(57)【要約】本発明は、走行路に属しこの走行路中のまえもって定められた場所に設けられている参照物体の変化を求める方法および装置に関する。本発明によれば、走行路中のまえもって定められた場所において第１の時点に少なくとも１つの参照画像が記録される。少なくとも１つのこの参照画像において参照物体のイメージが形成される。そして走行路のまえもって定められた場所において第２の時点に少なくとも１つの検査画像が記録される。少なくとも１つのこの検査画像において参照物体の別のイメージが形成される。少なくとも１つの参照画像における参照物体のイメージと少なくとも１つの検査画像における別のイメージとの比較により、参照物体の変化が求められる。
2004508643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行路に属しており該走行路中のまえもって定められた場所に設けられている参照物体の変化を求める方法において、
前記走行路のまえもって定められた場所で第１の時点に少なくとも１つの参照画像を記録するステップと、
該少なくとも１つの参照画像内で参照物体のイメージを形成するステップと、
前記走行路のまえもって定められた場所で第２の時点に少なくとも１つの検査画像を記録するステップと、
該少なくとも１つの検査画像内で参照物体の別のイメージを形成するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像の参照物体のイメージと前記少なくとも１つの検査画像の参照物体の別のイメージとを比較して該参照物体の変化を求めるステップを有することを特徴とする、
参照物体の変化を求める方法。
【請求項２】
まえもって定められた場所で複数の参照画像を記録する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
まえもって定められた場所で複数の検査画像を記録する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記参照画像においてイメージを有する第１の部分画像を形成する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記検査画像において別のイメージを有する第２の部分画像を形成する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記比較において第１の部分画像と第２の部分画像を比較し合う、請求項５記載の方法。
【請求項７】
第１の部分画像と第２の部分画像を用いた比較において、第１の部分画像の画素値と第２の画像の画素値の減算により差分画像を求める、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記差分画像において一方のイメージと他方のイメージとの間のイメージの変化を求める、請求項７記載の方法。
【請求項９】
イメージの変化を用いて参照物体の変化を求める、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
参照画像内の参照物体のイメージを用いて参照物体の幾何学的参照特性の第１の大きさを求め、検査画像における参照物体の別のイメージを用いて同じ幾何学的参照特性の第２の大きさを求める、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
幾何学的参照特性として参照物体のもつ角度または参照物体のもつ長さまたは参照物体のもつ湾曲または参照物体のもつ間隔または参照物体のもつ形状を求める、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記比較において第１の大きさを第２の大きさと比較する、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記の第１の大きさと第２の大きさとの間の差を形成し、該差が閾値を超えていれば変化が生じたと判定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記の参照画像と検査画像をロケーションコードまたはタイムコードを用いて互いに対応づける、請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
複数の場所をまえもって定め、まえもって定められた場所の各々において請求項１から１４のいずれか１項記載の方法を実行する、請求項１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
走行路監視のために適用し、変化を求め該変化を取り除く措置を実行する、請求項１から１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
走行路に属しており該走行路中のまえもって定められた場所に設けられている参照物体の変化を求める装置において、
前記走行路のまえもって定められた場所で第１の時点に少なくとも１つの参照画像を記録する第１の記録ユニットと、
該少なくとも１つの参照画像内で参照物体のイメージを形成する第１の評価ユニットと、
前記走行路のまえもって定められた場所で第２の時点に少なくとも１つの検査画像を記録する第２の記録ユニットと、
該少なくとも１つの検査画像内で参照物体の別のイメージを形成する第２の評価ユニットと、
前記少なくとも１つの参照画像の参照物体のイメージと前記少なくとも１つの検査画像の参照物体の別のイメージとを比較して該参照物体の変化を求める第３の評価ユニットが設けられていることを特徴とする、
