特許 7510274 列車位置検知装置

(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】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】列車位置検知装置

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20240626BHJP

   B61L 25/02 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

G06T7/00 650Z

G06T7/00 300F

B61L25/02 G

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020077307

(22)【出願日】2020-04-24

(65)【公開番号】P2021174221

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-01-30

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001292

【氏名又は名称】株式会社京三製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】山越 基玄

【審査官】真木 健彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７８７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３８２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０１４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７４３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４６３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００１６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４５９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】光岡 聖悟，鉄道車載カメラを用いた高精度位置検知技術の開発，ＳＳＩＩ２０１０ 第１６回 画像センシングシンポジウム講演論文集，日本，画像センシング技術研究会，2010年06月09日，IS4-07，P. IS4-07-1 ～ IS4-07-5

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｔ ７／００

Ｂ６１Ｌ ２５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

列車に搭載されたＧＰＳ受信機と撮像装置と車上装置とを有し、
前記撮像装置は、列車が走行する線路近傍に設定された固有の地点情報表示部を含む画像を予め撮影し、
前記車上装置は、
列車の進行上の列車位置の精度が求められる特定場所から手前の複数の地点を予め撮影した前記画像の前記地点情報表示部を含むエリアの色情報を含んだ画像特定情報と、撮影時の位置情報とを、前記特定場所ごとに区切った複数の区間ごとに格納する情報記憶部と、
速度発電機から出力する速度信号により列車の現在位置である第１位置を算出する位置検出部と、
前記位置検出部が算出した前記第１位置と、前記ＧＰＳ受信機からの信号によって得られる列車の位置である第２位置とに基づいて、前記複数の区間から列車の現在位置に関する判定を行う判定区間を選択する判定区間選択部と、
前記列車が走行中に前記特定場所の手前の所定地点に到達して前記撮像装置で撮影した走行画像の画像中で所定エリアを抽出し、この所定エリア内で少なくとも色情報を含む画像特定情報を認識する特徴抽出部と、
前記特徴抽出部で認識した前記走行画像の画像特定情報と、前記判定区間選択部で選択した前記判定区間の前記情報記憶部に記憶されている前記画像の画像特定情報とを比較して、両者が一致しているかどうか判定する画像判定部と、
前記画像判定部において画像特定情報が一致していると判定された、前記情報記憶部に記憶されている前記画像の位置情報を抽出して、列車の現在の走行位置と決定する位置情報抽出部と、
を有し、
前記判定区間選択部は、前記複数の区間のうち前記第１位置に対応する区間と前記第２位置に対応する区間とが異なる場合、前記第１位置に対応する区間から前記第２位置に対応する区間までの間の区間を前記判定区間として選択する、
ことを特徴とする列車位置検知装置。

【請求項2】

前記画像判定部は、前記走行画像の中の前記所定エリアに含まれている所定色の画素の数が、前記画像の中の前記エリアに含まれている特徴色の画素の数に対して、予め設定した割合以上であるときに、画像特定情報が一致していると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の列車位置検知装置。

【請求項3】

前記所定色の画素は、ＲＧＢそれぞれの値が予め設定した範囲内にある画素として設定されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の列車位置検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、列車の走行位置を検知する列車位置検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より一般的に、走行している列車の位置を検知するために、列車の車軸に設けた速度発電機から出力する交流信号により車輪の回転数を積算して、列車の走行距離を算出している。このように車輪の回転数を利用して列車の走行位置を検出する方法では、走行中における車輪の空転や滑走が生じると、列車の走行距離を正確に算出できなくなるので、列車の走行位置検出精度が低下してしまう。

【0003】

これに対し、例えば特許文献１に開示されるように、地上側に設置された地上子やＩＤタグ、トランスポンダ等を列車が通過するたびに、列車の走行距離を補正することが行われている。但し、そのように走行位置を補正するためには、できるだけ多くの地上子等を設置する必要があり、特に曲線部などで速度制限区間を増やす場合には、地上子等の増設や移設が必要になるので、多くの費用がかかってしまう。

