列車の停止検知システム並びに列車の移動速度及び位置検出システム
【課題】地上子位置からの列車の移動距離が長いと停止位置の検出精度が悪く、停止位置から反対方向への移動量に制限があり、また、列車の停止判定時に所定速度以下が検知できず数秒間の待ち時間によるタイムラグにより、ラッシュ時の列車の運転密度が低下する問題点があった。
【解決手段】列車の停止検知システムが、列車に搭載され画像信号を周期的に撮影する撮像部と、各駅の検出物体のテンプレート画像と、検出物体から停止位置までのオフセット距離を保持する検出物体情報保持部と、撮像部により撮影された画像から検出物体を検出して検出物体までの距離を元にして列車位置を検出する列車位置検出部と、撮影部により撮影された画像から列車の走行速度を検出する移動速度検出部と、列車位置検出部と移動速度検出部の結果を用いて列車が規定の停止位置に停車したことを判定する列車停止判定部とを有する。
【解決手段】列車の停止検知システムが、列車に搭載され画像信号を周期的に撮影する撮像部と、各駅の検出物体のテンプレート画像と、検出物体から停止位置までのオフセット距離を保持する検出物体情報保持部と、撮像部により撮影された画像から検出物体を検出して検出物体までの距離を元にして列車位置を検出する列車位置検出部と、撮影部により撮影された画像から列車の走行速度を検出する移動速度検出部と、列車位置検出部と移動速度検出部の結果を用いて列車が規定の停止位置に停車したことを判定する列車停止判定部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラットホームに対する列車の停止位置を検出する列車の停止位置検出システムに関するものである
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道の駅には、プラットホームに自動ドア付きの柵が設けられ、列車の移動中や不在時に、線路内に立ち入ることができないようにする設計となりつつある。駅側のドアは、列車の停車時にのみ列車側のドアといっしょに自動開閉し、乗降客の安全を確保するものである。
【０００３】
ドアを開放する際には、列車が規定の位置に停止したことが必要条件となる。このため、駅構内の線路上に設置された地上子により列車が規定の位置に到達したことを検知するとともに、列車の車輪に設置された回転センサーを用いて列車の速度を検出し、速度が０となったと判断することにより、ドアの開閉装置に知らせ、ホーム側のドアとともに自動的に開放するものである。
【０００４】
従来システムでは、ホームドアの施工誤差によって列車停止位置をずらす必要ができた場合でも、地上子を移設することなく列車が所定範囲内に停止しているか否かを判定できるようにするために、車輪の回転量に基づいて地上子設置位置からの列車の移動距離を求め、該移動距離が所定範囲内であるか否かを判定する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記従来例における速度０の判定は、回転センサーは低速では精度が落ちるため、一定速度以下になったことを検出後、所定の時間（たとえば１０秒程度）待ってから列車が停止したとみなし、ドア開閉装置に伝える方法が開示されている。また、他の従来システムでは、信号機を検出して信号機までの距離を算出する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４８７７０号公報
【特許文献２】特開２００８−７０３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来システムでは、列車の移動時に車輪の滑りが発生してしまうので、地上子設置位置からの列車の移動距離が長くなるほど停止位置の検出精度が悪くなり、列車停止位置の列車進行方向への移動量には制限がある。また、列車（車上子）が地上子の上を通過しなければ列車の移動距離の算出を開始できないので、列車停止位置の反列車進行方向への移動量にも制限がある。
【０００８】
また、列車の停止判定には、所定速度以下が検知できないため、安全性の問題から数秒間の待ち時間が必要であるが、このために、実際に列車が停止してからのタイムラグが生じる。このようなタイムラグは、ラッシュ時の運転密度の低下につながり、乗降客にはじれったさを与える要因となる。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、より柔軟に列車停止位置のずれに対応でき、なおかつ列車の停止判定のタイムラグを小さくできる列車停止システム提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る列車の停止検知システムは、列車に搭載され、画像信号を周期的に撮影する撮像部と、各駅毎に検出物体のテンプレート画像と、検出物体から停止位置までのオフセット距離を保持する検出物体情報保持部と、撮像部により撮影された画像から、検出物体を検出して検出物体までの距離を元にして列車位置を検出する列車位置検出部と、撮影部により撮影された画像から、列車の走行速度を検出する移動速度検出部と、列車位置検出部と移動速度検出部の結果を用いて、列車が規定の停止位置に停車したことを判定する列車停止判定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る列車の停止検出システムによれば、列車位置検出部は、撮影した画像により列車位置を検出するため、従来システムよりも列車の停止位置を広い範囲で精度良く算出でき、より柔軟に列車停止位置のずれに対応できる。
【００１２】
また、移動速度検出部は、撮影した画像により列車速度を検出するため、撮影周期を十分に短くすることにより、列車の停止を瞬時に判定することができる。両者の判定結果を用いることにより、広い範囲で精度良い停車位置の判定が可能となり、列車が実際に停止してから、ドアを開放するまでのタイムラグを最小とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明に係る第一の実施例を説明する図である。
【図２】図２は検出物体情報を説明する図である。
【図３】図３は検出物体を撮影したカメラ画像例を示す図である。
【図４】図４はテンプレートマッチングに用いる画像例を示す図である。
【図５】図５は移動速度検出に使用するカメラ画像を示す図である。
【図６】図６は移動速度検出部の処理フローを示す図である。
【図７】図７は地上子と検出物体の位置関係の相関を示す図である。
【図８】図８は本発明に係る第二の実施例を説明する図である。
【図９】図９は撮像部配置補正を行う際のシーケンス図である。
【図１０】図１０は検出物体情報を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に本発明に係る列車の停止検知システムの一例を示す。本発明における列車の停止検知システム１００は、少なくとも撮像部１０１、列車位置検出部１０２、検出物体情報保持部１０３、移動速度検出部１０４、列車停止判定部１０５から構成される。１２０はドア開閉制御部であり、列車の停止検知システムからの列車停止情報の通知により、ドアの開放を行う。図には記載していないが、ドアの開閉は、駅のプラットホーム側の状態にも依存する。１１１は駅構内の列車の停止位置を示す。
【００１６】
列車の停止検知システム１００は、列車１１０に搭載され、軌道１１２上を走行する列車１１０が、停止位置１１１において停止したことを検出し、列車１１０のドアの開閉を制御するドア閉制御部１２０に通知するものである。
【００１７】
以下に、列車の停止検知システム１００の構成を詳細に説明する。図１の１０１は、撮像部である。撮影部１０１は、列車に搭載され、列車の外部環境を周期的に撮影し、画像信号を出力する機能を有する。たとえば、工業製品として販売されている画像処理用カメラなどを用いることが可能である。撮像部は、必要に応じて複数用いれば、検出物体を柔軟に選択でき、西日などの環境条件に対応することが可能となる。一般的なカメラでは、１秒間に約３０フィールドの画像が撮影可能であり、駅構内での列車速度の検出には十分対応可能である。
【００１８】
図１の１０２は列車位置検出部である。列車位置検出部１０２は、撮像部によって撮影された画像を画像解析し、後述する検出物体情報保持部１０３に定義された検出対象となる検出物体を画像認識により検出し、その大きさから逆算することによりカメラの撮影位置すなわち列車位置を検出する。
【００１９】
