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JP2007041730A - Electric wire abnormality detection method, device, and program - Google Patents

Electric wire abnormality detection method, device, and program Download PDF

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JP2007041730A JP2005223450A JP2005223450A JP2007041730A JP 2007041730 A JP2007041730 A JP 2007041730A JP 2005223450 A JP2005223450 A JP 2005223450A JP 2005223450 A JP2005223450 A JP 2005223450A JP 2007041730 A JP2007041730 A JP 2007041730A
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electric wire
image
wire
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JP2005223450A
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Ryuichi Ishino
隆一 石野
Fujio Tsutsumi
富士雄 堤
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Central Research Institute of Electric Power Industry
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Central Research Institute of Electric Power Industry
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly perform processing by reducing the labor of an operator in the case of checking electric wire abnormality. <P>SOLUTION: In the segmentation processing of an electric wire section from an original image 1 in a method for detecting the abnormality of an electric wire in image processing from an original image 1 obtained by photographing an electric wire, the inclinations of electric wires are compared when determining the location of an electric wire whose segmentation processing should be executed, and when the scales of those inclinations are different by more than a fixed value, it is judged that the detection of the electric wire has failed, and a retrieval region 3 of the electric wire is extended to retrieve the electric wire again, and the template pattern of the electric wire to be referenced is changed, and the retrieval of the electric wire is operated again Thus, the tracing capability of the electric wire can be improved, and that the quick abnormality detection of the electric wire can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像処理の方法および装置およびプログラムに関する。更に詳述すると本発明は、画像処理により電線の形状や色の異常等を検出する方法および装置およびプログラムに関する。   The present invention relates to an image processing method, apparatus, and program. More specifically, the present invention relates to a method, apparatus, and program for detecting an abnormality in the shape and color of an electric wire by image processing.

送電線の保守および管理のために、ヘリコプターによる送電線の巡視点検が従来行われている。この点検の目的の一つは、雷撃等により損傷を受けた電線の異常箇所の早期発見である。電線異常箇所の早期発見は、電力供給の信頼度の維持に不可欠となっている。点検は、ヘリコプターに搭載したビデオカメラで電線を撮影した後、ビデオ映像を再生し、作業者がこのビデオ映像を目視観察することで行なわれている。作業者は、電線の一部が切れてしまっている素線切れや将来素線切れを起こす可能性のあるアーク痕の有無などを確認する。電線の異常箇所の見落としを減らすために、ビデオ映像のスロー再生によるチェックや、作業者二人によるダブルチェックが行われる場合もある。   In order to maintain and manage the transmission line, a patrol inspection of the transmission line by a helicopter is conventionally performed. One of the purposes of this inspection is the early detection of abnormal parts of electric wires damaged by lightning strikes. Early detection of abnormalities in wires is essential for maintaining the reliability of power supply. The inspection is performed by photographing the electric wire with a video camera mounted on the helicopter, playing the video image, and visually observing the video image by the operator. The operator confirms whether or not there is a broken wire that has a part of the electric wire cut or an arc mark that may cause a broken wire in the future. In order to reduce oversight of the abnormal part of the electric wire, a check by slow reproduction of the video image or a double check by two workers may be performed.

電線が撮影された画像から電線部分の画像を切り出し、画像処理により切り出した画像に対して電線の異常を検出する技術が提案されている(特許文献1参考)。電線の形状の異常を自動検出することにより、作業者の労力を軽減し、処理を高速化するものである。   A technique has been proposed in which an image of a wire portion is cut out from an image taken of the wire and an abnormality of the wire is detected in the image cut out by image processing (see Patent Document 1). By automatically detecting an abnormality in the shape of the electric wire, the labor of the operator is reduced and the processing speed is increased.

