(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022023323
(43)【公開日】2022-02-08
(54)【発明の名称】ロック偏移測定装置及びロック偏移測定方法
(51)【国際特許分類】
B61L 5/10 20060101AFI20220201BHJP
G06T 7/00 20170101ALI20220201BHJP
【ＦＩ】
B61L5/10 Z
G06T7/00 300F
G06T7/00 610
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020126179
(22)【出願日】2020-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】000001292
【氏名又は名称】株式会社京三製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100124682
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 泰
(74)【代理人】
【識別番号】100104710
【弁理士】
【氏名又は名称】竹腰 昇
(74)【代理人】
【識別番号】100090479
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 一
(72)【発明者】
【氏名】金子 亮
(72)【発明者】
【氏名】齋木 翔太
(72)【発明者】
【氏名】小林 和弘
(72)【発明者】
【氏名】松川 英司
(72)【発明者】
【氏名】中山 雄一郎
【テーマコード（参考）】
5H161
5L096
【Ｆターム（参考）】
5H161AA01
5H161SS04
5H161SS14
5H161SS17
5L096BA03
5L096BA08
5L096BA20
5L096EA16
5L096FA66
5L096FA69
5L096JA09
(57)【要約】
【課題】転てつ機の鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの嵌合箇所の撮影画像から、切り欠きに対するロックピースの偏移を精度よく測定できるようにすること。
【解決手段】ロック偏移測定装置５は、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して歪み補正処理及びロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成し、ロックピースの端面上部及びその端面上部に対向する切り欠きの対向面それぞれに係るテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、端面上部及び対向面それぞれの中央位置に対応する透視投影画像中のロックピース中央位置及び切り欠き中央位置を検出し、ロックピース中央位置と切り欠き中央位置の差に基づいて、切り欠きに対するロックピースの偏移を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】ロック偏移測定装置５は、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して歪み補正処理及びロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成し、ロックピースの端面上部及びその端面上部に対向する切り欠きの対向面それぞれに係るテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、端面上部及び対向面それぞれの中央位置に対応する透視投影画像中のロックピース中央位置及び切り欠き中央位置を検出し、ロックピース中央位置と切り欠き中央位置の差に基づいて、切り欠きに対するロックピースの偏移を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
転てつ機の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行う歪み補正処理手段と、
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成する透視投影処理手段と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出する第１検出手段と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出する第２検出手段と、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出する算出手段と、
を備えるロック偏移測定装置。
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成する透視投影処理手段と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出する第１検出手段と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出する第２検出手段と、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出する算出手段と、
を備えるロック偏移測定装置。
【請求項2】
前記ロックピーステンプレート画像及び前記鎖錠かんテンプレート画像は、前記端面上部の左右幅を含む前記端面上部を左右方向とした画像であり、
前記ロックピースの端面形状に基づいて前記透視投影画像中の前記端面上部を検出し、検出した前記端面上部が前記左右方向となるように前記透視投影画像を回転補正する回転補正処理手段、
を更に備え、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、前記回転補正が施された後の透視投影画像に対して前記画像マッチング処理を行う、
請求項１に記載のロック偏移測定装置。
前記ロックピースの端面形状に基づいて前記透視投影画像中の前記端面上部を検出し、検出した前記端面上部が前記左右方向となるように前記透視投影画像を回転補正する回転補正処理手段、
を更に備え、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、前記回転補正が施された後の透視投影画像に対して前記画像マッチング処理を行う、
請求項１に記載のロック偏移測定装置。
【請求項3】
前記算出手段は、前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記鎖錠かんの長手方向における前記ロックピースと前記切り欠きとの左右の隙間の比率を前記偏移として算出する、
請求項１又は２に記載のロック偏移測定装置。
請求項１又は２に記載のロック偏移測定装置。
【請求項4】
前記鎖錠かんには、第１の切り欠きと第２の切り欠きとがあり、
前記ロックピースには、前記第１の切り欠きに嵌合する第１のロックピースと、前記第２の切り欠きに嵌合する第２のロックピースとがあり、
前記透視投影処理手段は、前記歪み補正処理が施された後の画像のうち、前記第１の切り欠きを含む第１の画像部分、及び、前記第２の切り欠きを含む第２の画像部分それぞれに対応する前記透視投影処理を行って第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像を生成し、
前記第１検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記ロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第２検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第１検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果と、前記第２検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果とを用いて、前記撮影画像が、前記第１の切り欠きと前記第１のロックピースとによる第１の嵌合時画像か、前記第２の切り欠きと前記第２のロックピースとによる第２の嵌合時画像かを判断する判断手段、
を更に備える請求項１～３の何れか一項に記載のロック偏移測定装置。
前記ロックピースには、前記第１の切り欠きに嵌合する第１のロックピースと、前記第２の切り欠きに嵌合する第２のロックピースとがあり、
前記透視投影処理手段は、前記歪み補正処理が施された後の画像のうち、前記第１の切り欠きを含む第１の画像部分、及び、前記第２の切り欠きを含む第２の画像部分それぞれに対応する前記透視投影処理を行って第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像を生成し、