たとえば、「人とくるまのテクノロジー展２００８」では、カメラによって撮影された画像から道路標識を自動認識する画像認識技術が紹介されている。このような画像のテンプレートマッチングを用いることにより、撮影された画像から、特徴のある物体を認識することが可能である。あるいは、上述のように、特許文献２には、信号機を検出して、信号機までの距離を算出する方法が開示されている。
【００２０】
図１の１０３は検出物体情報保持部である。検出物体情報保持部１０３は、前記列車位置検出１０２の画像処理に用いるためのテンプレートデータなどから構成される検出物体データ２００を保持する。また、検出物体情報保持部１０３は、テンプレートデータと関連付けて、各駅毎に、車両の停止目標からみた検出物体の相対的位置座標データを持つ。
【００２１】
また、検出物体は、実際に停車する位置に設置されていなくともよく、実際の停車位置までのオフセット距離を合わせて保持しても良い。テンプレートデータがあればよいので、駅毎に特徴のある物体を抽出し、柔軟に対応することが可能である。
【００２２】
また、位置座標データは従来の地上子からのオフセット情報として保持しても良い。図２に検出物体情報保持部に保持される検出物体データテーブル２００の例を示す。２００は、検出物体データを管理するテーブルであり、各行が、一つの検出物体に関するデータを表す。２０１は、駅名フィールドを表し、どこの駅の情報であるかを示す。
【００２３】
２０２はテンプレートフィールドを表し、テンプレート画像情報である。２０３は、検出物体の存在する位置座標の基点となる絶対座標を表す。通常は、地上子から車上子を経由して得られる座標値データと一致するものとなる。２０４〜２０６は、それぞれｘ、ｙ、ｚ座標値を表し、基点座標２０３からのオフセット値を表す。各駅に対して、検出物体は１つとは限らず、複数データを保持しても良い。このようにすることにより、情報を冗長化して安全性を向上することができる。
【００２４】
２１０で示した行は、Ａ駅における検出物体情報を表し、テンプレート画像Ａ２と、座標基点が地上子Ａ１であり、当該検出物体が地上子Ａ１から相対座標（１、−５，１）の位置に存在することを表す。ここでは相対座標で説明するが、絶対座標で記載してもよい。これは単に計算処理上のオフセット計算だけの問題であるが、一般にあまり大きな数値を直接扱わないほうが計算精度上は都合がよい。
【００２５】
図３に、カメラで撮影されたカメラ画像の例３００を示す。カメラは列車の前方を撮影し、軌道３１０が撮影されている。同時に、軌道周囲に配置された検出物体Ａ１およびＡ２が撮影された状態を示したものである。３１１は地上子Ａ１を示し、実際の車両の停止位置を車上子との通信によって車上に伝えるものである。
【００２６】
３０１は、検出物体Ａ１を表し、軌道周辺に設置された標識等の構造物である。列車の運転員が目視確認のために使用する停止目標用の標識や、駅の看板など、カメラで撮影して認識可能な物体で、かつ恒常的に存在する物体であれば、任意の物体が利用可能である。同様に、３０２は検出物体Ａ２を示す。
【００２７】
図４は、検出物体Ａ１のテンプレート画像例を示す図である。４０１はテンプレートＡ１を表し、二次元の画像情報である。検出物体の実空間における大きさ情報（高さＨと幅Ｗ）が画像情報に対して関連づけられ、テンプレートマッチングによってカメラ画像からテンプレートＡ１にマッチする範囲を認識することにより、カメラの画角、設置角度、列車内における設置位置を予め保持することにより、カメラ画像内に占めるサイズから逆算して検出物体までの距離を求めることができる。
【００２８】
このような演算を検出物体Ａ２もしくはＡ３に対して実施してサンプル数を増やすことで、距離の推定精度を向上することが可能である。また、検出物体情報保持部では、各検出物体について、特定の地上子からの位置関係を持ち、図７に示すような、列車１１０の進行方向に対して、検出物体３０１−１は、地上子７０２−１より手前に存在し、検出物体３０１−１および３０１−２は、地上子７０２−１と７０２−２の間に存在し、検出物体は地上子７０２−２より以遠に存在していことが予めわかっている。
【００２９】
一方、車上子７０１は、各地上子と通信を行い、地上子の識別情報を取得している。従って、列車位置検出部１０２は、車上子より、通過した車上子の識別情報を取得することにより、検出物体の候補を絞り込むことが可能である。
【００３０】
図１の１０４は、移動速度検出部である。移動速度検出部１０４は、カメラで撮影された画像を解析することにより、列車の移動速度を検出する。この機能は、１０２の列車位置検出部によって検出した列車位置を得られた画像周期によって除算を行い、移動速度を検出することでも適用可能であるが、検出物体がカメラ画像で得られる範囲内に限られるため、停止位置のずれに柔軟に対応することができない可能性がある。１０４では、検出物体を特定の物体に限らず、車両周辺に存在するあらゆる停止物体を対象として移動速度を検出する。
【００３１】
図５は、検出物体が存在しない場合でも移動速度を検出する際に利用可能なカメラ画像の例である。５００はある瞬間のカメラ画像を示す。カメラ画像３００と同様に軌道３０１が画像内に映っている例である。５０１〜５０５は、カメラ画像上に設定した部分領域の範囲を示す。図では、５つの部分領域を示すが、対象となる駅、カメラの設置位置によって、適切な位置に、一つ以上の部分領域を設定する。
【００３２】
図６には、移動速度検出部１０４における処理フローを示す。ステップＳ６０１は、カメラ画像が得られる一定周期Δｔ秒毎に、ステップＳ６１０以下の処理を繰り返し実行することを示す。ステップＳ６１０は撮像部１０１から、カメラ画像を取得するステップを示す。カメラ画像は、濃淡もしくは色情報を保持する画素データの集合であり、２次元の画像情報である。図５に示すように、２次元の各画素は、カメラ画像座標系のｘ座標値、ｙ座標値によって一意に指定することができる。
【００３３】
ステップＳ６１２は、図５に示すような、カメラ画像上に設定した部分領域５０１〜５０５の各領域の画像を抽出し、ステップＳ６２０〜ステップＳ６３０の処理を行う。ステップＳ６２０は、部分領域内の特徴点を抽出する画像処理解析を行うステップである。ここで特徴点とは、部分領域内で、軌道に対して静止した任意の物体を表す。検出できる特徴点は、検出手法に依存して変わる。たとえば、検出手法として、エッジ解析処理を用いると、画像上のエッジ部分すなわち輝度変化の大きい部分が抽出される。
【００３４】
そのうち最も輝度変化の高い部分を選択すれば、翌周期のカメラ画像でも、同様の輝度変化の大きい点が選択される可能性が高いため、現在のカメラ画像で得られた画像上での検出位置を、翌周期のカメラ画像の検出位置と比較することにより、１周期の間に移動した距離が求められる。ただし、単純にこの処理を繰り返しても、検出誤りや、カメラ画像の誤差による精度劣化が発生するため、以下の処理を行う。
【００３５】
ステップＳ６２２では、検出精度の判定を行う。ステップＳ６２０で得られた特徴点について、エッジ解析処理を実施した場合は、輝度変化の絶対量が所定の値を超えるか否かを判定し、所定の値を超える場合に、有効な値として採用し、所定の値以下であれば、無効な値として破棄する処理である。
【００３６】
ステップＳ６２４は、有効な値として、過去Ｎフレーム分の有効データに対してステップＳ６３０も処理を行う。ステップＳ６３０は、有効データの平均値を算出し、この値を当該部分領域における検出速度として出力する処理である。ステップＳ６１４は、定義された全ての部分領域に対する検出速度の値を、さらに平均化し、全体の検出速度として出力する処理を示す。
【００３７】
以上のような処理により列車の移動速度を検出することにより、検出物体がカメラ画像に撮影されていない状態でも、列車の移動速度を検出することが可能となる。また、Ｎフレームは、１０フレーム程度あればよく、１／３秒以下の遅延で移動速度を検出することが可能である。
【００３８】
図１の１０５は列車停止判定部である。列車停止判定部１０５は、列車位置検出部１０２および、移動速度検出部１０４から得られた情報を用いて、列車が規定の位置に停車したか否かを判定する。すなわち、列車位置検出部１０２から、ある時刻に得られた列車位置情報に対し、常時、移動速度検出部１０４から得られる移動速度情報を用いることにより、常に列車の位置を把握することが可能である。この情報に従い、当該駅の停止位置に列車が到達し、かつ移動速度が０となることを検出した場合に、ドア開閉制御部１２０に対し、列車の停止完了を通知する。
