JP2015025657A - Speed measurement device and method - Google Patents
Speed measurement device and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015025657A JP2015025657A JP2011223180A JP2011223180A JP2015025657A JP 2015025657 A JP2015025657 A JP 2015025657A JP 2011223180 A JP2011223180 A JP 2011223180A JP 2011223180 A JP2011223180 A JP 2011223180A JP 2015025657 A JP2015025657 A JP 2015025657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- moving body
- image
- image signal
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01P3/38—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light using photographic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
- B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
- B61L25/021—Measuring and recording of train speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば車両などの移動体の速度を計測する速度計測装置及び方法に関する。 The present invention relates to a speed measuring apparatus and method for measuring the speed of a moving body such as a vehicle.
一般的に車両などの移動体から対地速度を正確に得ることは難しく、多くは車輪の回転パルスを積算して、積算されたパルスを速度に換算して対地速度を計算している(例えば、特許文献1参照。)。例えば、特許文献1において開示された速度算出方法では、正確な速度を算出するために、車輪を回転させる車軸の回転によって生じる速度パルスから車両1の速度Vnを算出することを特徴としている。具体的には、パルスカウント時間間隔TZを等分した複数の速度演算時間間隔TSの少なくとも1つにおいて速度パルスが発生しない場合に、速度パルスが発生しない速度演算時間間隔TSの個数及び配列と、速度パルスが発生した速度演算時間間隔TSにおける速度パルス数とに基づいて、所定の速度と、前回算出した速度Vn−1と、速度演算値V’nとの何れか1つを速度Vnとし、速度演算値V’nは、パルスカウント時間間隔TZ内に発生する速度パルス数P及びパルスカウント時間間隔TZ内の最初の速度パルスから最後の速度パルスまでの時間間隔Tに基づいて算出する。
In general, it is difficult to accurately obtain the ground speed from a moving body such as a vehicle, and in many cases, the ground speed is calculated by accumulating wheel rotation pulses and converting the accumulated pulses into speeds (for example, (See Patent Document 1). For example, the speed calculation method disclosed in
しかし、車両の場合、空転・滑走などの現象が頻発し、正確な車両速度が得られない問題があった。ここで、複数の車軸からのパルスを利用して空転を補おうとする技術や、速度測定のためだけの自由車輪を利用するなどの方法も提案されているが、営業車両で実施するにはコストが多大になるという問題点があった。 However, in the case of a vehicle, phenomena such as idling and sliding frequently occur, and there is a problem that an accurate vehicle speed cannot be obtained. There are also proposals for techniques to compensate for idling by using pulses from multiple axles, and methods such as using free wheels only for speed measurement. There was a problem that became large.
これに対し、対地速度を非接触に測定する既存の技術として、レーザやマイクロ波によるドップラー速度計、空間フィルタ式速度計があるが、(1)マイクロ波の場合、法規制が国によって厳しい、(2)レーザや空間フィルタ式において、橋梁ではマクラギの間は全くの空間であり、対物距離が極端に変動するため正確な速度が算出できないという問題点があった。 On the other hand, as existing technologies for measuring ground speed in a non-contact manner, there are laser and microwave Doppler velocimeters and spatial filter velocimeters. (1) In the case of microwaves, laws and regulations are strict in each country. (2) In the laser and spatial filter type, there is a problem in that an accurate speed cannot be calculated because the gap between sleepers is a complete space and the objective distance fluctuates extremely.
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して正確に対地速度を計測することができ、しかも構成が簡単である速度計測装置及び方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a speed measuring device and method that can measure the ground speed more accurately than the prior art and that has a simple configuration.
第1の発明に係る速度計測装置は、移動体が所定の速度で所定の進行方向に移動するときの上記移動体の速度値を計測する速度計測装置であって、
上記移動体の進行方向と実質的に平行な方向で主走査方向の撮像ラインを有し、上記移動体に対向して対地に固定的に載置された物体を、所定の時間間隔で上記主走査方向とは平行でない副走査方向で繰り返して撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて、上記移動体が移動するときに上記画像信号に含まれかつ上記物体に基づく縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算し、上記勾配角度が上記速度値に比例する関係を用いて、上記勾配角度を上記移動体の速度値に変換して出力する速度値変換手段とを備えたことを特徴とする。
A speed measuring device according to a first invention is a speed measuring device that measures a speed value of the moving body when the moving body moves in a predetermined traveling direction at a predetermined speed,
An object having an imaging line in the main scanning direction in a direction substantially parallel to the traveling direction of the moving body, and an object fixedly placed on the ground facing the moving body at a predetermined time interval. Imaging means for repeatedly imaging in the sub-scanning direction not parallel to the scanning direction and outputting an image signal;
Based on the image signal output from the imaging means, a density gradient of an image including a stripe-shaped texture included in the image signal and based on the object is calculated when the moving body moves. Speed value conversion means for converting the gradient angle into a speed value of the moving body using a relationship proportional to the speed value and outputting the speed value is provided.
