鉄道車両の状況監視装置
【課題】列車を運行する運転者は運転席に設置されたモニタにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客の状況を監視できる鉄道車両内外の俯瞰パノラマ映像提示装置を提供する。
【解決手段】鉄道車両１０１、１０２の側面に複数のカメラ１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａが設置されており、車両の外側を撮像範囲とし、列車が駅に停車中にホーム上の人物１０７、１０８、１０９、１１０を撮像し、撮影したカメラの映像を俯瞰変換し、運転席のモニタ１１１にパノラマ表示する。
【解決手段】鉄道車両１０１、１０２の側面に複数のカメラ１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａが設置されており、車両の外側を撮像範囲とし、列車が駅に停車中にホーム上の人物１０７、１０８、１０９、１１０を撮像し、撮影したカメラの映像を俯瞰変換し、運転席のモニタ１１１にパノラマ表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両側方の車外及び車内に位置する乗客等を監視する鉄道車両の状況監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、列車運転支援システム及び列車運転支援用地上側装置並びに列車運転支援用車両側装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された列車運転支援システム及び列車運転支援用地上側装置並びに列車運転支援用車両側装置では、ホームに設置されたカメラにより、ホームと列車との境界付近を撮像し、撮像された映像を無線通信により列車に送信し、列車は、撮像された映像を受信して、列車の運転席に設置された液晶ディスプレイにその映像を表示し、運転士は、表示された映像を監視して、安全を確認しながら列車を運行している。
【０００４】
また、特許文献２には、車両周囲監視装置及び車両周囲監視方法が記載されている。特許文献２に記載された車両周囲監視装置及び車両周囲監視方法では、自車両に設置され、自車両周囲の映像を撮像する少なくとも１台のカメラと、カメラの撮像範囲における障害物を検出する障害物センサと、カメラで撮像したカメラ画像を入力し、当該カメラ画像を、自車両の上空の仮想視点から見た視点変換画像に変換する画素合成部と、画素合成部で変換した視点変換画像を表示させる表示装置とを備え、障害物センサの障害物検出範囲内に障害物が侵入した場合に警告音により警報を行うと同時に、カメラで撮影して視点変換画像に含まれる障害物画像に、障害物検出範囲の画像が接触するように画像合成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０４１８９号公報
【特許文献２】再表２００７／０１５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された列車運転支援システム及び列車運転支援用地上側装置並びに列車運転支援用車両側装置では、複数のカメラをホームに設置し、撮像された映像を無線通信により列車に送信することが必要であって、ホーム毎に複数のカメラを設置するために設備が膨大となり、また、撮像した映像を無線通信により列車に送信するための設備が必要であるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された車両周囲監視装置及び車両周囲監視方法は、自動車の前後左右に複数のカメラを配置し、撮像したカメラ画像を上空の仮想視点から見た視点に変換表示させるものであるが、特に、自動車の後部の障害物センサの障害物検出範囲内に障害物が侵入した場合に、カメラで撮影して視点変換画像に含まれる障害物画像に、障害物検出範囲の画像が接触するように画像合成するものであって、複数の鉄道車両から編成された列車への適用は何ら考慮されていないという課題があった。
【０００８】
複数の鉄道車両から編成された列車の場合には、列車が駅のプラットホームに到着した時から出発する時までの間に、列車に乗降する乗客等の安全を確保することが重要である。乗客が駆け込み乗車をする場合などは、その状況を速やかに把握して、乗客等の安全を確保することが必要である。
【０００９】
本発明は、列車を運行する乗務員（運転手または車掌）は乗務員室（運転席）に設置されたモニタにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客の状況を監視できる鉄道車両側方の車外及び車内の状況監視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】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、列車を構成する車両の側面に取り付けられた検出装置と、前記検出装置によって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と、を備え、前記信号処理機能は、複数の前記信号を変換する信号変換機能と、変換された前記信号を合成して一体の映像を生成する映像合成機能と、合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記車両の前記側面の車外側の上部に備えられるとともに映像を取得する撮像装置を備え、前記撮像装置によって得られる前記映像をそれぞれ俯瞰変換する機能を備え、俯瞰変換された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を生成する機能を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、映像を前記パノラマ表示する際に、前記映像から前記車両が停車するプラットホームの幅方向の端部を基準として検出する基準検出機能と、変換された前記信号を検出された前記端部を基準として合成して一体の映像を合成する映像合成機能とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記映像内の移動体を検知するとともに、検知した前記移動体を前記モニタ上に強調表示することを特徴とする。
【００１４】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、撮像装置の撮像範囲内の移動体の前記車両への接近を検知するセンサが前記車両の前記側面の車外側に設置されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、列車を構成する車両の側面に備えられる乗降口の上部の車外側に取り付けられる撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された前記車両の側方の車外側と車内側のそれぞれの映像を俯瞰変換する俯瞰変換機能と、前記俯瞰変換機能によって変化された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を合成する映像合成機能と、合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、列車を構成する車両の側面の車外側に取り付けられたセンサと、前記センサによって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と備え、前記信号処理機能は複数の前記信号を映像に変換する映像変換機能と、前記映像変換機能によって前記信号から変換された映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記モニタに表示される前記映像を強調表示することを特徴とする。
【００１８】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記列車の側方の状況を検出する前記センサの信号の変化率を算出し、前記変化率が所定の閾値より大きい場合に、前記信号から変換された前記映像を前記モニタに強調表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、列車が駅に停車中に、乗務員室に設置されたモニタを監視することによって、列車から降車あるいは乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、鉄道車両に搭載された複数のカメラの映像を俯瞰変換して、乗務員室に備えられたモニタ上にパノラマ表示するシステムの概要を示す図である。
【図２】図２は、俯瞰変換を説明する図である。
【図３】図３は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す平面図である。
【図４】図４は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す側面図である。
【図５】図５は、図４に示される鉄道車両のＡ−Ａ断面図であって、カメラの設置位置と撮像範囲を示す図である。
