特開 2024-72513 信号機、認識装置、信号システム、及びプログラム

(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】P2024072513

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】信号機、認識装置、信号システム、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B61L 5/18 20060101AFI20240521BHJP

   G08G 1/07 20060101ALI20240521BHJP

   H04N 7/18 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

B61L5/18 A

G08G1/07 A

H04N7/18 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183367

(22)【出願日】2022-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】弁理士法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 一宏

(72)【発明者】

【氏名】水沼 正文

【テーマコード（参考）】

5C054

5H161

5H181

【Ｆターム（参考）】

5C054EA01

5C054EA05

5C054FC07

5C054FC12

5C054FC15

5C054FF06

5C054HA19

5H161AA01

5H161TT01

5H161TT14

5H161TT16

5H181AA01

5H181AA20

5H181BB04

5H181BB05

5H181CC04

5H181FF04

5H181FF13

5H181FF25

5H181FF27

5H181FF33

5H181FF35

5H181JJ28

5H181LL07

5H181LL08

5H181LL09

5H181LL20

5H181MB02

(57)【要約】

【課題】無線通信機器を用いる場合に比べて安い費用で、遠隔から信号機の現示種別を認識させる。
【解決手段】取得部１１１は、撮影部１７から所定のフレームレートで撮影された動画を取得する。認識部１１２は、取得部１１１が取得した動画からフリッカを抽出し、その周期を特定する。認識部１１２は、求めたこのフリッカの周期と、既知であるフレームレートと、を用いて、動画においてこのフリッカを生じさせている光源の点滅の周波数を求める。そして、認識部１１２は、求めた周波数が信号灯器２１の点滅に適用されるいずれかの周波数である場合、この周波数で点滅する光源を信号灯器２１である、と判定し、この信号灯器２１の現示種別を認識する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する信号機。

【請求項2】

共通の前記周波数で点滅する２以上の光源を有する請求項１に記載の信号機。

【請求項3】

前記２以上の光源は同期して点滅する請求項２に記載の信号機。

【請求項4】

異なる周波数でそれぞれが点滅する２以上の光源を有し、前記周波数はいずれも所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であり、前記異なる周波数の組合せは現示種別ごとに固有である信号機。

【請求項5】

前記２以上の光源は、色ごとに異なる前記周波数で点滅する請求項４に記載の信号機。

【請求項6】

所定のフレームレートで撮影された動画に含まれる光源により生じるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識装置。

【請求項7】

前記動画に異なる周期のフリッカをそれぞれ生じさせる２以上の光源が含まれる場合、該周期の組合せに基づいて前記現示種別を認識する請求項６に記載の認識装置。

【請求項8】

計測された前記光源への接近速度が認識した前記現示種別により示される範囲内にあるか否かを判定する請求項６に記載の認識装置。

【請求項9】

前記接近速度が前記範囲内にないと判定するときに警告する請求項８に記載の認識装置。

【請求項10】

所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する信号機と、
前記信号機を前記所定のフレームレートで撮影する撮影装置と、
前記撮影装置が撮影した動画を取得し、該動画に含まれる前記フリッカの周期に基づいて前記信号機の現示種別を認識する認識装置と、
を有する信号システム。

【請求項11】

コンピュータを、
所定のフレームレートで撮影された動画を取得する取得手段と、
前記動画に含まれる光源により生じるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識手段、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号機の現示種別を認識する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

信号機が有する信号灯器の点灯状態、及びその点灯色は、鉄道車両の運転席に設置されたデジタルビデオカメラ等で撮影された場合に、天候、太陽光等に影響されて認識できないことがある。また、撮影された動画等において、信号灯器が発する光は、例えば、自動車のテールランプ等、信号灯器以外の発光体が発する光と区別できないことがある。