上記速度計測装置において、上記副走査方向は上記主走査方向とは実質的に直交するように設定され、上記速度値変換手段は、上記主走査方向に対応する第1の方向と、上記副走査方向に対応しかつ上記第1の方向に直交する第2の方向とで計算し、上記第1の方向の濃度勾配に対する上記第2の方向の濃度勾配に基づいて勾配角度を計算することを特徴とする。 In the speed measuring device, the sub-scanning direction is set to be substantially orthogonal to the main scanning direction, and the speed value converting means includes a first direction corresponding to the main scanning direction and the sub-scanning direction. Calculating a gradient angle based on a concentration gradient in the second direction with respect to a concentration gradient in the first direction, and calculating in a second direction corresponding to the direction and perpendicular to the first direction. And
また、上記速度計測装置において、上記撮像手段から出力される画像信号から、上記物体に基づく縞形状のテクスチャに係る画像成分とは異なる所定の雑音成分を除去するようにろ波した後、上記速度値変換手段に出力するフィルタ手段をさらに備えたことを特徴とする。 In the speed measurement device, after filtering the image signal output from the imaging unit so as to remove a predetermined noise component different from the image component related to the striped texture based on the object, the speed Further, a filter means for outputting to the value conversion means is further provided.
さらに、上記速度計測装置において、上記速度値変換手段は、上記物体に基づく縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算するときに、上記画像信号に係る濃度勾配の平均値を計算し、当該濃度勾配の平均値に基づいて上記勾配角度を計算することを特徴とする。 Further, in the speed measurement device, the speed value conversion unit calculates an average value of the density gradient related to the image signal when calculating the density gradient of the image including the striped texture based on the object, and The gradient angle is calculated based on an average value of the concentration gradient.
またさらに、上記速度計測装置において、上記速度値変換手段は、上記撮像手段から出力される画像信号に対して上記画像信号の解像度を変更することにより、上記速度値の計測精度を変更することを特徴とする。 Still further, in the speed measurement device, the speed value conversion means changes the measurement accuracy of the speed value by changing the resolution of the image signal with respect to the image signal output from the imaging means. Features.
さらに、上記速度計測装置において、上記速度値変換手段は、互いに異なる解像度を有する複数の画像信号を生成し、当該複数の画像信号のうち所定の速度計測の精度を得られる画像信号を選択して、選択された画像信号に基づいて上記縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算して上記移動体の速度値に変換することを特徴とする。 Further, in the speed measurement device, the speed value conversion means generates a plurality of image signals having different resolutions, and selects an image signal that can obtain a predetermined speed measurement accuracy from the plurality of image signals. A density gradient of an image including the stripe-shaped texture is calculated based on the selected image signal, and converted to a velocity value of the moving body.
第2の発明に係る速度計測方法は、移動体が所定の速度で所定の進行方向に移動するときの上記移動体の速度値を計測する速度計測方法であって、
撮像手段は、上記移動体の進行方向と実質的に平行な方向で主走査方向の撮像ラインを有し、上記撮像手段が上記移動体に対向して対地に固定的に載置された物体を、所定の時間間隔で上記主走査方向とは平行でない副走査方向で繰り返して撮像して画像信号を出力するステップと、
制御装置が、上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて、上記移動体が移動するときに上記画像信号に含まれかつ上記物体に基づく縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算し、上記勾配角度が上記速度値に比例する関係を用いて、上記勾配角度を上記移動体の速度値に変換して出力するステップとを含むことを特徴とする。
A speed measuring method according to a second invention is a speed measuring method for measuring a speed value of the moving body when the moving body moves in a predetermined traveling direction at a predetermined speed,
The imaging means has an imaging line in the main scanning direction in a direction substantially parallel to the traveling direction of the moving body, and the imaging means is configured to detect an object fixedly placed on the ground facing the moving body. A step of repeatedly imaging in a sub-scanning direction not parallel to the main scanning direction at a predetermined time interval and outputting an image signal;
Based on the image signal output from the imaging means, the control device calculates the density gradient of the image including the striped texture included in the image signal and based on the object when the moving body moves, Converting the gradient angle into a velocity value of the moving body using a relationship in which the gradient angle is proportional to the velocity value, and outputting the velocity value.