【図６】図６は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の平面図である。
【図７】図７は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の側面図である。
【図８】図８は、図７に示した鉄道車両のＢ−Ｂ断面図であって、カメラの設置位置と撮像範囲を示す図である。
【図９】図９は、鉄道車両の乗務員室に配置されるモニタの表示例である。
【図１０】図１０は、鉄道車両の乗務員室のモニタの別の表示例である。
【図１１】図１１は、鉄道車両の乗務員室のモニタのさらに別の表示例である。
【図１２】図１２は、カメラを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。
【図１３】図１３は、カメラを用いた別の鉄道車両の状況監視装置のシステム構成である。
【図１４】図１４は、鉄道車両に搭載された複数のセンサの信号を検出して、乗務員室のモニタ上に画像表示するシステムの例である。
【図１５】図１５は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す平面図である。
【図１６】図１６は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す側面図である。
【図１７】図１７は、センサを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２２】
ここでは、本発明を、鉄道車両に搭載された複数のカメラの映像を俯瞰変換して、乗務員室のモニタ上にパノラマ表示するシステムに適用した場合の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は、鉄道車両１０１，１０２から編成される列車１００であり、鉄道車両１０１には運転手または車掌が乗務する乗務員室が備えられる。図示はしないが、各鉄道車両は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の両端部に立設されるとともに側面をなす側構体と、台枠の幅方向の端部に立設される妻構体と、側構体および妻構体の上端部に載置される屋根構体とからなる。カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａは、鉄道車両１０１，１０２に備えられる各乗降口２０２の上部の鉄道車両の一方の側面の車外側に設置される。
【００２４】
カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａの撮像範囲は、鉄道車両１０１の長手方向に沿う鉄道車両の車外側とし、列車１００が駅に停車中にプラットホーム２００上の乗客等１０７，１０８，１０９，１１０を撮像する。図示はしないが、列車１００をなす鉄道車両１０１，１０２の他方の車外側の側面にも、カメラが設置されている。
なお、図１において、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａが乗降口２０２の上部の鉄道車両の側面に設置される例を示したが、実施例１から３に記されるカメラまたはセンサの設置位置は乗降口２０２の上部に限定される必要はなく、鉄道車両を構成する側構体と屋根構体との接続部近傍の車外側の面であって、要求される撮像範囲を得ることができる位置を選定すればよい。
【００２５】
カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａを、横方向（鉄道車両１０１の長手方向）の画角が１８０度前後の広角カメラとすると、少ない個数のカメラで鉄道車両の車外側に漏れのない撮像範囲を設定することができる。乗務員室に設置されるモニタ１１１は、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａやその他の鉄道車両に設置されたカメラの映像をレンズ歪の補正後、俯瞰変換してパノラマ合成した映像を表示する。
【００２６】
カメラ１０３ａ，１０４ａの撮像は俯瞰変換された画像１１２としてモニタ１１１上に表示される。同様に、カメラ１０５ａ，１０６ａの撮像は俯瞰変換された後、モニタ１１１上に表示される。画像１１２、１１３、１１４は、カメラどうしの撮像範囲に漏れがないように連続的に合成され、あたかも１台のカメラの撮像が俯瞰変換されたかのような一体のパノラマ画像としてモニタ１１１上に表示される。
【００２７】
画像１１２、１１３以外の全鉄道車両のホーム２００側の全カメラの俯瞰映像も同様に連続的なパノラマ画像が表示される。モニタ１１１の幅方向（横方向）のサイズの制限で全カメラの俯瞰映像が表示できない場合は、モニタ１１１の縦方向（高さ方向）に段組みされた画像１１９として表示される。
【００２８】
プラットホーム２００上にいる人物１０７，１０８，１０９，１１０は俯瞰変換された後、モニタ１１１の映像１１５，１１６，１１７，１１８に表示される。また、モニタ１１１上には各鉄道車両を俯瞰した画像とともに、各鉄道車両の号車番号、乗降口の位置が描画されるので、乗務員は、俯瞰変換された画像１１２、１１３、１１４に対応する各鉄道車両を速やかに特定できる。
【００２９】
図２は、俯瞰変換を説明する図である。俯瞰変換とは、実際には鉄道車両１０１の乗降口２０２の車外側の上部に備えられたカメラ１０３ａの映像を、あたかもプラットホーム２００の上方（真上近く）に仮想的に配置されたカメラ２０１によって撮影された映像に変換することを言う。
【００３０】
俯瞰変換されたカメラの映像をパノラマ的に合成して、最終的にパノラマ画像を得る方法を説明する。まず、車両１０１の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部に備えられたカメラによって得られた撮像を構成する全画素を、レンズ歪が記載されたデータシートを参照して、レンズ歪みが取り除かれた位置に再配置することによってレンズ歪を取り除く。
【００３１】
次に、レンズ歪みが補正された画像を、鉄道車両の側面の車外側上部のカメラ視点から仮想的に撮像範囲の直上にカメラ視点を移した場合の画像に俯瞰変換する。この俯瞰変換は、撮像範囲内の全て被写体は、その高さ方向の寸法が無視できる平面体であると仮定した上で、カメラの設置角度（俯角）、カメラの設置高さ、カメラの焦点距離を基に、実際に撮影された撮像面の画素配置を、幾何学的に座標変換することによって、撮像範囲の直上にカメラ視点によって得られたとする画素位置に再配置することによりなされる。
【００３２】
図３は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す平面図である。鉄道車両１０１の各側面には乗降口２０２が２ヶ所備えられており、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂは各乗降口２０２の上部の鉄道車両１０１の車外側の側面に設置される。図３は、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂの光軸方向を鉄道車両の車外方向とした場合である。撮像範囲３０１はカメラ１０３ａによるものであり、他のカメラ１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂの撮像範囲３０２、３０３、３０４と合わせて、鉄道車両１０１の両側面の車外側を撮像範囲として網羅できる画角を有すカメラを設置する。
【００３３】
図４は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す側面図である。図４は、図３を鉄道車両１０１の幅方向の車外側から見た図である。車両１０１に乗降口２０２，２０２と窓２０３とが設けられ、各乗降口２０２の上部の鉄道車両の車外側の側面にそれぞれカメラ１０３ａ，１０４ａが設けられる。
【００３４】
カメラ１０３ａの撮像範囲３０１と、カメラ１０４ａの撮像範囲３０２との境界部は、両撮像範囲に属する重複部分を備えており、プラットホーム２００の乗客等を漏れなく撮像することができる。
【００３５】
図５は、図４に示される鉄道車両のＡ−Ａ断面図であって、カメラの設置位置と撮像範囲を示す図である。車両１０１の一方の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部には、カメラ１０３ａが設けられる。カメラ１０３ａの撮像範囲３０１はプラットホーム２００上に設定され、プラットホーム２００の乗客等を撮像する。
【００３６】
同様に、車両１０１の他方の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部には、カメラ１０３ｂが設けられており、鉄道車両１０１の他方の側面にプラットホーム２００が位置する場合に、前述した撮像を得ることができる。
このため、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、乗務員室に設置されたモニタを監視することにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【実施例２】
