(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を取得する撮像手段と、
前記画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出手段と、
前記摩耗量を提示するデータを生成する提示データ生成手段と、を備え、
前記提示データ生成手段は、前記遮蔽領域と、前記遮蔽領域以外の領域と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成することを特徴とする摩耗量計測装置。
【請求項２】
画像を取得する撮像手段と、
前記画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出手段と、
前記遮蔽領域の摩耗量を補正する遮蔽領域補正手段と、
前記摩耗量を提示するデータを生成する提示データ生成手段と、を備え、
前記遮蔽領域補正手段は、前記遮蔽領域の摩耗量を、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量に基づいて補正し、
前記提示データ生成手段は、前記補正された摩耗量と、補正されていない摩耗量と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成することを特徴とする請求項１に記載の摩耗量計測装置。
【請求項３】
前記遮蔽領域補正手段は、前記遮蔽領域の摩耗量を線形的に補間することを特徴とする請求項２に記載の摩耗量計測装置。
【請求項４】
前記提示データ生成手段は、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量から最大摩耗量又は最大摩耗位置を算出し、提示データを生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の摩耗量計測装置。
【請求項５】
画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出ステップと、
前記遮蔽領域の摩耗量を補正する遮蔽領域補正ステップと、
前記摩耗量を提示するデータを生成する提示データ生成ステップと、を有し、
前記遮蔽領域補正ステップでは、前記遮蔽領域の摩耗量を、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量に基づいて補正し、
前記提示データ生成ステップでは、前記補正された摩耗量と、補正されていない摩耗量と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成することを特徴とする摩耗量計測方法。
【請求項６】
画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出ステップと、
前記遮蔽領域の摩耗量を、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量に基づいて補正する遮蔽領域補正ステップと、
前記摩耗量を提示するデータとして、前記補正された摩耗量と、補正されていない摩耗量と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成する提示データ生成ステップと、
をコンピュータに実行させるための摩耗量計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象が所定の遮蔽物体によって遮蔽されている状態で、当該計測対象の摩耗量を計測する摩耗量計測装置、摩耗量計測方法、および摩耗量計測プログラムであって、特に、遮蔽物体による遮蔽領域を考慮した摩耗量計測装置、摩耗量計測方法、および摩耗量計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
架線方式の電車は、パンタグラフを介して、その動力源である電力を架線から取り入れることによって走行している。具体的には、変電所から送電される電力は、き電線、き電分岐を経て各区間の架線に送られる。架線に送られた電力は、架線とパンタグラフとの接触によって、走行中の電車に送電される。架線とパンタグラフにおける、より詳細な電力の流れは、架線、すり板、舟体、上枠、下枠、台枠、主回路の順になっている。
パンタグラフのすり板は、電車の走行中に架線と接触し続けることによって、電力を受け取る。そのため、すり板は架線との摩擦が生じるために徐々に摩耗することとなる。一定以上に摩耗が進行した場合においては、電力供給ができなくなるなどの不具合が生じる可能性がある。そのため、摩耗量を検知して、すり板を交換する必要がある。
作業者が全てのすり板を目視確認し、交換が必要であるか否かを判断することは現実的ではない。そのため、すり板の摩耗量を自動計測し、交換の判断に関する情報を作業者に提供することが望まれる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、架線上方に設置した複数の距離センサ（超音波センサ等）を用いて、直下をすり板が通過した際に、すり板の上面および基準面の距離をそれぞれ測定し、その距離差からすり板の摩耗量を検出するすり板の自動計測装置が開示されている。
また、特許文献２には、撮像装置を利用した自動計測装置として、撮像した画像のうち、すり板上面と側面の境界（エッジ）の上下の輝度差を元に荒損領域を判定し、当該荒損領域を除くエッジ位置に基づいてすり板摩耗量を算出するすり板検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３５３７０９号公報
【特許文献２】特開２００６−０７８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の電車の走行環境を考えた場合、すり板は架線と接触しており、その接触領域は架線によって遮蔽されているので、特許文献１や特許文献２に記載されているような計測装置、すなわち距離センサや撮像装置を用いた計測装置によって、架線との接触領域（以下「遮蔽領域」と称する。）のすり板摩耗量を直接的に算出することは困難である。そのため、下記のような課題がある。
