(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】トロリ線検測装置及びトロリ線検測方法
(51)【国際特許分類】
G01B 11/04 20060101AFI20221220BHJP
【ＦＩ】
G01B11/04 101H
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019178222
(22)【出願日】2019-09-30
(65)【公開番号】P2021056057
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2022-02-25
(73)【特許権者】
【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】山本 大樹
(72)【発明者】
【氏名】川畑 匠朗
【審査官】櫻井 仁
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０１５３３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７６７４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３０７８３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１０３４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２８１４６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０９４６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２７１４４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９６８４９０５（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｂ６０Ｍ １／２８
Ｇ０６Ｔ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トロリ線を撮像するラインセンサを備え、当該ラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測装置であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成する、ラインセンサ画像生成部と、
当該ラインセンサ画像に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順として複数登録された、画像処理実行手順記憶部と、
前記複数の画像処理実行手順の各々に従って、前記ラインセンサ画像を入力として前記画像処理機能を実行することにより、前記トロリ線の摩耗領域を抽出し、前記複数の画像処理実行手順の各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成する、摩耗領域抽出画像生成部と、
前記複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像を選択する、摩耗領域抽出画像評価部と、
選択された前記摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方を算出する、トロリ線検測部と、
を備える、トロリ線検測装置。
【請求項2】
前記複数の画像処理実行手順の各々には、０以上のコントラスト調整処理と、０以上の背景・ノイズ除去処理と、１以上の二値化処理と、及び０以上の補間処理が、この順に実行されるように登録されている、請求項１に記載のトロリ線検測装置。
【請求項3】
前記複数の画像処理実行手順の各々には優先度が対応付けられて記憶されており、前記摩耗領域抽出画像評価部は、同一の前記評価値が複数の前記摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、前記優先度が高い前記画像処理実行手順に対応した前記摩耗領域抽出画像を、前記最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像として選択する、請求項１または２に記載のトロリ線検測装置。
【請求項4】
前記摩耗領域抽出画像評価部は、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、前記摩耗領域の数を計算し、前記摩耗領域の数と、実際の前記トロリ線の本数との差が小さい場合に、前記評価値が高くなるように前記評価値を計算する、請求項１から３のいずれか一項に記載のトロリ線検測装置。
【請求項5】
前記摩耗領域抽出画像評価部は、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、前記摩耗領域が前記トロリ線に近い画像上の特徴を有することを示す指標であるトロリ線尤度を計算し、当該トロリ線尤度が高い場合に、前記評価値が高くなるように前記評価値を計算する、請求項１から３のいずれか一項に記載のトロリ線検測装置。
【請求項6】
前記画像処理実行手順記憶部には、前記ラインセンサにより前記画像を撮像する際の複数の異なる環境の各々に対応して、前記画像処理実行手順が登録され、前記ラインセンサ画像を基に、前記入力画像が撮像された前記環境を判定する環境判定部を更に備え、
前記摩耗領域抽出画像生成部は、判定された前記環境に対応する前記画像処理実行手順に従って前記摩耗領域抽出画像を生成する、請求項１から５のいずれか一項に記載のトロリ線検測装置。
【請求項7】
トロリ線を撮像するラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測方法であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成し、
当該ラインセンサ画像に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順として複数登録され、当該複数の画像処理実行手順の各々に従って、前記ラインセンサ画像を入力として前記画像処理機能を実行することにより、前記トロリ線の摩耗領域を抽出し、前記複数の画像処理実行手順の各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成し、
前記複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像を選択し、
選択された前記摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方を算出する、トロリ線検測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トロリ線検測装置及びトロリ線検測方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気鉄道車両は、線路上を走行するに際し、線路の上方に設けられたトロリ線からパンタグラフ等の集電装置を介して給電されることで、動力を得る。電気鉄道車両が通過するたびに、集電装置がトロリ線の下面に対して滑動する。このため、電気鉄道車両を継続して運用すると、トロリ線は徐々に摩耗し、最終的には破断する。したがって、トロリ線には摩耗限界が設定されており、トロリ線の残存直径が管理値を下回った場合には、トロリ線は新品に交換される。
一方、集電装置の接触部も摩耗するため、接触部が一か所に集中しないように、トロリ線はレール直角方向にジグザグに偏位させて設置しており、この偏位量も管理されている。
これらの、トロリ線の検査測定を作業員が手作業で行うには、多大な手間を要する。したがって、トロリ線の自動検測装置やシステムが、運用されている。
一方、集電装置の接触部も摩耗するため、接触部が一か所に集中しないように、トロリ線はレール直角方向にジグザグに偏位させて設置しており、この偏位量も管理されている。
これらの、トロリ線の検査測定を作業員が手作業で行うには、多大な手間を要する。したがって、トロリ線の自動検測装置やシステムが、運用されている。
【0003】
上記のような装置においては、電気鉄道車両の上方に、トロリ線の下側に位置する摩耗領域を照射する照明と、当該照明により照射された摩耗領域を撮像するラインセンサが設けられることがある。ラインセンサは、上向きに、走査線がトロリ線を横切るように設けられ、ラインセンサにより撮像された画像を時系列的に並べてラインセンサ画像が生成される。このラインセンサ画像に画像処理を適用した上で、例えばトロリ線の高さや太さ等のトロリ線の仕様に関する既知のデータを用いることで、トロリ線の偏位や残存直径が計算される。
例えば、特許文献１に、上記のような装置が開示されている。
例えば、特許文献１に、上記のような装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５２８７１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のような装置においては、ラインセンサは上向きに設けられているため、ラインセンサ画像中の背景には、基本的には空が写されるが、場合によっては周囲の建築物や樹木など、空以外の物体が写り込むことがある。
また、トロリ線を撮像する時間帯に依存して、背景の輝度値が大きく変動する。例えば、晴れた昼間であれば輝度値は高くなるが、曇りであると輝度値は低くなるし、夜間やトンネル内等では輝度値は更に低下する。
また、トロリ線を撮像する時間帯に依存して、背景の輝度値が大きく変動する。例えば、晴れた昼間であれば輝度値は高くなるが、曇りであると輝度値は低くなるし、夜間やトンネル内等では輝度値は更に低下する。
【0006】
このように、ラインセンサ画像の背景の輝度値や、空以外の物体の写り込みの程度が、上記装置を実行させる線路区間や天候に依存して大きく異なる。
摩耗領域を正確に抽出するためには、基本的には、このような背景の影響を考慮し、処理対象となる画像に適した画像処理アルゴリズムやパラメータを、適宜選択するのが望ましい。
しかし、作業員が画像を都度確認して、これに適する画像処理アルゴリズムやパラメータを選択するのは、大きな工数を要する。
摩耗領域を正確に抽出するためには、基本的には、このような背景の影響を考慮し、処理対象となる画像に適した画像処理アルゴリズムやパラメータを、適宜選択するのが望ましい。
しかし、作業員が画像を都度確認して、これに適する画像処理アルゴリズムやパラメータを選択するのは、大きな工数を要する。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、ラインセンサにより撮像された画像を基にトロリ線の残存直径や偏位を測定するに際し、入力された画像に適した画像処理機能を取捨選択する工数を低減する、トロリ線検測装置及びトロリ線検測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、本発明は、トロリ線を撮像するラインセンサを備え、当該ラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測装置であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成する、ラインセンサ画像生成部と、当該ラインセンサ画像に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順として複数登録された、画像処理実行手順記憶部と、前記複数の画像処理実行手順の各々に従って、前記ラインセンサ画像を入力として前記画像処理機能を実行することにより、前記トロリ線の摩耗領域を抽出し、前記複数の画像処理実行手順の各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成する、摩耗領域抽出画像生成部と、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像を選択する、摩耗領域抽出画像評価部と、選択された前記摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方を算出する、トロリ線検測部と、を備える、トロリ線検測装置を提供する。