【0003】

そこで、鉄道車両の運転席において、信号灯器の点灯状態・点灯色を認識する方法として、信号灯器の点灯と並行して無線通信を用いる方式が検討されている。

【0004】

しかし、点灯とは別に無線通信を用いる通信システムは、送信側、及び受信側の機器にそれぞれ専用のアンテナ、通信回路等を必要とするため初期費用が増大する。

【0005】

一方、信号機から鉄道車両等へ情報を伝達する方法として、信号灯器が発する光そのものを用いる方法も検討されている。例えば、特許文献１は、固定配置された発光装置に所定の信号を重畳させた光を発光させ、車両側の受光装置でその光を受光してその信号を読出す車両用通信システム、を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４－１３４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の技術は、信号灯器が発する光に例えば交通規制に関する情報等の複雑で量の多い情報を重畳する。そのため、この技術は、車両側でこの光を復調可能な状態で取得しなければならず、デジタルビデオカメラ等と比べて時間解像度の高い受光素子を必要とする。また、この技術は、送信側、及び受信側の機器にＡＭ、ＦＭ等の変調・復調機器を必要とする。

【0008】

本発明の目的の一つは、無線通信機器を用いる場合に比べて安い費用で、遠隔から信号機の現示種別を認識させることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する信号機、を第１の態様として提供する。

【0010】

第１の態様の信号機によれば、無線通信機器を用いる場合に比べて安い費用で、遠隔地にある装置等に現示種別を認識させることができる。

【0011】

第１の態様の信号機において、共通の前記周波数で点滅する２以上の光源を有する、という構成が第２の態様として採用されてもよい。

【0012】

第２の態様の信号機によれば、２以上の光源のいずれかが届かなくても、遠隔地にある装置等に共通の現示種別を認識させることができる。

【0013】

第２の態様の信号機において、前記２以上の光源は同期して点滅する、という構成が第３の態様として採用されてもよい。

【0014】

第３の態様の信号機によれば、２以上の光源の点滅が混ざって連続点灯と誤認識されることを防ぐことができる。

【0015】

本発明は、異なる周波数でそれぞれが点滅する２以上の光源を有し、前記周波数はいずれも所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であり、前記異なる周波数の組合せは現示種別ごとに固有である信号機、を第４の態様として提供する。

【0016】

第４の態様の信号機によれば、信号機が有する複数の光源が共通の周波数で点滅する場合に比べて、現示種別の情報を多く出力できる。

【0017】

第４の態様の信号機において、前記２以上の光源は、色ごとに異なる前記周波数で点滅する、という構成が第５の態様として採用されてもよい。

【0018】

第５の態様の信号機によれば、２以上の光源の、それぞれ異なる色を、それぞれ対応する周波数で表すことができる。

【0019】

本発明は、所定のフレームレートで撮影された動画に含まれる光源により生じるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識装置、を第６の態様として提供する。

【0020】

第６の態様の認識装置によれば、無線通信機器を用いる場合に比べて安い費用で、遠隔から信号機の現示種別を認識することができる。

【0021】

第６の態様の認識装置において、前記動画に異なる周期のフリッカをそれぞれ生じさせる２以上の光源が含まれる場合、該周期の組合せに基づいて前記現示種別を認識する、という構成が第７の態様として採用されてもよい。

【0022】

第７の態様の認識装置によれば、共通の周期で変化する複数の光源に比べて、現示種別の情報を多く認識することができる。

【0023】

第６の態様の認識装置において、計測された前記光源への接近速度が認識した前記現示種別により示される範囲内にあるか否かを判定する、という構成が第８の態様として採用されてもよい。

【0024】

第８の態様の認識装置によれば、信号機の現示が示す許容範囲外の速度で車両等が光源に接近しているか否か判定することができる。

【0025】

第８の態様の認識装置において、前記接近速度が前記範囲内にないと判定するときに警告する、という構成が第９の態様として採用されてもよい。

【0026】

第９の態様の認識装置によれば、許容範囲外の速度で車両等が光源に接近しているときにそのことを警告することができる。

【0027】

本発明は、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する信号機と、前記信号機を前記所定のフレームレートで撮影する撮影装置と、前記撮影装置が撮影した動画を取得し、該動画に含まれる前記フリッカの周期に基づいて前記信号機の現示種別を認識する認識装置と、を有する信号システム、を第１０の態様として提供する。

【0028】

第１０の態様の信号システムによれば、無線通信機器を用いる場合に比べて安い費用で、遠隔から信号機の現示種別を認識させることができる。

【0029】

本発明は、コンピュータを、所定のフレームレートで撮影された動画を取得する取得手段と、前記動画に含まれる光源により生じるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識手段、として機能させるためのプログラム、を第１１の態様として提供する。