（１）誤ったすり板摩耗量を算出してしまう可能性が高い。
（２）前述の通り、一定以上に摩耗が進行した場合には、交換の判断に関する情報を作業者に提供することが望まれるが、不正確な情報を作業者に提供してしまう可能性が高い。
【０００６】
以上の課題の解決策として、例えば、架線との接触位置が異なる２か所以上ですり板摩耗量の計測を行い、それらの計測結果を統合することによって、遮蔽領域のすり板摩耗量を算出することが考えられる。しかしながら、その場合、すり板摩耗量に差が生じない範囲で、計測装置を複数個所に設置するか、可動式にすることが必要であり、システムの規模や導入コストが増大してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、計測対象が所定の遮蔽物体によって遮蔽されている状態で、当該計測対象の摩耗量を計測し、当該計測の結果を提示するための摩耗量計測装置、摩耗量計測方法、および摩耗量計測プログラムであって、システムの規模や導入コストを増大させることなく、より有効な摩耗量を提示することが可能な摩耗量計測装置、摩耗量計測方法、および摩耗量計測プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の摩耗量計測装置は、
画像を取得する撮像手段と、
前記画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出手段と、
前記摩耗量を提示するデータを生成する提示データ生成手段と、を備え、
前記提示データ生成手段は、前記遮蔽領域と、前記遮蔽領域以外の領域と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成するように構成されている。
【０００９】
したがって、システムの規模や導入コストを増大させることなく、より有効な摩耗量を提示することができる。
【００１０】
また、本発明の摩耗量計測装置は、
画像を取得する撮像手段と、
前記画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出手段と、
前記遮蔽領域の摩耗量を補正する遮蔽領域補正手段と、
前記摩耗量を提示するデータを生成する提示データ生成手段と、を備え、
前記遮蔽領域補正手段は、前記遮蔽領域の摩耗量を、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量に基づいて補正し、
前記提示データ生成手段は、前記補正された摩耗量と、補正されていない摩耗量と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成するように構成されている。
したがって、システムの規模や導入コストを増大させることなく、より有効な摩耗量を提示することができる。
【００１１】
好ましくは、
前記遮蔽領域補正手段は、前記遮蔽領域の摩耗量を線形的に補間するように構成することが可能である。
【００１２】
好ましくは、
前記提示データ生成手段は、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量から最大摩耗量又は最大摩耗位置を算出し、提示データを生成するように構成することが可能である。
【００１６】
また、本発明の摩耗量計測方法は、
画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出ステップと、
前記遮蔽領域の摩耗量を補正する遮蔽領域補正ステップと、
前記摩耗量を提示するデータを生成する提示データ生成ステップと、を有し、
前記遮蔽領域補正ステップでは、前記遮蔽領域の摩耗量を、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量に基づいて補正し、
前記提示データ生成ステップでは、前記補正された摩耗量と、補正されていない摩耗量と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成するように構成されている。
したがって、システムの規模や導入コストを増大させることなく、より有効な摩耗量を提示することができる。
【００１７】
また、本発明の摩耗量計測プログラムは、
画像から計測対象の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、
前記計測対象が遮蔽物体によって遮蔽されている遮蔽領域を検出する遮蔽領域検出ステップと、
前記遮蔽領域の摩耗量を、前記遮蔽領域以外の領域の摩耗量に基づいて補正する遮蔽領域補正ステップと、
前記摩耗量を提示するデータとして、前記補正された摩耗量と、補正されていない摩耗量と、で異なる提示方法を用いる提示データを生成する提示データ生成ステップと、
をコンピュータに実行させるように構成されている。
したがって、システムの規模や導入コストを増大させることなく、より有効な摩耗量を提示することができる。
【発明の効果】
【００１８】
システムの規模や導入コストを増大させることなく、より有効な摩耗量を提示することが可能な摩耗量計測装置、摩耗量計測方法、および摩耗量計測プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の計測装置の一構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における計測処理部の一構成例を示す図である。
【図３】舟体組品の一例を簡易的に示した図である。
【図４】すり板摩耗量の計測結果の一例を示すグラフである。
【図５】遮蔽領域の検出法の一例を示す図である。
【図６】補間処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】遮蔽領域の補正法の一例を示す図である。