また、本発明は、トロリ線を撮像するラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測方法であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成し、当該ラインセンサ画像に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順として複数登録され、当該複数の画像処理実行手順の各々に従って、前記ラインセンサ画像を入力として前記画像処理機能を実行することにより、前記トロリ線の摩耗領域を抽出し、前記複数の画像処理実行手順の各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成し、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像を選択し、選択された前記摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方を算出する、トロリ線検測方法を提供する。
上記のような構成によれば、複数の画像処理実行手順の各々に対して摩耗領域抽出画像が生成され、これらの摩耗領域抽出画像の各々に対して評価値が計算されて、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像が選択され、これを基にトロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方が算出される。すなわち、画像処理実行手順の数に対応する数の摩耗領域抽出画像が生成され、その中から残存直径や偏位の評価に最も適した摩耗領域抽出画像が残存直径や偏位の評価対象として選択される。結果として、複数登録された画像処理実行手順のうち、処理対象となるラインセンサ画像の処理に適する画像処理実行手順の処理結果が、摩耗領域抽出画像として選ばれる。
このように、処理対象となるラインセンサ画像に適する画像処理機能の組合せを作業員が試行錯誤の上で選択せずとも、トロリ線の残存直径や偏位の算出に適した摩耗領域抽出画像を生成し、残存直径や偏位を測定可能であるため、作業員による、入力された画像に適した画像処理機能を取捨選択する工数を低減可能である。
また、本発明は、トロリ線を撮像するラインセンサにより撮像された画像を入力画像としてこれを基に前記トロリ線を検測する、トロリ線検測方法であって、前記入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像を生成し、当該ラインセンサ画像に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順として複数登録され、当該複数の画像処理実行手順の各々に従って、前記ラインセンサ画像を入力として前記画像処理機能を実行することにより、前記トロリ線の摩耗領域を抽出し、前記複数の画像処理実行手順の各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成し、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像を選択し、選択された前記摩耗領域抽出画像を基に、前記トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方を算出する、トロリ線検測方法を提供する。
上記のような構成によれば、複数の画像処理実行手順の各々に対して摩耗領域抽出画像が生成され、これらの摩耗領域抽出画像の各々に対して評価値が計算されて、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像が選択され、これを基にトロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方または双方が算出される。すなわち、画像処理実行手順の数に対応する数の摩耗領域抽出画像が生成され、その中から残存直径や偏位の評価に最も適した摩耗領域抽出画像が残存直径や偏位の評価対象として選択される。結果として、複数登録された画像処理実行手順のうち、処理対象となるラインセンサ画像の処理に適する画像処理実行手順の処理結果が、摩耗領域抽出画像として選ばれる。
このように、処理対象となるラインセンサ画像に適する画像処理機能の組合せを作業員が試行錯誤の上で選択せずとも、トロリ線の残存直径や偏位の算出に適した摩耗領域抽出画像を生成し、残存直径や偏位を測定可能であるため、作業員による、入力された画像に適した画像処理機能を取捨選択する工数を低減可能である。
【0009】
本発明の一態様においては、前記複数の画像処理実行手順の各々には、０以上のコントラスト調整処理と、０以上の背景・ノイズ除去処理と、１以上の二値化処理と、及び０以上の補間処理が、この順に実行されるように登録されている。
上記のような構成によれば、上記のようなトロリ線検測装置を適切に実現可能である。
上記のような構成によれば、上記のようなトロリ線検測装置を適切に実現可能である。
【0010】
本発明の別の態様においては、前記複数の画像処理実行手順の各々には優先度が対応付けられて記憶されており、前記摩耗領域抽出画像評価部は、同一の前記評価値が複数の前記摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、前記優先度が高い前記画像処理実行手順に対応した前記摩耗領域抽出画像を、前記最も評価値の高い前記摩耗領域抽出画像として選択する。
上記のような構成によれば、同一の評価値が複数の摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、優先度が高い画像処理実行手順に対応した摩耗領域抽出画像を、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像として選択する。このため、同様な評価値を有するような摩耗領域抽出画像が複数あった場合でも、優先度が高い画像処理実行手順に対応した摩耗領域抽出画像が選択されるので、残存直径や偏位の評価に適した摩耗領域抽出画像が選択されやすくなる。
上記のような構成によれば、同一の評価値が複数の摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、優先度が高い画像処理実行手順に対応した摩耗領域抽出画像を、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像として選択する。このため、同様な評価値を有するような摩耗領域抽出画像が複数あった場合でも、優先度が高い画像処理実行手順に対応した摩耗領域抽出画像が選択されるので、残存直径や偏位の評価に適した摩耗領域抽出画像が選択されやすくなる。
【0011】
本発明の別の態様においては、前記摩耗領域抽出画像評価部は、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、前記摩耗領域の数を計算し、前記摩耗領域の数と、実際の前記トロリ線の本数との差が小さい場合に、前記評価値が高くなるように前記評価値を計算する。
上記のような構成によれば、実際のトロリ線の本数と摩耗領域の数が一致する摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線の摩耗領域の抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
上記のような構成によれば、実際のトロリ線の本数と摩耗領域の数が一致する摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線の摩耗領域の抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
【0012】
本発明の別の態様においては、前記摩耗領域抽出画像評価部は、前記複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、前記摩耗領域が前記トロリ線に近い画像上の特徴を有することを示す指標であるトロリ線尤度を計算し、当該トロリ線尤度が高い場合に、前記評価値が高くなるように前記評価値を計算する。
上記のような構成によれば、実際のトロリ線の外観に摩耗領域の画像上の特徴が近い摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線の摩耗領域の抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
上記のような構成によれば、実際のトロリ線の外観に摩耗領域の画像上の特徴が近い摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線の摩耗領域の抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
【0013】
本発明の別の態様においては、前記画像処理実行手順記憶部には、前記ラインセンサにより前記画像を撮像する際の複数の異なる環境の各々に対応して、前記画像処理実行手順が登録され、前記ラインセンサ画像を基に、前記入力画像が撮像された前記環境を判定する環境判定部を更に備え、前記摩耗領域抽出画像生成部は、判定された前記環境に対応する前記画像処理実行手順に従って前記摩耗領域抽出画像を生成する。
上記のような構成によれば、環境に応じて、適切な画像処理実行手順が選択され、これに対応した摩耗領域抽出画像が生成されるようになるため、残存直径や偏位の算出精度が向上するとともに処理時間を短縮または処理負荷を低減することが可能である。
上記のような構成によれば、環境に応じて、適切な画像処理実行手順が選択され、これに対応した摩耗領域抽出画像が生成されるようになるため、残存直径や偏位の算出精度が向上するとともに処理時間を短縮または処理負荷を低減することが可能である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、ラインセンサにより撮像された画像を基にトロリ線の残存直径や偏位を測定するに際し、入力された画像に適した画像処理機能を取捨選択する工数を低減する、トロリ線検測装置及びトロリ線検測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態におけるトロリ線検測装置が搭載された電気鉄道車両の走行環境を示す説明図である。
【図2】上記トロリ線検測装置のブロック図である。
【図3】上記トロリ線検測装置のラインセンサにより撮像された画像を基に生成された、ラインセンサ画像の例である。
【図4】上記トロリ線検測装置の、画像処理実行手順記憶部の説明図である。
【図5】上記トロリ線検測装置の、摩耗領域抽出画像評価部において使用されるコストを表す表である。
【図6】（ａ）は、上記トロリ線検測装置の、トロリ線偏位算出部の説明図であり、（ｂ）は、上記トロリ線検測装置の、トロリ線残存直径算出部の説明図である。
【図7】上記トロリ線検測装置を用いて動作される、上記トロリ線検測方法のフローチャートである。
【図8】上記実施形態の第１変形例に関する、ラインセンサ画像の説明図の他の例である。
【図9】上記実施形態の第１変形例に関する、ラインセンサ画像の説明図の他の例である。
【図10】上記実施形態の第１変形例に関する、ラインセンサ画像の説明図の他の例である。
【図11】上記実施形態の第１変形例に関するトロリ線検測装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるトロリ線検測装置２０が搭載された、トロリ線の検測を行う検査車両１の走行環境を示す説明図である。
検査車両１は、地面に敷設された一対の線路２上を走行する。線路２の側には、線路２に沿って間隔をおいて、複数の電柱３が立設されている。電柱３にはビーム５や曲引き金具６が設けられている。ビーム５の上方には、検査車両１に電力を供給するための電力線であるき電線４が、線路２の延びる方向Ｒに沿って延在し、ビーム５に支持されて設けられている。ビーム５や曲引き金具６の下側には、同様に線路２の延びる方向Ｒに沿って延在するように、次に説明するトロリ線９を吊架する吊架線７が、ビーム５や曲引き金具６に支持されて設けられている。吊架線７には、線路２の延びる方向Ｒに略一定の間隔をおいて、複数のハンガ８が吊架されて設けられている。