特開2005−57956号公報JP 2005-57956 A

しかしながら、特許文献1の技術は、撮影画像の中央部分の画像処理をおこなうことにより電線の検出を行うものである。したがって、電線が画面の端の部分にしか撮影されていない場合、即ち、電線が画像の中央部分に撮影されていない場合などに追跡ができなくなり、システムが一旦停止してしまう問題点があった。また、撮影画像の背景の影響により、電線の検出が正確に行えないという問題点があった。また、追跡ができなくなった場合に、追跡ができているかどうかを判断する機能がなく、追跡ができなくなった場合に作業者が再度、電線位置の設定作業をし直さなければならず煩雑であるという問題点があった。   However, the technique of patent document 1 detects an electric wire by performing image processing of the center part of a picked-up image. Therefore, when the electric wire is only photographed at the edge portion of the screen, that is, when the electric wire is not photographed at the center portion of the image, tracking cannot be performed, and there is a problem that the system temporarily stops. . In addition, there is a problem that the electric wire cannot be detected accurately due to the influence of the background of the photographed image. In addition, when tracking becomes impossible, there is no function to determine whether tracking is possible, and when tracking becomes impossible, the operator has to re-set the wire position again, which is complicated. There was a problem.

また、鉄塔や架線金具などの点検対象の電線以外の画像が現れると電線追尾に失敗し、その都度、作業者介在による修正が必要となるという問題点があった。   In addition, when an image other than the electric wire to be inspected, such as a steel tower or an overhead wire fitting, appears, the electric wire tracking fails, and in each case, there is a problem that correction by operator intervention is necessary.

ヘリコプターにより電線を上空から撮影している以上、ヘリコプターの飛行状況、風などの影響により、電線を画像の中心に捉えられない場合もありうる。このように電線の追尾に失敗するたびに作業者の介在を必要としたのでは、迅速な異常検出処理に資さない。即ち、迅速な異常検出処理のためには、電線の追尾能力の向上が不可欠であり、追尾能力の向上が図れれば、作業者が設定作業をする回数を減らすことができ、作業者の労力の軽減を図ることができ、迅速な処理を行うことができる。   As long as the electric wire is photographed from above with a helicopter, the electric wire may not be captured at the center of the image due to the flight status of the helicopter, wind, and the like. Thus, the need for the operator's intervention every time the tracking of the electric wire fails does not contribute to a rapid abnormality detection process. In other words, for rapid abnormality detection processing, it is essential to improve the tracking capability of the wire. If the tracking capability can be improved, the number of times the operator performs setting work can be reduced, and the labor of the operator is reduced. Can be reduced, and quick processing can be performed.

ヘリコプターによる撮影から電線の点検作業が終了するまでの時間は短いほど良いのは言うまでもない。短ければ、現地で確認する必要のあるような重大な問題を早期に対処でき、リスクを軽減できるからである。   Needless to say, the shorter the time from the shooting by the helicopter to the completion of the wire inspection, the better. This is because if it is short, a serious problem that needs to be confirmed locally can be dealt with early and the risk can be reduced.

そこで、本発明は、特許文献1の発明に比して大幅な追尾能力の向上を可能とすることで、作業者の介在を減らして労力を軽減し、且つ高速な異常検出処理を可能とした電線異常検出方法および装置およびプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention enables a significant improvement in tracking ability compared to the invention of Patent Document 1, thereby reducing labor and reducing labor and enabling high-speed abnormality detection processing. An object of the present invention is to provide an electric wire abnormality detection method, apparatus, and program.

かかる目的を達成するため、請求項1記載の電線異常検出方法は、電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理とを含み、かつ前記対象画像の切り出し処理は、前記原画像に対し予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、前記探索領域を拡大し、再度前記テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定するようにしている。   In order to achieve such an object, the wire abnormality detection method according to claim 1 includes: a target image cutout process for cutting out a portion where an electric wire is photographed from the original image with respect to an original image obtained by photographing the wire; Including an edge detection process, an ideal outline estimation process, a shape abnormality detection process, or a color abnormality detection process for the target image cut out by the image cut-out process, and the target image In the cut-out process, a search area is set in advance for the original image, an image of the electric wire to be searched is stored in a storage device in advance as a template, and an area most similar to the template is searched for in the search area. And the inclination of the electric wire photographed in the immediately preceding frame image is compared with the search result, and the difference in inclination is not less than a preset threshold value. It is determined that the search fails in the wire when the said expanded search area, so that to estimate the moving position of the wire by searching a region most similar again the template in said search area.