前記第１検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記ロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第２検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第１検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果と、前記第２検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果とを用いて、前記撮影画像が、前記第１の切り欠きと前記第１のロックピースとによる第１の嵌合時画像か、前記第２の切り欠きと前記第２のロックピースとによる第２の嵌合時画像かを判断する判断手段、
を更に備える請求項１～３の何れか一項に記載のロック偏移測定装置。
【請求項5】
転てつ機の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行うことと、
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出することと、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出することと、
を含むロック偏移測定方法。
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出することと、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出することと、
を含むロック偏移測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転てつ機におけるロックピースの偏移を測定するロック偏移測定装置等に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道線路の分岐器を転換する転てつ機に関する保守点検項目の１つに鎖錠かんのロック調整がある。転てつ機は、分岐器を定位／反位に転換させた後にトングレールの位置を保持する鎖錠機構として、トングレールに連結された鎖錠かんと、鎖錠かんに設けられた切り欠きに嵌合するロックピースとを有している。鎖錠かんの切り欠きにロックピースを嵌合させて鎖錠かんの移動を阻止することで、トングレールの位置を保持（鎖錠）している。繰り返しの移動や環境温度等によって鎖錠かんとロックピースの相対位置がずれて、ロックピースが鎖錠かんに引っかかって嵌合できなくなるロック狂いと呼ばれる状態があり、このロック狂いは、転てつ機が転換不能となる主原因となっている。ロック調整とは、ロック狂いを事前に防ぐため、嵌合状態（ロック状態）での鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの左右の隙間の間隔が適正範囲となるように鎖錠かんを調整することである。
【0003】
転てつ機には、内部の鎖錠かんとロックピースとの嵌合箇所を外部から目視するための点検孔が設けられている。この点検孔は、点検時以外は開閉可能な蓋で塞がれる。保守点検員は、点検孔の蓋を開けて鎖錠かんとロックピースとの嵌合箇所を目視し、ロック狂いが生じていないか、鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの左右の隙間は適正範囲であるかといったことを確認し、必要に応じてロック調整を行う。
【0004】
しかし、線路には多数の転てつ機が設置されており、その1台１台について、保守点検員が点検孔から鎖錠かんとロックピースとの嵌合箇所を目視で確認してロック調整を行うといった保守点検作業は、非常に煩わしく時間を要する作業であった。また、目視による判断であるから、保守点検員による判断のばらつきも避けられなかった。そこで、転てつ機のロック調整に係る点検保守作業の煩わしさを軽減するために、点検孔を塞ぐ蓋の内側にカメラを設け、このカメラによる撮影画像のデータを無線通信で外部へ送信する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１７－２２６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
通常、転てつ機は、分岐器の転換方向（定位／反位）それぞれに対応する２個のロックピースを有している。点検孔の蓋の内側に設置されるカメラは、撮影対象のロックピースとは近接することになるから、２個のロックピースを同時に撮影するには、カメラレンズとして広角レンズを用いる必要がある。すると、広角レンズによる撮影画像の歪みが避けられない。このため、撮影画像から、鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの左右の隙間（偏移）を精度よく検出することが難しかった。
【0007】
点検孔の蓋は、開閉用に一定の遊び（寸法余裕）を設けてあることから、保守点検時の点検蓋の開け閉めや列車通過時の振動によって、カメラに振動や衝撃が加わり、カメラの設置位置がずれる場合が起こり得る。その結果、カメラの撮影範囲や撮影向きが変化し得る。また、ロックピースは、切り欠きと数ミリ（通常、３ミリ程度）の隙間を設けた状態でスライド移動するように構成されているが、ロックピースが接触することで鎖錠かんの切り欠きに欠損が生じ得る。このようなカメラの撮影範囲のずれや傾き、切り欠きの欠損は、鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの左右の隙間（偏移）を、撮影画像に対する画像処理によって測定する場合の測定精度の低下要因の１つとなっていた。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、転てつ機の鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの嵌合箇所の撮影画像から、切り欠きに対するロックピースの偏移を精度よく測定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の第１の発明は、
転てつ機の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行う歪み補正処理手段（例えば、図１５の歪み補正部２０４）と、
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成する透視投影処理手段（例えば、図１５の透視投影部２０６）と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出する第１検出手段（例えば、図１５の第１検出部２１２）と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出する第２検出手段（例えば、図１５の第２検出部２１４）と、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出する算出手段（例えば、図１５の偏移算出部２１６）と、
を備えるロック偏移測定装置である。
転てつ機の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行う歪み補正処理手段（例えば、図１５の歪み補正部２０４）と、
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成する透視投影処理手段（例えば、図１５の透視投影部２０６）と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出する第１検出手段（例えば、図１５の第１検出部２１２）と、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出する第２検出手段（例えば、図１５の第２検出部２１４）と、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出する算出手段（例えば、図１５の偏移算出部２１６）と、
を備えるロック偏移測定装置である。
【0010】
他の発明として、
転てつ機の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行うことと、
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出することと、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出することと、
を含むロック偏移測定方法を構成してもよい。
転てつ機の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を点検するための点検孔から撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行うことと、
