軌道変位測定装置
【課題】 軌道異常を安価な構成で確実に検出することのできる軌道変位測定装置を提供する。
【解決手段】 鉄道軌道（３２）あるいは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲット（Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４）と、これら複数のターゲットがすべて含まれる画像を撮影するデジタルカメラ１１と、このデジタルカメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存および該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算ならびに演算結果を保存する制御ユニット１０とからなる。制御ユニットは、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果をもとに運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定する。
【解決手段】 鉄道軌道（３２）あるいは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲット（Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４）と、これら複数のターゲットがすべて含まれる画像を撮影するデジタルカメラ１１と、このデジタルカメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存および該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算ならびに演算結果を保存する制御ユニット１０とからなる。制御ユニットは、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果をもとに運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道線路のような軌道の変位を測定する軌道変位測定装置に属する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路の軌道下で地下道工事を行う場合やシールド工事を行う場合には、これ等の工事に伴って軌道が変位すると列車の脱線などの事故につながることから、軌道の変位を常に監視する必要がある。これ等の工事を安全に進めるため地盤の沈下や隆起を測定することを目的として、変位センサや沈下計などの測定機器を軌道近くの地盤に設置して監視を行っている（例えば特許文献１）。そして、地盤の変位が安全限界を超えるような場合には列車を緊急停止させるなどの対策を取るようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４７１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の沈下計を用いて軌道の変位を監視する方法では、軌道の変位を直接的に確認することが出来ないため、最初の警報が発生した場合には係員が現場に赴き直接軌道測定を行う必要がある。しかし、夜間などは要員確保が難しく、列車の安全管理や瞬時の対応などについても問題が残されている。
【０００５】
これ等の問題を解決することを目的として軌道に平行に敷設したケブラー繊維を二点で固定し、その中間点でケブラー繊維と軌道との間の二次元方向の軌道変位を画像処理によって検出する方法や、鉄道軌道に反射型ターゲットを配置し、トータルステーションと呼ばれる計測機器により各ターゲットの位置測定を行った結果から、軌道変位を測定する方法が提案されている。
【０００６】
しかし、前者の方法の場合、ケブラー繊維が二次元に変位することで二方向から撮影を行う場合、撮影した画像から得られたデータには歪み成分が含まれており、この歪み成分を補正することが必要とされる。さらに１つの測点を計測するために、測点を中心とした、例えば１０ｍ区間にケブラー繊維を敷設する必要があるため、装置構成が複雑となるだけでなく、ケブラー繊維の保護が必要である。
【０００７】
また後者の方法の場合、すべてのターゲットに対して同時に計測を行うことは不可能であるため、時間あるいは気象変化の影響がすべてのターゲットの測定結果において同一とは言えないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、軌道異常を安価な構成で確実に検出することのできる軌道変位測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、鉄道軌道あるいは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲットと、前記複数のターゲットが含まれる画像を撮影するカメラと、前記カメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存および該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算ならびに演算結果を保存する制御ユニットとからなり、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果をもとに運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定することを特徴とする軌道変位測定装置が得られる。
【００１０】
本発明による軌道変位測定装置においては、前記ターゲットを、撮影時刻に合わせて自動的に光源を発光させる発光回路を具備し、かつ、明暗の境界を少なくとも２箇所有する発光パターンを持つターゲットとすることが望ましい。
【００１１】
また、本発明による軌道変位測定装置においては、前記ターゲットの発光パターンをリング状として中央部に暗部を設けることで、明暗の境界を有するようにしてターゲットの座標の測定精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明による軌道変位測定装置は、複数のターゲットを１枚の画像に収まるようカメラで撮影し、瞬間的に得られた画像をもとに各ターゲットの座標演算を行うため、ターゲット間の相対的な挙動には時間的な要素が含まれることがない。
【００１３】