トロリ線９は、これら複数のハンガ８に、一定の張力を有するように吊架されて、吊架線７の下側に、吊架線７と略平行となるように設けられている。トロリ線９には、図示されないき電分岐線によって、き電線４から電力が供給される。
検査車両１の上面１ａには、パンタグラフ等の集電装置１ｂが設けられており、検査車両１が走行中に集電装置１ｂがトロリ線９に接触することで、トロリ線９から検査車両１に電力が供給される。
図１は、本実施形態におけるトロリ線検測装置２０が搭載された、トロリ線の検測を行う検査車両１の走行環境を示す説明図である。
検査車両１は、地面に敷設された一対の線路２上を走行する。線路２の側には、線路２に沿って間隔をおいて、複数の電柱３が立設されている。電柱３にはビーム５や曲引き金具６が設けられている。ビーム５の上方には、検査車両１に電力を供給するための電力線であるき電線４が、線路２の延びる方向Ｒに沿って延在し、ビーム５に支持されて設けられている。ビーム５や曲引き金具６の下側には、同様に線路２の延びる方向Ｒに沿って延在するように、次に説明するトロリ線９を吊架する吊架線７が、ビーム５や曲引き金具６に支持されて設けられている。吊架線７には、線路２の延びる方向Ｒに略一定の間隔をおいて、複数のハンガ８が吊架されて設けられている。
トロリ線９は、これら複数のハンガ８に、一定の張力を有するように吊架されて、吊架線７の下側に、吊架線７と略平行となるように設けられている。トロリ線９には、図示されないき電分岐線によって、き電線４から電力が供給される。
検査車両１の上面１ａには、パンタグラフ等の集電装置１ｂが設けられており、検査車両１が走行中に集電装置１ｂがトロリ線９に接触することで、トロリ線９から検査車両１に電力が供給される。
【0017】
トロリ線９は、一対の線路２に対して、例えば１本、または２本が並走して、設けられる。検査車両１をはじめとした電気鉄道車両の走行中に、電力の供給元となるトロリ線９が、線路２の延びる方向Ｒにおいて隣接する次のトロリ線９へと移り変わる際に、電力の供給がなされない区間が生じることを防ぐため、トロリ線９はその端部において、隣接する他のトロリ線９と、線路２の延びる方向Ｒに沿ってオーバーラップして設けられる。このため、本実施形態においては、トロリ線９は、一対の線路２に対して、最大４本がオーバーラップして設けられる区間があり得る。これ以外にも、線路の分岐に対応したトロリ線９の分岐箇所を撮影した際にも、通常の区間よりも多い本数のトロリ線９が撮像され得る。
トロリ線９が線路２と平行に設けられていると、集電装置１ｂのトロリ線９と接する部分が限定されるため、集電装置１ｂの限られた部分が偏って摩耗し損傷するおそれがある。これを防ぐため、トロリ線９は線路２の延びる方向Ｒに沿って、緩やかにジグザグに蛇行するように設けられている。トロリ線９においては、この蛇行により生じる、一対の線路２間の中心に対するトロリ線９の左右の偏りである偏位が、厳重に管理されている。
トロリ線９が線路２と平行に設けられていると、集電装置１ｂのトロリ線９と接する部分が限定されるため、集電装置１ｂの限られた部分が偏って摩耗し損傷するおそれがある。これを防ぐため、トロリ線９は線路２の延びる方向Ｒに沿って、緩やかにジグザグに蛇行するように設けられている。トロリ線９においては、この蛇行により生じる、一対の線路２間の中心に対するトロリ線９の左右の偏りである偏位が、厳重に管理されている。
【0018】
検査車両１をはじめとした電気鉄道車両が通過するたびに、集電装置１ｂがトロリ線９の下面に対して滑動する。このため、電気鉄道車両を継続して運用すると、トロリ線９は徐々に摩耗し、最終的には破断する。したがって、トロリ線９には摩耗限界が設定されており、トロリ線９の残存直径が管理値を下回った場合には、トロリ線９は新品に交換される。
本実施形態におけるトロリ線検測装置２０は、トロリ線９の残存直径や偏位を測定することで、トロリ線９を検測する。
図２は、トロリ線検測装置２０のブロック図である。図１、図２に示されるように、トロリ線検測装置２０は、照明２１、ラインセンサ２２、及び制御装置２３を備えている。
本実施形態におけるトロリ線検測装置２０は、トロリ線９の残存直径や偏位を測定することで、トロリ線９を検測する。
図２は、トロリ線検測装置２０のブロック図である。図１、図２に示されるように、トロリ線検測装置２０は、照明２１、ラインセンサ２２、及び制御装置２３を備えている。
【0019】
照明２１は、検査車両１の上面１ａに、光を上方に向けて照射するように設けられている。次に説明するラインセンサ２２によってトロリ線９を撮像した際に、トロリ線９の下側の、集電装置１ｂが滑動することによりトロリ線９が摩耗して平面状に形成された摩耗領域が、照明２１の光を反射することにより、明るい領域として表示されるように撮像される。
【0020】
ラインセンサ２２は、照明２１と同様に、検査車両１の上面１ａに設けられている。ラインセンサ２２は、縦方向に１画素、横方向に複数の、例えば８１９２画素の画素数で構成される画像を撮像するカメラである。本実施形態においては、ラインセンサ２２は、グレースケールの画像を撮像するため、各画素は１つの輝度値を有している。
ラインセンサ２２は、鉛直方向上向きに、かつ走査線２２ａの方向２２ｂが線路２の延びる方向Ｒに直交して、図示されない枕木の延在する方向と同一となるように設けられている。これにより、ラインセンサ２２の走査線２２ａがトロリ線９を横切るようになっている。
ラインセンサ２２は、検査車両１の走行中に、短い時間間隔をおいて連続的に、トロリ線９を撮像する。ラインセンサ２２により撮像された画像は、入力画像として、制御装置２３に送信される。
ラインセンサ２２は、鉛直方向上向きに、かつ走査線２２ａの方向２２ｂが線路２の延びる方向Ｒに直交して、図示されない枕木の延在する方向と同一となるように設けられている。これにより、ラインセンサ２２の走査線２２ａがトロリ線９を横切るようになっている。
ラインセンサ２２は、検査車両１の走行中に、短い時間間隔をおいて連続的に、トロリ線９を撮像する。ラインセンサ２２により撮像された画像は、入力画像として、制御装置２３に送信される。
【0021】
制御装置２３は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。制御装置２３は、検査車両１に搭載されている。
検査車両１は、ラインセンサ画像生成部３０、摩耗領域抽出画像生成部３１、画像処理実行手順記憶部３２、摩耗領域抽出画像評価部３３、トロリ線偏位算出部（トロリ線検測部）３４、及びトロリ線残存直径算出部（トロリ線検測部）３５を備えている。
検査車両１は、ラインセンサ画像生成部３０、摩耗領域抽出画像生成部３１、画像処理実行手順記憶部３２、摩耗領域抽出画像評価部３３、トロリ線偏位算出部（トロリ線検測部）３４、及びトロリ線残存直径算出部（トロリ線検測部）３５を備えている。
【0022】
ラインセンサ画像生成部３０は、ラインセンサ２２から入力画像を受信し、これを縦方向に時系列的に、例えば１０００ラインを並べ、ラインセンサ画像を生成する。
図３は、ラインセンサ画像５０の説明図である。ラインセンサ画像５０において、横方向Ｘは、ラインセンサ２２の走査線２２ａの方向２２ｂであり、縦方向Ｙは、時系列の方向、すなわち入力画像が並べられる方向である。
図３は、ラインセンサ画像５０の説明図である。ラインセンサ画像５０において、横方向Ｘは、ラインセンサ２２の走査線２２ａの方向２２ｂであり、縦方向Ｙは、時系列の方向、すなわち入力画像が並べられる方向である。
【0023】
図３に示されるラインセンサ画像５０には、最も手前に、トロリ線９が撮像されている。トロリ線９は新品の状態においては略円形の断面を有しており、その下側が集電装置１ｂの滑動によって削られて、平面状の摩耗領域９ａとなっている。摩耗領域９ａには、照明２１により光が照射されるため、明るく撮像されている。トロリ線９の、摩耗領域９ａの両側には、摩耗領域９ａの幅方向端部から外側へと湾曲しながら上方へと続くトロリ線９の表面９ｂが撮像されている。図３のラインセンサ画像５０においては、トロリ線９が曲引き金具６により屈曲する部分が撮像されている。
トロリ線９の奥には、吊架線７が撮像されている。吊架線７のさらに奥には、き電線４と、これらを支持するビーム５、曲引き金具６が撮像されている。ビーム５と曲引き金具６は、ラインセンサ２２の撮像間隔の影響で、実際よりも細く撮像されている。
トロリ線９、吊架線７、き電線４、ビーム５、及び曲引き金具６の背景として、空１０が撮像されている。本ラインセンサ画像５０においては、明るい昼間に撮像されているため、空１０は高い輝度値で明るく表示されている。
トロリ線９の奥には、吊架線７が撮像されている。吊架線７のさらに奥には、き電線４と、これらを支持するビーム５、曲引き金具６が撮像されている。ビーム５と曲引き金具６は、ラインセンサ２２の撮像間隔の影響で、実際よりも細く撮像されている。
トロリ線９、吊架線７、き電線４、ビーム５、及び曲引き金具６の背景として、空１０が撮像されている。本ラインセンサ画像５０においては、明るい昼間に撮像されているため、空１０は高い輝度値で明るく表示されている。
【0024】
ラインセンサ画像生成部３０は、このようなラインセンサ画像５０を生成し、摩耗領域抽出画像生成部３１へと送信する。
【0025】
摩耗領域抽出画像生成部３１は、ラインセンサ画像５０を受信し、ラインセンサ画像５０を入力として様々な画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域９ａを抽出し、摩耗領域抽出画像を生成する。
摩耗領域抽出画像生成部３１は、画像処理部４０と後処理部４１を備えている。
画像処理部４０は、様々な画像処理機能が、選択的に実行可能に構成されている。画像処理部４０は、コントラスト調整処理部４０Ａ、背景・ノイズ除去処理部４０Ｂ、二値化処理部４０Ｃ、及び補間処理部４０Ｄを備えている。
摩耗領域抽出画像生成部３１は、画像処理部４０と後処理部４１を備えている。
画像処理部４０は、様々な画像処理機能が、選択的に実行可能に構成されている。画像処理部４０は、コントラスト調整処理部４０Ａ、背景・ノイズ除去処理部４０Ｂ、二値化処理部４０Ｃ、及び補間処理部４０Ｄを備えている。
【0026】
コントラスト調整処理部４０Ａは、画像の階調を調整することを目的とした、１以上の画像処理機能が、選択的に実行可能に構成されている。
コントラスト調整処理としては、例えば、ガンマ値に応じた適切なカーブに画像の階調を補正するガンマ補正処理や、輝度値を正規化することで、階調を調整する処理を適用することができる。
コントラスト調整処理部４０Ａに含まれるコントラスト調整処理は、上記として示したものに限られない。
コントラスト調整処理としては、例えば、ガンマ値に応じた適切なカーブに画像の階調を補正するガンマ補正処理や、輝度値を正規化することで、階調を調整する処理を適用することができる。
コントラスト調整処理部４０Ａに含まれるコントラスト調整処理は、上記として示したものに限られない。
【0027】
背景・ノイズ除去処理部４０Ｂは、背景に撮像された建造物等の、架線とは異なる物体や、ノイズを除去することを目的とした、１以上の画像処理機能が、選択的に実行可能に構成されている。
背景・ノイズ除去処理としては、例えば、グレースケール画像を収縮、膨張させてオープニングした後に、膨張収縮させる元となる画像を減算するＧＳＴＨ（グレースケールトップハット）処理を適用することができる。
背景・ノイズ除去処理部４０Ｂに含まれる背景・ノイズ除去処理は、上記として示したものに限られない。
背景・ノイズ除去処理としては、例えば、グレースケール画像を収縮、膨張させてオープニングした後に、膨張収縮させる元となる画像を減算するＧＳＴＨ（グレースケールトップハット）処理を適用することができる。
背景・ノイズ除去処理部４０Ｂに含まれる背景・ノイズ除去処理は、上記として示したものに限られない。
【0028】
二値化処理部４０Ｃは、複数の階調の画像を、例えば白と黒の２つの階調に変換して、摩耗領域９ａのみを抽出することを目的とした、１以上の画像処理機能が、選択的に実行可能に構成されている。
二値化処理としては、例えば、画像に対して輝度値のヒストグラムを生成し、背景と摩耗領域９ａの各々に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大となるように、画像に応じて二値化の閾値を決定する、判別分析二値化処理を適用することができる。