【0004】

そこで、特許文献２に開示されるように、予めカメラ（撮像装置）によって線路沿いの風景や看板、目印等の地点情報表示標識を多数、撮影して位置情報と共に画像パターンとして記憶させておき、走行中に撮影した画像パターンと比較して、現在の列車の位置を検知することが提案されている。また、特許文献３には、車両に搭載したＧＰＳ受信機からの緯度・経度信号に基づいて、車両の現在位置を検出することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭６０－１５７９５７号公報

【文献】特開２００８－２４７１５４号公報

【文献】特開２００２－３３５６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記特許文献３に開示されるＧＰＳを利用した位置検出では、ある程度以上の速度で走行する列車においては十分な精度が得られないことが知られている。また、前記特許文献２に開示されるように、カメラによって撮影した画像のパターンを予め撮影した多数の画像のパターンと比較して、一致するものが記憶されているかどうか判定することは容易ではない。

【0007】

すなわち、走行中の列車から見える風景の内、近くのものは刻一刻と見え方が変化してゆくので、その中に含まれている標識等の見え方も刻一刻と変化してしまい、これを撮影した画像のパターンを記憶しているものと比較しても、一般的なパターンマッチングの手法では十分な精度が得られないことが多い。しかも、標識等の見え方は降雨や降雪の中で変化することは勿論、陽当たりによっても変化する場合がある。

【0008】

なお、地点情報表示標識を比較的遠くに設定すれば、列車の走行に伴う見え方の変化は小さくなるものの、降雨や降雪による影響は強くなってしまう。また、列車の走行に伴い遠くの地点情報表示標識との間に何らかの障害物が入ることがあり、こうなると撮影すらできなくなってしまう。これは、列車が路上を走行する路面電車の場合に特に問題になりやすい。

【0009】

本発明は以上の課題を考慮したものであり、その目的は、駅、踏切やポイント（転轍機）など高い精度が求められる場所において、列車の走行位置を精度よく、かつ安定して検知できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）本発明に係る１つの態様は、列車に搭載された撮像装置と車上装置とを有し、前記撮像装置は、列車が走行する線路近傍に設定された固有の地点情報表示部を含む画像を予め撮影し、前記車上装置は、情報記憶部、特徴抽出部、画像判定部および位置情報抽出部を有し、前記情報記憶部には、予め撮影した前記画像の前記地点情報表示部を含むエリアの色情報を含んだ画像特定情報と、撮影時の位置情報とが格納され、前記特徴抽出部は、前記列車が走行中に前記撮像装置で撮影した走行画像の画像中で所定エリアを抽出し、この所定エリア内で少なくとも色情報を含む画像特定情報を認識し、前記画像判定部は、前記特徴抽出部で認識した前記走行画像の画像特定情報と、前記情報記憶部に記憶されている前記画像の画像特定情報とを比較して、両者が一致しているかどうか判定し、前記位置情報抽出部は、前記画像判定部において画像特定情報が一致していると判定された、前記情報記憶部に記憶されている前記画像の位置情報を抽出して、列車の現在の走行位置と決定するように構成されているものである。
（２）上記（１）の態様において、前記画像判定部は、前記走行画像の中の前記所定エリアに含まれている所定色の画素の数が、前記画像の中の前記エリアに含まれている特徴色の画素の数に対して、予め設定した割合以上であるときに、画像特定情報が一致していると判定するようにしてもよい。
（３）上記（２）の態様において、前記所定色の画素は、ＲＧＢそれぞれの値が予め設定した範囲内にある画素として設定されていてもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれかの態様において、列車にはＧＰＳ受信機が搭載され、前記車上装置は、前記ＧＰＳ受信機からの信号によって得られる列車の位置情報に基づいて、前記情報記憶部に記憶されている複数の前記画像のうちから少なくとも１つの前記画像を選択する、判定区間選択部をさらに有し、前記画像判定部は、前記判定区間選択部によって選択された前記画像の画像特定情報を、前記特徴抽出部で認識した画像特定情報と比較するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明の列車位置検知装置によれば、列車の走行中に撮影した画像中で地点情報表示部を含む所定エリアを抽出し、この所定エリア内で少なくとも色情報を含む画像特定情報を認識する。そして、この画像特定情報と、予め位置情報と共に記憶した画像の画像特定情報とを比較して、両者が一致している場合に、前記記憶した画像の位置情報から列車の走行位置を決定することにより、列車が走行している現在位置を精度よく、かつ安定して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る実施形態の列車位置検知装置の概略構成を示す図である。