参照物体の変化を求める装置。
【請求項１８】
前記参照物体は複数の参照部分物体を有する、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記参照物体は走行路の機能部品である、請求項１７または１８記載の装置。
【請求項２０】
前記参照物体は交通技術上の物体である、請求項１７から１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
前記走行路は交通連絡網である、請求項１７から２０のいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
前記交通連絡網は鉄道線区である、請求項１７から２２のいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
前記参照物体は走行線路の部材である、請求項１７から２２のいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
前記走行線路は架線である、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記参照物体は架線の長手方向連鎖部材または架線の横断方向支持部材における部材である、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
複数の参照部分物体のうち１つの参照部分物体は、走行線路の基本部材たとえばロッドまたはパイプまたはザイルまたはワイヤーであり、あるいは走行線路の接続部材たとえば保持部材またはクランプ部材または支持部材または碍子である、請求項１８から２５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
前記参照物体はレールストレッチの部材である、請求項１７から２２のいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
第１の記録ユニットおよび／または第２の記録ユニットはそれぞれディジタルカメラである、請求項１７から２７のいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
走行路監視のために適用され、変化を求め該変化を取り除く措置を実行する装置が走行路を走行する車両に取り付けられている、請求項１７から２８のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は参照物体の変化を求める方法および装置に関する。この種の方法ないしは装置は文献［１］から知られている。このような画像処理方法すなわちブロック符号化規格ＭＰＥＧ４［９］によるディジタル画像の符号化および復号方法は、オブジェクトベースの画像符号化に基づいている。
【０００２】
オブジェクトベースの画像符号化の場合、時間的に相前後する２つの画像のセグメント化が１つのシーンに現れるオブジェクトに応じて画像ブロックまたは画像領域にセグメント化され、そのオブジェクトが別個に符号化される。
【０００３】
このオブジェクトベースの画像符号化の場合、時間的に先行する画像での動き予測を伴ういわゆる画像間符号化においてオブジェクトのイメージが形成される。ついで時間的に後続の画像においてもオブジェクトの別のイメージが形成される。時間的に先行する画像内におけるオブジェクトのイメージに割り当てられた画像情報と時間的に後続の画像内におけるオブジェクトの別のイメージに割り当てられた画像情報とを利用して、差分画像情報が求められる。その後、この差分画像情報が符号化されて伝送される。
【０００４】
たとえばオブジェクトすなわち物体の動きや形状変化により生じる時間的に相前後するディジタル画像における物体の変化が小さければ、差分画像情報はごく僅かなものとなり、変化が大きくなれば非常に大きい差分情報が発生する。この理由から文献［１］により知られているように「画像ごとの動き」（動き予測）が測定され、差分情報を求める前に補償される（動き補償）。
【０００５】
文献［２］により鉄道の走行路監視用の画像処理方法が知られている。この方法によれば、鉄道給電用に用いられるトロリー線のビデオ画像が記録される。この場合、トロリー線は長手方向連鎖部材いわゆるちょう架線と横断方向支持部材いわゆるブラケットとを用いることで走行路に沿って案内される。
【０００６】
図２および図５には、トロリー線２０１とちょう架線２０２と横断方向支持部材つまりブラケット２０３を含む電流給電用の架線が描かれている。
【０００７】
さらに図２および図５には２つの碍子、ハンガ２０６、吊架線ロータリークランプ部材５０３、尖頭留め５０４、ジブパイプ５０５、対角線パイプ５０６が示されている。
【０００８】
文献［２］により知られている方法の場合、トロリー線損傷あるいは架線の異物に関して専門家がビデオ画像を視覚的に監視して評価する。
【０００９】
さらにそれぞれ文献［３］，［４］，［５］，［６］により別の鉄道走行路自動監視方法が知られており、あるいは文献［８］において提案されている。この場合、トロリー線の高さと側方位置を求めるために三角測量法［３］と光伝播時間ベースの位相測定法［４］が用いられる。
【００１０】
トロリー線の摩耗を求めるため、レーザスキャナ［５］またはダイオードアレイ［２］を用いて摺動面の幅が測定されるかまたは、水平方向に配向された透過光においてトロリー線の残留高さが求められる［６］。
【００１１】