また、ケブラー繊維を使用せずに画像データを利用することから、座標演算にアナログ的な誤差要因が介入することがなく、ケブラー繊維の保護を一切考慮する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安価な電子部品だけで構成されたターゲットとカメラ及びパソコンのような画像処理手段を用いることにより、軌道変位測定を瞬時に自動的に行わせることが可能となり、相対変化における環境に起因する誤差の影響がない。加えて、パソコンで保存、処理されるデータはデジタルデータであり、保存データがデジタル値であることから統計処理など数値演算への展開も容易に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明による軌道変位測定装置の構成を概略的に示す図である。
【００１７】
制御ユニット１０は、工業用ボードパソコンなどのようにディスプレイによる画像表示及びデータ保存が可能で、外部に接続された機器の制御が可能なプログラムを実装できる記憶装置を持つ電子回路で構成する。
【００１８】
デジタルカメラ１１は制御ユニット１０からの制御信号により撮影時刻、撮影枚数、シャッタースピードなどが制御され、撮影対象としての複数のターゲット１２を同時に撮影する。デジタルカメラ１１で撮影されたデジタル画像は制御ユニット１０へ転送される。
【００１９】
なお、後で詳しく説明するが、本実施例におけるターゲット１２は円形で発光機能を有し、発光タイミングは制御ユニット１０で制御される。
【００２０】
制御ユニット１０は転送されてきた画像を記憶装置に保存すると共にこの画像からターゲット１２の特定部位、例えば重心の２次元座標を演算し、演算結果を記憶装置に保存する。
【００２１】
図２は制御ユニット１０で行なわれる座標演算の流れを示す図である。
【００２２】
１．初期設定
装置設置時に複数のターゲットを同時撮影して得た画像を初期画像とし、初期画像からターゲットごとに画像を切り出して番号付けを行なったうえで「基準画像」として設定し、初期画像内での重心座標を算出して記憶装置に保存する（ステップＳ１）。
【００２３】
また、デジタルカメラ１１から各ターゲット１２までの距離Ｌ１〜Ｌｎ（ｎはターゲット１２の設置数）を実測し、演算用の初期値として記憶装置に保存する。
【００２４】
図３を参照して、初期設定に際して得られた初期画像からターゲットごとに基準画像を切り出す手法について説明する。基準画像の切り出しは、ディスプレイ上に初期画像を表示させたうえで、オペレータによるキーボードでの操作により行なわれ、その際、基準画像を中心においた一定範囲の領域（以下、探索範囲と呼ぶ）が設定される。基準画像は通常、四角形とし、その大きさはターゲットごとに異なる。これは、後述するように、デジタルカメラから複数のターゲットまでの距離Ｌ１〜Ｌｎがそれぞれ異なることによる。そして、探索範囲も四角形とし、その大きさも基準画像ごとに異なる。
【００２５】
図３は初期画像中の複数の基準画像（ターゲットの画像）と基準画像ごとの探索範囲の設定例を示す。オペレータは、デジタルカメラで撮影した初期画像をディスプレイ上に表示させ、各ターゲットが存在する領域を基準画像として順に切り出す。この切り出しは、例えばオペレータがタッチペン、カーソル等で四角形の基準画像の２組の対角のうちの一方（図３ではＰ１，Ｐ２）を指定すると、このＰ１、Ｐ２で規定される四角形の範囲内の画像が基準画像として抽出されることで行なわれる。オペレータはまた、後述する測定画像と基準画像のテンプレートマッチングを行う際の探索範囲として、基準画像を中心として基準画像の２倍以上の面積となる領域の対角座標を探索範囲として設定する。探索範囲の基準画像に対する面積比は、要求される測定範囲が広いほど大きくなる。この設定も、基準画像の切り出しと同様、四角形の探索範囲の２組の対角のうちの一方（図３ではＰ３，Ｐ４）を指定することで行なわれる。探索範囲は基準画像との比較を行なう領域をターゲットごとに限定する目的で設定されるものであり、初期画像内ですべてのターゲットの探索範囲が重ならないようにターゲットを配置することで、各ターゲットの位置を誤認することがない。
【００２６】
図３では、ターゲット数が６個であり、サイズの大きい順に番号１〜６が付けられている。以下では、最も大きい基準画像を基準画像１、その探索範囲を探索範囲１、というように呼ぶことがある。
【００２７】
以上のようにして、図３の場合、初期設定では、ターゲット番号１について言えば、基準画像１に加えて、Ｐ３及びＰ４の座標（初期画像内での探索範囲１の座標）、基準画像１に含まれるターゲットの重心座標、デジタルカメラからの距離が記憶される。そして、このようなデータが６個のターゲット分について記憶される。なお、ターゲットの重心座標は、後述するテンプレートマッチングの手法で算出することができるが、Ｐ３とＰ４を結ぶ線分の中間点を重心座標として算出しても良い。これは、基準画像ではその中心とターゲットの重心が必ず一致しており、しかも探索範囲の中心とも一致しているからである。このようにしてターゲットの重心座標を求めることで１ピクセル以下の精度でターゲットの重心座標を求めることができる。
【００２８】
２．測定（撮影）時刻判定
制御ユニット１０は、オペレータにより設定された測定時刻まで待機する（ステップＳ２）。
【００２９】
３．撮影
制御ユニット１０は、測定時刻になると複数のターゲット１２を発光させ、これをデジタルカメラ１１で撮影する（ステップＳ３）。勿論、この撮影は初期画像の撮影と同じ状態で行なわれる。
【００３０】
４．画像保存
制御ユニット１０は、撮影した画像を撮影画像として制御ユニット１０内の記憶装置に保存する（ステップＳ４）。
【００３１】
５．ターゲット抽出
図４は本発明による測定画像の探索例を示す図であり、図３に対応させて示している。図３の初期画像と図４の撮影画像は、同じ状態で撮影された画像であるので、共通の座標軸で表されることは言うまでも無い。制御ユニット１０はまず、図４の左側に示すように、測定時の撮影画像に対し、図３の初期画像において番号１のターゲットに設定された探索範囲１を規定しているＰ３及びＰ４と同じ座標に探索範囲を設定する。図４では、設定された探索範囲１内の右斜め下に、ターゲットがずれていることを示している。続いて、制御ユニット１０は、図４の右側に示すように、この探索範囲１内において対角の一方から他方へ、基準画像１を１ピクセルずつ移動して、テンプレートマッチングにより基準画像１と相関が最も高い領域を得る。この領域においてターゲットの重心座標を求めることで１ピクセル以下の精度で番号１のターゲットの重心座標を求めることができる。このような処理が、図３で設定された探索範囲２〜６についても行なわれる。
【００３２】
テンプレートマッチングは、画像処理分野において基本操作として使用されている。本実施例では、ステップＳ３で得た撮影画像における探索範囲１から番号１のターゲットを含む測定画像の位置（座標）を抽出するために、制御ユニット１０で測定画像に対する基準画像１の相関係数Ｒを求めながら基準画像１を１画素ずつずらしていき、相関係数Ｒが最も高い座標を求める。この処理手法によって１画素単位で撮影画像内での測定画像の座標、言い換えればターゲットの領域を示す座標を得ることができる（ステップＳ５）。なお、ここでは測定画像の座標をその対角の座標（図３で言えば、Ｐ１、Ｐ２の座標）で表すようにしている。