【図2】撮影された画像とその中の地点情報表示部の一例を示す説明図である。

【図3】車上装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】画像データをデータファイルから選択する処理の説明図である。

【図5】列車位置検知装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】情報記憶部から選択した或る線区の画像データの例を示す図である。

【図7】撮影された画像と画像データの地点情報表示部の対比を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。本明細書の実施形態においては、全体を通じて、同一の部材には同一の符号を付している。

【0014】

図１はこの発明の列車位置検知装置の概略構成を模式的に示しており、本実施形態では列車位置検出装置は、列車や路面電車等の列車１に搭載された撮像装置２（例えばカメラ）と、その動作を制御するとともに、撮影された画像のデータを取得して以下に述べるような処理を行う車上装置３と、を有する。撮像装置２は列車１が走行する線路近傍の風景や構造物（以下、風景等という）４を、例えば停留所、標識や転轍機など、固有の地点情報表示部５を含めて撮影する。

【0015】

車上装置３は、いわゆるコンピュータ装置からなり、所定のプログラムを実行して各種の処理を行う処理演算ユニット（ＣＰＵ）、この処理演算ユニットにおいて使用されるプログラムやデータを記憶するＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを備えている。一例として処理演算ユニットは、走行中に撮像装置２によって撮影された画像のデータを使用して、列車１の現在位置に関する判定を行い、この判定結果に基づいて現在位置を補正する。

【0016】

そのために車上装置３は、図３の機能ブロック図に示すように、情報記憶部７、画像処理部８、画像判定部９、位置情報抽出部１０を有している。また、この実施形態の車上装置３は、速度発電機１１から出力する速度信号により列車１の現在位置を算出する位置検出部１２と、この位置検出部１２が算出した位置情報およびＧＰＳ受信機１３からの信号に基づいて、列車１の現在位置に関する判定を行う区間を選択する判定区間選択部１４と、を備えている。

【0017】

情報記憶部７は、予め列車１を走行させながら、進路上の駅、踏切やポイント（転轍機）など列車位置の精度が求められる場所の手前において、撮像装置２によって線路近傍の風景等４を撮影し、撮影した画像から特徴となる固有の地点情報表示部５の画像のデータ（画像情報）を多数、画像データＰＤとして記憶している。

【0018】

ここで、地点情報表示部５について詳しくは、図２に一例を示すように、予めデータを採取するために列車１を走行させて、ある線区Ｋのポイントの手前を撮影する。撮影した画像Ｐの中で特徴になるものを地点情報表示部５として選定する。例えば標識や転轍機、信号機等が好ましく、駅舎の一部であってもよい。地点情報表示部５は、周囲との区別がつき易い明瞭な色（例えば黄色、赤色等で以下、特徴色という）を有していればよく、形状は問わない。また、専用の標識や看板等を設置する必要はない。

【0019】

そして、画像Ｐの中で選定した地点情報表示部５を含むように仮想線で示すエリアＡ１，Ａ２を設定する。画像Ｐは、情報記憶部７に画像データＰＤとして格納され、格納する多数の画像データＰＤは、それぞれ撮影した画像Ｐ上の地点情報表示部５の位置や選定した数が違うため、エリアの位置や数の情報を含んでいる。例えば矩形状の領域の座標を設定している。

