[发明专利]受电弓高度测量装置及其校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用图像处理来测量受电弓高度的受电弓高度测量装置及其校准方法。

背景技术

在电气铁路设施中，需要将架空线的高度的波动限制在规定值范围内，并且架空线的高度的测量可列为检查项目之一。架空线的高度等于受电弓的高度，该受电弓是放置在车顶上的集电器。为此，目前公开有通过测量受电弓的高度而获得架空线的高度的方法。例如，这样的受电弓高度测量方法有以下几种。

(A)激光传感器方法

这种方法是一种通过如下方式测量受电弓高度的方法：使用反射镜等借助激光扫描受电弓；并且根据反射波之间的相位差、反射激光的形状的变形等测量受电弓高度。

(B)光切传感器方法

这种方法是一种通过如下方式测量受电弓高度的方法：将条纹状光投射到受电弓上；并且接收具有与受电弓的形状相对应的之字形条纹的光。

(C)图像处理方法

这种方法是一种如图14所示通过如下测量受电弓10a的高度的方法：利用放置在车辆10的车顶上的线传感器摄像机(下文，线传感器)20捕获受电弓10a的图像；然后利用处理计算机30对捕获的图像执行诸如模型匹配或图案匹配之类的处理(例如，见专利文献1和2)。

在以上列出的方法中，图像处理方法是这样的：从由线传感器20捕获的受电弓10a的图像中抽取图像上的像素位置，该像素位置与受电弓10a的事先准备的模型相匹配；然后，基于从线传感器20到受电弓10a的距离、图像捕获单元的镜头的焦距等，从图像上的像素位置计算受电弓10a的实际高度。

在这种图像处理方法中，线传感器20被用作图像捕获单元，以提升空间分辨率并因而提高精度。这种方法允许装置比在激光传感器方法和光切传感器方法中的那些装置小，因此产生如下优点：装置不仅可被安装在为测量专门制造的检查车辆上，而且也可安装在专用车辆上。

同时，在使用专利文献2中的方法的情况下，如图30所示，线传感器20以仰望斜上方的方式设置。在这种情况下，由于在受电弓10a的位移方向与线传感器20的仰角之间的关系，在低位置处放置的受电弓10a的分辨率与在高位置处放置的受电弓10a的分辨率是不同的。明确地说，如图30所示，分辨率在低位置处较高，并且在高位置处较低。顺便说明，当受电弓10a在低位置处时分辨率较高的原因是，受电弓10a当在低位置处时离线传感器20的距离较近。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公报No.2006-250774

专利文献2：日本专利申请公报No.2008-104312

发明内容

本发明要解决的问题

在使用线传感器20的方法中，如果线传感器20如由图14中的虚线指示的那样被放置在受电弓10a的前面，则在图像中在架空线的高度波动的范围内，分辨率几乎是恒定的。所以，可精确地测量受电弓10a的高度。然而，如果线传感器20被放置在与受电弓10a相同的高度处，则可能引起在线传感器20与架空线5之间的接触，导致严重事故。

为此，在实际情况下，如由图14中的实线指示的那样线传感器20设置在受电弓10a的斜下方。然而，当线传感器20如由图14中的实线指示的那样被放置时，线传感器20的光轴对角地但不是垂直地穿过受电弓10a的位移方向(竖直方向)。这导致如下状态：由线传感器20捕获的图像中的受电弓10a的分辨率，在低位置处放置的受电弓10a与在高位置处放置的受电弓10a之间变得不同。明确地说，当受电弓10a在低位置处时比当受电弓10a在高位置处时的分辨率高，因为受电弓10a当在低位置处时离线传感器20的距离较近。

例如，在专利文献2中，通过使用指示在线传感器20的摄像机镜头的焦距、在由线传感器20捕获的图像中的受电弓10a的位置(像素位置)与受电弓10a的实际高度之间的关系的比值，计算受电弓10a的高度。

当H代表受电弓10a的实际高度；P代表在由线传感器20捕获的图像中的受电弓10a的位置；n代表像素尺寸；l代表从线传感器20到受电弓10a的距离；及f代表线传感器20的镜头的焦距时，在它们之间的关系可用如下公式(1)表达：

H∶P×n＝l∶f...(1)。

通过扩展这个公式，得到如下公式(2)：

H＝(l×P×n)/f...(2)。

通过使用这个公式(2)得到受电弓10a的实际高度。然而，在进行该计算时，镜头的焦距f、从线传感器20到受电弓10a的距离l等需要被事先测量，存在操作性较差的问题。