【００３３】
相関係数は基準画像と測定画像の二次元的な輝度分布の類似性を表す値であり、分布が完全に一致すると１となる。基準画像の縦と横のサイズがｘ、ｙの場合の相関係数Ｒは以下の数１で求められる。
【００３４】
【数１】
【００３５】
但し、ｆ（ｉ，ｊ）は基準画像における座標位置（ｉ，ｊ）の輝度、ｓ（ｉ，ｊ）は測定画像中で基準画像と重なる領域における座標位置（ｉ，ｊ）の輝度、符号ｆの上、符号ｓの上にバーのついた記号はそれぞれ基準画像、測定画像中の基準画像と重なる部分の輝度の平均値である。
【００３６】
６．座標演算
ステップＳ５の処理で得られる座標は１画素単位であるが、円形のターゲットの重心計算を行うことで１画素以下の単位でターゲットの重心座標を演算することが可能となる。
【００３７】
制御ユニット１０はまず、ステップＳ５で得られた座標で規定される測定画像に対して二値化処理を行うことで、明るい画素を白に、暗い画素を黒に変換する。その後、白い画素のＸ座標、Ｙ座標の加重平均を行い撮影画像内での円形領域の重心の座標を求める（ステップＳ６）。
【００３８】
７．変位へ変換
制御ユニット１０は、ステップＳ６の処理で得られた重心座標と初期値で示される重心座標の差分を求めて、この差分に距離Ｌに応じた比例係数を乗じることで、初期値で示される重心座標からの相対変位を求める（ステップＳ７）。距離Ｌに応じた比例係数というのは、画像上での重心座標の変位はあくまでも画像内での変位量であるので、実際の変位量にするために距離Ｌ１〜Ｌｎに応じて設定される値である。
【００３９】
８．データ保存
ステップＳ６、Ｓ７の処理で得られた各測点の重心座標と初期値で示される重心座標からの相対変位量（実際の変位量）を保存する（ステップＳ８）。
【００４０】
図５は本発明による軌道変位を測定する状況を示す図である。路盤上の道床に間隔をおいて埋め込まれた枕木３１上に軌道（レール）３２が設置されている。軌道３２の両側にそれぞれ約５ｍ間隔で枕木３１に固定治具を用いて複数のターゲット１２（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、）を固定する。
【００４１】
図６は本発明によるデジタルカメラ１１の配置状況を示す図である。
【００４２】
複数のターゲット１２（ここでは片側のターゲットＡ１〜Ａ４）のすべてを画角内に収めるために、ターゲット設置区間から離れた位置にデジタルカメラ１１を配置する。
【００４３】
ところで、鉄道各社は、以下に示す軌道計測４項目を軌道管理に用いている。
【００４４】
軌間ひずみ：左右レールの間隔の狂いで、軌間の基本寸法に対する増減量を表す。
【００４５】
水準ひずみ：左右レールの頭面の高低差を表す。
【００４６】
通りひずみ：レール側面の長さ方向の凹凸を表し、一般には、レール側面に１０ｍの糸を張り、中央部におけるレールと糸との水平距離で表す。
【００４７】
高低ひずみ：レール頭面の長さ方向の凹凸を表し、一般には、レール頭面に１０ｍの糸を張り、中央部におけるレールと糸との垂直距離で表す。
【００４８】
上記の各項目は軌道と直交方向の変位を測定することで得られるため、軌道あるいはその近傍にデジタルカメラを配置する。
【００４９】
対象とするターゲットの前後５ｍにそれぞれ配置した３個のターゲットの座標をもとに直線（１０ｍ弦）を計算し、対象とするターゲットから前記直線までの水平、垂直距離を求めることで、上記４項目のうち通りひずみ、高低ひずみが得られる。
【００５０】
図７はターゲットの実際の変位と撮影された画像から求まる見かけ上の変位の関係を示す図である。
【００５１】
軌道内にデジタルカメラを配置することができないため、すべてのターゲットを同一画像内に収めるためには軌道方向に対してデジタルカメラの光軸を、上下方向、水平方向に関して傾けなければならない。つまり、デジタルカメラ１１の位置を軌道３２から離れる方向にずらすと共に、軌道３２よりも高い位置にあるようにする。
【００５２】
デジタルカメラ１１の設置位置を原点とした空間座標を考えて、軌道３２に対して直交する水平方向をＸ軸、軌道３２と平行方向をＹ軸、高さ方向をＺ軸とする。デジタルカメラ１１の光軸は水平面上でＹ軸に対して角度θxをなすものとし、垂直面上でＸ軸に対して角度θzをなすものとする。この場合、デジタルカメラ１１の撮影画像から求まるあるターゲット１２の見かけ上の変位ΔvＸ、ΔvＺと実際の変位ΔＸ（Ｘ軸方向の変位）、ΔＺ（Ｚ軸方向の変位）の間には、上記あるターゲット１２の空間座標を（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）とした場合、以下の関係が成り立つ。
【００５３】
ΔＸ＝ΔvＸ×（１／cosθx）
＝ΔvＸ×√（Ｘ02＋Ｙ02）／Ｙ0 （ΔＸ＜＜Ｘ0のため、近似）
ΔＺ＝ΔvＺ×（１／cosθz）
＝ΔvＺ×√（Ｙ02＋Ｚ02）／Ｙ0 （ΔＺ＜＜Ｚ0のため、近似）
デジタルカメラの設置位置をターゲットから十分離れた場所にとった場合、Ｙ0＞＞Ｘ0、Ｙ0＞＞Ｚ0が成り立つことから、
ΔＸ＝ΔvＸ
ΔＺ＝ΔvＺ
が成り立つ。
【００５４】
言い換えると、各ターゲットの座標を補正することなく演算を行うことで、実変位と同等の変位測定結果を得ることが可能となる。
【００５５】
以上のような変位測定は、ターゲットＢ１〜Ｂ４に対しても行なわれる。制御ユニット１０は、すべてのターゲットについて初期値からの変位量があらかじめ設定した範囲内にあるかどうかを判別し、設定した範囲を超えるような変位量を持つターゲットがある場合にはその旨を報知する。
【００５６】
図８は本発明による発光回路と光源を具備したターゲットの構成を示す図である。
【００５７】
画像処理による座標演算において、ターゲットの輝度とその周囲の輝度とのコントラストが高いほど明暗の境界が明確となり二値化時の誤差が小さくなるため、座標の特定精度が高くなる。
【００５８】
本例ではターゲットを見かけ上円形に発光させるようにしており、このために、消費電力が小さく寿命の長いＬＥＤ１２−１を複数個リング状に配置し、発光した光が拡散板１２−２を透過する構成として透過光の輝度が均一となるようにしている。
【００５９】
拡散板１２−２透過後の光は、押え板１２−３の中央を円形にくり抜くことで光路を円形に限定し、更に枠状の遮光マスク１２−４を設置することで明暗の境界円を明確にしているため、デジタルカメラから見てターゲットの発光部は円形で均一の輝度となり、その周囲との輝度のコントラストが高くなる。
【００６０】