上記速度計測方法において、上記副走査方向は上記主走査方向とは実質的に直交するように設定され、上記速度値に変換して出力するステップは、上記制御装置が、上記主走査方向に対応する第1の方向と、上記副走査方向に対応しかつ上記第1の方向に直交する第2の方向とで計算し、上記第1の方向の濃度勾配に対する上記第2の方向の濃度勾配に基づいて勾配角度を計算することを含むことを特徴とする。 In the speed measurement method, the sub-scanning direction is set to be substantially orthogonal to the main scanning direction, and the step of converting to the speed value and outputting is performed by the control device corresponding to the main scanning direction. And the second direction corresponding to the sub-scanning direction and perpendicular to the first direction, and the density gradient in the second direction with respect to the density gradient in the first direction is calculated. And calculating a gradient angle based thereon.
また、上記速度計測方法において、上記撮像手段から出力される画像信号から、上記物体に基づく縞形状のテクスチャに係る画像成分とは異なる所定の雑音成分を除去するようにろ波した後、上記制御装置に出力するステップをさらに備えたことを特徴とする。 In the speed measurement method, the control is performed after filtering the image signal output from the imaging unit so as to remove a predetermined noise component different from the image component related to the striped texture based on the object. The method further includes a step of outputting to the apparatus.
さらに、上記速度計測方法において、上記速度値に変換して出力するステップは、上記制御装置が、上記物体に基づく縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算するときに、上記画像信号に係る濃度勾配の平均値を計算し、当該濃度勾配の平均値に基づいて上記勾配角度を計算することを含むことを特徴とする。 Further, in the speed measurement method, the step of converting to the speed value and outputting the speed value relates to the image signal when the control device calculates a density gradient of an image including a striped texture based on the object. The method includes calculating an average value of the concentration gradient and calculating the gradient angle based on the average value of the concentration gradient.
またさらに、上記速度計測方法において、上記制御装置が、上記撮像手段から出力される画像信号に対してデシメーションフィルタ処理を行って上記画像信号の解像度を変更することにより、上記速度値の計測精度を変更するステップをさらに含むことを特徴とする。 Furthermore, in the speed measurement method, the control device performs a decimation filter process on the image signal output from the imaging unit to change the resolution of the image signal, thereby increasing the measurement accuracy of the speed value. The method further includes a step of changing.
さらに、上記速度計測方法において、上記速度値に変換して出力するステップは、上記制御装置が、互いに異なる解像度を有する複数の画像信号を生成し、当該複数の画像信号のうち所定の速度計測の精度を得られる画像信号を選択して、選択された画像信号に基づいて上記縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算して上記移動体の速度値に変換することを含むことを特徴とする。 Further, in the speed measurement method, the step of converting to the speed value and outputting the speed value includes generating a plurality of image signals having different resolutions and performing a predetermined speed measurement among the plurality of image signals. Selecting an image signal capable of obtaining accuracy, calculating a density gradient of an image including the stripe-shaped texture based on the selected image signal, and converting the calculated gradient into a velocity value of the moving body, To do.