この目的で使われる文献［６］から公知の測定装置は摺動子の上部に設けられており、このことで機械的理由から車両速度が制限され、複数のトロリー線のオーバラップ領域では影が生じてしまい、場合によっては実際よりも大きい残留高さが存在すると誤って捉えられてしまう。このことを防止するため測定にあたりそのような領域は除外される。
【００１２】
記録ユニットのほぼ垂直方向の注視方向による記録ユニットベースの無接触型監視方法の欠点はさらに、鏡面の幅だけしか捕捉できなことである。ほぼ矩形のプロフィルをもつトロリー線であると、鏡面によっても残留高さを求めることはできない。
【００１３】
電流給電部たとえば長手方向連鎖部材と横断方向支持部材のその他の構成部材は公知の監視方法では自動的に検査することができない。したがって一般的にはビデカメラによる電流給電部の記録が行われるが、ビデオカメラの解像度および画像周波数がかなり低いことからごく大雑把な欠陥しか識別できない。検査走行後、すべてのビデオ画像を専門家あるいは検査要員が視覚的に監視して評価しなければならない。
【００１４】
これに対する代案によれば走行路を検査要員が巡回することになるが、このことは非常に時間がかかり、そのためにコストがかさむうえ、何らかの事故のリスクも伴うものである。
【００１５】
したがって本発明の課題は、自動的にかつ簡単に走行路中の物体の変化を検出することができ、それによって走行路をいっそう簡単かつコストをかけずに、しかも上述の公知の方法よりも高い信頼性で監視を行うことができるようにした方法および装置を提供することにある。
【００１６】
発明の簡単な説明
この課題は、独立請求項の特徴部分に記載の方法ならびに装置により解決される。
【００１７】
本発明によれば、走行路に属しており該走行路中のまえもって定められた場所に設けられている参照物体の変化を求める方法において、以下のステップが実行される：
−前記走行路のまえもって定められた場所で第１の時点に少なくとも１つの参照画像を記録するステップ
−該少なくとも１つの参照画像内で参照物体のイメージを形成するステップと、
−前記走行路のまえもって定められた場所で第２の時点に少なくとも１つの検査画像を記録するステップ
−該少なくとも１つの検査画像内で参照物体の別のイメージを形成するステップ
−前記少なくとも１つの参照画像の参照物体のイメージと前記少なくとも１つの検査画像の参照物体の別のイメージとを比較して該参照物体の変化を求めるステップ。
【００１８】
さらに本発明によれば、走行路に属しており該走行路中のまえもって定められた場所に設けられている参照物体の変化を求める装置において、以下の手段が設けられている：
−前記走行路のまえもって定められた場所で第１の時点に少なくとも１つの参照画像を記録する第１の記録ユニット
−該少なくとも１つの参照画像内で参照物体のイメージを形成する第１の評価ユニット
−前記走行路のまえもって定められた場所で第２の時点に少なくとも１つの検査画像を記録する第２の記録ユニット
−該少なくとも１つの検査画像内で参照物体の別のイメージを形成する第２の評価ユニット
−前記少なくとも１つの参照画像の参照物体のイメージと前記少なくとも１つの検査画像の参照物体の別のイメージとを比較して該参照物体の変化を求める第３の評価ユニット。
【００１９】
この装置はたとえば、本発明による方法あるいは以下で説明するその実施形態を実施するのに適している。
【００２０】
従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されている。
【００２１】
本発明および以下で説明する本発明の実施形態はソフトウェアとしても実現できるし、専用の電気回路を使用してハードウェアとしても実現可能である。
【００２２】
さらに本発明およびその実施形態をコンピュータにより読み込み可能な記憶媒体によって実現することもでき、この記憶媒体には本発明またはその実施形態を実行するコンピュータプログラムが格納されている。
【００２３】
また、本発明またはあとで説明する各実施形態をコンピュータプログラム製品によって実現することもでき、このコンピュータプログラム製品には、本発明またはその実施形態を実行するコンピュータプログラムの格納された記憶媒体を有している。
【００２４】
まえもって定められた場所で複数の参照画像および／または複数の検査画像を記録することにより、参照物体の変化を求める際の信頼性を高めることができる。その際に好適であるのは、たとえば記録角度などのようなそれぞれ異なる記録パラメータを用いて複数の参照画像を記録することである。同様のことは検査画像についてもあてはまる。
【００２５】
また、参照画像およびそれに属する検査画像を同一の記録パラメータを用いて記録すれば、信頼性をさらに高めることができる。
【００２６】
記憶スペースと計算の手間を抑えるために好適であるのは、参照画像中の第１の部分画像および／または検査画像中の第２の部分画像を形成し、これらはイメージまたは別のイメージを有している。この事例において比較にあたり第１の部分画像と第２の部分画像が互いに比較される。
【００２７】
さらに有用であるのは、第１の部分画像を参照画像中に、および／または第２の部分画像を検査画像中に、次のように配置することである。すなわち、第１の部分画像および／または第２の部分画像が参照物体に属する周囲を有するように配置するのである。
【００２８】
１つの実施形態によれば１つの部分画像はサーチマスクである。このサーチマスクを用いることで、決められた画像領域をイメージまたは別のイメージあるいは変化について調べることができる。
【００２９】
