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公開番号2025008155
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110088
出願日2023-07-04
発明の名称線路検出システム
出願人東日本旅客鉄道株式会社,株式会社日立製作所
代理人弁理士法人光陽国際特許事務所
主分類B61L 23/00 20060101AFI20250109BHJP(鉄道)
要約【課題】映像カメラの画質が低下もしくは画像を取得することができない領域の線路の形状を推定することができる線路検出システムを提供する。
【解決手段】鉄道軌道上を走行する車両に設けられ進行方向前方の映像を取得する撮像手段と、走行する車両の位置を検出する車両位置検出手段と、鉄道軌道に沿って設けられている各種沿線設備の情報を記憶したデータベースと、前記撮像手段により取得された映像を画像処理して線路の少なくとも一部を検出可能な演算装置とを備えた線路検出システムにおいて、前記データベースには、沿線設備の情報が位置情報と紐付けられて記憶され、前記演算装置は、前記車両位置検出手段により検出された位置情報を用いてデータベースより車両前方の所定範囲の前記沿線設備の情報を取得し、取得した沿線設備の情報と画像処理による線路の検知情報とに基づいて車両進行方向前方の線路形状を推定するようにした。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
鉄道軌道上を走行する車両に設けられ進行方向前方の映像を取得する撮像手段と、走行する車両の位置を検出する車両位置検出手段と、鉄道軌道に沿って設けられている各種沿線設備の情報を記憶したデータベースと、前記撮像手段により取得された映像を画像処理して線路の少なくとも一部を検出可能な演算装置とを備えた線路検出システムであって、
前記データベースには、沿線設備の情報が位置情報と紐付けられて記憶され、
前記演算装置は、前記車両位置検出手段により検出された位置情報を用いて前記データベースより車両前方の所定範囲の前記沿線設備の情報を取得し、取得した沿線設備の情報と画像処理による線路の検知情報とに基づいて車両進行方向前方の線路形状を推定することを特徴とする線路検出システム。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記沿線設備の情報には、少なくとも車両進行方向前方の線路の曲率および／または勾配と、踏切の位置情報と、分岐点の位置情報とが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の線路検出システム。
【請求項３】
前記演算装置は、前記撮像手段により取得した映像から線路検出を行い、
線路検出した結果と、推定した前記車両進行方向前方の線路形状とを合わせることで、車両前方の障害物の認識処理に利用可能にする請求項２に記載の線路検出システム。
【請求項４】
前記演算装置は、前記推定の結果と前記撮像手段により取得された映像を画像処理して検出した結果とに基づいて、一方の結果を垂直、水平方向へ平行移動させながら他方の結果との相互相関を所定の計算式を用いて逐次算出し、相関が最も高くなる場合の移動量を求め、得られた移動量最小の結果を線路検出結果として出力するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の線路検出システム。
【請求項５】
前記演算装置は、前記データベースより車両前方の前記沿線設備の情報を取得するのに要する時間を算出し、算出された時間の間に走行した距離を、前記車両位置検出手段により検出された位置に加算して自己位置を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の線路検出システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道軌道の線路を検出する線路検出システムに関し、特に鉄道車両に搭載された撮像装置（映像カメラ）により車両前方を撮影した画像に基づいて進行方向前方の線路の形状を推定する線路検出システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の安全かつ円滑な運行には、車両進行方向前方の障害物を早期に認識して減速、停止する必要がある。また、車両前方の障害物を早期に認識するには、車両前方の線路の形状を把握することが重要である。
従来、映像カメラで撮影した映像を用いて車両前方を監視し支障物を検出して表示する車両前方監視装置に関する発明として、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
また、鉄道車両の進行方向前方の領域を撮影した撮影画像から線路の形状や線路の分岐を検出するとともに、分岐の先の車両が進行する可能性のある複数の線路のうち当該車両が進行する線路を、検出済みの線路情報を利用して識別する発明が提案されている（特許文献２）。
さらに、前方監視装置として広角型カメラと望遠型カメラの２種類のカメラを使用し、レール消失点の線路パターンを絞り込み、撮像すべき箇所の誤検知をなくすようにした発明も提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２２１１１５号公報
特開２０１９－２１８０２２号公報
特開２０１５－４９７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
映像カメラを用いた車両前方の監視においては、夜間やトンネル、天候などの撮影環境によって画質が低下したり、踏切、分岐といった特殊な線路形態によって正確な線路検出が困難になったりすることがある。また、線路の前方が大きくカーブしていて建造物などの陰に隠れていたり、下り勾配があったりすると、そもそもその領域の画像を取得することができないので、線路検出も行えないという課題がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２のいずれの発明においても、画質が低下した場合もしくは画像を取得することができない領域の線路の形状を推定する技術については開示していない。
また、特許文献３の発明は、レール消失点の線路パターンを絞り込むことはできるが、広角型カメラと望遠型カメラの２種類のカメラを使用するため、映像処理装置の負担が大きいとともに、処理の結果が出るまでの時間が長いという課題がある。
【０００７】
本発明は上記のような背景のもとになされたもので、映像カメラの画質が低下もしくは画像を取得することができない領域の線路の形状を推定することができる線路検出システムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、映像カメラの画質が低下もしくは画像を取得することができない領域の線路の形状を推定し、車両前方の障害物の認識を素早く行うことができる線路検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本出願に係る発明は、
鉄道軌道上を走行する車両に設けられ進行方向前方の映像を取得する撮像手段と、走行する車両の位置を検出する車両位置検出手段と、鉄道軌道に沿って設けられている各種沿線設備の情報を記憶したデータベースと、前記撮像手段により取得された映像を画像処理して線路の少なくとも一部を検出可能な演算装置とを備えた線路検出システムにおいて、
前記データベースには、沿線設備の情報が位置情報と紐付けられて記憶され、
前記演算装置は、前記車両位置検出手段により検出された位置情報を用いて前記データベースより車両前方の所定範囲の前記沿線設備の情報を取得し、取得した沿線設備の情報と画像処理による線路の検知情報とに基づいて車両進行方向前方の線路形状を推定するように構成したものである。
【０００９】
上記のように構成された線路検出システムによれば、撮像手段（映像カメラ）の画質が低下もしくは画像を取得することができない領域であっても、沿線設備の情報を利用して線路の形状を推定することができる。また、撮像手段の画質が低下もしくは画像を取得することができない領域の線路の形状を推定できるため、撮像手段から取得した画像の中で着目すべき範囲を絞り込むことができるので、車両前方の障害物の認識を素早く行うことができる。
【００１０】
ここで、望ましくは、前記沿線設備の情報には、少なくとも車両進行方向前方の線路の曲率および／または勾配と、踏切の位置情報と、分岐点の位置情報とが含まれているようにする。
車両に搭載され進行方向前方を撮影する撮像手段（映像カメラ）の画質が低下もしくは画像を取得することができない領域は、主として前方の線路が湾曲している場合と、前方に踏切または分岐点がある場合である。そのため、上記のような構成によれば、前方の線路が湾曲している場合や前方に踏切または分岐点がある場合に、線路の形状を推定することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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