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(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】P2023138303
(43)【公開日】2023-10-02
(54)【発明の名称】パンタグラフの加速度測定装置及び測定方法
(51)【国際特許分類】
G01P 15/03 20060101AFI20230922BHJP
【ＦＩ】
G01P15/03 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022191598
(22)【出願日】2022-11-30
(31)【優先権主張番号】P 2022042894
(32)【優先日】2022-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】小井手 孝徳
(72)【発明者】
【氏名】松尾 郁哉
(72)【発明者】
【氏名】川畑 匠朗
(72)【発明者】
【氏名】山本 大樹
(57)【要約】 （修正有）
【課題】パンタグラフの前後方向の加速度を測定し衝撃点を検出する、加速度測定装置を提供する。
【解決手段】パンタグラフの底面に取り付けられるマーカと、マーカを撮影する撮影手段９と、車両の走行中撮影された入力画像９ａに基づいてパンタグラフの加速度を求める画像処理装置１１と、を備え、画像処理装置は、入力画像からマーカの基準テンプレートを設定するテンプレート設定部１３と、基準テンプレートを拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部１５と、拡大・縮小した基準テンプレートを用いて入力画像の類似度を計算し、マーカを検出するパターンマッチング部１７と、検出されたのマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部１９と、時系列で求められたマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部２１と、平滑化されたマーカの変位を２階微分することによりパンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部２３と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】パンタグラフの底面に取り付けられるマーカと、マーカを撮影する撮影手段９と、車両の走行中撮影された入力画像９ａに基づいてパンタグラフの加速度を求める画像処理装置１１と、を備え、画像処理装置は、入力画像からマーカの基準テンプレートを設定するテンプレート設定部１３と、基準テンプレートを拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部１５と、拡大・縮小した基準テンプレートを用いて入力画像の類似度を計算し、マーカを検出するパターンマッチング部１７と、検出されたのマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部１９と、時系列で求められたマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部２１と、平滑化されたマーカの変位を２階微分することによりパンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部２３と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第１のマーカを撮影する撮影手段と、
前記鉄道車両の走行中に前記撮影手段によって撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求める画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部と、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部と、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出するパターンマッチング部と、
前記検出された第１のマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部と、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部と、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部と、を備える、
パンタグラフの加速度測定装置。
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第１のマーカを撮影する撮影手段と、
前記鉄道車両の走行中に前記撮影手段によって撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求める画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部と、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部と、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出するパターンマッチング部と、
前記検出された第１のマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部と、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部と、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部と、を備える、
パンタグラフの加速度測定装置。
【請求項2】
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカを備え、
前記撮影手段は、前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影する位置に配置され、
前記テンプレート設定部は、前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記撮影手段は、前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影する位置に配置され、
前記テンプレート設定部は、前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項3】
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、
前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、
前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項4】
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記パンタグラフの変位を測定する測域センサと、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記測域センサによって測定された前記パンタグラフの変位は、前記画像処理装置に入力され、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記測定された前記パンタグラフの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記測域センサによって測定された前記パンタグラフの変位は、前記画像処理装置に入力され、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記測定された前記パンタグラフの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項5】
前記撮影手段を鉄道車両の車両前後方向と水平の位置に備え、
前記撮影手段の撮影方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記撮影手段の撮影方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、請求項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項6】
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、
前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項５に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、
前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
請求項５に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項7】
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第１のマーカの変位及び前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、請求項２から請求項４または請求項６のいずれか一項に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項8】
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第１のマーカの変位及び前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、請求項１または請求項５のいずれか一項に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項9】
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第２のマーカの変位または前記パンタグラフの変位、および前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、請求項７に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【請求項10】
鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に第１のマーカを取り付けること、
前記第１のマーカを撮影すること、
前記鉄道車両の走行中に撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求めること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定すること、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出すること、
前記検出された第１のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出すること、を含む、
パンタグラフの加速度測定方法。
前記第１のマーカを撮影すること、
前記鉄道車両の走行中に撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求めること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定すること、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出すること、
前記検出された第１のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出すること、を含む、
パンタグラフの加速度測定方法。
【請求項11】
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影すること、を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影すること、を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項12】
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項13】
