JP6895417B2 - Special signal detector - Google Patents
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Description
本発明は、特殊信号発光機における発光を検出する特殊信号検出装置に関する。 The present invention relates to a special signal detection device that detects light emission in a special signal light emitter.
列車の運転士に列車運行情報を伝達する装置である鉄道信号機では、例えば色灯の点灯又は消灯を運転士が目視確認することで信号の伝達がなされる。このため、運転士が見落とさないように、鉄道信号機の視認可否を確認すべく、例えば、赤外線発光器を鉄道信号機に取り付け、赤外線発光器からの赤外線発光を赤外線ビデオカメラで撮影するものが知られている(特許文献1参照)。なお、特許文献1において、鉄道信号機とは、鉄道用色灯式信号機、標識又は特殊信号発光機である、とされている。すなわち、特殊信号発光機が鉄道信号機の一態様に含まれるものとされている。
In a railway signal, which is a device for transmitting train operation information to a train driver, the signal is transmitted by, for example, the driver visually confirming whether the colored light is on or off. For this reason, in order to confirm whether or not the railway signal is approved for viewing so that the driver does not overlook it, for example, it is known that an infrared light emitter is attached to the railway signal and the infrared light emitted from the infrared light emitter is photographed by an infrared video camera. (See Patent Document 1). In
また、特殊信号発光機の視認可否の確認において、特殊信号発光機等において現存するケーブルをそのまま利用できるように、内部構造において断線検出を行うものも知られている(特許文献2参照)。 Further, it is also known that a disconnection is detected in the internal structure so that an existing cable can be used as it is in a special signal light emitter or the like in confirming whether or not the special signal light emitter is visually approved (see Patent Document 2).
しかし、上記特許文献1のように、赤外線発光器を利用するには、発光を行う既設の信号機等の装置に赤外線発光器を取り付けるといった改修を加える必要があり、改修の時間や労力等が莫大なものになるという問題がある。また、上記引用文献2においても、断線検出を行うための構造を新たに設ける必要があると考えられる。
However, as in
さらに、2つの特殊信号発光機が一度に捉えられた場合において、当該2つの特殊信号発光機間での点滅周期が半周期ずれていると全体としての発光輝度が均一化されてしまい、点滅動作を的確に捉えられない可能性もある。 Further, when two special signal light emitters are captured at one time, if the blinking cycle between the two special signal light emitters is deviated by half a cycle, the emission brightness as a whole becomes uniform and the blinking operation is performed. May not be captured accurately.
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、特殊信号発光機における発光を、簡易かつ確実に検出できる特殊信号検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a special signal detection device capable of easily and surely detecting light emission in a special signal light emitter.
上記目的を達成するための特殊信号検出装置は、連続画像を撮像する撮像部と、連続画像を画像領域ごとに分割した複数のフレームからなる部分画像について、輝度の周波数に対する振幅データを抽出する画像処理部と、部分画像についての抽出結果に基づき所定周期で点滅する特殊信号発光機における発光の有無を判断する判断部とを備える。 Special signal detection apparatus for achieving the above object, and extracts an image pickup unit that captures a continuous image, the partial image composed of a plurality of frames obtained by dividing the continuous image for each image region, the amplitude data for the frequency of the luminance image It is provided with a processing unit and a determination unit for determining the presence or absence of light emission in a special signal light emitter that blinks at a predetermined cycle based on the extraction result of a partial image.
上記特殊信号検出装置では、撮像部により取得された連続画像について、輝度についての周波数に対する振幅データを抽出することで、撮像された画像中において、特殊信号発光機での所定周期で点滅する発光の動作が含まれているか否かを的確に捉えることができる。この場合、周波数に基づいて判断をすることで、特に、撮像時における逆光や映像の揺れの影響等を吸収できるので、外部環境に対してロバスト性の高いものにできる。さらに、この場合、画像処理部における処理対象を、連続画像を画像領域ごとに分割した複数のフレームからなる部分画像とすることで、例えば半周期異なって点滅する2つの特殊信号発光機が一度に撮像されてしまっていて、各特殊信号発光機の点滅動作が打ち消し合わされてしまう、というような場合であっても、これらのうち一方のみを捉えることが可能になり、より確実な特殊信号発光機の発光検出ができる。また、この場合、撮像対象となる特殊信号発光機については、例えば赤外線発光器を取り付けたり、断線を検出するための構造を設けたりする必要が無く、簡易な構成で、所望の検出ができる。 In the special signal detection device, the continuous image acquired by the imaging unit is extracted with the amplitude data with respect to the frequency of the brightness, so that the special signal light emitter blinks in the captured image at a predetermined cycle. It is possible to accurately grasp whether or not an operation is included. In this case, by making a judgment based on the frequency, it is possible to absorb the influence of backlight and image shaking, in particular, at the time of imaging, so that the robustness to the external environment can be made high. Further, in this case, by setting the processing target in the image processing unit to a partial image composed of a plurality of frames obtained by dividing the continuous image into each image area, for example, two special signal light emitters that blink differently for half a cycle are simultaneously generated. Even in the case where the images have been taken and the blinking operations of each special signal light emitter cancel each other out, it is possible to capture only one of these, and a more reliable special signal light emitter. Light emission can be detected. Further, in this case, the special signal light emitter to be imaged does not need to be provided with, for example, an infrared light emitter or a structure for detecting disconnection, and desired detection can be performed with a simple configuration.
本発明の具体的な側面では、画像処理部は、部分画像の全体に対してフーリエ変換処理してデータを抽出する。この場合、部分画像の全体に対してフーリエ変換処理を施すことで、特殊信号発光機について検出できる。 In a specific aspect of the present invention, the image processing unit extracts data by performing a Fourier transform process on the entire partial image. In this case, the special signal light emitter can be detected by performing the Fourier transform process on the entire partial image.
本発明の別の側面では、画像処理部は、連続画像を複数の画像領域に分割して複数の部分画像を作成する画像分割処理部を有し、画像分割処理部で作成された部分画像ごとに振幅データを抽出する。この場合、分割して得た部分画像ごとに発光についての検出ができる。 In another aspect of the present invention, the image processing unit has an image segmentation processing unit that divides a continuous image into a plurality of image regions to create a plurality of partial images, and for each partial image created by the image segmentation processing unit. Extract the amplitude data to. In this case, it is possible to detect the light emission for each partial image obtained by dividing.
本発明のさらに別の側面では、判断部は、画像分割処理部で作成された部分画像ごとに、特殊信号発光機における発光の有無を判断する。この場合、分割して得た部分画像ごとに特殊信号発光機について判断できる。 In yet another aspect of the present invention, the determination unit determines the presence or absence of light emission in the special signal light emitter for each partial image created by the image segmentation processing unit. In this case, the special signal light emitter can be determined for each partial image obtained by dividing.
本発明のさらに別の側面では、画像処理部は、連続画像の全体に基づく判断部の判断結果において特殊信号発光機における点滅無しと判断された場合に、画像分割処理部による複数の部分画像の作成を行う。この場合、連続画像の全体に基づく検出では特殊信号発光機の点滅が検出されない場合に、部分画像を作成して、部分画像に基づいて特殊信号発光機についての検出ができる。 In yet another aspect of the present invention, when the image processing unit determines that there is no blinking in the special signal light emitter in the determination result of the determination unit based on the entire continuous image, the image processing unit determines a plurality of partial images by the image segmentation processing unit. Create. In this case, when the blinking of the special signal light emitter is not detected by the detection based on the whole continuous image, a partial image can be created and the special signal light emitter can be detected based on the partial image.
本発明のさらに別の側面では、画像処理部は、連続画像の全体に基づく判断部の判断結果において光の波長帯域特性から特殊信号発光機が点灯状態であり、かつ、点滅状態でないと判断された場合に、画像分割処理部による複数の部分画像の作成を行う。この場合、連続画像の全体に基づく検出では特殊信号発光機の状態が不明である場合に、部分画像を作成して、部分画像に基づいて特殊信号発光機についての検出ができる。 In yet another aspect of the present invention, the image processing unit determines that the special signal light emitter is in the lit state and not in the blinking state based on the wavelength band characteristic of the light in the judgment result of the judgment unit based on the entire continuous image. In this case, the image segmentation processing unit creates a plurality of partial images. In this case, when the state of the special signal light emitter is unknown in the detection based on the entire continuous image, a partial image can be created and the special signal light emitter can be detected based on the partial image.
