画像処理によるトロリ線摩耗測定装置
【課題】ラインセンサ画像中のトロリ線とトロリ線以外の物体とを切り分け、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することを可能とした画像処理によるトロリ線摩耗測定装置を提供する。
【解決手段】車両の内部に設置された処理用コンピュータが、車両の屋根上に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラ２から入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成部４ａと、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行ってＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理部４ｂと、入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理部４ｃと、入力された画像に対してトロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄと、摩耗部分の両側のエッジの位置からトロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算部４ｅとを備える構成とした。
【解決手段】車両の内部に設置された処理用コンピュータが、車両の屋根上に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラ２から入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成部４ａと、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行ってＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理部４ｂと、入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理部４ｃと、入力された画像に対してトロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄと、摩耗部分の両側のエッジの位置からトロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算部４ｅとを備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に関し、特に昼間の様々な背景下においてもロバストに摩耗計測を行う画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置には、ラインセンサから取得した画像に対して二値化処理を行い、トロリ線の太さパラメータより大きい白領域を空の部分として黒領域に反転することによりトロリ線摩耗面のみを抽出しトロリ線摩耗測定を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１に記載された方法に対し、空の部分を除去した残存画像に対してさらに二値化処理を行うことにより、トロリ線の側面と摩耗面とを分離し、トロリ線摩耗面が比較的暗く映っている場合でもトロリ線摩耗面のみを抽出しトロリ線摩耗測定を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、あらかじめ設定しておいた濃淡閾値により背景部分を処理しないようなマスクを設定するようにしたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７１４４５号公報
【特許文献２】特開２００８−０８９５２４号公報
【特許文献３】特開２００６−２５０７７５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、特許文献１および特許文献２に記載のものは、二値化処理を行った場合に背景部分の大半が白領域となることを利用してトロリ線と背景とを切り分けているが、背景にトロリ線以外の写り込み物（屋根上や架線構造物等。以下、単に「写り込み物」という）や明るさの斑（例えば、天候の変化や雲等による陰影。以下、単に「明るさの斑」という）が存在する場合、二値化したときに背景部分にも黒画素が発生してしまい、二値化処理を行うことではトロリ線と背景とを切り分けられないおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献３に記載された発明では、背景をある一定の濃淡閾値でマスクすることにより背景にマスクをかけるが、背景に写り込み物や明るさの斑が存在する場合、一定の濃淡閾値では正しく背景領域にマスクできず、トロリ線と背景を切り分けられないおそれがあった。
【０００８】
このように、従来の方法では、背景にトロリ線以外の写り込み物や明るさの斑が存在する場合、画像を二値化してトロリ線と背景を正確に切り分けることができなかった。
【０００９】
このようなことから本発明は、ラインセンサカメラから取得した画像の背景に写ったトロリ線以外の写り込み物や明るさの斑の影響を除去することによりトロリ線とトロリ線以外の物体とを切り分け、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することを可能とした画像処理によるトロリ線摩耗測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく前記車両の屋根上に設置されて前記トロリ線を照らす照明手段と、前記車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記画像処理手段が、前記ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、入力された画像に対して前記トロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、入力された画像に対して前記トロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、前記摩耗部分の両側のエッジの位置から前記トロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定において、前記背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理手段であることを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第２の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、前記二値化処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第１の発明に係るトロリ線摩耗測定において、前記背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段であることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第５の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第４の発明に係るトロリ線摩耗測定装置において、前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成することを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第６の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第４の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさであることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するための第７の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第４乃至第６のいずれか一つの発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記標準偏差背景除去処理手段が前記ラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出することを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するための第８の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第２又は第３の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記画像処理手段が前記背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するための第９の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第８の発明に係るトロリ線摩耗測定装置において、前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成することを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するための第１０の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第８の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさであることを特徴とする。
【００２０】
上記の課題を解決するための第１１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第８乃至第１０のいずれか一つの発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、前記標準偏差背景除去処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ＧＳＴＨ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上述した第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく車両の屋根上に設置されてトロリ線を照らす照明手段と、車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、画像処理手段が、ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、入力された画像に対してトロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、入力された画像に対してトロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、摩耗部分の両側のエッジの位置からトロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段とを備えるので、トロリ線摩耗面と背景とを切り分けることができ、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することができる。
【００２２】
上述した第２の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行って画像中のトロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理手段であるので、入力画像に対してＧＳＴＨ処理を行うことにより入力画像中のトロリ線摩耗面を強調する一方、背景に写りこんだ物体を除去することができ、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することができる。
【００２３】