前記鉄道車両の走行中に測域センサにより前記パンタグラフの変位を測定すること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記測域センサにより測定された前記パンタグラフの変位を求めること、
時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記測域センサにより測定された前記パンタグラフの変位を求めること、
時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項14】
第１のマーカを撮影する方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、請求項１０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項15】
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１４に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
請求項１４に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項16】
前記第１のマーカの変位及び前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
請求項１１から請求項１３または請求項１５のいずれか一項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
請求項１１から請求項１３または請求項１５のいずれか一項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項17】
前記第１のマーカの変位及び前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
請求項１０または請求項１４のいずれか一項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
請求項１０または請求項１４のいずれか一項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【請求項18】
前記第２のマーカの変位または前記パンタグラフの変位、および前記パンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
請求項１６に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
請求項１６に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パンタグラフの加速度測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気鉄道設備においては、検査項目の一つとしてトロリ線の硬点の計測が挙げられる。例えば、トロリ線はちょう架線にハンガで吊り下げられた状態になっている。このハンガが設置されている箇所や、その他、トロリ線の接続箇所や曲線引がある部分などは他の部分に比べトロリ線の重量が部分的に増加しており、「トロリ線の硬点」と呼ばれる。
【0003】
このトロリ線の硬点を、車両の屋根上に設置されトロリ線に摺動する集電装置であるパンタグラフが通過するとき、トロリ線の重量によりパンタグラフが急激に下降する場合がある。このような場合、トロリ線がパンタグラフから離線し、アークと呼ばれる放電現象が発生する。このときトロリ線にはアークによって生じる熱によって局所的な摩耗が生じる。そのため、トロリ線の硬点においては、他の部分に比較して摩耗の進行が早まることが考えられる。以上のことから、トロリ線の硬点を検出することは、電気鉄道設備を保守し、運用・管理する上で重要な事項となっている。
【0004】
特許文献１及び特許文献２には、硬点を検出するための装置や方法が開示されている。これらの文献では、パンタグラフに取り付けられたマーカをラインセンサカメラで撮影し、撮影した入力画像を画像処理することによりパンタグラフの加速度を求め硬点を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１０－２６６３４１号公報
【特許文献2】特開２０２０－１４４０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
現在、鉄道設備の保守点検分野においては、前述の硬点の検出に加え、パンタグラフの衝撃点を検出するという課題がある。この課題に対しては、パンタグラフの前後方向の加速度を測定することで、パンタグラフの衝撃点を検出することが可能となる。特許文献１及び特許文献２では、パンタグラフの上下方向の加速度を測定し硬点検出を行っているが、これに加え前後方向の加速度を測定することが要求されてきている。
【0007】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、パンタグラフの前後方向の加速度を測定し衝撃点を検出することが可能となる、パンタグラフの加速度測定装置及び測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のパンタグラフの加速度測定装置は、鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカと、前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第１のマーカを撮影する撮影手段と、前記鉄道車両の走行中に前記撮影手段によって撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求める画像処理装置と、を備え、前記画像処理装置は、前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部と、前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部と、前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出するパターンマッチング部と、前記検出された第１のマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部と、時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部と、前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部と、を備える。
すなわち、本発明のパンタグラフの加速度測定装置は、鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカと、前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第１のマーカを撮影する撮影手段と、前記鉄道車両の走行中に前記撮影手段によって撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求める画像処理装置と、を備え、前記画像処理装置は、前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部と、前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部と、前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出するパターンマッチング部と、前記検出された第１のマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部と、時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部と、前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部と、を備える。
【0009】
本発明のパンタグラフの加速度測定装置では、鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカを鉄道車両の走行中に撮影手段によって撮影し、得られた入力画像からパンタグラフの前後方向の変位を求め、その変位を２階微分することによりパンタグラフの前後方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点を検出することができる。
【0010】
本発明の一態様では、前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカを備え、前記撮影手段は、前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影する位置に配置され、前記テンプレート設定部は、前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小し、前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する。
【0011】
この一態様では、パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカを備え、撮影手段は、第１のマーカと第２のマーカの双方を鉄道車両の走行中に撮影し、得られた入力画像からパンタグラフの上下方向の変位を求め、その変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点に加え硬点も一つの撮影手段で検出することができる。
【0012】
本発明の一態様では、前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカと、前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、を備え、前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する。
【0013】
この一態様では、パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカを備え、第２の撮影手段は、第２のマーカを鉄道車両の走行中に撮影し、得られた第２の入力画像からパンタグラフの上下方向の変位を求め、その変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点に加え硬点も検出することができる。
【0014】
本発明の一態様では、前記鉄道車両の屋根上に設置され前記パンタグラフの変位を測定する測域センサと、を備え、前記鉄道車両の走行中に前記測域センサによって測定された前記パンタグラフの変位は、前記画像処理装置に入力され、前記パンタグラフ変位計算部は、前記測定された前記パンタグラフの変位を求め、前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行い、前記加速度計算部は、前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する。
【0015】
この一態様では、測域センサによりパンタグラフの変位を測定し、測定から得られたパンタグラフの上下方向の変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点に加え硬点も検出することができる。
【0016】
本発明の一態様では、前記撮影手段または／および前記第２の撮影手段は、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラのいずれかである。
この一態様では、撮影手段として適切なものを選択することができる。
この一態様では、撮影手段として適切なものを選択することができる。
【0017】
本発明のパンタグラフの加速度測定方法は、鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に第１のマーカを取り付けること、前記第１のマーカを撮影すること、前記鉄道車両の走行中に撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求めること、を含み、前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定すること、前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出すること、前記検出された第１のマーカの変位を求めること、時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うこと、前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出すること、を含む。