二値化処理部４０Ｃに含まれる二値化処理は、上記として示したものに限られない。
二値化処理としては、例えば、画像に対して輝度値のヒストグラムを生成し、背景と摩耗領域９ａの各々に関するクラス内分散とクラス間分散の分散比が最大となるように、画像に応じて二値化の閾値を決定する、判別分析二値化処理を適用することができる。
二値化処理部４０Ｃに含まれる二値化処理は、上記として示したものに限られない。
【0029】
補間処理部４０Ｄは、二値化処理部４０Ｃにおける二値化処理が実行されて、摩耗領域９ａであると想定される領域が抽出された画像を対象として、本来は１つの摩耗領域９ａと想定される領域が複数の領域に分断されているような場合に、これらをつなぎ合わせることで、摩耗領域９ａの形状を補間することを目的とした、１以上の画像処理機能が、選択的に実行可能に構成されている。
補間処理としては、画像を横方向Ｘに膨張、収縮させることで、横方向Ｘに近接して分断されて表されている領域をつなぎ合わせる、クロージング処理や、領域が縦方向Ｙに、縞状、あるいは波状に、分断されて表されている場合に、これをつなぎ合わせる、波状摩耗補間処理を適用することができる。
補間処理部４０Ｄに含まれる補間処理は、上記として示したものに限られない。
補間処理としては、画像を横方向Ｘに膨張、収縮させることで、横方向Ｘに近接して分断されて表されている領域をつなぎ合わせる、クロージング処理や、領域が縦方向Ｙに、縞状、あるいは波状に、分断されて表されている場合に、これをつなぎ合わせる、波状摩耗補間処理を適用することができる。
補間処理部４０Ｄに含まれる補間処理は、上記として示したものに限られない。
【0030】
これらのコントラスト調整処理部４０Ａ、背景・ノイズ除去処理部４０Ｂ、二値化処理部４０Ｃ、及び補間処理部４０Ｄに含まれる各画像処理機能は、画像処理実行手順記憶部３２に登録された、各画像処理機能を実行する際の実行順序である処理パターン（画像処理実行手順）Ｍに従って実行される。
図４は、画像処理実行手順記憶部３２の説明図である。画像処理実行手順記憶部３２は、処理保存部３２ａ、パラメータセット保存部３２ｂ、及び処理パターン登録部３２ｃを備えている。
図４は、画像処理実行手順記憶部３２の説明図である。画像処理実行手順記憶部３２は、処理保存部３２ａ、パラメータセット保存部３２ｂ、及び処理パターン登録部３２ｃを備えている。
【0031】
処理保存部３２ａには、既に説明したコントラスト調整処理部４０Ａ、背景・ノイズ除去処理部４０Ｂ、二値化処理部４０Ｃ、及び補間処理部４０Ｄの各々において実行される、画像処理機能の各々が保存されている。図４の処理保存部３２ａにおいては、上記の各処理部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄのいずれかに含まれる、ＰＲ１からＰＲＸまでの、Ｘ個の画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸが保存されている。
また、パラメータセット保存部３２ｂには、処理保存部３２ａに保存されている各画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸの、実際の実行時に使用され得るパラメータセットが格納されている。図４のパラメータセット保存部３２ｂにおいては、処理保存部３２ａに保存されたＸ個の画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸのいずれかまたは複数において使用される、ＰＳ１からＰＳＹまでの、Ｙ種類のパラメータセットが保存されている。
また、パラメータセット保存部３２ｂには、処理保存部３２ａに保存されている各画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸの、実際の実行時に使用され得るパラメータセットが格納されている。図４のパラメータセット保存部３２ｂにおいては、処理保存部３２ａに保存されたＸ個の画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸのいずれかまたは複数において使用される、ＰＳ１からＰＳＹまでの、Ｙ種類のパラメータセットが保存されている。
【0032】
処理パターン登録部３２ｃには、ラインセンサ画像５０を処理するに際し、上記の各画像処理機能を実行する際の処理パターンＭが複数個、保存されている。図４の処理パターン登録部３２ｃにおいては、Ｍ１からＭＬまでの、Ｌ個の処理パターンＭ１～ＭＬが保存されている。
図４においては、これらＬ個の処理パターンＭ１～ＭＬのうち、１つ目の処理パターンＭ１に着目して示されている。処理パターンＭ１は、画像処理機能Ｐ１から画像処理機能ＰＺまでの、Ｚ個の画像処理機能Ｐ１～ＰＺを順に実行するように登録されている。ここで、処理パターンＭ１中の画像処理機能Ｐ１は、処理保存部３２ａ内の画像処理機能ＰＲ１と、パラメータセット保存部３２ｂ内のパラメータセットＰＳ２を参照するようになっている。これは、処理パターンＭ１における画像処理機能Ｐ１は、実際には処理保存部３２ａに保存されている画像処理機能ＰＲ１が、パラメータセットＰＳ２が適用されて実行されることを示している。
また、１つ目の処理パターンＭ１中の、２番目に実行される画像処理機能Ｐ２においては、処理保存部３２ａに保存されている画像処理機能ＰＲＸのみが参照されており、パラメータセット保存部３２ｂのパラメータセットは参照されていない。このように、処理パターンＭ中に、処理保存部３２ａに保存された画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸが登録されるに際し、パラメータセット保存部３２ｂ内のパラメータセットは必ずしも対応付けられて参照されなくとも構わない。
図４においては、これらＬ個の処理パターンＭ１～ＭＬのうち、１つ目の処理パターンＭ１に着目して示されている。処理パターンＭ１は、画像処理機能Ｐ１から画像処理機能ＰＺまでの、Ｚ個の画像処理機能Ｐ１～ＰＺを順に実行するように登録されている。ここで、処理パターンＭ１中の画像処理機能Ｐ１は、処理保存部３２ａ内の画像処理機能ＰＲ１と、パラメータセット保存部３２ｂ内のパラメータセットＰＳ２を参照するようになっている。これは、処理パターンＭ１における画像処理機能Ｐ１は、実際には処理保存部３２ａに保存されている画像処理機能ＰＲ１が、パラメータセットＰＳ２が適用されて実行されることを示している。
また、１つ目の処理パターンＭ１中の、２番目に実行される画像処理機能Ｐ２においては、処理保存部３２ａに保存されている画像処理機能ＰＲＸのみが参照されており、パラメータセット保存部３２ｂのパラメータセットは参照されていない。このように、処理パターンＭ中に、処理保存部３２ａに保存された画像処理機能ＰＲ１～ＰＲＸが登録されるに際し、パラメータセット保存部３２ｂ内のパラメータセットは必ずしも対応付けられて参照されなくとも構わない。
【0033】
詳説は省略するが、処理パターンＭ２～ＭＬについても、処理パターンＭ１と同様に、処理保存部３２ａとパラメータセット保存部３２ｂを参照して実行される画像処理機能を表現することにより構成されている。
処理パターン登録部３２ｃに保存された各処理パターンＭ１～ＭＬの各々において、実行される画像処理機能の数は、固定長ではなく可変長である。すなわち、各処理パターンＭ１～ＭＬの各々において実行される画像処理機能の数は、基本的には互いに異なっている。
処理パターン登録部３２ｃに保存された各処理パターンＭ１～ＭＬの各々において、実行される画像処理機能の数は、固定長ではなく可変長である。すなわち、各処理パターンＭ１～ＭＬの各々において実行される画像処理機能の数は、基本的には互いに異なっている。
【0034】
このように、処理パターンＭは、画像処理機能、または、画像処理機能と当該画像処理機能において使用されるパラメータセットの組み合わせが、複数個、順序付けられて登録されることにより構成されている。このように、処理パターンＭは、ラインセンサ画像５０を処理するに際し各画像処理機能の実行順序が、画像処理機能の各々が実際にどのように実行されるかを示すパラメータセットとともに登録された画像処理実行手順Ｍであるといえる。以降においては、処理パターンＭを、画像処理実行手順Ｍと呼称する。
【0035】
上記のように、各画像処理機能は、コントラスト調整処理、背景・ノイズ除去処理、二値化処理、補間処理のいずれかを目的とした処理に分類される。各画像処理実行手順Ｍにおいては、画像処理機能は、この処理分類の順に実行されるように、登録されている。例えば、二値化処理を実行した後にコントラスト調整を実行しても基本的には意味がないため、二値化処理部４０Ｃに含まれる画像処理機能を実行した後に、コントラスト調整処理部４０Ａに含まれる画像処理機能が実行されるような画像処理実行手順Ｍは、基本的には登録されない。
また、摩耗領域９ａを抽出するためには、最低限、二値化処理は実行される必要がある。換言すれば、画像処理実行手順Ｍには、二値化処理部４０Ｃに含まれる画像処理機能が最低１回は実行され、他の処理部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｄに含まれる画像処理機能は必要に応じて、すなわち０回以上実行されるような、画像処理機能の順序が登録される。
このように、複数の画像処理実行手順Ｍの各々には、０以上のコントラスト調整処理と、０以上の背景・ノイズ除去処理と、１以上の二値化処理と、及び０以上の補間処理が、この順に実行されるように登録されている。
また、摩耗領域９ａを抽出するためには、最低限、二値化処理は実行される必要がある。換言すれば、画像処理実行手順Ｍには、二値化処理部４０Ｃに含まれる画像処理機能が最低１回は実行され、他の処理部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｄに含まれる画像処理機能は必要に応じて、すなわち０回以上実行されるような、画像処理機能の順序が登録される。
このように、複数の画像処理実行手順Ｍの各々には、０以上のコントラスト調整処理と、０以上の背景・ノイズ除去処理と、１以上の二値化処理と、及び０以上の補間処理が、この順に実行されるように登録されている。
【0036】
更には、各処理部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに含まれる画像処理機能の各々は、複数回実行されるように、画像処理機能の順序が登録されていてもよい。例えば、補間処理部４０Ｄにおいて、クロージング処理によって横方向Ｘに分断されている領域をつなぎ合わせた後に、波状摩耗補間処理によって縦方向Ｙに分断されている領域をつなぎ合わせるように、画像処理実行手順Ｍを構築することもあり得る。
あるいは、同一の画像処理機能が、同一のパラメータセットで、あるいはパラメータセットを変えて、連続して、あるいは同一の処理分類に含まれる他の画像処理機能の実行を挟んで、複数回実行されるように、画像処理実行手順Ｍに登録されていてもよい。
あるいは、同一の画像処理機能が、同一のパラメータセットで、あるいはパラメータセットを変えて、連続して、あるいは同一の処理分類に含まれる他の画像処理機能の実行を挟んで、複数回実行されるように、画像処理実行手順Ｍに登録されていてもよい。
【0037】
画像処理実行手順Ｍは、各処理部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ内の画像処理機能間で、全ての組み合わせの処理手順が実現されるように、複数が登録されている。
これら複数の画像処理実行手順Ｍの各々においては、摩耗領域９ａを抽出する精度や、ラインセンサ画像５０の背景等の状況に対する適性も様々に異なる。このため、複数の画像処理実行手順Ｍの各々には、優先度が対応付けられて記憶されている。
例えば、背景の輝度値に大きく影響されず、常に一定以上の摩耗領域９ａ抽出精度を発揮できる画像処理実行手順Ｍは、優先度を高く設定することが考えられる。
このように、優先度は、摩耗領域９ａの抽出精度が高いと考えられるものほど高くなるように設定されている。
これら複数の画像処理実行手順Ｍの各々においては、摩耗領域９ａを抽出する精度や、ラインセンサ画像５０の背景等の状況に対する適性も様々に異なる。このため、複数の画像処理実行手順Ｍの各々には、優先度が対応付けられて記憶されている。