【0020】

情報記憶部７は、画像データＰＤを列車が走行して通過する順番に記憶している。図６にある区間（線区Ｋ）の一例を示す。ポイントに達する前に正確な位置が検知できるように、ポイントの手前１５０ｍ、１００ｍ、５０ｍ地点の画像データＰＤを、列車が走行して通過する順に画像データＰＤ１、画像データＰＤ２、画像データＰＤ３を記憶している。なお、１区間（線区）に記憶する画像データＰＤの数は、１つの画像Ｐで選択される地点情報表示部５の数によって設定してもよいし、精度が求められる当該場所の安全性が求められる重要度などによって設定してもよい。

【0021】

これら多数の画像データＰＤにはそれぞれ、画像を撮影した場所の列車の位置情報、地点情報表示部５を含む選定したエリアの位置や数のエリア情報と、以下に述べる画像特定情報（少なくとも地点情報表示部５を含む選定エリアの色の情報）とが、識別子とともに格納されている。図２の画像ＰのエリアＡ１，Ａ２は、図６の画像データＰＤ２にエリアＢ１，Ｂ２として設定されエリア情報や画像特定情報および列車の位置情報が記憶されている。

【0022】

画像処理部８は、撮像装置２で撮影した画像のデータに対して一般的なノイズの除去や輝度値の階調補正等の前処理を行う。また、画像判定部９は、列車１が走行中に撮像装置２で撮影した画像Ｐと、既に撮影されて情報記憶部７に記憶されている画像データＰＤとの比較を行う。

【0023】

すなわち、列車１が走行して精度が求められる当該場所の手前において、位置情報を補正する所定地点に達すると、撮像装置２によって撮影が行われ、画像判定部９は、情報記憶部７から後述する判定区間選択部１４において選択された線区の画像データＰＤからエリア情報および画像特定情報（例えば、図６において最初に通過する予定の画像データＰＤ１のエリア数、エリアＢ１の位置（座標）および画像特定情報）を取得した後、撮像装置２で撮影した画像Ｐの当該エリアを抽出し、このエリア内の色情報等の特徴を認識する。つまり、画像判定部９は、画像データＰＤの画像特定情報と比較するために、撮影した画像Ｐの当該エリアの画像に含まれる特徴（画像特定情報）を抽出する特徴抽出部に対応している。

【0024】

例えば、列車１が線区Ｋを走行し位置検出部１２の列車の位置情報により所定地点（例えばポイントから手前１５０ｍの地点）に達すると、撮像装置２で撮影して図２に示す画像Ｐを取得する。画像判定部９は、情報記憶部７から図６に示す線区Ｋの最初に通過する予定の画像データＰＤ１を選択して、画像データＰＤ１のエリア情報および画像特定情報を取得して、図７（ａ）に示すように画像データＰＤ１のＢ１から順に画像のエリア位置が対応する画像ＰのＡ１と画像特定情報を比較する。

【0025】

そして、画像ＰのＡ１のエリア内に含まれる特徴色の画素の数をカウントする。この特徴色としては、地点情報表示部５の汚れや天候など現在の撮影時と画像データＰＤを採取（撮影）したときとの撮影条件の違いによる影響を考慮して、ＲＧＢそれぞれの値が予め設定した範囲内にある画素とすればよい。一例として、特徴色が赤である場合、ＲＧＢそれぞれ８ビットとすれば、Ｒ＝３２～２５６、Ｇ＝０～６４、Ｂ＝０～６４の画素のように設定することができる。

【0026】

このような特徴色の画素の数は、前記のエリア内に地点情報表示部５が存在している可能性を表しており、画素数の近い画像同士は、それらを撮影したときの列車の位置が近いと考えることができる。言い換えると、この実施形態の列車位置検出装置では、撮影した画像中の予め設定した所定エリア内に含まれる特徴色の画素数を、画像特定情報として用いている。

【0027】

すなわち、画像判定部９では、情報記憶部７に記憶されている多数の画像データＰＤのうち、後述する判定区間選択部１４において選択された線区の画像データＰＤと比較する。そして、画像データＰＤの所定エリア内における画像特定情報、即ち特徴色の画素数に対して、今撮影した画像Ｐの所定エリア内における特徴色の画素数が予め設定した割合（例えば６０～７０％）以上であれば、両者の画像特定情報が一致していると判定する。