【００３７】
図６は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の平面図である。図３に示されたカメラ１０３ａの光軸方向を鉄道車両１０１の側面に沿う鉛直方向に向けるとともに、カメラ１０３ａの設置俯角を大きくすることによって、鉄道車両１０１の車外側の撮像範囲３０５と、鉄道車両１０１の車内側の撮像範囲３０６との両方の撮像範囲に属する被写体を撮像することができる。
【００３８】
図７は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の側面図である。鉄道車両１０１に側面に乗降口２０２，２０２が設けられ、各乗降口２０２のそれぞれの上部の鉄道車両１０１の車外側面に、カメラ１０３ａ，１０４ａが設けられる。
【００３９】
カメラ１０３ａの撮像範囲は、車外側の撮像範囲３０５と、車内側の撮像範囲３０６の範囲（図６参照）であり、撮像範囲３０５，３０６は、乗降口２０２の車外側のプラットホーム２００と、乗降口２０２の車内側とに設定される。図示はしないが、カメラ１０４ａの撮像範囲も、同様に鉄道車両１０１の車内側と車外側との両方に設けられる。
【００４０】
図８は、図７に示した鉄道車両のＢ−Ｂ断面図であり、カメラの設置位置と撮像範囲を示す他の断面図である。鉄道車両１０１の一方の側面に備えられる乗降口２０２の上方の車外側の側面には、カメラ１０３aが設けられる。カメラ１０３aの撮像範囲は、乗降口２０２の車外側のプラットホーム２００上面の撮像範囲３０５と、乗降口２０２の車内側の撮像範囲３０６であり、車外のプラットホーム２００上に位置する乗客等と車内の乗客等の両方の撮像を同時に得ることができる。
【００４１】
同様に、車両１０１の他方の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部には、カメラ１０３ｂが設けられており、鉄道車両１０１の他方の側面にプラットホーム２００が位置する場合に、前述した同様の撮像を得ることができる。
【００４２】
図９は、鉄道車両の乗務員室に配置されるモニタの表示例であって、モニタ上に検出された乗客等を強調表示する例である。プラットホーム２００上の乗客等であって、鉄道車両１０１の乗降口２０２の近傍に位置する場合には、その近傍にいる乗客等を枠線９０１，９０２，９０３で強調表示することができる。この場合、乗降口２０２と乗客等との距離が所定の距離より小さい場合、つまり、乗客等が鉄道車両１０１に近接し乗務員等の注意喚起が必要と判断される場合にのみ、該当する乗客等を強調表示することもできる。また、乗客等の単位時間当たりの移動量と方向を検出して、当該乗客を強調表示することによって、駆け込み乗車の可能性のある乗客等を速やかに把握することができる。
【００４３】
強調表示された乗客等の状況を確認するために、モニタ１１１の画面上の強調表示部分９０１，９０２，９０３に触れた場合に、その強調表示部分がさらに拡大表示される機能を組み込めば、乗務員等がより容易且つ正確に状況を把握することができる。
【００４４】
図１０は、鉄道車両の乗務員室のモニタの別の表示例である。図１０に示すように、プラットホーム２００上の乗客等が、鉄道車両１０１，１０２の乗降口２０２，２０２の近傍に位置する場合に、乗客等が近傍にいる鉄道車両１０１，１０２に対応する区画１００１，１００２のみを強調表示してもよい。強調表示する場合の条件は、乗客等と鉄道車両との距離が所定の値（例えば１ｍ以下）となった場合など任意に設定してもよい。また、乗客等の単位時間当たりの移動量と方向を検出して、当該乗客に近接する鉄道車両に関係する区画１００１，１００２のみを強調表示すれば、駆け込み乗車の可能性のある乗客等を鉄道車両単位で速やかに把握することができる。
【００４５】
図９と同様に、強調表示された鉄道車両に関係する区画の状況を確認するために、モニタ１１１の画面上の強調表示部分１００１，１００２に乗務員等が触れた場合に区画１００１，１００２が拡大表示される機能を組み込めば、乗務員等がより容易且つ正確に状況を把握することができる。
【００４６】
図１１は、鉄道車両の乗務員室のモニタのさらに別の表示例であり、鉄道車両の揺れ等に起因する振幅を補正した映像をモニタ上に表示例である。
【００４７】
各鉄道車両において、カメラの映像を俯瞰変換してパノラマ的に合成する場合、列車１００を編成する各車両１０１等に揺れや傾きあるいは、列車１００の各車両１０１とプラットホーム２００との離間等の影響によって、車両毎に撮影された画像からレンズ歪を取り除くとともに、俯瞰変換によって得られた画像を合成したパノラマ画像をモニタ上に表示する場合、滑らかなパノラマ画像が得られない場合がある。
【００４８】
この場合、各鉄道車両毎に得られた画像から画像認識によって特徴点、例えば、プラットホーム２００の幅方向の端部を抽出し、この特徴点が滑らかに接続するように各画像を合成してパノラマ画像１１０１を得る。この手法を採用すれば、プラットホーム２００上の乗客等と鉄道車両との距離を算出する精度を高めることができるので、乗務員が鉄道車両１０１，１０２の乗降口２０２への接近の程度をより正確に把握することができる。
【００４９】
なお、図示はしないが、複数のカメラによる画像撮影に替えて、あるいは、加えて、車両の乗降口近傍に赤外線センサあるいは超音波センサなどのセンサを設けて、当該センサにより乗客等の接近を検出し、当該センサからの信号を検出した鉄道車両のみを特定して、モニタ１１１に表示すれば乗客の車両１０１の乗降口２０２への接近の程度を更に正確に把握することもできる。
【００５０】
図１２は、カメラを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。列車１００を構成する鉄道車両１０１に設けられたカメラ１０３a，１０４a，１０３ｂ，１０４ｂで撮像された画像は、それぞれ、画像処理ＬＳＩ１２０１により、レンズ歪み除去処理、俯瞰変換処理等が行われ、これらの画像がＣＰＵ（中央演算装置）１２０２でパノラマ画像に合成され、列車１００に備えられる伝送線を通じて運転席モニタ１１１に表示される。
【００５１】
図１３は、カメラを用いた別の鉄道車両の状況監視装置のシステム構成である。列車１００を構成する各鉄道車両１０１に設けられたカメラ１０３ａ，１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂで撮像された画像は、鉄道車両毎に備えられる画像処理ＬＳＩ１３０１に接続され、レンズ歪み除去処理、俯瞰変換処理等が行われる。
【００５２】
これらの画像がＣＰＵ１３０２でパノラマ画像に合成され、運転席モニタ１１１に表示される。図１３に示されるシステムによれば、鉄道車両の一方の側面に備えられるカメラからの画像も、鉄道車両の他方の側面に備えられるカメラからの画像も一つの画像処理ＬＳＩ１３０１で画像変換がなされるので、必要とされる画像処理ＬＳＩの個数が小さく、画像処理システムを安価に構成できる。
以上の構成により、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、乗務員室に設置されたモニタを監視することにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【実施例３】
【００５３】
図１４は、鉄道車両に搭載された複数のセンサの信号を検出して、乗務員室のモニタ上に画像表示するシステムの例である。
【００５４】
鉄道車両１０１，１０２から編成される列車１００であり、鉄道車両１０１には運転手あるいは車掌が乗務する乗務員室が備えられる。センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａは、カメラと異なり広範囲の映像を取得する必要がないため、鉄道車両１０１の側面の車外側であれば設置される高さに制約はない。例えば、車両の側面のプラットホーム２００の上面から５００ｍｍの高さに対応する位置などに設置してもよい。センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａは、その検出範囲を鉄道車両の車外側とし、列車１００が駅に停車中にホーム２００上の乗客等１０７、１０８、１０９、１１０を検出する。また、図１４に示される列車１００をなす鉄道車両１０１、１０２の反対側の側面（図示なし）の同様に位置にセンサが設置される。
なお、図１４ではセンサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａのみを車両１０１，１０２の側面の車外側に備えた例を示したが、実施例１および２で示したカメラを備える車両に、上述したセンサを追設してもよい。
【００５５】
センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａの検出範囲を鉄道車両１０１の長手方向に沿う方向の１８０度前後の広角とするセンサを選択すると、少ないセンサの個数で鉄道車両の車外側を漏れなく検出範囲とすることができる。モニタ１１１は、鉄道車両１０１に備えられる乗務員室に設置されており、センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａが検出した信号を処理して作成した画像を表示する。