例えば、背景の輝度値に大きく影響されず、常に一定以上の摩耗領域９ａ抽出精度を発揮できる画像処理実行手順Ｍは、優先度を高く設定することが考えられる。
このように、優先度は、摩耗領域９ａの抽出精度が高いと考えられるものほど高くなるように設定されている。
【0038】
上記のようにして、画像処理部４０は、画像処理実行手順Ｍを各々実行し、各画像処理実行手順Ｍに対応した処理画像を生成して、後処理部４１に送信する。
【0039】
後処理部４１は、画像処理部４０から処理画像を受信し、エッジ抽出を行って摩耗領域９ａを抽出し、当該処理画像に摩耗領域９ａが複数抽出されれば摩耗領域９ａごとに、摩耗領域９ａの縦方向Ｙの長さを算出する。
既に説明したように、本実施形態においては、最大４本のトロリ線９がオーバーラップして設けられている可能性がある。すなわち、１枚のラインセンサ画像５０に、最大４本のトロリ線９が撮像され得る。このため、後処理部４１は、摩耗領域９ａが５本以上抽出された場合においては、長さが長い順から４つの領域を摩耗領域９ａとして扱い、これより長さが短い他の領域は摩耗領域９ａではないと見做す。
後処理部４１は、エッジ抽出後の画像を摩耗領域抽出画像として、これに対応する摩耗領域９ａの数や、各摩耗領域９ａの縦方向Ｙの、始点座標と終点座標を含む長さ情報、当該摩耗領域抽出画像に対応する画像処理実行手順Ｍに関する情報とともに、摩耗領域抽出画像評価部３３に送信する。
既に説明したように、本実施形態においては、最大４本のトロリ線９がオーバーラップして設けられている可能性がある。すなわち、１枚のラインセンサ画像５０に、最大４本のトロリ線９が撮像され得る。このため、後処理部４１は、摩耗領域９ａが５本以上抽出された場合においては、長さが長い順から４つの領域を摩耗領域９ａとして扱い、これより長さが短い他の領域は摩耗領域９ａではないと見做す。
後処理部４１は、エッジ抽出後の画像を摩耗領域抽出画像として、これに対応する摩耗領域９ａの数や、各摩耗領域９ａの縦方向Ｙの、始点座標と終点座標を含む長さ情報、当該摩耗領域抽出画像に対応する画像処理実行手順Ｍに関する情報とともに、摩耗領域抽出画像評価部３３に送信する。
【0040】
このように、摩耗領域抽出画像生成部３１は、画像処理部４０と後処理部４１により、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に従って、ラインセンサ画像５０を入力として画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域を抽出し、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成する。
【0041】
摩耗領域抽出画像評価部３３は、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対応する摩耗領域抽出画像と、関連する各情報を受信し、受信した複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像を選択する。
各摩耗領域抽出画像には、摩耗領域抽出画像生成部３１において、当該摩耗領域抽出画像に何個の摩耗領域９ａが撮像されたかの判断が、対応付けられて摩耗領域抽出画像評価部３３に送信されている。摩耗領域抽出画像評価部３３は、各摩耗領域抽出画像に対し、当該摩耗領域抽出画像中の摩耗領域９ａの数と、摩耗領域抽出画像が撮像された実際の現場におけるトロリ線９の本数とを比較し、摩耗領域抽出画像の評価値を計算する。
各摩耗領域抽出画像には、摩耗領域抽出画像生成部３１において、当該摩耗領域抽出画像に何個の摩耗領域９ａが撮像されたかの判断が、対応付けられて摩耗領域抽出画像評価部３３に送信されている。摩耗領域抽出画像評価部３３は、各摩耗領域抽出画像に対し、当該摩耗領域抽出画像中の摩耗領域９ａの数と、摩耗領域抽出画像が撮像された実際の現場におけるトロリ線９の本数とを比較し、摩耗領域抽出画像の評価値を計算する。
【0042】
図５は、摩耗領域抽出画像評価部３３において評価値の計算に使用されるコスト表である。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、各摩耗領域抽出画像に対し、縦方向Ｙに１画素分の行ずつ、すなわち１ラインずつ閲覧し、各ライン中に何個の摩耗領域９ａが撮像されているかを、摩耗領域抽出画像に対応付けて摩耗領域抽出画像生成部３１から受信した、各摩耗領域９ａの縦方向Ｙの始点座標と終点座標を含む長さ情報を基に、計算する。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、各ラインに対し、この計算された、当該ラインに含まれる摩耗領域９ａの個数と、実際のトロリ線９の本数とを用いて、図５に示されるコスト表からコストを算出する。例えば、実際にトロリ線９が２本あるにもかかわらず、当該ラインにおいて摩耗領域９ａが３個抽出されている場合には、コストを１とする。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、各摩耗領域抽出画像に対し、縦方向Ｙに１画素分の行ずつ、すなわち１ラインずつ閲覧し、各ライン中に何個の摩耗領域９ａが撮像されているかを、摩耗領域抽出画像に対応付けて摩耗領域抽出画像生成部３１から受信した、各摩耗領域９ａの縦方向Ｙの始点座標と終点座標を含む長さ情報を基に、計算する。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、各ラインに対し、この計算された、当該ラインに含まれる摩耗領域９ａの個数と、実際のトロリ線９の本数とを用いて、図５に示されるコスト表からコストを算出する。例えば、実際にトロリ線９が２本あるにもかかわらず、当該ラインにおいて摩耗領域９ａが３個抽出されている場合には、コストを１とする。
【0043】
図５に示されるように、摩耗領域９ａの個数と実際のトロリ線９の本数の差分が小さいほどコストの値が小さくなるように、コスト表は設計されている。すなわち、本実施形態においては、コストは低ければ低いほど摩耗領域９ａの抽出精度が高いことを意味する。
また、実際にトロリ線９が設けられているにもかかわらず、摩耗領域９ａを１つも抽出できない場合、すなわち摩耗領域９ａが０個抽出された場合に対しては、摩耗領域９ａの抽出漏れを抑制するために、一律で他よりも高いコストが設定されている。
また、実際にトロリ線９が設けられているにもかかわらず、摩耗領域９ａを１つも抽出できない場合、すなわち摩耗領域９ａが０個抽出された場合に対しては、摩耗領域９ａの抽出漏れを抑制するために、一律で他よりも高いコストが設定されている。
【0044】
摩耗領域抽出画像評価部３３は、各摩耗領域抽出画像に対し、上記のように計算された全てのラインのコストを累積し、ライン数すなわち縦方向Ｙの画素数で除算することで、１ライン当たりの平均コスト、すなわち評価値を算出する。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、全ての摩耗領域抽出画像のなかで、最も評価値が小さいものを、最も適切に摩耗領域９ａが抽出された画像と判断する。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、全ての摩耗領域抽出画像のなかで、最も評価値が小さいものを、最も適切に摩耗領域９ａが抽出された画像と判断する。
【0045】
このように、摩耗領域抽出画像評価部３３は、複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、摩耗領域９ａの数を計算し、摩耗領域９ａの数と、実際のトロリ線９の本数との差が小さい場合に、評価値が高くなるように評価値を計算する。
ここで、複数の摩耗領域抽出画像に対して同一の評価値が計算され、これが他よりも低い評価値であるため、結果として評価値が最も低い摩耗領域抽出画像が複数存在することがある。このような場合においては、各摩耗領域抽出画像に対応する画像処理実行手順Ｍの優先度を参照し、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応する摩耗領域抽出画像を、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像として選択する。
ここで、複数の摩耗領域抽出画像に対して同一の評価値が計算され、これが他よりも低い評価値であるため、結果として評価値が最も低い摩耗領域抽出画像が複数存在することがある。このような場合においては、各摩耗領域抽出画像に対応する画像処理実行手順Ｍの優先度を参照し、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応する摩耗領域抽出画像を、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像として選択する。
【0046】
摩耗領域抽出画像評価部３３は、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像に対し、各摩耗領域９ａの重心座標と摩耗面幅を計算し、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像とともに、トロリ線偏位算出部３４とトロリ線残存直径算出部３５に送信する。
【0047】
トロリ線偏位算出部３４は、最も評価値が高いものとして選択された摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線９の偏位を計算する。図６（ａ）は、偏位の算出原理の説明図である。
偏位Ｄ（単位：ｍｍ）は、摩耗領域抽出画像評価部３３から受信した摩耗領域９ａの重心座標ｄ（単位：画素）と、事前に設定されたパラメータである、線路２からラインセンサ２２のセンサ面２２ｃまでの距離ｈｓ（ｍｍ）、ラインセンサ２２のレンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）、ラインセンサ２２のセンサ面２２ｃの長さｓ（ｍｍ）、ラインセンサ２２の画素数ｐ（画素）、及び、本トロリ線検測装置２０以外の他の測定装置により計算された、線路２からトロリ線９までの距離ｈ（ｍｍ）を用いて、次式により表される。
偏位Ｄ（単位：ｍｍ）は、摩耗領域抽出画像評価部３３から受信した摩耗領域９ａの重心座標ｄ（単位：画素）と、事前に設定されたパラメータである、線路２からラインセンサ２２のセンサ面２２ｃまでの距離ｈｓ（ｍｍ）、ラインセンサ２２のレンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）、ラインセンサ２２のセンサ面２２ｃの長さｓ（ｍｍ）、ラインセンサ２２の画素数ｐ（画素）、及び、本トロリ線検測装置２０以外の他の測定装置により計算された、線路２からトロリ線９までの距離ｈ（ｍｍ）を用いて、次式により表される。
【数1】
【0048】
トロリ線偏位算出部３４は、上記のようにトロリ線９の偏位を計算し、トロリ線９が、摩耗領域抽出画像に対応する実際の場所において許容される偏位の範囲内に位置しているか否かを判定する。
トロリ線９が許容される偏位の範囲内に位置していない場合は異常であると判断し、記録する。
トロリ線９が許容される偏位の範囲内に位置していない場合は異常であると判断し、記録する。
【0049】
トロリ線残存直径算出部３５は、最も評価値が高いものとして選択された摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線９の残存直径を算出する。図６（ｂ）は、残存直径の算出原理の説明図である。
本実施形態においては、トロリ線９の残存直径、すなわち摩耗後のトロリ線９の高さを、残存直径として計算する。
トロリ線残存直径算出部３５は、トロリ線偏位算出部３４と同様な原理で、摩耗領域抽出画像評価部３３から受信した摩耗領域９ａの重心座標ｄ（画素）と摩耗面幅ｗ（画素）を基に、トロリ線９の実際の摩耗面幅Ｗ（ｍｍ）を計算する。トロリ線９の残存直径Ｄｒ（ｍｍ）は、この摩耗面幅Ｗ（ｍｍ）と、トロリ線９の半径を用いて、次式により表される。
本実施形態においては、トロリ線９の残存直径、すなわち摩耗後のトロリ線９の高さを、残存直径として計算する。