【0030】

第１１の態様のプログラムによれば、無線通信機器を用いる場合に比べて安い費用で、遠隔から信号機の現示種別を認識させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の実施形態に係る信号システム９の構成の例を示すブロック図。

【図2】認識装置１の構成の例を示す図。

【図3】信号機２の構成の例を示す図。

【図4】信号灯器２１の構成の例を示す回路図。

【図5】認識装置１の機能的構成の例を示す図。

【図6】フリッカを説明するための図。

【図7】認識装置１の動作の流れの例を示すフロー図。

【図8】指示処理の動作の流れの例を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0032】

＜実施形態＞
＜信号システムの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る信号システム９の構成の例を示すブロック図である。図１に示す信号システム９は、認識装置１、信号機２、通信回線３、及び管理装置４を有する。これらの構成は、信号システム９において、いずれも複数であってもよいし、１つであってもよい。

【0033】

また、信号システム９は、図１に示す通り、航法衛星５から発射される信号を利用してもよい。なお、信号システム９は、位置の測定のために少なくとも４機の航法衛星５を利用する。図１に示す１つの航法衛星５は、信号システム９が利用するこれら複数の航法衛星５を代表して描いたものである。

【0034】

管理装置４は、鉄道車両の運行状況を監視して、線路上の信号機２をダイヤに沿って制御、管理する装置である。管理装置４は、情報処理装置であり、例えば、コンピュータである。管理装置４は、一台の情報処理装置で構成されてもよいが、複数台の情報処理装置が連携することで構成されてもよい。管理装置４は、通信回線３を経由して信号機２を制御する。

【0035】

通信回線３は、有線又は無線により管理装置４と信号機２とを通信可能に接続する回線である。通信回線３は、鉄道の運行管理の安全性を担保する目的から専用回線であることが望ましい。

【0036】

信号機２は、管理装置４と通信回線３経由で通信可能に接続され、管理装置４の制御の下、鉄道車両に向けて指示（現示ともいう）を行う。

【0037】

認識装置１は、遠隔から信号機２を撮影した動画を用いて、この信号機２の現示種別を認識する装置である。現示種別とは、信号機２による現示の種別である。現示種別は、例えば、高速進行、進行、減速、注意、警戒、停止等である。認識装置１は、情報処理装置であり、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、スレートＰＣ等である。認識装置１は、例えば、鉄道車両に搭載される。

【0038】

＜認識装置の構成＞
図２は、認識装置１の構成の例を示す図である。認識装置１は、プロセッサ１１、メモリ１２、通信部１３、操作部１４、表示部１５、警報部１６、撮影部１７、測位部１８、及び慣性計測部１９を有する。これらは、バスにより相互に通信可能に接続されている。

【0039】

メモリ１２は、プロセッサ１１に読み込まれるオペレーティングシステム、各種のコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）、データ等を記憶する記憶手段である。メモリ１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を有する。なお、メモリ１２は、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ等を有してもよい。

【0040】

プロセッサ１１は、メモリ１２からプログラムを読出して実行することにより認識装置１を制御する。プロセッサ１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、プロセッサ１１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）であってもよいし、ＦＰＧＡを含んでもよい。また、このプロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は他のプログラマブル論理デバイスを有し、これらによって制御を行ってもよい。

【0041】

通信部１３は、有線又は無線により認識装置１を外部の装置（外部装置ともいう）に通信可能に接続する通信回路である。認識装置１が接続する外部装置は、例えば、鉄道車両の運行を制御する制御装置等である。

【0042】

操作部１４は、各種の指示をするための操作ボタン、タッチパネル等の操作子を備える。操作部１４は、ユーザから操作を受付けてその操作内容に応じた信号をプロセッサ１１に送る。操作部１４は、操作子として、キーボード、マウスを備えていてもよい。

【0043】

表示部１５は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有しており、プロセッサ１１の制御の下、画像を表示する。表示画面の上には、操作部１４の透明のタッチパネルが重ねて配置されてもよい。