第１の部分イメージと第２の部分イメージとの比較を次のようにして簡単に実現することができる。すなわち第１の部分画像における第１の画素の第１の画素値を第２の部分画像の第２の画素の第２の画素値から減算するのである。この種の第１の画素値とこの種の第２の画素値をたとえば輝度値または色値（ルミナンス値またはクロミナンス値）とすることができる。
【００３０】
画素値をこのように減算することにより差分画像が形成され、この差分画像において１つのイメージと別のイメージとの間のイメージ変化を簡単に求めることができる。そしてこのイメージ変化を用いて参照物体の変化を求めることができる。
【００３１】
また、差分画像にさらに処理を施すこともでき、たとえば差分画像のフィルタリングおよび／またはセグメント化によって処理することもできる。これにより変化検出の際の信頼性を高めることができる。
【００３２】
１つの実施形態によれば参照画像中の参照物体のイメージまたは参照物体の別のイメージが、エッジ検出法または物体識別法を使用して求められる。この種の方法は参考文献［１０］および［１１］により知られている。
【００３３】
検査画像中の参照物体の別のイメージを参考文献［９］，［１２］，［１３］により知られているような相関法を用いることできわめて簡単に求めることができる。この場合、１つのイメージに属する画素値と別のイメージに属する画素値との相関が求められる。
【００３４】
参照物体の変化を求める際の信頼性を以下のようにしてさらに高めることもできる。すなわち、参照画像中の参照物体のイメージを使用して参照物体の幾何学的参照特性の第１の大きさを求め、検査画像中の参照物体の別のイメージを使用して参照物体における同一の幾何学的参照特性の第２の大きさを求めるのである。
【００３５】
幾何学的参照特性としてたとえば、参照物体のもつ角度または参照物体のもつ長さまたは参照物体のもつ湾曲または参照物体のもつ間隔または参照物体のもつ形状を求めることができる。
【００３６】
この場合、比較において第１のサイズが第２のサイズと比較される。この比較において第１のサイズと第２のサイズとの差を形成し、差が閾値を超えたときに変化を検出することができる。
【００３７】
１つの実施形態によれば、ロケーションコードおよび／またはタイムコードを用いて参照画像と検査画像が対応づけられる。この種のロケーションコードをたとえば、参照画像および／または検査画像に割り当てられる番号とすることができる。また、この種のタイムコードをたとえば、参照画像および／または検査画像に割り当てられる時間情報とすることができる。
【００３８】
１つの実施形態によれば複数の場所がまえもって設定される。これらまえもって設定された場所の各々において本発明による方法が実施される。
【００３９】
１つの実施形態によれば参照物体が複数の参照部分物体に分解される。
【００４０】
１つの実施形態によれば参照物体は走行路の機能部品であり、たとえば交通技術上の物体である。この場合、走行路を交通連絡網とすることができ、たとえば鉄道線区とすることができる。
【００４１】
さらに別の実施形態によれば参照物体は走行線路の部材である。この種の走行線路を架線とすることができる。この事例では、参照物体は架線における長手方向連鎖機構の部材つまりちょう架線の部材であり、あるいは架線における横断方向支持部材つまりブラケットの部材である。
【００４２】
また、参照物体または参照部分物体の１つを走行線路の基本部材たとえばロッドまたはパイプまたはザイルまたはワイヤとすることができ、あるいは走行線路の接続部材たとえば保持部材またはクランプ部材または支持部材または碍子とすることができる。
【００４３】
１つの実施形態によれば参照物体はレールストレッチの部材である。
【００４４】
第１の記録ユニットおよび／または第２の記録ユニットをそれぞれディジタルカメラとすることによって、本発明による格別簡単な装置を実現することができる。また、評価ユニットをきわめて簡単にＰＣによって実現することができ、対応するステップを実行可能なコンピュータプログラムがこのＰＣに格納されている。
【００４５】
走行路の監視に使用される１つの実施形態によれば、走行路上を走行する車両に上述の装置が取り付けられている。
【００４６】
図面には本発明の実施例が示されており、次にこれについて詳しく説明する。
【００４７】
図面の簡単な説明
図１は架線物体の変化の識別により画像評価を行う方式を示す図である。
【００４８】
図２は鉄道の架線を示す図である。
【００４９】
図３は実施例による検査車両を示す図である。
【００５０】
図４はちょう架線を記録するための記録システムを示す図である。
【００５１】
図５はブラケットを検査するための視野を示す図である。
【００５２】
図６は評価窓の設定を示す図である。
【００５３】
図７ａおよび図７ｂは１つの実施例による架線検査方法を表した図である。
【００５４】
図８は１つの実施例による架線検査方法を表した図である。
【００５５】
図９はサーチマスクの決定を表した画像を示す図である。
【００５６】
実施例：鉄道連絡網の架線の光学的自動検査
光学的自動検査のシステムコンセプト
図３には検査車両３００が示されており、これは鉄道線区検査のために変形された機関車である。
【００５７】
検査の目的は鉄道線区の架線における変化を検出することである。この種の変化は、たとえば架線の部材において発生する損傷や架線にからまった異物などによって引き起こされる。
【００５８】
変化が検出されてそれが鉄道線区の障害のない稼働に対し決定的な作用を及ぼすものであると分類されたならば、その変化を取り除く措置がとられる。この種の措置として挙げることができるのはたとえば損傷の修繕あるいは異物の除去などである。