【図８】作業者に提示される摩耗量計測結果の一例を示す図である。
【図９】第２の実施形態における計測処理部の一構成例を示す図である。
【図１０】平滑化処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態における平滑化処理と、その他の平滑化処理との違いを説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態における平滑化処理と、その他の平滑化処理との違いを説明するための図である。
【図１３】第３の実施形態における計測処理部の一構成例を示す図である。
【図１４】第４の実施形態における計測処理部の一構成例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態における計測処理部の一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係わる実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
本実施形態においては、本発明における基本的な構成について説明する。
具体的には、遮蔽領域（すなわち、計測対象（パンタグラフのすり板）における遮蔽物体（架線Ｃ）によって遮蔽されている領域）を検出し、遮蔽領域のすり板摩耗量を周辺の領域から適切に補間し、補間した領域を明示するための手段について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態における計測装置１００の一構成例を示す図である。計測装置１００は、例えば、被写体を撮影するための撮像部１０１と、撮像部１０１で撮影した撮影画像を処理するための計測処理部１０２と、撮影画像や計測処理結果を出力表示するための表示部１０３と、撮影画像や計測処理結果、計測処理のためのパラメータなどを保存する保存部１０４と、計測装置１００全体の制御を行うための制御部１０５と、各ユニット間でデータのやり取りを行うためのデータバス１０６と、から構成される。
【００２３】
撮像部１０１は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子と、レンズなどの光学部品と、を備える撮像装置を具備し、光電変換によって得られたそれぞれの画像データをデータバス１０６に出力する。当該撮像装置を１つ具備し、複数回、被写体を撮影するように構成してもよい。または、当該撮像装置を複数具備するように構成してもよく、その場合、複数の撮像装置は、視差を有する画像を撮影できるように平行に配置し、例えば、ステレオカメラ（２眼）として構成される。なお、３つ以上の撮像装置を具備し、２眼の各組み合わせをステレオカメラとしてみなすように構成してもよい。
すなわち、撮像部１０１が、複数の撮影画像を取得する撮像手段をなす。
【００２４】
計測処理部１０２は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＤＳＰ（Ｄｉｓｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などによって構成することができ、撮像部１０１もしくは画像データが保存された保存部１０４から画像データを取得し、計測処理を行った結果をデータバス１０６に出力する。計測処理部１０２の詳細な説明については後述する。
【００２５】
表示部１０３は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ  ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などによって構成することができ、計測処理部１０２から出力される計測処理結果や保存部１０４に保存された画像データなどを表示する。なお、表示部１０３は、計測装置１００の外部に設置される構成としてもよい。
【００２６】
保存部１０４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や本発明の摩耗量計測プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの主記憶装置や、ハードディスクなどの補助記憶装置からなる。主記憶装置は、画像データや計測処理結果などを一時的に保持するために利用される。補助記憶装置には、画像データや計測処理結果など、ストレージとして長期的に保存するためのデータが格納される。
【００２７】
制御部１０５は、例えば、ＣＰＵなどによって構成され、撮像部１０１における撮像処理の実行や計測処理部１０２における計測処理の実行などの種々の命令・制御を行う。
以上が、本実施形態における全体構成である。
【００２８】
図２は、計測処理部１０２の一構成例を示す図である。
計測処理部１０２は、例えば、すり板のエッジ位置を検出するエッジ検出部２０１と、すり板のエッジ位置における摩耗量（すり板摩耗量）を算出する摩耗量算出部２０２と、事前処理後の画像から、架線Ｃとすり板が交差する領域を検出し、すり板エッジ上の遮蔽領域として設定する遮蔽領域検出部２０３と、遮蔽領域として設定された領域の摩耗量を補正する遮蔽領域補正部２０４と、作業者にすり板摩耗量の計測結果を提示するためのデータを生成する表示データ生成部２０５と、から構成される。
【００２９】
エッジ検出部２０１では、画像上のすり板のエッジ位置を検出する。
すり板のエッジ位置は、例えば、Ｓｏｂｅｌフィルタに対する反応強度を算出し、反応強度が所定の閾値以上となるすり板上の位置を、エッジ位置として検出する。なお、エッジ検出手法は、Ｓｏｂｅｌフィルタに限定されず、ＰｒｅｗｉｔｔフィルタやＬａｐｌａｃｉａｎフィルタやＣａｎｎｙフィルタなどであってもよい。また、複数種類のエッジ検出手法でエッジ検出処理を行い、それぞれのエッジ検出結果やそれらを組み合わせた結果を利用するように構成することも可能であり、このように構成することによって、エッジの検出位置を安定させることができる。