また、第３の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、ＧＳＴＨ処理手段がラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行ってラインセンサ画像中のトロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成し、二値化処理手段がＧＳＴＨ画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成し、トロリ線摩耗部エッジ検出手段が二値化画像に対してエッジを検出するので、二値化処理を行う前にＧＳＴＨ処理を行うことにより入力画像中にトロリ線摩耗面が暗く写っていてもトロリ線摩耗面を強調して背景と切り分けることができる。
【００２４】
第４の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段であるので、入力画像に対して標準偏差背景除去処理を行うことにより入力画像中の背景に明るさの斑が存在する場合であってもトロリ線を判別することができ、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することができる。
【００２５】
第５の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、標準偏差背景除去処理手段が、標準偏差背景除去処理を行った区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各細分化した区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成するので、確実に対象物と背景との切り分けを行うことができる。
【００２６】
第６の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、任意の区間の大きさが、対象物が存在する区間が連続しない大きさであるので、一度の処理で対象物と背景とを切り分けることができる。
【００２７】
第７の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、標準偏差背景除去処理手段がラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行ってラインセンサ画像中のトロリ線を抽出した背景除去画像を作成し、二値化処理手段が背景除去画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成し、トロリ線摩耗部エッジ検出手段が二値化画像に対してエッジを検出するので、二値化処理を行う前に標準偏差背景除去処理を行うことにより入力画像中の背景に明るさの斑が存在する場合であってもトロリ線を明確に判別することができる。
【００２８】
第８の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、画像処理手段が背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備えるので、ＧＳＴＨ処理と標準偏差背景除去処理とを併用することにより、トロリ線摩耗面の誤検出をより低減することができる。
【００２９】
第９の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、標準偏差背景除去処理手段が、標準偏差背景除去処理を行った区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各細分化した区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成するので、確実に対象物と背景との切り分けを行うことができる。
【００３０】
第１０の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、任意の区間の大きさが、対象物が存在する区間が連続しない大きさであるので、一度の処理で対象物と背景とを切り分けることができる。
【００３１】
第１１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、ＧＳＴＨ処理手段がラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行ってラインセンサ画像中のトロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成し、標準偏差背景除去処理手段がＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行ってＧＳＴＨ画像中のトロリ線を抽出した背景除去画像を作成し、二値化処理手段が背景除去画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成し、トロリ線摩耗部エッジ検出手段が二値化画像に対してエッジを検出するので、ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行った後、標準偏差背景除去処理を行うことにより、トロリ線摩耗測定の精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の設置例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１における収縮処理の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例１における膨張処理の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例１におけるＧＳＴＨ画像の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例１に係るトロリ線摩耗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に係るラインセンサ画像の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例１に係る収縮処理画像の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例１に係るオープニング画像の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るＧＳＴＨ画像の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る二値化画像の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例１に係るエッジ抽出例を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る標準偏差背景除去処理の一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る標準偏差背景除去処理の他の例を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るトロリ線摩耗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例３に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施例３に係るトロリ線摩耗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の詳細について説明する。
【実施例１】
【００３４】
（ＧＳＴＨ処理）
図１ないし図１２を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第１の実施例を説明する。本実施例はグレイスケール−トップハット処理（Gray Scale-Top Hat処理。以下、「ＧＳＴＨ処理」という）を行うことで、背景上のトロリ線以外の写り込み物を除去するものである。
【００３５】
図１に示すように、本実施例において車両１の屋根上にはラインセンサカメラ２および照明３が設置されている。また、車両１の車内には計測用コンピュータ４および記録装置５が配設されている。
【００３６】
ラインセンサカメラ２は鉛直上方を撮影するように、且つその走査線方向がレール６の枕木方向、換言すると車両１の進行方向に直行する方向となるようにその向きを設定されている。これにより、ラインセンサカメラ２の走査線がトロリ線７を横切るようになっている。
照明３はラインセンサカメラ２によって撮影するトロリ線７の摩耗部（すなわちパンタグラフ８と接触する面）を照らすように設置される。
【００３７】
また、図２に示すように、計測用コンピュータ４はラインセンサ画像作成手段としてのラインセンサ画像作成部４ａ、背景切り分け処理手段としてのＧＳＴＨ処理部４ｂ、二値化処理手段としての二値化処理部４ｃ、トロリ線摩耗部エッジ検出手段としてのトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄ、およびトロリ線摩耗部幅計算手段としてのトロリ線摩耗部幅計算部４ｅを備えて構成されている。
【００３８】
ラインセンサ画像作成部４ａはラインセンサから入力される画像信号（走査線の輝度信号）を時系列的に並べてラインセンサ画像（平面の画像）を作成する。作成されたラインセンサ画像はメモリＭ１，Ｍ２を経てＧＳＴＨ処理部４ｂへ入力される。
【００３９】
ＧＳＴＨ処理部４ｂは入力されたラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行う。
ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいてＧＳＴＨ処理が施されたラインセンサ画像（以下、ＧＳＴＨ画像という）はメモリＭ２を経て二値化処理部４ｃへ入力される。
ここで、ＧＳＴＨ処理とはその名の通り、グレイスケール画像に対してＴｏｐ Ｈａｔ処理をかけるものである。Ｔｏｐ Ｈａｔ処理とは原画像に対してオープニング（同じ回数分収縮→膨張処理）した画像を差し引く処理のことである。
【００４０】
以下に、図３ないし図５を用いてＧＳＴＨ処理部４ｂによるＧＳＴＨ処理について詳細に説明する。ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいては、以下の流れで処理を行う。
（１）図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示す原画像１１に対してＮ画素（図３では三画素）の範囲（以下、索敵範囲という）ＳＤ−１で最も暗い画素の輝度値を別バッファ（以下、収縮処理バッファという）１２−１に書き込む。
（２）索敵範囲をずらし（図３では索敵範囲ＳＤ−２〜ＳＤ−Ｍ）、それぞれの索敵範囲ＳＤ−２〜ＳＤ−Ｍにおいて該索敵範囲ＳＤ−２〜ＳＤ−Ｍ内の最も暗い画素の輝度値を収縮処理バッファ１２−２〜１２−Ｍに書き込む。
（３）これにより、図４（ａ）に示す収縮処理画像１２を作成する。
（４）続いて、図４（ｂ）に示すように、収縮画像１２に対してＮ画素（本実施例では三画素）の範囲（以下、索敵範囲）ＳＬ−１で最も明るい画素の輝度値を別バッファ（以下、膨張処理バッファという）１３−１に書き込む。
（５）索敵範囲をずらし（図４では索敵範囲１３−２〜１３−Ｍ）、それぞれの索敵範囲ＳＬ−２〜ＳＬ−Ｍにおいて該索敵範囲ＳＬ−２〜ＳＬ−Ｍ内の最も明るい画素の輝度値を膨張処理バッファ１３−２〜１３−Ｍに書き込む。
（６）これにより、オープニング画像１３を作成する。
（７）続いて、原画像１１から（６）で作成したオープニング画像１３を差し引く。
以上の処理を行うことで、図５に示すように画像内の暗い部分に囲まれた明るい画素を強調したＧＳＴＨ画像１４が得られる。
【００４１】
二値化処理部４ｃでは入力されたＧＳＴＨ画像１４に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００４２】
トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄは、入力された二値化画像に対し、あるラインについて例えば左から探索した場合に、黒から白へ変化する点を左側のエッジ点として検出し、続いて白から黒へ変化する点を右側のエッジ点として検出する処理を行う。この処理を画像の上から下へライン毎に行う。検出したエッジ点の情報（以下、エッジデータという）はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部幅計算部４ｅに入力される。
【００４３】
トロリ線摩耗部分幅計算部４ｅは、入力されたエッジデータに基づいてラインセンサ画像上における左右のエッジ点間の幅を算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する。算出されたトロリ線７の摩耗量はトロリ線摩耗幅データとしてメモリＭ２を経て記録装置５に入力される。
【００４４】
記録装置５には上述したトロリ線摩耗幅データのほか、メモリＭ１，Ｍ２を経てラインセンサ画像、ＧＳＴＨ画像、二値化画像、エッジデータ等が記録される。
【００４５】
図６ないし図１２を用いて本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータ４における画像処理の流れを説明する。
【００４６】
図６に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４は、まず、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて、ラインセンサカメラ２から入力される画像信号を時系列的に並べることにより図７に示すようなラインセンサ画像２１を作成する処理を行う（ステップＰ１）。
このとき、図７に示すように、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて作成されたラインセンサ画像２１にはトロリ線７のほかにトロリ線７以外の屋根上、架線構造物等の物体９が写りこむ場合がある。
【００４７】
ステップＰ１に続いては、ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいて、ラインセンサ画像２１に対して上述したＧＳＴＨ処理を行う（ステップＰ２）。具体的には、ラインセンサ画像２１に対して上述した（１）および（２）の処理を行って図８に示すような収縮処理画像２２を取得し、続いて収縮処理画像２２に対して上述した（４）および（５）の処理を行って図９に示すようなオープニング画像２３を取得し、ラインセンサ画像２１からオープニング画像２３を差し引く処理を行う。これにより図１０に示すようなＧＳＴＨ画像２４が得られる。図１０から、ＧＳＴＨ画像２４においては、ラインセンサ画像２１に比べてトロリ線７の摩耗部（以下、トロリ線摩耗部という）７ａのみが強調され、背景に写りこんだトロリ線７以外の物体９が除去されていることが分かる。
【００４８】
ステップＰ２に続いては、二値化処理部４ｃにおいて、ＧＳＴＨ画像２４に対して二値化処理を行う（ステップＰ３）。これにより、図１１に示すようにトロリ線摩耗面７ａのみが抽出された二値化画像２５を得ることができる。
【００４９】
ステップＰ３に続いては、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄにおいて、二値化画像２５の背景を示す黒色とトロリ線摩耗面７ａを示す白色との境界を図１２に示すように左右のエッジ点１０Ｌ，１０Ｒとして抽出する処理を行う（ステップＰ４）。これによりエッジデータを得ることができる。
【００５０】
ステップＰ４に続いては、トロリ線摩耗部幅計算部４ｅにおいて、左右のエッジ点１０Ｌ，１０Ｒ間の距離をトロリ線摩耗面７ａの画像上の幅として算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する処理を行う（ステップＰ５）。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ４によってトロリ線７の摩耗量を測定することができる。
【００５１】
トロリ線摩耗面７ａは照明を強く反射するため明るく写り、トロリ線７の側面（以下、トロリ線側面という）７ｂは錆、ススなどにより黒く写る。すなわち、トロリ線摩耗面７ａは暗い部分に囲まれた明るい画素であるという特徴があるためＧＳＴＨ処理によって強調される。一方で、背景部分に写りこんだ物体９はラインセンサ画像２１上において黒く映り、暗い部分に囲まれた明るい画素とならないためＧＳＨ処理によって目立たなくなる。
【００５２】
また、二値化処理を行う前にＧＳＴＨ処理を行うため、グレイスケール画像に対して収縮処理および膨張処理を行うこととなり、トロリ線摩耗面７ａが比較的暗い画像においてもトロリ線摩耗面７ａと背景とを切り分けることができる。これに対し、トロリ線摩耗面７ａが比較的暗い画像でそのまま二値化処理を行うと、トロリ線摩耗面７ａが黒色と処理され背景化してしまうおそれがある。
【００５３】
上述した本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景上に写りこんだトロリ線７以外の物体９が存在する場合でも、トロリ線摩耗面７ａと背景を切り分けることができるため、トロリ線摩耗面７ａの誤検出を低減できる。
また、二値化処理を施した画像ではなくグレイスケール画像に対して収縮処理および膨張処理を行うので、トロリ線摩耗面７ａが比較的暗い画像においてもトロリ線摩耗面７ａと背景を切り分けることができる。
【実施例２】
【００５４】
（標準偏差背景除去）
図１３ないし図１６を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第２の実施例を説明する。本実施例は標準偏差を用いて輝度が一様な領域を判定することで、背景上の明るさの斑を除去するものである。
【００５５】
本実施例は、上述した第１の実施例のＧＳＴＨ処理部４ｂに変えて図１３に示す標準偏差背景除去処理部４ｆを用いるものである。その他の構成は図１および図２に示し上述した構成とおおむね同様であり、以下、類似する部材には同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５６】
図１３に示すように、計測用コンピュータ４はラインセンサ画像作成部４ａ、背景切り分け処理手段としての標準偏差背景除去処理部４ｆ、二値化処理部４ｃ、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄ、およびトロリ線摩耗部幅計算部４ｅを備えて構成されている。
【００５７】
標準偏差背景除去処理部４ｆは入力されたラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行う。標準偏差背景除去処理部４ｆによって作成された画像（以下、背景除去画像という）はメモリＭ２を経て二値化処理部４ｃへ入力される。
【００５８】
二値化処理部４ｃでは入力された背景除去画像に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００５９】
以下に、図１４を用いて標準偏差背景除去処理部４ｆにおける処理について詳細に説明する。本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、標準偏差背景除去処理部４ｆは、図１４（ａ）に示すように、ラインセンサ画像３１を任意の区間（本実施例では第一区間Ｓ１、第二区間Ｓ２、第三区間Ｓ３）に分割し、それぞれの区間ごとに標準偏差背景除去処理を行う。
【００６０】
まず、第一区間Ｓ１に対して標準偏差背景除去処理を施す。図１４（ａ）に示す例においては第一区間Ｓ１には対象物としてのトロリ線７が写っていないため、標準偏差値が低くなり第一区間Ｓ１全体が背景であると判断される。このように背景であると判断された第一区間Ｓ１はその後の処理に影響を及ぼさないように、塗りつぶし区間として黒く塗りつぶされる（図１４（ｂ））。
【００６１】
続いて、第二区間Ｓ２に対して標準偏差背景除去処理を施す。図１４（ａ）に示す例においては第二区間Ｓ２にはトロリ線７が写っているため、標準偏差値が高くなり第二区間Ｓ２に何らかの構造物（ここでは、トロリ線７。以下、写り込み物という）が写っていると判断される。このように写り込み物が写っていると判断された場合、隣接する区間であって標準偏差背景除去処理が終了した区間（ここでは第一区間Ｓ１）が塗りつぶし区間であるか否かを判断し、塗りつぶし区間である場合は写り込み物までの領域を背景部分であるとして黒く塗りつぶす処理を行う（図１４（ｃ））。一方、隣接する区間であって標準偏差背景除去処理が終了した区間（ここでは第一区間Ｓ１）が塗りつぶし区間でない場合は塗りつぶし処理は行わない。
【００６２】
次に、第三区間Ｓ３に対して標準偏差背景除去処理を施す。図１４（ａ）に示す例においては第三区間Ｓ３にはトロリ線７が写っていないため、標準偏差値が低くなり第三区間Ｓ３全体が背景であると判断され、第一区間Ｓ１と同様、塗りつぶし区間として黒く塗りつぶされる。さらに、第一区間Ｓ１以外の区間において背景であると判断された区間は、隣接する区間であって標準偏差除去処理が終了した区間（ここでは第二区間Ｓ２）が塗りつぶし区間であるか否かを判断し、塗りつぶし区間でない場合はその隣接する区間の写り込み物から第三区間Ｓ３までの領域を背景部分であるとみなして黒く塗りつぶす処理を行う（図１４（ｄ））。一方、隣接する区間であって標準偏差除去処理が終了した区間（ここでは第二区間Ｓ２）が塗りつぶし区間である場合は第三区間Ｓ３のみを黒く塗りつぶす処理を行う。
【００６３】
ここで、図１５（ａ）に示すように例えば二つのトロリ線７−１，７−２が撮像されているなど、隣接する区間にいずれも写り込み物が存在する、又は一つの区間に二つの写り込み物が存在することにより、ラインセンサ画像３１に写り込み物が二つ以上存在する場合にあっては、上述した処理を行った結果、図１５（ｂ）に示すように二つのトロリ線７−１，７−２間が塗りつぶされない状態となる場合がある。このような場合には塗りつぶしを行わなかった領域について、図１５（ｃ）に示すように区間を細分化してこの細分化した区間に対して再度同様の処理を行い、二つの写り込み物間の背景を塗りつぶす処理を行うことにより図１５（ｄ）に示すように写り込み物と背景とを切り分けるものとする。
【００６４】
なお、ラインセンサ画像３１に二つ以上の写り込み物が撮像された場合の写り込み物間の距離をあらかじめ予測可能な場合は、ラインセンサ画像を任意の区間に分割する際に一つの区間又は隣接する区間に二つ以上写り込み物が存在することのないように区間の大きさを設定するようにすれば、一度の処理で写り込み物と背景とを切り分けることができ、好適である。具体的には、区間の分割サイズをＢ、写り込み物間の最小距離をＬとしたときに、以下の（１）式を満たすように区間を分割すればよい。
Ｂ＜Ｌ／２ ・・・ （１）
【００６５】
以上の処理により、背景上の明るさの斑を除去した背景除去画像３２が得られる。
【００６６】
二値化処理部４ｃでは入力された背景除去画像３２に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００６７】
図１６を用いて本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータ４における画像処理の流れを説明する。
【００６８】
図１６に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４は、まず、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて、ラインセンサ２から入力される画像信号を時系列的に並べることによりラインセンサ画像３１を作成する処理を行う（ステップＰ１１）。
【００６９】
続いて、標準偏差背景除去処理部４ｆにおいてラインセンサ画像３１に対して上述した標準偏差背景除去処理を行い（ステップＰ１２）、その後、二値化処理部４ｃにおいてステップＰ１２で得られた背景除去画像３２に対して二値化処理を行う（ステップＰ１３）。これにより二値化画像が得られる。