【００３９】
以上のような構成とすることにより、従来システムよりも列車の停止位置を広い範囲で精度良く算出でき、より柔軟に列車停止位置のずれに対応できる。さらに、列車の停止を十分短い時間内に判定することができ、両者の判定結果を用いることにより、広い範囲で精度良い停車位置の判定が可能となり、列車が実際に停止してから、ドアを開放するまでのタイムラグを最小とすることが可能となる。
【実施例２】
【００４０】
図８に、本発明に係る第二の実施例を示す。本発明の実施例２は、第一の実施例の構成に加え、撮像部配置補正部８０１を有するところを特徴とする。本発明に係る列車の停止検知システムでは、列車位置検出部１０２における検出物体のサイズ情報や、移動速度検出部１０４における速度情報の算出に、撮像部１０１が列車における設置の位置、高さ、角度が必要であり、このようなパラメータのずれは、検出誤差につながる。
【００４１】
たとえ、列車１１０内での撮像部１０１の固定方法には十分な強度を保っていても、列車停車時の乗客が乗り降りすることによる列車の高さの変動や、列車走行時の車体の揺れによる一時的な角度の変動が発生しうる。撮像部配置補正部８０１はこのような撮像部配置の変動を補正するものである。
【００４２】
図９に、駅における列車停車時の、撮像部配置補正部８０１のシーケンス図を示す。上から下に伸びる矢印９００は、時間軸を示し、列車が駅に停車してから乗客の乗降を経て再び走行開始するまでの時間経過を示す。Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、その間の時刻を示す。
【００４３】
Ｔ１は、列車が停止完了した時刻、Ｔ２はドアの開放を開始する時刻、Ｔ３はドアの開放が終了する時刻、Ｔ４はドアの閉鎖を開始する時刻、Ｔ５はドアの閉鎖が完了し、列車が再び走行を開始し始める時刻を表す。
【００４４】
ステップＳ９０１は、列車の状態を表し、時刻Ｔ１からＴ５までは停止状態、Ｔ５以後は走行状態であり、Ｔ３からＴ４の間に乗客の乗降が行われる。ステップＳ９１０〜ステップＳ９１３は、ドア開閉制御部の処理ステップを示し、時刻Ｔ１にて列車の停止検知情報を受け、ドアの開放指示することにより、列車のドアを開くとともに、撮像部配置補正部に対し、ドア開放状態に移行することを通知する。
【００４５】
撮像部配置補正部では、ステップＳ９２０にてドア開放状態の通知を受けると、列車位置検出部１０３に対して、補正開始の指示を通知する。列車位置検出部は、補正開始通知を受けると、ステップＳ９３０にて、当該時刻における、乗客乗降前の画像を撮像部から取得し、記憶する。
時刻Ｔ４において、ドア開閉制御部は、ステップＳ９１２において、ドア閉鎖開始時に、ドア閉鎖状態に移行することを、撮像部配置補正部に通知する。
【００４６】
撮像配置補正部は、ドア閉鎖状態通知を受けると、ステップＳ９２１にて、列車位置検出部に対して、補正終了の指示を通知する。列車位置検出部は、補正終了通知を受けると、ステップＳ９３１にて、再度当該時刻における乗客乗降後の画像を撮像部から取得する。さらに、列車位置検出部は、ステップＳ９３０にて記憶した画像と、ステップＳ９３１にて取得した画像とに対して画像解析を行い、相関計算を行うことにより、双方の画像に撮影された同じ物体を検出する。同じ物体が両者の画像間で移動した距離を求めることにより、乗客の乗降前後で撮像部の配置の変化量を算出する。
【００４７】
この計算は、ステレオカメラの原理によって算出することが可能である。あるいは、以下のような処理を行うこともできる。停車位置において撮影された画像内に、検出物体情報保持部１０３に保持された検出物体のいずれかが映っている場合は、検出物体の配置情報、撮影された画像のサイズ情報をから逆算することにより、撮像部の配置補正情報を得ることが可能である。
【００４８】
これには、たとえば、上記の特許文献２に開示されるような方法を用いることが可能である。この場合は、開放タイミングでの処理は不要となり、閉鎖タイミングにおいて、補正処理を実施すればよい。以上の構成により、列車の高さが乗客の乗降等によって変動しても、撮像部の配置情報を補正して、変動の影響を受けない列車の停止検知システムを提供することが可能となる。
【実施例３】
【００４９】
図１０は、本発明の第３の実施例において、利用する検出物体情報１０００を説明する図である。第一の実施例における検出物体情報２００との違いは、２００に加え、部分領域情報フィールド１００１を有することである。
【００５０】
撮像部が撮影する軌道の状態は、駅によって異なり、移動速度検出部１０４において検出可能な特徴点の配置状態が異なる可能性がある。このような場合でも安定して移動速度を検出するために、部分領域情報フィールド１００１を追加するものである。部分領域情報フィールド１００１には、移動速度検出部１０４における部分領域のパターン情報を保持する。
【００５１】
移動速度検出部１０４は、当該列車位置の付近であることを、列車位置検出部１０２より通知を受けるとともに、検出領域情報を取得する。検出領域情報は、カメラ画像内のどのような位置にいくつの部分領域を配置するかというパターン情報と、当該部分領域内の基準面情報によって構成される。
【００５２】
具体的には、カメラ画像の座標系における点列により、画像解析するための部分領域を指定することにより部分領域の配置パターンを提供し、当該部分領域の規準となる面が、垂直か水平かを表す法線情報と、撮像部からの距離情報とを提供する。当該情報を用いて、移動速度検出部１０４は、カメラ画像上の特徴点の座標情報から、実空間での座標情報に精度よく変換することが可能となる。以上のような構成とすることにより、軌道の状態の変動に対して安定して移動速度を検出することが可能となる。
【実施例４】
【００５３】
以上の実施例は、主に駅プラットホームでの停車時におけるシステムとして説明をしたが、本発明は、駅間を移動する列車の移動速度および位置検出システムとして利用することも可能である。
【００５４】
上記の実施例１〜３では、検出物体情報保持部１０３には、駅周辺の検出物体情報のみであるが、本実施例では、検出物体情報保持部１０３には駅間に存在する物体を登録することにより対応可能である。また、駅構内と駅間では、列車の速度域が異なる。
【００５５】
このため、移動速度検出部における検出領域を、速度域に対応して変更する必要がある。具体的には、撮像部１０１は一定周期で画像信号が更新されるため、１周期における列車の移動量が、最低限一つの検出領域内に収まる必要がある。
【００５６】
撮像部１０１内の画像信号内で、遠方の領域は、一定周期内に移動する量は小さく、逆に近傍領域は、大きくなるため、移動方向に対して、遠方領域から近傍領域になるほど検出領域を大きく取る必要があり、この大きさが速度域によって異なる。鉄道では、軌道上の位置によって移動速度がほぼ規定されているため、どの位置を走行中であるかにより、検出領域を変更することにより、対応することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、駅構内での列車の停止における、列車の停止検知システムに関するものであるが、実施例４に示すように、同じ構成を用いて、列車の走行中の位置検出、速度検出に応用することが可能である。この場合には、車輪の回転センサーの問題点である空転滑走による速度ずれの影響を受けずに、列車位置および移動速度を検出することが可能となる。回転センサーと組み合わせて用いることにより、安全性の高い列車制御システムを構築することが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 列車の停止検知システム
１０１ 撮像部
１０２ 列車位置検出部
１０３ 検出物体情報保持部
１０４ 移動速度検出部
１０５ 列車停止判定部
１１０ 列車
１１１ 停止位置
１１２ 軌道
１２０ ドア開閉制御部
２００ 検出物体管理テーブル
２０１ 駅名フィールド
２０２ テンプレートフィールド
２０３ 基点座標
２０４ ｘ座標値
２０５ ｙ座標値
２０６ ｚ座標値
２１０ Ａ駅の検出物体情報
３００ カメラ画像の例
３０１ 検出物体Ａ１
３０１−１〜４ 検出物体
３０２ 検出物体Ａ２
３１０ 軌道
３１１ 地上子Ａ１
４０１ テンプレートＡ１
５００ カメラ画像
５０１〜５０５ 部分領域
７０１ 車上子
７０２−１，２ 地上子
８０１ 撮像部配置補正部
１０００ 検出物体情報