そして、エッジ検出部２０１によって得られたすり板のエッジ位置データは、後段の摩耗量算出部２０２および遮蔽領域検出部２０３に送られる。
【００３０】
摩耗量算出部２０２では、すり板のエッジ位置における摩耗量を算出する。
具体的には、摩耗量算出部２０２は、エッジ検出部２０１からステレオ画像とエッジ位置データを受け取り、ステレオマッチング処理を行うことで、画像間の視差を算出し、三角測量の原理に基づき、すり板の各エッジ位置における３次元位置を算出する。視差の算出は、ブロックマッチングを使用した方法などを使用することができる。
例えば、ブロックマッチングを使用した方法では、ステレオカメラで撮影した２つの画像を基準画像と参照画像とし、基準画像の注目画素と周辺画素を、参照画像上で探索することにより視差を算出することができる。探索は、類似度または相違度を評価することで行われ、基準画像に設定された注目画素と周辺画素で構成される基準領域と、参照画像に設定された基準領域と同じサイズの参照領域とのＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）やＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を評価することで実現できる。
すなわち、摩耗量算出部２０２が、複数の撮影画像から計測対象（本実施形態の場合、すり板）の摩耗量を算出する摩耗量算出手段をなす。
【００３１】
本実施形態においては、ステレオカメラ（２眼カメラ）で撮影した画像に対する例を説明しているが、例えば３眼以上のカメラで撮影した画像のうち、１つを基準画像、それ以外を参照画像とすることで、３つ以上の撮像装置を具備した場合においても、適応できることは自明である。また、その場合は、複数の視差もしくは３次元位置を算出することができ、それらを統合することで、より精度の良い結果を得ることができる。
すり板摩耗量は、基準となる平面位置を定義しておき、平面位置の３次元位置からの距離を算出することで取得する。基準となる平面は、例えば、すり板と舟体の境界平面や、補助すり板部分の３次元計測結果から推定する。
【００３２】
図３は、舟体組品の一例を簡易的に示した図である。
１つの舟体組品には、舟体３０１の上部に主すり板３０２と補助すり板３０３が配置されている。主すり板３０２は、補助すり板３０３に挟まれるように配置され、このすり板組が２列配置されている。図３に示すようなすり板構成の場合、長手方向（左右方向）に延在する４つのすり板エッジを有しており、これら４つのすり板エッジの摩耗量がすり板摩耗量として算出される。
【００３３】
すり板摩耗量は、例えば、図４（ａ）に示すグラフのように算出される。当該グラフの横軸はすり板の長手方向（左右方向）の位置であり、縦軸はすり板摩耗量である。図４（ａ）に示したすり板摩耗量の計測結果は、すり板上面に架線Ｃが接触していない状態で計測された場合の理想的な結果である。しかしながら、実際のすり板摩耗量の計測においては、すり板に架線Ｃが接触しているため、すり板の一部は架線Ｃによって遮蔽されている。そのため、すり板摩耗量を正確に計測することは困難であり、例えば図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すような計測結果となることが考えられる。
【００３４】
図４（ｂ）に示すような計測結果が得られた場合、遮蔽領域が最も摩耗していた際には、その旨を作業者に通知できないという課題がある。
また、図４（ｃ）に示すような計測結果が得られた場合、ステレオ画像において、一方の画像上では見えるが、他方の画像上では見えない位置（オクルージョンとも呼ばれる）となってしまったエッジ位置の摩耗量が誤算出されてしまい、最大摩耗位置として誤判定されてしまうという課題がある。
そこで、本発明においては、遮蔽領域を検出し、遮蔽領域に対して補間・補正処理を行うことで、上記の課題を解決する。
【００３５】
遮蔽領域検出部２０３では、すり板エッジに交差する架線Ｃを検出し、すり板エッジ上の遮蔽領域として設定する。
具体的には、遮蔽領域検出部２０３は、エッジ検出部２０１から、エッジ位置データを受け取り、すり板エッジの延在方向に交差する方向の直線を検出する。具体的には、例えば、Ｈｏｕｇｈ変換などにより、すり板エッジを横断する直線を検出する。検出される直線（架線候補直線）には、必ずしも架線Ｃの幅方向両端の直線が含まれているとは限らない。そこで、図５に示すように、検出された複数の直線から代表直線を決定する。例えば、架線候補直線の傾きと切片で各々を平均化したり、架線候補直線の傾きと切片の各々の中央値を選択したりすることで、代表直線を決定する。代表直線位置から任意のマージンを設けた領域を遮蔽領域として設定すると、実際の遮蔽領域を含む確率が高くなり、好適である。また、画像の撮影条件によっては、架線Ｃの検出結果として架線Ｃの幅方向両端のうちいずれか一方の端の直線のみが検出されてしまうことも考えられるため、マージンの幅を撮影される架線Ｃの幅より大きく設定することによって、架線遮蔽による誤差の影響を低減することができる。
すなわち、遮蔽領域検出部２０３が、撮影画像から、計測対象（本実施形態の場合、すり板）が遮蔽物体（本実施形態の場合、架線Ｃ）によって遮蔽されている領域を検出し、当該検出した領域を遮蔽領域として設定する遮蔽領域検出手段をなす。
【００３６】
遮蔽領域補正部２０４では、遮蔽領域の両隣の摩耗量計測結果に基づき補間処理を行って、摩耗量算出部２０２により算出されたすり板摩耗量を補正する。
すなわち、遮蔽領域補正部２０４が、遮蔽領域の摩耗量を補間することにより、摩耗量算出手段（摩耗量算出部２０２）によって算出された摩耗量を補正する遮蔽領域補正手段をなす。
ここで、遮蔽領域内に最大摩耗位置が存在する可能性が高い場合には、当該遮蔽領域を精度良く補間する必要があるが、遮蔽領域内に最大摩耗位置が存在する可能性が低い場合には、単純な線形補間を行うように構成すると、計算コストを削減することができ、好適である。補間処理の流れについて、図６を用いて説明する。