従って、本発明に係る速度計測装置及び方法によれば、従来技術に比較して正確に対地速度を計測することができ、しかも構成が簡単である速度計測装置及び方法を提供することができる。従って、本発明に係る速度計測装置及び方法により、発明が解決しようとする課題の欄で説明した「(1)マイクロ波の場合、法規制が国によって厳しい、(2)レーザや空間フィルタ式において、橋梁ではマクラギの間は全くの空間であり、対物距離が極端に変動するため正確な速度が算出できないという問題点」を解決することができる。例えば車両の対地速度を測定することで、車両検査システムにおいて自己の位置をより正確に測定することができ、検査確度が大幅に向上する。また、車両の走行状態において、従来の速度計と合わせて、空転・滑走状態を正確に検知して測定できる。 Therefore, according to the speed measuring apparatus and method of the present invention, it is possible to provide a speed measuring apparatus and method that can measure the ground speed more accurately than the prior art and that has a simple configuration. Therefore, the speed measurement apparatus and method according to the present invention explained in the column of the problem to be solved by the invention “(1) In the case of microwaves, laws and regulations are severe in each country. (2) In laser and spatial filter type In the bridge, the space between sleepers is a complete space, and the problem that the accurate speed cannot be calculated because the objective distance fluctuates extremely can be solved. For example, by measuring the ground speed of the vehicle, the position of the vehicle can be measured more accurately in the vehicle inspection system, and the inspection accuracy is greatly improved. Further, in the running state of the vehicle, it is possible to accurately detect and measure the idling / sliding state together with the conventional speedometer.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
図1は本発明の一実施形態に係る速度計測装置の外観を示す斜視図であり、図2は図1の画像処理装置の構成を示すブロック図である。また、図3は図1の速度計測装置による取り込み画像の一例を示す図であって、図3(a)は鉄道車両の床下に図1の速度計測装置を装備したときに、1対のレール21a,21b上の複数の枕木22を撮像するラインセンサカメラ1の視野A1を示す平面図であり、図3(b)は図1のラインセンサカメラ1により取り込まれた画像の一例を示す平面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a speed measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the image processing apparatus of FIG. 3 is a diagram showing an example of an image captured by the speed measurement device of FIG. 1. FIG. 3 (a) shows a pair of rails when the speed measurement device of FIG. It is a top view which shows visual field A1 of the
図1において、本実施形態に係る速度計測装置は、例えば鉄道車両である移動体の床下に装備され、図3に示すように、複数のセンサ素子が並置していわゆる「リニアアレイセンサ」として構成され1対のレール21a,21b上の複数の枕木22を撮像するラインセンサカメラ1と、撮像対象が暗いときに照明するレーザラインプロジェクタ2と、ラインセンサカメラ1により撮像された画像データに基づいて鉄道車両の速度値を計算して速度出力信号5を速度表示器4に出力する画像処理装置3とを備えて構成される。ラインセンサカメラ1の主走査方向(複数のセンタ素子の並置方向をいう。)の撮像ラインを移動体の移動方向と実質的に平行に配置し、一定サイクルで(所定の時間間隔で)画像信号のデジタルデータを繰り返し取得する。ここで、1サンプリング当たりの各センタ素子からの出力信号を主走査方向に対応するX方向で並べてサンプリングデータとし、当該サンプリングデータを順次主走査方向とは実質的に直交する副走査方向に対応する−Y方向(図3の時間方向)に並べて画像を得る。移動体が対地に対して相対移動がある場合、図3(b)に示すように、例えば枕木22の画像パターンは速度に比例して斜めに傾いた縞形状のテクスチャ(模様)を含む画像のパターンになる。
In FIG. 1, the speed measurement device according to the present embodiment is installed, for example, under the floor of a moving body that is a railway vehicle, and a plurality of sensor elements are juxtaposed as shown in FIG. The
なお、本実施形態では、主走査方向と副走査方向とは実質的に直交する方向であるが、本発明はこれに限らず、主走査方向とは少なくとも平行ではない方向であれば、上記縞形状の画像を得ることができる。また、上記サイクルと図3のY方向のデータ間隔とを対応させれば、必ずしも一定のサイクルでサンプリングを行う必要はない。例えば、時間間隔0.1秒のときY方向のデータ間隔を1ピクセルとし、時間間隔0.2秒のときY方向のデータ間隔を2ピクセルとするように異なるサイクルを用いても、正しく上記縞形状の画像を得ることができる。 In the present embodiment, the main scanning direction and the sub-scanning direction are substantially perpendicular to each other. However, the present invention is not limited to this, and the above-described stripes may be used as long as the direction is not at least parallel to the main scanning direction. A shape image can be obtained. Further, if the above cycle is associated with the data interval in the Y direction in FIG. 3, it is not always necessary to perform sampling at a constant cycle. For example, even when different cycles are used such that the data interval in the Y direction is 1 pixel when the time interval is 0.1 second and the data interval in the Y direction is 2 pixels when the time interval is 0.2 seconds, A shape image can be obtained.