本発明のさらに別の側面では、画像処理部は、画像分割処理部により作成された複数の部分画像についての振幅データ抽出を所定回数行っても点滅状態であると判断されない場合に、部分画像の作成を終了する。この場合、部分画像について所定回数の振幅データ抽出を行った上で最終判断をすることができる。 In yet another aspect of the present invention, the image processing unit determines that the partial image is in a blinking state even after extracting amplitude data for a plurality of partial images created by the image segmentation processing unit a predetermined number of times. Finish the creation. In this case, the final judgment can be made after extracting the amplitude data of the partial image a predetermined number of times.
本発明のさらに別の側面では、画像処理部は、画像分割処理部により作成された複数の部分画像のうち、判断部の判断結果において特殊信号発光機が消灯状態であると判断される部分画像について、以後の処理を不要とする。この場合、処理の一部を省略でき、処理の簡略化を図ることができる。 In still another aspect of the present invention, the image processing unit is a partial image in which the special signal light emitter is determined to be in the extinguished state in the judgment result of the judgment unit among the plurality of partial images created by the image segmentation processing unit. No further processing is required for. In this case, a part of the processing can be omitted, and the processing can be simplified.
本発明のさらに別の側面では、画像処理部は、判断部での判断結果に応じて、部分画像の抽出方法を変更する。この場合、抽出方法を変更して新たな検出を行い、延いては、特殊信号発光機についての新たな判断ができる。 In yet another aspect of the present invention, the image processing unit changes the method of extracting a partial image according to the determination result of the determination unit. In this case, the extraction method can be changed to perform new detection, and by extension, a new judgment regarding the special signal light emitter can be made.
本発明のさらに別の側面では、判断部は、画像処理部での振幅データの抽出結果に関する経時的変化に応じて、部分画像の抽出方法を変更するか否かを決定する。この場合、抽出結果に関する経時的変化から、例えば線路の傍に存在する電柱や木等の影響による一時的な輝度の変化である等の判断をし、これに伴って抽出方法を変更するか否かを決定することで、より正確な検出が可能になる。 In yet another aspect of the present invention, the determination unit determines whether or not to change the partial image extraction method according to the change over time regarding the extraction result of the amplitude data in the image processing unit. In this case, whether or not to change the extraction method according to the judgment such as a temporary change in brightness due to the influence of utility poles or trees existing near the railroad track from the change over time regarding the extraction result. By deciding whether or not, more accurate detection becomes possible.
本発明のさらに別の側面では、判断部は、異なる画像領域をそれぞれ抽出した一の部分画像と他の部分画像とにおいて、異なるタイミングでピークを有する振幅データが抽出された場合、発光する特殊信号発光機が複数存在すると判断する。この場合、複数の特殊信号発光機について検出される。 In yet another aspect of the present invention, the determination unit emits a special signal that emits light when amplitude data having peaks at different timings is extracted from one partial image obtained by extracting different image regions and another partial image. Judge that there are multiple light emitters. In this case, it is detected for a plurality of special signal light emitters.
本発明のさらに別の側面では、判断部の判断結果において、特殊信号発光機における発光有りと判断された場合に、報知を行う報知部を備える。この場合、特殊信号発光機が作動することに基づく異常事態発生について、特殊信号検出装置の側において、特殊信号発光機による伝達とは別の方法で報知を行うことができる。 In yet another aspect of the present invention, the notification unit is provided to notify when it is determined that the special signal light emitter emits light in the determination result of the determination unit. In this case, the occurrence of an abnormal situation due to the operation of the special signal light emitter can be notified on the side of the special signal detection device by a method different from the transmission by the special signal light emitter.
本発明のさらに別の側面では、報知部は、警報を発する音声部である。この場合、特殊信号発光機が作動することに基づく異常事態発生について、特殊信号検出装置の側において警報による音声での報知ができる。 In yet another aspect of the present invention, the notification unit is a voice unit that issues an alarm. In this case, when an abnormal situation occurs due to the operation of the special signal light emitter, the special signal detection device can notify by voice by an alarm.
〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、本発明の一実施形態に係る特殊信号検出装置についての一例を説明する。図1は、本実施形態に係る特殊信号検出装置100の一例についての概要を説明するための概念図であり、図1では、特殊信号検出装置100を搭載した鉄道の列車TRや、列車TRが走行する専用走行路である線路RRの脇に設置された特殊信号発光機200(以下、特殊信号発光機を単に特発とも言う。)を含む地上側の特殊信号発生システムSGの様子を示している。特に、ここでは、列車TRが走行する線路RRの脇に設置された特殊信号発光機200で異常事態の発生を示す赤色光の点滅動作がなされた場合にこれを列車TRに搭載された特殊信号検出装置100において確認する場合についての様子を概略的に示している。
[First Embodiment]
Hereinafter, an example of the special signal detection device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and the like. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an outline of an example of the special
以上のような構成の前提として、図示の例では、まず、列車TRに搭載されている特殊信号検出装置100は、移動体である列車TRの矢印A1で示す進行方向前方に設置されている。より具体的には、一部拡大して示すように、特殊信号検出装置100は、例えば、カメラ等で構成される撮像部10を備え、列車TRの車内(特に運転士)に報知するための報知部IPとしてスピーカーやモニター等で構成される音声部30や表示部40を備え、また、これらを統括制御するための管理装置MCを備える。特殊信号検出装置100は、撮像部10を列車TRの進行方向前方に向けて配置して前方の特殊信号発光機200を捉え、撮像部10での特殊信号発光機200についての画像データを管理装置MCにおいて処理することで、異常事態の発生を示す点滅動作がなされているかを確認し、必要に応じて、確認結果に基づく車内への報知を報知部IPによって行う。
As a premise of the above configuration, in the illustrated example, first, the special
なお、図示のように、ここでの撮像部10は、光を取り込む前面側に、波長フィルターFIを備えている。波長フィルターFIは、特殊信号発光機200で発する光の波長帯域に対応する透過特性を有するものとなっている。これにより、特殊信号発光機200からの光の成分については確実に取り込む一方、他の成分については、波長フィルターFIにおいて遮断させることができる。すなわち、波長フィルターFIを設けることによって、撮像部10で取得される画像データについて、対象とすべき光の波長帯域の抽出が顕著なものとなるようにしている。
