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JP2015025657A - Speed measurement device and method - Google Patents

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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
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JP
Japan
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speed
moving body
image
image signal
value
Prior art date
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Pending
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JP2011223180A
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Japanese (ja)
Inventor
榎本 雅幸
Masayuki Enomoto
雅幸 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Priority to PCT/JP2012/075703 priority patent/WO2013051624A1/en
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    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01P3/38Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light using photographic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
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    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speed measurement device and method which can measure a ground speed more accurately than possible in prior art, and which is simple in configuration.SOLUTION: Provided is a speed measurement device and method for measuring a speed value of a moving body when the moving body moves at a prescribed speed in a prescribed advance direction, wherein the speed measurement device, having a main scanning direction image-capturing line in a direction substantially parallel to the advance direction of the moving body, captures the image of an object fixedly placed to ground facing the moving body repeatedly in a sub-scanning direction at prescribed time intervals and outputs an image signal, calculates a concentration gradient of the image including a texture included in the image signal when the moving body moves and formed in shape of a stripe based on the object, converts a slope angle into the speed value of the moving body using a relation of the slope angle being proportional to the speed value, and outputs the converted value.

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V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’との何れか1つを速度Vとし、速度演算値V’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 Patent Document 1 is characterized in that the speed V n of the vehicle 1 is calculated from speed pulses generated by the rotation of an axle that rotates the wheels in order to calculate an accurate speed. Specifically, when no speed pulse is generated in at least one of the plurality of speed calculation time intervals TS obtained by equally dividing the pulse count time interval TZ, the number and arrangement of speed calculation time intervals TS in which no speed pulse is generated; Based on the speed pulse number in the speed calculation time interval TS at which the speed pulse is generated, any one of the predetermined speed, the speed V n−1 calculated previously, and the speed calculation value V ′ n is set as the speed V n. The speed calculation value V ′ n is calculated based on the number P of speed pulses generated within the pulse count time interval TZ and the time interval T from the first speed pulse to the last speed pulse within the pulse count time interval TZ. .

特開2005−283525号公報JP 2005-283525 A

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.

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る。It is a perspective view which shows the external appearance of the speed measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の画像処理装置3の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing apparatus 3 of FIG. 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、(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、(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。It is a figure which shows an example of the captured image by the speed measuring device of FIG. 1, Comprising: (a) is equipped with the speed measuring device of FIG. It is a top view which shows visual field A1 of the line sensor camera 1 which images the sleeper 22, and (b) is a top view which shows an example of the image taken in by the line sensor camera 1 of FIG. 図2の勾配角度計算回路14で用いるSOBELオペレータfの一例を示す図である。SOBEL used a gradient angle calculation circuit 14 of FIG. 2 is a diagram showing an example of an operator f x. 図2の勾配角度計算回路14で用いるSOBELオペレータfの一例を示す図である。SOBEL used a gradient angle calculation circuit 14 of FIG. 2 is a diagram showing an example of an operator f y. 図2の勾配角度計算回路14の変形例であって、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する方法を示す画像の図である。2 is a modification of the gradient angle calculation circuit 14 shown in FIG. 2, in which the density on the line is integrated while changing the starting point and angle on the image, and the direction with the largest difference between white and black is detected as the fringe angle. It is a figure of the image which shows a method. 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。It is a modification of the image processing apparatus 3 of FIG. 1, Comprising: In each case obtained by changing speed, the image of the resolution for high speed, the image of the resolution for medium speed, and the resolution for low speed obtained by changing the resolution It is a figure which shows an image.

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 line sensor camera 1 which images the some sleepers 22 on 21a, 21b, FIG.3 (b) is a top view which shows an example of the image taken in by the line sensor camera 1 of FIG. It is.