図1において、A1はラインセンサカメラ1の視野領域を示し、A2はレーザラインプロジェクタ2のレーザ光の照明領域を示す。なお、レーザラインプロジェクタ2については、撮像対象が明るいときは、装備しなくてもよいし、もしくはその電源をオフとしてもよい。また、ラインセンサカメラ1の視野領域A1がライン形状なので、レーザラインプロジェクタ2としてレーザスリット投光器などの照明装置を利用してコンパクトに構成できる。
In FIG. 1, A <b> 1 indicates a field area of the
図2は図1の画像処理装置3の構成を示すブロック図である。図2において、画像処理装置3は、バッファメモリ11mを有する画像取込回路11と、低域通過フィルタ(LPF)12と、微分フィルタ13と、勾配角度計算回路14と、速度値変換回路15とを備えて構成される。なお、画像処理装置3の各構成要素11〜15をまとめてデジタル・シグナル・プロセッサなどのデジタル制御装置などで構成してもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the image processing apparatus 3 of FIG. In FIG. 2, the image processing device 3 includes an
図2において、画像取込回路11は、ラインセンサカメラ1からの画像信号を、所定の内部クロックを用いて例えば30kHzなどの所定のサンプリング周波数でサンプリングすることにより画像デジタルデータにAD変換してフレーム毎にバッファメモリ11mに取り込み、一時的に格納した後、フレーム毎に、低域通過フィルタ12に出力する。次いで、低域通過フィルタ12は入力される信号からノイズを抑制するためのノイズカットフィルタの一例であり、ノイズの抑制後の信号を微分フィルタ13に出力する。ここで、低域通過フィルタ12は、少なくとも、上記物体に基づく縞形状のテクスチャに係る画像成分とは異なる所定の雑音成分を除去する。さらに、微分フィルタ13は、例えば、図3に示すように車両進行方向に平行なX方向のSOBELオペレータfxと、時間方向に対応するY方向のSOBELオペレータfyを用いて、詳細後述する微分フィルタ処理を実行することにより入力される画像の各画素でピークとなる濃度勾配をX方向とY方向とで局所的に計算して勾配角度計算回路14に出力する。勾配角度計算回路14は、入力される各画素のX方向とY方向の濃度勾配を全画素で加算することにより全画素での濃度勾配の平均値を計算し、当該平均値から画像全体の勾配角度を次式を用いて計算して速度値変換回路15に出力する。
In FIG. 2, an
次いで、速度値変換回路15は、当該装置における勾配角度θに対応する移動体の速度との関係(移動体の速度が速くなれば、勾配角度が大きくなる比例関係)を予め求めておきその変換係数(比例定数)(又は変換テーブルでもよい)を速度値変換回路15内の内部メモリに格納しておき、当該関係を用いて入力される勾配角度θに対応する速度値を計算して、当該計算された速度値を示す速度出力信号を速度表示器4に出力する。
Next, the speed
図4Aは図2の勾配角度計算回路14で用いるSOBELオペレータfxの一例を示す図であり、図4Bは図2の勾配角度計算回路14で用いるSOBELオペレータfyの一例を示す図である。ここで、SOBELオペレータはエッジ抽出のための演算子であり、局所積和演算でグラジエントの強度(微分値)を求める方法であって、例えば、図4Aのfxと図4Bのfyに対して、
以上の実施形態においては、微分フィルタ13及び勾配角度計算回路14において、全微分処理(SOBELオペレータfxの処理後の画像データと、時間方向に対応するY方向のSOBELオペレータfyの処理後の画像データとを加算して合成する処理)後の画像データについて、勾配角度θを変化させながら濃度投影し、得られた濃度分布の分散を評価することで、分散値が最も大きくなる角度を選ぶことでも速度値に変換できる。
In the above embodiments, the
以上の実施形態においては、勾配角度計算回路14においてSOBELオペレータfx,fyを用いて濃度勾配を求めているが、本発明はこれに限らず、図5に示すように、画像上の出発点及び角度を変えつつライン上の濃度を積分して白と黒の差が一番大きい方向を縞の角度として検出してもよい。当該方向の処理は、SOBELオペレータfx,fyの処理前もしくは処理後に行ってもよいし、各SOBELオペレータfx,fyの片方のみの処理後に使用してもよい。 In the above embodiments, SOBEL operator f x in a gradient angle calculation circuit 14, but is seeking a concentration gradient with f y, the present invention is not limited to this, as shown in FIG. 5, starting on the image The direction with the largest difference between white and black may be detected as the fringe angle by integrating the density on the line while changing the point and angle. Processing of the direction, SOBEL operator f x, may be performed after the pre-treatment or treatment of f y, each SOBEL operator f x, may be used after processing only one of f y.