【0028】

つまり、この実施形態の画像判定部９では、撮影した画像の中の所定エリアに含まれている特徴色の画素数が、この所定エリア内に含まれているはずの特徴色の画素数に対して予め設定した割合以上であるときに、画像特定情報が一致していると判定する。こうして色情報を画像特定情報とするのは、地点情報表示部５の形状パターンなどに比べて、列車１の走行に伴う見え方の変化の影響を受け難いからである。

【0029】

詳しくは、走行中の列車から見える風景の内、近くのものは刻一刻と見え方が変化してゆくので、その中に含まれている標識等の見え方も刻一刻と変化してしまい、これを撮影した画像のパターンを記憶しているものと比較しても、一般的なパターンマッチングの手法では十分な精度が得られないことが多い。しかも、標識等の見え方は降雨や降雪の中で変化することは勿論、陽当たりによっても大きく変化することがある。

【0030】

この点、画像を構成する画素の色情報、即ちＲＧＢのそれぞれの値は、列車の走行に伴う見え方の変化の影響を受け難い。色情報は、ＲＧＢそれぞれの値が予め設定した範囲内にあるものとして設定しているので、経年劣化や汚れの付着による変化に対しても比較的安定である。また、陽当たりの変化による影響は、画像の輝度情報には比較的強く現れる一方、色情報への影響はそれほど強くはない。

【0031】

すなわち、地点情報表示部５に直射日光が当たるような場合、その陽当たりの変化によって地点情報表示部５の見え方が大きく変化することがあるが、その場合でも画素の色情報は輝度情報ほどには変化しない。また、降雨や降雪の中で地点情報表示部５の見え方が大きく変化しても、色情報の変化はそれほど大きくない。よって、前記のように色情報を主として用いることで、画像の一致について誤って判定することを抑制できる。

【0032】

なお、前記の例とは反対に、画像判定部９で認識した画像における特徴色の画素数（画像特定情報）に対して、記憶されている画像における特徴色の画素数が予め設定した割合（例えば６０～７０％）以上である場合に、画像特定情報が一致していると判定するようにしてもよい。また、その割合の具体的な数値は、地点情報表示部５の設置状況によっても異なるので、実験等によって設定することが好ましい。

【0033】

より具体的には、図７（ａ）に示すように、画像データＰＤ１のＢ１と画像ＰのＡ１の画像特定情報を比較して、特徴色の画素数が予め設定した割合に満たなかった場合は、画像データＰＤ１のＢ２と画像ＰのＡ２を比較せずに、次の画像データＰＤ２を選択してエリア情報および画像特定情報を取得する。すなわち、画像全体を比較対象とせずに画像の一部のエリアを比較対象とすることで判定時間が短くなる。

【0034】

そして、図７（ｂ）に示すように、画像データＰＤ１の次の画像データＰＤ２のＢ１から順に、画像のエリア位置が対応する画像ＰのＡ１と画像特定情報を比較して、特徴色の画素数が予め設定した割合以上であれば両エリアの画像特定情報が一致していると判定する。次に画像データＰＤ２のＢ２と、画像データＰＤ２のＢ２に画像のエリア位置が対応する画像ＰのＡ２との画像特定情報を比較する。

【0035】

画像データＰＤ２のＢ２と画像ＰのＡ２の画像特定情報を比較して、特徴色の画素数が予め設定した割合以上であれば両エリアの画像特定情報が一致していると判定する。これで、画像データＰＤ２の所定エリア全てが一致し、画像データＰＤ２と画像Ｐが一致したことになり、画像データＰＤ２の列車の位置情報（１００ｍ）が走行中の列車１の現在位置として決定することになる。

【0036】

ここで、画像データＰＤ２のＢ２と画像ＰのＡ２の画像特定情報を比較して、特徴色の画素数が予め設定した割合に満たなかった場合は、次の画像データＰＤ３を選択しエリア情報および画像特定情報を取得することになる。

