(57)【要約】【課題】  ２個のカメラを上方に向かって鉛直方向に配置し、簡単にトロリ線の偏位の測定を行うことができるステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法及びその装置を提供する。【解決手段】  ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、車両の屋根上のこの車両の進行方向に直交するように両側に２個のカメラ１２，１３を水平で、かつ上方９０度（鉛直方向）に向けて配置し、前記２個のカメラ１２，１３から得られる画像１６，１７を合成して、ステレオ法を用いてトロリ線１４の偏位を測定する。【選択図】  図３
2009236574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上の該車両の進行方向に直交するように両側に２個のカメラを水平
で、かつ上方９０度（鉛直方向）に向けて配置し、前記２個のカメラから得られ
る画像を合成して、ステレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定することを特徴と
するステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法。
【請求項２】
請求項１記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の偏位が水平方向の左右偏位であることを特徴とするステレオ法を用いたト
ロリ線偏位測定方法。
【請求項３】
請求項２記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の水平方向の左右偏位Ｘが、Ｄを前記２個のカメラの焦点間の距離（基線長
）、ａを前記２個のカメラのうち一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦
軸からのトロリ線の横方向の座標、ｂを前記２個のカメラのうちのもう一方のカ
メラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標とする場
合、
Ｘ＝〔（ａ−ｂ）Ｄ〕／〔２（ａ＋ｂ）〕であることを特徴とするステレオ法
を用いたトロリ線偏位測定方法。
【請求項４】
請求項１記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の偏位が鉛直方向の高さであることを特徴とするステレオ法を用いたトロリ
線偏位測定方法。
【請求項５】
請求項４記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、前記トロ
リ線の鉛直方向の高さＥが、Ｄを前記２個のカメラの焦点間の距離（基線長）、
ｆをカメラの焦点距離、ａを前記２個のカメラのうち一方のカメラの撮影面内に
おける光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、ｂを前記２個のカメラの
うちもう一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方
向の座標とする場合、Ｅ＝Ｄｆ／（ａ＋ｂ）であることを特徴とするステレオ法
を用いたトロリ線偏位測定方法。
【請求項６】
（ａ）車両の屋根上の該車両の進行方向に直交するように水平に取り付けられる
固定棒と、
（ｂ）該固定棒の両側に上方９０度（鉛直方向）に向けて配置される２個のカメ
ラと、
（ｃ）該２個のカメラから得られる情報に基づいてステレオ法を用いてトロリ線
の偏位を測定する手段とを具備することを特徴とするステレオ法を用いたトロリ
線偏位測定装置。
【請求項７】
請求項６記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置において、前記トロ
リ線の偏位を測定する手段は、前記２個のカメラから得られた画像を合成する手
段を含むことを特徴とするステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に給電を行うトロリ線の偏位を求めるステレオ法を用いた
トロリ線偏位測定方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステレオ解析法であって、三角測量法で交点の位置を求め、パンタグラ
フ高さとトロリ線左右偏位を測定する方法（下記非特許文献１）が提案されてい
る。
【０００３】
図５はかかる従来の三角測量法による左右のカメラを内側にθ1 傾けた場合の
トロリ線偏位測定方式の概略図である。
【０００４】
この図において、１０１は左側カメラ、１０２は右側カメラ、１０３は左側カ