【0044】

警報部１６は、認識装置１において危険・異常な状況が検知されたときに、その旨を認識装置１のユーザに伝える機器である。警報部１６は、例えば、スピーカ・パトライト（登録商標）等であり、これらが発する音声・光等により、危険・異常な状況をユーザに警告する。

【0045】

撮影部１７は、信号機２を含む鉄道沿線の光景を所定のフレームレートで撮影し、動画を生成する機器である。撮影部１７は、例えばレンズ、ミラー、プリズム等の光学系、及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の撮像素子を備える。この撮影部１７は、例えば、デジタルビデオカメラである。撮影部１７により撮影される動画のフレームレートは、例えば、６０ｆｐｓ（frame per second）である。

【0046】

測位部１８は、全地球航法衛星システム（GNSS: Global Navigation Satellite System)等の衛星測位システムを構成する受信機である。測位部１８は、図１に示す航法衛星５から発射される信号を用いて自機の位置を測定（すなわち、測位）する。

【0047】

慣性計測部１９は、ＩＭＵ（inertial measurement unit）とも呼ばれ、三次元空間における角速度と加速度を測定する装置である。この慣性計測部１９は、例えば、三軸のジャイロスコープ及び三方向の加速度センサを備える。この慣性計測部１９は、認識装置１の角速度、及び加速度を測定し、これらの測定値により、認識装置１が搭載されている鉄道車両等の運行速度（以下、単に速度ともいう）を特定する。

【0048】

＜信号機の構成＞
図３は、信号機２の構成の例を示す図である。図３に示す信号機２は、三灯式の信号機である。

【0049】

この信号機２は、緑色、黄色、赤色にそれぞれ発光する３つの信号灯器２１Ｇ、２１Ｙ、２１Ｒ（以下、これらを区別しない場合、単に「信号灯器２１」という）を有する。信号灯器２１は、レンズを有してもよい。

【0050】

なお、信号機２が有する信号灯器２１の数は、上述した３つに限らず、１つ、２つでもよいし、４以上でもよい。つまり、信号機２は、三灯式に限らず、例えば、一灯式、二灯式、四灯式、五灯式、六灯式等でもよい。

【0051】

また、信号機２は、信号灯器２１のほかに、筐体２０、及び制御盤２２を有する。筐体２０は、信号灯器２１を収容して固定する。

【0052】

制御盤２２は、信号灯器２１の制御を行うプロセッサ、コントローラを含む。この制御盤２２は、信号灯器２１のそれぞれを制御して、これらを点灯又は消灯させる。

【0053】

信号機２の現示種別は、信号灯器２１のそれぞれの点灯、及び消灯の組合せによって表される。例えば、図３に示す信号機２は、３つの信号灯器２１のうち、灯色が緑色である信号灯器２１Ｇのみを点灯させ、それ以外を消灯させるときに「進行」を現示する。また、図３に示す信号機２は、信号灯器２１Ｙのみ、信号灯器２１Ｒのみを点灯させたときに、それぞれ「注意」、「停止」を現示する。

【0054】

また、制御盤２２は、信号灯器２１のうち点灯させる１以上の信号灯器２１を、信号機２の現示種別に応じた固有の周波数で点滅させる。この固有の周波数は、認識装置１の撮影部１７で撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数帯域から選ばれる。すなわち、この信号機２は、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する信号機の例である。

【0055】

図３に示す制御盤２２は、それぞれの信号灯器２１を点滅させる周波数を、その信号灯器２１の色（灯色ともいう）ごとに定める。信号機２の現示種別は、信号灯器２１の点灯及び消灯の組合せで決まる。そのため、灯色ごとに固有の周波数で信号灯器２１を点滅させれば、それら固有の周波数の組合せによって、信号機２の全体が表現する現示種別が定まるからである。

【0056】

信号灯器２１Ｇ、２１Ｙ、２１Ｒは、それぞれトランス２１１Ｇ、２１１Ｙ、２１１Ｒ（以下、これらを区別しない場合、単に「トランス２１１」という）、及び発光ユニット２１２Ｇ、２１２Ｙ、２１２Ｒ（以下、これらを区別しない場合、単に「発光ユニット２１２」という）を有する。