図2の実施形態においては、デシメーション処理をしない場合であって、ノイズカットフィルタの一例である低域通過フィルタ12及び微分フィルタ13を用いて構成しているが、本発明はこれに限らず、以下に示すように、デシメーションフィルタを用いて複数回デシメーション処理を実行してもよい。例えば1000×1000の画像データを、例えば1000×250の画像データ、もしくは250×1000の画像データに解像度変換する。このときエイリアシングを避けるために必要な低域通過フィルタ12を作用させた後に再サンプリング(間引き)する。ここで用いる低域通過フィルタ12は、デシメーション処理をしないときのフィルタとは異なり、エイリアシングノイズなどのノイズを除去し帯域制限するために、入力される画像デジタルデータの周波数成分のうち、サンプリング周波数の1/2の周波数以下の周波数成分のみを低域通過ろ波して出力する。これにより、検出レンジを広げ、結果を統合することで高い精度を得ることが可能である。すなわち、速度値は勾配角度θに比例するので、所定の第1の速度値範囲で画像データの解像度を所定の第1の解像度とし、上記第1の速度値範囲とは異なる所定の第2の速度値範囲で画像データの解像度を上記第1の解像度よりも高くすることで、上記第2の速度値範囲での速度値計測の精度を上記第1の速度値範囲での速度値計測の精度を高くすることができる。言い換えれば、画像データの解像度を変更することで、移動体の速度値の計測精度を変更することができる。
In the embodiment of FIG. 2, the decimation process is not performed, and the low-
上記の方法では、解像度を変えるためにデシメーション処理を行っているが、本発明はこれに限らず、サンプリング速度を変えて、もしくは他の種々の方法で解像度を変化してもよい。 In the above method, the decimation process is performed to change the resolution. However, the present invention is not limited to this, and the resolution may be changed by changing the sampling speed or by using various other methods.
図6は、図1の画像処理装置3の変形例であって、速度を変化して得られる各事例において解像度を変化して得られた、高速用解像度の画像、中速用解像度の画像及び低速用解像度の画像を示す図である。図6(a)は最低速時の事例1の各画像V11〜V13を示し、最低速時には、画像V12及びV13を用いて速度計測を行うことで所定の計測精度を得ることができる。また、図6(b)は図6(a)よりも速い中速時の事例2の各画像V21〜V23を示し、中速に近づいても画像V22,V23を選択して速度計測しても「傾斜急すぎる」という問題は起こらず、計測するうえで都合がよいいずれか画像V22,V23を選択して速度計測を行うことができる。さらに、図6(c)は図6(b)よりも速い高速時の事例3の各画像V31〜V33を示し、縞形状のパターンの傾斜が所定のしきい値を越えれば、例えば画像V31,V32を選択して速度計測することで所定の計測精度を得ることができる。またさらに、図6(d)は図6(c)よりも速い最高速時の事例4の各画像V41〜V43を示し、画像V41,V42を選択すれば、常に所定のしきい値以上の角度を使用することで所定の計測精度を得ることができる。従って、画像処理装置3において、互いに異なる解像度を有する複数の画像信号を生成し、当該複数の画像信号のうち所定の速度計測の精度(もしくは、所定のしきい値以上の速度計測の精度)を得られる画像信号を選択して、選択された画像信号に基づいて上記縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算して上記移動体の速度値に変換するように構成してもよい。
FIG. 6 is a modification of the image processing apparatus 3 of FIG. 1, and includes high-speed resolution images, medium-speed resolution images obtained by changing the resolution in each case obtained by changing the speed, and It is a figure which shows the image of the resolution for low speeds. FIG. 6A shows the images V11 to V13 of
以上の実施形態においては、図3に示すように、枕木22の画像に基づいて鉄道車両の対地速度を計算している。枕木22が例えば60cm間隔で配置されているときは、好ましくは、少なくとも2本程度の枕木22が撮像可能なようにラインセンサカメラ1の撮像ライン長を選択することが好ましい。ここで、本発明はこれに限らず、枕木22に関わらず、転てつ機など、移動体の床下にある物体の画像に基づいて移動体の対地速度を計算してもよい。すなわち、移動体は鉄道車両に限定されず、車両などの移動体であってもよく、移動体の例えば床下又は側面などに対向して対地に固定的に載置された物体に基づいて縞形状のテクスチャを得ることができ、その勾配角度θに基づいて速度値を得ることができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 3, the ground speed of the railway vehicle is calculated based on the image of the
以上の実施形態においては、照明された画像をラインセンサカメラ1により取り込んでいるが、本発明はこれに限らず、所定の波長を有する光を用いて照明して、ラインセンサカメラ1により撮像された撮像信号を当該波長のみを通過させる帯域通過フィルタを用いてろ波してその画像処理を行ってもよい。これにより、他の光波長による雑音を除去でき、正確な対地速度を計算できる。
In the above embodiment, the illuminated image is captured by the
以上の実施形態において、低域通過フィルタ12を用いているが、画像取込回路11からの画像デジタルデータに含まれる雑音成分が比較的小さいときは、低域通過フィルタ12を挿入しなくてもよい。
In the above embodiment, the low-
以上の実施形態においては、ラインセンサカメラ1を用いているが、本発明はこれに限らず、複数の検出素子が一列に並置されて構成されたいわゆるリニアアレイセンサであればよく、例えば、安価なエリアセンサの中央部走査線の一部(1ライン〜数ライン)を部分取り込み(パーシャルスキャン)することにより、低コストに実現してもよい。
In the above embodiment, the