メラ１０１の撮影面、１０４は右側カメラ１０２の撮影面、１０５は左側カメラ
１０１の焦点、１０６は右側カメラ１０２の焦点、１０７はトロリ線、１０８は
ちょう架線、Ｄは左右カメラ１０１，１０２の焦点１０５，１０６間の距離（基
線長）、Ｅは焦点１０５，１０６から対象物（トロリ線）１０７までの鉛直方向
の距離、ｆはカメラの焦点距離、ｃは左側カメラ１０１の撮影面１０３内におけ
る光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、ｄは右側カメラ１０２の撮影
面１０４内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、θ1 は左右
カメラ１０１，１０２の撮影面１０３，１０４に鉛直方向の線と左右カメラの基
線とが交わる角度、θ2 は左側カメラ１０１に鉛直方向で焦点１０５を通る線と
、左側カメラ１０１の撮影面１０３内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の
横方向の座標ｃとトロリ線１０７を結ぶ線とが交わる角度〔ｔａｎ-1（ｃ／ｆ）
〕、θ3 は右側カメラ１０２に鉛直方向で焦点１０６を通る線と、右側カメラ１
０２の撮影面１０４内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標ｄ
とトロリ線１０７を結ぶ線とが交わる角度〔ｔａｎ-1（ｄ／ｆ）〕、Ｘはトロリ
線左右偏位である。
【０００５】
左右カメラ１０１，１０２をθ1 内側に傾けた場合トロリ線偏位Ｘを三角関数
を用いて求める。
【０００６】
Ｘ＝｛Ｄ［ｔａｎ〔θ1 ＋ｔａｎ-1（ｄ／ｆ）〕−ｔａｎ〔θ1 −ｔａｎ-1（
ｃ／ｆ）〕〕｝／｛２［ｔａｎ〔θ1 −ｔａｎ-1（ｃ／ｆ）〕＋ｔａｎ〔θ1 ＋
ｔａｎ-1（ｄ／ｆ）〕］｝                          …（８）
この式（８）よりトロリ線左右偏位Ｘを求めることができるが、一番誤差を含
む可能性のある焦点距離ｆが上記式（８）の中に含まれている。また、トロリ線
左右偏位Ｘの符号が４つの領域によって変化する。
【非特許文献１】「ステレオ解析手法を用いた九州新幹線のパンタグラフと架線の状態計測」，庭川  誠，恩田  寿和，木下  信夫，電学論Ｄ，１２７巻２号，２００７年，ｐｐ．１１８−１２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したような従来のステレオ解析法では、複雑な式を解く必
要があるといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、２個のカメラを上方に向かって鉛直方向に配置
し、簡単にトロリ線の偏位の測定を行うことができるステレオ法を用いたトロリ
線偏位測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、車両の屋根上のこ
の車両の進行方向に直交するように両側に２個のカメラを水平で、かつ上方９０
度（鉛直方向）に向けて配置し、前記２個のカメラから得られる画像を合成して
、ステレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、
前記トロリ線の偏位が水平方向の左右偏位であることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、
前記トロリ線の水平方向の左右偏位Ｘが、Ｄを前記２個のカメラの焦点位置間の
距離（基線長）、ａを前記２個のカメラのうち一方のカメラの撮影面内における
光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、ｂを前記２個のカメラのうちの
もう一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の
座標とする場合、
Ｘ＝〔（ａ−ｂ）Ｄ〕／〔２（ａ＋ｂ）〕であることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、
前記トロリ線の偏位が鉛直方向の高さであることを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔４〕記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法において、
前記トロリ線の鉛直方向の高さＥが、Ｄを前記２個のカメラの焦点間の距離（基
線長）、ｆをカメラの焦点距離、ａを前記２個のカメラのうち一方のカメラの撮
影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向の座標、ｂを前記２個の