前記歪み補正処理が施された後の画像に対して、前記ロックピースの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記ロックピースの端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記端面上部の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出することと、
前記ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの前記端面上部に対向する前記切り欠きの対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、前記対向面の中央位置に対応する前記透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出することと、
前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記切り欠きに対する前記ロックピースの偏移を算出することと、
を含むロック偏移測定方法を構成してもよい。
【0011】
第１の発明等によれば、転てつ機の鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの嵌合箇所の撮影画像から、切り欠きに対するロックピースの偏移を精度よく測定することができる。つまり、撮影画像に対して歪み補正処理を行うことで、例えば広角レンズを用いることによる撮影画像の歪みを補正することができる。また、カメラとレンズとに生じる光軸ズレによる歪みも適切に補正できる。歪み補正処理を施した後の画像に対して透視投影処理を行うことで、カメラの設置位置ズレを補正してカメラと正対した画像に変換することができる。
【0012】
そして、透視投影画像と、ロックピーステンプレート画像及び鎖錠かんテンプレート画像それぞれを用いた画像マッチング処理を行うことで、透視投影画像中のロックピース中央位置及び切り欠き中央位置を検出することが可能となり、検出したロックピース中央位置及び切り欠き中央位置の差から、切り欠きに対するロックピースの偏移を算出することができる。ロックピーステンプレート画像は、ロックピースの移動方向に沿った方向を撮影方向としたときのロックピースの端面上部に係る画像であり、鎖錠かんテンプレート画像は、同じ撮影方向としたときのその端面上部に対向する切り欠きの対向面に係る画像であるから、これらのテンプレート画像を用いた画像マッチング処理によって画像中のロックピース中央位置及び切り欠き中央位置を精度よく検出することができる。ロックピース及び切り欠きの寸法は既知であるから、これらの中央位置の差から、ロックピースの切り欠きに対する偏移を精度よく検出することが可能となる。
【0013】
第２の発明は、第１の発明において、
前記ロックピーステンプレート画像及び前記鎖錠かんテンプレート画像は、前記端面上部の左右幅を含む前記端面上部を左右方向とした画像であり、
前記ロックピースの端面形状に基づいて前記透視投影画像中の前記端面上部を検出し、検出した前記端面上部が前記左右方向となるように前記透視投影画像を回転補正する回転補正処理手段（例えば、図１５の回転補正部２１０）、
を更に備え、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、前記回転補正が施された後の透視投影画像に対して前記画像マッチング処理を行う、
ロック偏移測定装置である。
前記ロックピーステンプレート画像及び前記鎖錠かんテンプレート画像は、前記端面上部の左右幅を含む前記端面上部を左右方向とした画像であり、
前記ロックピースの端面形状に基づいて前記透視投影画像中の前記端面上部を検出し、検出した前記端面上部が前記左右方向となるように前記透視投影画像を回転補正する回転補正処理手段（例えば、図１５の回転補正部２１０）、
を更に備え、
前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、前記回転補正が施された後の透視投影画像に対して前記画像マッチング処理を行う、
ロック偏移測定装置である。
【0014】
第２の発明によれば、透視投影画像中のロックピースの端面上部が左右方向となるように当該透視投影画像を回転補正することができる。ロックピーステンプレート画像及び鎖錠かんテンプレート画像は、ロックピースの端面上部を含む当該端面上部を左右方向とした画像であるから、透視投影画像の回転補正処理により、当該透視投影画像と、ロックピーステンプレート画像及び鎖錠かんテンプレート画像とにおけるロックピースの端面上部の方向をともに左右方向として一致させることができる。これにより、透視投影画像と、ロックピーステンプレート画像及び鎖錠かんテンプレート画像との画像マッチング処理の精度が向上し、ロックピース中央位置及び切り欠き中央位置の検出精度が向上することから、切り欠きに対するロックピースの偏移の算出精度を向上させることができる。
【0015】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記算出手段は、前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記鎖錠かんの長手方向における前記ロックピースと前記切り欠きとの左右の隙間の比率を前記偏移として算出する、
ロック偏移測定装置である。
前記算出手段は、前記ロックピース中央位置と前記切り欠き中央位置の差に基づいて、前記鎖錠かんの長手方向における前記ロックピースと前記切り欠きとの左右の隙間の比率を前記偏移として算出する、
ロック偏移測定装置である。
【0016】
第３の発明によれば、切り欠きに対するロックピースの偏移として、鎖錠かんの長手方向におけるロックピースと切り欠きとの左右の隙間の比率が算出される。転てつ機においては、嵌合状態での鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの左右の隙間の間隔が適正範囲であることが正常な状態である。このため、実際の転てつ機のロック調整に係る保守点検作業に沿った形式の測定結果とすることができる。
【0017】
第４の発明は、第１～第３の何れかの発明において、
前記鎖錠かんには、第１の切り欠きと第２の切り欠きとがあり、
前記ロックピースには、前記第１の切り欠きに嵌合する第１のロックピースと、前記第２の切り欠きに嵌合する第２のロックピースとがあり、
前記透視投影処理手段は、前記歪み補正処理が施された後の画像のうち、前記第１の切り欠きを含む第１の画像部分、及び、前記第２の切り欠きを含む第２の画像部分それぞれに対応する前記透視投影処理を行って第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像を生成し、
前記第１検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記ロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第２検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第１検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果と、前記第２検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果とを用いて、前記撮影画像が、前記第１の切り欠きと前記第１のロックピースとによる第１の嵌合時画像か、前記第２の切り欠きと前記第２のロックピースとによる第２の嵌合時画像かを判断する判断手段（例えば、図１５の嵌合判断部２１８）、
を更に備えるロック偏移測定装置である。
前記鎖錠かんには、第１の切り欠きと第２の切り欠きとがあり、
前記ロックピースには、前記第１の切り欠きに嵌合する第１のロックピースと、前記第２の切り欠きに嵌合する第２のロックピースとがあり、
前記透視投影処理手段は、前記歪み補正処理が施された後の画像のうち、前記第１の切り欠きを含む第１の画像部分、及び、前記第２の切り欠きを含む第２の画像部分それぞれに対応する前記透視投影処理を行って第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像を生成し、
前記第１検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記ロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第２検出手段は、前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する前記鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、