As shown in the drawing, the
ここで、既述のように、図1では、上記した特殊信号検出装置100に関するもののほか、特殊信号発光機200を含む地上側の特殊信号発生システムSGについても例示している。ここでは、一例として、特殊信号発生システムSGは、踏切CRに設けられており、踏切CRに連動する非常ボタンEBに加え、非常ボタンEBが押されることで発動する特殊信号発光機200を有した構成となっている。この場合、例えば図示のように、踏切CR内において自動車等の車両VEが立ち往生して非常ボタンEBが押されると、特殊信号発光機200が赤色光による所定の点滅動作を開始することで、踏切CRに近づく列車TRへの点滅表示による緊急事態発生の連絡がなされる。
Here, as described above, FIG. 1 illustrates not only the above-mentioned special
ここで、特殊信号発光機200での点滅動作による緊急事態発生の連絡については、特殊信号発光機200が正常に動作していても、例えば屋外に設置されている特殊信号発光機200と列車TRとの位置が逆光等の状態となっていて肉眼での確認が難しかったり、走行による振動が激しくて前方を撮像するのが難しかったりすると、列車TRにおいて、人間の目視やカメラの画像データをそのものだけでは、的確に特殊信号発光機200の動作を捉えられない可能性がある。また、そもそも特殊信号発光機200は、ほとんどの列車運転の場合である平常の運転時においては滅灯しており、極稀に発生する異常時にのみ点滅動作をするものであるため、正常に点滅動作をした場合であっても、運転士が他の種々の動作に注意が行っておりうっかり見逃してしまう、という可能性も無いとは言えない。
Here, regarding the notification of the occurrence of an emergency due to the blinking operation of the special
以上に対して、本実施形態の特殊信号検出装置100では、上記事情を加味して、逆光や振動等の外部環境に対して強く、すなわちロバスト性が高いものとし、また、運転士による特殊信号発光機200の作動の見逃しを抑制できるようにするための構成を有するものともなっている。
In contrast to the above, the special
以下、本実施形態の特殊信号検出装置100を説明するための前提として、まず、特殊信号発光機200の構造等について、図2を参照して説明する。なお、ここでの例では、特殊信号発光機200は、踏切付近に設けられるものとしているが、この他、落石のおそれがある場所等、異常事態が発生する可能性のある種々の場所に設置されている。
Hereinafter, as a premise for explaining the special
図2に外観の一例を示すように、ここでの特殊信号発光機200は、前面200aに配された多数の線状に並ぶLED光源LSを赤色に発光させて点滅することにより、踏切等で異常が発生したなどの情報を運転士などに伝えている。すなわち、前面200aが列車TRに配置された特殊信号検出装置100(図1等参照)に向けられるように、特殊信号発光機200は線路脇に設置されている。
As shown in FIG. 2 as an example of the appearance, the special
特殊信号発光機200での点滅動作の一例として、ここでは、1分間に500回程度で点滅の動作をするものとする。言い換えると、特殊信号発光機200での点滅動作についての周波数は、8.3Hz程度になっている。この周波数8.3Hzは、特殊信号発光機200での点滅動作を示す特殊信号発光機200に固有の周波数であると考えることができる。以下では、この周波数8.3Hzを、特発点滅周波数と呼ぶ。なお、上記のような点滅動作については、全ての特殊信号発光機200において共通している。すなわち、2以上の特殊信号発光機200が存在する場合、各特殊信号発光機200のいずれもが、周波数8.3Hzを特発点滅周波数として点滅動作をする。
As an example of the blinking operation of the special
以上のように、特殊信号発光機200は、異常発生を知らせるための動作として、一定の特定周期で赤色をすなわち特定周波数帯域の光を点滅する。そこで、本実施形態では、特殊信号発光機200での発光動作が、上記のような所定周期で所定波長帯域の光による点滅動作となっている点に着目し、特殊信号検出装置100の撮像部10で取得した画像データから赤色成分を抽出し、連続する動画の各コマを構成するフレームに関して、現フレームと前フレームとの差分から赤色の点灯を検出している。すなわち、取得した画像データにおいて、赤色の点灯が一定フレームの周期であることを検出した場合に、特殊信号検出装置100は、特殊信号発光機200における発光があると判断し、スピーカーである音声部30から警報を鳴らすようにしている。また、詳しくは図4等を参照して後述するが、特殊信号検出装置100における画像処理において、対象となる画像データを、画像領域ごとに分割し、分割した複数のフレームからなる部分画像(以下、単に連続部分画像とも言う。)について、上述した点滅動作の周波数、すなわち輝度の変化についての周波数に関する処理をしている。
As described above, the special
また、以上のような特殊信号発光機200の点滅周期の検出方法として、ここでは、フーリエ変換を利用している。ここでのフーリエ変換とは、撮像部10で取得した時系列のデータを周波数成分ごとの大きさに変換する手法であり、例えば撮像部10で取得した連続画像から抽出した連続部分画像全体の輝度に対して複数フレームごとにフーリエ変換を行うことで、特殊信号発光機200での点滅周期を検出できる。つまり、フーリエ変換処理をすることで特殊信号発光機200での点滅動作の周期すなわち周波数を捉え、確実な特殊信号発光機200の動作検出を可能にしている。言い換えると、連続部分画像についてフーリエ変換処理を施すことで、各部分画像中の輝度に関する周波数特性を抽出した場合に、上記特発点滅周波数が存在するか否かによって特殊信号発光機200において点滅動作の発光がなされているか否かを判定する。
Further, as a method for detecting the blinking cycle of the special
また、上記のような解析の結果、特殊信号発光機200において点滅動作する発光有りと判断された場合には、報知部IPにより報知を行う。すなわち、特殊信号検出装置100側において、特殊信号発光機200による伝達とは別の方法で運転士に対して報知を行うことができるようにしている。
Further, as a result of the above analysis, when it is determined that the special
以下、図3のブロック図を参照して、特殊信号検出装置100における構成及び特殊信号検出装置100を構成する各部の機能等について説明する。
Hereinafter, with reference to the block diagram of FIG. 3, the configuration of the special
図示のように、また、図1を参照して既述のように、特殊信号検出装置100は、撮像部10と、管理装置MCと、報知部IPとを備える。このうち、管理装置MCは、図示のように、各種画像処理を行う画像処理部20と、各種データを記憶する記憶装置50と、各部の動作を司る制御部60とを備える。なお、報知部IPは、図示のように、また、既述のように、音声部30と、表示部40とを備える。
As shown in the figure and as described above with reference to FIG. 1, the special
特殊信号検出装置100のうち、まず、撮像部10は、カメラ等で構成されており、動画すなわち連続画像を撮像することが可能であり、撮像により取得した画像データを管理装置MCに送信する。ここでの連続画像として、例えば30fps程度での動画の録画が可能となっている。したがって、8.3Hz程度で点滅する特殊信号発光機200の発光動作についてであれば、数フレーム程度で1回分の点滅動作を捉えることになる。
Among the special
次に、管理装置MCのうち、画像処理部20は、例えばGPU等で構成され、撮像部10で取得した連続画像について各種処理を行う。特に、ここでは、画像処理部20は、撮像部10で取得した連続画像を複数の画像領域に分割して複数の部分画像を作成する画像分割処理部20dを有する。画像分割処理部20dは、図4において一例を概念的に示すように、撮像部10で取得した複数のフレームGIからなる連続画像を4つの領域1〜4に分割して、それぞれ複数のフレームGIdからなる4つの部分画像(連続部分画像)1〜4を作成する。図3に戻って、さらに、画像処理部20では、後述する制御部60からの指示に従い、連続するフレームGId(図4参照)について、すなわち時系列に並ぶ画像データに関して、フーリエ変換処理、より具体的には高速フーリエ変換(FFT)の処理を施す。これにより、各連続部分画像中での輝度についての周波数に対する振幅データをそれぞれ抽出する。これにより、上述した特殊信号発光機200での点滅動作に相当する周波数での輝度の変化が存在するか否かを捉えることができる。
Next, in the management device MC, the
次に、管理装置MCのうち、記憶装置50は、例えばストレージデバイス等で構成され、各種データ等を格納する。すなわち、記憶装置50は、撮像部10で取得されたデータやこれを画像処理部20において加工したデータ等の各種画像データを格納する録画装置として機能するほか、例えば、特殊信号発光機200における発光での点滅周期(点滅周波数)のデータや、画像処理部20での高速フーリエ変換(FFT)の処理を行うためのプログラム等の各種プログラムを格納する。また、本実施形態では、対象となるデータの1つである画像分割処理に伴い発生する連続部分画像についてのデータが、画像分割処理部20dにおいて作成されるのに応じて、記憶装置50の部分画像格納部50dに逐次格納される。なお、このほか、例えば記憶装置50は、線路上における特殊信号発光機200の配置位置、さらには、各特殊信号発光機200を視認可能となる位置やこれに応じて定まる撮像部10の撮像を開始する位置等についてのデータ等を格納していてもよい。つまり、特殊信号発光機200の配置位置等を把握している場合には、これらを利用して特殊信号検出装置100の動作開始タイミングや終了タイミングを定めた態様とすることが考えられる。
Next, among the management devices MC, the
次に、管理装置MCのうち、制御部60は、例えばCPU等で構成されて、特殊信号検出装置100を構成する各部の動作を統括制御する。すなわち、処理に応じて必要なデータやプログラムを記憶装置50から適宜読み出して、各種指令を行う。また、ここでは、画像処理部20での画像解析のための高速フーリエ変換(FFT)による抽出結果に基づいて、所定周期で点滅する特殊信号発光機200における発光の有無を判断する判断部として機能する。つまり、制御部60は、判断部として、部分画像格納部50dに格納され画像データに基づいて、画像分割処理部20dで作成された部分画像ごとに、特殊信号発光機200における発光の有無(特に点滅動作の有無)を判断する。
Next, among the management devices MC, the