【００５６】
モニタ１１１上に示される楕円状破線の画像４１２はセンサ４０３ａが検出した信号から作成された画像であり、同様に、画像４１３，４１４はセンサ４０４ａから、画像４１５はセンサ４０６ａからの検出信号を処理して表示された画像である。
【００５７】
図示はしないが、列車１００をなす車両１０１，１０２以外の全ての車両の同様の部位にもセンサが備えられており、列車１００のプラットホーム２００に沿う側の画像も同様に連続的にモニタ１１１に表示される。モニタ１１１の幅方向（横方向）のサイズの制限で列車１００に備えられたセンサからの映像を列車１００の長手方向に連続的に表示できない場合には、画像１１９に示されるように段組み表示してもよい。
【００５８】
プラットホーム２００上にいる乗客等１０７，１０８，１０９，１１０は、モニタ１１１上に、画像４１２，４１３，４１４，４１５として表示されるとともに、当該鉄道車両の号車番号、乗降口の位置も合わせて表示されるので、乗務員等は画像４１２，４１３，４１４，４１５が対応する鉄道車両を容易に特定できる。
【００５９】
図１５は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す平面図である。センサ４０３ａ，４０４ａ，４０３ｂ，４０４ｂを各乗降口２０２の上部に１台設置し、センサの検出方向を鉄道車両１０１の車外側とした場合である。この場合、検出範囲は図１４の枠線５０１の部分となり、他のセンサの検出範囲５０２、５０３、５０４と合わせて、車両の外側を検出範囲として網羅する。
【００６０】
図１６は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す側面図である。車両１０１に乗降口２０２，２０２が設けられており、各乗降口２０２の上部にセンサ４０３ａ，４０４ａが設けられる。
【００６１】
センサ４０３ａは検出範囲５０１を、センサ４０４ａは検出範囲５０２を検出対象範囲としている。検出範囲５０１と検出範囲５０２とは重複部分を備えており、プラットホーム２００に居る乗客等を漏れなく検出する。
【００６２】
図１７は、センサを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。列車１００の各車両１０１に設けられたセンサ４０３，４０４，４０４，４０５で検出された信号は、それぞれ、センサ信号の信号処理ＬＳＩ１６０１により信号処理が行われ、信号処理により形成された画像がＣＰＵ１６０２で合成され、乗務員室のモニタ１１１に表示される。このため、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、乗務員室に設置されたモニタを監視することにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【００６３】
信号処理ＬＳＩ１６０１により、センサ信号を処理する際に、信号の大きさの変化率等を算出し、変化率が正方向に大きい箇所を検出して、乗客等の駆け込み乗車の可能性がある異常接近を監視し、異常接近と認められた画像を強調表示することができる。
【００６４】
列車を構成する各鉄道車両へのセンサの設置位置と検出範囲の設定は、図面に示したものに限定されず、カメラの設置位置と撮像範囲の設定と同様に、種々の態様が可能である。また、これを実現するシステム構成も、図示したものに限定されず、種々の態様が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００…列車
１０１…乗務員室を備える鉄道車両
１０２…鉄道車両
１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ…カメラ
１０３ｂ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂ…カメラ
１０７、１０８、１０９、１１０…プラットホーム上の乗客等
１１１…運転席に設置されたモニタ
１１２…カメラ１０３ａ，１０４ａの画像を俯瞰変換した後パノラマ合成した映像
１１３…カメラ１０５ａ，１０６ａの画像を俯瞰変換した後パノラマ合成した映像
１１４…カメラの画像を俯瞰変換した後パノラマ合成した映像
１１９…パノラマ画像を段組み表示した時の表示例
２００…プラットホーム
２０１…プラットホームの上方（真上付近）に仮想的に配置されるカメラ
２０２…乗降口
２０３…窓
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６…カメラの撮像範囲
４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａ…センサ
４１１…センサ４０３の検出信号を表示した映像
４１２…センサ４０４の検出信号を表示した映像
４１３…センサ４０６の検出信号を表示した映像
５０１、５０２、５０３、５０４…センサの検出範囲
９０１、９０２、９０３…乗客等の強調表示
１００１、１００２…区画
１２０１，１３０１…画像処理ＬＳＩ
１６０１…センサ信号処理ＬＳＩ
１２０２，１３０１，１６０２…ＣＰＵ（中央演算装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両側方の車外及び車内に位置する乗客等を監視する鉄道車両の状況監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、列車運転支援システム及び列車運転支援用地上側装置並びに列車運転支援用車両側装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された列車運転支援システム及び列車運転支援用地上側装置並びに列車運転支援用車両側装置では、ホームに設置されたカメラにより、ホームと列車との境界付近を撮像し、撮像された映像を無線通信により列車に送信し、列車は、撮像された映像を受信して、列車の運転席に設置された液晶ディスプレイにその映像を表示し、運転士は、表示された映像を監視して、安全を確認しながら列車を運行している。
【０００４】
また、特許文献２には、車両周囲監視装置及び車両周囲監視方法が記載されている。特許文献２に記載された車両周囲監視装置及び車両周囲監視方法では、自車両に設置され、自車両周囲の映像を撮像する少なくとも１台のカメラと、カメラの撮像範囲における障害物を検出する障害物センサと、カメラで撮像したカメラ画像を入力し、当該カメラ画像を、自車両の上空の仮想視点から見た視点変換画像に変換する画素合成部と、画素合成部で変換した視点変換画像を表示させる表示装置とを備え、障害物センサの障害物検出範囲内に障害物が侵入した場合に警告音により警報を行うと同時に、カメラで撮影して視点変換画像に含まれる障害物画像に、障害物検出範囲の画像が接触するように画像合成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０４１８９号公報
【特許文献２】再表２００７／０１５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された列車運転支援システム及び列車運転支援用地上側装置並びに列車運転支援用車両側装置では、複数のカメラをホームに設置し、撮像された映像を無線通信により列車に送信することが必要であって、ホーム毎に複数のカメラを設置するために設備が膨大となり、また、撮像した映像を無線通信により列車に送信するための設備が必要であるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された車両周囲監視装置及び車両周囲監視方法は、自動車の前後左右に複数のカメラを配置し、撮像したカメラ画像を上空の仮想視点から見た視点に変換表示させるものであるが、特に、自動車の後部の障害物センサの障害物検出範囲内に障害物が侵入した場合に、カメラで撮影して視点変換画像に含まれる障害物画像に、障害物検出範囲の画像が接触するように画像合成するものであって、複数の鉄道車両から編成された列車への適用は何ら考慮されていないという課題があった。
【０００８】
複数の鉄道車両から編成された列車の場合には、列車が駅のプラットホームに到着した時から出発する時までの間に、列車に乗降する乗客等の安全を確保することが重要である。乗客が駆け込み乗車をする場合などは、その状況を速やかに把握して、乗客等の安全を確保することが必要である。
【０００９】