前記第１検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果と、前記第２検出手段による前記第１の透視投影画像及び前記第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果とを用いて、前記撮影画像が、前記第１の切り欠きと前記第１のロックピースとによる第１の嵌合時画像か、前記第２の切り欠きと前記第２のロックピースとによる第２の嵌合時画像かを判断する判断手段（例えば、図１５の嵌合判断部２１８）、
を更に備えるロック偏移測定装置である。
【0018】
第４の発明によれば、撮影画像が、第１のロックピース及び第２のロックピースの２個のロックピースのうちのどちらが切り欠きと嵌合しているときの画像かを判断することができる。例えば広角レンズを用いることで、２個のロックピースを同一画角内に収めた撮影画像とすることができる。これにより、ロックピースが嵌合していると判断したほうの切り欠きを含む画像部分から算出した偏移を採用することで、切り欠きに対するロックピースの偏移を精度よく測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】ロック偏移測定システムの適用例。
【図2】転てつ機の一例を示す図。
【図3】転てつ機の一例を示す図。
【図4】鎖錠かん及びロックピース周辺の拡大図。
【図5】鎖錠かんの側面図。
【図6】点検孔から目視される嵌合箇所の概要図。
【図7】ロック偏移の測定手順を説明するフローチャート。
【図8】撮影画像の一例。
【図9】歪み補正処理後の画像の一例。
【図10】透視投影画像の一例。
【図11】エッジ検出画像の一例。
【図12】画像マッチング処理の説明図。
【図13】テンプレート画像の説明図。
【図14】偏移の算出の説明図。
【図15】ロック偏移測定システムの機能構成図。
【図16】ロック偏移測定システムの他の構成例。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。また、図８～図１３に示す撮影画像については、撮影装置３から見た方向を併記する。
【0021】
［適用例］
図１は、本実施形態のロック偏移測定システムの概略を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のロック偏移測定システム１は、転てつ機７に対する付属的なシステムとして構成されており、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きに対するロックピースの偏移であるロック偏移を測定するシステムである。ロック偏移測定システム１は、撮影手段である撮影装置３と、ロック偏移測定装置５とを有する。撮影装置３は、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を撮影する。ロック偏移測定装置５は、撮影装置３による撮影画像に基づいて、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きに対するロックピースの偏移（ロック偏移）を算出する。また、ロック偏移測定装置５は、通信ネットワークＮを介して中央管理装置９と通信が可能であり、算出した転てつ機７のロック偏移を中央管理装置９へ送信する。
図１は、本実施形態のロック偏移測定システムの概略を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のロック偏移測定システム１は、転てつ機７に対する付属的なシステムとして構成されており、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きに対するロックピースの偏移であるロック偏移を測定するシステムである。ロック偏移測定システム１は、撮影手段である撮影装置３と、ロック偏移測定装置５とを有する。撮影装置３は、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きとロックピースとの嵌合箇所を撮影する。ロック偏移測定装置５は、撮影装置３による撮影画像に基づいて、転てつ機７の鎖錠かんに設けられた切り欠きに対するロックピースの偏移（ロック偏移）を算出する。また、ロック偏移測定装置５は、通信ネットワークＮを介して中央管理装置９と通信が可能であり、算出した転てつ機７のロック偏移を中央管理装置９へ送信する。
【0022】
［転てつ機の構成］
図２，図３は、ロック偏移測定システム１が設置された転てつ機７の一例である。図２は、転てつ機７の内部機構の構成例を示す上面図であって、ケース１０の上蓋を外して内部が見える状態とした上面図である。図３は、ロック偏移測定システム１によって撮影されるケース１０内の配置構成を、転てつ機７の長手方向中心軸Ｌに沿った断面で概略的に示す図である。なお、ロック偏移測定システム１の理解を容易にするために、転てつ機７内の制御回路や制御リレー、外部端子板等の電気系部品の図示は省略している。
図２，図３は、ロック偏移測定システム１が設置された転てつ機７の一例である。図２は、転てつ機７の内部機構の構成例を示す上面図であって、ケース１０の上蓋を外して内部が見える状態とした上面図である。図３は、ロック偏移測定システム１によって撮影されるケース１０内の配置構成を、転てつ機７の長手方向中心軸Ｌに沿った断面で概略的に示す図である。なお、ロック偏移測定システム１の理解を容易にするために、転てつ機７内の制御回路や制御リレー、外部端子板等の電気系部品の図示は省略している。
【0023】
図２，図３に示すように、転てつ機７は、開閉式のケース１０の外側部にモータ１２を備えている。また、転てつ機７は、ケース１０を貫通してスライド自在に設けられた動作かん１６及び鎖錠かん１８を備えるとともに、ケース１０の内部に、鎖錠かん１８に貫通して鎖錠かん１８との交差方向にスライド自在に設けられたロックピース２４（２４ａ，２４ｂ）を備えている。
【0024】
モータ１２により発生された回転動力は、ケース１０の側部を貫通する駆動軸１４に接続された減速機構部２０で適切なトルクに変換されて転換鎖錠機構部２２に伝達される。減速機構部２０は、モータ１２の駆動力を受ける歯車群であり、モータ１２の駆動軸１４に取り付けられたピニオンギア２０ａ、これに噛み合うベベルギア２０ｂ、その回転軸に取り付けられた第１減速ギア２０ｃ、これに噛み合う中間ギア２０ｄ、その回転軸に設けられた第２減速ギア２０ｅ、これに噛み合う最終歯車である転換ギア２０ｆ、を有する。
【0025】
転換鎖錠機構部２２は、減速機構部２０で減速された回転動力を動作かん１６の直動運動に変換するとともに、鎖錠かん１８の鎖錠／解錠を行う機構部である。転換鎖錠機構部２２による転換は、転換ギア２０ｆの下面に突設された転換ローラ２２ａと、動作かん１６の移動方向と交差する方向に動作かん１６に刻設された転換カム溝２２ｂとの係合により実現される。すなわち、モータ１２の回転方向によって転換ローラ２２ａの動作方向が時計回り／反時計回りに移動し、転換ローラ２２ａに係合する転換カム溝２２ｂによって、動作かん１６を図２中の左方向／右方向へスライド移動させることができる。動作かん１６は、転てつ棒を介して分岐器のスイッチアジャスタに連結されているので、動作かん１６を図２中の左方向／右方向へスライド移動させることで、分岐器を定位／反位に転換動作させることができる。動作かん１６のスライド移動によってトングレールが移動されると、そのトングレールにフロントロッド及び接続かんを介して連結されている鎖錠かん１８がその長手方向のトングレールの定位と反位に対応する位置に移動される。
【0026】
また、鎖錠は、転換ローラ２２ａと、転換ローラ２２ａに係合する鎖錠カム溝が上面に刻設された第１鎖錠プレート２２ｃ及び第２鎖錠プレート２２ｄとによって実現される。第１鎖錠プレート２２ｃには、鎖錠かん１８に向けてロックピース２４ａが延設され、第２鎖錠プレート２２ｄには、鎖錠かん１８に向けてロックピース２４ｂが延設されている。転換ローラ２２ａが時計回り／反時計回りに移動することで、第１鎖錠プレート２２ｃ及び第２鎖錠プレート２２ｄの一方が、鎖錠かん１８から離れる方向にスライド移動され、他方が鎖錠かん１８に近づく方向にスライド移動される。これにより、ロックピース２４ａ，２４ｂの一方が鎖錠かん１８から抜けるようにスライド移動され、他方が鎖錠かん１８に接近して嵌合するようにスライド移動される。
【0027】
鎖錠かん１８は、接続かんを介して分岐器のトングレールの先端部に連結されている。従って、分岐器の定位／反位の転換に応じて、鎖錠かん１８は図２中の左方向／右方向へスライド移動されることになる。そして、ロックピース２４ａ，２４ｂのどちらかが鎖錠かん１８と嵌合することで、転換後のトングレールが鎖錠されることになる。
【0028】
図４は、転てつ機７における鎖錠かん１８及びロックピース２４周辺の一部拡大上面図であり、図５は、鎖錠かん１８の長手方向に沿った側面図である。図４，図５に示すように、鎖錠かん１８は、２本の鎖錠かん１８ａ，１８ｂが所定の間隔をおいて連結されて構成されている。２つの鎖錠かん１８ａ，１８ｂは、対向面において、所定の距離をおいて、下側の鎖錠かん１８ａには上向きに開口する切り欠き１９ａが形成され、上側の鎖錠かん１８ｂには下向きに開口する切り欠き１９ｂが形成されている。