また、請求項6記載の電線異常検出装置は、電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理部と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理部とを備え、かつ前記対象画像の切り出し処理部は、予め前記原画像に対し探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、前記探索領域を拡大し、再度前記テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定するものである。   The wire abnormality detection device according to claim 6 is a target image cut-out processing unit that cuts out a portion of the original image from which the electric wire is photographed with respect to the original image in which the wire is photographed, and the target image cut-out process. A wire abnormality detection processing unit that performs edge detection processing, ideal contour estimation processing, shape abnormality detection processing, or color abnormality detection processing on the target image cut out by the above, and the target image clipping processing unit Sets a search area for the original image in advance, stores an image of the electric wire to be searched as a template in a storage device in advance, searches for an area most similar to the template in the search area, and moves the electric wire Estimate the position, compare the inclination of the electric wire captured in the previous frame image with the search result, and if the difference in inclination is greater than or equal to a preset threshold It is determined that the search fails, the expanded search area, in which to search an area most similar to again the template in the search region for estimating the movement position of the wire.

また、請求項11記載の電線異常検出プログラムは、コンピュータを、電線が撮影された原画像に対して予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、前記探索領域を拡大し、再度前記テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し手段と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに、形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理手段として実行させるさせるようにしている。   Further, the electric wire abnormality detection program according to claim 11 sets a search area in advance for the original image in which the electric wire is photographed, and stores in advance a storage device as an image of the electric wire to be searched as a template, An area most similar to the template is searched in the search area to estimate the moving position of the electric wire, and the inclination between the electric wire photographed in the immediately preceding frame image and the search result is compared. If it is equal to or greater than the set threshold, it is determined that the search for the electric wire has failed, the search area is expanded, and the area most similar to the template is searched again in the search area to estimate the moving position of the electric wire. Then, a target image cutout unit that cuts out a portion of the original image where the electric wire is photographed, and an edge detection is performed on the target image cut out by the target image cutout process. And processing, the ideal contour estimation processing, as well, and so as to be executed as a wire abnormality detection processing means for performing a shape abnormality detection processing or color abnormality detection processing.

したがって、電線が撮影された対象画像から電線部分の切り出し処理において、電線の探索を行う際に、予め電線の探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め主記憶領域に記憶させ、記憶されたテンプレートと類似する領域を探索領域内で探索して電線の移動位置を推定する。さらに直前のフレーム画像での電線の傾きと処理を行っているフレーム画像で推定された電線の傾きとを比較し、傾きの大きさが一定以上異なっていれば、電線の検出に失敗したものとして再度電線の探索領域を拡大して再度電線部分の探索を行うこととして、電線の追尾能力の向上を図っている。   Therefore, when searching for an electric wire in the process of cutting out an electric wire portion from a target image in which the electric wire is photographed, an electric wire search area is set in advance, and the electric wire image to be searched is stored in advance in the main storage area as a template. Then, an area similar to the stored template is searched in the search area to estimate the moving position of the electric wire. In addition, the wire inclination in the previous frame image is compared with the wire inclination estimated in the frame image being processed. By re-expanding the electric wire search area and searching for the electric wire portion again, the tracking ability of the electric wire is improved.

請求項2記載の電線異常検出方法は、電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理とを含み、かつ前記対象画像の切り出し処理は、前記原画像に対し予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索するようにしている。   The wire abnormality detection method according to claim 2 is cut out by a target image cut-out process for cutting out a portion of the original image where the electric wire is shot from the original image where the wire is shot, and a cut-out process of the target image. The target image includes edge detection processing, ideal contour estimation processing, shape abnormality detection processing or color abnormality detection processing, and the target image cut-out processing includes the original image The search area is set in advance, the image of the electric wire to be searched is stored in the storage device in advance as a template, the area most similar to the template is searched in the search area to estimate the moving position of the electric wire, Furthermore, compare the slope between the wire taken in the previous frame image and the search result, and if the difference in slope is greater than or equal to a preset threshold, the wire search fails It is determined that, with reference to the template of another wire previously stored, so that searching for a region that is most similar again the template by the search region.