本発明は、列車を運行する乗務員（運転手または車掌）は乗務員室（運転席）に設置されたモニタにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客の状況を監視できる鉄道車両側方の車外及び車内の状況監視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】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、列車を構成する車両の側面に取り付けられた検出装置と、前記検出装置によって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と、を備え、前記信号処理機能は、複数の前記信号を変換する信号変換機能と、変換された前記信号を合成して一体の映像を生成する映像合成機能と、合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記車両の前記側面の車外側の上部に備えられるとともに映像を取得する撮像装置を備え、前記撮像装置によって得られる前記映像をそれぞれ俯瞰変換する機能を備え、俯瞰変換された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を生成する機能を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、映像を前記パノラマ表示する際に、前記映像から前記車両が停車するプラットホームの幅方向の端部を基準として検出する基準検出機能と、変換された前記信号を検出された前記端部を基準として合成して一体の映像を合成する映像合成機能とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記映像内の移動体を検知するとともに、検知した前記移動体を前記モニタ上に強調表示することを特徴とする。
【００１４】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、撮像装置の撮像範囲内の移動体の前記車両への接近を検知するセンサが前記車両の前記側面の車外側に設置されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、列車を構成する車両の側面に備えられる乗降口の上部の車外側に取り付けられる撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された前記車両の側方の車外側と車内側のそれぞれの映像を俯瞰変換する俯瞰変換機能と、前記俯瞰変換機能によって変化された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を合成する映像合成機能と、合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、列車を構成する車両の側面の車外側に取り付けられたセンサと、前記センサによって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と備え、前記信号処理機能は複数の前記信号を映像に変換する映像変換機能と、前記映像変換機能によって前記信号から変換された映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記モニタに表示される前記映像を強調表示することを特徴とする。
【００１８】
本発明の鉄道車両の状況監視装置は、更に、前記列車の側方の状況を検出する前記センサの信号の変化率を算出し、前記変化率が所定の閾値より大きい場合に、前記信号から変換された前記映像を前記モニタに強調表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、列車が駅に停車中に、乗務員室に設置されたモニタを監視することによって、列車から降車あるいは乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、鉄道車両に搭載された複数のカメラの映像を俯瞰変換して、乗務員室に備えられたモニタ上にパノラマ表示するシステムの概要を示す図である。
【図２】図２は、俯瞰変換を説明する図である。
【図３】図３は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す平面図である。
【図４】図４は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す側面図である。
【図５】図５は、図４に示される鉄道車両のＡ−Ａ断面図であって、カメラの設置位置と撮像範囲を示す図である。
【図６】図６は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の平面図である。
【図７】図７は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の側面図である。
【図８】図８は、図７に示した鉄道車両のＢ−Ｂ断面図であって、カメラの設置位置と撮像範囲を示す図である。
【図９】図９は、鉄道車両の乗務員室に配置されるモニタの表示例である。
【図１０】図１０は、鉄道車両の乗務員室のモニタの別の表示例である。
【図１１】図１１は、鉄道車両の乗務員室のモニタのさらに別の表示例である。
【図１２】図１２は、カメラを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。
【図１３】図１３は、カメラを用いた別の鉄道車両の状況監視装置のシステム構成である。
【図１４】図１４は、鉄道車両に搭載された複数のセンサの信号を検出して、乗務員室のモニタ上に画像表示するシステムの例である。
【図１５】図１５は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す平面図である。
【図１６】図１６は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す側面図である。
【図１７】図１７は、センサを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２２】
ここでは、本発明を、鉄道車両に搭載された複数のカメラの映像を俯瞰変換して、乗務員室のモニタ上にパノラマ表示するシステムに適用した場合の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は、鉄道車両１０１，１０２から編成される列車１００であり、鉄道車両１０１には運転手または車掌が乗務する乗務員室が備えられる。図示はしないが、各鉄道車両は、床面をなす台枠と、台枠の幅方向の両端部に立設されるとともに側面をなす側構体と、台枠の幅方向の端部に立設される妻構体と、側構体および妻構体の上端部に載置される屋根構体とからなる。カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａは、鉄道車両１０１，１０２に備えられる各乗降口２０２の上部の鉄道車両の一方の側面の車外側に設置される。
【００２４】
カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａの撮像範囲は、鉄道車両１０１の長手方向に沿う鉄道車両の車外側とし、列車１００が駅に停車中にプラットホーム２００上の乗客等１０７，１０８，１０９，１１０を撮像する。図示はしないが、列車１００をなす鉄道車両１０１，１０２の他方の車外側の側面にも、カメラが設置されている。
なお、図１において、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａが乗降口２０２の上部の鉄道車両の側面に設置される例を示したが、実施例１から３に記されるカメラまたはセンサの設置位置は乗降口２０２の上部に限定される必要はなく、鉄道車両を構成する側構体と屋根構体との接続部近傍の車外側の面であって、要求される撮像範囲を得ることができる位置を選定すればよい。
【００２５】
カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａを、横方向（鉄道車両１０１の長手方向）の画角が１８０度前後の広角カメラとすると、少ない個数のカメラで鉄道車両の車外側に漏れのない撮像範囲を設定することができる。乗務員室に設置されるモニタ１１１は、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａやその他の鉄道車両に設置されたカメラの映像をレンズ歪の補正後、俯瞰変換してパノラマ合成した映像を表示する。
【００２６】
カメラ１０３ａ，１０４ａの撮像は俯瞰変換された画像１１２としてモニタ１１１上に表示される。同様に、カメラ１０５ａ，１０６ａの撮像は俯瞰変換された後、モニタ１１１上に表示される。画像１１２、１１３、１１４は、カメラどうしの撮像範囲に漏れがないように連続的に合成され、あたかも１台のカメラの撮像が俯瞰変換されたかのような一体のパノラマ画像としてモニタ１１１上に表示される。
【００２７】
画像１１２、１１３以外の全鉄道車両のホーム２００側の全カメラの俯瞰映像も同様に連続的なパノラマ画像が表示される。モニタ１１１の幅方向（横方向）のサイズの制限で全カメラの俯瞰映像が表示できない場合は、モニタ１１１の縦方向（高さ方向）に段組みされた画像１１９として表示される。
【００２８】