【0057】

図４は、信号灯器２１の構成の例を示す回路図である。トランス２１１は、制御盤２２から供給される交流１００ボルトの灯色信号を変圧し、出力信号を発光ユニット２１２に供給する。

【0058】

発光ユニット２１２は、制御盤２２の制御の下、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する機器である。発光ユニット２１２は、整流平滑回路２１２１、無接点リレー２１２２、光源２１２３、及び変調部２１２４を有する。

【0059】

整流平滑回路２１２１は、トランス２１１を経た交流電圧を直流電圧に変換する。変調部２１２４は、制御盤２２からの指示に従って、光源２１２３を点滅させる周波数を示す信号（周波数信号という）を無接点リレー２１２２に供給する。この周波数信号が示す周波数は、上述した現示種別ごとに固有の周波数である。

【0060】

無接点リレー２１２２は、変調部２１２４から受信した周波数信号に応じて回路を開閉する。光源２１２３は、ＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子を有する。図４に示す光源２１２３は、直列に繋げられた発光素子の複数本の列をさらに並列に接続している。並列に接続された発光素子の列の数は例えば６本である。光源２１２３は、無接点リレー２１２２により回路が閉じられているときにだけ点灯し、それ以外のとき消灯する。

【0061】

この信号機２が有する３つの信号灯器２１は、それぞれ異なる色で点灯する。そして、これら３つの信号灯器２１は、点灯時において制御盤２２の制御の下、それぞれの色に応じた周波数で光源２１２３を点滅させる。

【0062】

したがって、この信号機２は、異なる周波数でそれぞれが点滅する２以上の光源を有し、それらの周波数はいずれも所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であり、それらの異なる周波数の組合せは現示種別ごとに固有である信号機の例である。また、この信号機２が有する３つの信号灯器２１は、色ごとに異なる周波数で点滅する２以上の光源の例である。

【0063】

＜認識装置の機能的構成＞
図５は、認識装置１の機能的構成の例を示す図である。認識装置１のプロセッサ１１は、メモリ１２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより、取得部１１１、認識部１１２、判定部１１３、及び警告部１１４として機能する。なお、メモリ１２は、図６において省略されている。

【0064】

取得部１１１は、撮影部１７から所定のフレームレートで撮影された動画を取得する。認識部１１２は、取得部１１１が取得した動画から明るさが変動している部分、すなわちフリッカを抽出し、その周期を特定する。

【0065】

図６は、フリッカを説明するための図である。信号灯器２１は、制御盤２２の指示に従って所定の周波数で点滅している。また、認識装置１の撮影部１７は、所定のフレームレートで信号灯器２１を撮影している。このとき、信号灯器２１の光は、動画においてちらついて見える。この光のちらつきは、フリッカと呼ばれる。フリッカの周波数は、信号灯器２１の点滅の周波数、及び撮影部１７の撮影のフレームレートがそれぞれ整数で表されるとき、それらの最大公約数で求められる。フリッカの周期は、求めた周波数の逆数である。

【0066】

図６の（ａ）に示す通り、信号灯器２１が１０８Ｈｚで点滅を繰り返している場合、点滅の周期は約９．２６ｍｓ（ミリ秒）である。また、撮影部１７が６０ｆｐｓのフレームレートで動画を撮影している場合、この動画のフレーム間の周期は約１６．７ｍｓである。そして、このとき、信号灯器２１の光の強度は、動画においてフリッカとして現れ、１０８Ｈｚと６０Ｈｚとの最大公約数である１２Ｈｚで変動する。このフリッカの周期は８３．３ｍｓである。

【0067】

信号灯器２１の点滅の周波数が変わると、フリッカの周期も変わる。例えば、図６の（ｂ）に示すように、１０５Ｈｚで点滅させた信号灯器２１を、６０ｆｐｓのフレームレートで撮影すると、この信号灯器２１の光は動画において１５Ｈｚで変動する。このフリッカの周期は６６．７ｍｓである。また、図６の（ｃ）に示すように、１０２Ｈｚで点滅させた信号灯器２１を、６０ｆｐｓのフレームレートで撮影すると、この信号灯器２１の光は動画において６Ｈｚで変動する。このフリッカの周期は１６６．７ｍｓである。