【0029】
ロックピース２４ａ，２４ｂは、対向する２本の鎖錠かん１８ａ，１８ｂの間を貫通するように配置されており、鎖錠の際に、鎖錠かん１８の長手方向に対する交差方向にスライド移動される。ロックピース２４ａの先端部には、下方に向けて突出して鎖錠かん１８ａの切り欠き１９ａに嵌合する突起部２５ａが形成され、ロックピース２４ｂの先端部には、上方に向けて突出して鎖錠かん１８ｂの切り欠き１９ｂに嵌合する突起部２５ｂが形成されている。転換が開始されるとモータ１２の回転力によって切り欠きに嵌合しているロックピース２４ａ，２４ｂの一方が、その先端部が鎖錠かん１８から離れるように図４中の右方向にスライド移動されることで解錠される。そして、モータ１２の回転力によって動作かん１６がスライド移動し始めてトングレールが移動される。するとそのトングレールに連結されている鎖錠かん１８が移動する。その後、転換の末期において、動作かん１６のスライド移動が完了した後もモータ１２は鎖錠のための回転を継続し、ロックピース２４ａ，２４ｂの他方が、その先端部が鎖錠かん１８に接近して切り欠きに嵌合するように図４中の左方向にスライド移動される。これにより鎖錠が完了してモータ１２の回転が終了する。
【0030】
すなわち、解錠した後、動作かん１６のスライド移動によって分岐器のトングレールが定位／反位のどちらかの一方向に転換すると、鎖錠かん１８が図４中の下方向にスライド移動するとともに、ロックピース２４ｂが鎖錠かん１８に接近するようにスライド移動し、鎖錠かん１８ｂの切り欠き１９ｂにロックピース２４ｂの突起部２５ｂが嵌合することで、一方向に転換された分岐器のトングレールが鎖錠される。同様に、解錠した後、分岐器のトングレールが定位／反位の他方向に転換すると、鎖錠かん１８が図４中の上方向にスライド移動するとともに、ロックピース２４ａが鎖錠かん１８に接近するようにスライド移動し、鎖錠かん１８ａの切り欠き１９ａにロックピース２４ａの突起部２５ａが嵌合することで、他方向に転換された分岐器のトングレールが鎖錠される。ロック偏移測定装置５は、一方向へ転換した場合の鎖錠及び他方向に転換した場合の鎖錠の両方の鎖錠時について、鎖錠かん１８の切り欠き１９とロックピース２４の突起部２５との嵌合箇所のロック偏移を測定する。
【0031】
図３に示すように、転てつ機７には、モータ１２とは反対側のケース１０の外側部に、鎖錠かん１８の切り欠き１９とロックピース２４との嵌合箇所を目視点検するための開口である点検孔３２が設けられている。この点検孔３２を開閉可能に塞ぐ蓋３０の内側（蓋３０の裏側の凹部）に、本実施形態のロック偏移測定システム１が取り付けられている。ロック偏移測定システム１は、撮影装置３及びロック偏移測定装置５を基板に実装した形態で実現される。
【0032】
撮影装置３は、例えば、静止画を撮影するカメラが用いられる。点検孔３２から見て横並びに配置されている２個のロックピース２４ａ，２４ｂを同時に撮影するために、カメラレンズとして広角レンズが用いられる。また、撮影装置３は、点検孔３２を通して、切り欠きに嵌合したロックピースの先端部を撮影可能な位置に配設される。具体的には、ロックピース２４ａの先端部が切り欠き１９ａに嵌合して鎖錠している状態、及び、ロックピース２４ｂの先端部が切り欠き１９ｂに嵌合して鎖錠している状態、の両方を撮影可能な位置及び向きに撮影装置３が設置されている。
【0033】
ロック偏移測定装置５は、ＣＰＵやＤＳＰ等の各種マイクロプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等の各種ＩＣメモリといった電子部品、無線通信モジュールなどにより実現される。
【0034】
また、ロック偏移測定システム１の基板には、点検孔３２から見た転てつ機７内部を撮影用に明るく照らすためのＬＥＤ素子（発光ダイオード素子）や、当該基板に実装されている部品や回路の動作電源を給電するための端子、なども実装されている。動作電源は、転てつ機７の内部に予め設けられている動作かん１６や鎖錠かん１８の位置を検出するためのセンサや、転てつ機７に外付けされる各種センサの電源系の配線から分岐して給電することができる。
【0035】
図６は、点検孔３２から目視される鎖錠かん１８（１８ａ，１８ｂ）の切り欠き１９（１９ａ，１９ｂ）とロックピース２４（２４ａ，２４ｂ）との嵌合箇所の概要図であり、蓋３０を開けてロックピース２４の移動方向に沿った方向（図２，図３の矢印方向）から目視したときの様子を示している。図６（１）は、分岐器のトングレールが定位／反位のどちらかの一方向に転換・鎖錠されているときの状態を示している。つまり、鎖錠かん１８が図６中の左方向（図４の下方向に相当）にスライド移動しており、上側の鎖錠かん１８ｂの切り欠き１９ｂにロックピース２４ｂの突起部２５ｂが嵌合している。ロックピース２４ａは、その先端部が手前側に突出している。また、図６（２）は、分岐器のトングレールが、図６（１）とは異なる他方向に転換・鎖錠されているときである。つまり、鎖錠かん１８が図６中の右方向（図４の上方向に相当）にスライド移動しており、下側の鎖錠かん１８ａの切り欠き１９ａにロックピース２４ａの突起部２５ａが嵌合している。ロックピース２４ｂは、その先端部が手前側に突出している。
【0036】
［ロック偏移の測定］
ロック偏移測定システム１による転てつ機７のロック偏移の測定方法について説明する。図７は、ロック偏移測定システム１による転てつ機７のロック偏移の測定手順を示すフローチャートである。先ず、ロック偏移測定装置５は、転てつ機７の鎖錠が完了すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、撮影装置３に対して撮影を指示する（ステップＳ３）。撮影装置３は、撮影の指示に従って撮影を行う。撮影装置３による撮影画像は、ロック偏移測定装置５へ出力される（ステップＳ５）。
ロック偏移測定システム１による転てつ機７のロック偏移の測定方法について説明する。図７は、ロック偏移測定システム１による転てつ機７のロック偏移の測定手順を示すフローチャートである。先ず、ロック偏移測定装置５は、転てつ機７の鎖錠が完了すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、撮影装置３に対して撮影を指示する（ステップＳ３）。撮影装置３は、撮影の指示に従って撮影を行う。撮影装置３による撮影画像は、ロック偏移測定装置５へ出力される（ステップＳ５）。
【0037】
ロック偏移測定装置５は、転てつ機７の鎖錠完了を、例えば、連動装置からの転換指示に従ってモータ１２を駆動制御する制御回路や制御リレーといった転てつ機７の制御部、或いは、鎖錠完了を検知するために転てつ機７に設けられたセンサから入力される鎖錠完了を示す信号によって判定する。鎖錠完了を検知するためのセンサとは、鎖錠かん１８の位置を検知する光学センサや、動作かん１６の移動完了を検知するセンサ、モータ１２の駆動電流を検出する電流センサなどである。
【0038】
図８は、撮影画像の一例である。この撮影画像は、図６（１）に示した状態の撮影画像に相当し、横並びに写っている２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうち、右側のロックピース２４ｂが鎖錠かん１８ｂの切り欠き１９ｂに嵌合しており、左側のロックピース２４ａが手前方に突出して写っている。
【0039】
ロック偏移測定装置５は、取得した撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行う（ステップＳ７）。撮影装置３はカメラレンズとして広角レンズを用いているため、その撮影画像には、中心から周縁部に向けて膨らんだような歪みが生じる。つまり、直線形状である鎖錠かん１８の切り欠き１９やロックピース２４の形状が歪んで写ることになる。この歪みを補正するのが歪み補正処理である。歪み補正に係る演算パラメータは、例えばロック偏移測定装置５の設置時に初期設定として予め設定することができる。
【0040】
図９は、歪み補正処理を施した後の画像の一例である。この画像は、図８の撮影画像に対して歪み補正処理を施した後の画像であり、両者の画像を比較すると、画像周縁部の歪みがもとの直線形状に補正されていることがわかる。
【0041】
続いて、ロック偏移測定装置５は、歪み補正処理を施した後の画像の画像部分であって、鎖錠かん１８の２つの切り欠き１９ａ，１９ｂのうちの一方の切り欠き（第１の切り欠き）を含む第１の画像部分、及び、他方の切り欠き（第２の切り欠き）を含む第２の画像部分のそれぞれを対象とした偏移算出処理を行う（ステップＳ９，Ｓ２５）。図９の画像例では、歪み補正処理を施した後の画像に対して、左側の切り欠き１９ａを含む画像部分を第１の画像部分とし、右側の切り欠き１９ｂを含む画像部分を第２の画像部分としている。