また、請求項7記載の電線異常検出装置は、電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理部と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理部とを備え、かつ前記対象画像の切り出し処理部は、予め前記原画像に対し探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索するものである。   The electric wire abnormality detection device according to claim 7 is a target image cut-out processing unit that cuts out a portion of the original image where the electric wire is photographed from the original image obtained by photographing the electric wire, and the target image cut-out process. A wire abnormality detection processing unit that performs edge detection processing, ideal contour estimation processing, shape abnormality detection processing, or color abnormality detection processing on the target image cut out by the above, and the target image clipping processing unit Sets a search area for the original image in advance, stores an image of the electric wire to be searched as a template in a storage device in advance, searches for an area most similar to the template in the search area, and moves the electric wire Estimate the position, compare the inclination of the electric wire captured in the previous frame image with the search result, and if the difference in inclination is greater than or equal to a preset threshold It is determined that the search fails, by referring to the template of another wire previously stored, it is to explore an area most similar to again the template in the search region.

また、請求項12記載の電線異常検出プログラムは、コンピュータを、電線が撮影された原画像に対して予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し手段と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに、形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理手段として実行させるようにしている。   Further, the electric wire abnormality detection program according to claim 12 sets a search area in advance for an original image in which an electric wire is photographed, and stores in advance a storage device as an image of an electric wire to be searched, An area most similar to the template is searched in the search area to estimate the moving position of the electric wire, and the inclination between the electric wire photographed in the immediately preceding frame image and the search result is compared. If it is equal to or greater than the set threshold value, it is determined that the wire search has failed, the other wire template stored in advance is referenced, and the region most similar to the template is searched again in the search region. Estimating the moving position of the electric wire and extracting the target image from the original image, and the pair extracted by the target image cutting process An edge detection process on the image, the ideal contour estimation processing, as well, and so as to run as a wire abnormality detection processing means for performing a shape abnormality detection processing or color abnormality detection processing.

したがって、電線異常検出方法において電線が撮影された対象画像から電線部分の切り出し処理において電線の探索を行う際、予め電線の探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め主記憶領域に記憶させ、記憶されたテンプレートと類似する領域を探索領域内で探索して電線の移動位置を推定する。さらに予め記憶装置に記憶されている電線のテンプレートにおける電線の傾きと処理を行っているフレーム画像で推定された電線の傾きとを比較し、傾きの大きさが一定以上異なっていれば、電線の検出に失敗したものとして予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を探索領域内で探索するようにしている。即ち、電線の追尾に失敗した場合でも参照するテンプレートを変更して、再度電線の探索を行うこととして、電線の追尾能力を向上を図っている。   Therefore, when searching for an electric wire in the process of cutting out an electric wire part from the target image obtained by photographing the electric wire in the electric wire abnormality detection method, an electric wire search region is set in advance, and an image of the electric wire that is the search target is stored in advance as a template. An area similar to the stored template is searched in the search area, and the moving position of the electric wire is estimated. Furthermore, the wire inclination in the wire template pre-stored in the storage device is compared with the wire inclination estimated from the frame image being processed. With reference to another wire template stored in advance as a failure in detection, an area most similar to the template is searched again in the search area. That is, even if the tracking of the electric wire fails, the tracking ability of the electric wire is improved by changing the template to be referenced and searching for the electric wire again.

請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載の電線異常検出方法において、前記テンプレートは、前記対象画像の切り出し処理を行う際に主記憶装置に記憶され、一定のフレーム経過毎に、該テンプレートを自動更新するようにしている。また、請求項8記載の発明は、請求項6または7に記載の電線異常検出装置において、前記テンプレートは、前記対象画像の切り出し処理を行う際に主記憶装置に記憶され、一定のフレーム経過毎に、該テンプレートを自動更新するものである。   The invention according to claim 3 is the electric wire abnormality detection method according to claim 1 or 2, wherein the template is stored in a main storage device when the target image is cut out, and every time a certain frame passes, The template is automatically updated. The invention according to claim 8 is the electric wire abnormality detection device according to claim 6 or 7, wherein the template is stored in the main storage device when the target image is cut out, and every predetermined frame has elapsed. In addition, the template is automatically updated.