トロリ線残存直径算出部３５は、トロリ線偏位算出部３４と同様な原理で、摩耗領域抽出画像評価部３３から受信した摩耗領域９ａの重心座標ｄ（画素）と摩耗面幅ｗ（画素）を基に、トロリ線９の実際の摩耗面幅Ｗ（ｍｍ）を計算する。トロリ線９の残存直径Ｄｒ（ｍｍ）は、この摩耗面幅Ｗ（ｍｍ）と、トロリ線９の半径を用いて、次式により表される。
【数2】
【0050】
トロリ線残存直径算出部３５は、上記のようにトロリ線９の残存直径を計算し、残存直径が管理値を下回っていないか判定する。
残存直径が管理値を下回っている場合は異常であると判断し、その旨を記録する。
残存直径が管理値を下回っている場合は異常であると判断し、その旨を記録する。
【0051】
【0052】
処理が開始されると（ステップＳ１）、ラインセンサ画像生成部３０は、ラインセンサ２２から入力画像を受信し、これを縦方向に時系列的に、例えば１０００ラインを並べ、ラインセンサ画像を生成し、摩耗領域抽出画像生成部３１へと送信する。
摩耗領域抽出画像生成部３１は、ラインセンサ画像５０を受信し、ラインセンサ画像５０を入力として様々な画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域９ａを抽出し、摩耗領域抽出画像を生成する（ステップＳ３）。
摩耗領域抽出画像生成部３１は、エッジ抽出後の画像を摩耗領域抽出画像として、これに対応する摩耗領域９ａの数や、各摩耗領域９ａの縦方向Ｙの、始点座標と終点座標を含む長さ情報、当該摩耗領域抽出画像に対応する画像処理実行手順Ｍに関する情報とともに、摩耗領域抽出画像評価部３３に送信する。
摩耗領域抽出画像生成部３１は、ラインセンサ画像５０を受信し、ラインセンサ画像５０を入力として様々な画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域９ａを抽出し、摩耗領域抽出画像を生成する（ステップＳ３）。
摩耗領域抽出画像生成部３１は、エッジ抽出後の画像を摩耗領域抽出画像として、これに対応する摩耗領域９ａの数や、各摩耗領域９ａの縦方向Ｙの、始点座標と終点座標を含む長さ情報、当該摩耗領域抽出画像に対応する画像処理実行手順Ｍに関する情報とともに、摩耗領域抽出画像評価部３３に送信する。
【0053】
摩耗領域抽出画像評価部３３は、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対応する摩耗領域抽出画像と、関連する各情報を受信し、受信した複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算する（ステップＳ５）。
【0054】
上記の、摩耗領域抽出画像の生成と評価は、画像処理実行手順記憶部３２に記憶された、全ての画像処理実行手順Ｍに対して実行される。
ステップＳ７においては、全ての画像処理実行手順Ｍに対して、摩耗領域抽出画像の生成と評価が実行されたかが判定される。未実行の画像処理実行手順Ｍがある場合には（ステップＳ７のＮｏ）、ステップＳ３に遷移し、未実行の画像処理実行手順Ｍに対する処理が続行される。
未実行の画像処理実行手順Ｍがなければ、次に説明するステップＳ９へと遷移する。
ステップＳ７においては、全ての画像処理実行手順Ｍに対して、摩耗領域抽出画像の生成と評価が実行されたかが判定される。未実行の画像処理実行手順Ｍがある場合には（ステップＳ７のＮｏ）、ステップＳ３に遷移し、未実行の画像処理実行手順Ｍに対する処理が続行される。
未実行の画像処理実行手順Ｍがなければ、次に説明するステップＳ９へと遷移する。
【0055】
ステップＳ９においては、摩耗領域抽出画像評価部３３が、全ての摩耗領域抽出画像のなかで、最も評価値が小さいものを、最も適切に摩耗領域９ａが抽出された画像と判断する。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像に対し、各摩耗領域９ａの重心座標と摩耗面幅を計算し、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像とともに、トロリ線偏位算出部３４とトロリ線残存直径算出部３５に送信する。
摩耗領域抽出画像評価部３３は、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像に対し、各摩耗領域９ａの重心座標と摩耗面幅を計算し、最も評価値が高い摩耗領域抽出画像とともに、トロリ線偏位算出部３４とトロリ線残存直径算出部３５に送信する。
【0056】
トロリ線偏位算出部３４は、最も評価値が高いものとして選択された摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線９の偏位を計算する（ステップＳ１１）。
また、トロリ線残存直径算出部３５は、最も評価値が高いものとして選択された摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線９の残存直径を算出する（ステップＳ１３）。
また、トロリ線残存直径算出部３５は、最も評価値が高いものとして選択された摩耗領域抽出画像を受信し、これを基に、トロリ線９の残存直径を算出する（ステップＳ１３）。
【0057】
次に、上記のトロリ線検測装置２０及びトロリ線検測方法の効果について説明する。
【0058】
本実施形態におけるトロリ線検測装置２０は、トロリ線９を撮像するラインセンサ２２を備え、ラインセンサ２２により撮像された画像を入力画像としてこれを基にトロリ線９を検測する、トロリ線検測装置２０であって、入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像５０を生成する、ラインセンサ画像生成部３０と、ラインセンサ画像５０に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順Ｍとして複数登録された、画像処理実行手順記憶部３２と、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に従って、ラインセンサ画像５０を入力として画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域９ａを抽出し、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成する、摩耗領域抽出画像生成部３１と、複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い摩耗領域抽出画像を選択する、摩耗領域抽出画像評価部３３と、選択された摩耗領域抽出画像を基に、トロリ線９の残存直径と偏位の双方を算出する、トロリ線検測部３４、３５と、を備える。
また、本実施形態におけるトロリ線検測方法は、トロリ線９を撮像するラインセンサ２２により撮像された画像を入力画像としてこれを基にトロリ線９を検測する、トロリ線検測方法であって、入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像５０を生成し、ラインセンサ画像５０に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順Ｍとして複数登録され、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に従って、ラインセンサ画像５０を入力として画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域９ａを抽出し、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成し、複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い摩耗領域抽出画像を選択し、選択された摩耗領域抽出画像を基に、トロリ線９の残存直径と偏位の双方を算出する。
上記のような構成によれば、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対して摩耗領域抽出画像が生成され、これらの摩耗領域抽出画像の各々に対して評価値が計算されて、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像が選択され、これを基にトロリ線９の残存直径と偏位の双方が算出される。すなわち、画像処理実行手順Ｍの数に対応する数の摩耗領域抽出画像が生成され、その中から残存直径や偏位の評価に最も適した摩耗領域抽出画像が残存直径や偏位の評価対象として選択される。結果として、複数登録された画像処理実行手順Ｍのうち、処理対象となるラインセンサ画像５０の処理に適する画像処理実行手順Ｍの処理結果が、摩耗領域抽出画像として選ばれる。
このように、処理対象となるラインセンサ画像５０に適する画像処理機能の組合せを作業員が試行錯誤の上で選択せずとも、トロリ線９の残存直径や偏位の算出に適した摩耗領域抽出画像を生成し、残存直径や偏位を測定可能であるため、作業員による、入力された画像に適した画像処理機能を取捨選択する工数を低減可能である。
また、本実施形態におけるトロリ線検測方法は、トロリ線９を撮像するラインセンサ２２により撮像された画像を入力画像としてこれを基にトロリ線９を検測する、トロリ線検測方法であって、入力画像を時系列的に並べてラインセンサ画像５０を生成し、ラインセンサ画像５０に対して複数の画像処理機能を順次実行するに際し、その実行順序が、画像処理実行手順Ｍとして複数登録され、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に従って、ラインセンサ画像５０を入力として画像処理機能を実行することにより、トロリ線９の摩耗領域９ａを抽出し、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対応した複数の摩耗領域抽出画像を生成し、複数の摩耗領域抽出画像の各々の評価値を計算して最も評価値の高い摩耗領域抽出画像を選択し、選択された摩耗領域抽出画像を基に、トロリ線９の残存直径と偏位の双方を算出する。
上記のような構成によれば、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対して摩耗領域抽出画像が生成され、これらの摩耗領域抽出画像の各々に対して評価値が計算されて、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像が選択され、これを基にトロリ線９の残存直径と偏位の双方が算出される。すなわち、画像処理実行手順Ｍの数に対応する数の摩耗領域抽出画像が生成され、その中から残存直径や偏位の評価に最も適した摩耗領域抽出画像が残存直径や偏位の評価対象として選択される。結果として、複数登録された画像処理実行手順Ｍのうち、処理対象となるラインセンサ画像５０の処理に適する画像処理実行手順Ｍの処理結果が、摩耗領域抽出画像として選ばれる。
このように、処理対象となるラインセンサ画像５０に適する画像処理機能の組合せを作業員が試行錯誤の上で選択せずとも、トロリ線９の残存直径や偏位の算出に適した摩耗領域抽出画像を生成し、残存直径や偏位を測定可能であるため、作業員による、入力された画像に適した画像処理機能を取捨選択する工数を低減可能である。
【0059】
また、複数の画像処理実行手順Ｍの各々には優先度が対応付けられて記憶されており、摩耗領域抽出画像評価部３３は、同一の評価値が複数の摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応した摩耗領域抽出画像を、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像として選択する。
上記のような構成によれば、同一の評価値が複数の摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応した摩耗領域抽出画像を、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像として選択する。このため、同様な評価値を有するような摩耗領域抽出画像が複数あった場合でも、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応した摩耗領域抽出画像が選択されるので、残存直径や偏位の評価に適した摩耗領域抽出画像が選択されやすくなる。
