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列車前方鉄道信号・標識認識装置 UPDATE コモンズ

国内特許コード P110006326
掲載日 2011年12月21日
出願番号 特願2007-051534
公開番号 特開2008-215938
登録番号 特許第4851364号
出願日 平成19年3月1日(2007.3.1)
公開日 平成20年9月18日(2008.9.18)
登録日 平成23年10月28日(2011.10.28)
発明者
  • 長峯 望
  • 鵜飼 正人
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 列車前方鉄道信号・標識認識装置 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】 列車前方の撮影画面の全領域の中からパターンマッチングのための探索エリアを確実に絞り込むこと。
【解決手段】 ビデオカメラと鉄道信号・標識認識装置とで構成され、パターンマッチングを行って列車前方のレールの近傍に設置されている鉄道信号・標識を認識する列車前方鉄道信号・標識認識装置において、列車前方の撮影画像データから取得し(101)、検索画面の中にレールを抽出し(102)、段階的に変更したテンプレート画像のスケールに対応した探索エリアをレール幅、建築限界及び建植ゲージを利用して前記検索画面上のレールの近傍に特定し、探索エリア毎にパターンマッチングを行い(103~107)、最高のスコアを出したパターンマッチングに対応した探索エリアを決定する(111)。そして、前記決定した探索エリアに鉄道信号・標識が存在すると判断する。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


レールに臨時に工事などが発生すると、列車はその工事区間を徐行しなければならない。そこで、図2に示す如く、当該工事区間の始端のレール1の近傍には徐行信号機4を且つ終端のレールの近傍には徐行解除信号機5を設置して、列車Tの乗務員に工事区間の存在を報知する。ところで、徐行区間の始端のレールの近傍に設置されている徐行信号機4を乗務員が運転台から見つけることは極めて困難であるため、通常は工事区間の始端を予告する徐行予告信号機3を工事区間の始端から列車進入方向に所定距離離れた地点のレールの近傍に設置している。この徐行予告信号機3を列車に搭載された列車前方鉄道信号・標識認識装置が自動的に検知し、音声や画像表示などで警告を出し、乗務員に徐行を促すようになっている。



従来、いくつもの列車前方鉄道信号・標識認識装置が開発されているが、その一つに列車に搭載されたビデオカメラで撮影した列車前方画像からパターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する列車前方標識認識装置がある。前記パターンマッチングはテンプレートと呼ばれる参照画像を列車前方標識認識装置に予め登録しておき、列車に搭載されたビデオカメラで撮影した列車前方画像から前記参照画像とマッチングした対象物である鉄道信号・標識を探索する技術である。



対象物である鉄道信号・標識の画像の大きさが不明な場合には、参照画像の大きさ(スケール)を可変にし、変更したスケールの参照画像毎に鉄道信号・標識を探索する必要がある。そのため、実際に鉄道信号・標識を探索するためにはスケールの数に探索領域の数を乗じた数だけ探索しなければならないから、探索のための信号処理には膨大な計算量が必要となり、パターンパッチングに時間がかかる。ビデオ画像のフレームレートは通常は30フレームであるから、全探索方式のパターンマッチングを行う従来の列車前方標識認識装置では、リアルタイムのパターンマッチングを行って鉄道信号・標識を認識することは不可能であった。



ところで、鉄道信号・標識ではないが、道路標識をパターンマッチングにより認識する装置は公知である。例えば特開2003-123197号公報(特許文献1)には、カメラで撮影した任意の画像を選択して1枚のフレーム画像を得る画像処理基本部と、前記1枚のフレーム画像の一部の所定領域の画像から所定の画像を抽出処理する画像処理部と、複数枚のフレーム画像の前記画像処理部のデータを用いて前記抽出処理した画像に関する複合データを得る画像データ識別部と、撮影画像から認識すべき特定画像のデータとその画像データに関する情報を蓄積したデータベースと、前記画像データ識別部で得た抽出処理画像のデータと前記データベースの特定画像のデータとを比較し一致した特定画像に関する情報を出力する画像認識部とからなる道路標識等認識装置が開示されている。



また、特開2006-3994号公報(特許文献2)には、自車前方を撮影する撮影手段と、撮影した画像を撮影対象までの距離を示す距離画像に変換する変換手段と、撮影した画像から道路標識部分を認識する手段と、複数の道路標識のデータを有するテンプレートデータと、画像の道路標識部分とテンプレートとのマッチングを行い道路標識を認識するマッチング手段とを備える道路標識認識装置において、自車と道路標識との距離により段階的に認識処理を行うことを特徴とする道路標識認識装置が開示されている。



上述の特許文献に開示されている道路標識認識装置はいずれもパターンマッチングの処理速度を上げるものであるが、リアルタイムのパターンマッチングを行って鉄道信号・標識を認識する列車前方鉄道信号・標識認識装置に応用するための実用的な処理速度のレベルには未だ到達していない。



ところで特開2004-42737号公報(特許文献3)には、周知の直線要素抽出技法を用いて画面平面において鉄道レールを有効に認識し、これによって監視領域内に踏切領域を自動的に設定できるようにしたステレオカメラを用いた踏切監視システムが記載されている。そして、代表的な直線要素抽出技法としてHough変換(ハフ変換)が詳細に記述されている。
【特許文献1】
特開2003-123197号公報
【特許文献2】
特開2006-3994号公報
【特許文献3】
特開2004-42737号公報(以上)

産業上の利用分野


本発明は、レールの近傍に設置された臨時信号機、速度制限標識、徐行予告信号機などの鉄道信号・標識を走行中の列車に搭載されたビデオカメラで撮影し、パターンマッチングによって鉄道信号・標識を認識する列車前方鉄道信号・標識認識装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ビデオカメラと鉄道信号・標識認識装置とを備え、パターンマッチングを行って列車前方のレールの近傍に設置されている鉄道信号・標識を認識する列車前方鉄道信号・標識認識装置において、列車前方の撮影画像データから取得した1フレームの画面である検索画面の中にレールを抽出する手段と、段階的に変更したテンプレート画像のスケールに対応した探索エリアを鉄道固有の情報であるレール幅、建築限界及び建植ゲージを利用して前記検索画面上のレールの近傍に特定する探索エリア特定手段と、探索エリア毎にパターンマッチングを行う手段と、最高のスコアを出したパターンマッチングに対応した探索エリアを決定し鉄道信号・標識を認識する手段とで構成したことを特徴とする列車前方鉄道信号・標識認識装置。

【請求項2】
前記探索エリア特定手段は、テンプレート画像のスケールに対応したレール幅を探索して求める手段、前記レール幅に対応した建築限界を求める手段、及び前記建築限界からの鉄道信号・標識の相対的な建植位置を特定する手段で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の列車前方鉄道信号・標識認識装置。

【請求項3】
前記テンプレート画像のスケールの段階的変更は、初期値から最終値まで複数段階に亘ってなされるものであることを特徴とする請求項1に記載の列車前方鉄道信号・標識認識装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007051534thum.jpg
出願権利状態 登録
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