【0042】
偏移算出処理では、対象の画像部分に対して、当該画像部分に含まれる切り欠き１９に嵌合するロックピース２４の移動方向に沿った方向（図９では手前／奥の方向）を投影方向とした透視投影処理を行って、透視投影画像を生成する（ステップＳ１１）。つまり、第１の画像部分を対象としているならば、第１の切り欠きに嵌合する第１のロックピース（２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうちの一方）の移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って第１の透視投影画像を生成し、第２の画像部分を対象としているならば、第２の切り欠きに嵌合する第２のロックピース（２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうちの他方）の移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って第２の透視投影画像を生成する。なお、第１のロックピースと第２のロックピースとで、投影方向を異なることとしてもよいし、簡易的に同じ方向として透視投影処理を行うこととしてもよい。何れの場合も、投影方向は、ロックピースの移動方向に沿った方向となる。
【0043】
透視投影に係る演算パラメータは、ロック偏移測定装置５の設置時に初期設定として予め設定することができる。例えば、撮影画像に対する歪み補正処理を行った後の画像における第１の画像部分及び第２の画像部分のそれぞれについて、当該画像部分に含まれる切り欠き１９にロックピース２４が嵌合している状態における当該ロックピース２４の端部の４つの角の位置を求める。この４つの角の位置を基準に、当該ロックピース２４の移動方向に沿った方向を投影方向とする画像処理を施したときの理想的な透視投影後の撮影画像となる演算パラメータを決めればよい。
【0044】
図１０は、透視投影後の画像である透視投影画像の一例である。この画像は、図９の画像のうちの右側の切り欠き１９ｂを含む第２の画像部分に対して、当該右側の切り欠き１９ｂと嵌合するロックピース２４ｂの移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って生成した透視投影画像である。
【0045】
続いて、ロック偏移測定装置５は、透視投影画像に対するエッジ検出処理を行う（ステップＳ１３）。このエッジ検出処理は、透視投影画像に対するグレースケール変換処理と、グレースケール変換処理を行った後の画像に対する平滑化フィルタ処理と、平滑化フィルタ処理を行った後の画像に対する二値化処理と、二値化処理を行った後の画像に対するエッジフィルタ処理と、エッジフィルタ処理を行った後の画像に対するハフ変換処理とを含む。
【0046】
図１１は、エッジ検出処理を行った後の画像の一例であり、図１０の透視投影画像に対してエッジ検出処理を行った後の画像である。撮影画像では、鎖錠かん１８とロックピース２４との隙間が他の部分よりも暗く写っている。エッジ検出処理を行うことで二値化画像となるため、エッジ検出処理を行った後の画像（以下「エッジ検出画像」という）では、鎖錠かん１８とロックピース２４との隙間の部分が「黒」、その他の部分が「白」となる。また、鎖錠かん１８及びロックピース２４の輪郭が直線形状として明確に現れている。
【0047】
続いて、ロック偏移測定装置５は、エッジ検出画像に対する回転補正処理を行う（ステップＳ１５）。つまり、エッジ検出画像中のロックピース２４の端面上部に相当する直線部を検出し、この直線部が当該画像の左右方向に対してなす角度（補正角度）を算出する。そして、エッジ検出画像中の検出した直線部が当該画像の左右方向（水平方向）に一致するように、当該画像中心を回転軸として算出した補正角度だけ当該画像を回転補正する。
【0048】
撮影装置３は、点検孔３２を塞ぐ蓋３０の内側に取り付けられている。撮影装置３が取り付けられている点検孔３２を塞ぐ蓋３０には、開閉用に一定の遊び（寸法余裕）が設けられている。このため、蓋３０の開け閉めや列車通過による振動によって撮影装置３に振動や衝撃が加わってカメラの設置位置ズレが生じたり、撮影装置３の設置姿勢が僅かに変化したりして、撮影装置３の撮影範囲や撮影向きが変化する。この結果、撮影する向きや撮影画像の傾きが生じ得る。透視投影処理から回転補正処理までの一連の画像処理によって、撮影する向きや撮影画像の傾き等に関する補正を施して、後述する画像マッチング処理の精度を向上させることができる。
【0049】
ロック偏移測定装置５は、続いて、回転補正処理を行った後のエッジ検出画像に対してマスク処理を行う（ステップＳ１７）。そして、マスク処理を行った後のエッジ検出画像に対して、ロックピーステンプレート画像との画像マッチング処理を行って、画像中のロックピース中央位置を検出する（ステップＳ１９）。また、マスク処理を行った後のエッジ検出画像に対して、鎖錠かんテンプレート画像との画像マッチング処理を行って、画像中の切り欠き中央位置を検出する（ステップＳ２１）。
【0050】
図１２は、マスク処理及び画像マッチング処理を説明するための図である。図１２では、上側に回転補正処理を行った後のエッジ検出画像の一例を示し、下側にロックピーステンプレート画像及び鎖錠かんテンプレート画像（以下、包括して「テンプレート画像」という）の一例を示している。図１２の上側に示すように、エッジ検出画像に対して、ロックピース２４の上半分が写る範囲を抜き出すマスク処理を行う。より具体的には、ロックピース２４の上半分以外の画像マッチング処理が不要な範囲（例えば、画像の下半分）を「白」とする画像処理を施すことでマスク処理を行う。画像マッチング処理では、ロックピース２４の上面に係る隙間及びその周辺の画像を用いるため、その範囲以外の画像部分に対するマスク処理を行うのである。
【0051】
図１３は、テンプレート画像を説明する図である。テンプレート画像は、鎖錠かん１８の切り欠き１９とロックピース２４との隙間を検出するためのものである。ロックピーステンプレート画像は、ロックピース２４の移動方向に沿った方向を撮影方向としたときのロックピース２４の端面上部に係る画像であり、その端面上部の左右幅（左右方向の全幅）を含み、端面上部を左右方向とした画像である。つまり、ロックピース２４の端面上部を境界として、当該端部上面を含む端部上部に相当する「白」の画像部分と、切り欠き１９との隙間に相当する「黒」の画像部分とにより構成されている。また、ロックピーステンプレート画像には、ロックピース２４の端面上部の中央位置ＸＬに相当する位置が設定されている。
【0052】
鎖錠かんテンプレート画像は、ロックピーステンプレート画像と同様にロックピース２４の移動方向に沿った方向を撮影方向としたときの、ロックピース２４の端面上部に対向する切り欠きの対向面に係る画像であり、対向面の左右幅（左右方向の全幅）を含み、ロックピース２４の端面上部を左右方向とした画像である。つまり、対向面を境界として、当該対向面を含む鎖錠かん１８に相当する「白」の画像部分と、ロックピース２４との隙間に相当する「黒」の画像部分とにより構成されている。また、鎖錠かんテンプレート画像には、切り欠き１９の対向面の中央位置ＸＳに相当する位置が設定されている。
【0053】
これらのテンプレート画像は、例えば、ロック偏移測定システム１の設置時に撮影装置３で撮影した初期撮影画像に基づいて生成することができる。つまり、初期撮影画像に対して、上述の歪み補正処理、透視投影処理、エッジ検出処理を行うことで得られるエッジ検出画像から、該当部分を切り出すことで生成することができる。
【0054】
そして、マスク処理を行った後のエッジ検出画像に対するロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行うことで、テンプレート画像中の中央位置ＸＬに対応するエッジ検出画像中の位置を、ロックピース中央位置として検出することができる。また、マスク処理を行った後のエッジ検出画像に対する鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行うことで、鎖錠かんテンプレート画像中の中央位置ＸＳに対応するエッジ検出画像中の切り欠き中央位置として検出することができる。
【0055】
続いて、ロック偏移測定装置５は、検出したロックピース中央位置ＸＬと切り欠き中央位置ＸＳの差に基づいて、鎖錠かん１８の切り欠き１９に対するロックピース２４の偏移を算出する（ステップＳ２３）。
【0056】