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 line sensor camera 1 that images the plurality of sleepers 22 on the pair of rails 21a and 21b, the laser line projector 2 that illuminates when the imaging target is dark, and the image data captured by the line sensor camera 1 And an image processing device 3 that calculates a speed value of the railway vehicle and outputs a speed output signal 5 to the speed indicator 4. An image line of the line sensor camera 1 in the main scanning direction (referred to as a juxtaposition direction of a plurality of center elements) is arranged substantially in parallel with the moving direction of the moving body, and the image signal in a fixed cycle (at predetermined time intervals). Repeatedly acquire digital data. Here, output signals from each center element per sampling are arranged in the X direction corresponding to the main scanning direction to obtain sampling data, and the sampling data sequentially corresponds to the sub scanning direction substantially orthogonal to the main scanning direction. Images are arranged in the -Y direction (time direction in FIG. 3). When the moving body has a relative movement with respect to the ground, as shown in FIG. 3B, for example, the image pattern of the sleeper 22 is an image including a striped texture (pattern) inclined obliquely in proportion to the speed. Become a pattern.

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 line sensor camera 1, and A <b> 2 indicates a laser light illumination area of the laser line projector 2. Note that the laser line projector 2 may not be equipped when the imaging target is bright, or may be turned off. Further, since the visual field area A1 of the line sensor camera 1 is line-shaped, the laser line projector 2 can be configured compactly using an illumination device such as a laser slit projector.

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 image capturing circuit 11 having a buffer memory 11m, a low-pass filter (LPF) 12, a differential filter 13, a gradient angle calculation circuit 14, and a velocity value conversion circuit 15. It is configured with. Note that the constituent elements 11 to 15 of the image processing apparatus 3 may be collectively configured by a digital control device such as a digital signal processor.

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fと、時間方向に対応するY方向のSOBELオペレータf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 image capturing circuit 11 converts an image signal from the line sensor camera 1 into image digital data by sampling at a predetermined sampling frequency such as 30 kHz using a predetermined internal clock, and converts the image signal into a frame. Each time it is taken into the buffer memory 11m and temporarily stored, it is output to the low-pass filter 12 for each frame. Next, the low-pass filter 12 is an example of a noise cut filter for suppressing noise from an input signal, and outputs the signal after noise suppression to the differential filter 13. Here, the low-pass filter 12 removes at least a predetermined noise component different from the image component related to the striped texture based on the object. Furthermore, differential filter 13, for example, by using a SOBEL operator f x of X direction parallel to the vehicle traveling direction as shown in FIG. 3, a SOBEL operator f y in the Y direction corresponding to the time direction, described in detail later differentiation By executing the filter processing, a density gradient that becomes a peak at each pixel of the input image is locally calculated in the X direction and the Y direction, and is output to the gradient angle calculation circuit 14. The gradient angle calculation circuit 14 calculates the average value of the density gradients in all the pixels by adding the density gradients in the X direction and Y direction of each pixel that are input, and calculates the gradient of the entire image from the average value. The angle is calculated using the following equation and output to the speed value conversion circuit 15.

Figure 2015025657
Figure 2015025657

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 value conversion circuit 15 obtains in advance a relationship with the speed of the moving body corresponding to the gradient angle θ in the apparatus (a proportional relation in which the gradient angle increases as the speed of the moving body increases). A coefficient (proportional constant) (or a conversion table may be stored in an internal memory in the speed value conversion circuit 15, and a speed value corresponding to the gradient angle θ input using the relationship is calculated, A speed output signal indicating the calculated speed value is output to the speed indicator 4.

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f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f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fと図4Bのfに対して、

Figure 2015025657
で強度を計算することができる。また、
Figure 2015025657
でエッジの方向を計算することができる。そして、本実施形態では、勾配角度θを上記式(1)を用いて計算することができる。 4A is a diagram showing an example of a SOBEL operator f x used a gradient angle calculation circuit 14 of FIG. 2, FIG. 4B is a diagram showing an example of a SOBEL operator f y used in the gradient angle calculation circuit 14 of FIG. Here, SOBEL operator is an operator for edge extraction, a method for determining the intensity gradient at a local product-sum operation (differential value), for example, with respect to f y of f x and 4B of Figure 4A And
Figure 2015025657
The intensity can be calculated with Also,
Figure 2015025657
The edge direction can be calculated with In this embodiment, the gradient angle θ can be calculated using the above equation (1).