１００１ 部分領域情報フィールド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラットホームに対する列車の停止位置を検出する列車の停止位置検出システムに関するものである
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道の駅には、プラットホームに自動ドア付きの柵が設けられ、列車の移動中や不在時に、線路内に立ち入ることができないようにする設計となりつつある。駅側のドアは、列車の停車時にのみ列車側のドアといっしょに自動開閉し、乗降客の安全を確保するものである。
【０００３】
ドアを開放する際には、列車が規定の位置に停止したことが必要条件となる。このため、駅構内の線路上に設置された地上子により列車が規定の位置に到達したことを検知するとともに、列車の車輪に設置された回転センサーを用いて列車の速度を検出し、速度が０となったと判断することにより、ドアの開閉装置に知らせ、ホーム側のドアとともに自動的に開放するものである。
【０００４】
従来システムでは、ホームドアの施工誤差によって列車停止位置をずらす必要ができた場合でも、地上子を移設することなく列車が所定範囲内に停止しているか否かを判定できるようにするために、車輪の回転量に基づいて地上子設置位置からの列車の移動距離を求め、該移動距離が所定範囲内であるか否かを判定する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記従来例における速度０の判定は、回転センサーは低速では精度が落ちるため、一定速度以下になったことを検出後、所定の時間（たとえば１０秒程度）待ってから列車が停止したとみなし、ドア開閉装置に伝える方法が開示されている。また、他の従来システムでは、信号機を検出して信号機までの距離を算出する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４８７７０号公報
【特許文献２】特開２００８−７０３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来システムでは、列車の移動時に車輪の滑りが発生してしまうので、地上子設置位置からの列車の移動距離が長くなるほど停止位置の検出精度が悪くなり、列車停止位置の列車進行方向への移動量には制限がある。また、列車（車上子）が地上子の上を通過しなければ列車の移動距離の算出を開始できないので、列車停止位置の反列車進行方向への移動量にも制限がある。
【０００８】
また、列車の停止判定には、所定速度以下が検知できないため、安全性の問題から数秒間の待ち時間が必要であるが、このために、実際に列車が停止してからのタイムラグが生じる。このようなタイムラグは、ラッシュ時の運転密度の低下につながり、乗降客にはじれったさを与える要因となる。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、より柔軟に列車停止位置のずれに対応でき、なおかつ列車の停止判定のタイムラグを小さくできる列車停止システム提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る列車の停止検知システムは、列車に搭載され、画像信号を周期的に撮影する撮像部と、各駅毎に検出物体のテンプレート画像と、検出物体から停止位置までのオフセット距離を保持する検出物体情報保持部と、撮像部により撮影された画像から、検出物体を検出して検出物体までの距離を元にして列車位置を検出する列車位置検出部と、撮影部により撮影された画像から、列車の走行速度を検出する移動速度検出部と、列車位置検出部と移動速度検出部の結果を用いて、列車が規定の停止位置に停車したことを判定する列車停止判定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る列車の停止検出システムによれば、列車位置検出部は、撮影した画像により列車位置を検出するため、従来システムよりも列車の停止位置を広い範囲で精度良く算出でき、より柔軟に列車停止位置のずれに対応できる。
【００１２】
また、移動速度検出部は、撮影した画像により列車速度を検出するため、撮影周期を十分に短くすることにより、列車の停止を瞬時に判定することができる。両者の判定結果を用いることにより、広い範囲で精度良い停車位置の判定が可能となり、列車が実際に停止してから、ドアを開放するまでのタイムラグを最小とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明に係る第一の実施例を説明する図である。
【図２】図２は検出物体情報を説明する図である。
【図３】図３は検出物体を撮影したカメラ画像例を示す図である。
【図４】図４はテンプレートマッチングに用いる画像例を示す図である。
【図５】図５は移動速度検出に使用するカメラ画像を示す図である。
【図６】図６は移動速度検出部の処理フローを示す図である。
【図７】図７は地上子と検出物体の位置関係の相関を示す図である。
【図８】図８は本発明に係る第二の実施例を説明する図である。
【図９】図９は撮像部配置補正を行う際のシーケンス図である。
【図１０】図１０は検出物体情報を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に本発明に係る列車の停止検知システムの一例を示す。本発明における列車の停止検知システム１００は、少なくとも撮像部１０１、列車位置検出部１０２、検出物体情報保持部１０３、移動速度検出部１０４、列車停止判定部１０５から構成される。１２０はドア開閉制御部であり、列車の停止検知システムからの列車停止情報の通知により、ドアの開放を行う。図には記載していないが、ドアの開閉は、駅のプラットホーム側の状態にも依存する。１１１は駅構内の列車の停止位置を示す。
【００１６】
列車の停止検知システム１００は、列車１１０に搭載され、軌道１１２上を走行する列車１１０が、停止位置１１１において停止したことを検出し、列車１１０のドアの開閉を制御するドア閉制御部１２０に通知するものである。
【００１７】
以下に、列車の停止検知システム１００の構成を詳細に説明する。図１の１０１は、撮像部である。撮影部１０１は、列車に搭載され、列車の外部環境を周期的に撮影し、画像信号を出力する機能を有する。たとえば、工業製品として販売されている画像処理用カメラなどを用いることが可能である。撮像部は、必要に応じて複数用いれば、検出物体を柔軟に選択でき、西日などの環境条件に対応することが可能となる。一般的なカメラでは、１秒間に約３０フィールドの画像が撮影可能であり、駅構内での列車速度の検出には十分対応可能である。
【００１８】
図１の１０２は列車位置検出部である。列車位置検出部１０２は、撮像部によって撮影された画像を画像解析し、後述する検出物体情報保持部１０３に定義された検出対象となる検出物体を画像認識により検出し、その大きさから逆算することによりカメラの撮影位置すなわち列車位置を検出する。
【００１９】
たとえば、「人とくるまのテクノロジー展２００８」では、カメラによって撮影された画像から道路標識を自動認識する画像認識技術が紹介されている。このような画像のテンプレートマッチングを用いることにより、撮影された画像から、特徴のある物体を認識することが可能である。あるいは、上述のように、特許文献２には、信号機を検出して、信号機までの距離を算出する方法が開示されている。
【００２０】
図１の１０３は検出物体情報保持部である。検出物体情報保持部１０３は、前記列車位置検出１０２の画像処理に用いるためのテンプレートデータなどから構成される検出物体データ２００を保持する。また、検出物体情報保持部１０３は、テンプレートデータと関連付けて、各駅毎に、車両の停止目標からみた検出物体の相対的位置座標データを持つ。
【００２１】
また、検出物体は、実際に停車する位置に設置されていなくともよく、実際の停車位置までのオフセット距離を合わせて保持しても良い。テンプレートデータがあればよいので、駅毎に特徴のある物体を抽出し、柔軟に対応することが可能である。
【００２２】
また、位置座標データは従来の地上子からのオフセット情報として保持しても良い。図２に検出物体情報保持部に保持される検出物体データテーブル２００の例を示す。２００は、検出物体データを管理するテーブルであり、各行が、一つの検出物体に関するデータを表す。２０１は、駅名フィールドを表し、どこの駅の情報であるかを示す。