【００７０】
ステップＰ１３に続いては、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄにおいて、二値化画像の背景を示す黒色とトロリ線摩耗面７ａを示す白色との境界を左右のエッジ点として抽出する処理を行う（ステップＰ１４）。これによりエッジデータを得ることができる。
【００７１】
ステップＰ１４に続いては、トロリ線摩耗部幅計算部４ｅにおいて、左右のエッジ点間の距離をトロリ線摩耗面７ａの画像上の幅として算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する処理を行う（ステップＰ１５）。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ４によってトロリ線７の摩耗量を測定することができる。
【００７２】
ラインセンサ画像において、背景となる空は雲や青空が写る場合ぼやっとしたメリハリのない空間になるのに対し、測定対象であるトロリ線７はピントが合っていることもありはっきりと明暗が出る。本実施例では、このことを利用して、画像を任意の区間に区切ってその区間内の標準偏差をとり、輝度のばらつき具合を確認する。このとき、区間内の輝度のばらつきが大きい場合はトロリ線が写っていると判断し、輝度のばらつきが小さい場合は背景であると判断する。そして、背景と判断された区間については、その後の処理に影響を及ぼさないように黒く塗りつぶす処理を行ってこの区間が背景であることを明確にすることでトロリ線の誤検出を低減する。
【００７３】
さらに、塗りつぶしをしない区間において、その隣の区間に対して塗りつぶし処理を行っている場合、その隣の区間から当該区間内の写り込み物までの領域に対しても塗りつぶし処理を行う。このようにすることで、塗りつぶし区間から塗りつぶさない区間の写り込み物までの間にできる空白領域（背景であるが塗りつぶしていない画素）を埋めることができ、より誤検出を低減できる。なお、本実施例では塗りつぶし区間の平均輝度値に比較して輝度差が一定値以上あるピクセルを写り込み物箇所として検出するものとする。
【００７４】
上述した本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景上に明るさの斑が存在する場合でも、トロリ線摩耗面７ａと背景とを切り分けることができるため、トロリ線摩耗面７ａの誤検出を低減することができる。
また、塗りつぶしをしない区間であっても隣接する区間が塗りつぶし区間であった場合は写り込み物まで塗りつぶすようにしたため、確実にトロリ線摩耗面と背景の切り分けが行える。
【００７５】
なお、本実施例では標準偏差背景除去処理部４ｆにおいて背景とみなした領域を黒く塗りつぶす例を示したが、背景とみなした領域は黒く塗りつぶすことに限定されるものではなく、例えば、背景とみなした領域をマスク画素としてメモリ空間に記憶しておき、このマスク画素を以後の処理を行わない画素とするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例３】
【００７６】
（昼間摩耗測定）
図１７および図１８を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第３の実施例を説明する。本実施例は、図２に示し上述した第１の実施例の計測用コンピュータ４に、図１３に示し上述した第２の実施例の標準偏差背景除去処理部４ｆを追加した例である。その他の構成は上述した第１の実施例の構成とおおむね同様であり、以下、類似する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７７】
図１７に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４はラインセンサ画像作成部４ａ、ＧＳＴＨ処理部４ｂ、標準偏差背景処理部４ｆ、二値化処理部４ｃ、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄ、およびトロリ線摩耗部幅計算部４ｅを備えて構成されている。
【００７８】
本実施例において、ＧＳＴＨ処理部４ｂは入力されたラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行う。これにより作成されたＧＳＴＨ画像はメモリＭ２を経て標準偏差背景除去処理部４ｆに入力される。
【００７９】
標準偏差背景除去処理部ｆは入力されたＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行う。これにより作成された背景除去画像はメモリＭ２を経て二値化処理部４ｃに入力される。
二値化処理部４ｃは入力された背景除去画像に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００８０】
図１８を用いて本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータ４における画像処理の流れを説明する。
【００８１】
図１８に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４は、まず、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて、ラインセンサ２から入力される画像信号を時系列的に並べることによりラインセンサ画像３１を作成する処理を行う（ステップＰ２１）。
【００８２】
続いて、ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいてラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行う（ステップＰ２２）。これによりＧＳＴＨ画像が得られる。その後、標準偏差背景除去処理部４ｆにおいてＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行う（ステップＰ２３）。これにより背景除去画像が得られる。
【００８３】
続いて、二値化処理部４ｃにおいてステップＰ２３で得られた背景除去画像に対して二値化処理を行う（ステップＰ２４）。これにより二値化画像が得られる。
【００８４】
ステップＰ２４に続いては、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄにおいて、二値化画像の背景を示す黒色とトロリ線摩耗面７ａを示す白色との境界を左右のエッジ点として抽出する処理を行う（ステップＰ２５）。これによりエッジデータを得ることができる。
【００８５】
ステップＰ２５に続いては、トロリ線摩耗部幅計算部４ｅにおいて、左右のエッジ点間の距離をトロリ線摩耗面７ａの画像上の幅として算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する処理を行う（ステップＰ２６）。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ４によってトロリ線７の摩耗量を測定することができる。
【００８６】
本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、第１の実施例、第２の実施例に比較してトロリ線以外の写り込み物と明るさの斑の両方を除去できるためより精度を向上させることができる。
また、まずＧＳＴＨ処理を行ってトロリ線７以外の写り込み物を除去し、その後、標準偏差背景除去処理を行うことにより、より高精度にトロリ線の摩耗測定を行うことができる。
【００８７】
なお、本実施例においては、撮影環境や撮影条件に応じて作業者がＧＳＴＨ処理、標準偏差背景除去処理の要否を選択する（例えば、設定ファイルにて処理のＯＮ／ＯＦＦを設定する）ことができるようにするなどとしてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００８９】
１ 車両
２ ラインセンサカメラ
３ 照明装置
４ 計測用コンピュータ
４ａ ラインセンサ画像作成部
４ｂ ＧＳＴＨ処理部
４ｃ 二値化処理部
４ｄ トロリ線摩耗部エッジ検出部
４ｅ トロリ線摩耗部幅計算部
５ 記録装置
７ トロリ線
７ａ トロリ線摩耗部
７ｂ トロリ線側面
８ パンタグラフ
１０Ｌ，１０Ｒ エッジ点
２１，３１ ラインセンサ画像
２２ 収縮処理画像
２３ オープニング画像
２４ ＧＳＴＨ画像
２５ 二値化画像
３２ 背景除去画像
Ｍ１，Ｍ２ メモリ
Ｓ１ 第一区間
Ｓ２ 第二区間
Ｓ３ 第三区間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に関し、特に昼間の様々な背景下においてもロバストに摩耗計測を行う画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置には、ラインセンサから取得した画像に対して二値化処理を行い、トロリ線の太さパラメータより大きい白領域を空の部分として黒領域に反転することによりトロリ線摩耗面のみを抽出しトロリ線摩耗測定を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１に記載された方法に対し、空の部分を除去した残存画像に対してさらに二値化処理を行うことにより、トロリ線の側面と摩耗面とを分離し、トロリ線摩耗面が比較的暗く映っている場合でもトロリ線摩耗面のみを抽出しトロリ線摩耗測定を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、あらかじめ設定しておいた濃淡閾値により背景部分を処理しないようなマスクを設定するようにしたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７１４４５号公報
【特許文献２】特開２００８−０８９５２４号公報
【特許文献３】特開２００６−２５０７７５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、特許文献１および特許文献２に記載のものは、二値化処理を行った場合に背景部分の大半が白領域となることを利用してトロリ線と背景とを切り分けているが、背景にトロリ線以外の写り込み物（屋根上や架線構造物等。以下、単に「写り込み物」という）や明るさの斑（例えば、天候の変化や雲等による陰影。以下、単に「明るさの斑」という）が存在する場合、二値化したときに背景部分にも黒画素が発生してしまい、二値化処理を行うことではトロリ線と背景とを切り分けられないおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献３に記載された発明では、背景をある一定の濃淡閾値でマスクすることにより背景にマスクをかけるが、背景に写り込み物や明るさの斑が存在する場合、一定の濃淡閾値では正しく背景領域にマスクできず、トロリ線と背景を切り分けられないおそれがあった。
【０００８】
このように、従来の方法では、背景にトロリ線以外の写り込み物や明るさの斑が存在する場合、画像を二値化してトロリ線と背景を正確に切り分けることができなかった。
【０００９】