【0018】
本発明のパンタグラフの加速度測定方法では、鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカを鉄道車両の走行中に撮影し、得られた入力画像からパンタグラフの前後方向の変位を求め、その変位を２階微分することによりパンタグラフの前後方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点を検出することができる。
【0019】
本発明の一態様では、前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影すること、を含み、前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む。
【0020】
この一態様では、第１のマーカと第２のマーカの双方を鉄道車両の走行中に撮影し、得られた入力画像からパンタグラフの上下方向の変位を求め、その変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点に加え硬点も検出することができる。
【0021】
本発明の一態様では、前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、を含み、前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む。
【0022】
この一態様では、第２のマーカを鉄道車両の走行中に撮影し、得られた第２の入力画像からパンタグラフの上下方向の変位を求め、その変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点に加え硬点も検出することができる。
【0023】
本発明の一態様では、前記鉄道車両の走行中に測域センサにより前記パンタグラフの変位を測定すること、を含み、前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、前記測域センサにより測定された前記パンタグラフの変位を求めること、時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行うこと、前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む。
【0024】
この一態様では、測域センサによりパンタグラフの変位を測定し、測定から得られたパンタグラフの上下方向の変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出するので、トロリ線の衝撃点に加え硬点も検出することができる。
【0025】
本発明の一態様では、前記入力画像または／および前記第２の入力画像は、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラのいずれかにより撮影される。
この一態様では、撮影装置として適切なものを選択することができる。
この一態様では、撮影装置として適切なものを選択することができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、パンタグラフの前後方向の加速度を測定し衝撃点を検出することが可能となる、パンタグラフの加速度測定装置及び測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。
【図2】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置において加速度測定のため取得される画像例である。
【図5】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置において設定されるテンプレートの例を示す説明図である。
【図6】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置におけるマーカの検出位置を示す説明図である。
【図7】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。
【図8】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。
【図9】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。
【図11】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図12】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。
【図13】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図14】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置４０の動作を示すフローチャートである。
【図15】本発明の実施形態に係る衝撃判定処理の動作を示すフローチャートである。
【図16】本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図２は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置１は、鉄道車両３のパンタグラフ５の底面に取り付けられる第１のマーカ７と、鉄道車両３の屋根上に設置され第１のマーカ７を撮影する撮影手段９と、鉄道車両３の走行中に撮影手段９によって撮影した入力画像に基づいてパンタグラフ５の加速度を求める画像処理装置１１と、を備える。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図２は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置１は、鉄道車両３のパンタグラフ５の底面に取り付けられる第１のマーカ７と、鉄道車両３の屋根上に設置され第１のマーカ７を撮影する撮影手段９と、鉄道車両３の走行中に撮影手段９によって撮影した入力画像に基づいてパンタグラフ５の加速度を求める画像処理装置１１と、を備える。
【0029】
画像処理装置１１は、鉄道車両３内部に設置される。また、鉄道車両３の屋根上には、撮影手段９によって撮影される第１のマーカ７に光を照射する照明装置８が設置されている。撮影手段９としては、例えば、ラインセンサカメラまたは、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）機能を有するエリアセンサカメラのいずれかを使用することができる。
【0030】
図１の破線Ａ内に示す図は、パンタグラフ５を下方からみた斜視図である。図に示すようにマーカ７は、パンタグラフ５の底面に取り付けられた、パンタグラフ５の前後方向の変位を検知するマーカ７であって、破線Ｂ内で示されるように、幅の異なる２本の白線を有している。マーカ７は、光を反射する素材と光を反射しない素材とで形成され、２本の白線は、光を反射する素材で形成されている。２本の白線を異なる太さにすることで、画像中のマーカ位置の特定における誤検出を抑えることができる。なお、マーカ７はホーン部６に取り付けられていてもよい。
【0031】
図２に示すように、撮影手段９によって撮影された入力画像９ａは、画像処理装置１１に送られる。入力画像９ａは、データ処理部１２で受信され、以下に示す各機能ブロックと連係して種々の処理を行う。画像処理装置１１は機能ブロックとして、入力画像９ａから第１のマーカ７の第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部１３と、第１の基準テンプレートを入力画像９ａに基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部１５と、拡大・縮小した第１の基準テンプレートを用いて入力画像９ａの類似度を計算し、第１のマーカ７を検出するパターンマッチング部１７と、検出された第１のマーカ７の変位を求めるパンタグラフ変位計算部１９と、時系列で求められた第１のマーカ７の変位の平滑化を行うフィルタリング処理部２１と、平滑化された第１のマーカ７の変位を２階微分することによりパンタグラフ５の前後方向の加速度を算出する加速度計算部２３と、を備える。
【0032】
本実施形態における画像処理装置１１は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置上に実装される。データ処理部１２、テンプレート設定部１３、テンプレート拡大・縮小部１５、パターンマッチング部１７、パンタグラフ変位計算部１９、フィルタリング処理部２１、加速度計算部２３は、上記情報処理装置内のＣＰＵやＧＰＵによって実行されるソフトウェア、プログラムであってよい。データ処理部１２は、例えば半導体メモリ、ハードディスク（ＨＤＤ）やソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）等で構成する記憶装置を含む。
【0033】
図３は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置１の動作を示すフローチャートである。この図を参照して、パンタグラフの加速度測定装置１の動作について説明する。
（１）テンプレート設定部１３では、図４に示すような入力画像９ａから図５に示す一ライン分の第１の基準テンプレート１３ａを設定する（Ｓ０１）。
（１）テンプレート設定部１３では、図４に示すような入力画像９ａから図５に示す一ライン分の第１の基準テンプレート１３ａを設定する（Ｓ０１）。
【0034】
（２）テンプレート拡大・縮小部１５では、図４の入力画像９ａを、図上横方向に、任意の数に分割し、特開２０１０－１６９５０５におけるキャリブレーション方法により求めた各画素の分解能に基づいて各分割した区間毎に第１の基準テンプレート１３ａを拡大・縮小する（Ｓ０２）。
【0035】
（３）パターンマッチング部１７では、入力画像９ａに対して上述の（２）テンプレート拡大・縮小処理を行いながら、入力画像９ａと第１の基準テンプレート１３ａとの類似度を計算し、図４に示すマーカ位置ｍを検出することでマーカ変位［ｐｉｘ］を求める。第１の基準テンプレート１３ａと入力画像９ａとの類似度計算には、特に指定はしないが、本件では正規化相互相関の１種であるＺＮＣＣ（Ｚｅｒｏ－ｍｅａｎ Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を使用する（Ｓ０３）。
【0036】
（４）パンタグラフ変位計算部１９では、前述の（３）パターンマッチング処理で求めたマーカ変位［ｐｉｘ］から、より高精度なマーカ変位を求めるために、検出されたマーカの範囲内で図６に示すようにマーカの２本ある白線の内、下側の白線の下端ｋをエッジ検出により求め、サブピクセル推定を行うことで高精度なマーカ変位［ｐｉｘ］を検出する。高精度なマーカ変位［ｐｉｘ］算出後、特開２０１０－１６９５０５におけるキャリブレーション方法により求めたキャリブレーション係数を乗じることでマーカ変位［ｍｍ］を算出し、予め測定したパンタグラフを基準とするマーカとの位置関係からパンタグラフ変位［ｍｍ］を求める（Ｓ０４）。
【0037】
（５）フィルタリング処理部２１は、時系列の架線変位に対応したパンタグラフ変位［ｍｍ］に対してフィルタリング処理による平滑化を行う（Ｓ０５）。
【0038】
（６）加速度計算部２３では、（５）のフィルタリング処理が行われた平滑化後の変位データを２階微分することで、パンタグラフ５の前後方向の加速度を算出する（Ｓ０６）。
【0039】
以上述べたように、本実施形態では、パンタグラフ５の底面に取り付けられたマーカ７を、撮影手段９によって撮影し、そこで得られた入力画像９ａを画像処理することによってパンタグラフの前後方向の時系列の変位を検知し、その変位を平滑化処理し２階微分によって前後方向の加速度を算出する。したがって、撮影手段を用いた画像解析による非接触なパンタグラフの加速度を算出し、その加速度に対して閾値を設けて観測することにより、パンタグラフの衝撃点を容易に検出することができる。また非接触な測定システムであるため、保守車両を用いた夜間等の停電時間帯の運用だけでなく、通常の営業車両にも適用することが可能である。
【0040】
（第２実施形態）