【0068】

したがって認識部１１２は、取得した動画において明滅している部分、すなわち、フリッカの周期を特定する。そして認識部１１２は、求めたこのフリッカの周期と、既知であるフレームレートと、を用いて、動画においてこのフリッカを生じさせている光源の点滅の周波数を求める。

【0069】

そして、認識部１１２は、求めた周波数が信号灯器２１の点滅に適用されるいずれかの周波数である場合、この周波数で点滅する光源を信号灯器２１である、と判定し、この信号灯器２１の現示種別を認識する。

【0070】

したがって、この認識部１１２として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、所定のフレームレートで撮影された動画に含まれる光源により生じるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識装置の例である。

【0071】

なお、認識部１１２は、慣性計測部１９が計測した認識装置１の速度を用いて、求めたフリッカの周波数を補正してもよい。

【0072】

判定部１１３は、慣性計測部１９が計測した認識装置１の速度と測位部１８が測定した認識装置１の位置とを用いて、認識装置１を搭載した鉄道車両が信号機２に接近する速度（以下、接近速度ともいう）を特定する。また、判定部１１３は、認識部１１２が認識した信号機２の現示種別に基づいて、その現示種別により示される、鉄道車両に許容される接近速度の範囲を特定する。

【0073】

そして、判定部１１３は、鉄道車両の信号機２（光源２１２３を含む）への接近速度が、認識された現示種別により示される範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、この判定部１１３として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、計測された光源への接近速度が認識した現示種別により示される範囲内にあるか否かを判定する認識装置の例である。

【0074】

警告部１１４は、鉄道車両の信号機２への接近速度が、認識された現示種別により示される範囲内にない、と判定部１１３が判定した場合に、警報部１６を制御して警告する。すなわち、この警告部１１４として機能するプロセッサ１１を有する認識装置１は、計測された光源への接近速度が認識した現示種別により示される範囲内にないと判定するときに警告する認識装置の例である。

【0075】

＜認識装置の動作＞
＜全体の動作＞
図７は、認識装置１の動作の流れの例を示すフロー図である。認識装置１のプロセッサ１１は、慣性計測部１９、及び測位部１８を利用して認識装置１を搭載した鉄道車両の信号機２に対する接近速度を計測する（ステップＳ１０１）。また、プロセッサ１１は、撮影部１７から動画を取得する（ステップＳ１０２）。

【0076】

動画を取得するとプロセッサ１１は、その動画にフリッカがあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。動画にフリッカがない、と判定する場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、プロセッサ１１は、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0077】

一方、動画にフリッカがある、と判定する場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、そのフリッカの周期を特定する（ステップＳ１０４）。

【0078】

そして、プロセッサ１１は、特定したフリッカの周期と、撮影部１７のフレームレートとから、信号機２において信号灯器２１の発する光の点滅の周波数を特定する（ステップＳ１０５）。このとき、プロセッサ１１は、上述した接近速度を用いて、点滅の周波数を補正してもよい。

【0079】

光の点滅の周波数を特定すると、プロセッサ１１は、この周波数に基づいて信号機２の現示種別を認識し（ステップＳ１０６）、認識したこの現示種別に応じて表示部１５、又は通信部１３を介して外部装置へ指示を出す指示処理を行う（ステップＳ２００）。

【0080】

指示処理が終了すると、プロセッサ１１は、認識装置１を終了させるための条件（終了条件ともいう）が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。終了条件が満たされていない、と判定する場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、プロセッサ１１は、処理をステップＳ１０１に戻す。終了条件が満たされた、と判定する場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、処理を終了する。

【0081】

＜指示処理の動作＞
図８は、指示処理の動作の流れの例を示すフロー図である。この指示処理は、図７にステップＳ２００で示した処理である。図８に示す通り、プロセッサ１１は、認識した現示種別が「進行」であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

【0082】

認識した現示種別が「進行」である、と判定する場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、表示部１５により鉄道車両を進行させてよい旨の指示を示す進行表示を行う（ステップＳ２０２）。そして、プロセッサ１１は、認識装置１を搭載した鉄道車両の信号機２への接近速度が０であるか否か判定する（ステップＳ２０３）。

