(57)【要約】【課題】  固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置において、踏切の監視領域を簡単且つ確実に特定できるようにすること。【解決手段】  踏切障害物検知装置は、鉄道レール１の監視領域の境界を特定する位置に設置された立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記監視領域を撮影し画像データを出力する固体撮像素子を有する一対のテレビカメラ１１，１２と、前記画像データを処理して立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを特定するマーカー検出部１７と前記画像データを処理して前記監視領域内に存在する障害物を検出する障害物検出部１８を備える検出部１０とで構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
踏切の監視領域の境界を特定する位置に設置された複数の立体マーカーと、前記監視領域を撮影し画像データを出力する固体撮像素子を有する一対のカメラからなるステレオカメラと前記画像データを処理して前記立体マーカーを特定するマーカー検出部と前記画像データを処理して前記監視領域内に存在する障害物を検出する障害物検出部を備える検出部とで構成された踏切障害物検知装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記マーカー検出部が立体マーカーを特定できないときには、異常信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の踏切障害物検知装置。
【請求項３】
前記異常信号が発生したときには、前記障害物検出部は前記画像データの処理を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の踏切障害物検知装置。
【請求項４】
前記立体マーカーは、光吸収色を有する立体マーカーであることを特徴とする請求項１又は２の踏切障害物検知装置。
【請求項５】
前記立体マーカーは、発光部を有する立体マーカーであることを特徴とする請求項１又は２の踏切障害物検知装置。
【請求項６】
前記立体マーカーは、反射部を有する立体マーカーであることを特徴とする請求項１又は２の踏切障害物検知装置。
【請求項７】
前記立体マーカーは、融雪手段を備えた立体マーカーであることを特徴とする請求項１又は２の踏切障害物検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
踏切の一方側に設置された光送信器からの光線を受光するように他方側に設置された光受信器で受光する光電式の踏切障害物検知装置は、踏切遮断時に踏切内に入り込んだ乗用車、トラックなどの監視対象が前記光線を遮ったときに前記光受信器が検知信号を発生するものである。この従来の光電式の踏切障害物検知装置において、使用される光線は発光ダイオードやレーザーが発光する光線であり、前記光送信器も光受信器も構造が簡単であるという利点がある。
【０００３】
しかしながら、光電式の踏切障害物検知装置は、前記光線を完全に遮ることができない監視対象、例えばサイズの小さな二輪車や歩行者などを検知できないという問題を有する。そこで、踏切内に入り込んだ監視対象をサイズが小さくても確実に検知できる踏切障害物検知装置、即ち、特開２００４−４２７３７号公報（特許文献１）や特開２００５−６４６１２号公報（特許文献２）に開示されているようなステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置が開発された。
【０００４】
本発明者等が開発した特許文献１に記載の固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置は、監視領域を含む景色を撮像し、一対の画像データを出力するステレオカメラと、前記一対の画像データに基づいてステレオマッチングにより視差を算出するとともに、一フレーム相当の画像データに関する視差データと画像データにより規定される画像平面上の座標位置とが対応付けられた距離データを出力する画像処理部と、画像データにより規定される画像平面上において鉄道レールを特定する特定部と、特定された鉄道レールに基づいて監視領域内に写し出された対象物を監視すべきものと監視する必要のないものとに分類するための踏切領域を設定する設定部とから構成され、画面平面において鉄道レールを有効に認識することにより、監視領域内に踏切領域を自動的に設定できるようにしたものである。
【０００５】
また、本発明者が開発した特許文献２に記載の固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置は、電子撮像装置の固体撮像素子を縦に並べることにより横方向の設置スペースを節約し、限られた鉄道線路上の空間に自由度高く設置でき、また、固体撮像素子のスミア発生方向と撮像対象の縦方向をずらすことにより、固体撮像素子に撮像される縦長の物体と電子撮像装置内の固体撮像素子に発生する電気的現象であるスミアとの判別を簡便に行うようにしたシステムである。
【０００６】
固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置は、光電式の踏切障害物検知装置とは異なり、小さなサイズの監視対象も検知できるものである。しかしながら、ステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置は、固体撮像素子を有する電子撮像装置で撮像した画像を画像処理して監視対象を特定するものであるので、外的環境条件や監視対象と背景との関係によっては機能しないという問題がある。即ち、背景となる踏切の色と監視対象の色が同一又は類似していて、コントラストが低い場合には監視対象を特定できないという問題である。また、一つ一つの固体撮像素子に対して定格入光量を超えた分の電荷が周りの固体画像素子に溢れ出す電気的現象であるブルーミングが発生すると、監視対象を特定できないという問題である。