図７は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置１０は、第１実施形態のパンタグラフの加速度測定装置１の構成に加え、パンタグラフ５の側面に取り付けられる第２のマーカ２５を備える。また、撮影手段９は、第１のマーカと第２のマーカの双方を撮影する位置に配置される。照明装置８は、撮影手段９によって撮影される第１のマーカ７、第２のマーカ２５の双方に光を照射する位置に設置されている。
図７は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置１０は、第１実施形態のパンタグラフの加速度測定装置１の構成に加え、パンタグラフ５の側面に取り付けられる第２のマーカ２５を備える。また、撮影手段９は、第１のマーカと第２のマーカの双方を撮影する位置に配置される。照明装置８は、撮影手段９によって撮影される第１のマーカ７、第２のマーカ２５の双方に光を照射する位置に設置されている。
【0041】
図７の破線Ｃ内に示す図は、パンタグラフ５を下方からみた斜視図である。図に示すように第１のマーカ７に加え、第２のマーカ２５は、パンタグラフ５の側面に取り付けられた、パンタグラフ５の上下方向の変位を検知する第２のマーカ２５であって、第１のマーカ７と同様に破線Ｂ内で示されるように、幅の異なる２本の白線を有している。第２のマーカ２５は、光を反射する素材と光を反射しない素材とで形成され、２本の白線は、光を反射する素材で形成されている。破線Ｄ内に示す図は、パンタグラフ５の第１のマーカ７、第２の２５に対応する位置の断面図である。図に示すとおり、第１のマーカ７と第２のマーカ２５は、互いに９０度角度の異なる面に配置されている。なお、第１のマーカ７及び第２のマーカ２５はホーン部６に取り付けられていてもよい。
【0042】
画像処理装置１１の機能ブロック図は、図２に示すように第１実施形態と同じであるが、第１実施形態の動作に加え、第２のマーカ２５の測定動作を行う。すなわち、テンプレート設定部１３は、入力画像９ａから第２のマーカ２５の第２の基準テンプレートを設定し、テンプレート拡大・縮小部１５は、第２の基準テンプレートを入力画像９ａに基づいて拡大・縮小し、パターンマッチング部１７は、拡大・縮小した第２の基準テンプレートを用いて入力画像９ａの類似度を計算し、第２のマーカ２５を検出し、パンタグラフ変位計算部１９は、検出された第２のマーカ２５の変位を求め、フィルタリング処理部２１は、時系列で求められた第２のマーカ２５の変位の平滑化を行い、加速度計算部２３は、平滑化された第２のマーカ２５の変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出する。
【0043】
本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置１０も、図３に示すフローチャートにしたがって動作する。異なる点は、第１のマーカ７に加えて、第２のマーカ２５の測定動作が加わる点である。本実施形態では、第１実施形態における（１）～（６）の動作を、第２のマーカ２５に対しても行う。異なる点は、以下に示す（４）の動作である。
（４）第１実施形態における高精度なマーカ変位［ｐｉｘ］算出後、特開２０１６－２１８８１５におけるＬ字ターゲット情報から座標推定する技術を応用し、前後用および上下用それぞれのマーカ変位［ｐｉｘ］情報からマーカ変位［ｍｍ］を算出し、予め測定したパンタグラフを基準とするマーカとの位置関係からパンタグラフ変位［ｍｍ］を求める。以下第１実施形態における（５）、（６）の動作によって、パンタグラフ５の前後方向の加速度に加え、上下方向の加速度を算出する。
（４）第１実施形態における高精度なマーカ変位［ｐｉｘ］算出後、特開２０１６－２１８８１５におけるＬ字ターゲット情報から座標推定する技術を応用し、前後用および上下用それぞれのマーカ変位［ｐｉｘ］情報からマーカ変位［ｍｍ］を算出し、予め測定したパンタグラフを基準とするマーカとの位置関係からパンタグラフ変位［ｍｍ］を求める。以下第１実施形態における（５）、（６）の動作によって、パンタグラフ５の前後方向の加速度に加え、上下方向の加速度を算出する。
【0044】
本実施形態では、非接触な測定によって、パンタグラフ５の前後方向の加速度に加え、上下方向の加速度も検出するので、第１実施形態の作用効果に加え、パンタグラフ５の上下方向の加速度から、パンタグラフ５の硬点の検出が可能となる。また、ラインセンサカメラあるいはエリアセンサカメラ１台のみでパンタグラフ５の前後及び上下加速度を測定可能であるため、コストを抑えられる。
【0045】
（第３実施形態）
図８は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図９は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置２０は、第１実施形態のパンタグラフの加速度測定装置１の構成に加え、パンタグラフ５の側面に取り付けられる第２のマーカ２５を備える。また、鉄道車両３の屋根上に設置され第２のマーカ２５を撮影する第２の撮影手段２７と、を備える。撮影手段２７としては、第１の撮影手段９と同様に、例えば、ラインセンサカメラまたは、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）機能を有するエリアセンサカメラのいずれかを使用することができる。照明装置８は、撮影手段９によって撮影される第１のマーカ７と、第２の撮影手段２７によって撮影される第２のマーカ２５にそれぞれ光を照射する位置に設置されている。なお、第１のマーカ７及び第２のマーカ２５はホーン部６に取り付けられていてもよい。
図８は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図９は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置２０は、第１実施形態のパンタグラフの加速度測定装置１の構成に加え、パンタグラフ５の側面に取り付けられる第２のマーカ２５を備える。また、鉄道車両３の屋根上に設置され第２のマーカ２５を撮影する第２の撮影手段２７と、を備える。撮影手段２７としては、第１の撮影手段９と同様に、例えば、ラインセンサカメラまたは、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）機能を有するエリアセンサカメラのいずれかを使用することができる。照明装置８は、撮影手段９によって撮影される第１のマーカ７と、第２の撮影手段２７によって撮影される第２のマーカ２５にそれぞれ光を照射する位置に設置されている。なお、第１のマーカ７及び第２のマーカ２５はホーン部６に取り付けられていてもよい。
【0046】
図９に示すように、本実施形態では、鉄道車両３の走行中に撮影装置９によって撮影された入力画像９ａと第２の撮影装置２７によって撮影された第２の入力画像２７ａとの双方が、画像処理装置１１に送られる。本実施形態における画像処理装置１１では、第１実施形態における入力画像９ａに対する処理に加え、第２の入力画像２７ａに対して、第２のマーカ２５の測定動作を行う。すなわち、テンプレート設定部１３は、第２の入力画像２７ａから第２のマーカ２５の第２の基準テンプレートを設定し、テンプレート拡大・縮小部１５は、第２の基準テンプレートを第２の入力画像２７ａに基づいて拡大・縮小し、パターンマッチング部１７は、拡大・縮小した第２の基準テンプレートを用いて第２の入力画像２７ａの類似度を計算し、第２のマーカ２５を検出し、パンタグラフ変位計算部１９は、検出された第２のマーカ２５の変位を求め、フィルタリング処理部２１は、時系列で求められた第２のマーカ２５の変位の平滑化を行い、加速度計算部２３は、平滑化された第２のマーカ２５の変位を２階微分することによりパンタグラフ５の上下方向の加速度を算出する。
【0047】
本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置２０も、図３に示すフローチャートにしたがって動作する。第１実施形態と異なる点は、第１のマーカ７に加えて、第２の入力画像２７ａを画像処理する第２のマーカ２５の測定動作が加わる点である。本実施形態では、第１実施形態における（１）～（６）の動作を、第２の入力画像２７ａを使用し第２のマーカ２５に対しても行う。
【0048】
本実施形態では、非接触な測定によって、パンタグラフ５の前後方向の加速度に加え、上下方向の加速度も検出するので、第１実施形態の作用効果に加え、パンタグラフ５の上下方向の加速度から、パンタグラフ５の硬点の検出が可能となる。また、第１のマーカ７と第２のマーカ２５に対して、それぞれ撮影手段９と第２の撮影手段２７を専用で用いて画像を取得し処理するので、前後方向および上下方向の加速度をより高精度に求めることができる。
【0049】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図１１は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置３０は、第１実施形態のパンタグラフの加速度測定装置１の構成に加え、鉄道車両３の屋根上に設置されパンタグラフ５の変位を測定する測域センサ３１と、を備える。測域センサ３１は、レーザ光を鉄道車両３の進行方向に平行な面内でパンタグラフ５へ向けて放射線状に投光し、その反射光を受光することによってパンタグラフ５までの距離及び角度を測定する。図１０に示すように、本実施形態に係る測域センサ３１は、パンタグラフ５の高さ方向の変位を測定している。なお、第１のマーカ７はホーン部６に取り付けられていてもよい。
図１０は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図１１は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置３０は、第１実施形態のパンタグラフの加速度測定装置１の構成に加え、鉄道車両３の屋根上に設置されパンタグラフ５の変位を測定する測域センサ３１と、を備える。測域センサ３１は、レーザ光を鉄道車両３の進行方向に平行な面内でパンタグラフ５へ向けて放射線状に投光し、その反射光を受光することによってパンタグラフ５までの距離及び角度を測定する。図１０に示すように、本実施形態に係る測域センサ３１は、パンタグラフ５の高さ方向の変位を測定している。なお、第１のマーカ７はホーン部６に取り付けられていてもよい。
【0050】
図１１に示すように、測域センサ３１で測定されたパンタグラフ５の変位であるレーザデータ３１ａは、画像処理装置１１に送られる。画像処理装置１１では、第１実施形態における入力画像９ａに対する処理に加え、レーザデータ３１ａに対して、パンタグラフ５の変位の測定動作を行う。すなわち、パンタグラフ変位計算部１９は、測定されたパンタグラフ５のレーザデータ３１ａからパンタグラフ５の上下方向の変位を求め、フィルタリング処理部２１は、時系列で求められたパンタグラフ５の変位の平滑化を行い、加速度計算部は、平滑化されたパンタグラフの変位を２階微分することによりパンタグラフの上下方向の加速度を算出する。
【0051】
本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置３０も、図３に示すフローチャートにしたがって動作する。第１実施形態と異なる点は、第１のマーカ７の処理に加えて、測域センサ３１のレーザデータ３１ａに対する上述した処理を、（４）～（６）の動作において行う。
【0052】
本実施形態では、非接触な測定によって、パンタグラフ５の前後方向の加速度に加え、上下方向の加速度も検出するので、第１実施形態の作用効果に加え、パンタグラフ５の上下方向の加速度から、パンタグラフ５の硬点の検出が可能となる。また、上下方向の加速度の測定を測域センサ３１において行うので、装置構成を簡素化することができる。
【0053】
（第５実施形態）
図１２は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図１３は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置４０は、第３実施形態のパンタグラフの加速度測定装置２０の構成と同様であるが、画像処理装置１１とは異なる画像処理装置５１を備える。第１のマーカ７及び第２のマーカ２５の貼り付け箇所は、第３実施形態と同様にパンタグラフの船底及び側面に取り付けられているが、第１のマーカ７及び第２のマーカ２５はホーン部６に取り付けられていてもよい。また、いずれの実施形態においても、第１のマーカ７と第２のマーカ２５の取り付け箇所はホーン部６でも、パンタグラフ５の船底及び側面でも、どちらでもよい。また、第１のマーカ７と第２のマーカ２５の取り付け箇所は、これらに限定されない。