ターゲット自体を発光させる方法に代えて、ターゲットに反射コーティングを施し、カメラのフラッシュを利用して反射光を受光するようにしてターゲットとその周囲のコントラストを高める方法もあるが、反射光を受光して撮影するためにフラッシュには大きな光量が必要となる。また撮影範囲全体にフラッシュ光を当てる必要があるため、近隣住民の生活環境を乱すことになる。
【００６１】
本例のようにターゲット自体が発光する場合は、デジタルカメラ方向以外をマスクすることで近隣環境への光の漏れを最小限に抑えることが可能であり、反射光による場合の光の散乱を考慮する必要がないため電力的にも効率がよい。
【００６２】
図９は図８の構成によるターゲットの明暗の境界を示す図である。
【００６３】
１つのターゲットの水平あるいは垂直方向の断面を見た場合、明暗の境界は２箇所あり、発光部が円形であることからこれら２つの境界を結んだ線分の中点が水平あるいは垂直方向のターゲット重心の座標になる。
【００６４】
図１０はターゲットの発光パターンを可変とするための複数のＬＥＤの制御回路を示す図である。
【００６５】
ここでは１０個のＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０に直流電源３０から電源を供給し、直流電源３０と各ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０との間にはスイッチング素子としてのＦＥＴ３１と抵抗３２を接続して、制御ユニット１０からの制御信号でＦＥＴ３１のオン、オフを制御することで測定時のみの発光を可能としている。
【００６６】
また前記ステップＳ５の相関係数が低い場合に、ＦＥＴ３１を個別に制御してＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０を順に消灯させて撮影する自己診断を実施する。例えば、カメラレンズに汚れが付着した場合、焦点距離は遠方であることから画像上ではボケて広範囲に影響を及ぼすが、ＬＥＤの個別不良であった場合は不良を生じたＬＥＤが暗く撮影されることから、ターゲットの異常によるものか、カメラレンズの異常によるものかの識別が可能となる。
【００６７】
さらにＬＥＤを順に消灯させることで、ターゲットの異常であった場合、ターゲット表面の汚れであれば点灯時と消灯時で撮影画像の輝度に差が出るが、ＬＥＤの故障であれば点灯時と消灯時で撮影画像の輝度に差が出ないことから、詳細な故障箇所の特定が可能となり、ターゲットそのものを修理するか、ターゲット表面の清掃で対応可能なのかが判断可能となる。
【００６８】
ターゲットの修理・交換には軌道への立入りが必要となるため、事前に鉄道会社へ申請し、鉄道運行がない時間に鉄道会社要員の立会いの下、作業を実施する必要があるが、ターゲットの交換か清掃かを事前に把握することで、軌道への立入り作業内容が明確となる。またカメラレンズの異常であれば、カメラを管理敷地外に設置しておけば、任意の時間に補修が可能であり、迅速な復旧が可能となるため、異常要因を識別できる効果は大きい。
【００６９】
図１１は本発明による発光パターンをリング状としたターゲットの例を示す図である。
【００７０】
本例によるターゲットは、図８で説明したターゲットの押え板１２−３に代えて、押え板１２−３と同様の押え板の中央に円形の板を遮光マスク１２−６として貼り付けた押え板１２−５を用いている。
【００７１】
このような押え板１２−５により、リング状の発光パターンとすることでターゲットの座標演算時に外周円（光透過部の外周縁）の断面と内周円（光透過部の内周縁）の断面とに形成される計４箇所の明暗境界を利用することが可能となる。外周円の断面で形成される２箇所の明暗境界から求まる重心座標と、内周円の断面によって形成される２箇所の明暗境界から求まる重心座標を演算し、両者の平均を求めることで、座標特定精度が向上する。
【００７２】
以上説明した軌道変位測定装置によれば、安価な電子部品だけで構成されたターゲットとデジタルカメラを用いることにより、軌道変位測定を瞬時に自動的に行わせることが可能となり、相対変化における環境に起因する誤差の影響がないだけでなく、保存データがデジタル値であることから統計処理など数値演算への展開も容易におこなえる。
【００７３】
また、装置の自己診断機能により、装置異常を検出できるなど得られる効果は大である。
【００７４】
なお、本発明における撮像手段は、デジタルカメラのみならず、画像信号を得られるカメラであれば良い。画像信号がアナログ信号の場合には、制御ユニット１０の前にアナログ−デジタル変換器が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は本発明による軌道変位測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は本発明による座標演算の流れを示す図である。
【図３】図３は本発明による基準画像と探索範囲の設定例を示す図である。
【図４】図４は本発明による測定画像の探索例を示す図である。
【図５】図５は本発明による軌道変位を測定する状況を説明する図である。
【図６】図６はデジタルカメラの配置状況の一例を示す図である。
【図７】図７は本発明による実際の変位と見かけ上の変位の関係を説明する図である。
【図８】図８は発光回路と光源を具備したターゲットの一例を示す図である。
【図９】図９は図８の構成におけるターゲットの明暗の境界を示す図である。
【図１０】図１０は発光パターンを可変とするターゲットの制御回路の一例を示す図である。
【図１１】図１１は本発明による発光パターンをリング状としたターゲットを示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 制御ユニット
１１ デジタルカメラ
１２ ターゲット
３１ 枕木
３２ 軌道
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道線路のような軌道の変位を測定する軌道変位測定装置に属する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路の軌道下で地下道工事を行う場合やシールド工事を行う場合には、これ等の工事に伴って軌道が変位すると列車の脱線などの事故につながることから、軌道の変位を常に監視する必要がある。これ等の工事を安全に進めるため地盤の沈下や隆起を測定することを目的として、変位センサや沈下計などの測定機器を軌道近くの地盤に設置して監視を行っている（例えば特許文献１）。そして、地盤の変位が安全限界を超えるような場合には列車を緊急停止させるなどの対策を取るようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４７１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の沈下計を用いて軌道の変位を監視する方法では、軌道の変位を直接的に確認することが出来ないため、最初の警報が発生した場合には係員が現場に赴き直接軌道測定を行う必要がある。しかし、夜間などは要員確保が難しく、列車の安全管理や瞬時の対応などについても問題が残されている。