【0083】

接近速度が０である、と判定する場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、通信部１３を介して鉄道車両の制御装置に進行を指示する（ステップＳ２０４）。一方、接近速度が０でない、と判定する場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、プロセッサ１１は、ステップＳ２０４を行わずにこの指示処理を終了して呼び出し元に制御を返す。

【0084】

ステップＳ２０１の判定において、認識した現示種別が「進行」ではない、と判定する場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）、プロセッサ１１は、認識した現示種別が「注意」であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

【0085】

認識した現示種別が「注意」である、と判定する場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、プロセッサ１１は、表示部１５により鉄道車両を注意して進行させる旨の指示を示す注意表示を行う（ステップＳ２０６）。そして、プロセッサ１１は、認識装置１を搭載した鉄道車両の信号機２への接近速度が予め決められた閾値を超えているか否か判定する（ステップＳ２０７）。

【0086】

接近速度が閾値を超えている、と判定する場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、通信部１３を介して鉄道車両の制御装置に減速を指示する（ステップＳ２０８）。一方、接近速度が閾値を超えていない、と判定する場合（ステップＳ２０７；ＮＯ）、プロセッサ１１は、ステップＳ２０８を行わずにこの指示処理を終了して呼び出し元に制御を返す。

【0087】

ステップＳ２０５の判定において、認識した現示種別が「注意」ではない、と判定する場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、プロセッサ１１は、認識した現示種別が「停止」であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。

【0088】

認識した現示種別が「停止」である、と判定する場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）、プロセッサ１１は、表示部１５により鉄道車両を停止させる旨の指示を示す停止表示を行う（ステップＳ２１０）。そして、プロセッサ１１は、認識装置１を搭載した鉄道車両の信号機２への接近速度が０であるか否か判定する（ステップＳ２１１）。

【0089】

接近速度が０でない、と判定する場合（ステップＳ２１１；ＮＯ）、プロセッサ１１は、通信部１３を介して鉄道車両の制御装置に停止を指示する（ステップＳ２１２）。一方、接近速度が０である、と判定する場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、プロセッサ１１は、ステップＳ２１２を行わずにこの指示処理を終了して呼び出し元に制御を返す。

【0090】

以上、説明した処理を実行することにより、認識装置１は、信号機２の現示種別をこの信号機２を撮影した動画から認識する。この認識装置１は、無線通信回路等の追加の機器を使用せずに、現示種別を認識することができるので、追加の機器を導入する場合に比べて初期費用が抑えられる。

【0091】

また、説明した信号機２は、ＬＥＤ等の光源を指定の周波数で点滅させる回路を導入するだけで認識装置１に現示種別を伝えることができる。そのため、本発明の信号機２は、既設の信号機から製造することができる。

【0092】

また、説明した認識装置１は、汎用のデジタルビデオカメラ等である撮影部１７により一般的なフレームレートで撮影された動画から、信号機２の現示種別を認識する。そのため、この認識装置１は、信号灯器が発する光の変調・復調を必要とする機器に比べてコストパフォーマンスに優れる。

【0093】

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ及び配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。したがって、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

【0094】

＜変形例＞
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例は組み合わされてもよい。

【0095】

＜１＞
上述した実施形態において、信号機２の制御盤２２は、それぞれの信号灯器２１を点滅させる周波数を、その信号灯器２１の色ごとに定めていた。しかし、制御盤２２は、信号灯器２１の色に対応していない周波数でその信号灯器２１を点滅させてもよい。

【0096】

例えば、制御盤２２は、信号機２の全体が表現する現示種別に対応した固有の周波数で、点灯させる全ての信号灯器２１をそれぞれ点滅させてもよい。同時に点灯する２以上の信号灯器２１をそれぞれ共通の周波数で点滅させる場合、その共通の周波数が、信号機２の全体が表現する１つの現示種別に対応していれば、それぞれの信号灯器２１の灯色に関係なく、周波数から現示種別が定まるからである。

【0097】

＜２＞
上述した実施形態において、信号機２は、３つの信号灯器２１のうち１つのみが点灯する三灯式の信号機であった。しかし、信号機２において、１つの現示をする際に点灯する信号灯器２１の数は、１つに限らない。信号機２は、１つの現示をする際に、複数の信号灯器２１のうち同時に２つ以上を点灯させてもよい。