このようなことから本発明は、ラインセンサカメラから取得した画像の背景に写ったトロリ線以外の写り込み物や明るさの斑の影響を除去することによりトロリ線とトロリ線以外の物体とを切り分け、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することを可能とした画像処理によるトロリ線摩耗測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく前記車両の屋根上に設置されて前記トロリ線を照らす照明手段と、前記車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記画像処理手段が、前記ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、入力された画像に対して前記トロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、入力された画像に対して前記トロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、前記摩耗部分の両側のエッジの位置から前記トロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定において、前記背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理手段であることを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第２の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、前記二値化処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第１の発明に係るトロリ線摩耗測定において、前記背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段であることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するための第５の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第４の発明に係るトロリ線摩耗測定装置において、前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成することを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するための第６の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第４の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさであることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するための第７の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第４乃至第６のいずれか一つの発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記標準偏差背景除去処理手段が前記ラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出することを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するための第８の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第２又は第３の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記画像処理手段が前記背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するための第９の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第８の発明に係るトロリ線摩耗測定装置において、前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成することを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するための第１０の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第８の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさであることを特徴とする。
【００２０】
上記の課題を解決するための第１１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置は、第８乃至第１０のいずれか一つの発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、前記標準偏差背景除去処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ＧＳＴＨ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上述した第１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく車両の屋根上に設置されてトロリ線を照らす照明手段と、車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、画像処理手段が、ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、入力された画像に対してトロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、入力された画像に対してトロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、摩耗部分の両側のエッジの位置からトロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段とを備えるので、トロリ線摩耗面と背景とを切り分けることができ、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することができる。
【００２２】
上述した第２の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行って画像中のトロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理手段であるので、入力画像に対してＧＳＴＨ処理を行うことにより入力画像中のトロリ線摩耗面を強調する一方、背景に写りこんだ物体を除去することができ、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することができる。
【００２３】
また、第３の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、ＧＳＴＨ処理手段がラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行ってラインセンサ画像中のトロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成し、二値化処理手段がＧＳＴＨ画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成し、トロリ線摩耗部エッジ検出手段が二値化画像に対してエッジを検出するので、二値化処理を行う前にＧＳＴＨ処理を行うことにより入力画像中にトロリ線摩耗面が暗く写っていてもトロリ線摩耗面を強調して背景と切り分けることができる。
【００２４】
第４の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段であるので、入力画像に対して標準偏差背景除去処理を行うことにより入力画像中の背景に明るさの斑が存在する場合であってもトロリ線を判別することができ、トロリ線摩耗面の誤検出を低減することができる。
【００２５】
第５の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、標準偏差背景除去処理手段が、標準偏差背景除去処理を行った区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各細分化した区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成するので、確実に対象物と背景との切り分けを行うことができる。
【００２６】
第６の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、任意の区間の大きさが、対象物が存在する区間が連続しない大きさであるので、一度の処理で対象物と背景とを切り分けることができる。
【００２７】
第７の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、標準偏差背景除去処理手段がラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行ってラインセンサ画像中のトロリ線を抽出した背景除去画像を作成し、二値化処理手段が背景除去画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成し、トロリ線摩耗部エッジ検出手段が二値化画像に対してエッジを検出するので、二値化処理を行う前に標準偏差背景除去処理を行うことにより入力画像中の背景に明るさの斑が存在する場合であってもトロリ線を明確に判別することができる。
【００２８】
第８の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、画像処理手段が背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備えるので、ＧＳＴＨ処理と標準偏差背景除去処理とを併用することにより、トロリ線摩耗面の誤検出をより低減することができる。
【００２９】
第９の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、標準偏差背景除去処理手段が、標準偏差背景除去処理を行った区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各細分化した区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に対象物が写っていない場合は隣接する区間から対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に対象物が写っている場合は隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成するので、確実に対象物と背景との切り分けを行うことができる。
【００３０】
第１０の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、任意の区間の大きさが、対象物が存在する区間が連続しない大きさであるので、一度の処理で対象物と背景とを切り分けることができる。
【００３１】