【０００５】
これ等の問題を解決することを目的として軌道に平行に敷設したケブラー繊維を二点で固定し、その中間点でケブラー繊維と軌道との間の二次元方向の軌道変位を画像処理によって検出する方法や、鉄道軌道に反射型ターゲットを配置し、トータルステーションと呼ばれる計測機器により各ターゲットの位置測定を行った結果から、軌道変位を測定する方法が提案されている。
【０００６】
しかし、前者の方法の場合、ケブラー繊維が二次元に変位することで二方向から撮影を行う場合、撮影した画像から得られたデータには歪み成分が含まれており、この歪み成分を補正することが必要とされる。さらに１つの測点を計測するために、測点を中心とした、例えば１０ｍ区間にケブラー繊維を敷設する必要があるため、装置構成が複雑となるだけでなく、ケブラー繊維の保護が必要である。
【０００７】
また後者の方法の場合、すべてのターゲットに対して同時に計測を行うことは不可能であるため、時間あるいは気象変化の影響がすべてのターゲットの測定結果において同一とは言えないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、軌道異常を安価な構成で確実に検出することのできる軌道変位測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、鉄道軌道あるいは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲットと、前記複数のターゲットが含まれる画像を撮影するカメラと、前記カメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存および該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算ならびに演算結果を保存する制御ユニットとからなり、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果をもとに運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定することを特徴とする軌道変位測定装置が得られる。
【００１０】
本発明による軌道変位測定装置においては、前記ターゲットを、撮影時刻に合わせて自動的に光源を発光させる発光回路を具備し、かつ、明暗の境界を少なくとも２箇所有する発光パターンを持つターゲットとすることが望ましい。
【００１１】
また、本発明による軌道変位測定装置においては、前記ターゲットの発光パターンをリング状として中央部に暗部を設けることで、明暗の境界を有するようにしてターゲットの座標の測定精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明による軌道変位測定装置は、複数のターゲットを１枚の画像に収まるようカメラで撮影し、瞬間的に得られた画像をもとに各ターゲットの座標演算を行うため、ターゲット間の相対的な挙動には時間的な要素が含まれることがない。
【００１３】
また、ケブラー繊維を使用せずに画像データを利用することから、座標演算にアナログ的な誤差要因が介入することがなく、ケブラー繊維の保護を一切考慮する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、安価な電子部品だけで構成されたターゲットとカメラ及びパソコンのような画像処理手段を用いることにより、軌道変位測定を瞬時に自動的に行わせることが可能となり、相対変化における環境に起因する誤差の影響がない。加えて、パソコンで保存、処理されるデータはデジタルデータであり、保存データがデジタル値であることから統計処理など数値演算への展開も容易に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明による軌道変位測定装置の構成を概略的に示す図である。
【００１７】
制御ユニット１０は、工業用ボードパソコンなどのようにディスプレイによる画像表示及びデータ保存が可能で、外部に接続された機器の制御が可能なプログラムを実装できる記憶装置を持つ電子回路で構成する。
【００１８】
デジタルカメラ１１は制御ユニット１０からの制御信号により撮影時刻、撮影枚数、シャッタースピードなどが制御され、撮影対象としての複数のターゲット１２を同時に撮影する。デジタルカメラ１１で撮影されたデジタル画像は制御ユニット１０へ転送される。
【００１９】
なお、後で詳しく説明するが、本実施例におけるターゲット１２は円形で発光機能を有し、発光タイミングは制御ユニット１０で制御される。
【００２０】
制御ユニット１０は転送されてきた画像を記憶装置に保存すると共にこの画像からターゲット１２の特定部位、例えば重心の２次元座標を演算し、演算結果を記憶装置に保存する。
【００２１】
図２は制御ユニット１０で行なわれる座標演算の流れを示す図である。
【００２２】
１．初期設定
装置設置時に複数のターゲットを同時撮影して得た画像を初期画像とし、初期画像からターゲットごとに画像を切り出して番号付けを行なったうえで「基準画像」として設定し、初期画像内での重心座標を算出して記憶装置に保存する（ステップＳ１）。
【００２３】
また、デジタルカメラ１１から各ターゲット１２までの距離Ｌ１〜Ｌｎ（ｎはターゲット１２の設置数）を実測し、演算用の初期値として記憶装置に保存する。
【００２４】
図３を参照して、初期設定に際して得られた初期画像からターゲットごとに基準画像を切り出す手法について説明する。基準画像の切り出しは、ディスプレイ上に初期画像を表示させたうえで、オペレータによるキーボードでの操作により行なわれ、その際、基準画像を中心においた一定範囲の領域（以下、探索範囲と呼ぶ）が設定される。基準画像は通常、四角形とし、その大きさはターゲットごとに異なる。これは、後述するように、デジタルカメラから複数のターゲットまでの距離Ｌ１〜Ｌｎがそれぞれ異なることによる。そして、探索範囲も四角形とし、その大きさも基準画像ごとに異なる。
【００２５】