次に、報知部IPのうち、音声部30は、スピーカー等で構成される。音声部30は、例えば運転席内において十分聞こえる程度の音量で警報を発することで、運転士に対して聴覚による異常発生の報知が可能となっている。通常の運転のため、各種操作や確認を行っている運転士に対して、聴覚による異常発生通知を行うことで、より気づきやすくし、見落とす可能性を低減させることができる。
Next, of the notification unit IP, the
最後に、報知部IPのうち、表示部40は、モニター等で構成される。表示部40は、例えば運転席内において運転士の眼にとまりやすい位置に配置されて文字や図柄表示、あるいは各種点滅・点灯表示等を行うことで、特殊信号発光機200での発光による表示とは別個に、運転席内において運転士に対して視覚による異常発生の報知が可能となっている。
Finally, of the notification unit IP, the
以下、図5を参照して、画像処理部20での画像解析のための高速フーリエ変換(FFT)について説明する。図5(A)は、画像処理部20での処理対象となる連続部分画像についての概念図であり、図示では、連続部分画像を構成する各フレームGIdを時系列に順次並べた様子を概念的に示している。ここでは、これらの時系列に並ぶ複数のフレームGIdを取り出し、これらについて高速フーリエ変換(FFT)を行うことで、時系列のデータを周波数成分ごとの大きさに変換している。
Hereinafter, the Fast Fourier Transform (FFT) for image analysis in the
また、図5(B)は、図5(A)に例示した連続部分画像を構成する複数のフレームGIdについての画像処理部20による処理結果から得られる輝度に関する周波数について示すデータの一例について、曲線(折れ線)C1のグラフで示している。図5(B)において、横軸は、周波数であり、縦軸は、振幅すなわち各周波数で繰り返される輝度変化の度合を示している。図示の曲線C1において丸で囲んで示すように、特発点滅周波数である8.3Hzあるいはこれの近傍においてピークが発生している場合、周波数8.3Hzでの輝度変化すなわち特殊信号発光機200での点滅動作が生じている、と捉えることができる。したがって、図5(B)の曲線C1のような結果が得られた場合、判断部としての制御部60は、特殊信号発光機200における点滅動作する発光有り、との判断をし、判断結果に従って、報知部IPに前方で異常が発生している旨の報知の動作を行わせる。曲線C1のようなピークが発生していなければ、制御部60は、特殊信号発光機200における発光無し、と判断する。なお、例えば踏切の警報器等、特殊信号発光機200における発光以外の他の周期的な点滅動作を生じるものが併せて画像に取り込まれた場合であっても、上記のような特発点滅周波数とは異なる周波数で点滅しているので、特発点滅周波数に対応するピークを生じさせることはない。
Further, FIG. 5B is a curve for an example of data showing the frequency related to the brightness obtained from the processing result by the
以上において、連続部分画像を構成する複数のフレームに関して、上記高速フーリエ変換(FFT)による処理を可能とするために必要となるフレーム数は、特発点滅周波数とフレームレートとの関係で定まる。上記例のように、特発点滅周波数が8.3Hz程度(1分間に500回程度の点滅)であり、撮像部10での動画撮像が30fps程度のフレームレートで処理されている場合に、図5(B)のようなデータ取得を1回行うために最低限必要な特殊信号発光機200の点滅回数(点滅周期)を2〜3回分程度とすると、数フレームから十数フレーム分の画像データが必要となる。すなわち、数フレームから十数フレーム分のフレームGIdについて高速フーリエ変換(FFT)をすることで、判定に必要なデータが取得できる。なお、一般には、撮像部10においては、フレームレート数が大きいほど、すなわち細かな動きを捉えられるほどより詳細な輝度変化を捉えられるが、以上の考察から、特発点滅周波数が8.3Hz程度(1分間に500回程度の点滅)であれば、撮像部10に30fps程度の動画撮像能力があれば、必要に足る程度のデータが十分に得られると言える。
In the above, the number of frames required to enable the processing by the Fast Fourier Transform (FFT) for the plurality of frames constituting the continuous partial image is determined by the relationship between the special blinking frequency and the frame rate. As in the above example, when the special blinking frequency is about 8.3 Hz (blinking about 500 times per minute) and the moving image imaging by the
ここで、特殊信号発光機200の検出に際して、例えば図6(A)に概念的に示すように、連続画像を構成する1つの全体画像中において、複数の特殊信号発光機200(特発A、特発B)が存在する場合が考えられる。かかる事態は、例えば図6(B)及び6(C)に例示するように、直線の線路上において2以上の踏切CRが近接して存在する場合や、先の見通しが難しいカーブした線路上において、複数の特殊信号発光機200を予め設置している、といった場合に生じ得る。
Here, when detecting the special
上記のような場合、仮に、連続画像の全体に対して上記高速フーリエ変換(FFT)による処理で特発点滅周波数を利用した特殊信号発光機200の点滅動作の検出を行おうとすると、例えば特発A,Bがそれぞれ動作した際に、特発Aと特発Bとの間での点滅周期のずれ具合によっては、輝度変化が捉えにくくなる、あるいは捉えられなくなる可能性がある。特発Aと特発Bとは、同じ波長帯域特性を有する光を、同一の特発点滅周波数で発する。したがって、特殊信号検出装置100側では、どちらに由来する成分であるかを区別することができない、すなわち、上記のような場合、特殊信号検出装置100は、特発Aに由来する成分と特発Bに由来する成分とを合わせた光の点滅動作しか捉えることができない。従って、特に、特発Aと特発Bとが反転するようなタイミングで点滅するような場合には、点滅動作がなされていてもこれを捉えることができなくなってしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、連続画像の全体ではなく連続画像を画像領域ごとに分割した連続部分画像について各種処理を施すことで、かかる事態を極力回避することを可能にしている。
In the above case, if it is attempted to detect the blinking operation of the special
以下、まず、図7(A)〜7(C)のグラフ等を参照して、2つの特殊信号発光機200(特発A、特発B)が存在し、これらが点滅動作をする場合において、特発Aと特発Bとの間での周期のずれ具合の変化に伴う全体としての点滅周期の変化について説明する。 Hereinafter, first, referring to the graphs of FIGS. 7 (A) to 7 (C), there are two special signal light emitters 200 (special A, special B), and when they blink, they are special. The change in the blinking cycle as a whole due to the change in the degree of deviation of the cycle between A and the special B will be described.
まず、図7(A)は、2つの特発A、B間において点滅周期にずれが無い場合の周期のずれの様子について概念的に示している。グラフの横軸は、時間を示しており、縦軸は、点灯・滅灯を示している。この上で、図中、実線で示す曲線QA1は、特発Aの点灯点滅のタイミングすなわち特発Aの点滅周期の様子を示している。同様に、破線で示す曲線QB1は、特発Bの点滅周期の様子を示している。曲線QC1は、特発Aと特発Bとの動作あわせた点滅周期の様子を示している。この場合、曲線QC1に示される点滅周期は、特発A及び特発Bの点滅周期と一致している。したがって、仮に画像分割を行わず、画像の全体に対して上記高速フーリエ変換等の処理をして検出を行っても、曲線QC1に示される点滅周期を捉えることで、結果的に点滅動作を捉えることができる。ただし、2つの特殊信号発光機200(特発A、特発B)が存在することまで捉えられるとは限らない。 First, FIG. 7A conceptually shows the state of the cycle shift when there is no shift in the blinking cycle between the two special fires A and B. The horizontal axis of the graph shows time, and the vertical axis shows lighting / extinguishing. On this, the curve QA1 shown by the solid line in the figure shows the timing of lighting and blinking of the special issue A, that is, the state of the blinking cycle of the special issue A. Similarly, the curve QB1 shown by the broken line shows the state of the blinking cycle of the special B. The curve QC1 shows the state of the blinking cycle in which the operations of the special A and the special B are combined. In this case, the blinking cycle shown in the curve QC1 coincides with the blinking cycle of the special A and the special B. Therefore, even if the entire image is detected by performing the above-mentioned fast Fourier transform or the like without performing image segmentation, the blinking operation is captured as a result by capturing the blinking cycle shown in the curve QC1. be able to. However, it is not always possible to capture the existence of two special signal light emitters 200 (special A and special B).