【００３７】
図６に示すように、遮蔽領域補正部２０４は、まず、遮蔽領域に隣接する右側の隣接領域および左側の隣接領域の任意の点数の計測結果に対して、それぞれ直線近似を行い、左右それぞれの直線（第１直線および第２直線）を検出する（ステップＳ６０１）。
次いで、遮蔽領域補正部２０４は、ステップＳ６０１で検出した左右の直線の交点Ｐを算出する（ステップＳ６０２）。
次いで、遮蔽領域補正部２０４は、ステップＳ６０２で算出した交点Ｐが、直線近似に利用した点群（遮蔽領域に隣接する左右の隣接領域）よりも下側の位置（摩耗した位置）にあるか否かを判定する（ステップＳ６０３）。
【００３８】
ステップＳ６０３で、交点Ｐが下側の位置にあると判定した場合（ステップＳ６０３：Ｙ）、具体的には、例えば図７（ａ）の上図に示すような場合には、遮蔽領域は下に凸の形状になっている可能性が高く、当該遮蔽領域内に最大摩耗位置が存在する可能性が高いため、遮蔽領域補正部２０４は、スプライン補間、ラグランジュ補間、ベジエ補間などの高度な補間を行う（ステップＳ６０４）。これにより、例えば図７（ａ）の下図に示すように遮蔽領域の摩耗量が補間される。なお、ステップＳ６０２において算出された交点Ｐは、上述の補間に用いるようにしてもよい。
一方、ステップＳ６０３で、交点Ｐが下側の位置にないと判定した場合（ステップＳ６０３；Ｎ）、具体的には、例えば図７（ｂ）の上図に示すような場合には、遮蔽領域内に最大摩耗位置が存在する可能性が低いため、遮蔽領域補正部２０４は、例えば、遮蔽領域の両端点の位置から単純に線形補間を行う（ステップＳ６０５）。これにより、例えば図７（ｂ）の下図に示すように遮蔽領域の摩耗量が補間される。
以上の補間処理によって、計算コストを削減しつつも遮蔽領域の摩耗量を補間により算出することができる。
【００３９】
表示データ生成部２０５では、遮蔽領域補正部２０４によって補正されたすり板摩耗量から、作業者に提示するためのデータを抽出・加工し、表示部１０３を介して作業者に通知する。表示データ生成部２０５は、すり板全体の摩耗分布と、最大摩耗位置およびその摩耗量と、の少なくとも一方を表示可能なデータを表示データとして生成する。
すなわち、表示データ生成部２０５が、摩耗量を作業者に提示するための提示データ（本実施形態の場合、表示データ）を生成する提示データ生成手段をなす。
また、表示部１０３が、提示データに基づいて、計測対象（本実施形態の場合、すり板）の摩耗量を提示する提示手段をなす。
【００４０】
すり板全体の摩耗分布としては、例えば、摩耗量の分布をグラフ化して提示する。このとき、遮蔽領域は補間されたことを明示するために、例えば図７（ａ），（ｂ）の下図のように、線種・線色・背景色等を、その他の領域とは異なる描画に設定すると、他の領域と判別しやすくなるため好適である。
最大摩耗位置およびその摩耗量としては、補正後のすり板摩耗量の分布の全体から、最大摩耗位置および最大摩耗量を検出する。最大摩耗位置が遮蔽領域以外にあった場合、最大摩耗位置および最大摩耗量をそのまま作業者に提示する。最大摩耗位置が遮蔽領域にあった場合、最大摩耗位置および最大摩耗量に加えて、当該最大摩耗位置が遮蔽領域内にある旨を作業者に提示する。このとき、遮蔽領域以外の領域における最大摩耗位置および最大摩耗量も検出しておき、補助情報として作業者に提示するようにすると、作業者によるすり板摩耗量の最終判定の補助となり、好適である。
【００４１】
図８は、作業者に提示される摩耗量計測結果の一例を示す図である。
領域８０１には、領域８０２に摩耗分布を示すエッジ位置と最大摩耗位置を、撮影画像に重畳して表示する。例えば、遮蔽領域内の最大摩耗位置を示すアイコン８０３と、その他の領域内の最大摩耗位置を示すアイコン８０４とは、異なる形状にしておく。また、摩耗量表示ウィンドウ８０５に最大摩耗位置における摩耗量を表示する。
領域８０２には、摩耗分布を表示し、対応する位置にアイコン８０３，８０４を表示する。また、最大摩耗量が許容値を超えた場合には、アラート表示部８０６に「交換」のアラートを表示し（図８参照）、最大摩耗量が警告値を超えた場合には、アラート表示部８０６に「警告」のアラートを表示することで、作業者に交換のタイミングを通知する。
【００４２】
なお、図８に示す例では、架線領域内の最大摩耗位置と、その他の領域内の最大摩耗位置の２つを表示しているが、表示方法はこれに限らず、例えば、架線領域とその他の領域とを区別せず、最も摩耗が進んでいると判断された最大摩耗位置の１つのみを表示してもよい。
また、図８には、１本のエッジに対する摩耗量計測結果の表示例を示したが、図４に示すようなすり板の場合、計４本のエッジに対する摩耗量計測結果が得られる。摩耗量計測結果は、複数本のエッジ全てについて、作業者に通知する必要はなく、例えば４本のエッジのうち最も摩耗したエッジの位置とその摩耗量（もしくは、規定以上に摩耗したか否か）を通知すればよい。
【００４３】
ここで、本実施形態における、すり板摩耗量の計測の大まかな流れを説明する。
まず、撮像部１０１が、複数の撮影画像を取得する（撮像ステップ）。
次いで、摩耗量算出部２０２が、複数の撮影画像から計測対象（すり板）の摩耗量を算出する（摩耗量算出ステップ）。
次いで、遮蔽領域検出部２０３が、撮影画像から、計測対象が遮蔽物体（架線Ｃ）によって遮蔽されている領域を検出し、当該検出した領域を遮蔽領域として設定する（遮蔽領域検出ステップ）。
【００４４】
次いで、遮蔽領域補正部２０４が、遮蔽領域の摩耗量を補間することにより、摩耗量算出ステップで算出された摩耗量を補正する（遮蔽領域補正ステップ）。この遮蔽領域補正ステップでは、摩耗量算出ステップで算出された摩耗量のうち遮蔽領域と隣接する隣接領域の摩耗量から、当該遮蔽領域の摩耗量を補間する。