【００５９】
ここで述べておくと、以下で説明する検査システムは鉄道連絡網の架線検査のためのみならず、それ相応に変形させることで鉄道連絡網における任意の部材の検査のために利用することもでき、たとえばレール本体やレールの枕木の検査のためにも利用できる。
【００６０】
検査車両３００の屋根３０１の上に複数の光学的記録システム３０２，３０３，３０４，３０５が設けられており、これらの光学的記録システムは検査車両３００の記録走行中、まえもって設定された記録場所３００を無接触で様々な方向からそれぞれ１つの場所について対応関係にある架線の画像を記録する。
【００６１】
これらの光学記録システム３０２，３０３，３０４，３０５は、これらのシステムによって記録されそれぞれ１つの場所について対応関係にある画像において、その場所における架線のすべての部材およびそれらの表面を識別できるように配向されている。
【００６２】
光学記録システム３０２および３０３は横断方向支持部材３０６の監視および検査のために利用され、光学記録システム３０４はちょう架線３０７の監視および検査のために、さらに光学記録システム３０５はトロリー線３０８の監視および検査のために用いられる。
【００６３】
図２には一例として１つの記録場所が、架線および架線の部材たとえばちょう架線３１０（図２参照）と横断方向支持部材３１１（図２参照）とともに描かれている。
【００６４】
記録されるすべての画像は場所と時間について符号化されて格納されているので、各画像に対し一義的にそれに属する記録場所とそれに属する記録時間を対応づけることができる。
【００６５】
検査走行終了後、記憶されている画像が後述の自動画像処理方法を用いて評価される。
【００６６】
この評価にあたり検査走行の画像が、あらかじめ定められた同一の場所において同一の記録パラメータのもとで先行の時点に記録された参照画像と比較される。参照画像とそれに属する検査画像の対応づけは、画像に割り当てられたロケーションコードとタイムコードを利用して行われる。
【００６７】
この比較において架線または架線の部材の変化が検出され、そのことがあるプロトコルにおいて記録作成されて自動的に３つのクラスの内の１つに分類される。ここで３つのクラスとは、明確な欠陥と不明確な状況と軽微な差異とである。その際、不明確な状況についてのみ、あとで検査要員が評価する。ついで検出された変化に対し、必要に応じて保守指示あるいは修繕措置が命じられる。
【００６８】
検査要員は不明確な状況についてのみ視覚的に調べればよいので、問題のないはるかに広い領域に関しては時間のかかる煩雑な検査から解放される。
【００６９】
ボルト頭部や欠陥のあるケーブルから飛び出た個々のワイヤなど架線における比較的小さい部材を識別できるようにするために記録システム３０２，３０３，３０４，３０５の分解能をほぼ１〜２ｍｍとする必要がある。また、８０ｋｍ／ｈの車両速度に起因して画像内の動きの不鮮明さが激しくなるのを避けるために、記録システム３０２，３０３，３０４，３０５の露光時間を約４５ｍｓよりも長くしてはならない。その結果、記憶すべきデータ量は１００Ｍｂｙｔｅ／ｓまたは５Ｇｂｙｔｅ／ｋｍとなる。記録システムの詳細な仕様についてはあとで説明する。
【００７０】
トロリー線３０８の摩擦測定の場合、検査画像と先行の参照画像との比較は不要である。この場合には検査走行時に記録されたトロリー線３０８のプロフィルと所定の目標プロフィルとを比較すれば十分である。対応する記録システム３０５の測定不正確性は約０．１ｍｍでなければならず、また、２〜３ｃｍのプロファイル狭隘部を識別できるようにしなければならない。
【００７１】
ちょう架線３０７に対する単一測定の持続時間は４５ｍｓを超えず、トロリー線プロフィル測定に対する単一測定の持続時間は２００ｍｓを超えないので、５０００Ｈｚよりも小さい検査車両３００またはトロリー線３０８の振動は測定結果の品質に影響を及ぼさない。それよりも高い周波数に関して振幅は要求される分解能よりも小さく、それゆえ妨害作用を及ぼさない。
【００７２】
自動化された光学検査システム
ちょう架線３０７または４００を記録するために図４に描かれている装置が用いられる。車両天井４０３の左側４０１と右側４０２には、それぞれ１つのダイオードアレイカメラ４０４，４０５がそれに属する照明４０６，４０７とともに設けられている。
【００７３】
各ダイオードアレイカメラ４０４，４０５は４５ｍｓ内で、ちょう架線４００の一方の側の垂直方向画像ストライプを記録する。この場合、検査車両３００の水平方向運動と共働して「無限に」広がる画像が生じる。８０ｋｍ／ｈの車両速度であれば毎秒２２０００ラインが記録され、各ストライプは１ｍｍ幅となる。カメラアレイは２０４８個の素子を有しており、このことは記録すべき物体のところでは間隔に応じてカメラアレイの方向で０．７〜２ｍｍの分解能に相応する。
【００７４】
夜間での使用を実現しかつ日中には規定の光状態が得られるようにする目的で、ちょう架線４００の照明が行われる。照明４０６，４０７としてさしあたり約１０ｋＷの接続負荷を有する金属蒸気投光器４０６，４７を考慮した。しかしながら複数のカメラが設けられることからスペースの問題が生じて関与していない照明により眩惑されるのを避けたいので、赤外線ダイオードレーザを利用した。これは金属蒸気投光器よりも個々のカメラの視野を正確に照射し、かつ無関係な領域は照射しないので、１５Ｗの出力で十分である。
【００７５】