プラットホーム２００上にいる人物１０７，１０８，１０９，１１０は俯瞰変換された後、モニタ１１１の映像１１５，１１６，１１７，１１８に表示される。また、モニタ１１１上には各鉄道車両を俯瞰した画像とともに、各鉄道車両の号車番号、乗降口の位置が描画されるので、乗務員は、俯瞰変換された画像１１２、１１３、１１４に対応する各鉄道車両を速やかに特定できる。
【００２９】
図２は、俯瞰変換を説明する図である。俯瞰変換とは、実際には鉄道車両１０１の乗降口２０２の車外側の上部に備えられたカメラ１０３ａの映像を、あたかもプラットホーム２００の上方（真上近く）に仮想的に配置されたカメラ２０１によって撮影された映像に変換することを言う。
【００３０】
俯瞰変換されたカメラの映像をパノラマ的に合成して、最終的にパノラマ画像を得る方法を説明する。まず、車両１０１の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部に備えられたカメラによって得られた撮像を構成する全画素を、レンズ歪が記載されたデータシートを参照して、レンズ歪みが取り除かれた位置に再配置することによってレンズ歪を取り除く。
【００３１】
次に、レンズ歪みが補正された画像を、鉄道車両の側面の車外側上部のカメラ視点から仮想的に撮像範囲の直上にカメラ視点を移した場合の画像に俯瞰変換する。この俯瞰変換は、撮像範囲内の全て被写体は、その高さ方向の寸法が無視できる平面体であると仮定した上で、カメラの設置角度（俯角）、カメラの設置高さ、カメラの焦点距離を基に、実際に撮影された撮像面の画素配置を、幾何学的に座標変換することによって、撮像範囲の直上にカメラ視点によって得られたとする画素位置に再配置することによりなされる。
【００３２】
図３は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す平面図である。鉄道車両１０１の各側面には乗降口２０２が２ヶ所備えられており、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂは各乗降口２０２の上部の鉄道車両１０１の車外側の側面に設置される。図３は、カメラ１０３ａ，１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂの光軸方向を鉄道車両の車外方向とした場合である。撮像範囲３０１はカメラ１０３ａによるものであり、他のカメラ１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂの撮像範囲３０２、３０３、３０４と合わせて、鉄道車両１０１の両側面の車外側を撮像範囲として網羅できる画角を有すカメラを設置する。
【００３３】
図４は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す側面図である。図４は、図３を鉄道車両１０１の幅方向の車外側から見た図である。車両１０１に乗降口２０２，２０２と窓２０３とが設けられ、各乗降口２０２の上部の鉄道車両の車外側の側面にそれぞれカメラ１０３ａ，１０４ａが設けられる。
【００３４】
カメラ１０３ａの撮像範囲３０１と、カメラ１０４ａの撮像範囲３０２との境界部は、両撮像範囲に属する重複部分を備えており、プラットホーム２００の乗客等を漏れなく撮像することができる。
【００３５】
図５は、図４に示される鉄道車両のＡ−Ａ断面図であって、カメラの設置位置と撮像範囲を示す図である。車両１０１の一方の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部には、カメラ１０３ａが設けられる。カメラ１０３ａの撮像範囲３０１はプラットホーム２００上に設定され、プラットホーム２００の乗客等を撮像する。
【００３６】
同様に、車両１０１の他方の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部には、カメラ１０３ｂが設けられており、鉄道車両１０１の他方の側面にプラットホーム２００が位置する場合に、前述した撮像を得ることができる。
このため、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、乗務員室に設置されたモニタを監視することにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【実施例２】
【００３７】
図６は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の平面図である。図３に示されたカメラ１０３ａの光軸方向を鉄道車両１０１の側面に沿う鉛直方向に向けるとともに、カメラ１０３ａの設置俯角を大きくすることによって、鉄道車両１０１の車外側の撮像範囲３０５と、鉄道車両１０１の車内側の撮像範囲３０６との両方の撮像範囲に属する被写体を撮像することができる。
【００３８】
図７は、鉄道車両に設置されるカメラの位置と撮像範囲を示す別の側面図である。鉄道車両１０１に側面に乗降口２０２，２０２が設けられ、各乗降口２０２のそれぞれの上部の鉄道車両１０１の車外側面に、カメラ１０３ａ，１０４ａが設けられる。
【００３９】
カメラ１０３ａの撮像範囲は、車外側の撮像範囲３０５と、車内側の撮像範囲３０６の範囲（図６参照）であり、撮像範囲３０５，３０６は、乗降口２０２の車外側のプラットホーム２００と、乗降口２０２の車内側とに設定される。図示はしないが、カメラ１０４ａの撮像範囲も、同様に鉄道車両１０１の車内側と車外側との両方に設けられる。
【００４０】
図８は、図７に示した鉄道車両のＢ−Ｂ断面図であり、カメラの設置位置と撮像範囲を示す他の断面図である。鉄道車両１０１の一方の側面に備えられる乗降口２０２の上方の車外側の側面には、カメラ１０３aが設けられる。カメラ１０３aの撮像範囲は、乗降口２０２の車外側のプラットホーム２００上面の撮像範囲３０５と、乗降口２０２の車内側の撮像範囲３０６であり、車外のプラットホーム２００上に位置する乗客等と車内の乗客等の両方の撮像を同時に得ることができる。
【００４１】
同様に、車両１０１の他方の側面に備えられる乗降口２０２の車外側上部には、カメラ１０３ｂが設けられており、鉄道車両１０１の他方の側面にプラットホーム２００が位置する場合に、前述した同様の撮像を得ることができる。
【００４２】
図９は、鉄道車両の乗務員室に配置されるモニタの表示例であって、モニタ上に検出された乗客等を強調表示する例である。プラットホーム２００上の乗客等であって、鉄道車両１０１の乗降口２０２の近傍に位置する場合には、その近傍にいる乗客等を枠線９０１，９０２，９０３で強調表示することができる。この場合、乗降口２０２と乗客等との距離が所定の距離より小さい場合、つまり、乗客等が鉄道車両１０１に近接し乗務員等の注意喚起が必要と判断される場合にのみ、該当する乗客等を強調表示することもできる。また、乗客等の単位時間当たりの移動量と方向を検出して、当該乗客を強調表示することによって、駆け込み乗車の可能性のある乗客等を速やかに把握することができる。
【００４３】
強調表示された乗客等の状況を確認するために、モニタ１１１の画面上の強調表示部分９０１，９０２，９０３に触れた場合に、その強調表示部分がさらに拡大表示される機能を組み込めば、乗務員等がより容易且つ正確に状況を把握することができる。
【００４４】
図１０は、鉄道車両の乗務員室のモニタの別の表示例である。図１０に示すように、プラットホーム２００上の乗客等が、鉄道車両１０１，１０２の乗降口２０２，２０２の近傍に位置する場合に、乗客等が近傍にいる鉄道車両１０１，１０２に対応する区画１００１，１００２のみを強調表示してもよい。強調表示する場合の条件は、乗客等と鉄道車両との距離が所定の値（例えば１ｍ以下）となった場合など任意に設定してもよい。また、乗客等の単位時間当たりの移動量と方向を検出して、当該乗客に近接する鉄道車両に関係する区画１００１，１００２のみを強調表示すれば、駆け込み乗車の可能性のある乗客等を鉄道車両単位で速やかに把握することができる。
【００４５】
図９と同様に、強調表示された鉄道車両に関係する区画の状況を確認するために、モニタ１１１の画面上の強調表示部分１００１，１００２に乗務員等が触れた場合に区画１００１，１００２が拡大表示される機能を組み込めば、乗務員等がより容易且つ正確に状況を把握することができる。
【００４６】
図１１は、鉄道車両の乗務員室のモニタのさらに別の表示例であり、鉄道車両の揺れ等に起因する振幅を補正した映像をモニタ上に表示例である。
【００４７】
各鉄道車両において、カメラの映像を俯瞰変換してパノラマ的に合成する場合、列車１００を編成する各車両１０１等に揺れや傾きあるいは、列車１００の各車両１０１とプラットホーム２００との離間等の影響によって、車両毎に撮影された画像からレンズ歪を取り除くとともに、俯瞰変換によって得られた画像を合成したパノラマ画像をモニタ上に表示する場合、滑らかなパノラマ画像が得られない場合がある。
【００４８】
この場合、各鉄道車両毎に得られた画像から画像認識によって特徴点、例えば、プラットホーム２００の幅方向の端部を抽出し、この特徴点が滑らかに接続するように各画像を合成してパノラマ画像１１０１を得る。この手法を採用すれば、プラットホーム２００上の乗客等と鉄道車両との距離を算出する精度を高めることができるので、乗務員が鉄道車両１０１，１０２の乗降口２０２への接近の程度をより正確に把握することができる。