【0037】

そして、次の画像データＰＤ３の各エリアに対して画像Ｐの当該エリアと比較しても特徴色の画素数が予め設定した割合に満たなかった場合は、情報記憶部７に記憶されている線区Ｋの全ての画像データＰＤが不一致となり、画像Ｐと一致する画像が情報記憶部７に記憶されていないか、判定できないほど撮影条件が違ったことになる。

【0038】

画像Ｐと一致する画像データＰＤがない場合は、列車１は再び撮像装置２で撮影して、新たな画像Ｐを画像データＰＤ１から順に比較することになる。画像データＰＤと画像Ｐの画像特定情報が一致して列車１の現在位置が決定するか、位置検出部１２の補正前の十分な精度が得られない列車の位置情報による当該場所に到達するまで繰り返してよい。また、所定回数以上、繰り返された場合、異常信号を出力して終了し、列車１の運転席に警告灯等を設置して運転手にその旨を報知してもよい。

【0039】

前記のように画像判定部９において、撮影した画像と画像特定情報の一致する画像が、情報記憶部７に記憶されていると判定されたとき、位置情報抽出部１０では、その一致している画像と共に格納されている列車の位置情報（即ち、当該画像を撮影したときの列車１の位置情報）を抽出して、列車１の現在の走行位置として決定する。この決定した位置情報を基に位置検出部１２は、列車１の位置情報を補正する。

【0040】

こうして補正された列車１の現在位置に基づいて、列車の運転に係る制御が行われる。すなわち、例えば、車上装置３の速度制御部（図示せず）が、補正後の列車１の位置に対応する区間毎の制限速度情報を読み出して、速度発電機１１からの信号により速度検出部（図示せず）から出力される列車１の走行速度が、前記の読み出した制限速度以下になるように、列車の運転に制御を実行する。

【0041】

判定区間選択部１４では、位置検出部１２の列車の位置情報による列車１の現在位置と、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）によって得られる列車１の位置に基づいて、前記画像判定部９による判定を行う区間（線区）が選択される。すなわち、本実施形態の列車１にはＧＰＳ受信機１３が搭載されており、車上装置３は、そのＧＰＳ受信機１３からの信号と、位置検出部１２からの列車の位置情報とに基づいて、前記のような判定を行う区間を選択する判定区間選択部１４も備えている。

【0042】

具体的には、図４に模式的に示すように、情報記憶部７には列車１の進行上の駅、踏切やポイントなど列車位置の精度が求められる場所ごとに区切った区間である線区を設定し、線区Ａ～Ｄそれぞれの列車位置の精度が求められる所定場所に到達するまでに、列車位置を特定するための多数の画像データＰＤが線区ごとに記憶され画像データファイルが格納されている。そして、本実施形態では、位置検出部１２から補正前の列車１の位置と、ＧＰＳ受信機１３からの信号によって得られる列車１の位置とに基づいて、以下のように線区Ａ～Ｄが選択される。

【0043】

例えば線区Ａでは列車１は駅を出発したばかりで位置検出部１２の列車の位置情報の誤差は少ないため、列車１の位置補正は線区Ｂ以降が対象となる。列車１が線区Ｂを走行中に、位置検出部１２の列車の位置情報から列車１が所定地点に到達し撮像装置２で撮影すると、判定区間選択部１４は、位置検出部１２の列車の位置情報が、列車１が線区Ｂを走行中であることを示し、且つＧＰＳ受信機１３からのＧＰＳ信号が、列車１が線区Ｂを走行中であることを示しているとき、情報記憶部７の画像データファイルから線区Ｂに含まれる画像データＰＤ（図の例では４個の画像）を選択して、画像判定部９に送る。

【0044】

また、判定区間選択部１４は、位置検出部１２の列車の位置情報が、列車１が線区Ｂを走行中であることを示したが、ＧＰＳ受信機１３からのＧＰＳ信号が、列車１が線区Ｄを走行中であることを示しているとき、情報記憶部７の画像データファイルから線区ＢからＤに含まれる画像データＰＤ（図の例では９個の画像）を選択する。