第１１の発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、ＧＳＴＨ処理手段がラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行ってラインセンサ画像中のトロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成し、標準偏差背景除去処理手段がＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行ってＧＳＴＨ画像中のトロリ線を抽出した背景除去画像を作成し、二値化処理手段が背景除去画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成し、トロリ線摩耗部エッジ検出手段が二値化画像に対してエッジを検出するので、ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行った後、標準偏差背景除去処理を行うことにより、トロリ線摩耗測定の精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の設置例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１における収縮処理の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例１における膨張処理の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例１におけるＧＳＴＨ画像の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例１に係るトロリ線摩耗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に係るラインセンサ画像の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例１に係る収縮処理画像の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例１に係るオープニング画像の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るＧＳＴＨ画像の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る二値化画像の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例１に係るエッジ抽出例を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る標準偏差背景除去処理の一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る標準偏差背景除去処理の他の例を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施例２に係るトロリ線摩耗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例３に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施例３に係るトロリ線摩耗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の詳細について説明する。
【実施例１】
【００３４】
（ＧＳＴＨ処理）
図１ないし図１２を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第１の実施例を説明する。本実施例はグレイスケール−トップハット処理（Gray Scale-Top Hat処理。以下、「ＧＳＴＨ処理」という）を行うことで、背景上のトロリ線以外の写り込み物を除去するものである。
【００３５】
図１に示すように、本実施例において車両１の屋根上にはラインセンサカメラ２および照明３が設置されている。また、車両１の車内には計測用コンピュータ４および記録装置５が配設されている。
【００３６】
ラインセンサカメラ２は鉛直上方を撮影するように、且つその走査線方向がレール６の枕木方向、換言すると車両１の進行方向に直行する方向となるようにその向きを設定されている。これにより、ラインセンサカメラ２の走査線がトロリ線７を横切るようになっている。
照明３はラインセンサカメラ２によって撮影するトロリ線７の摩耗部（すなわちパンタグラフ８と接触する面）を照らすように設置される。
【００３７】
また、図２に示すように、計測用コンピュータ４はラインセンサ画像作成手段としてのラインセンサ画像作成部４ａ、背景切り分け処理手段としてのＧＳＴＨ処理部４ｂ、二値化処理手段としての二値化処理部４ｃ、トロリ線摩耗部エッジ検出手段としてのトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄ、およびトロリ線摩耗部幅計算手段としてのトロリ線摩耗部幅計算部４ｅを備えて構成されている。
【００３８】
ラインセンサ画像作成部４ａはラインセンサから入力される画像信号（走査線の輝度信号）を時系列的に並べてラインセンサ画像（平面の画像）を作成する。作成されたラインセンサ画像はメモリＭ１，Ｍ２を経てＧＳＴＨ処理部４ｂへ入力される。
【００３９】
ＧＳＴＨ処理部４ｂは入力されたラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行う。
ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいてＧＳＴＨ処理が施されたラインセンサ画像（以下、ＧＳＴＨ画像という）はメモリＭ２を経て二値化処理部４ｃへ入力される。
ここで、ＧＳＴＨ処理とはその名の通り、グレイスケール画像に対してＴｏｐ Ｈａｔ処理をかけるものである。Ｔｏｐ Ｈａｔ処理とは原画像に対してオープニング（同じ回数分収縮→膨張処理）した画像を差し引く処理のことである。
【００４０】
以下に、図３ないし図５を用いてＧＳＴＨ処理部４ｂによるＧＳＴＨ処理について詳細に説明する。ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいては、以下の流れで処理を行う。
（１）図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示す原画像１１に対してＮ画素（図３では三画素）の範囲（以下、索敵範囲という）ＳＤ−１で最も暗い画素の輝度値を別バッファ（以下、収縮処理バッファという）１２−１に書き込む。
（２）索敵範囲をずらし（図３では索敵範囲ＳＤ−２〜ＳＤ−Ｍ）、それぞれの索敵範囲ＳＤ−２〜ＳＤ−Ｍにおいて該索敵範囲ＳＤ−２〜ＳＤ−Ｍ内の最も暗い画素の輝度値を収縮処理バッファ１２−２〜１２−Ｍに書き込む。
（３）これにより、図４（ａ）に示す収縮処理画像１２を作成する。
（４）続いて、図４（ｂ）に示すように、収縮画像１２に対してＮ画素（本実施例では三画素）の範囲（以下、索敵範囲）ＳＬ−１で最も明るい画素の輝度値を別バッファ（以下、膨張処理バッファという）１３−１に書き込む。
（５）索敵範囲をずらし（図４では索敵範囲１３−２〜１３−Ｍ）、それぞれの索敵範囲ＳＬ−２〜ＳＬ−Ｍにおいて該索敵範囲ＳＬ−２〜ＳＬ−Ｍ内の最も明るい画素の輝度値を膨張処理バッファ１３−２〜１３−Ｍに書き込む。
（６）これにより、オープニング画像１３を作成する。
（７）続いて、原画像１１から（６）で作成したオープニング画像１３を差し引く。
以上の処理を行うことで、図５に示すように画像内の暗い部分に囲まれた明るい画素を強調したＧＳＴＨ画像１４が得られる。
【００４１】
二値化処理部４ｃでは入力されたＧＳＴＨ画像１４に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００４２】
トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄは、入力された二値化画像に対し、あるラインについて例えば左から探索した場合に、黒から白へ変化する点を左側のエッジ点として検出し、続いて白から黒へ変化する点を右側のエッジ点として検出する処理を行う。この処理を画像の上から下へライン毎に行う。検出したエッジ点の情報（以下、エッジデータという）はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部幅計算部４ｅに入力される。
【００４３】
トロリ線摩耗部分幅計算部４ｅは、入力されたエッジデータに基づいてラインセンサ画像上における左右のエッジ点間の幅を算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する。算出されたトロリ線７の摩耗量はトロリ線摩耗幅データとしてメモリＭ２を経て記録装置５に入力される。
【００４４】
記録装置５には上述したトロリ線摩耗幅データのほか、メモリＭ１，Ｍ２を経てラインセンサ画像、ＧＳＴＨ画像、二値化画像、エッジデータ等が記録される。
【００４５】
図６ないし図１２を用いて本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータ４における画像処理の流れを説明する。
【００４６】
図６に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４は、まず、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて、ラインセンサカメラ２から入力される画像信号を時系列的に並べることにより図７に示すようなラインセンサ画像２１を作成する処理を行う（ステップＰ１）。
このとき、図７に示すように、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて作成されたラインセンサ画像２１にはトロリ線７のほかにトロリ線７以外の屋根上、架線構造物等の物体９が写りこむ場合がある。
【００４７】
ステップＰ１に続いては、ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいて、ラインセンサ画像２１に対して上述したＧＳＴＨ処理を行う（ステップＰ２）。具体的には、ラインセンサ画像２１に対して上述した（１）および（２）の処理を行って図８に示すような収縮処理画像２２を取得し、続いて収縮処理画像２２に対して上述した（４）および（５）の処理を行って図９に示すようなオープニング画像２３を取得し、ラインセンサ画像２１からオープニング画像２３を差し引く処理を行う。これにより図１０に示すようなＧＳＴＨ画像２４が得られる。図１０から、ＧＳＴＨ画像２４においては、ラインセンサ画像２１に比べてトロリ線７の摩耗部（以下、トロリ線摩耗部という）７ａのみが強調され、背景に写りこんだトロリ線７以外の物体９が除去されていることが分かる。
【００４８】
ステップＰ２に続いては、二値化処理部４ｃにおいて、ＧＳＴＨ画像２４に対して二値化処理を行う（ステップＰ３）。これにより、図１１に示すようにトロリ線摩耗面７ａのみが抽出された二値化画像２５を得ることができる。
【００４９】
ステップＰ３に続いては、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄにおいて、二値化画像２５の背景を示す黒色とトロリ線摩耗面７ａを示す白色との境界を図１２に示すように左右のエッジ点１０Ｌ，１０Ｒとして抽出する処理を行う（ステップＰ４）。これによりエッジデータを得ることができる。
【００５０】
ステップＰ４に続いては、トロリ線摩耗部幅計算部４ｅにおいて、左右のエッジ点１０Ｌ，１０Ｒ間の距離をトロリ線摩耗面７ａの画像上の幅として算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する処理を行う（ステップＰ５）。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ４によってトロリ線７の摩耗量を測定することができる。
【００５１】
トロリ線摩耗面７ａは照明を強く反射するため明るく写り、トロリ線７の側面（以下、トロリ線側面という）７ｂは錆、ススなどにより黒く写る。すなわち、トロリ線摩耗面７ａは暗い部分に囲まれた明るい画素であるという特徴があるためＧＳＴＨ処理によって強調される。一方で、背景部分に写りこんだ物体９はラインセンサ画像２１上において黒く映り、暗い部分に囲まれた明るい画素とならないためＧＳＨ処理によって目立たなくなる。
【００５２】
また、二値化処理を行う前にＧＳＴＨ処理を行うため、グレイスケール画像に対して収縮処理および膨張処理を行うこととなり、トロリ線摩耗面７ａが比較的暗い画像においてもトロリ線摩耗面７ａと背景とを切り分けることができる。これに対し、トロリ線摩耗面７ａが比較的暗い画像でそのまま二値化処理を行うと、トロリ線摩耗面７ａが黒色と処理され背景化してしまうおそれがある。
【００５３】
上述した本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景上に写りこんだトロリ線７以外の物体９が存在する場合でも、トロリ線摩耗面７ａと背景を切り分けることができるため、トロリ線摩耗面７ａの誤検出を低減できる。
また、二値化処理を施した画像ではなくグレイスケール画像に対して収縮処理および膨張処理を行うので、トロリ線摩耗面７ａが比較的暗い画像においてもトロリ線摩耗面７ａと背景を切り分けることができる。
【実施例２】
【００５４】
（標準偏差背景除去）
図１３ないし図１６を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第２の実施例を説明する。本実施例は標準偏差を用いて輝度が一様な領域を判定することで、背景上の明るさの斑を除去するものである。