カメラのうちもう一方のカメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ
線の横方向の座標とする場合、Ｅ＝Ｄｆ／（ａ＋ｂ）であることを特徴とする。
〔６〕ステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置において、車両の屋根上の該
車両の進行方向に直交するように水平に取り付けられる固定棒と、この固定棒の
両側に上方９０度（鉛直方向）に向けて配置される２個のカメラと、この２個の
カメラから得られる情報に基づいてステレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定す
る手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
〔７〕上記〔６〕記載のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定装置において、
前記トロリ線の偏位を測定する手段は、前記２個のカメラから得られた画像を合
成する手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡単な構成で、トロリ線の偏位を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法は、車両の屋根上のこの車
両の進行方向に直交するように両側に２個のカメラを水平で、かつ上方９０度（
鉛直方向）に向けて配置し、前記２個のカメラから得られる画像を合成して、ス
テレオ法を用いてトロリ線の偏位を測定する。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
まず、ステレオ法の説明を行う。ステレオ法はいわゆる領域ベース法と言われ
ている。
【００１９】
図１は本発明にかかるステレオ法の説明図である。
【００２０】
この図において、１は左側カメラ、２は右側カメラ、３は左側カメラ１の撮影
面、４は右側カメラ２の撮影面、５は左側カメラ１の焦点、６は右側カメラ２の
焦点、７は対象物（トロリ線）、Ｄは左右カメラ１，２の焦点５，６間の距離（
基線長）、Ｅは焦点５，６から対象物（トロリ線）７までの鉛直方向の距離（ト
ロリ線の高さ）、ｆはカメラの焦点距離、Ｚは左右カメラ１，２で捉えた対象物
７の撮影面４での位置ずれ量である。
【００２１】
図１において、焦点位置５，６から対象物７までの鉛直方向の距離Ｅは、左側
カメラ１と右側カメラ２で捉えた対象物７の撮像面での位置のずれＺから
Ｅ＝Ｄ×ｆ／Ｚ                                      …（１）
で求められる。
【００２２】
図２は本発明の実施例を示すステレオ法を用いたトロリ線偏位測定器の概略図
、図３は本発明のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定の態様を示す模式図であ
り、図３（ａ）はそのトロリ線偏位測定方式の概略図、図３（ｂ）はその左側カ
メラと右側カメラの撮影イメージを示す図、図３（ｃ）はその左側カメラと右側
カメラの画像を合成した図である。
【００２３】
トロリ線偏位測定器１０は、車両の屋根（図示なし）上に水平に取り付ける。
つまり、２個の左側カメラ１２と右側カメラ１３は、上方９０度（鉛直方向）に
向けて車両の屋根上のカメラ固定棒１１上に取り付ける。左右カメラ１２，１３
の焦点位置間の距離Ｄは、トロリ線１４の左右偏位量の２倍以上とした。左右の
カメラをトロリ線左右偏位の外側に置くことにより、撮影された画像内でトロリ
線とちょう架線の位置が入れかわることがなくなり、トロリ線のみの位置を追う
ことが容易になる。
【００２４】
図３（ｂ）には、左側カメラ１２の撮影イメージ１６と右側カメラ１３の撮影
イメージ１７が示されている。１６Ａは左側カメラ１２におけるトロリ線１４の
撮影イメージ、１６Ｂは左側カメラ１２におけるちょう架線１５の撮影イメージ
、１７Ａは右側カメラ１３におけるトロリ線１４の撮影イメージ、１７Ｂは右側
カメラ１３におけるちょう架線１５の撮影イメージである。
【００２５】
そして、図３（ｃ）に示すように、左側カメラ１２の撮影イメージ１６と右側
カメラ１３の撮影イメージ１７を、左右のカメラ１２，１３を２段に合成した合
成画像１８を得た。
【００２６】
その合成画像１８を画面の水平方向座標が処理できる画像処理装置で左右のカ
メラの画像を同時に処理し、カメラの撮影面内における光軸を含む縦軸からのト
ロリ線の横方向の座標ａ，ｂを求める。その結果を、下記の式（６）に代入する
と、トロリ線左右偏位Ｘが求められる。
【００２７】
また、焦点距離ｆが分かれば、式（７）より、カメラの焦点位置からのトロリ
線の高さＥを求めることができる。すなわち、