図１２は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。図１３は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置４０は、第３実施形態のパンタグラフの加速度測定装置２０の構成と同様であるが、画像処理装置１１とは異なる画像処理装置５１を備える。第１のマーカ７及び第２のマーカ２５の貼り付け箇所は、第３実施形態と同様にパンタグラフの船底及び側面に取り付けられているが、第１のマーカ７及び第２のマーカ２５はホーン部６に取り付けられていてもよい。また、いずれの実施形態においても、第１のマーカ７と第２のマーカ２５の取り付け箇所はホーン部６でも、パンタグラフ５の船底及び側面でも、どちらでもよい。また、第１のマーカ７と第２のマーカ２５の取り付け箇所は、これらに限定されない。
【0054】
図１３に示すように、撮影手段９によって撮影された入力画像９ａ（水平変位算出用マーカ画像９ａ）及び第２の撮影手段２７によって撮影された第２の入力画像２７ａ（高さ算出用マーカ画像２７ａ）は、画像処理装置５１に送られる。入力画像９ａ及び第２の入力画像２７ａは、データ処理部１２で受信され、以下に示す各機能ブロックと連係して種々の処理を行う。撮影手段９及び第２の撮影手段２７としては、例えば、ラインセンサカメラまたは、ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）機能を有するエリアセンサカメラのいずれかを使用することができる。
【0055】
画像処理装置５１は機能ブロックとして、入力画像９ａから第１のマーカ７の第１の基準テンプレート及び第２の入力画像２７ａから第２のマーカ２５の第２の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部１３と、第１の基準テンプレートを入力画像９ａ及び第２の基準テンプレートを第２の入力画像２７ａに基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部１５と、拡大・縮小した第１の基準テンプレート及び第２の基準テンプレートを用いて入力画像９ａ及び第２の入力画像２７ａの類似度を計算し、第１のマーカ７及び第２のマーカ２５を検出するパターンマッチング部１７と、第２の入力画像２７ａまたは検出された第２のマーカ２５からパンタグラフ５の高さを算出する高さ算出部１４と、検出された第１のマーカ７の変位を求めるパンタグラフ変位計算部１９と、時系列で求められた第１のマーカ７の変位の平滑化を行うフィルタリング処理部２１と、平滑化された第１のマーカ７の変位を２階微分することによりパンタグラフ５の前後方向の加速度を算出する加速度計算部２３と、パンタグラフ変位計算部１９で算出した第１のマーカ７の変位及び加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度に基づいてパンタグラフ５に一定以上の前後方向の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理部１６と、を備える。
【0056】
衝撃判定処理部１６は、加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定部１６－１と、予め設定された衝撃閾値を超えたパンタグラフ５の前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きいとき、当該箇所を衝撃箇所として衝撃箇所データを出力する衝撃変位判定部１６－２が設けられている。
【0057】
本実施形態における画像処理装置５１は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置上に実装される。データ処理部１２、テンプレート設定部１３、高さ算出部１４、テンプレート拡大・縮小部１５、衝撃判定処理部１６、衝撃加速度判定部１６－１、衝撃変位判定部１６－２、パターンマッチング部１７、パンタグラフ変位計算部１９、フィルタリング処理部２１、加速度計算部２３は、上記情報処理装置内のＣＰＵやＧＰＵによって実行されるソフトウェア、プログラムであってよい。データ処理部１２は、例えば半導体メモリ、ハードディスク（ＨＤＤ）やソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）等で構成する記憶装置を含む。
【0058】
図１４は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置４０の動作を示すフローチャートである。この図を参照して、パンタグラフの加速度測定装置４０の動作について説明する。
【0059】
（１）テンプレート設定部１３では、図４に示すような入力画像９ａから図５に示す一ライン分の第１の基準テンプレート１３ａを設定する（Ｓ０１）。第２の入力画像２７ａに対しても同様の動作を行い、第２の基準テンプレート１３ｂを設定する
【0060】
（２）テンプレート拡大・縮小部１５では、図４の入力画像９ａを、図上横方向に、任意の数に分割し、特開２０１０－１６９５０５におけるキャリブレーション方法により求めた各画素の分解能に基づいて各分割した区間毎に第１の基準テンプレート１３ａを拡大・縮小する（Ｓ０２）。第２の基準テンプレート１３ｂに対しても同様の動作を行い、第２の基準テンプレート１３ｂを拡大・縮小する。
【0061】
（３）パターンマッチング部１７では、入力画像９ａに対して上述の（２）テンプレート拡大・縮小処理を行いながら、入力画像９ａと第１の基準テンプレート１３ａとの類似度を計算し、図４に示すマーカ位置ｍを検出することで前後方向のマーカ変位［ｐｉｘ］を求める。第１の基準テンプレート１３ａと入力画像９ａとの類似度計算には、特に指定はしないが、本件では正規化相互相関の１種であるＺＮＣＣ（Ｚｅｒｏ－ｍｅａｎ Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を使用する（Ｓ０３）。ここでは、ＺＮＣＣを使用しているが、ＺＮＣＣとパラボラフィッティングを使用してもよい。第２の入力画像２７ａと第２の基準テンプレート１３ｂに対しても同様の動作を行い、マーカ位置ｍを検出することで上下方向のマーカ変位［ｐｉｘ］を求めてもよい。
【0062】
（４）高さ算出部１４では、第２の入力画像２７ａまたは検出された第２のマーカ２５からパンタグラフ５の高さ［ｍｍ］を算出する（Ｓ０４）。パンタグラフ５の高さの算出については、特許第４６３５６５７号における技術を用いて算出するが、パンタグラフ５の高さが算出できればよく、特許第４６３５６５７号における技術に限定されない。
【0063】
（５）パンタグラフ変位計算部１９では、前述の（３）パターンマッチング処理で求めた前後方向のマーカ変位［ｐｉｘ］から、より高精度なマーカ変位を求めるために、検出されたマーカの範囲内で図６に示すようにマーカの２本ある白線の内、下側の白線の下端ｋをエッジ検出により求め、サブピクセル推定を行うことで高精度な前後方向のマーカ変位［ｐｉｘ］を検出する。高精度な前後方向のマーカ変位［ｐｉｘ］算出後、特開２０１０－１６９５０５におけるキャリブレーション方法により求めたキャリブレーション係数を乗じることで前後方向のマーカ変位［ｍｍ］を算出し、予め測定したパンタグラフを基準とするマーカとの位置関係から前後方向のパンタグラフ変位［ｍｍ］を求める（Ｓ０５）。前後方向のマーカ変位［ｍｍ］を算出する際には、前述の（４）高さ算出処理で求めたパンタグラフの高さ［ｍｍ］を用いてもよい。前述の（３）パターンマッチング処理で求めた上下方向のマーカ変位［ｐｉｘ］に対しても同様の動作を行い、上下方向のパンタグラフ変位［ｍｍ］を求めてもよい。
【0064】
（６）フィルタリング処理部２１は、時系列の架線変位に対応した前後方向のパンタグラフ変位［ｍｍ］に対してフィルタリング処理による平滑化を行う（Ｓ０６）。また、フィルタリング処理部２１は、時系列の架線変位に対応した上下方向のパンタグラフ変位［ｍｍ］に対してフィルタリング処理による平滑化を行ってもよい。
【0065】
（７）加速度計算部２３では、（６）のフィルタリング処理が行われた平滑化後の前後方向の変位データ（前後変位データともいう）を２階微分することで、パンタグラフ５の前後方向の加速度を算出する（Ｓ０７）。加速度計算部２３では、（６）のフィルタリング処理が行われた平滑化後の上下方向の変位データ（上下変位データともいう）を２階微分することで、パンタグラフ５の上下方向の加速度を算出してもよい。
【0066】
（８）衝撃判定処理部１６では、パンタグラフ変位計算部１９で算出した第１のマーカ７の変位及び加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度に基づいてパンタグラフ５に一定以上の前後方向の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う（Ｓ０８）。衝撃判定処理部１６では、パンタグラフ変位計算部１９で算出した第２のマーカ２５の変位及び加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の上下方向の加速度に基づいてパンタグラフ５に一定以上の上下方向の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行ってもよい。
【0067】
図１５は、本発明の実施形態に係る衝撃判定処理Ｓ０８の動作を示すフローチャートである。衝撃加速度判定部１６－１において、加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行う（Ｓ０８－１）。予め設定された衝撃閾値は、実験結果に基づいた閾値である。予め設定された衝撃閾値よりも加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度が大きい場合（前後方向の加速度＞衝撃閾値の場合）、衝撃変位判定部１６－２における衝撃変位判定処理に移行する。予め設定された衝撃閾値よりも加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度が小さい場合（前後方向の加速度≦衝撃閾値の場合）、衝撃変位判定部１６－２における衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定する。
【0068】
予め設定された衝撃閾値よりも加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度が大きい場合、衝撃変位判定部１６－２において、衝撃変位判定処理を行う（Ｓ０８－２）。具体的には、衝撃変位判定部１６－２は、衝撃加速度判定部１６－１における衝撃加速度判定処理において、予め設定された衝撃閾値を超えた加速度計算部２３で算出したパンタグラフ５の前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出す。時系列で第１のマーカ７の変位を記録しているので、パンタグラフ５の前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出すことが可能となっている。
【0069】
次に、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する。取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合（前後変位データ＞変位閾値）、当該箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力する。
【0070】
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも小さい場合（前後変位データ≦変位閾値）、衝撃ではないと判定する。小さい変位（（前後変位データ≦変位閾値））が何度も起こった場合、車両の振動と判断して衝撃ではないと判定する。予め設定された変位閾値は、実験結果に基づいた閾値である。
【0071】
前後方向の加速度は、鉄道車両３の走行速度が速いので振動等で加速度が跳ね上がることがある。その際、パンタグラフに取り付けられているマーカが上下に揺れるので、前後方向の加速度だけでなく、前後変位データも用いて衝撃判定を行う。
【0072】