また、人間の目が危険に晒されないようにする目的で、赤外線ダイオードレーザ４０６，４０７のレーザケーシングの出射開口部に約１００個のレンズが約３０ｃｍの長さの直線のラスタとして配置されており、これによって点状の強いレーザではなくそれよりも弱い並置された１００個ものレーザが目に触れるようになる。赤外線ダイオードレーザ４０６，４０７により生じる照射強度は、発せられるレーザビームの開口角が４０°（図４参照）であることから間隔が広がるにつれて直線的に減衰することから、瞳孔の最大露光時間が２ｍｓよりも小さいとき、つまり検査車両３００が毎時２０ｋｍの最低速度を超えたとき、すでに約２ｍの最小間隔から国際的に有効なレーザビーム保護規定に従い危険が排除される。
【００７６】
レーザ照射の場合には一般に画像において干渉作用に起因して妨害を及ぼす粒状化が発生しる。この場合、このような障害は完全に回避される。その理由は、使用される赤外線ダイオードレーザ４０６，４０７はただ１つの投光器とは異なり、干渉なく重なり合う光を生じさせるものを複数有しているからである。
【００７７】
図５には、ブラケット５０１を記録するためのダイオードアレイカメラの視野５００が示されている。このダイオードアレイカメラはブラケット５０１に近づいたりそこから離れたりし、ちょう架線の場合のように対象物体に沿って平行には移動しないので、２次元の画像を記録するためには水平方向に位置するダイオードアレイカメラの視野５００を回転ミラーを用いて垂直方向に動かす必要がある。
【００７８】
ダイオードアレイカメラの分解能は水平方向で２ｍｍ、垂直方向ではオーバーサンプリングゆえに約１ｍｍである。毎秒２２０００ラインという周波数で４０４８本のラインを走査するためには１８０ｍｓが必要とされるので、検査車両の車両移動に基づきダイオードアレイカメラとブラケット５０１との間隔は約４ｍだけ変化する。
【００７９】
たとえば検査車両の揺動などに起因して場合によっては発生する画像障害を、継続的に記録されるデータを用いることで揺動センサにより補償することができる。
【００８０】
検査車両３００の両方の端面３２０，３２１の近くで天井３０１の上にそれぞれ１つのレーザレーダシステム３２２，３２３［６］が設けられており、垂直方向で上へ向かって配向されたこのシステムのビームにより横断方向支持部材３０６のトロリー線側方保持部材が識別される。
【００８１】
走行方向で前方にあるレーザレーダシステム３２２が横断方向支持部材３０６を識別するとこのシステムはただちに、走行方向に向いたスキャナカメラ３２４による画像記録をトリガする。横断方向支持部材３０６を通過すると、後ろ向きのスキャナカメラ３２５がトリガされる。このようにすることで両側から物体の記録が得られる。
【００８２】
図３には、記録システム３０２，３０３，３０４のビームファン３３１，３３２，３３３が示されている。見やすくするため、ちょう架線３０７のビームファンについては１つのビームファン３３３だけしか描かれていない。このビームファンはちょう架線３０７の平面上にほぼ垂直に発生しているのに対し、横断方向支持部材３０６のためのビームファン３３１，３３２はほぼ水平に配置されている。測定を損なう周囲の影響は以下の措置により最低限に抑えられる：
夜間のほか日中も測定できるようにする目的で、カメラの前におかれた狭帯域のフィルタは既述の赤外線レーザの波長をもつ光だけしか通過させない。このようにすることで太陽光もそれがじかにカメラに当たらないかぎり抑圧できる。
【００８３】
屋根の上における温度がレーザやカメラや光学系の許容範囲よりもよりも大きく変動する可能性があるので、すべてのケーシングの内部は密閉型で水を循環させて約２０°Ｃの温度に調節される。
【００８４】
光学系の前に設けられた窓は測定中、弱い雨に対しては確実に保護される。非常に強い雨や霧あるいは降雪のときには１０ｍよりも離れた横断方向部材に対する視界が妨げられる可能性があるで、場合によっては良好な測定結果がもはや得られなくなってしまう。
【００８５】
たとえば埃や煤などの汚れに対する窓の洗浄は、圧力を用いて噴射される温水によって自動的に実行可能である。このため車両の天井に登る必要がない。測定が行われないときには保護カバーによって窓が閉じられる。
【００８６】
画像の評価
図１には鉄道連絡網における架線の光学的自動検査の際の画像評価１００の原理が描かれており、次にこれについて説明する。
【００８７】
検査走行中に記録された画像（検査画像）１０１は、検査車両の車内におかれたコンピュータ（産業用ＰＣ）に伝送される。まず最初に検査画像１０２はオリジナルのデータ容量の約３％まで圧縮され（１０３）、ハードディスクにバッファリングされた後、磁気テープに送られる。
【００８８】
この種の磁気テープは、約３００ｋｍの単線区間のデータすべてを記憶することができる。バッファとしてはたらくハードディスクがあるため、テープ交換時に測定を中断する必要がない。
【００８９】
検査走行終了後、比較的長い保守休止期間にあるいは測定を伴わない走行時に自動評価１１０を実施することができる。付加的な計算技術を導入すれば車両における評価１１０の開始を早めることができる。
【００９０】
画像評価１１０のための前提条件はいわゆる参照走行が先行の時点で実施されていることであり、この参照走行にあたり実際状態（参照状態）が参照画像１０２により記録され、それが判定されて参照データが形成される。
【００９１】
参照画像１０２と検査画像１０１はそれぞれその記録場所と記録パラメータの点で一致している。
【００９２】
図１にはさらに、参照走行による参照画像１０２と目下の検査走行による対応の検査画像１０１との比較（１２０）について示されている。
【００９３】
画像評価１１０もしくは１３０にあたり架線における変化を識別するための３つの方法が実行され、次にこれらの方法を横断方向支持部材の変化とちょう架線の変化の識別について説明する：