【0045】

このように列車１の位置検出部１２およびＧＰＳ受信機１３からの走行位置に関する情報に基づいて選択した区間（線区）の画像データＰＤのみを、画像判定部９による判定に供することによって、画像特定情報の一致を判定する処理の遅延を防止することができる。列車１の走行する線区の全体に沿って記憶されている多数の画像のデータの全てと画像特定情報を比較するのは、徒に処理の演算量の増大を招き、その遅延につながるからである。

【0046】

次に、本実施形態の列車位置検出装置によって列車１の走行位置を補正する車上装置３の処理について、図５のフローチャートを参照して具体的に説明する。このフローチャートに示すルーチンは、列車１が走行を開始すると、予め設定した時間（例えば１００ミリ秒）毎に繰り返し実行される。

【0047】

ルーチンが開始すると、まず、ステップＳ１において、位置検出部１２の列車の位置情報による列車１の走行位置から、精度が求められる当該場所の手前、列車１の位置を補正する所定地点に到達したか確認を行い、所定地点に到達していない場合は、否定判定（ＮＯ）となって、到達するまで繰り返して確認を行う。

【0048】

列車１が走行して駅、踏切やポイントなど列車位置の精度が求められる場所に近づき、位置検出部１２の列車の位置情報により列車１が位置を補正する所定地点に達すると肯定判定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ２において撮像装置２が動作され、走行する線路近傍の風景等４を撮影し地点情報表示部５を含む画像Ｐが撮影される。こうして撮影された画像Ｐのデータは車上装置３の画像処理部８に出力され、前述のように撮影した画像Ｐに対して一般的なノイズの除去や輝度値の階調補正等の前処理が行われる。

【0049】

こうして前処理を行った画像Ｐが画像判定部９に出力される一方、これと並行して、判定区間選択部１４により、前述のように位置検出部１２の列車の位置情報と、ＧＰＳ受信機１３からの信号によって得られる列車１の位置情報とに基づいて比較の対象となる区間（線区）が選択され、情報記憶部７の画像データファイル（多数の画像データＰＤ）から選択された区間（線区）の判定に供する少なくとも１つの画像データＰＤが選択される（ステップＳ３）。

【0050】

画像判定部９では上述したように判定区間選択部１４によって送られた画像データＰＤから列車１が最初に到達する予定の１つの画像データＰＤ（図６の画像データＰＤ１）を選択し（ステップＳ４）、当該画像データＰＤと画像Ｐの画像特定情報の比較が行われ（ステップＳ５）、撮影された画像Ｐの画像特定情報、即ち画像の中の所定エリアに含まれている特徴色の画素数が、画像データＰＤの所定エリアに含まれている特徴色の画素数（言い換えると、所定エリア内に含まれているはずの特徴色の画素数）に対して予め設定した割合以上であるときに、画像特定情報が一致していると判定される。

【0051】

そして、画像特定情報が画像データＰＤのエリアと一致しない場合は、否定判定（ＮＯ）となって、判定に供する画像データＰＤの全てを画像Ｐと比較したか確認し（ステップＳ６）、選択した全ての画像データＰＤを画像Ｐと比較していないと否定判定（ＮＯ）となって、次の画像データＰＤ（図６の画像データＰＤ２）を選択してステップＳ４に戻り、前記の処理を繰り返す（ステップＳ４～Ｓ６）。

【0052】

また、ステップＳ６において、判定に供する画像データＰＤの全てを画像Ｐと比較したか確認し、選択した全ての画像データＰＤを画像Ｐと比較した場合、すなわちステップＳ３で選択した全ての画像データＰＤと画像Ｐが一致していない場合は、肯定判定（ＹＥＳ）となってステップＳ２に戻り、前記の処理を繰り返す（ステップＳ２～Ｓ６）。なお、前述のようにステップＳ６で肯定判定の場合は、位置検出部１２の位置情報による精度が求められる当該場所に到達するまで繰り返してもよいし、肯定判定が所定回数以上、繰り返された場合、異常信号を出力するようにして終了してもよい。

【0053】

ステップＳ５において、画像データＰＤの各エリアの画像特定情報が画像Ｐの当該エリアの画像特定情報と全てが一致した場合は、肯定判定（ＹＥＳ）となって、画像判定部９がその旨を示す信号を位置情報抽出部１０に出力する。