本実施形態では、走行時の前後方向に対する衝撃を検出するため、前後方向の加速度及び前後変位データに基づいて衝撃判定を行った。しかしながら、パンタグラフ５の上下方向の加速度及びパンタグラフ５の上下方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる上下変位データに基づいて衝撃判定を行ってもよい。その際、Ｓ０５において、上下方向のパンタグラフ変位［ｍｍ］を求め、Ｓ０６において、時系列の架線変位に対応した上下方向のパンタグラフ変位［ｍｍ］に対してフィルタリング処理による平滑化を行い、Ｓ０７において、パンタグラフ５の上下方向の加速度を算出して、Ｓ０８において、衝撃判定を行う。
【0073】
本実施形態では、撮影手段９及び第２の撮影手段２７の２つの撮影手段を用いた。しかしながら、第２実施形態のように、第２の撮影手段２７を設けずに、撮影手段９が第１のマーカ及び第２のマーカの双方を撮影するようにしてもよい。
【0074】
本実施形態では、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合（前後変位データ＞変位閾値）、当該箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力するとした。しかしながら、衝撃箇所データを出力するだけでなく、衝撃箇所データを画像処理装置５１等の情報処理装置に表示してもよい。また、衝撃箇所データが出力された場合、鉄道車両３の保守員などに通知し、警告表示（警告音）をしてもよい。
【0075】
以上述べたように、本実施形態では、パンタグラフ５に取り付けられたマーカ７及びマーカ２５を、撮影手段９及び第２の撮影手段２７によって撮影し、そこで得られた入力画像９ａ及び第２の入力画像２７ａを画像処理することによってパンタグラフの前後方向の時系列の変位及びパンタグラフの上下方向の時系列の変位を検知し、パンタグラフの前後方向の時系列の変位を平滑化処理し２階微分によって前後方向の加速度を算出する。また、パンタグラフの前後方向の時系列の変位を検知する際には、パンタグラフの高さ情報を用いて検知する。したがって、撮影手段を用いた画像解析による非接触なパンタグラフの加速度を算出し、その加速度に対して閾値を設けて観測することにより、パンタグラフの衝撃点を容易に検出することができる。また非接触な測定システムであるため、保守車両を用いた夜間等の停電時間帯の運用だけでなく、通常の営業車両にも適用することが可能である。また、前後変位データまたは上下変位データを用いることで、従来技術では用いられていない衝撃判定処理を行うことも出来る。
【0076】
（第６実施形態）
図１６は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置４０は、第５実施形態のパンタグラフの加速度測定装置４０の構成と同様であるが、撮影手段９がパンタグラフの下ではなく、鉄道車両３の車両前後方向と水平の位置に備えられている。また、撮影手段９の撮影方向にミラー２８を設け、ミラー２８を介してパンタグラフの下（船底）にある第１のマーカ７を撮影する。その他の構成及び動作は第５実施形態と同様である。
図１６は、本発明の実施形態に係るパンタグラフの加速度測定装置の設置例を示す説明図である。本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置４０は、第５実施形態のパンタグラフの加速度測定装置４０の構成と同様であるが、撮影手段９がパンタグラフの下ではなく、鉄道車両３の車両前後方向と水平の位置に備えられている。また、撮影手段９の撮影方向にミラー２８を設け、ミラー２８を介してパンタグラフの下（船底）にある第１のマーカ７を撮影する。その他の構成及び動作は第５実施形態と同様である。
【0077】
以上述べたように、本実施形態では、第５実施形態の作用効果に加えて、撮影手段を鉄道車両３の車両前後方向と水平の位置に備え、撮影手段９の撮影方向にミラー２８を設け、ミラー２８を介してパンタグラフの下（船底）にある第１のマーカ７を撮影するようにしたため、パンタグラフの下以外にも撮影手段を設置することが可能となる。
【0078】
（第７実施形態）
本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置４０は、第５実施形態のパンタグラフの加速度測定装置４０の構成と同様であるが、撮影手段９及び第２の撮影手段２７がカラーラインセンサカメラであることが異なる点である。その他の構成及び動作は第５実施形態と同様である。撮影手段９及び第２の撮影手段２７のどちらか一方のみがカラーラインセンサカメラであってもよい。
本実施形態におけるパンタグラフの加速度測定装置４０は、第５実施形態のパンタグラフの加速度測定装置４０の構成と同様であるが、撮影手段９及び第２の撮影手段２７がカラーラインセンサカメラであることが異なる点である。その他の構成及び動作は第５実施形態と同様である。撮影手段９及び第２の撮影手段２７のどちらか一方のみがカラーラインセンサカメラであってもよい。
【0079】
以上述べたように、本実施形態では、第５実施形態の作用効果に加えて、撮影手段９及び第２の撮影手段２７にカラーラインセンサカメラを用いた。パンタグラフ又はホーン部におけるマーカ塗装の面積が狭く、グレースケール情報のみではテンプレートマッチングの特徴が弱くマーカ検出率が悪くなる場合があるが、本実施形態のようにカラーラインセンサカメラを用いることで、カラー情報を用いてマーカ探索処理を行うことができ、マーカ検出率を向上させることが可能となる。
【0080】
上述の実施形態１～７のいずれの構成を適宜組み合わせることも可能である。例えば、第１実施形態の撮影手段９を第７実施形態のようにカラーラインセンサカメラにしてもよい。
【0081】
上述の実施形態１～７のいずれの実施形態においても、第１のマーカ７と第２のマーカ２５の取り付け箇所はホーン部６でも、パンタグラフ５の船底及び側面でも、どちらでもよい。また、第１のマーカ７と第２のマーカ２５の取り付け箇所は、これらに限定されない。
【0082】
上述の実施形態１～７のいずれの実施形態においても、撮影手段９がパンタグラフの下ではなく、鉄道車両３の車両前後方向と水平の位置に備えられ、撮影手段９の撮影方向にミラー２８を設け、ミラー２８を介してパンタグラフの下（船底）にある第１のマーカ７を撮影してもよい。
【0083】
上述の実施形態５～７において、画像処理装置５１を用いた衝撃判定処理を説明したが、実施形態１～４においても画像処理装置５１を用いた衝撃判定処理を行ってもよい。また、実施形態１～４においても、走行時の前後方向に対する衝撃を検出するため、前後方向の加速度及び前後変位データに基づいて衝撃判定処理を行ってもよいし、パンタグラフ５の上下方向の加速度及びパンタグラフ５の上下方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる上下変位データに基づいて衝撃判定処理を行ってもよい。つまり、パンタグラフ変位計算部で算出した第１のマーカの変位及び加速度計算部で算出したパンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行ってもよいし、パンタグラフ変位計算部で算出した第２のマーカの変位またはパンタグラフの変位 、および加速度計算部で算出したパンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行ってもよい。
【0084】
本開示は下記の条項による実施例を含む。
条項１
鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第１のマーカを撮影する撮影手段と、
前記鉄道車両の走行中に前記撮影手段によって撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求める画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部と、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部と、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出するパターンマッチング部と、
前記検出された第１のマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部と、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部と、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部と、を備える、
パンタグラフの加速度測定装置。
条項１
鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に取り付けられる第１のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第１のマーカを撮影する撮影手段と、
前記鉄道車両の走行中に前記撮影手段によって撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求める画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定するテンプレート設定部と、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小するテンプレート拡大・縮小部と、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出するパターンマッチング部と、
前記検出された第１のマーカの変位を求めるパンタグラフ変位計算部と、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うフィルタリング処理部と、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出する加速度計算部と、を備える、
パンタグラフの加速度測定装置。
【0085】
条項２
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカを備え、
前記撮影手段は、前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影する位置に配置され、
前記テンプレート設定部は、前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカを備え、
前記撮影手段は、前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影する位置に配置され、
前記テンプレート設定部は、前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0086】
条項３
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、
前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記パンタグラフの側面またはホーン部に取り付けられる第２のマーカと、
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記第２のマーカを撮影する第２の撮影手段と、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記第２の撮影手段によって撮影した第２の入力画像は、前記画像処理装置に入力され、
前記テンプレート設定部は、前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定し、
前記テンプレート拡大・縮小部は、前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小し、
前記パターンマッチング部は、前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出し、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記検出された前記第２のマーカの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0087】
条項４
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記パンタグラフの変位を測定する測域センサと、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記測域センサによって測定された前記パンタグラフの変位は、前記画像処理装置に入力され、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記測定された前記パンタグラフの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記鉄道車両の屋根上に設置され前記パンタグラフの変位を測定する測域センサと、