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f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f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 differential filter 13 and the gradient angle calculation circuit 14, the total differential processing (a SOBEL operator f x image data after treatment, after treatment SOBEL operator f y in the Y direction corresponding to the time direction A process of adding and synthesizing the image data) With respect to the image data after being subjected to density projection while changing the gradient angle θ, by evaluating the variance of the obtained density distribution, the angle at which the variance value is maximized is selected. Can also be converted to a speed value.

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f,f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f,f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f,f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-pass filter 12 and the differential filter 13 which are examples of the noise cut filter are used. However, the present invention is not limited thereto, As shown below, the decimation process may be executed a plurality of times using a decimation filter. For example, 1000 × 1000 image data is converted in resolution to, for example, 1000 × 250 image data or 250 × 1000 image data. At this time, the low-pass filter 12 necessary for avoiding aliasing is applied and then re-sampling (decimation). The low-pass filter 12 used here is different from the filter when the decimation process is not performed, in order to remove noise such as aliasing noise and limit the band, among the frequency components of the input image digital data, Only frequency components with a frequency equal to or lower than half the frequency are low-pass filtered and output. Thereby, it is possible to obtain a high accuracy by expanding the detection range and integrating the results. That is, since the speed value is proportional to the gradient angle θ, the resolution of the image data is set to the predetermined first resolution in the predetermined first speed value range, and the predetermined second value different from the first speed value range is set. By making the resolution of the image data higher than the first resolution in the velocity value range, the accuracy of the velocity value measurement in the second velocity value range becomes the accuracy of the velocity value measurement in the first velocity value range. Can be high. In other words, the measurement accuracy of the velocity value of the moving object can be changed by changing the resolution of the image data.

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 case 1 at the lowest speed, and at the lowest speed, a predetermined measurement accuracy can be obtained by performing speed measurement using the images V12 and V13. FIG. 6B shows the images V21 to V23 of the case 2 at the medium speed faster than that in FIG. 6A. Even if the images approach the medium speed, the images V22 and V23 are selected and the speed is measured. The problem of “too steep” does not occur, and the speed measurement can be performed by selecting one of the images V22 and V23 that are convenient for measurement. Further, FIG. 6C shows the images V31 to V33 of the case 3 at high speed, which is faster than that of FIG. 6B. If the inclination of the striped pattern exceeds a predetermined threshold value, for example, the images V31, V31, A predetermined measurement accuracy can be obtained by selecting V32 and measuring the speed. Furthermore, FIG. 6 (d) shows the images V41 to V43 of the case 4 at the highest speed that is faster than that of FIG. 6 (c). A predetermined measurement accuracy can be obtained by using. Therefore, the image processing device 3 generates a plurality of image signals having different resolutions, and has a predetermined speed measurement accuracy (or a speed measurement accuracy equal to or higher than a predetermined threshold) among the plurality of image signals. The obtained image signal may be selected, and a density gradient of an image including the stripe-shaped texture may be calculated based on the selected image signal and converted into a velocity value of the moving body.

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 sleepers 22. For example, when the sleepers 22 are arranged at intervals of 60 cm, it is preferable to select the imaging line length of the line sensor camera 1 so that at least two sleepers 22 can be imaged. Here, the present invention is not limited to this, and the ground speed of the moving body may be calculated based on an image of an object under the floor of the moving body, such as a tipping machine, regardless of the sleepers 22. In other words, the moving body is not limited to a railway vehicle, and may be a moving body such as a vehicle. The moving body is striped based on an object that is fixedly placed on the ground, for example, under the floor or on the side surface. And a velocity value can be obtained based on the gradient angle θ.

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 line sensor camera 1. However, the present invention is not limited to this, and the image is captured by the line sensor camera 1 by illuminating with light having a predetermined wavelength. The captured image signal may be filtered using a band-pass filter that passes only the wavelength, and the image processing may be performed. Thereby, noise due to other light wavelengths can be removed, and an accurate ground speed can be calculated.

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-pass filter 12 is used. However, when the noise component included in the image digital data from the image capturing circuit 11 is relatively small, the low-pass filter 12 may not be inserted. Good.