ａ）ジオメトリ比較１３１をベースとする方法１３１
ｂ）差分画像をベースとする方法１３２
ｃ）異物識別方法１３３
ａ）〜ｃ）の基本原理
これら３つの方法１３１，１３２，１３３の各々は、参照画像１０２とそれに対応する検査画像１０１の比較１３０に基づいている。この比較１３０もしくは１３５に際してまずはじめに参照画像において選択された物体のイメージ１３６が形成される。次に対応する検査画像において、この選択された物体のイメージ１３７も形成される。
【００９４】
選択された物体の両方のイメージ１３６，１３７の比較１３５により、あるいはイメージを用いて求められた測定値の比較により、選択された物体の変化が求められる（１４０）。
【００９５】
方法ａ）およびｂ）について：
図６には、ちょう架線６０１，６０２に関する参照データの形式と構造が示されている。これらのデータは非常に大きい多数の全体画像から導出され、これらは２つの横断方向支持部材６０３，６０４間のちょう架線６０１，６０２を有している。参照データには、たとえばクランプ部材６２１，６２２などのような部品を目標状態でイメージングする小さい部分画像６１１，６１２，６１３，６１４とそれらの幾何学的な寸法および関係ならびに区間に関連する位置情報が含まれている。ケーブル６３１およびトロリー線６３２は、それらの直径および部分画像中におかれた固定ポイント６３３，６３４により規定されている。
【００９６】
横断方向支持部材６０３，６０４の自動的な識別と距離カウンタパルスの継続的な記録により、０．５ｍよりも精確な記録場所の事後の対応づけが保証される。自動的な比較に際して記録場所に関する情報が存在することから、参照走行と検査走行の互いに関連し合う画像をコンピュータにより簡単に見つけ出すことができる。
【００９７】
図７ａには、横断方向支持部材７０２の部分領域（トロリー線と支持ザイルはなし）の参照画像７０１が示されている。部分画像もしくは評価窓７０３，７０４，７０５，７０６，７０７は薄い線の枠で表されている。
【００９８】
図７ｂにはこれに対応する検査画像７１０が示されている。しかしこの記録の前にクランプ部材７２０（参照画像）と７２１（検査画像）の位置がずれており、側方へ突き出たザイル端部７２２が欠陥として挿入されている。画像処理により発生した変化がみつけられ、欠陥記録への通報として送出される。
【００９９】
クランプ部材７２０ないしは７２１の位置がずれたことで、間隔７２４と角度７２５の変化が生じ、側方に突き出たザイル端部７２２を明確に識別することができる。同じようにしてそのほかの部材の別の変化もみつけられる。
【０１００】
方法ｃ）：
図８には、検査画像８００における横断方向支持部材８０１の部分領域が示されている。
【０１０１】
検査画像には２つのサーチマスク８０２，８０３が描かれており、これは事前に対応する参照画像において規定されたものである。
【０１０２】
参照画像においてこれらのサーチマスクは一般に、示された物体の間でそれらが画像領域いわゆるサーチエリアをカバーするように規定される。このようにすることで参照画像におけるサーチエリアと検査画像における対応のサーチエリアとの比較によって、異物を識別することができる。
【０１０３】
具体的にみると、このやりかたにあたり参照画像によるサーチエリアが（必要に応じて検査画像中の物体の位置の変化に整合された後）検査画像に適用され、その際、整合された検査画像のサーチエリア内において一般に暗い背景での輝度ゆえに際だっている異物についてサーチが行われる。
【０１０４】
図８にはほどけたザイル端部８１０が示されており、これは検査画像８００のサーチエリア８０２と関連し合う参照画像中の対応するサーチエリアとの比較により識別される。
【０１０５】
このようにして、検査画像中にイメージングされているが参照画像中にはイメージングされていない余分な物体たとえば異物を簡単に識別することができる。
【０１０６】
サーチマスクの決定は以下のようにして行われる（図９）：
まずはじめに、様々な物体９０１，９０２，９０３を有しそれらの画素が種々のグレー値９０４，９０５をもつ参照画像９００が選択されてバイナリ化される（９１０）。
【０１０７】
バイナリ化された参照画像９１１において物体９０１，９０２，９０３は白く現れる。その他の領域は黒く現れる。
【０１０８】
続くステップ９２０において、白く表された領域の幅が拡げられる（画像９２１）。
【０１０９】
その際、関連し合う黒い領域各々の縁がサーチマスクにより囲まれるようにしてサーチエリア９３２，９３３，９３４が決定される。サーチマスクの種々の部分が単一のバイナリサーチマスク画像においてまとめられて記憶される。
【０１１０】
以下では、この実施例に対する択一的な実施形態について説明する：
この択一的な実施形態では、参照画像と検査画像との対応づけのためのロケーションコーディング方法について説明する。
【０１１１】
対応する同一場所の参照画像を検査画像に割り当てることができるようにするため各画像に、すなわち参照画像にも検査画像にも、個々の記録走行時に継続的に距離測定システムからのロケーション情報がいっしょに記録される。これに加えてメイン物体（たとえば電気鉄道の横断方向支持部材）を識別するための特別なシステムによって、横断方向支持部材つまりは支柱の存在がそれに対応するロケーション情報とともに記録される。
【０１１２】
これにより横断方向支持部材つまりはそれらの支柱を走行区間に沿ってカウントして番号を振ることができる。そしてこれらの番号は、検査にあたり適正な参照画像と対応する検査画像とを対応づけるために用いられる。