これに対して、例えば図7(B)において、曲線QA1,QB1に示すように、特発Aの点滅周期と、特発Bの点滅周期とが1/4周期ずれた場合には、曲線QC1に示すように、点灯時間と滅灯時間とに差が生じ、輝度変化が捉えにくくなる。つまり、図7(A)の場合に比べて、特発点滅周波数を利用したピーク値が捉えにくくなり、例えば高速フーリエ変換(FFT)による処理において検出されるレベル値(FFTレベル)が低くなる、といったことで現れることになると考えられる。特に、図7(C)において、曲線QA1,QB1に示すように、特発Aの点滅周期と、特発Bの点滅周期とが1/2周期ずれて点灯と滅灯のタイミングが特発Aと特発Bとで反転してしまう場合、常にどちらか一方が点灯していることになる。つまり、これらを合わせたものは、曲線QC1に示すように、発光輝度が均一化されてしまい、点滅動作を示さないものとなってしまう。 On the other hand, for example, in FIG. 7B, as shown in the curves QA1 and QB1, when the blinking cycle of the special issue A and the blinking cycle of the special issue B deviate by 1/4 cycle, they are shown in the curve QC1. As described above, there is a difference between the lighting time and the extinguishing time, which makes it difficult to detect the change in brightness. That is, as compared with the case of FIG. 7A, it becomes difficult to capture the peak value using the special blinking frequency, and for example, the level value (FFT level) detected in the processing by the fast Fourier transform (FFT) becomes lower. It is thought that it will appear by. In particular, in FIG. 7C, as shown in the curves QA1 and QB1, the blinking cycle of the special issue A and the blinking cycle of the special issue B are shifted by 1/2 cycle, and the timing of lighting and extinguishing is the special issue A and the special issue B. If it is reversed with and, it means that one of them is always lit. That is, as shown in the curve QC1, the combination of these makes the emission brightness uniform and does not show the blinking operation.
以下、点滅する2つの特殊信号発光機200(特発A、特発B)の間での周期のズレに伴う振幅データの抽出の違いについて、図8のグラフを参照しながら、概念的に説明する。図8では、横軸を、特発Aと特発Bとの間での周期のずれとし、縦軸を、高速フーリエ変換(FFT)による処理において検出されるFFTレベルとしている。さらに、1つの特殊信号発光機200について検出されるFFTレベルの最大を100%としている。図8では、以上の場合における2つの特発A、特発Bの間での周期のずれに伴って検出されるFFTレベルの変化が、曲線QQとして示されている。なお、曲線QQは、サインカーブ(コサイン)になっていることが分かっている。したがって、図7(A)に例示したように、2つの特発A、特発Bにおいて周期のずれの無い場合には、FFTレベルの最大が200%となるが、2つの特殊信号発光機200の点滅動作のずれが1/2周期に近づくほど、点滅動作を捉えることが難しくなる。なお、1/4周期以上ずれると、検出が困難になってくると考えられる。
Hereinafter, the difference in the extraction of the amplitude data due to the difference in the period between the two blinking special signal light emitters 200 (special A and B) will be conceptually described with reference to the graph of FIG. In FIG. 8, the horizontal axis is the period shift between the special A and the special B, and the vertical axis is the FFT level detected in the process by the fast Fourier transform (FFT). Further, the maximum FFT level detected for one special
以上に対して、本実施形態では、既述のように、連続画像を画像領域ごとに分割した連続部分画像を作成した上で、各連続部分画像について解析を行っている。例えば、図9(A)に示すように、連続画像の全体を4つの領域1〜4に分割している。この場合、例えば図6(A)に対応する図9(B)に示されるように、2つの特殊信号発光機200である特発Aと特発Bとをそれぞれ異なる画像領域で捉えることができる。具体的には、図示の場合、領域1に対応する連続部分画像に関して処理を施すことで、特発Aに起因するピーク値等が抽出され、領域4に対応する連続部分画像に関して処理を施すことで、特発Bに起因するピーク値等が抽出されると考えられる。一方、領域2,3では、点滅動作に関して検出されないと考えられる。
In response to the above, in the present embodiment, as described above, after creating a continuous partial image in which the continuous image is divided for each image region, analysis is performed for each continuous partial image. For example, as shown in FIG. 9A, the entire continuous image is divided into four
なお、以上の図示では、説明のため、特発Aや特発Bがピントの合った画像として領域1や領域4に収まっているかのように描かれているが、実際には、カメラ等で構成される撮像部10の集光能力等により、特発Aや特発Bに起因する成分光は、領域1や領域4に対応する受光素子だけに照射されるのではなく、他の領域に対応する受光素子においても受光され得る。ただし、例えば、領域1で捉えられる特発Aの成分光は、他の領域で捉えられる特発Aの成分光よりも圧倒的に多い一方、特発Bの成分光は、圧倒的に少ないと考えられる。したがって、上記各種処理によって抽出される結果としては、既述のように、領域1で特発Aの動作が捉えられ、領域4で特発Bの動作が捉えられるものとなる。すなわち、2つの特発A,Bによるそれぞれの点滅動作を的確に捉えることができる。
In the above illustration, for the sake of explanation, the special A and the special B are drawn as if they are contained in the
以下、図10のフローチャートを参照して、特殊信号検出装置100の動作についての一例を説明する。ここでは、既述のように、特殊信号検出装置100の画像分割処理部20dにおいて分割された4つの領域1〜4について、順次処理がなされていく。
Hereinafter, an example of the operation of the special
具体的には、まず、特殊信号検出装置100の制御部60は、部分画像格納部50dから領域1(領域番号N=1)の映像を読み出して(ステップS101)、領域1の映像を画像処理部20に入力し(ステップS102)、当該領域全体の輝度を算出して(ステップS103)、さらに、当該領域での点滅周期を検出する(ステップS104)。ステップS104での検出から、特殊信号発光機200の周波数成分である特発点滅周波数(周波数8.3Hz)が、予め定めた閾値以上検出された場合(ステップS105:Yes)、特殊信号発光機200の動作が検出されたと判断し、制御部60は、管理装置MCとして、報知部IPによる運転士に対する報知を行うことで、注意喚起をする(ステップS106)。ステップS106の処理の後、あるいは、ステップS105において、特発点滅周波数(周波数8.3Hz)が、閾値以上には検出されない場合(ステップS105:No)、制御部60は、処理対象の連続部分画像中に特殊信号発光機200が存在しない(映し出されていない)か、あるいは、存在しても滅灯(消灯)状態にあると判断し、以後特段の処理を行うことなく、次の領域への処理に移るべく領域番号Nの値を増加させ(ステップS107)、全領域すなわち4つの領域についての処理が完了したかを確認する(ステップS108)。ステップS108において、処理が完了していないと判断した場合(ステップS108:No)、制御部60は、ステップS102からの処理動作を次の領域に対して行い、処理が完了していると判断した場合(ステップS108:Yes)、一連の処理動作を終了する。
Specifically, first, the
以上のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置100では、撮像部10により取得された連続画像について、輝度についての周波数に対する振幅データを抽出することで、撮像された画像中において、特殊信号発光機200での所定周期で点滅する発光の動作が含まれているか否かを的確に捉えることができる。この場合、周波数に基づいて判断をすることで、特に、撮像時における逆光や映像の揺れの影響等を吸収できるので、外部環境に対してロバスト性の高いものにできる。さらに、この場合、画像処理部20における処理対象を、連続画像を画像領域ごとに分割した複数のフレームGIdからなる部分画像(連続部分画像)とすることで、例えば半周期異なって点滅する2つの特殊信号発光機200(特発A、特発B)が一度に撮像されてしまっていて、各特殊信号発光機(特発A、特発B)の点滅動作が打ち消し合わされてしまう、というような場合であっても、連続部分画像のいずれかにおいて、特発A、特発Bのうち一方のみを捉えることが可能になり、より確実な特殊信号発光機200の発光検出ができる。また、この場合、撮像部10にとっての撮像対象となる特殊信号発光機200については、例えば赤外線発光器を取り付けたり、断線を検出するための構造を設けたりする必要が無く、簡易な構成で、所望の検出ができる。
As described above, in the special