【0098】

また、２つ以上の信号灯器２１を同時に点灯させることによって１つの現示をする場合、信号機２は、これらの信号灯器２１を現示種別に対応する共通の周波数で点灯させてもよい。この場合、この信号機２は、現示種別に対応する共通の周波数で点滅する２以上の光源を有する信号機の例である。

【0099】

２つ以上の信号灯器２１を同時に点滅させることで１つの現示種別を表す場合、信号機２は、それらの信号灯器２１の点滅を同期させることが望ましい。点滅する信号灯器２１が互いに近くにあると、それらの発する光が混ざって撮影され、上述した異なる周期で点滅する一体の光として認識される可能性があるからである。２つ以上の信号灯器２１による点滅を同期させる場合、これらの信号灯器２１が有する光源２１２３は、同期して点滅する２以上の光源の例である。

【0100】

＜３＞
上述した実施形態において、認識装置１は、三灯式の信号機２を撮影した動画から、フリッカの周期を特定し、この信号機２において点滅する１つの信号灯器２１の点滅の周波数を特定して、その現示種別を認識していた。しかし、認識装置１は、２以上の信号灯器２１を同時に異なる周期で点滅させる信号機２の現示種別を認識することもできる。この場合、認識装置１は、同時に異なる周期で点滅する信号灯器２１のそれぞれによって、動画内に発生するフリッカをそれぞれ抽出し、それらフリッカの周期をそれぞれ特定すればよい。認識装置１は、２以上のフリッカの周期から、それぞれ対応する信号灯器２１の点滅の周波数を特定し、その周波数の組合せから信号機２の現示種別を認識すればよい。この場合、この認識装置１は、動画に異なる周期のフリッカをそれぞれ生じさせる２以上の光源が含まれる場合、それらの周期の組合せに基づいて現示種別を認識する認識装置の例である。

【0101】

＜４＞
上述した実施形態、及び変形例で説明した認識装置１、及び信号機２を有する信号システム９は、所定のフレームレートで撮影された動画においてフリッカを生じさせる周波数であって、現示種別ごとに固有の周波数で点滅する信号機と、信号機を所定のフレームレートで撮影する撮影装置と、撮影装置が撮影した動画を取得し、その動画に含まれるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識装置と、を有する信号システムの例である。

【0102】

＜５＞
上述した実施形態において、プロセッサ１１の動作は、１つのプロセッサ１１によって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサ１１の各動作の順序は上述した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更されてもよい。

【0103】

＜６＞
また、認識装置１のプロセッサ１１によって実行されるプログラムは、磁気テープ及び磁気ディスク等の磁気記録媒体、光ディスク等の光記録媒体、光磁気記録媒体、半導体メモリ等の、コンピュータ装置が読取り可能な記録媒体に記憶された状態で提供し得る。また、このプログラムは、インターネット等の通信回線経由でダウンロードされてもよい。なお、上述したプロセッサ１１によって例示した制御手段としてはＣＰＵ以外にも種々の装置が適用される場合があり、例えば、専用のプロセッサ等が用いられる。

【0104】

このプロセッサ１１によって実行されるプログラムは、コンピュータを、所定のフレームレートで撮影された動画を取得する取得手段と、動画に含まれる光源により生じるフリッカの周期に基づいて信号機の現示種別を認識する認識手段、として機能させるためのプログラムの例である。

【符号の説明】

【0105】

１…認識装置、１１…プロセッサ、１１１…取得部、１１２…認識部、１１３…判定部、１１４…警告部、１２…メモリ、１３…通信部、１４…操作部、１５…表示部、１６…警報部、１７…撮影部、１８…測位部、１９…慣性計測部、２…信号機、２０…筐体、２１（２１Ｇ、２１Ｙ、２１Ｒ）…信号灯器、２１１（２１１Ｇ、２１１Ｙ、２１１Ｒ）…トランス、２１２（２１２Ｇ、２１２Ｙ、２１２Ｒ）…発光ユニット、２１２１…整流平滑回路、２１２２…無接点リレー、２１２３…光源、２１２４…変調部、２２…制御盤、３…通信回線、４…管理装置、５…航法衛星、９…信号システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】