図１４は、切り欠き１９に対するロックピース２４の偏移の算出を説明する図である。図１４では、切り欠き１９とロックピース２４との嵌合箇所を、ロックピース２４の移動方向に沿った方向から見た模式図を示している。切り欠き１９とロックピース２４との左右の隙間の合計ＸＧは、切り欠きの寸法ＷＳとロックピースの幅の寸法ＷＬとの差となる。これらの寸法ＷＳ，ＷＬは既知であるから、左右の隙間の合計ＸＧは一意に定まる。左の隙間と右の隙間とが等しい状態、つまり、左の隙間及び右の隙間がともに「ＸＧ／２」である状態を適正状態とすると、この適正状態では、ロックピース中央位置ＸＬと切り欠き中央位置ＸＳとは、画像中の左右方向の位置が一致する。そして、ロックピース中央位置ＸＬと切り欠き中央位置ＸＳとの左右方向の位置の差は、ロックピース２４が適正状態から左又は右に偏った程度を示すことになる。具体的には、ロックピース中央位置ＸＬと切り欠き中央位置ＸＳとの左右方向の位置の差を「ＸＳ－ＸＬ」とすると、左の隙間は「ＸＧ／２－（ＸＳ－ＸＬ）」で求められ、右の隙間は「ＸＧ／２＋（ＸＳ－ＸＬ）」で求められる。
【0057】
切り欠き１９に対するロックピース２４の偏移は、このように左右の隙間それぞれの具体的な長さ（例えば、左の隙間は２ミリ、右の隙間は１ミリといったように）としてもよいし、左右の隙間の長さの比率としてもよい。隙間の左右の比率は、例えば、５：５、３：７、といったように、１０分割の比率として算出することができる。
【0058】
ここまでが、画像部分に対する偏移算出処理である。２つの画像部分（第１の画像部分及び第２の画像部分）それぞれを対象とした偏移算出処理を行うと、ロック偏移測定装置５は、続いて、これらの偏移算出処理の結果に基づき、撮影画像が、第１の切り欠き（２つの切り欠き１９ａ，１９ｂのうちの一方）と第１のロックピース（２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうちの一方）とによる第１の嵌合時画像か、第２の切り欠き（２つの切り欠き１９ａ，１９ｂのうちの他方）と第２のロックピース（２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうちの他方）とによる第２の嵌合時画像かを判断する（ステップＳ２９）。この嵌合判断は、偏移算出処理における画像マッチング処理により得られる類似度に基づいて行う。具体的には、テンプレート画像との類似度が高いほうの画像部分に係るロックピース２４が切り欠き１９と嵌合していると判断する。ロック偏移測定システム１による転てつ機７のロック偏移の測定は、以上のように行われる。
【0059】
［機能構成］
図１５は、ロック偏移測定システム１の機能構成例である。図１５に示すように、ロック偏移測定システム１は、撮影装置３と、ロック偏移測定装置５とを備えて構成される。ロック偏移測定装置５は、機能部として、通信部１０８と、処理部２００と、記憶部３００とを備え、一種のコンピュータ或いはＣＰＵボードとして構成することができる。また、ロック偏移測定装置５は、不図示の操作ボタン等の操作部、小形表示器等の表示部を備えて、設定を変更・確認する等の操作入力が適宜可能な構成とすることができる。
図１５は、ロック偏移測定システム１の機能構成例である。図１５に示すように、ロック偏移測定システム１は、撮影装置３と、ロック偏移測定装置５とを備えて構成される。ロック偏移測定装置５は、機能部として、通信部１０８と、処理部２００と、記憶部３００とを備え、一種のコンピュータ或いはＣＰＵボードとして構成することができる。また、ロック偏移測定装置５は、不図示の操作ボタン等の操作部、小形表示器等の表示部を備えて、設定を変更・確認する等の操作入力が適宜可能な構成とすることができる。
【0060】
通信部１０８は、例えば、無線通信モジュールで実現され、通信ネットワークＮを介して、中央管理装置９といった外部装置と無線通信を行う。
【0061】
処理部２００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置で実現され、記憶部３００に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、ロック偏移測定装置５を構成する各部への指示やデータ転送を行い、ロック偏移測定装置５の全体制御を行う。また、処理部２００は、記憶部３００に記憶されたロック偏移測定プログラム３０２を実行することで、撮影制御部２０２、歪み補正部２０４、透視投影部２０６、エッジ検出部２０８、回転補正部２１０、第１検出部２１２、第２検出部２１４、偏移算出部２１６及び嵌合判断部２１８の各機能ブロックとして機能する。但し、これらの機能ブロックは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によってそれぞれ独立した演算回路として構成することも可能である。
【0062】
撮影制御部２０２は、転てつ機７の制御部や鎖錠完了時を検知するために転てつ機７に設けられたセンサから入力される鎖錠完了を示す信号に基づいて、撮影装置３の撮影を制御する。撮影装置３による撮影画像は、識別番号である画像ＩＤや撮影日時等の付加情報と対応付けて、撮影画像データ３２０として蓄積記憶される。
【0063】
撮影装置３は、鎖錠かん１８の切り欠き１９とロックピース２４との嵌合箇所を目視点検するための点検孔３２を開閉可能に塞ぐ蓋３０の内側（蓋３０の裏側の凹部）に取り付けられており、点検孔３２を通して、横並びに配置されている２個のロックピース２４ａ，２４ｂを同時に撮影する。
【0064】
歪み補正部２０４は、撮影装置３によって撮影された撮影画像に対して、画像の歪みを補正する歪み補正処理を行う（図９参照）。歪み補正処理を行う際の画像処理用のパラメータは、歪み補正パラメータ３１２として記憶されている。
【0065】
透視投影部２０６は、歪み補正部２０４により歪み補正処理が施された後の画像に対して、ロックピース２４の移動方向に沿った方向を投影方向とした透視投影処理を行って透視投影画像を生成する。具体的には、歪み補正処理が施された後の画像のうち、鎖錠かん１８の２つの切り欠き１９ａ，１９ｂのうちの一方である第１の切り欠きを含む第１の画像部分、及び、他方である第２の切り欠きを含む第２の画像部分それぞれに対応する透視投影処理を行って第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像を生成する（図１０参照）。撮影画像における第１の画像部分及び第２の画像部分の範囲は、画像部分設定データ３１０として予め定められている。また、透視投影処理を行う際の画像処理用のパラメータは、投影方向別に透視投影パラメータ３１４として記憶されている。
【0066】
エッジ検出部２０８は、透視投影部２０６により生成された透視投影画像に対するエッジ検出処理を行う。具体的には、第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像それぞれに対する検出処理を行って、第１のエッジ検出画像及び第２のエッジ検出画像を生成する。また、エッジ検出処理として、グレースケール変換処理、平滑化フィルタ処理、二値化処理、エッジフィルタ処理、ハフ変換処理を含む処理を行い、最終的に鎖錠かん１８及びロックピース２４の輪郭を直線形状として現した二値のエッジ検出画像を生成する（図１１参照）。
【0067】
回転補正部２１０は、ロックピース２４の端面形状に基づいて、エッジ検出部２０８によりエッジ検出処理が行われた透視投影画像であるエッジ検出画像中のロックピース２４の端面上部を検出し、検出した端面上部が左右方向となるように、当該エッジ検出画像を回転補正する回転補正処理を行う。具体的には、第１のエッジ検出画像及び第２のエッジ検出画像それぞれに対する回転補正処理を行う。
【0068】
第１検出部２１２は、ロックピース２４の移動方向に沿った方向を撮影方向としたときのロックピース２４の端面上部に係るロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、端面上部の中央位置ＸＬに対応する透視投影画像中の位置であるロックピース中央位置を検出する。具体的には、エッジ検出処理及び回転補正処理が行われた後の第１の透視投影画像である第１のエッジ検出画像と、エッジ検出処理及び回転補正処理が行われた後の第２の透視投影画像である第２のエッジ検出画像とのそれぞれに対するロックピーステンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像のそれぞれの画像中のロックピース中央位置を検出する（図１２～図１４参照）。ロックピーステンプレート画像は、テンプレート画像データ３１６として記憶されている。
【0069】
第２検出部２１４は、ロックピース２４の移動方向に沿った方向を撮影方向としたときのロックピース２４の端面上部に対向する切り欠き１９の対向面に係る鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行って、対向面の中央位置ＸＳに対応する透視投影画像中の位置である切り欠き中央位置を検出する。具体的には、エッジ検出処理及び回転補正処理が行われた後の第１の透視投影画像である第１のエッジ検出画像と、エッジ検出処理及び回転補正処理が行われた後の第２の透視投影画像である第２のエッジ検出画像とのそれぞれに対する鎖錠かんテンプレート画像を用いた画像マッチング処理を行い、第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像のそれぞれの画像中の切り欠き中央位置を検出する（図１２～図１４参照）。鎖錠かんテンプレート画像は、テンプレート画像データ３１６として記憶されている。