以上説明したように、本発明に係る実施形態によれば、ラインセンサカメラ1の撮像ラインを移動体の移動方向と実質的に平行に配置し、一定サイクルで画像を取得する。相対移動がある場合、画像パターンは速度に比例して斜めに傾いたパターンになるため、この傾きを速度に換算することで、移動体の速度値を従来技術に比較して高精度でかつ簡単な構成で計測することができる。本実施形態では、(1)電波を利用せず、法規制の影響を受けない、また、(2)例えばラインセンサカメラ1のレンズの選定で視野を広く取れ、対物距離が枕木22の周期で変動する橋梁でも測定が可能であり、上述の従来技術の課題を解決している。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the imaging line of the
以上詳述したように、従って、本発明に係る速度計測装置及び方法によれば、従来技術に比較して正確に対地速度を計測することができ、しかも構成が簡単である速度計測装置及び方法を提供することができる。例えば車両の対地速度を測定することで、車両検査システムにおいて自己の位置をより正確に測定することができ、検査確度が大幅に向上する。また、車両の走行状態において、従来の速度計と合わせて、空転・滑走状態を正確に検知して測定できる。 As described above in detail, therefore, according to the speed measuring apparatus and method according to the present invention, it is possible to accurately measure the ground speed as compared with the prior art, and the speed measuring apparatus and method are simple in configuration. Can be provided. For example, by measuring the ground speed of the vehicle, the position of the vehicle can be measured more accurately in the vehicle inspection system, and the inspection accuracy is greatly improved. Further, in the running state of the vehicle, it is possible to accurately detect and measure the idling / sliding state together with the conventional speedometer.
1…ラインセンサカメラ、
2…レーザラインプロジェクタ、
3…画像処理装置、
4…速度表示器、
5…速度出力信号、
11…画像取込回路、
11m…バッファメモリ、
12…低域通過フィルタ(LPF)、
13…微分フィルタ、
14…勾配角度計算回路、
15…速度値変換回路、
21a,21b…レール、
22…枕木、
A1…ラインセンサカメラの視野領域、
A2…レーザによる照明領域、
V11〜V43…画像。
1 ... Line sensor camera,
2 ... Laser line projector,
3 ... Image processing device,
4 ... Speed indicator,
5. Speed output signal,
11 ... Image capture circuit,
11m ... buffer memory,
12 ... Low-pass filter (LPF),
13 ... Differential filter,
14: Gradient angle calculation circuit,
15 ... Speed value conversion circuit,
21a, 21b ... rails,
22 ... sleepers,
A1: Field sensor camera viewing area,
A2 ... Illumination area by laser,
V11 to V43 ... images.
Claims (12)
上記移動体の進行方向と実質的に平行な方向で主走査方向の撮像ラインを有し、上記移動体に対向して対地に固定的に載置された物体を、所定の時間間隔で上記主走査方向とは平行でない副走査方向で繰り返して撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて、上記移動体が移動するときに上記画像信号に含まれかつ上記物体に基づく縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算し、上記勾配角度が上記速度値に比例する関係を用いて、上記勾配角度を上記移動体の速度値に変換して出力する速度値変換手段とを備えたことを特徴とする速度計測装置。 A speed measuring device that measures a speed value of the moving body when the moving body moves in a predetermined traveling direction at a predetermined speed,
An object having an imaging line in the main scanning direction in a direction substantially parallel to the traveling direction of the moving body, and an object fixedly placed on the ground facing the moving body at a predetermined time interval. Imaging means for repeatedly imaging in the sub-scanning direction not parallel to the scanning direction and outputting an image signal;
Based on the image signal output from the imaging means, a density gradient of an image including a stripe-shaped texture included in the image signal and based on the object is calculated when the moving body moves. A speed measuring device comprising: a speed value converting means for converting the gradient angle into a speed value of the moving body using a relationship proportional to the speed value and outputting the speed value.