【００２３】
２０２はテンプレートフィールドを表し、テンプレート画像情報である。２０３は、検出物体の存在する位置座標の基点となる絶対座標を表す。通常は、地上子から車上子を経由して得られる座標値データと一致するものとなる。２０４〜２０６は、それぞれｘ、ｙ、ｚ座標値を表し、基点座標２０３からのオフセット値を表す。各駅に対して、検出物体は１つとは限らず、複数データを保持しても良い。このようにすることにより、情報を冗長化して安全性を向上することができる。
【００２４】
２１０で示した行は、Ａ駅における検出物体情報を表し、テンプレート画像Ａ２と、座標基点が地上子Ａ１であり、当該検出物体が地上子Ａ１から相対座標（１、−５，１）の位置に存在することを表す。ここでは相対座標で説明するが、絶対座標で記載してもよい。これは単に計算処理上のオフセット計算だけの問題であるが、一般にあまり大きな数値を直接扱わないほうが計算精度上は都合がよい。
【００２５】
図３に、カメラで撮影されたカメラ画像の例３００を示す。カメラは列車の前方を撮影し、軌道３１０が撮影されている。同時に、軌道周囲に配置された検出物体Ａ１およびＡ２が撮影された状態を示したものである。３１１は地上子Ａ１を示し、実際の車両の停止位置を車上子との通信によって車上に伝えるものである。
【００２６】
３０１は、検出物体Ａ１を表し、軌道周辺に設置された標識等の構造物である。列車の運転員が目視確認のために使用する停止目標用の標識や、駅の看板など、カメラで撮影して認識可能な物体で、かつ恒常的に存在する物体であれば、任意の物体が利用可能である。同様に、３０２は検出物体Ａ２を示す。
【００２７】
図４は、検出物体Ａ１のテンプレート画像例を示す図である。４０１はテンプレートＡ１を表し、二次元の画像情報である。検出物体の実空間における大きさ情報（高さＨと幅Ｗ）が画像情報に対して関連づけられ、テンプレートマッチングによってカメラ画像からテンプレートＡ１にマッチする範囲を認識することにより、カメラの画角、設置角度、列車内における設置位置を予め保持することにより、カメラ画像内に占めるサイズから逆算して検出物体までの距離を求めることができる。
【００２８】
このような演算を検出物体Ａ２もしくはＡ３に対して実施してサンプル数を増やすことで、距離の推定精度を向上することが可能である。また、検出物体情報保持部では、各検出物体について、特定の地上子からの位置関係を持ち、図７に示すような、列車１１０の進行方向に対して、検出物体３０１−１は、地上子７０２−１より手前に存在し、検出物体３０１−１および３０１−２は、地上子７０２−１と７０２−２の間に存在し、検出物体は地上子７０２−２より以遠に存在していことが予めわかっている。
【００２９】
一方、車上子７０１は、各地上子と通信を行い、地上子の識別情報を取得している。従って、列車位置検出部１０２は、車上子より、通過した車上子の識別情報を取得することにより、検出物体の候補を絞り込むことが可能である。
【００３０】
図１の１０４は、移動速度検出部である。移動速度検出部１０４は、カメラで撮影された画像を解析することにより、列車の移動速度を検出する。この機能は、１０２の列車位置検出部によって検出した列車位置を得られた画像周期によって除算を行い、移動速度を検出することでも適用可能であるが、検出物体がカメラ画像で得られる範囲内に限られるため、停止位置のずれに柔軟に対応することができない可能性がある。１０４では、検出物体を特定の物体に限らず、車両周辺に存在するあらゆる停止物体を対象として移動速度を検出する。
【００３１】
図５は、検出物体が存在しない場合でも移動速度を検出する際に利用可能なカメラ画像の例である。５００はある瞬間のカメラ画像を示す。カメラ画像３００と同様に軌道３０１が画像内に映っている例である。５０１〜５０５は、カメラ画像上に設定した部分領域の範囲を示す。図では、５つの部分領域を示すが、対象となる駅、カメラの設置位置によって、適切な位置に、一つ以上の部分領域を設定する。
【００３２】
図６には、移動速度検出部１０４における処理フローを示す。ステップＳ６０１は、カメラ画像が得られる一定周期Δｔ秒毎に、ステップＳ６１０以下の処理を繰り返し実行することを示す。ステップＳ６１０は撮像部１０１から、カメラ画像を取得するステップを示す。カメラ画像は、濃淡もしくは色情報を保持する画素データの集合であり、２次元の画像情報である。図５に示すように、２次元の各画素は、カメラ画像座標系のｘ座標値、ｙ座標値によって一意に指定することができる。
【００３３】
ステップＳ６１２は、図５に示すような、カメラ画像上に設定した部分領域５０１〜５０５の各領域の画像を抽出し、ステップＳ６２０〜ステップＳ６３０の処理を行う。ステップＳ６２０は、部分領域内の特徴点を抽出する画像処理解析を行うステップである。ここで特徴点とは、部分領域内で、軌道に対して静止した任意の物体を表す。検出できる特徴点は、検出手法に依存して変わる。たとえば、検出手法として、エッジ解析処理を用いると、画像上のエッジ部分すなわち輝度変化の大きい部分が抽出される。
【００３４】
そのうち最も輝度変化の高い部分を選択すれば、翌周期のカメラ画像でも、同様の輝度変化の大きい点が選択される可能性が高いため、現在のカメラ画像で得られた画像上での検出位置を、翌周期のカメラ画像の検出位置と比較することにより、１周期の間に移動した距離が求められる。ただし、単純にこの処理を繰り返しても、検出誤りや、カメラ画像の誤差による精度劣化が発生するため、以下の処理を行う。
【００３５】
ステップＳ６２２では、検出精度の判定を行う。ステップＳ６２０で得られた特徴点について、エッジ解析処理を実施した場合は、輝度変化の絶対量が所定の値を超えるか否かを判定し、所定の値を超える場合に、有効な値として採用し、所定の値以下であれば、無効な値として破棄する処理である。
【００３６】
ステップＳ６２４は、有効な値として、過去Ｎフレーム分の有効データに対してステップＳ６３０も処理を行う。ステップＳ６３０は、有効データの平均値を算出し、この値を当該部分領域における検出速度として出力する処理である。ステップＳ６１４は、定義された全ての部分領域に対する検出速度の値を、さらに平均化し、全体の検出速度として出力する処理を示す。
【００３７】
以上のような処理により列車の移動速度を検出することにより、検出物体がカメラ画像に撮影されていない状態でも、列車の移動速度を検出することが可能となる。また、Ｎフレームは、１０フレーム程度あればよく、１／３秒以下の遅延で移動速度を検出することが可能である。
【００３８】
図１の１０５は列車停止判定部である。列車停止判定部１０５は、列車位置検出部１０２および、移動速度検出部１０４から得られた情報を用いて、列車が規定の位置に停車したか否かを判定する。すなわち、列車位置検出部１０２から、ある時刻に得られた列車位置情報に対し、常時、移動速度検出部１０４から得られる移動速度情報を用いることにより、常に列車の位置を把握することが可能である。この情報に従い、当該駅の停止位置に列車が到達し、かつ移動速度が０となることを検出した場合に、ドア開閉制御部１２０に対し、列車の停止完了を通知する。
【００３９】
以上のような構成とすることにより、従来システムよりも列車の停止位置を広い範囲で精度良く算出でき、より柔軟に列車停止位置のずれに対応できる。さらに、列車の停止を十分短い時間内に判定することができ、両者の判定結果を用いることにより、広い範囲で精度良い停車位置の判定が可能となり、列車が実際に停止してから、ドアを開放するまでのタイムラグを最小とすることが可能となる。
【実施例２】
【００４０】
図８に、本発明に係る第二の実施例を示す。本発明の実施例２は、第一の実施例の構成に加え、撮像部配置補正部８０１を有するところを特徴とする。本発明に係る列車の停止検知システムでは、列車位置検出部１０２における検出物体のサイズ情報や、移動速度検出部１０４における速度情報の算出に、撮像部１０１が列車における設置の位置、高さ、角度が必要であり、このようなパラメータのずれは、検出誤差につながる。
【００４１】
たとえ、列車１１０内での撮像部１０１の固定方法には十分な強度を保っていても、列車停車時の乗客が乗り降りすることによる列車の高さの変動や、列車走行時の車体の揺れによる一時的な角度の変動が発生しうる。撮像部配置補正部８０１はこのような撮像部配置の変動を補正するものである。
【００４２】