【００５５】
本実施例は、上述した第１の実施例のＧＳＴＨ処理部４ｂに変えて図１３に示す標準偏差背景除去処理部４ｆを用いるものである。その他の構成は図１および図２に示し上述した構成とおおむね同様であり、以下、類似する部材には同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５６】
図１３に示すように、計測用コンピュータ４はラインセンサ画像作成部４ａ、背景切り分け処理手段としての標準偏差背景除去処理部４ｆ、二値化処理部４ｃ、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄ、およびトロリ線摩耗部幅計算部４ｅを備えて構成されている。
【００５７】
標準偏差背景除去処理部４ｆは入力されたラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行う。標準偏差背景除去処理部４ｆによって作成された画像（以下、背景除去画像という）はメモリＭ２を経て二値化処理部４ｃへ入力される。
【００５８】
二値化処理部４ｃでは入力された背景除去画像に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００５９】
以下に、図１４を用いて標準偏差背景除去処理部４ｆにおける処理について詳細に説明する。本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、標準偏差背景除去処理部４ｆは、図１４（ａ）に示すように、ラインセンサ画像３１を任意の区間（本実施例では第一区間Ｓ１、第二区間Ｓ２、第三区間Ｓ３）に分割し、それぞれの区間ごとに標準偏差背景除去処理を行う。
【００６０】
まず、第一区間Ｓ１に対して標準偏差背景除去処理を施す。図１４（ａ）に示す例においては第一区間Ｓ１には対象物としてのトロリ線７が写っていないため、標準偏差値が低くなり第一区間Ｓ１全体が背景であると判断される。このように背景であると判断された第一区間Ｓ１はその後の処理に影響を及ぼさないように、塗りつぶし区間として黒く塗りつぶされる（図１４（ｂ））。
【００６１】
続いて、第二区間Ｓ２に対して標準偏差背景除去処理を施す。図１４（ａ）に示す例においては第二区間Ｓ２にはトロリ線７が写っているため、標準偏差値が高くなり第二区間Ｓ２に何らかの構造物（ここでは、トロリ線７。以下、写り込み物という）が写っていると判断される。このように写り込み物が写っていると判断された場合、隣接する区間であって標準偏差背景除去処理が終了した区間（ここでは第一区間Ｓ１）が塗りつぶし区間であるか否かを判断し、塗りつぶし区間である場合は写り込み物までの領域を背景部分であるとして黒く塗りつぶす処理を行う（図１４（ｃ））。一方、隣接する区間であって標準偏差背景除去処理が終了した区間（ここでは第一区間Ｓ１）が塗りつぶし区間でない場合は塗りつぶし処理は行わない。
【００６２】
次に、第三区間Ｓ３に対して標準偏差背景除去処理を施す。図１４（ａ）に示す例においては第三区間Ｓ３にはトロリ線７が写っていないため、標準偏差値が低くなり第三区間Ｓ３全体が背景であると判断され、第一区間Ｓ１と同様、塗りつぶし区間として黒く塗りつぶされる。さらに、第一区間Ｓ１以外の区間において背景であると判断された区間は、隣接する区間であって標準偏差除去処理が終了した区間（ここでは第二区間Ｓ２）が塗りつぶし区間であるか否かを判断し、塗りつぶし区間でない場合はその隣接する区間の写り込み物から第三区間Ｓ３までの領域を背景部分であるとみなして黒く塗りつぶす処理を行う（図１４（ｄ））。一方、隣接する区間であって標準偏差除去処理が終了した区間（ここでは第二区間Ｓ２）が塗りつぶし区間である場合は第三区間Ｓ３のみを黒く塗りつぶす処理を行う。
【００６３】
ここで、図１５（ａ）に示すように例えば二つのトロリ線７−１，７−２が撮像されているなど、隣接する区間にいずれも写り込み物が存在する、又は一つの区間に二つの写り込み物が存在することにより、ラインセンサ画像３１に写り込み物が二つ以上存在する場合にあっては、上述した処理を行った結果、図１５（ｂ）に示すように二つのトロリ線７−１，７−２間が塗りつぶされない状態となる場合がある。このような場合には塗りつぶしを行わなかった領域について、図１５（ｃ）に示すように区間を細分化してこの細分化した区間に対して再度同様の処理を行い、二つの写り込み物間の背景を塗りつぶす処理を行うことにより図１５（ｄ）に示すように写り込み物と背景とを切り分けるものとする。
【００６４】
なお、ラインセンサ画像３１に二つ以上の写り込み物が撮像された場合の写り込み物間の距離をあらかじめ予測可能な場合は、ラインセンサ画像を任意の区間に分割する際に一つの区間又は隣接する区間に二つ以上写り込み物が存在することのないように区間の大きさを設定するようにすれば、一度の処理で写り込み物と背景とを切り分けることができ、好適である。具体的には、区間の分割サイズをＢ、写り込み物間の最小距離をＬとしたときに、以下の（１）式を満たすように区間を分割すればよい。
Ｂ＜Ｌ／２ ・・・ （１）
【００６５】
以上の処理により、背景上の明るさの斑を除去した背景除去画像３２が得られる。
【００６６】
二値化処理部４ｃでは入力された背景除去画像３２に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００６７】
図１６を用いて本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータ４における画像処理の流れを説明する。
【００６８】
図１６に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４は、まず、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて、ラインセンサ２から入力される画像信号を時系列的に並べることによりラインセンサ画像３１を作成する処理を行う（ステップＰ１１）。
【００６９】
続いて、標準偏差背景除去処理部４ｆにおいてラインセンサ画像３１に対して上述した標準偏差背景除去処理を行い（ステップＰ１２）、その後、二値化処理部４ｃにおいてステップＰ１２で得られた背景除去画像３２に対して二値化処理を行う（ステップＰ１３）。これにより二値化画像が得られる。
【００７０】
ステップＰ１３に続いては、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄにおいて、二値化画像の背景を示す黒色とトロリ線摩耗面７ａを示す白色との境界を左右のエッジ点として抽出する処理を行う（ステップＰ１４）。これによりエッジデータを得ることができる。
【００７１】
ステップＰ１４に続いては、トロリ線摩耗部幅計算部４ｅにおいて、左右のエッジ点間の距離をトロリ線摩耗面７ａの画像上の幅として算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する処理を行う（ステップＰ１５）。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ４によってトロリ線７の摩耗量を測定することができる。
【００７２】
ラインセンサ画像において、背景となる空は雲や青空が写る場合ぼやっとしたメリハリのない空間になるのに対し、測定対象であるトロリ線７はピントが合っていることもありはっきりと明暗が出る。本実施例では、このことを利用して、画像を任意の区間に区切ってその区間内の標準偏差をとり、輝度のばらつき具合を確認する。このとき、区間内の輝度のばらつきが大きい場合はトロリ線が写っていると判断し、輝度のばらつきが小さい場合は背景であると判断する。そして、背景と判断された区間については、その後の処理に影響を及ぼさないように黒く塗りつぶす処理を行ってこの区間が背景であることを明確にすることでトロリ線の誤検出を低減する。
【００７３】
さらに、塗りつぶしをしない区間において、その隣の区間に対して塗りつぶし処理を行っている場合、その隣の区間から当該区間内の写り込み物までの領域に対しても塗りつぶし処理を行う。このようにすることで、塗りつぶし区間から塗りつぶさない区間の写り込み物までの間にできる空白領域（背景であるが塗りつぶしていない画素）を埋めることができ、より誤検出を低減できる。なお、本実施例では塗りつぶし区間の平均輝度値に比較して輝度差が一定値以上あるピクセルを写り込み物箇所として検出するものとする。
【００７４】
上述した本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、背景上に明るさの斑が存在する場合でも、トロリ線摩耗面７ａと背景とを切り分けることができるため、トロリ線摩耗面７ａの誤検出を低減することができる。
また、塗りつぶしをしない区間であっても隣接する区間が塗りつぶし区間であった場合は写り込み物まで塗りつぶすようにしたため、確実にトロリ線摩耗面と背景の切り分けが行える。
【００７５】
なお、本実施例では標準偏差背景除去処理部４ｆにおいて背景とみなした領域を黒く塗りつぶす例を示したが、背景とみなした領域は黒く塗りつぶすことに限定されるものではなく、例えば、背景とみなした領域をマスク画素としてメモリ空間に記憶しておき、このマスク画素を以後の処理を行わない画素とするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例３】
【００７６】
（昼間摩耗測定）
図１７および図１８を用いて本発明に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の第３の実施例を説明する。本実施例は、図２に示し上述した第１の実施例の計測用コンピュータ４に、図１３に示し上述した第２の実施例の標準偏差背景除去処理部４ｆを追加した例である。その他の構成は上述した第１の実施例の構成とおおむね同様であり、以下、類似する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７７】
図１７に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４はラインセンサ画像作成部４ａ、ＧＳＴＨ処理部４ｂ、標準偏差背景処理部４ｆ、二値化処理部４ｃ、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄ、およびトロリ線摩耗部幅計算部４ｅを備えて構成されている。
【００７８】
本実施例において、ＧＳＴＨ処理部４ｂは入力されたラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行う。これにより作成されたＧＳＴＨ画像はメモリＭ２を経て標準偏差背景除去処理部４ｆに入力される。
【００７９】
標準偏差背景除去処理部ｆは入力されたＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行う。これにより作成された背景除去画像はメモリＭ２を経て二値化処理部４ｃに入力される。
二値化処理部４ｃは入力された背景除去画像に対して二値化処理を施し、二値化画像を作成する。作成された二値化画像はメモリＭ２を経てトロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄに入力される。
【００８０】
図１８を用いて本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置の計測用コンピュータ４における画像処理の流れを説明する。
【００８１】
図１８に示すように、本実施例において計測用コンピュータ４は、まず、ラインセンサ画像作成部４ａにおいて、ラインセンサ２から入力される画像信号を時系列的に並べることによりラインセンサ画像３１を作成する処理を行う（ステップＰ２１）。
【００８２】
続いて、ＧＳＴＨ処理部４ｂにおいてラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行う（ステップＰ２２）。これによりＧＳＴＨ画像が得られる。その後、標準偏差背景除去処理部４ｆにおいてＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行う（ステップＰ２３）。これにより背景除去画像が得られる。
