠隔で制御することが可能となる。
【００７６】
図１８は、図６に示す鉄道運転支援システムに対し、図１７に示す実施例の鉄道運転支援システムを構成する速度制御信号受信部１０９、速度制御部１１０、速度制御信号送信部２０６を追加し、さらに管制室２側に速度制御信号生成部２０７を追加した構成である。
【００７７】
実施例４において、物体検出部１０５が例えば障害物のような注視すべき物体を検出した場合、検出結果に基づいて非常ブレーキ制御を行う速度制御信号を生成し、速度制御部１１０に伝達する。これにより、列車１は即時にブレーキ制御を行うことが可能となる。また、管制室２側に在る速度制御信号生成部２０７は、映像信号受信部２０１が受信した映像信号の質に応じて、列車の速度を制御するための速度制御信号を生成する。
【００７８】
例えば、無線ネットワークが不安定な山間部等において、映像信号送信部１０３が送信する映像信号が頻繁にフレーム落ちを起こす等、モニタリング状況が芳しくない場合、速度制御信号生成部２０７は列車の低速運転を指示する信号を生成する。これにより、より安全性を高めて遠隔運転を行うことが可能となる。尚、列車の速度を自動で制御するにあたり、速度制御を指示する機能を有するのは、物体検出部１０５と速度制御信号生成部２０７のいずれか一方であっても良い。
【００７９】
以上説明したように、実施例４では、列車の周辺状況をリアルタイムにモニタリングしつつ、列車の速度を手動乃至自動で制御する機能を有する鉄道運転支援システムを実現可能である。
【実施例５】
【００８０】
実施例５は、駅への停車時に乗客の乗降をモニタリングするにあたり、重要度の高い領域のみを抽出し、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減してモニタリング映像をリアルタイムに伝送する。
【００８１】
［プラットフォームモニタリング映像の伝送］
図１９を参照して、実施例５の鉄道運転支援システムで実現可能なプラットフォームモニタリングについて説明する。
【００８２】
実施例５では、車両の側面部に設置したカメラ１０１を介し、停車中にプラットフォームのモニタリングを行う。列車１がプラットフォームＦ１９０１に停車したのちに発車する際、運転士６は乗客Ｆ１９０３の乗降が安全に完了したことを十分に確認する必要がある。しかし、編成は複数の車両で構成されるケースが多く、さらに一般的には一両あたりに複数の扉が存在するため、全てのモニタリング映像を一度に伝送するのは伝送負荷が非常に大きい。
【００８３】
そこで、例えば、図４に示す構成の鉄道運転支援システムを用い、映像信号制御部１０４は扉Ｆ１９０２に近い扉近傍領域Ｆ１９０４のみ元の解像度乃至フレームレートを保持し、他の領域の解像度乃至フレームレートを下げることで、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減することが可能となる。
【００８４】
以上説明したように、実施例５では、駅への停車時に乗客の乗降をモニタリングするにあたり、重要度の高い領域のみを抽出し、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減してモニタリング映像をリアルタイムに伝送する。
【実施例６】
【００８５】
実施例６は、モニタリング映像の伝送に使用する無線ネットワークを適宜切り替えることで、使用可能な帯域リソースを最大限に生かしてモニタリング映像をリアルタイムに伝送する。
【００８６】
［システム構成］
図２０を参照して、実施例６の鉄道運転支援システムの構成と動作について説明する。
実施例６の鉄道運転支援システムは、図２０に示す通り、列車１に搭載したカメラ１０１、映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３、ネットワーク切替部１０１と、管制室２に設置した映像信号受信部２０１及び映像表示部２０２を有する。実施例６の鉄道運転支援システムは、実施例１の鉄道運転支援システムに、ネットワーク切替部１１１を追加した構成である。
【００８７】
ネットワーク切替部１１１は、映像信号送信部１０３が使用する無線ネットワークの種類を決定する。ネットワーク切替部１１１は、使用可能な無線ネットワークを自動探索しても良いし、位置情報等を用いて走行区間毎に使用するネットワークを切り替えても良い。
【００８８】
図２１は、実施例６の鉄道運転支援システムで実現可能な遠隔運転の模式図である。  
列車１と管制室２を繋ぐネットワークは、走行中はネットワーク網３、列車接続ネットワーク４、管制室接続ネットワーク５によって構成される。駅７を駅接続ネットワーク８でネットワーク網３に接続し、列車１と駅７を近距離ネットワーク９で接続することで、走行中と停車中で異なるネットワークを使用することが可能となる。図２０に示すネットワーク切替部１１１は、列車接続ネットワーク４と近距離ネットワーク９の切替を行う。
【００８９】
駅接続ネットワーク８は有線ネットワークで構築可能であり、近距離ネットワーク９は無線ネットワークではあるが伝送距離が短いため、大容量伝送が可能なネットワークを構築することが可能である。例えば、停車時に実施例５に示すプラットフォームモニタリングを行う場合、車両数が多いがために伝送する映像数が多いような場合においても、狭帯域な列車接続ネットワーク４から広帯域な近距離ネットワーク９に切り替えて使用する。これにより、モニタリング映像をリアルタイムに伝送することが可能となる。