【0054】

位置情報抽出部１０では、前記の画像特定情報が一致した画像データＰＤに格納されている位置情報（即ち、当該画像を撮影したときの列車１の位置情報）を抽出し、これを列車１の現在の走行位置と決定して（ステップＳ７）、位置検出部１２に出力する。これを基に位置検出部１２は、列車１の走行位置すなわち列車の位置情報を補正して（ステップＳ８）、ルーチンが終了する。

【0055】

以上、説明したように本実施形態の列車位置検知装置によれば、列車１の走行中に撮影した画像Ｐで、記憶している画像データＰＤの地点情報表示部５を含むエリア位置に対応する当該エリアを抽出し、このエリア内に含まれる特徴色の画素数を画像特定情報として認識する。そして、この画像Ｐの画像特定情報と予め記憶した画像データＰＤの画像特定情報とを比較して、両者が一致している場合に、その画像データＰＤの位置情報から列車１の走行位置を決定する。

【0056】

こうして特徴色によって認識するようにすれば、地点情報表示部５を列車１から比較的近くに設定しても、列車１の走行に伴う見え方の変化の影響を受け難くなる上に、陽当たりや降雨、降雪の影響も比較的受け難くなる。また、地点情報表示部５を遠くに設定しなくてもよいので、このことによっても降雨や降雪の影響を受け難くなり、また、間に何らかの障害物が入る心配が少なくなる。

【0057】

よって、従来例のように撮影した画像中の対象物、標識の形状などを記憶してある画像と比較するのに比べて、判定の精度が高くなり、かつ安定する。そして、この判定結果に基づいて列車１の走行位置を所要の精度で安定して検出することができる。しかも、画像中の所定エリア内で特徴色の画素数を数えて比較するだけなので、複雑なパターンマッチング等に比べると処理の演算量が少ない。

【0058】

さらに、本実施形態では、撮影した画像の画像特定情報を、線区の全体に沿って記憶されている多数の画像の全てと比較するのではなく、位置検出部１２やＧＰＳ受信機１３からの信号によって得られる列車１の位置情報に基づいて、情報記憶部７の画像データファイルから選択した区間の画像のみと、比較するようにしている。このことによっても処理の演算量を少なくすることができ、画像判定部９による判定の遅延を抑制できる。

【0059】

加えて、前記のように特徴色によって認識するようにした場合、地点情報表示部５は認識し易い明瞭な色を有していればよく、その形状や材質についての制限は厳しくない。よって、地上に位置目盛を有する看板や目印など専用の標識をわざわざ設置する必要がなく、はっきりした色の標識や転轍機など既存の設置物を利用したり、或いは既存の設置物、構造物に塗装したりするだけでよいから、コスト面でのメリットも大きい。

【0060】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

【0061】

例えば、上述の実施形態では画像特定情報として、画像中の所定エリア内に含まれる１つの特徴色の画素数を用いているが、これに限らず、２つ以上の特徴色を設定し、それらの画素数を組み合わせてもよい。また、特徴色の画素数だけでなく、所定エリア内に含まれる地点情報表示部５の輪郭など、形状についての特徴も組み合わせて、画像特定情報とすることもできる。

【0062】

また、上述の実施形態では列車１にＧＰＳ受信機１３を搭載した場合について説明しており、このＧＰＳ受信機１３からの信号によって得られる列車１の位置情報に基づいて、比較する画像データＰＤを選択するようにしているが、これにも限定されない。すなわち、ＧＰＳ受信機１３を搭載していない場合に、位置検出部１２からの信号によって得られる列車１の位置情報に基づいて、比較する画像のデータを選択するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１；列車、２；撮像装置、３；車上装置、４；風景等、５；地点情報表示部、
７；情報記憶部、８；画像処理部、９；画像判定部、１０；位置情報抽出部、
１１；速度発電機、１２；位置検出部、１３；ＧＰＳ受信機、１４；判定区間選択部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】