なお、以上において、図1に例示する列車TRに設けた特殊信号検出装置100において、常に画像を取得してこれを分割し、必要な検出動作をしていくものとしてもよいが、例えば検出動作の開始タイミングや終了タイミングを適宜定めてもよい。ここでは、一例として、特殊信号発光機200の設置位置が予め決まっていることを利用して動作の開始タイミング及び終了タイミングを定める方法について説明する。
In the above, the special
まず、前提として、図1に例示する線路RRに沿って踏切等に設置されている単数又は複数の特殊信号発光機200の設置位置は、既知であり、各特殊信号発光機200の設置位置に関する情報及び設置位置に伴う各特殊信号発光機200についての運転士による視認可能位置についても既知であり、例えば記憶装置50に適宜必要な情報が格納され、制御部60により呼出し可能になっているものとする。また、これに伴い、特殊信号検出装置100による検知が必要な線路RR上の範囲も予め定まっているものとする。ここでは、図1に例示するように、各特殊信号発光機200についての運転士による視認可能位置(各特殊信号発光機200の手前600m〜800mの所定位置)AAよりも手前の検出開始位置(各特殊信号発光機200の手前1km程度の所定位置)XXから特殊信号検出装置100による検出を開始し、特殊信号発光機200の設置位置BBまで特殊信号検出装置100による検出を行うものとする。すなわち、上記位置XXを特殊信号検出装置100による検出の開始位置とし、特殊信号発光機200の設置位置BBを特殊信号検出装置100による検出の終了位置として、この間の区間DD(1km程度の区間)を、線路RR上において特殊信号発光機200の検知が必要な範囲とする。
First, as a premise, the installation positions of one or more special signal
また、ここでは、例えば図示を省略する車上装置等により、列車TRの走行位置の情報が取得可能であるものとする。なお、位置情報の方法としては、例えばタコメーターを利用した位置検出等、既知の種々の位置検出の方法が利用できる。すなわち、特殊信号検出装置100は、例えば列車TR側から列車TRの走行位置についての情報を受け取ることが可能である。
Further, here, it is assumed that the information on the traveling position of the train TR can be acquired by, for example, an on-board device (not shown). As the position information method, various known position detection methods such as position detection using a tachometer can be used. That is, the special
以上のように設定しておくことで、列車TRの移動に伴って、通過位置に応じて特殊信号検出装置100による検出動作の開始タイミング及び終了タイミングを適宜定めることができる。
By setting as described above, the start timing and the end timing of the detection operation by the special
〔第2実施形態〕
以下、図11を参照して、第2実施形態に係る特殊信号検出装置の一例について説明する。なお、本実施形態に係る特殊信号検出装置は、第1実施形態の特殊信号検出装置100の変形例であり、管理装置MCにおいて、画像処理部20での各種画像処理等の内部的処理機構を除いて第1実施形態の場合と同様であり、図3等で例示したものと共通するため、構成要素については、必要に応じてこれらを適宜参照するものとし、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, an example of the special signal detection device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The special signal detection device according to the present embodiment is a modification of the special
図11は、本実施形態に係る特殊信号検出装置100における画像処理の一例について示す概念図であり、第1実施形態において参照した図4に対応する図である。本実施形態では、管理装置MCにおいて、分割前の全体画像で構成される連続画像についても、特殊信号発光機200の点滅動作の検出を行っている。ただし、既述のように、分割前の全体画像で構成される連続画像についてFFTによる処理等で解析を行った場合、複数の特殊信号発光機200間での動作タイミングのずれの度合(点滅周期のずれ具合)によって、正確な検出ができなくなる可能性がある。したがって、本実施形態では、図示のように、まず、複数のフレームGIで構成される分割前の全体画像で構成される連続画像についての解析を行い、正確な検出ができなくなっている可能性が生じている場合に、分割処理を施して複数のフレームGIdからなる部分画像(連続部分画像)を作成し、作成した連続部分画像を、点滅動作の検出について判断するための解析の対象とする態様となっている。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of image processing in the special
以下、図12のフローチャートを参照して、本実施形態における特殊信号検出装置の動作についての一例を説明する。ここでは、既述のように、特殊信号検出装置は、分割処理に先んじて、まず、撮像部10において取得された全体画像について、すなわち図11における複数のフレームGIに対して各種処理を施して、全体領域での点滅周期を検出し、必要に応じて分割処理に基づく検出を行っている。
Hereinafter, an example of the operation of the special signal detection device according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, as described above, the special signal detection device first performs various processes on the entire image acquired by the
具体的には、まず、特殊信号検出装置100の制御部60は、撮像部10で撮像された複数のフレームGIからなる連続画像(全体画像)を取得すると(ステップS201)、これに対して画像処理部20による高速フーリエ変換(FFT)の処理を施すことで、全体領域の輝度を算出して(ステップS202)、さらに、全体領域での点滅周期を検出する(ステップS203)。すなわち、全体画像において、特殊信号発光機200が映っている場合に、特殊信号発光機200において発光動作(点滅動作)がなされているか否かを検出する。
Specifically, first, when the
ステップS203での検出から、特殊信号発光機200の周波数成分である特発点滅周波数(周波数8.3Hz)が検出された(例えば予め定めた閾値以上検出された)場合(ステップS203:Yes)、特殊信号発光機200の点滅動作が検出されたと判断し、制御部60は、管理装置MCとして、報知部IPによる運転士に対する報知を行うことで、注意喚起をし(ステップS204)、特殊信号発光機200の検出に関する一連の処理を終了する。
When the special blinking frequency (frequency 8.3 Hz), which is a frequency component of the special
一方、ステップS203において、特発点滅周波数(周波数8.3Hz)が検出されない(例えば閾値以上には検出されない)場合(ステップS203:No)、制御部60は、さらに、特定波長帯域の光が検出されているか否かを判断する(ステップS205)。すなわち、各フレームGIあるいはこれをまとめた連続画像において、特殊信号発光機200で使用されている赤色光の波長帯域の光が予め定めた閾値以上検出されているか否かを確認する。
On the other hand, in step S203, when the special blinking frequency (frequency 8.3 Hz) is not detected (for example, it is not detected above the threshold value) (step S203: No), the
ステップS205において、特定波長帯域の光が検出されない場合(ステップS205:No)、制御部60は、画像中に特殊信号発光機200が存在しない(映し出されていない)か、あるいは、存在しても滅灯(消灯)状態にあると判断し(ステップS206)、特殊信号発光機200の検出に関する一連の処理を終了する。
If the light in the specific wavelength band is not detected in step S205 (step S205: No), the
一方、ステップS205において、特定波長帯域の光が検出された場合(ステップS205:Yes)、制御部60は、上記した連続画像の全体に基づく判断結果として、光の波長帯域特性から特殊信号発光機200が点灯状態の可能性があり、かつ、点滅状態が検出されていない可能性があると判断し、特殊信号検出装置100は、画像分割処理部20dによる複数の部分画像の作成を行う(ステップS207)。ここで、ステップS207において作成された部分画像のうち、特定波長帯域の光が検出されていないものについては、特殊信号発光機200が含まれていない領域かあるいは特殊信号発光機200が消灯状態である領域の部分画像であると判断し、以後の処理を不要とすべく除去する、つまり、処理対象から外す(ステップS208)。その後、処理対象とする部分画像について、画像処理部20による高速フーリエ変換(FFT)の処理を施すことで、当該領域の輝度を算出して(ステップS209)、さらに、当該領域での点滅周期を検出する(ステップS210)。すなわち、各部分画像に映っている特殊信号発光機200において発光動作(点滅動作)がなされているかを検出する。
On the other hand, when light in a specific wavelength band is detected in step S205 (step S205: Yes), the
ステップS210での検出から、特殊信号発光機200の周波数成分である特発点滅周波数が検出された場合(ステップS210:Yes)、制御部60は、運転士に対する報知による注意喚起をし(ステップS204)、特殊信号発光機200の検出に関する一連の処理を終了する。
When the special blinking frequency, which is a frequency component of the special
一方、ステップS210において、特発点滅周波数が検出されない場合(ステップS210:No)、制御部60は、予め定めていた所定回数以上の分割処理がなされたか否かを確認する(ステップS211)。
On the other hand, when the special blinking frequency is not detected in step S210 (step S210: No), the
ステップS211において、所定回数に達していないと判断された場合(ステップS211:No)、制御部60は、ステップS207からの分割処理を行う。なお、この際、分割方法を変更し、新たな分割によって特殊信号発光機200の検出を行うものとしてもよい。