図３は初期画像中の複数の基準画像（ターゲットの画像）と基準画像ごとの探索範囲の設定例を示す。オペレータは、デジタルカメラで撮影した初期画像をディスプレイ上に表示させ、各ターゲットが存在する領域を基準画像として順に切り出す。この切り出しは、例えばオペレータがタッチペン、カーソル等で四角形の基準画像の２組の対角のうちの一方（図３ではＰ１，Ｐ２）を指定すると、このＰ１、Ｐ２で規定される四角形の範囲内の画像が基準画像として抽出されることで行なわれる。オペレータはまた、後述する測定画像と基準画像のテンプレートマッチングを行う際の探索範囲として、基準画像を中心として基準画像の２倍以上の面積となる領域の対角座標を探索範囲として設定する。探索範囲の基準画像に対する面積比は、要求される測定範囲が広いほど大きくなる。この設定も、基準画像の切り出しと同様、四角形の探索範囲の２組の対角のうちの一方（図３ではＰ３，Ｐ４）を指定することで行なわれる。探索範囲は基準画像との比較を行なう領域をターゲットごとに限定する目的で設定されるものであり、初期画像内ですべてのターゲットの探索範囲が重ならないようにターゲットを配置することで、各ターゲットの位置を誤認することがない。
【００２６】
図３では、ターゲット数が６個であり、サイズの大きい順に番号１〜６が付けられている。以下では、最も大きい基準画像を基準画像１、その探索範囲を探索範囲１、というように呼ぶことがある。
【００２７】
以上のようにして、図３の場合、初期設定では、ターゲット番号１について言えば、基準画像１に加えて、Ｐ３及びＰ４の座標（初期画像内での探索範囲１の座標）、基準画像１に含まれるターゲットの重心座標、デジタルカメラからの距離が記憶される。そして、このようなデータが６個のターゲット分について記憶される。なお、ターゲットの重心座標は、後述するテンプレートマッチングの手法で算出することができるが、Ｐ３とＰ４を結ぶ線分の中間点を重心座標として算出しても良い。これは、基準画像ではその中心とターゲットの重心が必ず一致しており、しかも探索範囲の中心とも一致しているからである。このようにしてターゲットの重心座標を求めることで１ピクセル以下の精度でターゲットの重心座標を求めることができる。
【００２８】
２．測定（撮影）時刻判定
制御ユニット１０は、オペレータにより設定された測定時刻まで待機する（ステップＳ２）。
【００２９】
３．撮影
制御ユニット１０は、測定時刻になると複数のターゲット１２を発光させ、これをデジタルカメラ１１で撮影する（ステップＳ３）。勿論、この撮影は初期画像の撮影と同じ状態で行なわれる。
【００３０】
４．画像保存
制御ユニット１０は、撮影した画像を撮影画像として制御ユニット１０内の記憶装置に保存する（ステップＳ４）。
【００３１】
５．ターゲット抽出
図４は本発明による測定画像の探索例を示す図であり、図３に対応させて示している。図３の初期画像と図４の撮影画像は、同じ状態で撮影された画像であるので、共通の座標軸で表されることは言うまでも無い。制御ユニット１０はまず、図４の左側に示すように、測定時の撮影画像に対し、図３の初期画像において番号１のターゲットに設定された探索範囲１を規定しているＰ３及びＰ４と同じ座標に探索範囲を設定する。図４では、設定された探索範囲１内の右斜め下に、ターゲットがずれていることを示している。続いて、制御ユニット１０は、図４の右側に示すように、この探索範囲１内において対角の一方から他方へ、基準画像１を１ピクセルずつ移動して、テンプレートマッチングにより基準画像１と相関が最も高い領域を得る。この領域においてターゲットの重心座標を求めることで１ピクセル以下の精度で番号１のターゲットの重心座標を求めることができる。このような処理が、図３で設定された探索範囲２〜６についても行なわれる。
【００３２】
テンプレートマッチングは、画像処理分野において基本操作として使用されている。本実施例では、ステップＳ３で得た撮影画像における探索範囲１から番号１のターゲットを含む測定画像の位置（座標）を抽出するために、制御ユニット１０で測定画像に対する基準画像１の相関係数Ｒを求めながら基準画像１を１画素ずつずらしていき、相関係数Ｒが最も高い座標を求める。この処理手法によって１画素単位で撮影画像内での測定画像の座標、言い換えればターゲットの領域を示す座標を得ることができる（ステップＳ５）。なお、ここでは測定画像の座標をその対角の座標（図３で言えば、Ｐ１、Ｐ２の座標）で表すようにしている。
【００３３】
相関係数は基準画像と測定画像の二次元的な輝度分布の類似性を表す値であり、分布が完全に一致すると１となる。基準画像の縦と横のサイズがｘ、ｙの場合の相関係数Ｒは以下の数１で求められる。
【００３４】
【数１】
【００３５】
但し、ｆ（ｉ，ｊ）は基準画像における座標位置（ｉ，ｊ）の輝度、ｓ（ｉ，ｊ）は測定画像中で基準画像と重なる領域における座標位置（ｉ，ｊ）の輝度、符号ｆの上、符号ｓの上にバーのついた記号はそれぞれ基準画像、測定画像中の基準画像と重なる部分の輝度の平均値である。
【００３６】
６．座標演算
ステップＳ５の処理で得られる座標は１画素単位であるが、円形のターゲットの重心計算を行うことで１画素以下の単位でターゲットの重心座標を演算することが可能となる。
【００３７】
制御ユニット１０はまず、ステップＳ５で得られた座標で規定される測定画像に対して二値化処理を行うことで、明るい画素を白に、暗い画素を黒に変換する。その後、白い画素のＸ座標、Ｙ座標の加重平均を行い撮影画像内での円形領域の重心の座標を求める（ステップＳ６）。
【００３８】
７．変位へ変換
制御ユニット１０は、ステップＳ６の処理で得られた重心座標と初期値で示される重心座標の差分を求めて、この差分に距離Ｌに応じた比例係数を乗じることで、初期値で示される重心座標からの相対変位を求める（ステップＳ７）。距離Ｌに応じた比例係数というのは、画像上での重心座標の変位はあくまでも画像内での変位量であるので、実際の変位量にするために距離Ｌ１〜Ｌｎに応じて設定される値である。
【００３９】
８．データ保存
ステップＳ６、Ｓ７の処理で得られた各測点の重心座標と初期値で示される重心座標からの相対変位量（実際の変位量）を保存する（ステップＳ８）。
【００４０】
図５は本発明による軌道変位を測定する状況を示す図である。路盤上の道床に間隔をおいて埋め込まれた枕木３１上に軌道（レール）３２が設置されている。軌道３２の両側にそれぞれ約５ｍ間隔で枕木３１に固定治具を用いて複数のターゲット１２（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、）を固定する。
【００４１】
図６は本発明によるデジタルカメラ１１の配置状況を示す図である。
【００４２】
複数のターゲット１２（ここでは片側のターゲットＡ１〜Ａ４）のすべてを画角内に収めるために、ターゲット設置区間から離れた位置にデジタルカメラ１１を配置する。
【００４３】
ところで、鉄道各社は、以下に示す軌道計測４項目を軌道管理に用いている。
【００４４】
軌間ひずみ：左右レールの間隔の狂いで、軌間の基本寸法に対する増減量を表す。
【００４５】