【０１１３】
本明細書において以下の刊行物を引用した：
［１］ ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１， ＭＰＥＧ−４ Ｖｉｄｅｏ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ ５．０ Ｄｏｃ． Ｎ１４６９， １１． １９９６， ｐ．５５−５９
［２］ Ｊ． Ｍ． Ｖａｎ Ｇｉｇｃｈ， Ｃ． Ｓｍｏｒｅｎｂｕｒｇ， Ａ． Ｗ． Ｂｅｎｓｈｏｐ， ”Ｓｙｓｔｅｍ ｚｕｒ Ｍｅｓｓｕｎｇ ｄｅｒ Ｆａｈｒｄｒａｈｔｄｉｃｋｅ （ＡＴＯＮ） ｄｅｒ Ｎｉｅｄｅｒｌａｅｎｄｉｓｃｈｉｅｎ Ｂａｈｎｅｎ”， Ｓｃｈｉｅｎｅｎ ｄｅｒ Ｗｅｌｔ， ４． １９９１， ｐ． ２０−３１
［３］ Ｂ． Ｓａｒｎｅｓ， ”Ｑｕａｌｉｔａｅｔｓｓｉｃｈｅｒｕｎｇ ａｎ Ｓｔｒｏｍａｂｎｅｈｍｅｒ ｕｎｄ Ｏｂｅｒｌｅｉｔｕｎｇ”， ＥＴＲ， ４８ （１９９９） ３， ｐ． １１７−１２３
［４］ Ｈ． Ｈｏｅｆｌｅｒ， Ｎ． Ｄｉｍｏｐｏｕｌｏｓ， Ｂ． Ｍｅｔｚｇｅｒ， ”Ｆａｈｒｄｒａｈｔｌａｇｅｍｅｓｓｕｎｇ ａｕｆ Ｈｏｃｈｇｅｓｃｈｗｉｎｄｉｇｋｅｉｔｓｓｔｒｅｃｋｅｎ”， ｅｂ， ９６ （１９９８） ３， ｐ． ６１−６４
［５］ Ｓ． Ｉｓｈｉｚｕ， ”Ｓｅｒｉｅｓ ７００ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｗｉｌｌ ｒｅｐｌａｃｅ Ｄｏｃｔｏｒ Ｙｅｌｌｏｗ”， Ｒａｉｌｗａｙ Ｇａｚｅｔｔｅ Ｉｎｔｅｒｎ．， ４． １９９９， ｐ． ２１８−２２０
［６］ Ｐ． Ｐｏｈｌ ”Ｄｅｒ Ｈａｇｅｎｅｒ Ｖｉｄｅｏ−Ｍｅｓｓｔｒｉｅｂｗａｇｅｎ”， Ｄｅｒ Ｅｉｓｅｎｂａｈｎｉｎｇｅｎｉｅｕｒ， ６． ＆ ７． １９９６， Ｖｏｌ． ６ ＆ ７ １９９６， ｐ． ２４／３２
［７］ Ｒ． Ｍｕｅｌｌｅｒ， Ｈ． Ｈｏｅｆｌｅｒ， ”Ｆａｈｒｗｅｇｕｅｂｅｒｗａｃｈｕｎｇ ｍｉｔ ｏｐｔｉｓｃｈｅｒ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ”， Ｅｉｓｅｎｂａｈｎ−Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ Ｋａｌｅｎｄｅｒ ’９７， Ｄａｒｍｓｔａｄｔ： Ｔｅｔｚｌａｆｆ， １９９６， ｐ． ３１５−３３２
［８］ ＤＥ １９９ ３６ ４４８ Ａ１
［９］ ２０００年９月１日以降下記にて入手可能
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｔ．ｋｔｈ．ｓｅ／ｄｏｃｓ／ｉｓｏ−１３８１８−２．ｒｅａｄ．ｈｔｍｌ
［１０］ ２０００年９月１日以降下記にて入手可能
ｈｔｔｐ：／／ｖｖｌ１．ｍｉｔ．ｆｈ−ｈｅｉｌｂｒｏｎｎ．ｄｅ／Ｇｅｒｍａｎ／Ｔｈｅｏｒｉｅ／Ｋａｎｔｅｎｄｅｔｅｋｔｉｏｎ．ｈｔｍ
［１１］ ２０００年９月１日以降下記にて入手可能
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｆｉ．ｕｎｉｚｈ．ｃｈ／ｇｒｏｕｐｓ／ｍｍｌ／ｐｅｏｐｌｅ／ｍｂｉｃｈｓｅｌ／Ｖｏｒｌｅｓｕｎｇ．ｈｔｍｌ
［１２］ Ｂ． Ｊａｅｈｎｅ， Ｄｉｇｉｔａｌｅ Ｂｉｌｄｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌ． １９９７
［１３］ Ｆ． Ｍ． Ｗａｈｌ， Ｄｉｇｉｔａｌｅ Ｂｉｌｄｓｉｇｎａｌｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ， Ｋａｐｉｔｅｌ ６．５， Ｄｅｔｅｋｔｉｏｎｓｆｉｌｔｅｒ， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌ． １９８４
【図面の簡単な説明】
【図１】
架線物体の変化の識別により画像評価を行う方式を示す図である。
【図２】
鉄道の架線を示す図である。
【図３】
実施例による検査車両を示す図である。
【図４】
ちょう架線を記録するための記録システムを示す図である。
【図５】
横断方向支持部材を検査するための視野を示す図である。
【図６】
評価窓の設定を示す図である。
【図７】
１つの実施例による架線検査方法を表した図である。
【図８】
１つの実施例による架線検査方法を表した図である。
【図９】
サーチマスクを決定する様子を表した画像を示す図である。
【図１】
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【図６】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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2004508643.tif 000043
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004508643.tif 000044
2004508643.tif 000045
【国際調査報告】
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2004508643.tif 000047
2004508643.tif 000048
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