【００４９】
なお、図示はしないが、複数のカメラによる画像撮影に替えて、あるいは、加えて、車両の乗降口近傍に赤外線センサあるいは超音波センサなどのセンサを設けて、当該センサにより乗客等の接近を検出し、当該センサからの信号を検出した鉄道車両のみを特定して、モニタ１１１に表示すれば乗客の車両１０１の乗降口２０２への接近の程度を更に正確に把握することもできる。
【００５０】
図１２は、カメラを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。列車１００を構成する鉄道車両１０１に設けられたカメラ１０３a，１０４a，１０３ｂ，１０４ｂで撮像された画像は、それぞれ、画像処理ＬＳＩ１２０１により、レンズ歪み除去処理、俯瞰変換処理等が行われ、これらの画像がＣＰＵ（中央演算装置）１２０２でパノラマ画像に合成され、列車１００に備えられる伝送線を通じて運転席モニタ１１１に表示される。
【００５１】
図１３は、カメラを用いた別の鉄道車両の状況監視装置のシステム構成である。列車１００を構成する各鉄道車両１０１に設けられたカメラ１０３ａ，１０４ａ，１０３ｂ，１０４ｂで撮像された画像は、鉄道車両毎に備えられる画像処理ＬＳＩ１３０１に接続され、レンズ歪み除去処理、俯瞰変換処理等が行われる。
【００５２】
これらの画像がＣＰＵ１３０２でパノラマ画像に合成され、運転席モニタ１１１に表示される。図１３に示されるシステムによれば、鉄道車両の一方の側面に備えられるカメラからの画像も、鉄道車両の他方の側面に備えられるカメラからの画像も一つの画像処理ＬＳＩ１３０１で画像変換がなされるので、必要とされる画像処理ＬＳＩの個数が小さく、画像処理システムを安価に構成できる。
以上の構成により、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、乗務員室に設置されたモニタを監視することにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【実施例３】
【００５３】
図１４は、鉄道車両に搭載された複数のセンサの信号を検出して、乗務員室のモニタ上に画像表示するシステムの例である。
【００５４】
鉄道車両１０１，１０２から編成される列車１００であり、鉄道車両１０１には運転手あるいは車掌が乗務する乗務員室が備えられる。センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａは、カメラと異なり広範囲の映像を取得する必要がないため、鉄道車両１０１の側面の車外側であれば設置される高さに制約はない。例えば、車両の側面のプラットホーム２００の上面から５００ｍｍの高さに対応する位置などに設置してもよい。センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａは、その検出範囲を鉄道車両の車外側とし、列車１００が駅に停車中にホーム２００上の乗客等１０７、１０８、１０９、１１０を検出する。また、図１４に示される列車１００をなす鉄道車両１０１、１０２の反対側の側面（図示なし）の同様に位置にセンサが設置される。
なお、図１４ではセンサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａのみを車両１０１，１０２の側面の車外側に備えた例を示したが、実施例１および２で示したカメラを備える車両に、上述したセンサを追設してもよい。
【００５５】
センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａの検出範囲を鉄道車両１０１の長手方向に沿う方向の１８０度前後の広角とするセンサを選択すると、少ないセンサの個数で鉄道車両の車外側を漏れなく検出範囲とすることができる。モニタ１１１は、鉄道車両１０１に備えられる乗務員室に設置されており、センサ４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａが検出した信号を処理して作成した画像を表示する。
【００５６】
モニタ１１１上に示される楕円状破線の画像４１２はセンサ４０３ａが検出した信号から作成された画像であり、同様に、画像４１３，４１４はセンサ４０４ａから、画像４１５はセンサ４０６ａからの検出信号を処理して表示された画像である。
【００５７】
図示はしないが、列車１００をなす車両１０１，１０２以外の全ての車両の同様の部位にもセンサが備えられており、列車１００のプラットホーム２００に沿う側の画像も同様に連続的にモニタ１１１に表示される。モニタ１１１の幅方向（横方向）のサイズの制限で列車１００に備えられたセンサからの映像を列車１００の長手方向に連続的に表示できない場合には、画像１１９に示されるように段組み表示してもよい。
【００５８】
プラットホーム２００上にいる乗客等１０７，１０８，１０９，１１０は、モニタ１１１上に、画像４１２，４１３，４１４，４１５として表示されるとともに、当該鉄道車両の号車番号、乗降口の位置も合わせて表示されるので、乗務員等は画像４１２，４１３，４１４，４１５が対応する鉄道車両を容易に特定できる。
【００５９】
図１５は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す平面図である。センサ４０３ａ，４０４ａ，４０３ｂ，４０４ｂを各乗降口２０２の上部に１台設置し、センサの検出方向を鉄道車両１０１の車外側とした場合である。この場合、検出範囲は図１４の枠線５０１の部分となり、他のセンサの検出範囲５０２、５０３、５０４と合わせて、車両の外側を検出範囲として網羅する。
【００６０】
図１６は、鉄道車両に備えられるセンサの設置位置と検出範囲を示す側面図である。車両１０１に乗降口２０２，２０２が設けられており、各乗降口２０２の上部にセンサ４０３ａ，４０４ａが設けられる。
【００６１】
センサ４０３ａは検出範囲５０１を、センサ４０４ａは検出範囲５０２を検出対象範囲としている。検出範囲５０１と検出範囲５０２とは重複部分を備えており、プラットホーム２００に居る乗客等を漏れなく検出する。
【００６２】
図１７は、センサを用いた鉄道車両の状況監視装置のシステム構成図である。列車１００の各車両１０１に設けられたセンサ４０３，４０４，４０４，４０５で検出された信号は、それぞれ、センサ信号の信号処理ＬＳＩ１６０１により信号処理が行われ、信号処理により形成された画像がＣＰＵ１６０２で合成され、乗務員室のモニタ１１１に表示される。このため、列車を運行する運転手あるいは車掌である乗務員は、乗務員室に設置されたモニタを監視することにより、列車からプラットホームに降車する乗客、及び、プラットホームから列車に乗車する乗客等の状況を迅速に把握し、安全性を高めることができる。
【００６３】
信号処理ＬＳＩ１６０１により、センサ信号を処理する際に、信号の大きさの変化率等を算出し、変化率が正方向に大きい箇所を検出して、乗客等の駆け込み乗車の可能性がある異常接近を監視し、異常接近と認められた画像を強調表示することができる。
【００６４】
列車を構成する各鉄道車両へのセンサの設置位置と検出範囲の設定は、図面に示したものに限定されず、カメラの設置位置と撮像範囲の設定と同様に、種々の態様が可能である。また、これを実現するシステム構成も、図示したものに限定されず、種々の態様が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００…列車
１０１…乗務員室を備える鉄道車両
１０２…鉄道車両
１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ…カメラ
１０３ｂ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂ…カメラ
１０７、１０８、１０９、１１０…プラットホーム上の乗客等
１１１…運転席に設置されたモニタ
１１２…カメラ１０３ａ，１０４ａの画像を俯瞰変換した後パノラマ合成した映像
１１３…カメラ１０５ａ，１０６ａの画像を俯瞰変換した後パノラマ合成した映像
１１４…カメラの画像を俯瞰変換した後パノラマ合成した映像
１１９…パノラマ画像を段組み表示した時の表示例
２００…プラットホーム
２０１…プラットホームの上方（真上付近）に仮想的に配置されるカメラ
２０２…乗降口
２０３…窓
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６…カメラの撮像範囲
４０３ａ，４０４ａ，４０５ａ，４０６ａ…センサ
４１１…センサ４０３の検出信号を表示した映像
４１２…センサ４０４の検出信号を表示した映像
４１３…センサ４０６の検出信号を表示した映像
５０１、５０２、５０３、５０４…センサの検出範囲
９０１、９０２、９０３…乗客等の強調表示
１００１、１００２…区画
１２０１，１３０１…画像処理ＬＳＩ
１６０１…センサ信号処理ＬＳＩ
１２０２，１３０１，１６０２…ＣＰＵ（中央演算装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車を構成する車両の側面に取り付けられた検出装置と、