を備え、
前記鉄道車両の走行中に前記測域センサによって測定された前記パンタグラフの変位は、前記画像処理装置に入力され、
前記パンタグラフ変位計算部は、前記測定された前記パンタグラフの変位を求め、
前記フィルタリング処理部は、時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行い、
前記加速度計算部は、前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出する、
条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0088】
条項５
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第１のマーカの変位及び前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第１のマーカの変位及び前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、条項１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0089】
条項６
前記衝撃判定処理部は、前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行う衝撃加速度判定部と、前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行う衝撃変位判定部を備える、条項５に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記衝撃判定処理部は、前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行う衝撃加速度判定部と、前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行う衝撃変位判定部を備える、条項５に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0090】
条項７
前記衝撃加速度判定部において、予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度が大きい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度が小さい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定する、条項６に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記衝撃加速度判定部において、予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度が大きい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度が小さい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定する、条項６に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0091】
条項８
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、前記衝撃変位判定部は、前記衝撃加速度判定部における衝撃加速度判定処理において、予め設定された衝撃閾値を超えた前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力する、条項７に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、前記衝撃変位判定部は、前記衝撃加速度判定部における衝撃加速度判定処理において、予め設定された衝撃閾値を超えた前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力する、条項７に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0092】
条項９
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第２のマーカの変位及び前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、条項３に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記パンタグラフ変位計算部で算出した前記第２のマーカの変位及び前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行う、衝撃判定処理部を備える、条項３に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0093】
条項１０
前記衝撃判定処理部は、前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行う衝撃加速度判定部と、上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行う衝撃変位判定部を備える、条項９に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記衝撃判定処理部は、前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行う衝撃加速度判定部と、上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行う衝撃変位判定部を備える、条項９に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0094】
条項１１
前記衝撃加速度判定部において、予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度が大きい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度が小さい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定する、条項１０に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記衝撃加速度判定部において、予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度が大きい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度が小さい場合、前記衝撃変位判定部における衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定する、条項１０に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0095】
条項１２
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、前記衝撃変位判定部は、前記衝撃加速度判定部における衝撃加速度判定処理において、予め設定された衝撃閾値を超えた前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所の上下の変位データにあたる上下変位データを取り出し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力する、条項１１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、前記衝撃変位判定部は、前記衝撃加速度判定部における衝撃加速度判定処理において、予め設定された衝撃閾値を超えた前記加速度計算部で算出した前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所の上下の変位データにあたる上下変位データを取り出し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力する、条項１１に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0096】
条項１３
前記撮影手段を鉄道車両の車両前後方向と水平の位置に備え、
前記撮影手段の撮影方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、条項５から１２のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記撮影手段を鉄道車両の車両前後方向と水平の位置に備え、
前記撮影手段の撮影方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、条項５から１２のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0097】
条項１４
前記撮影手段または／および前記第２の撮影手段は、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラ、またはカラーラインセンサカメラのいずれかである、条項１から１２のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
前記撮影手段または／および前記第２の撮影手段は、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラ、またはカラーラインセンサカメラのいずれかである、条項１から１２のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定装置。
【0098】
条項１５
鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に第１のマーカを取り付けること、
前記第１のマーカを撮影すること、
前記鉄道車両の走行中に撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求めること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定すること、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出すること、
前記検出された第１のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出すること、を含む、
パンタグラフの加速度測定方法。
鉄道車両のパンタグラフの底面またはホーン部に第１のマーカを取り付けること、
前記第１のマーカを撮影すること、
前記鉄道車両の走行中に撮影した入力画像に基づいて前記パンタグラフの加速度を求めること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第１のマーカの第１の基準テンプレートを設定すること、
前記第１の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第１の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第１のマーカを検出すること、
前記検出された第１のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第１のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第１のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの前後方向の加速度を算出すること、を含む、
パンタグラフの加速度測定方法。
【0099】
条項１６
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影すること、を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第１のマーカと前記第２のマーカの双方を撮影すること、を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0100】