水準ひずみ：左右レールの頭面の高低差を表す。
【００４６】
通りひずみ：レール側面の長さ方向の凹凸を表し、一般には、レール側面に１０ｍの糸を張り、中央部におけるレールと糸との水平距離で表す。
【００４７】
高低ひずみ：レール頭面の長さ方向の凹凸を表し、一般には、レール頭面に１０ｍの糸を張り、中央部におけるレールと糸との垂直距離で表す。
【００４８】
上記の各項目は軌道と直交方向の変位を測定することで得られるため、軌道あるいはその近傍にデジタルカメラを配置する。
【００４９】
対象とするターゲットの前後５ｍにそれぞれ配置した３個のターゲットの座標をもとに直線（１０ｍ弦）を計算し、対象とするターゲットから前記直線までの水平、垂直距離を求めることで、上記４項目のうち通りひずみ、高低ひずみが得られる。
【００５０】
図７はターゲットの実際の変位と撮影された画像から求まる見かけ上の変位の関係を示す図である。
【００５１】
軌道内にデジタルカメラを配置することができないため、すべてのターゲットを同一画像内に収めるためには軌道方向に対してデジタルカメラの光軸を、上下方向、水平方向に関して傾けなければならない。つまり、デジタルカメラ１１の位置を軌道３２から離れる方向にずらすと共に、軌道３２よりも高い位置にあるようにする。
【００５２】
デジタルカメラ１１の設置位置を原点とした空間座標を考えて、軌道３２に対して直交する水平方向をＸ軸、軌道３２と平行方向をＹ軸、高さ方向をＺ軸とする。デジタルカメラ１１の光軸は水平面上でＹ軸に対して角度θxをなすものとし、垂直面上でＸ軸に対して角度θzをなすものとする。この場合、デジタルカメラ１１の撮影画像から求まるあるターゲット１２の見かけ上の変位ΔvＸ、ΔvＺと実際の変位ΔＸ（Ｘ軸方向の変位）、ΔＺ（Ｚ軸方向の変位）の間には、上記あるターゲット１２の空間座標を（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）とした場合、以下の関係が成り立つ。
【００５３】
ΔＸ＝ΔvＸ×（１／cosθx）
＝ΔvＸ×√（Ｘ02＋Ｙ02）／Ｙ0 （ΔＸ＜＜Ｘ0のため、近似）
ΔＺ＝ΔvＺ×（１／cosθz）
＝ΔvＺ×√（Ｙ02＋Ｚ02）／Ｙ0 （ΔＺ＜＜Ｚ0のため、近似）
デジタルカメラの設置位置をターゲットから十分離れた場所にとった場合、Ｙ0＞＞Ｘ0、Ｙ0＞＞Ｚ0が成り立つことから、
ΔＸ＝ΔvＸ
ΔＺ＝ΔvＺ
が成り立つ。
【００５４】
言い換えると、各ターゲットの座標を補正することなく演算を行うことで、実変位と同等の変位測定結果を得ることが可能となる。
【００５５】
以上のような変位測定は、ターゲットＢ１〜Ｂ４に対しても行なわれる。制御ユニット１０は、すべてのターゲットについて初期値からの変位量があらかじめ設定した範囲内にあるかどうかを判別し、設定した範囲を超えるような変位量を持つターゲットがある場合にはその旨を報知する。
【００５６】
図８は本発明による発光回路と光源を具備したターゲットの構成を示す図である。
【００５７】
画像処理による座標演算において、ターゲットの輝度とその周囲の輝度とのコントラストが高いほど明暗の境界が明確となり二値化時の誤差が小さくなるため、座標の特定精度が高くなる。
【００５８】
本例ではターゲットを見かけ上円形に発光させるようにしており、このために、消費電力が小さく寿命の長いＬＥＤ１２−１を複数個リング状に配置し、発光した光が拡散板１２−２を透過する構成として透過光の輝度が均一となるようにしている。
【００５９】
拡散板１２−２透過後の光は、押え板１２−３の中央を円形にくり抜くことで光路を円形に限定し、更に枠状の遮光マスク１２−４を設置することで明暗の境界円を明確にしているため、デジタルカメラから見てターゲットの発光部は円形で均一の輝度となり、その周囲との輝度のコントラストが高くなる。
【００６０】
ターゲット自体を発光させる方法に代えて、ターゲットに反射コーティングを施し、カメラのフラッシュを利用して反射光を受光するようにしてターゲットとその周囲のコントラストを高める方法もあるが、反射光を受光して撮影するためにフラッシュには大きな光量が必要となる。また撮影範囲全体にフラッシュ光を当てる必要があるため、近隣住民の生活環境を乱すことになる。
【００６１】
本例のようにターゲット自体が発光する場合は、デジタルカメラ方向以外をマスクすることで近隣環境への光の漏れを最小限に抑えることが可能であり、反射光による場合の光の散乱を考慮する必要がないため電力的にも効率がよい。
【００６２】
図９は図８の構成によるターゲットの明暗の境界を示す図である。
【００６３】
１つのターゲットの水平あるいは垂直方向の断面を見た場合、明暗の境界は２箇所あり、発光部が円形であることからこれら２つの境界を結んだ線分の中点が水平あるいは垂直方向のターゲット重心の座標になる。
【００６４】
図１０はターゲットの発光パターンを可変とするための複数のＬＥＤの制御回路を示す図である。
【００６５】
ここでは１０個のＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０に直流電源３０から電源を供給し、直流電源３０と各ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０との間にはスイッチング素子としてのＦＥＴ３１と抵抗３２を接続して、制御ユニット１０からの制御信号でＦＥＴ３１のオン、オフを制御することで測定時のみの発光を可能としている。
【００６６】
また前記ステップＳ５の相関係数が低い場合に、ＦＥＴ３１を個別に制御してＬＥＤ１〜ＬＥＤ１０を順に消灯させて撮影する自己診断を実施する。例えば、カメラレンズに汚れが付着した場合、焦点距離は遠方であることから画像上ではボケて広範囲に影響を及ぼすが、ＬＥＤの個別不良であった場合は不良を生じたＬＥＤが暗く撮影されることから、ターゲットの異常によるものか、カメラレンズの異常によるものかの識別が可能となる。
【００６７】
さらにＬＥＤを順に消灯させることで、ターゲットの異常であった場合、ターゲット表面の汚れであれば点灯時と消灯時で撮影画像の輝度に差が出るが、ＬＥＤの故障であれば点灯時と消灯時で撮影画像の輝度に差が出ないことから、詳細な故障箇所の特定が可能となり、ターゲットそのものを修理するか、ターゲット表面の清掃で対応可能なのかが判断可能となる。
【００６８】
ターゲットの修理・交換には軌道への立入りが必要となるため、事前に鉄道会社へ申請し、鉄道運行がない時間に鉄道会社要員の立会いの下、作業を実施する必要があるが、ターゲットの交換か清掃かを事前に把握することで、軌道への立入り作業内容が明確となる。またカメラレンズの異常であれば、カメラを管理敷地外に設置しておけば、任意の時間に補修が可能であり、迅速な復旧が可能となるため、異常要因を識別できる効果は大きい。