次いで、表示データ生成部２０５が、摩耗量を作業者に提示するための表示データを生成する（提示データ生成ステップ）。この提示データ生成ステップでは、補間された摩耗量（すなわち、遮蔽領域の摩耗量）と、補間されていない摩耗量（すなわち、遮蔽領域以外の領域の摩耗量）と、が識別可能に提示されるような表示データを生成する。
そして、表示部１０３が、表示データに基づいて、計測対象の摩耗量を提示する（提示ステップ）。
【００４５】
以上説明した第１の実施形態よれば、算出された摩耗量のうち遮蔽領域と隣接する隣接領域の摩耗量から、当該遮蔽領域の摩耗量を補間することにより、当該算出された摩耗量を補正するので、システムの規模や導入コストを増大させることなく、遮蔽物体（本実施形態の場合、架線Ｃ）によって遮蔽される遮蔽領域の摩耗量としてより有効な摩耗量を算出することが可能な摩耗量計測装置（計測装置１００）、摩耗量計測方法、および摩耗量計測プログラムを提供することができる。
また、補間された摩耗量（遮蔽領域の摩耗量）と、補間されていない摩耗量（遮蔽領域以外の領域の摩耗量）と、が識別可能に提示されるような提示データ（表示データ）を生成するので、提示されている摩耗量のうち、どれが補間されたものであるかを容易に把握することができる。
【００４６】
また、第１の実施形態よれば、直線検出処理によって撮影画像から複数の直線を検出し、当該複数の直線の中から代表直線を決定し、当該代表直線に基づいて遮蔽領域を設定するので、遮蔽領域をより正確に設定することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態よれば、計測対象（本実施形態の場合、すり板）全体の摩耗分布と、最大摩耗位置および当該位置における摩耗量と、のうち少なくとも一方が提示されるような提示データ（表示データ）を生成するので、計測結果を分かりやすく提示することができる。
【００４８】
また、第１の実施形態よれば、最大摩耗位置が遮蔽領域内にある場合には、当該最大摩耗位置および当該位置における摩耗量と、当該遮蔽領域以外の領域の最大摩耗位置および当該位置における摩耗量と、が提示されるような提示データ（表示データ）を生成するので、作業者による摩耗量の最終判定を補助可能な計測結果を提示することができる。
【００４９】
また、第１の実施形態よれば、遮蔽領域に隣接する一方の隣接領域（本実施形態の場合、右側の隣接領域）の摩耗量変化を直線近似することによって得た第１直線と、他方の隣接領域（本実施形態の場合、左側の隣接領域）の摩耗量変化を直線近似することによって得た第２直線と、の交点Ｐの位置を求め、当該交点Ｐの位置における推定摩耗量が、隣接領域（本実施形態の場合、左右の隣接領域）の摩耗量よりも大きくない場合には、線形補間法によって遮蔽領域の摩耗量を補間し、当該交点Ｐの位置における推定摩耗量が、隣接領域の摩耗量よりも大きい場合には、線形補間法以外の補間法（本実施形態の場合、スプライン補間、ラグランジュ補間、ベジエ補間など）によって遮蔽領域の摩耗量を補間するので、計算コストを削減しつつも遮蔽領域の摩耗量を的確に補間することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、図４に示したように、滑らかな摩耗量の分布が得られていることを前提に説明した。しかし、実際の計測においては、すり板面上の細かなキズや陰影の影響によって、検出されるエッジ位置がずれてしまい、算出される摩耗量は乱れた分布となり、作業者にとって確認しづらいデータとなってしまうことが多い。また、確認しやすいデータとするために単純な平滑化処理を行った場合、遮蔽領域の誤差の影響を受けてしまう。
そこで、第２の実施形態では、遮蔽領域の影響を考慮した平滑化処理の方法について説明する。
【００５１】
図９は、第２の実施形態における計測処理部９００の一構成例を示す図である。第２の実施形態の計測装置１００は、計測処理部１０２に替えて、図９に示す計測処理部９００を備えている。計測処理部９００は、第１の実施形態における計測処理部１０２の構成に加えて、平滑化処理部９０１を具備する。平滑化処理部９０１の処理（平滑化処理）の流れについて、図１０を参照して説明する。
【００５２】
図１０に示すように、平滑化処理部９０１は、まず、摩耗量算出部２０２により算出されたすり板摩耗量のデータに対して外れ値除去処理を行う（ステップＳ１００１）。この外れ値除去処理では、例えば、メディアンフィルタやＫｏｌｍｏｇｏｒｏｖ−Ｓｍｉｒｎｏｖ検定などによって、外れ値を除去する。
次いで、平滑化処理部９０１は、遮蔽領域に対して仮補間処理を行う（ステップＳ１００２）。この仮補間処理では、遮蔽領域補正部２０４による補間処理と同様の処理を行う。
次いで、平滑化処理部９０１は、摩耗量の分布データの全体に対して、平滑化処理を行う（ステップＳ１００３）。この平滑化処理では、例えば、加算平均フィルタやガウシアンフィルタなどを利用する。
【００５３】
ここで、本実施形態における平滑化処理と、その他の平滑化処理との違いについて図１１および図１２を用いて説明する。
図１１（ａ）は、遮蔽領域の摩耗量の値を除去せずに、平滑化処理を行った結果であり、遮蔽領域の誤差が、隣接領域に影響を与えていることがわかる。
図１１（ｂ）は、遮蔽領域の値を非数（Ｎｏｔ  ａ  Ｎｕｍｂｅｒ）として平滑化を行った一例で、遮蔽領域と隣接領域の境界に近づくほど、平滑化のフィルタサイズを小さくする方法による結果である。
図１１（ｃ）は、遮蔽領域の値を非数として平滑化を行った一例で、遮蔽領域の摩耗量を隣接領域の端点が続くものとして平滑化する方法による結果である。
図１１（ｄ）は、本実施形態における平滑化処理を行った結果である。図１１（ｄ）の破線は、遮蔽領域に対して仮補間処理を行った結果である。
【００５４】
図１２は、図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の平滑化結果を比較した図であり、本実施形態における平滑化処理が、遮蔽領域の誤差の影響を受けないことがわかる。したがって、摩耗量の分布データに対する平滑化処理として、本実施形態で示したように、一度、遮蔽領域の補間処理（すなわち、ステップＳ１００２の仮補間処理）を行ったうえで、摩耗量の分布データを平滑化する処理を行うと好適である。