上記のような構成によれば、同一の評価値が複数の摩耗領域抽出画像に対して算出された場合には、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応した摩耗領域抽出画像を、最も評価値の高い摩耗領域抽出画像として選択する。このため、同様な評価値を有するような摩耗領域抽出画像が複数あった場合でも、優先度が高い画像処理実行手順Ｍに対応した摩耗領域抽出画像が選択されるので、残存直径や偏位の評価に適した摩耗領域抽出画像が選択されやすくなる。
【0060】
また、摩耗領域抽出画像評価部３３は、複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、摩耗領域９ａの数を計算し、摩耗領域９ａの数と、実際のトロリ線９の本数との差が小さい場合に、評価値が高くなるように評価値を計算する。
上記のような構成によれば、実際のトロリ線９の本数と摩耗領域９ａの数が一致する摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線９の摩耗領域９ａの抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
上記のような構成によれば、実際のトロリ線９の本数と摩耗領域９ａの数が一致する摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線９の摩耗領域９ａの抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
【0061】
［実施形態の第１変形例］
次に、図８～図１１を用いて、上記実施形態として示したトロリ線検測装置２０及びトロリ線検測方法の第１変形例を説明する。図８は、本変形例に関するラインセンサ画像の例であり、上記実施形態において用いた図３のラインセンサ画像５０は明るい昼間に撮像されたものであるのに対し、図８のラインセンサ画像５０Ａは暗い昼間に撮像されたものである。図９は、本変形例に関するラインセンサ画像の例であり、夜間に撮像されたラインセンサ画像５０Ｂである。図１０は、本変形例に関するラインセンサ画像の例であり、昼間にトンネルへ入ろうとする瞬間に撮像されたラインセンサ画像５０Ｃである。図１１は、本変形例におけるトロリ線検測装置６０のブロック図である。
本変形例におけるトロリ線検測装置６０は、上記実施形態のトロリ線検測装置２０とは、画像処理実行手順記憶部６４には、ラインセンサ２２により画像を撮像する際の複数の異なる環境の各々に対応して、画像処理実行手順Ｍが登録され、制御装置６１は、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを基に、入力画像が撮像された環境を判定する環境判定部６２を更に備え、摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境に対応する画像処理実行手順Ｍに従って摩耗領域抽出画像を生成する点が異なっている。
次に、図８～図１１を用いて、上記実施形態として示したトロリ線検測装置２０及びトロリ線検測方法の第１変形例を説明する。図８は、本変形例に関するラインセンサ画像の例であり、上記実施形態において用いた図３のラインセンサ画像５０は明るい昼間に撮像されたものであるのに対し、図８のラインセンサ画像５０Ａは暗い昼間に撮像されたものである。図９は、本変形例に関するラインセンサ画像の例であり、夜間に撮像されたラインセンサ画像５０Ｂである。図１０は、本変形例に関するラインセンサ画像の例であり、昼間にトンネルへ入ろうとする瞬間に撮像されたラインセンサ画像５０Ｃである。図１１は、本変形例におけるトロリ線検測装置６０のブロック図である。
本変形例におけるトロリ線検測装置６０は、上記実施形態のトロリ線検測装置２０とは、画像処理実行手順記憶部６４には、ラインセンサ２２により画像を撮像する際の複数の異なる環境の各々に対応して、画像処理実行手順Ｍが登録され、制御装置６１は、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを基に、入力画像が撮像された環境を判定する環境判定部６２を更に備え、摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境に対応する画像処理実行手順Ｍに従って摩耗領域抽出画像を生成する点が異なっている。
【0062】
環境判定部６２は、ラインセンサ画像生成部３０によって生成されたラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを基に、環境を判定する。
本変形例においては、環境判定部６２は、図３、図８、図９、及び図１０に示されるような、夜またはトンネル、暗い昼間、明るい昼間、昼間でトンネルに突入する瞬間、及びその他の状況の、５種類の環境を判定する。
この判定のために、環境判定部６２は、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃのヒストグラムを計算し、平均値、最頻値、２番目に頻度が高い輝度値、３番目に頻度が高い輝度値を算出する。その後、事前に設定された、夜判定閾値、暗い昼間判定閾値、明るい昼間判定閾値の各々と、算出された値の各々を次のように比較して、環境を判定する。
本変形例においては、環境判定部６２は、図３、図８、図９、及び図１０に示されるような、夜またはトンネル、暗い昼間、明るい昼間、昼間でトンネルに突入する瞬間、及びその他の状況の、５種類の環境を判定する。
この判定のために、環境判定部６２は、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃのヒストグラムを計算し、平均値、最頻値、２番目に頻度が高い輝度値、３番目に頻度が高い輝度値を算出する。その後、事前に設定された、夜判定閾値、暗い昼間判定閾値、明るい昼間判定閾値の各々と、算出された値の各々を次のように比較して、環境を判定する。
【0063】
環境判定部６２は、次の判定式の全てが同時に満たされる場合に、ラインセンサ画像５０Ｂに対応する環境が夜またはトンネルであると判定する。
０ ≦ 平均値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ 最頻値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ２番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ３番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ 平均値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ 最頻値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ２番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ３番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
【0064】
環境判定部６２は、次の判定式の全てが同時に満たされる場合に、ラインセンサ画像５０Ａに対応する環境が暗い昼間であると判定する。
夜判定閾値 ＜ 平均値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ 最頻値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ ２番目に頻度が高い輝度値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ ３番目に頻度が高い輝度値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ 平均値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ 最頻値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ ２番目に頻度が高い輝度値 ≦ 暗い昼間判定閾値
夜判定閾値 ＜ ３番目に頻度が高い輝度値 ≦ 暗い昼間判定閾値
【0065】
環境判定部６２は、次の判定式の全てが同時に満たされる場合に、ラインセンサ画像５０に対応する環境が明るい昼間であると判定する。
明るい昼間判定閾値 ＜ 平均値
明るい昼間判定閾値 ＜ 最頻値
明るい昼間判定閾値 ＜ ２番目に頻度が高い輝度値
明るい昼間判定閾値 ＜ ３番目に頻度が高い輝度値
明るい昼間判定閾値 ＜ 平均値
明るい昼間判定閾値 ＜ 最頻値
明るい昼間判定閾値 ＜ ２番目に頻度が高い輝度値
明るい昼間判定閾値 ＜ ３番目に頻度が高い輝度値
【0066】
環境判定部６２は、次の判定式の全てが同時に満たされる場合に、ラインセンサ画像５０Ｃに対応する環境が昼間でトンネルに突入する瞬間であると判定する。
夜判定閾値 ＜ 平均値 ≦ 輝度値の最大値（例えば、２５５）
０ ≦ 最頻値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ２番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ３番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
夜判定閾値 ＜ 平均値 ≦ 輝度値の最大値（例えば、２５５）
０ ≦ 最頻値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ２番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
０ ≦ ３番目に頻度が高い輝度値 ≦ 夜判定閾値
【0067】
環境判定部６２は、上記いずれの環境にも該当しない場合には、その他の環境であると判定する。
環境判定部６２は、判定した結果の環境を、摩耗領域抽出画像生成部６３に送信する。
環境判定部６２は、判定した結果の環境を、摩耗領域抽出画像生成部６３に送信する。
【0068】
背景の輝度値は、トロリ線９を撮像する時間帯に依存して大きく変動する。例えば、晴れた昼間であれば輝度値は高くなるが、曇りであると輝度値は低くなるし、夜間やトンネル内等では輝度値は更に低下する。
このように、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの背景の輝度値が、天候や時間等の環境に依存して大きく変化する。環境によってラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの性質が異なるため、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを適切に処理できる画像処理機能の組み合わせは、基本的に異なるものとなる。
本変形例においては、画像処理実行手順記憶部６４には、想定される環境ごとに、環境の各々に対応するように、当該環境において摩耗領域抽出画像の生成に適した画像処理実行手順Ｍが複数、格納されている。
このように、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの背景の輝度値が、天候や時間等の環境に依存して大きく変化する。環境によってラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの性質が異なるため、ラインセンサ画像５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを適切に処理できる画像処理機能の組み合わせは、基本的に異なるものとなる。
本変形例においては、画像処理実行手順記憶部６４には、想定される環境ごとに、環境の各々に対応するように、当該環境において摩耗領域抽出画像の生成に適した画像処理実行手順Ｍが複数、格納されている。
【0069】
摩耗領域抽出画像生成部６３は、環境判定部６２から、判定された環境を受信する。
摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境を基に、これに対応する、複数の画像処理実行手順Ｍを画像処理実行手順記憶部６４から取得する。
摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境に対応する複数の画像処理実行手順Ｍに対して、上記実施形態と同様な手順で、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対する摩耗領域抽出画像を生成する。すなわち、摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境以外の環境に対応する画像処理実行手順Ｍは実行しない。
摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境を基に、これに対応する、複数の画像処理実行手順Ｍを画像処理実行手順記憶部６４から取得する。
摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境に対応する複数の画像処理実行手順Ｍに対して、上記実施形態と同様な手順で、複数の画像処理実行手順Ｍの各々に対する摩耗領域抽出画像を生成する。すなわち、摩耗領域抽出画像生成部６３は、判定された環境以外の環境に対応する画像処理実行手順Ｍは実行しない。
【0070】
本第１変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に、本変形例の構成によれば、環境に応じて、適切な画像処理実行手順が選択され、これに対応した摩耗領域抽出画像が生成されるようになるため、残存直径や偏位の算出精度が向上するとともに処理時間を短縮または処理負荷を低減することが可能である。
また、選択された環境に対応しない画像処理実行手順Ｍは実行されないため、トロリ線検測装置６０の実行に要する処理時間やメモリを低減可能である。
特に、本変形例の構成によれば、環境に応じて、適切な画像処理実行手順が選択され、これに対応した摩耗領域抽出画像が生成されるようになるため、残存直径や偏位の算出精度が向上するとともに処理時間を短縮または処理負荷を低減することが可能である。
また、選択された環境に対応しない画像処理実行手順Ｍは実行されないため、トロリ線検測装置６０の実行に要する処理時間やメモリを低減可能である。
【0071】
［実施形態の第２変形例］
次に、上記実施形態として示したトロリ線検測装置２０及びトロリ線検測方法の第２変形例を説明する。本第２変形例におけるトロリ線検測装置は、上記実施形態のトロリ線検測装置２０とは、摩耗領域抽出画像評価部の処理内容が異なっている。
上記実施形態においては、摩耗領域抽出画像評価部３３は、複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、摩耗領域９ａの数を計算し、摩耗領域９ａの数と、実際のトロリ線９の本数との差が小さい場合に、評価値が高くなるように評価値を計算した。本変形例においては、これに替えて、摩耗領域抽出画像評価部は、複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、摩耗領域９ａがトロリ線９に近い画像上の特徴を有することを示す指標であるトロリ線尤度を計算し、トロリ線尤度が高い場合に、評価値が高くなるように評価値を計算する。
また、摩耗領域抽出画像生成部の後処理部４１は、摩耗領域９ａの縦方向Ｙの長さを算出するとともに、ラインごとの摩耗領域９ａの幅を算出する点も異なっている。
次に、上記実施形態として示したトロリ線検測装置２０及びトロリ線検測方法の第２変形例を説明する。本第２変形例におけるトロリ線検測装置は、上記実施形態のトロリ線検測装置２０とは、摩耗領域抽出画像評価部の処理内容が異なっている。
上記実施形態においては、摩耗領域抽出画像評価部３３は、複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、摩耗領域９ａの数を計算し、摩耗領域９ａの数と、実際のトロリ線９の本数との差が小さい場合に、評価値が高くなるように評価値を計算した。本変形例においては、これに替えて、摩耗領域抽出画像評価部は、複数の摩耗領域抽出画像の各々に対し、摩耗領域９ａがトロリ線９に近い画像上の特徴を有することを示す指標であるトロリ線尤度を計算し、トロリ線尤度が高い場合に、評価値が高くなるように評価値を計算する。
また、摩耗領域抽出画像生成部の後処理部４１は、摩耗領域９ａの縦方向Ｙの長さを算出するとともに、ラインごとの摩耗領域９ａの幅を算出する点も異なっている。
【0072】
上記のように、トロリ線尤度は、摩耗領域９ａがどれだけトロリ線９に近い画像上の特徴を有することを示す指標である。本変形例においては、複数の異なる要因を計算し、これらに重みを付けて加算することで、トロリ線尤度を適切に計算している。
トロリ線尤度を計算する一つの要因としては、例えば、ラインセンサ画像５０における摩耗領域９ａと考えられる領域の、縦方向Ｙ方向の長さが挙げられる。すなわち、縦方向Ｙ方向に長ければ長いほど、これはトロリ線９らしいものであり、当該領域は摩耗領域９ａである可能性が高いと考えられる。
トロリ線尤度を計算する一つの要因としては、例えば、ラインセンサ画像５０における摩耗領域９ａと考えられる領域の、縦方向Ｙ方向の長さが挙げられる。すなわち、縦方向Ｙ方向に長ければ長いほど、これはトロリ線９らしいものであり、当該領域は摩耗領域９ａである可能性が高いと考えられる。
【0073】
トロリ線尤度を計算する他の要因としては、例えば、ラインセンサ画像５０内の摩耗領域９ａと考えられる領域の偏位量、またはその微分値が挙げられる。上記のように、トロリ線９はもともとジグザグに蛇行するように設けられてはいるが、この蛇行の想定された傾斜角度以上に摩耗領域９ａと考えられる領域が大きく傾いている場合には、これはトロリ線９らしくないものであり、当該領域は摩耗領域９ａである可能性が低いと考えられる。
【0074】
トロリ線尤度を計算する他の要因としては、例えば、ラインセンサ画像５０内の摩耗領域９ａと考えられる領域の平均輝度値が挙げられる。この平均輝度値が想定される値に近いほど、これはトロリ線９らしいものであり、当該領域は摩耗領域９ａである可能性が高いと考えられる。
【0075】
トロリ線尤度を計算する他の要因としては、例えば、ラインセンサ画像５０内の摩耗領域９ａと考えられる領域の幅の、縦方向Ｙにおけるラインごとの変動量、またはその微分値が挙げられる。摩耗領域９ａは、基本的には幅が略一定となることが多いため、幅の変動量が大きければ、これはトロリ線９らしくないものであり、当該領域は摩耗領域９ａである可能性が低いと考えられる。この幅の変動量の計算には、後処理部４１により算出された、ラインごとの摩耗領域９ａの幅の値が使用される。
【0076】
上記のような要因の総数をＮとし、各要因の値をａｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）、重みをｗｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）とすると、摩耗領域抽出画像評価部は、次式により、トロリ線尤度Ｅを評価値として計算する。
【数3】
【0077】
摩耗領域抽出画像評価部は、最も評価値すなわちトロリ線尤度が高い摩耗領域抽出画像を選択し、これを基に、トロリ線偏位算出部３４、トロリ線残存直径算出部３５は、上記実施形態と同様に、偏位や残存直径を測定する。
【0078】
本第２変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に、本変形例の構成によれば、実際のトロリ線９の外観に摩耗領域９ａの画像上の特徴が近い摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線９の摩耗領域９ａの抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
特に、本変形例の構成によれば、実際のトロリ線９の外観に摩耗領域９ａの画像上の特徴が近い摩耗領域抽出画像が、残存直径や偏位を算出する摩耗領域抽出画像として選択されやすくなる。このため、トロリ線９の摩耗領域９ａの抽出精度が向上し、残存直径や偏位の算出精度も向上する。
【0079】
なお、本発明のトロリ線検測装置及びトロリ線検測方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
【0080】
例えば、上記実施形態においては、後処理部４１は説明の都合上、摩耗領域抽出画像生成部３１に含まれるように説明したが、これに限られない。後処理部４１は、摩耗領域抽出画像評価部３３に含まれていてもいいし、摩耗領域抽出画像生成部３１、摩耗領域抽出画像評価部３３の各々とは独立した機能として構成されていてもいい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、制御装置２３内の構成が変更されてもよいのは、言うまでもない。
また、上記実施形態においては、トロリ線検測装置はトロリ線偏位算出部３４とトロリ線残存直径測定部３５の双方を備え、トロリ線９の残存直径と偏位の双方を算出するように構成されていたが、これに限られない。トロリ線検測装置は、例えば、トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方のみを算出するように構成されていても構わない。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、制御装置２３内の構成が変更されてもよいのは、言うまでもない。
また、上記実施形態においては、トロリ線検測装置はトロリ線偏位算出部３４とトロリ線残存直径測定部３５の双方を備え、トロリ線９の残存直径と偏位の双方を算出するように構成されていたが、これに限られない。トロリ線検測装置は、例えば、トロリ線の残存直径と偏位のいずれか一方のみを算出するように構成されていても構わない。
【0081】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、上記第２変形例は、上記実施形態の変形例として説明したが、上記第１変形例の更なる変形例としてもよい。すなわち、トロリ線検測装置は、環境判定部を備えて環境を判定する構成としつつ、同時に、摩耗領域抽出画像評価部において、トロリ線尤度を基に摩耗領域抽出画像を評価するようにしてもよい。
例えば、上記第２変形例は、上記実施形態の変形例として説明したが、上記第１変形例の更なる変形例としてもよい。すなわち、トロリ線検測装置は、環境判定部を備えて環境を判定する構成としつつ、同時に、摩耗領域抽出画像評価部において、トロリ線尤度を基に摩耗領域抽出画像を評価するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0082】
１ 検査車両
９ トロリ線
９ａ 摩耗領域
２０、６０ トロリ線検測装置
２１ 照明
２２ ラインセンサ
２３、６１ 制御装置
３０ ラインセンサ画像生成部
３１、６３ 摩耗領域抽出画像生成部
３２、６４ 画像処理実行手順記憶部
３３ 摩耗領域抽出画像評価部
３４ トロリ線偏位算出部（トロリ線検測部）
３５ トロリ線残存直径算出部（トロリ線検測部）
４０ 画像処理部
４０Ａ コントラスト調整処理部
４０Ｂ 背景・ノイズ除去処理部
４０Ｃ 二値化処理部
４０Ｄ 補間処理部
４１ 後処理部
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ ラインセンサ画像
６２ 環境判定部
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 画像処理実行手順
９ トロリ線
９ａ 摩耗領域
２０、６０ トロリ線検測装置
２１ 照明
２２ ラインセンサ
２３、６１ 制御装置
３０ ラインセンサ画像生成部
３１、６３ 摩耗領域抽出画像生成部
３２、６４ 画像処理実行手順記憶部
３３ 摩耗領域抽出画像評価部
３４ トロリ線偏位算出部（トロリ線検測部）
３５ トロリ線残存直径算出部（トロリ線検測部）
４０ 画像処理部
４０Ａ コントラスト調整処理部
４０Ｂ 背景・ノイズ除去処理部
４０Ｃ 二値化処理部
４０Ｄ 補間処理部
４１ 後処理部
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ ラインセンサ画像
６２ 環境判定部
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 画像処理実行手順
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】