【００６９】
図１１は本発明による発光パターンをリング状としたターゲットの例を示す図である。
【００７０】
本例によるターゲットは、図８で説明したターゲットの押え板１２−３に代えて、押え板１２−３と同様の押え板の中央に円形の板を遮光マスク１２−６として貼り付けた押え板１２−５を用いている。
【００７１】
このような押え板１２−５により、リング状の発光パターンとすることでターゲットの座標演算時に外周円（光透過部の外周縁）の断面と内周円（光透過部の内周縁）の断面とに形成される計４箇所の明暗境界を利用することが可能となる。外周円の断面で形成される２箇所の明暗境界から求まる重心座標と、内周円の断面によって形成される２箇所の明暗境界から求まる重心座標を演算し、両者の平均を求めることで、座標特定精度が向上する。
【００７２】
以上説明した軌道変位測定装置によれば、安価な電子部品だけで構成されたターゲットとデジタルカメラを用いることにより、軌道変位測定を瞬時に自動的に行わせることが可能となり、相対変化における環境に起因する誤差の影響がないだけでなく、保存データがデジタル値であることから統計処理など数値演算への展開も容易におこなえる。
【００７３】
また、装置の自己診断機能により、装置異常を検出できるなど得られる効果は大である。
【００７４】
なお、本発明における撮像手段は、デジタルカメラのみならず、画像信号を得られるカメラであれば良い。画像信号がアナログ信号の場合には、制御ユニット１０の前にアナログ−デジタル変換器が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は本発明による軌道変位測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は本発明による座標演算の流れを示す図である。
【図３】図３は本発明による基準画像と探索範囲の設定例を示す図である。
【図４】図４は本発明による測定画像の探索例を示す図である。
【図５】図５は本発明による軌道変位を測定する状況を説明する図である。
【図６】図６はデジタルカメラの配置状況の一例を示す図である。
【図７】図７は本発明による実際の変位と見かけ上の変位の関係を説明する図である。
【図８】図８は発光回路と光源を具備したターゲットの一例を示す図である。
【図９】図９は図８の構成におけるターゲットの明暗の境界を示す図である。
【図１０】図１０は発光パターンを可変とするターゲットの制御回路の一例を示す図である。
【図１１】図１１は本発明による発光パターンをリング状としたターゲットを示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 制御ユニット
１１ デジタルカメラ
１２ ターゲット
３１ 枕木
３２ 軌道
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道軌道あるいは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲットと、前記複数のターゲットが含まれる画像を撮影するカメラと、前記カメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存および該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算ならびに演算結果を保存する制御ユニットとからなり、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果をもとに運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定することを特徴とする軌道変位測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の軌道変位測定装置において、前記ターゲットを、撮影時刻に合わせて自動的に光源を発光させる発光回路を具備し、かつ、明暗の境界を少なくとも２箇所有する発光パターンを持つターゲットとすることを特徴とする軌道変位測定装置。
【請求項３】
請求項１，２記載の軌道変位測定装置において、前記ターゲットの発光パターンをリング状として中央部に暗部を設けることで、ターゲットの明暗の境界を有するようにしてターゲットの座標の測定精度を向上させることを特徴とする軌道変位測定装置。
【請求項１】
鉄道軌道あるいは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲットと、前記複数のターゲットが含まれる画像を撮影するカメラと、前記カメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存および該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算ならびに演算結果を保存する制御ユニットとからなり、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果をもとに運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定することを特徴とする軌道変位測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の軌道変位測定装置において、前記ターゲットを、撮影時刻に合わせて自動的に光源を発光させる発光回路を具備し、かつ、明暗の境界を少なくとも２箇所有する発光パターンを持つターゲットとすることを特徴とする軌道変位測定装置。
【請求項３】
請求項１，２記載の軌道変位測定装置において、前記ターゲットの発光パターンをリング状として中央部に暗部を設けることで、ターゲットの明暗の境界を有するようにしてターゲットの座標の測定精度を向上させることを特徴とする軌道変位測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５８５５（Ｐ２０１０−２５８５５Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９８２６（Ｐ２００８−１８９８２６）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（３９００２７１７７）坂田電機株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（３９００２７１７７）坂田電機株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
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