【００５５】
以上説明した第２の実施形態よれば、摩耗量算出手段（摩耗量算出部２０２）によって算出された摩耗量の分布データに対して平滑化処理を施す平滑化処理手段（平滑化処理部９０１）を備え、平滑化処理手段は、平滑化処理として、隣接領域の摩耗量から遮蔽領域の摩耗量を補間することにより摩耗量算出手段（摩耗量算出部２０２）によって算出された摩耗量を補正した後に、当該補正後の摩耗量の分布データを平滑化する処理を行うので、遮蔽領域の誤差の影響を受けていない摩耗分布を提示することができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、遮蔽領域検出部２０３が、直線検出処理により複数の架線候補直線を検出し、検出した複数の直線から代表直線を決定して、遮蔽領域を設定する方法について説明した。
第３の実施形態では、過去の遮蔽領域検出結果を利用し、遮蔽領域の再設定処理を行う方法について説明する。
【００５７】
図１３は、第３の実施形態における計測処理部１３００の一構成例を示す図である。第３の実施形態の計測装置１００は、計測処理部１０２，９００に替えて、図１３に示す計測処理部１３００を備えている。計測処理部１３００は、第２の実施形態における計測処理部９００の構成に加えて、遮蔽領域再設定部１３０１を具備する。なお、遮蔽領域再設定部１３０１は、第１の実施形態における計測処理部１０２の構成にも適応できる。
【００５８】
遮蔽領域再設定部１３０１は、遮蔽領域検出部２０３からの遮蔽領域検出結果（現在の遮蔽領域検出結果）と、保存部１０４に保存されている過去の計測処理で検出された一または複数の遮蔽領域検出結果（過去の遮蔽領域検出結果）と、を受け取り、遮蔽領域の再設定処理を行う。
遮蔽領域の再設定処理では、現在の遮蔽領域検出における代表直線と、過去の遮蔽領域検出における代表直線と、を架線候補直線として、新たな代表直線を決定することで、遮蔽領域の再設定を行う。新たな代表直線は、遮蔽領域検出部２０３と同様にして、すなわち、例えば、架線候補直線の傾きと切片で各々を平均化したり、架線候補直線の傾きと切片の各々の中央値を選択したりすることで、決定する。
【００５９】
これにより、例えば、照明条件などの撮影環境の変化によって、現在の遮蔽領域検出に失敗した場合でも、遮蔽領域を設定して摩耗量検出が行えるため、好適である。特に、計測装置１００が、同じ撮影空間を撮影するように設置された条件においては、撮影される画像上の架線の位置は略同一となるため、好適である。
また、遮蔽領域の再設定処理は、必ず実施する必要はない。例えば、現在の遮蔽領域検出によって得られた架線候補直線の数が閾値以上であった場合には、信頼度の高い検出結果であると判断して、現在の遮蔽領域検出における代表直線をそのまま利用し、現在の遮蔽領域検出によって得られた架線候補直線の数が閾値未満であった場合に、遮蔽領域の再設定処理を行うように構成すると、計算コストを削減できるため、好適である。
【００６０】
以上説明した第２の実施形態よれば、遮蔽領域検出手段（遮蔽領域検出部２０３）による遮蔽領域検出結果を保存しておく保存手段（保存部１０４）と、遮蔽領域を再設定する遮蔽領域再設定手段（遮蔽領域再設定部１３０１）と、を備え、遮蔽領域再設定手段は、遮蔽領域検出手段からの遮蔽領域検出結果（現在の遮蔽領域検出結果）と、保存手段に保存された過去の遮蔽領域検出結果と、に基づいて、遮蔽領域を設定し直すので、撮影環境の変化等によって、遮蔽領域検出手段が遮蔽領域検出に失敗した場合でも、遮蔽領域を設定して摩耗量提示を行うことができる。
【００６１】
（第４の実施形態）
第３の実施形態では、過去の遮蔽領域検出結果を利用し、遮蔽領域の再設定処理を行う方法について説明した。
第４の実施形態では、過去の遮蔽領域検出結果を利用し、遮蔽領域の異常判定を行い、異常と判定した場合には、作業者に通知する方法について説明する。
図１４は、第４の実施形態における計測処理部１４００の一構成例を示す図である。第４の実施形態の計測装置１００は、計測処理部１３００に替えて、図１４に示す計測処理部１４００を備えている。計測処理部１４００は、第３の実施形態における計測処理部１３００の構成に加えて、異常判定部１４０１を具備する。
【００６２】
異常判定部１４０１は、遮蔽領域検出部２０３からの遮蔽領域検出結果（現在の遮蔽領域検出における代表直線）と、保存部１０４に保存されている過去の計測処理で検出された一または複数の遮蔽領域検出結果（過去の遮蔽領域検出における代表直線）と、を受け取り、外れ値判定処理を行う。この外れ値判定処理によって、現在の遮蔽領域検出における代表直線が外れ値であると判定した場合、異常判定部１４０１は、架線位置が異常であると判定し、作業者に対して「架線位置異常」のアラートを提示する。
また、第４の実施形態において、遮蔽領域再設定部１３０１は、異常判定部１４０１によって現在の遮蔽領域検出における代表直線が外れ値であると判定された場合、新たな代表直線を決定せずに、現在の遮蔽領域検出における代表直線を用いて遮蔽領域を設定する。そうでない場合は、現在の遮蔽領域検出結果が過去の遮蔽領域検出結果と同等であったと判定し、第３の実施形態と同様の処理を行う。
【００６３】
これにより、遮蔽領域が想定していた位置からずれてしまった場合であっても、想定していた位置からずれた遮蔽領域を考慮した摩耗量計測が可能であり、かつ、作業者に架線位置が想定していた位置からずれていることを通知できるため、好適である。
【００６４】
（第５の実施形態）
第１から第４の実施形態では、遮蔽領域が１つ検出された場合について説明した。
第５の実施形態では、遮蔽領域の候補を２つ以上検出した場合における処理方法について説明する。