図９に、駅における列車停車時の、撮像部配置補正部８０１のシーケンス図を示す。上から下に伸びる矢印９００は、時間軸を示し、列車が駅に停車してから乗客の乗降を経て再び走行開始するまでの時間経過を示す。Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、その間の時刻を示す。
【００４３】
Ｔ１は、列車が停止完了した時刻、Ｔ２はドアの開放を開始する時刻、Ｔ３はドアの開放が終了する時刻、Ｔ４はドアの閉鎖を開始する時刻、Ｔ５はドアの閉鎖が完了し、列車が再び走行を開始し始める時刻を表す。
【００４４】
ステップＳ９０１は、列車の状態を表し、時刻Ｔ１からＴ５までは停止状態、Ｔ５以後は走行状態であり、Ｔ３からＴ４の間に乗客の乗降が行われる。ステップＳ９１０〜ステップＳ９１３は、ドア開閉制御部の処理ステップを示し、時刻Ｔ１にて列車の停止検知情報を受け、ドアの開放指示することにより、列車のドアを開くとともに、撮像部配置補正部に対し、ドア開放状態に移行することを通知する。
【００４５】
撮像部配置補正部では、ステップＳ９２０にてドア開放状態の通知を受けると、列車位置検出部１０３に対して、補正開始の指示を通知する。列車位置検出部は、補正開始通知を受けると、ステップＳ９３０にて、当該時刻における、乗客乗降前の画像を撮像部から取得し、記憶する。
時刻Ｔ４において、ドア開閉制御部は、ステップＳ９１２において、ドア閉鎖開始時に、ドア閉鎖状態に移行することを、撮像部配置補正部に通知する。
【００４６】
撮像配置補正部は、ドア閉鎖状態通知を受けると、ステップＳ９２１にて、列車位置検出部に対して、補正終了の指示を通知する。列車位置検出部は、補正終了通知を受けると、ステップＳ９３１にて、再度当該時刻における乗客乗降後の画像を撮像部から取得する。さらに、列車位置検出部は、ステップＳ９３０にて記憶した画像と、ステップＳ９３１にて取得した画像とに対して画像解析を行い、相関計算を行うことにより、双方の画像に撮影された同じ物体を検出する。同じ物体が両者の画像間で移動した距離を求めることにより、乗客の乗降前後で撮像部の配置の変化量を算出する。
【００４７】
この計算は、ステレオカメラの原理によって算出することが可能である。あるいは、以下のような処理を行うこともできる。停車位置において撮影された画像内に、検出物体情報保持部１０３に保持された検出物体のいずれかが映っている場合は、検出物体の配置情報、撮影された画像のサイズ情報をから逆算することにより、撮像部の配置補正情報を得ることが可能である。
【００４８】
これには、たとえば、上記の特許文献２に開示されるような方法を用いることが可能である。この場合は、開放タイミングでの処理は不要となり、閉鎖タイミングにおいて、補正処理を実施すればよい。以上の構成により、列車の高さが乗客の乗降等によって変動しても、撮像部の配置情報を補正して、変動の影響を受けない列車の停止検知システムを提供することが可能となる。
【実施例３】
【００４９】
図１０は、本発明の第３の実施例において、利用する検出物体情報１０００を説明する図である。第一の実施例における検出物体情報２００との違いは、２００に加え、部分領域情報フィールド１００１を有することである。
【００５０】
撮像部が撮影する軌道の状態は、駅によって異なり、移動速度検出部１０４において検出可能な特徴点の配置状態が異なる可能性がある。このような場合でも安定して移動速度を検出するために、部分領域情報フィールド１００１を追加するものである。部分領域情報フィールド１００１には、移動速度検出部１０４における部分領域のパターン情報を保持する。
【００５１】
移動速度検出部１０４は、当該列車位置の付近であることを、列車位置検出部１０２より通知を受けるとともに、検出領域情報を取得する。検出領域情報は、カメラ画像内のどのような位置にいくつの部分領域を配置するかというパターン情報と、当該部分領域内の基準面情報によって構成される。
【００５２】
具体的には、カメラ画像の座標系における点列により、画像解析するための部分領域を指定することにより部分領域の配置パターンを提供し、当該部分領域の規準となる面が、垂直か水平かを表す法線情報と、撮像部からの距離情報とを提供する。当該情報を用いて、移動速度検出部１０４は、カメラ画像上の特徴点の座標情報から、実空間での座標情報に精度よく変換することが可能となる。以上のような構成とすることにより、軌道の状態の変動に対して安定して移動速度を検出することが可能となる。
【実施例４】
【００５３】
以上の実施例は、主に駅プラットホームでの停車時におけるシステムとして説明をしたが、本発明は、駅間を移動する列車の移動速度および位置検出システムとして利用することも可能である。
【００５４】
上記の実施例１〜３では、検出物体情報保持部１０３には、駅周辺の検出物体情報のみであるが、本実施例では、検出物体情報保持部１０３には駅間に存在する物体を登録することにより対応可能である。また、駅構内と駅間では、列車の速度域が異なる。
【００５５】
このため、移動速度検出部における検出領域を、速度域に対応して変更する必要がある。具体的には、撮像部１０１は一定周期で画像信号が更新されるため、１周期における列車の移動量が、最低限一つの検出領域内に収まる必要がある。
【００５６】
撮像部１０１内の画像信号内で、遠方の領域は、一定周期内に移動する量は小さく、逆に近傍領域は、大きくなるため、移動方向に対して、遠方領域から近傍領域になるほど検出領域を大きく取る必要があり、この大きさが速度域によって異なる。鉄道では、軌道上の位置によって移動速度がほぼ規定されているため、どの位置を走行中であるかにより、検出領域を変更することにより、対応することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、駅構内での列車の停止における、列車の停止検知システムに関するものであるが、実施例４に示すように、同じ構成を用いて、列車の走行中の位置検出、速度検出に応用することが可能である。この場合には、車輪の回転センサーの問題点である空転滑走による速度ずれの影響を受けずに、列車位置および移動速度を検出することが可能となる。回転センサーと組み合わせて用いることにより、安全性の高い列車制御システムを構築することが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 列車の停止検知システム
１０１ 撮像部
１０２ 列車位置検出部
１０３ 検出物体情報保持部
１０４ 移動速度検出部
１０５ 列車停止判定部
１１０ 列車
１１１ 停止位置
１１２ 軌道
１２０ ドア開閉制御部
２００ 検出物体管理テーブル
２０１ 駅名フィールド
２０２ テンプレートフィールド
２０３ 基点座標
２０４ ｘ座標値
２０５ ｙ座標値
２０６ ｚ座標値
２１０ Ａ駅の検出物体情報
３００ カメラ画像の例
３０１ 検出物体Ａ１
３０１−１〜４ 検出物体
３０２ 検出物体Ａ２
３１０ 軌道
３１１ 地上子Ａ１
４０１ テンプレートＡ１
５００ カメラ画像
５０１〜５０５ 部分領域
７０１ 車上子
７０２−１，２ 地上子
８０１ 撮像部配置補正部
１０００ 検出物体情報
１００１ 部分領域情報フィールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駅のプラットホームに列車が停車したことを検知して、該列車のドア開閉制御部に通知する列車の停止検知システムであって、前記列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、前記画像信号を解析し、前記列車の移動速度を検出する移動速度検出部と、前記列車が停車する駅において予め設定する検出物体と、該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、前記画像信号を解析し、前記列車の位置と前記検出物体までの距離を検出する列車位置検出部と、前記移動速度検出部の検出結果と、前記列車位置検出部の検出結果を用いて、列車が規定の位置に停止したことを判定して、前記ドア開閉制御部に通知する列車停止判定部と、を有することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、１つ以上の該移動変化率から、前記列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記解析領域毎にエッジ解析を行い、最も輝度変化の大きい場所を特徴点として選択することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項４】