したがって、電線のテンプレートを一定のフレーム数毎に自動で更新することとしているので、作業者が電線のテンプレートを追加する作業を行う必要がなくなり、初めに電線の位置を設定すれば、それ以降は操作を行う必要がないこととしている。   Therefore, since the wire template is automatically updated every certain number of frames, it is not necessary for the operator to perform the work of adding the wire template. There is no need to perform any operation.

請求項4記載の発明は、請求項1または2に記載の電線異常検出方法において、前記探索領域の設定は、電線が撮影された原画像のうち最初のフレームの画像に対して予め設定し、次のフレームの画像の処理からは、直前のフレームでの電線の探索結果の中点を前記探索領域の中心位置とするようにしている。また、請求項9記載の発明は、請求項6または7に記載の電線異常検出装置において、前記探索領域の設定は、電線が撮影された原画像のうち最初のフレームの画像に対して予め設定し、次のフレームの画像の処理からは、直前のフレームでの電線の探索結果の中点を前記探索領域の中心位置とするものである。   The invention according to claim 4 is the electric wire abnormality detection method according to claim 1 or 2, wherein the setting of the search area is set in advance for an image of the first frame in the original image in which the electric wire is photographed, From the processing of the image of the next frame, the midpoint of the electric wire search result in the immediately preceding frame is set as the center position of the search area. The invention according to claim 9 is the wire abnormality detection device according to claim 6 or 7, wherein the search area is set in advance for the image of the first frame in the original image in which the wire is photographed. Then, from the processing of the image of the next frame, the midpoint of the electric wire search result in the immediately preceding frame is set as the center position of the search area.

したがって、前のフレームでの電線の中点を、次のフレームでの電線の探索領域の中心とすることで、撮影画像中の電線位置がずれた場合であっても電線を探索することができるようにしている。フレームごとに徐々に画像中の電線の撮影位置がずれていくような場合であっても、電線を探索することができるものとしている。   Therefore, by setting the midpoint of the electric wire in the previous frame as the center of the electric wire search area in the next frame, the electric wire can be searched even when the electric wire position in the captured image is shifted. I am doing so. Even when the shooting position of the electric wire in the image gradually shifts from frame to frame, the electric wire can be searched.

請求項5記載の発明は、請求項1または2に記載の電線異常検出方法において、電線が撮影された原画像のうち、電線の検出に無関係な画像を予めタイムコードを指定することにより除去し、前記電線の検出に無関係な画像を除去した上で前記対象画像の切り出し処理をおこなうようにしている。また、請求項10記載の発明は、請求項6または7に記載の電線異常検出装置において、電線が撮影された原画像のうち、電線の検出に無関係な画像を予めタイムコードを指定することにより除去し、前記電線の検出に無関係な画像を除去した上で前記対象画像の切り出し処理をおこなうものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the electric wire abnormality detection method according to the first or second aspect, an image irrelevant to the detection of the electric wire is removed from the original image obtained by photographing the electric wire by designating a time code in advance. Then, after removing an image irrelevant to the detection of the electric wire, the target image is cut out. According to a tenth aspect of the present invention, in the electric wire abnormality detection device according to the sixth or seventh aspect, by specifying a time code in advance for an image irrelevant to the detection of the electric wire among the original images taken of the electric wires. The target image is cut out after removing the image unrelated to the detection of the electric wire.

したがって、予め電線が撮影された画像のうち、鉄塔部分などの電線の検出に無関係な画像が撮影されている画像を、タイムコードを指定して除いておくことにより、電線の追尾に無関係の画像を予め除去することができることとしている。   Therefore, images that are irrelevant to the tracking of the electric wire are excluded by specifying the time code and removing the images that are irrelevant to the detection of the electric wire such as the steel tower portion among the images in which the electric wires are previously captured. Can be removed in advance.