撮像手段は、上記移動体の進行方向と実質的に平行な方向で主走査方向の撮像ラインを有し、上記撮像手段が上記移動体に対向して対地に固定的に載置された物体を、所定の時間間隔で上記主走査方向とは平行でない副走査方向で繰り返して撮像して画像信号を出力するステップと、
制御装置が、上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて、上記移動体が移動するときに上記画像信号に含まれかつ上記物体に基づく縞形状のテクスチャを含む画像の濃度勾配を計算し、上記勾配角度が上記速度値に比例する関係を用いて、上記勾配角度を上記移動体の速度値に変換して出力するステップとを含むことを特徴とする速度計測方法。 A speed measuring method for measuring a speed value of the moving body when the moving body moves in a predetermined traveling direction at a predetermined speed,
The imaging means has an imaging line in the main scanning direction in a direction substantially parallel to the traveling direction of the moving body, and the imaging means is configured to detect an object fixedly placed on the ground facing the moving body. A step of repeatedly imaging in a sub-scanning direction not parallel to the main scanning direction at a predetermined time interval and outputting an image signal;
Based on the image signal output from the imaging means, the control device calculates the density gradient of the image including the striped texture included in the image signal and based on the object when the moving body moves, And a step of converting the gradient angle into a velocity value of the moving body using a relationship in which the gradient angle is proportional to the velocity value, and outputting the velocity value.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011223180A JP2015025657A (en) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | Speed measurement device and method |
PCT/JP2012/075703 WO2013051624A1 (en) | 2011-10-07 | 2012-10-03 | Velocity measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011223180A JP2015025657A (en) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | Speed measurement device and method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015025657A true JP2015025657A (en) | 2015-02-05 |
Family
ID=48043778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011223180A Pending JP2015025657A (en) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | Speed measurement device and method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015025657A (en) |
WO (1) | WO2013051624A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI735367B (en) * | 2020-06-30 | 2021-08-01 | 大陸商上海商湯智能科技有限公司 | Speed measurement method, electronic equipment and storage medium |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109085377B (en) * | 2018-08-02 | 2020-12-01 | 北京世纪东方通讯设备有限公司 | Vehicle speed detection method and device for rail inspection vehicle |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58205876A (en) * | 1982-05-26 | 1983-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | Apparatus for detecting ground speed for vehicle |
JPS61138167A (en) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Nippon Soken Inc | Speedometer for vehicle |
JPS6294862A (en) * | 1985-10-21 | 1987-05-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Toner density detecting device for image forming device |
JPH0236359A (en) * | 1988-07-27 | 1990-02-06 | Nissan Motor Co Ltd | Vehicle speed measuring instrument |
GB9111702D0 (en) * | 1991-05-31 | 1991-07-24 | Lucas Ind Plc | Apparatus for measuring speed |
-
2011
- 2011-10-07 JP JP2011223180A patent/JP2015025657A/en active Pending
-
2012
- 2012-10-03 WO PCT/JP2012/075703 patent/WO2013051624A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI735367B (en) * | 2020-06-30 | 2021-08-01 | 大陸商上海商湯智能科技有限公司 | Speed measurement method, electronic equipment and storage medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013051624A1 (en) | 2013-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9704237B2 (en) | Measuring method and measuring device | |
US10739272B2 (en) | Inspection system and inspection method | |
CN105393080B (en) | Overhead line measurement device and overhead line assay method | |
JP4801457B2 (en) | Surface defect inspection apparatus, surface defect inspection method, and surface defect inspection program | |
KR100981401B1 (en) | Micro displacement measurement and device | |
JP2019518209A (en) | Tread depth measurement | |
JP5194529B2 (en) | Surface defect inspection system, method and program | |
US10379006B2 (en) | Data generation method and data generation apparatus | |
JP2010091514A (en) | Surface defect inspection system, method and program | |
JP3845354B2 (en) | Optical shape measuring apparatus and optical shape measuring method | |
TWI760417B (en) | Three-dimensional shape measurement method using scanning white interference microscope | |
JPH0850182A (en) | Optical snow depth measuring device | |
JP2010276540A (en) | Living tissue surface analyzer, living tissue surface analysis program, and living tissue surface analysis method | |
JP2015025657A (en) | Speed measurement device and method | |
JP5007069B2 (en) | Mobile body information acquisition device | |
JP2013186089A (en) | Surface shape measurement method and measurement device | |
JP3148437B2 (en) | Rail position measuring device, rail position measuring method, and attack angle measuring device | |
JP2014238299A (en) | Measurement device, calculation device, and measurement method for inspected object, and method for manufacturing articles | |
JP4754587B2 (en) | MTF measuring method and MTF measuring apparatus | |
JP2008281493A (en) | Surface defect inspection system, method and program | |
US8355119B2 (en) | Method for optical measurement of velocities according to the spatial frequency filtering method and sensor for optical measurement of velocities | |
JP5375239B2 (en) | Image processing apparatus, inspection apparatus for long objects, and computer program | |
TWM543370U (en) | Test sample and light box for lens inspection | |
JP5634229B2 (en) | Vehicle detection system | |
EP4509872A1 (en) | Lidar apparatus for a motor vehicle |