図１５は、第５の実施形態における計測処理部１５００の一構成例を示す図である。第５の実施形態の計測装置１００は、計測処理部１０２，９００，１３００，１４００に替えて、図１５に示す計測処理部１５００を備えている。計測処理部１５００は、第３の実施形態における計測処理部１３００の構成に加えて、候補領域分類部１５０２と、異常領域分類部１５０３と、を具備し、遮蔽領域検出部１５０１は２つ以上の遮蔽領域を検出する機能を有する。
【００６５】
本実施形態における遮蔽領域検出部１５０１は、まず、第１の実施形態における遮蔽領域検出部２０３と同様に、直線検出処理を行い、複数の架線候補直線を検出する。次に、複数の架線候補直線に対して、ウォード法やｋ−ｍｅａｎｓ法などを適用して、クラスタリング処理を行い、それぞれのクラスタの代表直線を設定する。ここで、クラスタ数が１つであった場合には、第１から第４の実施形態と同様の処理を行う。一方、クラスタ数が２つ以上であった場合には、それぞれを遮蔽領域候補として、候補領域分類部１５０２に送る。
【００６６】
候補領域分類部１５０２は、２つ以上の遮蔽領域候補の中から、いずれかを遮蔽領域として分類する。具体的には、候補領域分類部１５０２は、遮蔽領域候補の代表直線と、保存部１０４に保存されている一または複数の過去の遮蔽領域検出における代表直線と、を受け取り、外れ値判定処理を行う。遮蔽領域候補のうち、代表直線が外れ値として判定されなかった遮蔽領域候補を、遮蔽領域と判定する。すべての遮蔽領域候補の代表直線が、外れ値として判定された場合は、過去の遮蔽領域検出における代表直線の平均位置からの距離が最も近い遮蔽領域候補を遮蔽領域と判定し、作業者に対して「架線位置異常」のアラートを提示する。
また、候補領域分類部１５０２は、遮蔽領域と判定されなかった遮蔽領域候補を、異常領域として設定し、異常領域分類部１５０３に送る。
【００６７】
異常領域分類部１５０３は、遮蔽領域補正部２０４からの摩耗量（遮蔽領域補正部２０４によって補正されたすり板摩耗量）と、候補領域分類部１５０２からの異常領域と、を受け取り、判定処理を行う。異常領域における摩耗量が、異常領域の周辺領域における摩耗量よりも大きいと判定（すなわち、異常領域が周辺領域よりも摩耗していると判定）した場合、欠損が生じていると判定し、作業者に対して「欠損」のアラートを提示する。一方、異常領域における摩耗量が、異常領域の周辺領域における摩耗量よりも大きくないと判定（すなわち、異常領域が周辺領域よりも摩耗していないと判定）した場合、飛来物などが付着していると判定し、作業者に対して「付着物」のアラートを提示する。
【００６８】
これにより、遮蔽領域以外の領域が遮蔽領域候補として検出されてしまった場合においても、異常として検出し、作業者に通知できるため、好適である。
ここで、すり板は、走行中の離線や飛来物との接触等によって欠損が生じることがある。一定以上の大きさの欠損が生じた場合、欠損部によって当該部分の摩耗が急激に進行してしまう、架線を切断してしまうなどの不具合が生じる可能性がある。したがって、摩耗量を検知することに加えて、欠損状態も検知することによって、交換の判断に関する情報として、より的確な情報を作業者に提供することができる。
【００６９】
上記の各実施形態において、添付図面に図示されている構成等については、あくまで一例であり、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
例えば、計測対象は、すり板に限定されず、適宜変更可能である。
また、遮蔽物体は、架線Ｃに限定されず、適宜変更可能である。なお、遮蔽物体は、計測対象に接触していてもよいし接触していなくてもよい。
【００７０】
また、本発明における計測装置１００の機能を実現するためのプログラム（摩耗量計測プログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、コンピュータがこのプログラムの読み込み、実行することで計測処理を行うように構成してもよい。
コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＢＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどである。また、上記記録媒体は、ネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリなどのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータに既に記録されているプログラムと組み合わせて実現できるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１００  計測装置（摩耗量計測装置）
１０１  撮像部（撮像手段）
１０３  表示部（提示手段）
１０４  保存部（保存手段）
２０２  摩耗量算出部（摩耗量算出手段）
２０３，１５０１  遮蔽領域検出部（遮蔽領域検出手段）
２０４  遮蔽領域補正部（遮蔽領域補正手段）
２０５  表示データ生成部（提示データ生成手段）
９０１  平滑化処理部（平滑化処理手段）
１３０１  遮蔽領域再設定部（遮蔽領域再設定手段）
Ｃ  架線
Ｐ  交点
【図１】
0006484084.tif 000002
【図２】
0006484084.tif 000003
【図３】
0006484084.tif 000004
【図４】
0006484084.tif 000005
【図５】
0006484084.tif 000006
【図６】
0006484084.tif 000007
【図７】
0006484084.tif 000008
【図８】
0006484084.tif 000009
【図９】
0006484084.tif 000010
【図１０】
0006484084.tif 000011
【図１１】
0006484084.tif 000012
【図１２】
0006484084.tif 000013
【図１３】
0006484084.tif 000014
【図１４】
0006484084.tif 000015
【図１５】
0006484084.tif 000016