ａ：ｂ＝Ａ：Ｂ→ａＢ＝ｂＡ→Ａ＝ａＢ／ｂ          …（２）
Ａ＋Ｂ＝Ｄ                                        …（３）
Ｘ＝（Ｄ／２）−Ｂ                                …（４）
上記式（２）と式（３）より
Ｂ＝ｂＤ／（ａ＋ｂ）                              …（５）
式（５）を式（４）に代入すると、
Ｘ＝〔（ａ−ｂ）Ｄ〕／〔２（ａ＋ｂ）〕            …（６）
また、式（１）より
Ｅ＝Ｄｆ／（ａ＋ｂ）                              …（７）            
このように、トロリ線左右偏位Ｘ及びトロリ線の高さＥを簡単な式で求めるこ
とができる。その際に、２個のカメラから得られた画像を合成することにより、
２個の撮像画像を１つの画像処理装置により同時に処理することができ、効率的
にトロリ線の偏位を計測することができる。
【００２８】
図４は本発明にかかるトロリ線偏位測定器とデータの流れを示す図である。
【００２９】
この図を用いて、トロリ線偏位測定器の各部とデータの流れを示す。左側カメ
ラ２１と右側カメラ２２は（カメラレンズとカメラヘッド）からの画像情報は、
カメラケーブル２３，２４で接続されたカメラ用アンプ２５，２６を経て、画面
分割器（画像合成）２９で合成画像が得られる。この合成画像は、ビデオデッキ
３１と画面の水平方向座標処理ができる画像処理装置３３を介してカメラモニタ
ー３５に提供されるとともに、演算装置３７で情報処理されて、データ記録装置
３９に記録される。
【００３０】
なお、カメラ用アンプ２５，２６、画面分割器２９、ビデオデッキ３１、画面
の水平方向座標を処理ができる画像処理装置３３、カメラモニター３５、演算装
置３７及びデータ記録装置３９間のケーブル２７，２８、３０、３２、３４、３
６、３８は、ケーブルである。
【００３１】
このように、本発明によれば、簡単な構成で、トロリ線の偏位、つまり、トロ
リ線の水平方向の左右偏位又はトロリ線の鉛直方向の高さを測定することができ
る。
【００３２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき
種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定方法及びその装置は、簡単な構
成でトロリ線の偏位を測定するツールとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかるステレオ法の説明図である。
【図２】本発明の実施例を示すステレオ法を用いたトロリ線偏位測定器の概略図である。
【図３】本発明のステレオ法を用いたトロリ線偏位測定の態様を示す模式図である。
【図４】本発明のトロリ線偏位測定器とデータの流れを示す図である。
【図５】従来の三角測量法によるトロリ線偏位測定方式の概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１２，２１    左側カメラ
２，１３，２２    右側カメラ
３，４    カメラの撮影面
５，６    カメラの焦点
７    対象物（トロリ線）
Ｄ    左右カメラの焦点間の距離（基線長）
Ｅ    焦点から対象物（トロリ線）までの鉛直方向の距離
ｆ    カメラの焦点距離
Ｚ    左右カメラで捉えた対象物の撮影面上での位置ずれ量
１０    測定器
１１    カメラ固定棒
１４    トロリ線
１５    ちょう架線
１６    左側カメラ撮影イメージ
１６Ａ    左側カメラにおけるトロリ線の撮影イメージ
１６Ｂ    左側カメラにおけるちょう架線の撮影イメージ
１７    右側カメラ撮影イメージ
１７Ａ    右側カメラにおけるトロリ線のイメージ
１７Ｂ    右側カメラにおけるちょう架線のイメージ
１８    合成画像
ａ，ｂ    撮影面内における光軸を含む縦軸からのトロリ線の横方向座標    
Ｘ    トロリ線の左右偏位
２３，２４    カメラケーブル
２５，２６    カメラ用アンプ
２７，２８，３０，３２，３４，３６，３８    ケーブル
２９    画面分割器
３１    ビデオデッキ
３３    画面の水平方向座標処理ができる画像処理装置
３５    カメラモニター
３７    演算装置
３９    データ記録装置
【図１】
2009236574.tif 000003
【図２】
2009236574.tif 000004
【図３】
2009236574.tif 000005
【図４】
2009236574.tif 000006
【図５】
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