【０００７】
ブルーミング対策を施した撮像装置や画像処理装置は、特開２００５−９１１７３号公報（特許文献３）や特開２００５−１２３８３２号公報（特許文献４）などに開示されているが、いずれも複雑な構成になっている。
【特許文献１】特開２００４−４２７３７号公報
【特許文献２】特開２００５−６４６１２号公報
【特許文献３】特開２００５−９１１７３号公報
【特許文献４】特開２００５−１２３８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする第１の課題は、固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置において、踏切の監視領域を簡単且つ確実に特定できるようにすることである。本発明が解決しようとする第２の課題は、監視対象と背景とのコントラストが低くても監視対象を確実に検知できる簡単な構成の踏切障害物検知装置を提供することである。本発明が解決しようとする第３の課題は、ステレオカメラがブルーミング状態でも監視対象を確実に検知できる簡単な構成の踏切障害物検知装置を提供することである。本発明が解決しようとする第４の課題は、簡単な構成の安全確認型踏切障害物検知装置を構築できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置において、踏切の監視領域に能動的な立体マーカーを設置した。即ち、上記課題を解決する踏切障害物検知装置は、踏切の監視領域の境界を特定する位置に設置された複数の立体マーカーと、前記監視領域を撮影し画像データを出力する固体撮像素子を有する一対のテレビカメラからなるステレオカメラと、前記画像データを処理して前記立体マーカーを特定するマーカー検出部と前記画像データを処理して前記監視領域内に存在する障害物を検出する障害物検出部を備える検出部とで踏切障害物検知装置を構成した。
【００１０】
そして、前記マーカー検出部が立体マーカーを特定できないときには、前記検出部に異常信号を出力させると共に、前記障害物検出部の画像データ処理を停止させるようにした。
【００１１】
前記立体マーカーは、光吸収色を有する立体マーカー、発光部を有する立体マーカー、反射部を有する立体マーカーである。そして、必要に応じて、これらの立体マーカーには融雪手段が備えられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、踏切の監視領域を立体マーカーで規定したので、システムの異常を簡単確実に検出できる安全確認型の踏切障害物検知装置が構築できるようになった。また、光吸収色を有する立体マーカーを備えた本発明に係る踏切障害物検知装置は、ステレオカメラがブルーミング状態でも踏切内の監視対象を確実に検知できるようになった。更に、発光ダイオードを設置した立体マーカー或いは反射色を施した発光部を有する立体マーカーを備えた本発明に係る踏切障害物検知装置は、監視対象と背景とのコントラストが低くても監視対象を確実に検知できるようになった。更にまた、融雪装置が接地された立体マーカーを用いると、降雪時でも立体マーカーを確実に検出できる安全確認型の踏切障害物検知装置が構築できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施する最良の形態は、上記課題を解決する踏切障害物検知装置は、踏切の監視領域の境界を特定する位置に設置された複数の立体マーカーと、前記監視領域を撮影し画像データを出力する固体撮像素子を有する一対のテレビカメラからなるステレオカメラと、前記画像データを処理して前記立体マーカーを特定するマーカー検出部と前記画像データを処理して前記監視領域内に存在する障害物を検出する障害物検出部を備える検出部とで踏切障害物検知装置を構成した。そして、前記マーカー検出部が立体マーカーを特定できないときには、前記検出部に異常信号を出力させるようにした。
【実施例】
【００１４】
本発明の一実施の例踏切障害物検知装置は、図１に示す如く、鉄道レール１の踏切の監視領域の境界を特定する位置に設置された立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、前記監視領域を撮影し画像データを出力する固体撮像素子を有する一対のテレビカメラ１１，１２、前記画像データを処理して立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを特定するマーカー検出部１７と前記画像データを処理して前記監視領域内に存在する障害物を検出する障害物検出部１８を備える検出部１０、及び、監視部１９で構成されたものである。そして、検出部１０は、マーカー検出部１７が立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを特定できないときにはシステム障害信号を発生し、障害物検出部１８が障害物を検出したときに踏切異常信号を監視部１９に出力するものである。
【００１５】
ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を備えた一対のテレビカメラ１１，１２はステレオカメラを構成している。一対のＡ／Ｄ変換器１３，１４は、これら一対のテレビカメラ１１，１２のそれぞれのアナログ画像をデジタル画像に変換する。画像補正部１５は、Ａ／Ｄ変換器１３，１４のデジタル画像の輝度の補正や画像の幾何学的な変換等の補正処理を行う。画像データ記憶部１６は、画像補正部１５で補正処理されたデジタル画像データを記憶する。
【００１６】