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 line sensor camera 1 is used. However, the present invention is not limited to this, and may be a so-called linear array sensor in which a plurality of detection elements are arranged in a line. A partial scan (partial line to several lines) of a central scanning line of a simple area sensor may be partially acquired (partial scan), and may be realized at low cost.

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 line sensor camera 1 is arranged substantially parallel to the moving direction of the moving body, and an image is acquired at a constant cycle. When there is relative movement, the image pattern becomes a slanting pattern in proportion to the speed. By converting this inclination into the speed, the speed value of the moving object is highly accurate and simple compared to the conventional technology. Can be measured with a simple configuration. In the present embodiment, (1) radio waves are not used and not affected by laws and regulations, and (2) the field of view can be widened by selecting a lens of the line sensor camera 1, for example, and the objective distance is the period of the sleepers 22. Measurement is possible even with a fluctuating bridge, solving the above-mentioned problems of the prior art.

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)

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.
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請求項1記載の速度計測装置。   The sub-scanning direction is set so as to be substantially orthogonal to the main scanning direction, and the speed value converting means corresponds to the first direction corresponding to the main scanning direction, the sub-scanning direction, and the The gradient angle is calculated based on the concentration gradient in the second direction with respect to the concentration gradient in the first direction, and is calculated in a second direction orthogonal to the first direction. Speed measuring device. 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請求項1又は2記載の速度計測装置。   Filter means for filtering the image signal outputted from the image pickup means so as to remove a predetermined noise component different from the image component related to the striped texture based on the object, and then outputting to the velocity value converting means The speed measuring device according to claim 1, further comprising: 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請求項1乃至3のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。   When calculating the density gradient of the image including the stripe-shaped texture based on the object, the speed value conversion unit calculates an average value of the density gradient related to the image signal, and based on the average value of the density gradient The velocity measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the gradient angle is calculated. 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請求項1乃至4のうちのいずれか1つに記載の速度計測装置。   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. The speed measuring device according to any one of the above. 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請求項5記載の速度計測装置。   The speed value converting means generates a plurality of image signals having different resolutions, selects an image signal that can obtain a predetermined speed measurement accuracy from the plurality of image signals, and based on the selected image signal 6. The speed measuring apparatus according to claim 5, wherein a density gradient of an image including the striped texture is calculated and converted to a speed value of the moving body. 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.
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請求項7記載の速度計測方法。   The sub-scanning direction is set so as to be substantially orthogonal to the main scanning direction, and the step of converting into the speed value and outputting is performed by the control device with a first direction corresponding to the main scanning direction. And a second direction corresponding to the sub-scanning direction and perpendicular to the first direction, and calculating a gradient angle based on the density gradient in the second direction with respect to the density gradient in the first direction. The speed measuring method according to claim 7, further comprising: 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請求項7又は8記載の速度計測方法。   A step of filtering the image signal output from the imaging unit to remove a predetermined noise component different from the image component related to the striped texture based on the object, and then outputting the filtered noise component to the control device; The speed measurement method according to claim 7 or 8, wherein 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請求項7乃至9のうちのいずれか1つに記載の速度計測方法。   The step of converting to the speed value and outputting the step calculates the average value of the density gradient related to the image signal when the control device calculates the density gradient of the image including the striped texture based on the object. The speed measurement method according to claim 7, further comprising calculating the gradient angle based on an average value of the concentration gradient. 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請求項7乃至10のうちのいずれか1つに記載の速度計測方法。   The control device further includes a step of changing the measurement accuracy of the speed value by performing decimation filter processing on the image signal output from the imaging unit to change the resolution of the image signal. The speed measurement method according to any one of claims 7 to 10. 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請求項11記載の速度計測方法。   In the step of converting to the speed value and outputting, the control device generates a plurality of image signals having different resolutions and selects an image signal capable of obtaining a predetermined speed measurement accuracy from the plurality of image signals. The velocity measurement according to claim 11, further comprising: calculating a density gradient of an image including the stripe-shaped texture based on the selected image signal and converting the gradient into a velocity value of the moving body. Method.
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