請求項１に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体のテンプレートを一つ以上保持し、前記列車位置検出部は、該テンプレートを拡大、縮小することにより、前記撮像部より得られた画像信号内を探索し、該テンプレートにマッチした際には、当該検出物体を探索し、マッチしたテンプレートの拡大または縮小率情報を用いて、該検出物体までの距離を算出することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項５】
請求項４に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体の進行方向前方に存在する軌道上の地上子の識別情報を保持し、前記列車位置検出部は、車上子から地上子情報を取得し、次の地上子情報を取得するまでは、当該地上子以遠に存在する検出物体のみを探索することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の列車の停止検知システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記移動速度検出部、前記列車位置検出部のいずれか、あるいはその両者において利用できる検出領域の配置パターンを示す検出領域情報を保持し、前記列車の位置に応じて、検出領域の配置パターンを変更することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の列車の停止検知システムにおいて、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの開放を開始する開放タイミングを得、該開放タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知し、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、開放タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像として記憶し、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像と比較することにより、撮像部の配置変化を補正することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の列車の停止検知システムにおいて、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を解析し、前記検出物体情報保持部に保持する検出物体のうちのいずれか一つ以上を検出した場合、該検出物体が画像信号内に占める大きさを基準として、撮像部の配置を補正することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項９】
鉄道の列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、前記画像信号を解析し、前記列車の移動速度を検出する移動速度検出部と前記列車が走行する鉄道路線の範囲内において予め設定する検出物体と、該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、前記画像信号を解析し、前記列車の位置と前記検出物体までの距離を検出する列車位置検出部とを有することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、１つ以上の該移動変化率から、前記列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記解析領域毎にエッジ解析を行い、最も輝度変化の大きい場所を特徴点として選択することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１２】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体のテンプレートを一つ以上保持し、前記列車位置検出部は、該テンプレートを拡大、縮小することにより、前記撮像部より得られた画像信号内を探索し、該テンプレートにマッチした際には、当該検出物体を探索し、マッチしたテンプレートの拡大または縮小率情報を用いて、該検出物体までの距離を算出することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１３】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体の進行方向前方に存在する軌道上の地上子の識別情報を保持し、前記列車位置検出部は、車上子から地上子情報を取得し、次の地上子情報を取得するまでは、当該地上子以遠に存在する検出物体のみを探索することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれかに記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記移動速度検出部、前記列車位置検出部のいずれか、あるいはその両者において利用できる検出領域の配置パターンを示す検出領域情報を保持し、前記列車の位置に応じて、検出領域の配置パターンを変更することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出領域情報は、列車の予定速度域に応じて検出領域の配置パターンを変更することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１６】
請求項９から１３のいずれかに記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、列車が駅に停車した際に、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの開放を開始する開放タイミングを得、該開放タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知し、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、開放タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像として記憶し、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像と比較することにより、撮像部の配置変化を補正することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１７】
請求項９から１５のいずれかに記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、列車が駅に停車した際に、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を解析し、前記検出物体情報保持部に保持する検出物体のうちのいずれか一つ以上を検出した場合、該検出物体が画像信号内に占める大きさを基準として、撮像部の配置を補正することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１】
駅のプラットホームに列車が停車したことを検知して、該列車のドア開閉制御部に通知する列車の停止検知システムであって、前記列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、前記画像信号を解析し、前記列車の移動速度を検出する移動速度検出部と、前記列車が停車する駅において予め設定する検出物体と、該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、前記画像信号を解析し、前記列車の位置と前記検出物体までの距離を検出する列車位置検出部と、前記移動速度検出部の検出結果と、前記列車位置検出部の検出結果を用いて、列車が規定の位置に停止したことを判定して、前記ドア開閉制御部に通知する列車停止判定部と、を有することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、１つ以上の該移動変化率から、前記列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記解析領域毎にエッジ解析を行い、最も輝度変化の大きい場所を特徴点として選択することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項４】