【0070】
偏移算出部２１６は、第１検出部２１２により検出されたロックピース中央位置と、第２検出部２１４により検出された切り欠き中央位置の差に基づいて、切り欠き１９に対するロックピース２４の偏移を算出する。具体的には、ロックピース中央位置及び切り欠き中央位置の左右方向の位置の差に基づき、左右の隙間それぞれの長さを、偏移として算出する。或いは、算出した左右の隙間の長さの比率を偏移としてもよい。
【0071】
また、この偏移の算出は、第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像それぞれについて行う。そして、嵌合判断部２１８により嵌合していると判断されたほうの透視投影画像について算出した偏移を採用する。算出した偏移は、対象とした撮影画像の画像ＩＤ等の付加情報と対応付けて、ロック偏移算出データ３３０として蓄積記憶される。
【0072】
嵌合判断部２１８は、第１検出部２１２による第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果と、第２検出部２１４による第１の透視投影画像及び第２の透視投影画像それぞれに対する画像マッチング処理の処理結果とを用いて、撮影画像が、鎖錠かん１８の２つの切り欠き１９ａ，１９ｂのうちの一方である第１の切り欠きと２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうちの一方である第１のロックピースとによる第１の嵌合時画像か、２つの切り欠き１９ａ，１９ｂのうちの他方である第２の切り欠きと２個のロックピース２４ａ，２４ｂのうちの他方である第２のロックピースとによる第２の嵌合時画像かを判断する。具体的には、画像マッチング処理の結果である類似度が高いほうの透視投影画像に係る切り欠き１９とロックピース２４とによる嵌合時画像と判断する。
【0073】
記憶部３００は、ハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置で実現され、処理部２００がロック偏移測定装置５を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果や、通信部１０８を介した入力データ等が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部３００には、ロック偏移測定プログラム３０２と、画像部分設定データ３１０と、透視投影パラメータ３１４と、歪み補正パラメータ３１２と、テンプレート画像データ３１６と、撮影画像データ３２０と、ロック偏移算出データ３３０とが記憶される。
【0074】
［作用効果］
このように、本実施形態のロック偏移測定システム１によれば、転てつ機７の鎖錠かん１８の切り欠き１９とロックピース２４との嵌合箇所の撮影画像から、切り欠きに対するロックピース２４の偏移を精度よく測定することができる。つまり、撮影画像に対して歪み補正処理を行うことで、例えば広角レンズを用いることによる撮影画像の歪みを補正することができる。また、カメラとレンズとに生じる光軸ズレによる歪みも適切に補正できる。歪み補正処理を施した後の画像に対して透視投影処理を行うことで、カメラの設置位置のズレを補正してカメラと正対した画像に変換することができる。
このように、本実施形態のロック偏移測定システム１によれば、転てつ機７の鎖錠かん１８の切り欠き１９とロックピース２４との嵌合箇所の撮影画像から、切り欠きに対するロックピース２４の偏移を精度よく測定することができる。つまり、撮影画像に対して歪み補正処理を行うことで、例えば広角レンズを用いることによる撮影画像の歪みを補正することができる。また、カメラとレンズとに生じる光軸ズレによる歪みも適切に補正できる。歪み補正処理を施した後の画像に対して透視投影処理を行うことで、カメラの設置位置のズレを補正してカメラと正対した画像に変換することができる。
【0075】
そして、透視投影画像に対してエッジ検出処理を行った後の画像であるエッジ検出画像と、ロックピーステンプレート画像及び鎖錠かんテンプレート画像それぞれを用いた画像マッチング処理を行うことで、透視投影画像中のロックピース中央位置及び切り欠き中央位置を検出することが可能となり、検出したロックピース中央位置及び切り欠き中央位置の差から、切り欠き１９に対するロックピース２４の偏移を算出することができる。つまり、透視投影画像に対するエッジ検出処理を行うことで、透視投影画像中のロックピース及び切り欠きの輪郭の形状を明確に検出することができる。また、ロックピーステンプレート画像は、ロックピース２４の移動方向に沿った方向を撮影方向としたときのロックピース２４の端面上部に係る画像であり、鎖錠かんテンプレート画像は、同じ撮影方向としたときのその端面上部に対向する切り欠き１９の対向面に係る画像である。これらのテンプレート画像を用いた画像マッチング処理によって、隙間に係るロックピース２４の上端面及び切り欠き１９の対向面の部分を面上にとらえて精度よく検出できるから、画像中のロックピース中央位置及び切り欠き中央位置を精度よく検出することができる。ロックピース２４及び切り欠き１９の寸法は既知であるから、これらの中央位置の差から、ロックピース２４の切り欠き１９に対する偏移を精度よく検出することが可能となる。
【0076】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【0077】
（Ａ）ロック偏移測定システムの構成
ロック偏移測定システムを、図１６に示すように構成しても良い。すなわち、図１６（１）に示すように、ロック偏移測定装置５を、例えば駅構内の機器室や中央指令室といった、転てつ機７から離れた場所に設置するようにしても良い。転てつ機７には撮影装置３のみを付属的に設置し、撮影装置３とロック偏移測定装置５とを、無線或いは有線の通信ネットワークで接続する。或いは、図１６（２）に示すように、ロック偏移測定装置５が有する撮影制御部２０２の機能を、ロック偏移測定装置５とは別装置である撮影制御装置６として構成するようにしてもよい。
ロック偏移測定システムを、図１６に示すように構成しても良い。すなわち、図１６（１）に示すように、ロック偏移測定装置５を、例えば駅構内の機器室や中央指令室といった、転てつ機７から離れた場所に設置するようにしても良い。転てつ機７には撮影装置３のみを付属的に設置し、撮影装置３とロック偏移測定装置５とを、無線或いは有線の通信ネットワークで接続する。或いは、図１６（２）に示すように、ロック偏移測定装置５が有する撮影制御部２０２の機能を、ロック偏移測定装置５とは別装置である撮影制御装置６として構成するようにしてもよい。
【0078】
（Ｂ）撮影タイミング
また、上述の実施形態では、撮影装置３による転てつ機７の鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの嵌合箇所の撮影を、転てつ機７が転換して鎖錠が完了した後に行うことにしたが、撮影タイミングはこれに限らず、例えば、所定時間間隔で行うようにしても良い。
また、上述の実施形態では、撮影装置３による転てつ機７の鎖錠かんの切り欠きとロックピースとの嵌合箇所の撮影を、転てつ機７が転換して鎖錠が完了した後に行うことにしたが、撮影タイミングはこれに限らず、例えば、所定時間間隔で行うようにしても良い。
【符号の説明】
【0079】
１…ロック偏移測定システム
３…撮影装置
５…ロック偏移測定装置
２００…処理部
２０２…撮影制御部
２０４…歪み補正部
２０６…透視投影部
２０８…エッジ検出部
２１０…回転補正部
２１２…第１検出部
２１４…第２検出部
２１６…偏移算出部
２１８…嵌合判断部
３００…記憶部
３０２…ロック偏移測定プログラム
３１０…画像部分設定データ
３１２…歪み補正パラメータ
３１４…透視投影パラメータ
３１６…テンプレート画像データ
３２０…撮影画像データ
３３０…ロック偏移算出データ
７…転てつ機
１８…鎖錠かん、１９…切り欠き
２４…ロックピース、２５…突起部
９…中央管理装置
３…撮影装置
５…ロック偏移測定装置
２００…処理部
２０２…撮影制御部
２０４…歪み補正部
２０６…透視投影部
２０８…エッジ検出部
２１０…回転補正部
２１２…第１検出部
２１４…第２検出部
２１６…偏移算出部
２１８…嵌合判断部
３００…記憶部
３０２…ロック偏移測定プログラム
３１０…画像部分設定データ
３１２…歪み補正パラメータ
３１４…透視投影パラメータ
３１６…テンプレート画像データ
３２０…撮影画像データ
３３０…ロック偏移算出データ
７…転てつ機
１８…鎖錠かん、１９…切り欠き
２４…ロックピース、２５…突起部
９…中央管理装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】