検出部１０は、機能的には、踏切画像の中に立体マーカーが存在するか否かを判定する立体マーカー検出部１７と、踏切画像の立体マーカーで特定された監視領域の中に歩行者、自転車、自動車などの障害物が存在するか否かを判定する障害物検出部１８とで構成されている。このような機能を有する検出部１０は、図示しないが、演算制御を行うＣＰＵ、制御プログラムと画像処理プログラムなどの各種アプリケーションプログラムが記憶されたＲＯＭ、各種データを記憶するＲＡＭ、各種入力や設定を行う入力手段、モニターなどで構成されている。
【００１７】
監視部１９は、スピーカーやサイレンなどの警報装置と、これらを駆動する警報装置駆動装置を含む。監視部１９は、また、当該踏切に接近中の列車に踏切異常を列車や指令、駅などに伝達する踏切異常信号出力手段を備える。
【００１８】
上述の如く構成された本発明の一実施例の踏切障害物検知装置において、検出部１０は、図２のフローチャートに示す如き流れで、画像データを処理する。
【００１９】
即ち、検出部１０は画像データ記憶部１６から１フレームの踏切画像データを取得する（１０１）。すると、マーカー検出部１７は、取得した踏切画像内に立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが存在するか否かを、パターンマッチング等を行って判定する（１０２）。前記パターンマッチングに用いられる参照画像は、立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのそれぞれのカメラから見える立体形状の輪郭をパターン化したものである。これらの参照画像は、図示しない入力手段により、予め検出部１０のデータ記憶部に記憶されている。
【００２０】
ステップ１０２における判定結果がＹｅｓであれば、マーカー検出部１７は、障害物検出部１８にシステム正常信号を与える。ステップ１０２における判定結果がＮｏであれば、マーカー検出部１７は、システム異常信号を発生し（１０４）、この信号を監視部１９に与える。
【００２１】
検出部１０は、マーカー検出部１７から障害物検出部１８にシステム正常信号が与えられると、障害物が監視領域に存在するか否かの判定を行う（１０３）。即ち、障害物検出部１８は、ステレオカメラによる踏切監視装置の画像データ処理部として機能し、画像データ記憶部１６から取得した画像データからの視差、距離データなどの算出その他の処理を行って、立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで規定される監視領域に障害物が存在するか否かを判定する。
【００２２】
ステップ１０３の判定結果がＹｅｓであれば、障害物検出部１８は障害物検出信号を発生し（１０５）、この信号を監視部１９に与える。前記障害物検出信号は、監視対象領域である踏切に障害物が存在することを表すものである。障害物検出ステップ１０３における判定結果がＮｏであれば、検出部１０の処理の流れはステップ１０１に戻り、上述のステップを順に繰り返す。
【００２３】
ところで、立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、例えば直径１０ｃｍ程度の金属製円柱又は一辺の長さが１０ｃｍ程度の金属製角柱であって、地表から５０ｃｍ程度突出した状態で踏切の監視領域２の四隅に植設されたものである。
【００２４】
黒色などの光吸収色を施した立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを用いると、テレオカメラがブルーミング状態でも監視対象を確実に検知できる簡単な構成の踏切障害物検知装置を提供することができる。
【００２５】
発光ダイオードを設置した立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、或いは反射色を施した発光部を有する立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを用いると、監視対象と背景とのコントラストが低くても監視対象を確実に検知できる簡単な構成の踏切障害物検知装置を提供することが可能となる。
【００２６】
更に、融雪装置が接地された立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを用いると、降雪時でも立体マーカーを確実に検出できるというメリットがある。
【００２７】
要するに、立体マーカー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは能動的マーカーとして機能するものである。このような能動的立体マーカーを備えたことにより、本発明に係る固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置は、踏切の監視領域の特定を簡単且つ確実に行えると共に、装置の構成が簡単になった。また、本発明に係る固体撮像素子を有するステレオカメラを用いた踏切障害物検知装置は、立体マーカーを検出できなければシステム障害と判定するので、安全確認型の踏切障害物検知装置として機能するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例の踏切障害物検知装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施例の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１  鉄道レール
２  踏切の監視領域
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  立体マーカー
１０  検出部
１１，１２  テレビカメラ
１３，１４  Ａ／Ｄ変換器
１５  画像補正部
１６  画像データ記憶部
１７  マーカー検出部
１８  障害物検出部
１９  監視部
【図１】
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【図２】
2008221961.tif 000004