請求項１に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体のテンプレートを一つ以上保持し、前記列車位置検出部は、該テンプレートを拡大、縮小することにより、前記撮像部より得られた画像信号内を探索し、該テンプレートにマッチした際には、当該検出物体を探索し、マッチしたテンプレートの拡大または縮小率情報を用いて、該検出物体までの距離を算出することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項５】
請求項４に記載の列車の停止検知システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体の進行方向前方に存在する軌道上の地上子の識別情報を保持し、前記列車位置検出部は、車上子から地上子情報を取得し、次の地上子情報を取得するまでは、当該地上子以遠に存在する検出物体のみを探索することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の列車の停止検知システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記移動速度検出部、前記列車位置検出部のいずれか、あるいはその両者において利用できる検出領域の配置パターンを示す検出領域情報を保持し、前記列車の位置に応じて、検出領域の配置パターンを変更することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の列車の停止検知システムにおいて、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの開放を開始する開放タイミングを得、該開放タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知し、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、開放タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像として記憶し、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像と比較することにより、撮像部の配置変化を補正することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の列車の停止検知システムにおいて、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を解析し、前記検出物体情報保持部に保持する検出物体のうちのいずれか一つ以上を検出した場合、該検出物体が画像信号内に占める大きさを基準として、撮像部の配置を補正することを特徴とする列車の停止検知システム。
【請求項９】
鉄道の列車に搭載され、列車の外部環境を撮影して周期的に画像信号として出力する撮像部と、前記画像信号を解析し、前記列車の移動速度を検出する移動速度検出部と前記列車が走行する鉄道路線の範囲内において予め設定する検出物体と、該検出物体の座標値を保持する検出物体情報保持部と、前記画像信号を解析し、前記列車の位置と前記検出物体までの距離を検出する列車位置検出部とを有することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記画像信号内に1つ以上の解析領域を設定し、該移動速度検出部は、該解析領域毎に特徴点を抽出し、画像信号内での特徴点位置を、以前の画像信号内での特徴点位置と比較することにより、特徴点位置の移動変化率を求め、１つ以上の該移動変化率から、前記列車が移動中の状態か停止中の状態かを判定することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記移動速度検出部は、前記解析領域毎にエッジ解析を行い、最も輝度変化の大きい場所を特徴点として選択することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１２】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体のテンプレートを一つ以上保持し、前記列車位置検出部は、該テンプレートを拡大、縮小することにより、前記撮像部より得られた画像信号内を探索し、該テンプレートにマッチした際には、当該検出物体を探索し、マッチしたテンプレートの拡大または縮小率情報を用いて、該検出物体までの距離を算出することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１３】
請求項９に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記検出物体の進行方向前方に存在する軌道上の地上子の識別情報を保持し、前記列車位置検出部は、車上子から地上子情報を取得し、次の地上子情報を取得するまでは、当該地上子以遠に存在する検出物体のみを探索することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれかに記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出物体情報保持部は、前記移動速度検出部、前記列車位置検出部のいずれか、あるいはその両者において利用できる検出領域の配置パターンを示す検出領域情報を保持し、前記列車の位置に応じて、検出領域の配置パターンを変更することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、前記検出領域情報は、列車の予定速度域に応じて検出領域の配置パターンを変更することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１６】
請求項９から１３のいずれかに記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、列車が駅に停車した際に、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの開放を開始する開放タイミングを得、該開放タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知し、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、開放タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像として記憶し、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を、開放タイミング画像と比較することにより、撮像部の配置変化を補正することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【請求項１７】
請求項９から１５のいずれかに記載の列車の移動速度及び位置検出システムにおいて、列車が駅に停車した際に、前記ドア開閉制御装置より、前記列車のドアの閉鎖を開始する閉鎖タイミングを得、該閉鎖タイミングにおいて、前記列車位置検出部に対して、補正開始信号を通知する撮像部配置補正部を有し、前記列車位置検出部は、閉鎖タイミングの通知を受けると、前記撮像部から得られた画像信号を解析し、前記検出物体情報保持部に保持する検出物体のうちのいずれか一つ以上を検出した場合、該検出物体が画像信号内に占める大きさを基準として、撮像部の配置を補正することを特徴とする列車の移動速度及び位置検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１８４５２７（Ｐ２０１０−１８４５２７Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４１０（Ｐ２００９−２８４１０）
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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