前記検出装置によって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と、
を備える鉄道車両の状況監視装置において、
前記信号処理機能は、
複数の前記信号を変換する信号変換機能と、
変換された前記信号を合成して一体の映像を生成する映像合成機能と、
合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記検出装置は、前記車両の前記側面の車外側の上部に備えられるとともに映像を取得する撮像装置であり、
前記信号変換機能は、前記撮像装置によって得られる前記映像をそれぞれ俯瞰変換する機能であり、
前記映像合成機能は、俯瞰変換された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を生成する機能である、
ことを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記信号処理機能は、
前記映像を前記パノラマ表示する際に、前記映像から前記車両が停車するプラットホームの幅方向の端部を基準として検出する基準検出機能と、
変換された前記信号を検出された前記端部を基準として合成して一体の映像を合成する映像合成機能と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項４】
請求項１から３に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記映像内の移動体を検知するとともに、検知した前記移動体を前記モニタ上に強調表示すること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかの請求項に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記撮像装置の撮像範囲内の移動体の前記車両への接近を検知するセンサが前記車両の前記側面の車外側に設置されること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項６】
列車を構成する車両の側面に備えられる乗降口の上部の車外側に取り付けられる撮像装置を有す鉄道車両の状況監視装置において、
前記撮像装置によって撮像された前記車両の側方の車外側と車内側のそれぞれの映像を俯瞰変換する俯瞰変換機能と、
前記俯瞰変換機能によって変化された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を合成する映像合成機能と、
合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、
が備えられること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項７】
列車を構成する車両の側面の車外側に取り付けられたセンサと、
前記センサによって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と、
を備える鉄道車両の状況監視装置において、
前記信号処理機能は、
複数の前記信号を映像に変換する映像変換機能と、
前記映像変換機能によって前記信号から変換された映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項８】
請求項７に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記モニタに表示される前記映像を強調表示すること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項９】
請求項８に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記列車の側方の状況を検出する前記センサの信号の変化率を算出し、
前記変化率が所定の閾値より大きい場合に、前記信号から変換された前記映像を前記モニタに強調表示すること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項１】
列車を構成する車両の側面に取り付けられた検出装置と、
前記検出装置によって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と、
を備える鉄道車両の状況監視装置において、
前記信号処理機能は、
複数の前記信号を変換する信号変換機能と、
変換された前記信号を合成して一体の映像を生成する映像合成機能と、
合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記検出装置は、前記車両の前記側面の車外側の上部に備えられるとともに映像を取得する撮像装置であり、
前記信号変換機能は、前記撮像装置によって得られる前記映像をそれぞれ俯瞰変換する機能であり、
前記映像合成機能は、俯瞰変換された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を生成する機能である、
ことを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項３】
請求項２に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記信号処理機能は、
前記映像を前記パノラマ表示する際に、前記映像から前記車両が停車するプラットホームの幅方向の端部を基準として検出する基準検出機能と、
変換された前記信号を検出された前記端部を基準として合成して一体の映像を合成する映像合成機能と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項４】
請求項１から３に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記映像内の移動体を検知するとともに、検知した前記移動体を前記モニタ上に強調表示すること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかの請求項に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記撮像装置の撮像範囲内の移動体の前記車両への接近を検知するセンサが前記車両の前記側面の車外側に設置されること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項６】
列車を構成する車両の側面に備えられる乗降口の上部の車外側に取り付けられる撮像装置を有す鉄道車両の状況監視装置において、
前記撮像装置によって撮像された前記車両の側方の車外側と車内側のそれぞれの映像を俯瞰変換する俯瞰変換機能と、
前記俯瞰変換機能によって変化された前記映像を整合させて連続するパノラマ映像を合成する映像合成機能と、
合成された前記映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、
が備えられること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項７】
列車を構成する車両の側面の車外側に取り付けられたセンサと、
前記センサによって検出された前記列車の前記側面の状況を示す複数の信号をそれぞれ処理する信号処理機能と、
を備える鉄道車両の状況監視装置において、
前記信号処理機能は、
複数の前記信号を映像に変換する映像変換機能と、
前記映像変換機能によって前記信号から変換された映像を前記車両に備えられるモニタに表示する表示機能と、
を備えることを特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項８】
請求項７に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記モニタに表示される前記映像を強調表示すること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【請求項９】
請求項８に記載された鉄道車両の状況監視装置において、
前記列車の側方の状況を検出する前記センサの信号の変化率を算出し、
前記変化率が所定の閾値より大きい場合に、前記信号から変換された前記映像を前記モニタに強調表示すること、
を特徴とする鉄道車両の状況監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１１９１（Ｐ２０１２−１１９１Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０９２６（Ｐ２０１０−１４０９２６）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【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２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]