条項１７
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記パンタグラフの側面またはホーン部に第２のマーカを取り付けること、
前記第２のマーカを撮影し、第２の入力画像を得ること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記第２の入力画像から前記第２のマーカの第２の基準テンプレートを設定すること、
前記第２の基準テンプレートを前記第２の入力画像に基づいて拡大・縮小すること、
前記拡大・縮小した前記第２の基準テンプレートを用いて前記第２の入力画像の類似度を計算し、前記第２のマーカを検出すること、
前記検出された前記第２のマーカの変位を求めること、
時系列で求められた前記第２のマーカの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記第２のマーカの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0101】
条項１８
前記鉄道車両の走行中に測域センサにより前記パンタグラフの変位を測定すること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記測域センサにより測定された前記パンタグラフの変位を求めること、
時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記鉄道車両の走行中に測域センサにより前記パンタグラフの変位を測定すること、
を含み、
前記パンタグラフの加速度を求めるに際し、
前記測域センサにより測定された前記パンタグラフの変位を求めること、
時系列で求められた前記パンタグラフの変位の平滑化を行うこと、
前記平滑化された前記パンタグラフの変位を２階微分することにより前記パンタグラフの上下方向の加速度を算出すること、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0102】
条項１９
前記第１のマーカの変位及び前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記第１のマーカの変位及び前記パンタグラフの前後方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
条項１５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0103】
条項２０
前記パンタグラフの前後方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行うことと、
前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行うこと、を含む、
条項１９に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記パンタグラフの前後方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行うことと、
前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行うこと、を含む、
条項１９に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0104】
条項２１
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの前後方向の加速度が大きい場合、衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの前後方向の加速度が小さい場合、衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定すること、を含む、
条項２０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの前後方向の加速度が大きい場合、衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの前後方向の加速度が小さい場合、衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定すること、を含む、
条項２０に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0105】
条項２２
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、予め設定された衝撃閾値を超えた前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力すること、を含む、
条項２１に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、予め設定された衝撃閾値を超えた前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所の前後の変位データにあたる前後変位データを取り出し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した前後変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した前後変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの前後方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力すること、を含む、
条項２１に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0106】
条項２３
前記第２のマーカの変位及び前記パンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
条項１７に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記第２のマーカの変位及び前記パンタグラフの上下方向の加速度に基づいて、前記パンタグラフに一定以上の衝撃が生じた否かを判定する衝撃判定処理を行うこと、を含む、
条項１７に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0107】
条項２４
前記パンタグラフの上下方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行うことと、
上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行うこと、を含む、
条項２３に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記パンタグラフの上下方向の加速度と予め設定された衝撃閾値を比較する衝撃加速度判定処理を行うことと、
上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較する衝撃変位判定処理を行うこと、を含む、
条項２３に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0108】
条項２５
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの上下方向の加速度が大きい場合、衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの上下方向の加速度が小さい場合、衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定すること、を含む、
条項２４に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの上下方向の加速度が大きい場合、衝撃変位判定処理に移行し、
予め設定された衝撃閾値よりも前記パンタグラフの上下方向の加速度が小さい場合、衝撃変位判定処理に移行せず、衝撃ではないと判定すること、を含む、
条項２４に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0109】
条項２６
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、予め設定された衝撃閾値を超えた前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所の上下の変位データにあたる上下変位データを取り出し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力すること、を含む、
条項２５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記衝撃変位判定処理に移行した場合、予め設定された衝撃閾値を超えた前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所の上下の変位データにあたる上下変位データを取り出し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を算出し、取り出した上下変位データの最大値と最小値の差を予め設定された変位閾値とを比較し、
取り出した上下変位データの最大値と最小値の差が予め設定された変位閾値よりも大きい場合、前記パンタグラフの上下方向の加速度の箇所を衝撃箇所と判定し、衝撃箇所データを出力すること、を含む、
条項２５に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0110】
条項２７
第１のマーカを撮影する方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、条項１５から２６のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
第１のマーカを撮影する方向にミラーを設け、
前記ミラーを介して前記第１のマーカを撮影する、条項１５から２６のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【0111】
条項２８
前記入力画像または／および前記第２の入力画像は、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラ、またはカラーラインセンサカメラのいずれかにより撮影される、条項１５から２６のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
前記入力画像または／および前記第２の入力画像は、ラインセンサカメラ、エリアセンサカメラ、またはカラーラインセンサカメラのいずれかにより撮影される、条項１５から２６のいずれか１項に記載のパンタグラフの加速度測定方法。
【符号の説明】
【0112】
１、１０、２０、３０ ４０ パンタグラフの加速度測定装置
３ 鉄道車両
５ パンタグラフ
６ ホーン部
７ 第１のマーカ
８ 照明装置
９ 撮影手段
９ａ 入力画像
１１ 画像処理装置
１２ データ処理部
１３ テンプレート設定部
１３ａ 第１の基準テンプレート
１３ｂ 第２の基準テンプレート
１４ 高さ算出部
１５ テンプレート拡大・縮小部
１６ 衝撃判定処理部
１６－１ 衝撃加速度判定部
１６－２ 衝撃変位判定部
１７ パターンマッチング部
１９ パンタグラフ変位計算部
２１ フィルタリング処理部
２３ 加速度計算部
２５ 第２のマーカ
２７ 第２の撮影手段
２７ａ 第２の入力画像
２８ ミラー
３１ 測域センサ
５１ 画像処理装置
３ 鉄道車両
５ パンタグラフ
６ ホーン部
７ 第１のマーカ
８ 照明装置
９ 撮影手段
９ａ 入力画像
１１ 画像処理装置
１２ データ処理部
１３ テンプレート設定部
１３ａ 第１の基準テンプレート
１３ｂ 第２の基準テンプレート
１４ 高さ算出部
１５ テンプレート拡大・縮小部
１６ 衝撃判定処理部
１６－１ 衝撃加速度判定部
１６－２ 衝撃変位判定部
１７ パターンマッチング部
１９ パンタグラフ変位計算部
２１ フィルタリング処理部
２３ 加速度計算部
２５ 第２のマーカ
２７ 第２の撮影手段
２７ａ 第２の入力画像
２８ ミラー
３１ 測域センサ
５１ 画像処理装置
【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】