If it is determined in step S211 that the predetermined number of times has not been reached (step S211: No), the
一方、ステップS211において、所定回数に達したと判断された場合(ステップS211:Yes)、制御部60は、特殊信号発光機200の検出に関する一連の処理を終了する。なお、このようになる場合としては、すなわち、特定の赤色光波長帯域の光が検出されたにもかかわらず特殊信号発光機200の点滅動作が検出されないという場合としては、特殊信号発光機200が発生させる特定の赤色光波長帯域の成分を含む特殊信号発光機200以外のものに由来する光が撮像部10において捉えられた場合等が考えられる。
On the other hand, when it is determined in step S211 that the predetermined number of times has been reached (step S211: Yes), the
なお、上記各ステップで示した一連の処理を終えると、特殊信号検出装置100は、次に取得した画像データに関して上記動作を開始し、特殊信号発光機の発光検出が必要なくなるまで上記動作を繰り返す。
After completing the series of processes shown in each of the above steps, the special
以上のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置においても、画像そのものではなく、連続する画像から抽出した点滅状態の特性を示す輝度の周波数に基づいて判断をしていることで、特殊信号発光機の撮像時における逆光や映像の揺れの影響等を吸収し、外部環境に対してロバスト性の高いものにできる。その上で、連続画像の全体についての解析では必要な結果が得られない場合には、連続画像を画像領域ごとに分割した連続部分画像を判断のための解析の対象とすることで、例えば半周期異なって点滅する2つの特殊信号発光機が一度に撮像されてしまっていて、各特殊信号発光機の点滅動作が打ち消し合わされてしまう、というような場合であっても、連続部分画像のいずれかにおいて、2つの特殊信号発光機のうち一方のみを捉えることが可能になり、より確実な特殊信号発光機の発光検出ができる。 As described above, also in the special signal detection device according to the present embodiment, the special signal is determined not based on the image itself but on the frequency of the brightness indicating the characteristic of the blinking state extracted from the continuous image. It can absorb the effects of backlight and image shaking during imaging by the light emitter, and can be highly robust to the external environment. Then, if the required result cannot be obtained by the analysis of the entire continuous image, the continuous partial image obtained by dividing the continuous image into each image area is used as the analysis target for judgment, for example, half. Even if two special signal light emitters that blink at different cycles are imaged at once and the blinking operations of each special signal light emitter cancel each other out, one of the continuous partial images. In the above, it becomes possible to capture only one of the two special signal light emitters, and more reliable light emission detection of the special signal light emitter can be performed.
〔第3実施形態〕
以下、図13等を参照して、第3実施形態に係る特殊信号検出装置の一例について説明する。なお、本実施形態に係る特殊信号検出装置は、第1実施形態の特殊信号検出装置100等の変形例であり、画像分割処理部20dにおける画像分割の仕方を除いて第1実施形態等の場合と同様であるため、構成要素については、必要に応じて適宜他の図を参照するものとし、詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, an example of the special signal detection device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 13 and the like. The special signal detection device according to the present embodiment is a modification of the special
図13(A)は、本実施形態に係る特殊信号検出装置100における画像処理のうち、画像分割の処理の一例について示す概念図である。例えば第1実施形態では、4つの領域1〜4への分割として、図13において分割パターンPT1として示すような上下左右について2×2の4つの矩形領域に分割するものを採用するものとしていたが、分割方法については、これに限らず、種々の態様が考えられる。例えば分割パターンPT2に示すように、矩形の全体領域について、2つの対角線で仕切られた4つの三角形の領域を分割した領域1〜4とすることも考えられる。また、分割パターンPT3や分割パターンPT4に示すように、縦方向あるいは横方向について区切った長形状の領域が一列に並ぶようなものとしてもよい。さらに、矢印AR1〜AR4に示すようにこれらの分割パターンを順次変えて行く等して、分割のさせ方にバリエーションを持たせることも考えられる。例えば第2実施形態において、図12のフローチャート中、ステップS211における所定回数の分割パターンとして、上記のようなものを組み合わせることも考えられる。すなわち、判断部である制御部60での判断結果に応じて、部分画像の抽出方法を変更することができる。
FIG. 13A is a conceptual diagram showing an example of image segmentation processing in the image processing in the special
撮像部10において映し出される特殊信号発光機200が画像中において占める領域については、図6(B)や図6(C)での例示のように、設置環境によって異なると考えらえられる。さらに、列車の走行に伴って撮像状況も刻々変化する。したがって、2以上の特殊信号発光機200が現れた場合に、これらを領域で仕分けるために、どのような分割パターンを採用するのが最適であるのかは、必ずしも一概に規定できない。このため、種々の分割パターンを用意することで、検出の確実性を高めている。
The area occupied by the special
なお、上記では、いずれも4分割について例示しているが、これに限らず、例えば図13(B)や図13(C)に一変形例を示す分割パターンPTα,PTβのように、2分割としてもよい。さらに、これ以外の個数に分割することも考えられる。また、図14においてハッチングして示すように、分割される各領域1〜4が、元の全体画像においては、一部重畳された領域になっていてもよい。さらに言い換えると、連続画像の一部を切り抜いて部分画像を作成する構成としてもよい。
In the above, all of the four divisions are illustrated, but the present invention is not limited to this, and for example, the division patterns PTα and PTβ showing one modification in FIGS. 13 (B) and 13 (C) are divided into two. May be. Further, it is conceivable to divide the number into other numbers. Further, as shown by hatching in FIG. 14, each of the divided
以上のように、本実施形態に係る特殊信号検出装置においても、連続画像を画像領域ごとに分割した連続部分画像を判断のための解析の対象とし、さらに、必要に応じて分割パターンを変更することで、例えば半周期異なって点滅する2つの特殊信号発光機が一度に撮像されてしまっていて、各特殊信号発光機の点滅動作が打ち消し合わされてしまう、というような場合であっても、連続部分画像のいずれかにおいて、2つの特殊信号発光機のうち一方のみを捉えることが可能になり、より確実な特殊信号発光機の発光検出ができる。 As described above, also in the special signal detection device according to the present embodiment, the continuous partial image obtained by dividing the continuous image for each image region is the target of the analysis for judgment, and the division pattern is changed as necessary. Therefore, for example, even if two special signal light emitters that blink differently for half a cycle are imaged at one time and the blinking operations of the special signal light emitters cancel each other out, they are continuous. In any of the partial images, it is possible to capture only one of the two special signal light emitters, and it is possible to more reliably detect the light emission of the special signal light emitter.
〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
[Other]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the gist thereof.