【００９０】
以上説明したように、実施例６では、モニタリング映像の伝送に使用する無線ネットワークを適宜切り替える。これにより、使用可能な帯域リソースを最大限に生かしてモニタリング映像をリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを実現可能である。
【実施例７】
【００９１】
実施例７は、カメラが切り出し機能を有しない場合に、モニタリングの対象となる領域をカメラの外部で切り出し、管制室にリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを提供する。
【００９２】
［システム構成］
図２２を参照して、実施例７の鉄道運転支援システムの構成と動作について説明する。
実施例７の鉄道運転支援システムは、図２２に示す通り、列車１に搭載したカメラ１０１、切り出し処理部１１２、映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３と、管制室２に設置した映像信号受信部２０１及び映像表示部２０２を有する。実施例７の鉄道運転支援システムは、実施例１に記載の鉄道運転支援システムに、切り出し処理部１１２を追加した構成である。
【００９３】
実施例７の構成において、カメラ１０１はモニタリングの対象となる領域の切り出し機能を有さず、カメラ１０１の後段に設置する切り出し処理部１１２が切り出しを行う。切り出し方法は、例えば実施例１における図３（ａ）に示すように、線路Ｆ３０２が切り出し前の映像フレームＦ３０１において左端に写っているような場合、切り出し処理部１１２は線路Ｆ３０２の位置に基づき、切り出し領域Ｆ３０３を算出し、前記領域を切り出して出力する。
【００９４】
図３（ｂ）に示す切り出し後の映像フレームＦ３０４は、列車の遠隔運転において重要となる列車の進行方向の状況が切り出されたフレームとなる。実施例７において、カメラ１０１が切り出し機能を有しない場合において、カメラ１０１の後段に切り出し処理部１１２を設置する。これにより、遠隔運転において重要度の高い領域のみを抽出し、帯域が狭い無線ネットワークでの伝送負荷を低減することが可能となる。
【００９５】
その他の映像信号生成部１０２、映像信号送信部１０３、映像信号受信部２０１及び映像表示部２０２の動作は実施例１と同様であるため、実施例７では詳細な説明は省略する。
【００９６】
以上説明したように、実施例７では、カメラが切り出し機能を有しない場合に、モニタリングの対象となる領域をカメラの外部で切り出し、管制室にリアルタイムに伝送する鉄道運転支援システムを実現可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・・・・・列車
２・・・・・・・管制室
３・・・・・・・ネットワーク網
４・・・・・・・列車接続ネットワーク
５・・・・・・・管制室接続ネットワーク
８・・・・・・・駅接続ネットワーク
９・・・・・・・近距離ネットワーク
１０１・・・・・カメラ
１０２・・・・・映像信号生成部
１０３・・・・・映像信号送信部
１０４・・・・・映像信号制御部
１０５・・・・・物体検出部
１０６・・・・・映像信号圧縮部
１０７・・・・・走行位置情報取得部
１０８・・・・・圧縮用ストレージ
１０９・・・・・速度制御信号受信部
１１０・・・・・速度制御部
１１１・・・・・ネットワーク切替部
１１２・・・・・切り出し処理部
２０１・・・・・映像信号受信部
２０２・・・・・映像表示部
２０３・・・・・映像制御指示部
２０４・・・・・映像信号復元部
２０５・・・・・復元用ストレージ
２０６・・・・・速度制御信号送信部
２０７・・・・・速度制御信号生成部
【図１】
2019001203.tif 000003
【図２】
2019001203.tif 000004
【図３（ａ）】
2019001203.tif 000005
【図３（ｂ）】
2019001203.tif 000006
【図４】
2019001203.tif 000007
【図５】
2019001203.tif 000008
【図６】
2019001203.tif 000009
【図７】
2019001203.tif 000010
【図８】
2019001203.tif 000011
【図９】
2019001203.tif 000012
【図１０】
2019001203.tif 000013
【図１１】
2019001203.tif 000014
【図１２】
2019001203.tif 000015
【図１３（ａ）】
2019001203.tif 000016
【図１３（ｂ）】
2019001203.tif 000017
【図１３（ｃ）】
2019001203.tif 000018
【図１４（ａ）】
2019001203.tif 000019
【図１４（ｂ）】
2019001203.tif 000020
【図１５】
2019001203.tif 000021
【図１６】
2019001203.tif 000022
【図１７】
2019001203.tif 000023
【図１８】
2019001203.tif 000024
【図１９】
2019001203.tif 000025
【図２０】
2019001203.tif 000026
【図２１】
2019001203.tif 000027
【図２２】
2019001203.tif 000028