【００８３】
続いて、二値化処理部４ｃにおいてステップＰ２３で得られた背景除去画像に対して二値化処理を行う（ステップＰ２４）。これにより二値化画像が得られる。
【００８４】
ステップＰ２４に続いては、トロリ線摩耗部エッジ検出部４ｄにおいて、二値化画像の背景を示す黒色とトロリ線摩耗面７ａを示す白色との境界を左右のエッジ点として抽出する処理を行う（ステップＰ２５）。これによりエッジデータを得ることができる。
【００８５】
ステップＰ２５に続いては、トロリ線摩耗部幅計算部４ｅにおいて、左右のエッジ点間の距離をトロリ線摩耗面７ａの画像上の幅として算出し、これを実際のトロリ線７の摩耗量に換算する処理を行う（ステップＰ２６）。
上述した処理を行うことにより、本実施例に係る計測用コンピュータ４によってトロリ線７の摩耗量を測定することができる。
【００８６】
本実施例に係る画像処理によるトロリ線摩耗測定装置によれば、第１の実施例、第２の実施例に比較してトロリ線以外の写り込み物と明るさの斑の両方を除去できるためより精度を向上させることができる。
また、まずＧＳＴＨ処理を行ってトロリ線７以外の写り込み物を除去し、その後、標準偏差背景除去処理を行うことにより、より高精度にトロリ線の摩耗測定を行うことができる。
【００８７】
なお、本実施例においては、撮影環境や撮影条件に応じて作業者がＧＳＴＨ処理、標準偏差背景除去処理の要否を選択する（例えば、設定ファイルにて処理のＯＮ／ＯＦＦを設定する）ことができるようにするなどとしてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、画像処理によるトロリ線摩耗測定装置に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００８９】
１ 車両
２ ラインセンサカメラ
３ 照明装置
４ 計測用コンピュータ
４ａ ラインセンサ画像作成部
４ｂ ＧＳＴＨ処理部
４ｃ 二値化処理部
４ｄ トロリ線摩耗部エッジ検出部
４ｅ トロリ線摩耗部幅計算部
５ 記録装置
７ トロリ線
７ａ トロリ線摩耗部
７ｂ トロリ線側面
８ パンタグラフ
１０Ｌ，１０Ｒ エッジ点
２１，３１ ラインセンサ画像
２２ 収縮処理画像
２３ オープニング画像
２４ ＧＳＴＨ画像
２５ 二値化画像
３２ 背景除去画像
Ｍ１，Ｍ２ メモリ
Ｓ１ 第一区間
Ｓ２ 第二区間
Ｓ３ 第三区間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく前記車両の屋根上に設置されて前記トロリ線を照らす照明手段と、前記車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、
前記画像処理手段が、
前記ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、
入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、
前記摩耗部分の両側のエッジの位置から前記トロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段と
を備えることを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項２】
前記背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理手段である
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項３】
前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項２記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項４】
前記背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段である
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項５】
前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する
ことを特徴とする請求項４記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項６】
前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさである
ことを特徴とする請求項４記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項７】
前記標準偏差背景除去処理手段が前記ラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項８】
前記画像処理手段が前記背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備える
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項９】
前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する
ことを特徴とする請求項８記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項１０】
前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさである
ことを特徴とする請求項８記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項１１】
前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、
前記標準偏差背景除去処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ＧＳＴＨ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項１】
車両の屋根上にその走査線方向を車両の進行方向に対して垂直且つ水平に設置されてトロリ線を撮影するラインセンサカメラと、同じく前記車両の屋根上に設置されて前記トロリ線を照らす照明手段と、前記車両の内部に設置された画像処理手段とを備えた画像処理によるトロリ線摩耗測定装置において、
前記画像処理手段が、
前記ラインセンサカメラから入力される画像信号を時系列的に並べてなるラインセンサ画像を作成するラインセンサ画像作成手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線と背景との切り分けを行う背景切り分け処理手段と、
入力された画像に対して二値化処理を行って二値化画像を作成する二値化処理手段と、
入力された画像に対して前記トロリ線の摩耗部分の両側のエッジを検出するトロリ線摩耗部エッジ検出手段と、
前記摩耗部分の両側のエッジの位置から前記トロリ線の摩耗量を検出するトロリ線摩耗部幅計算手段と
を備えることを特徴とする画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項２】
前記背景切り分け処理手段が、入力された画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調したＧＳＴＨ画像を作成するＧＳＴＨ処理手段である
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項３】
前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項２記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項４】
前記背景切り分け処理手段が、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段である
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項５】
前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する
ことを特徴とする請求項４記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項６】
前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさである
ことを特徴とする請求項４記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項７】
前記標準偏差背景除去処理手段が前記ラインセンサ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項８】
前記画像処理手段が前記背景切り分け処理手段としてさらに、入力された画像を任意の区間に分割し、各前記区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記区間ごとに該区間に対象物が写っているか否かを判断し、該区間に対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する標準偏差背景除去処理手段を備える
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項９】
前記標準偏差背景除去処理手段が、前記標準偏差背景除去処理を行った前記区間において背景とみなされていない領域が存在する場合に、該区間を細分化して再度各前記細分化した区間ごとに標準偏差背景除去処理を行って各前記細分化した区間ごとに該区間に前記対象物が写っているか否かを判断し、該区間に前記対象物が写っている場合であって隣接する区間に前記対象物が写っていない場合は前記隣接する区間から前記対象物までの領域を背景とみなし、また、該区間に前記対象物が写っていない場合であって隣接する区間に前記対象物が写っている場合は前記隣接する区間の対象物から該区間までの領域および該区間を背景とみなす標準偏差背景除去処理を行って背景除去画像を作成する
ことを特徴とする請求項８記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項１０】
前記任意の区間の大きさが、前記対象物が存在する区間が連続しない大きさである
ことを特徴とする請求項８記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【請求項１１】
前記ＧＳＴＨ処理手段が前記ラインセンサ画像に対してＧＳＴＨ処理を行って前記ラインセンサ画像中の前記トロリ線の摩耗部分を強調した前記ＧＳＴＨ画像を作成し、
前記標準偏差背景除去処理手段が前記ＧＳＴＨ画像に対して標準偏差背景除去処理を行って前記ＧＳＴＨ画像中の前記トロリ線を抽出した前記背景除去画像を作成し、
前記二値化処理手段が前記背景除去画像に対して二値化処理を行って前記二値化画像を作成し、
前記トロリ線摩耗部エッジ検出手段が前記二値化画像に対して前記エッジを検出する
ことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理によるトロリ線摩耗測定装置。
【図１】
【図２】
【図６】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図６】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−１５３３６（Ｐ２０１３−１５３３６Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６７１０（Ｐ２０１１−１４６７１０）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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