まず、上記の各態様において、さらに、振幅データの抽出結果に関する経時的変化に応じて、部分画像の抽出方法を変更するか否かを決定するものとしてもよい。図15(A)〜15(C)は、特殊信号発光機200の動作検出に関する経時的変化の差異について概念的に説明するためのグラフである。なお、各図において、グラフの横軸は、時間経過を示しており、これは、走行する列車に搭載されている特殊信号検出装置100から固定設置されている特殊信号発光機200までの距離の変化を示す(徐々に近づいている)ことに相当する。一方、グラフの縦軸は、特殊信号検出装置100で検知されるFFTレベルを示している。
First, in each of the above aspects, it may be determined whether or not to change the extraction method of the partial image according to the change with time regarding the extraction result of the amplitude data. 15 (A) to 15 (C) are graphs for conceptually explaining the difference in the change with time with respect to the operation detection of the special
これらのうち、図15(A)は、1つの特殊信号発光機200における点滅動作について、特殊信号検出装置100による検出がなされる際の振幅データの抽出結果についての典型的一例を概念的に示すものである。すなわち、図示の場合、時間の経過に従って特殊信号検出装置100から特殊信号発光機200までの距離が縮まるため、FFTレベルが徐々に高くなる右肩上がりの線(曲線又は直線)CC1となっている。
Of these, FIG. 15A conceptually shows a typical example of the extraction result of amplitude data when the special
これに対して、実際の計測においては、例えば図15(B)に示す線CC2のような傾向になることがあると考えられる。すなわち、破線で示す線CC1に比べて、一時的にFFTレベルが下がるが、しばらくすると、図15(A)の場合と同様の状態に戻る場合が想定される。これは、例えば線路の傍に存在する電柱や木等が陰になって一時的に輝度が変化した場合などに生じると考えられる。このような場合は、図15(A)の場合と同様、1つの特殊信号発光機200における点滅動作を捉えていると考えられる。
On the other hand, in actual measurement, it is considered that the tendency may be as shown by the line CC2 shown in FIG. 15B, for example. That is, the FFT level is temporarily lowered as compared with the line CC1 shown by the broken line, but after a while, it is assumed that the FFT level returns to the same state as in the case of FIG. 15A. This is considered to occur, for example, when a utility pole or a tree existing near a railroad track is shaded and the brightness changes temporarily. In such a case, it is considered that the blinking operation in one special
一方、例えば図15(C)に示す線CC3のような傾向になることもある。すなわち、図15(C)では、図15(B)の場合と同様にFFTレベルが下がるが、その後、時間が経過しても線CC1に示すような場合と同等の状態には戻らなくなっている。このような場合は、図15(A)や図15(B)の場合とは異なり、FFTレベルが下がった時点で2以上の特殊信号発光機200が映し出され、これらの間での干渉によって振幅データの抽出結果に影響が及んでいる可能性があると考えられる。
On the other hand, for example, the tendency may be as shown in line CC3 shown in FIG. 15 (C). That is, in FIG. 15 (C), the FFT level decreases as in the case of FIG. 15 (B), but after that, it does not return to the same state as shown in line CC1 even after a lapse of time. .. In such a case, unlike the cases of FIGS. 15 (A) and 15 (B), two or more special signal
以上のような状況を加味して、例えば、図15(C)に例示したような傾向が見られた場合に、上記の各態様に示した分割した画像に基づく特殊信号発光機200の動作検出を行うようにすることで、複数の特殊信号発光機200の動作検出が発生しても、これを確実に捉えられるようにすることが考えられる。
Taking the above situations into consideration, for example, when the tendency as illustrated in FIG. 15C is observed, the operation detection of the special
また、上記した各実施形態等に記載した事項について、適宜組み合わせて構成するものとしてもよい。 In addition, the items described in each of the above-described embodiments may be appropriately combined and configured.
また、上記では、専用走行路として線路において、移動体としての鉄道の列車に特殊信号検出装置100を搭載した場合について説明しているが、これに限らず、例えば、専用走行路としての軌道(新設軌道、併用軌道)を走行する車両(移動体)である路面電車、専用走行路としての専用道路を走行する車両であるバスについて、当該専用道路脇等に設けられた特殊信号発光機200に対して特殊信号検出装置100を設けることも可能である。
Further, in the above, the case where the special
また、列車等の移動体において、障害物の有無の検知のためといった各種検知のためにカメラを設けている場合には、当該カメラを撮像部10として利用してもよい。すなわち、各種検知のために設けたカメラにおいて取得された画像情報を利用して、本願構成による特殊信号発光機200での発光検知を行ってもよい。例えば障害物検知のカメラで撮像したデータのうち、特殊信号検出装置100による検出対象区間における画像データのみ利用する、といった態様が考えられる。また、撮像部10については、カメラとしているが、データ抽出に必要な光の受光が可能であれば、種々のものが適用でき、例えばレンズを有さず受光素子のみで構成するといったことも考えられる。また、上記では、撮像部10の前面側に波長フィルターFIを設けているが、波長フィルターFIの位置は、前面以外であってもよく、撮像部10内の光路上の他の位置に設けてもよい。また、撮像部10における受光素子の受光特性を特殊信号発光機200からの光の特性に対応させてもよい。
Further, when a camera is provided for various detections such as for detecting the presence or absence of an obstacle in a moving body such as a train, the camera may be used as the
また、例えば図1において一部拡大して例示した特殊信号検出装置100を構成する各部を、例えば一つの筐体にユニット化したひとまとまりの装置として、既存の列車等の移動体に、後から取り付けることができるようにしてもよい。
Further, for example, each part constituting the special
10…撮像部、20…画像処理部、20d…画像分割処理部、30…音声部、40…表示部、50…記憶装置、50d…部分画像格納部、60…制御部、100…特殊信号検出装置、200…特殊信号発光機、200a…前面、A,B…特発(特殊信号発光機)、A1…矢印、AA…所定位置、AR1〜AR4…矢印、BB…設置位置、C1…曲線、CC1〜CC3…線、CR…踏切、DD…区間、EB…非常ボタン、FI…波長フィルター、GI…フレーム、GId…フレーム、IP…報知部、LS…LED光源、MC…管理装置、PT1〜PT4,PTα,PTβ…分割パターン、QA1,QB1,QC1…曲線、QQ…曲線、RR…線路、SG…特殊信号発生システム、TR…列車、VE…車両、XX…位置 10 ... Imaging unit, 20 ... Image processing unit, 20d ... Image division processing unit, 30 ... Audio unit, 40 ... Display unit, 50 ... Storage device, 50d ... Partial image storage unit, 60 ... Control unit, 100 ... Special signal detection Device, 200 ... Special signal light source, 200a ... Front, A, B ... Special signal (special signal light source), A1 ... Arrow, AA ... Predetermined position, AR1-AR4 ... Arrow, BB ... Installation position, C1 ... Curve, CC1 ~ CC3 ... line, CR ... railroad crossing, DD ... section, EB ... emergency button, FI ... wavelength filter, GI ... frame, GId ... frame, IP ... notification unit, LS ... LED light source, MC ... management device, PT1 to PT4, PTα, PTβ ... division pattern, QA1, QB1, QC1 ... curve, QQ ... curve, RR ... line, SG ... special signal generation system, TR ... train, VE ... vehicle, XX ... position
Claims (13)
連続画像を撮像する撮像部と、
前記連続画像を画像領域ごとに分割した複数のフレームからなる部分画像について、輝度の周波数に対する振幅データを抽出する画像処理部と、
前記部分画像についての抽出結果に基づき所定周期で点滅する特殊信号発光機における発光の有無を判断する判断部と
を備える特殊信号検出装置。 It is a special signal detection device installed in trains that operate normally.
An imaging unit that captures continuous images and
An image processing unit that extracts amplitude data with respect to a luminance frequency for a partial image composed of a plurality of frames obtained by dividing the continuous image into image regions.
A special signal detection device including a determination unit for determining the presence or absence of light emission in a special signal light emitter that blinks at a predetermined cycle based on the extraction result of the partial image.
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