以上説明したように、請求項1記載の電線異常検出方法、請求項6記載の電線異常検出装置、請求項11記載の電線異常検出プログラムによれば、撮影画像において電線の急な移動があり、撮影画像における電線の位置が大幅に移動した場合でも、電線の検出を正確に行うことができる。即ち、電線の追尾失敗をなくして、電線の追尾能力を向上させることにより、作業者の介在をなくし、作業者の労力を軽減することができる。   As described above, according to the wire abnormality detection method according to claim 1, the wire abnormality detection device according to claim 6, and the wire abnormality detection program according to claim 11, there is a sudden movement of the wire in the photographed image, Even when the position of the electric wire in the captured image has moved significantly, the electric wire can be detected accurately. That is, by eliminating the failure in tracking the electric wire and improving the tracking capability of the electric wire, the operator's intervention can be eliminated and the labor of the operator can be reduced.

請求項2記載の電線異常検出方法、請求項7記載の電線異常検出装置、請求項12記載の電線異常検出プログラムによれば、日照条件や、背景画像等の撮影環境の影響により、従来であれば電線の探索を行うのが困難な撮影環境においても、予め他の電線のテンプレートを別途記憶させておいて比較を行うことにより、撮影環境によらず電線の検出を正確に行うことができ、電線の追尾失敗をなくして、電線の追尾能力を向上させることにより、作業者の介在をなくし、作業者の労力を軽減することができる。   According to the wire abnormality detection method according to claim 2, the wire abnormality detection device according to claim 7, and the wire abnormality detection program according to claim 12, the conventional method is affected by the effects of shooting conditions such as sunshine conditions and background images. Even in a shooting environment where it is difficult to search for electric wires, it is possible to accurately detect the wires regardless of the shooting environment by separately storing templates of other electric wires in advance and comparing them. By eliminating the tracking failure of the electric wire and improving the tracking capability of the electric wire, the operator's intervention can be eliminated and the labor of the operator can be reduced.

請求項3記載の電線異常検出方法、請求項8記載の電線異常検出装置によれば、初期設定を行えば、それ以降操作を行う必要がないので作業者の介在をなくし、作業者の労力を軽減することができ、かつ迅速な電線異常検出処理を行うことができる。   According to the wire abnormality detection method according to claim 3 and the wire abnormality detection device according to claim 8, if the initial setting is performed, it is not necessary to perform the operation thereafter, so that the operator's intervention is eliminated and the labor of the operator is reduced. It is possible to reduce the electric wire abnormality detection process.

請求項4記載の電線異常検出方法、請求項9記載の電線異常検出装置によれば、フレームごとに徐々に画像中の電線の撮影位置がずれていくような場合であっても、容易に電線を探索することができ、探索のためのデータ処理量を減らすことができるので迅速な電線異常検出処理を行うことができる。   According to the wire abnormality detection method according to claim 4 and the wire abnormality detection device according to claim 9, even if the shooting position of the wire in the image is gradually shifted for each frame, the wire is easily Can be searched, and the amount of data processing for searching can be reduced, so that a rapid electric wire abnormality detection process can be performed.

請求項5記載の電線異常検出方法、請求項10記載の電線異常検出装置によれば、電線の追尾に無関係の画像を予め除去することができるので、処理するデータ量を軽減することができ、迅速な電線異常検出処理を行うことができる。   According to the wire abnormality detection method according to claim 5 and the wire abnormality detection device according to claim 10, since an image irrelevant to tracking of the wire can be removed in advance, the amount of data to be processed can be reduced, A rapid electric wire abnormality detection process can be performed.

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

図1から図43に本発明の電線異常検出方法および装置およびプログラムの実施の一形態を示す。この電線異常検出方法は、例えば図11に示すように、電線が撮影された原画像を得る前処理(S1)と、原画像から電線部分の領域を切り出す処理(S2)と、切り出した対象画像に対して電線の異常を検出する処理(S3)と、対象画像が上手く切り出せなかった画像や電線の異常が検出された画像出力する処理(S4)からなる。   1 to 43 show an embodiment of an electric wire abnormality detection method and apparatus and program according to the present invention. For example, as shown in FIG. 11, the wire abnormality detection method includes pre-processing (S1) for obtaining an original image in which a wire is photographed, processing (S2) for cutting out a region of a wire portion from the original image, and a cut-out target image. In contrast, the process includes a process of detecting an abnormality of the electric wire (S3), and a process of outputting an image in which the target image has not been successfully cut out or an abnormality of the electric wire is detected (S4).

前処理(S1)は、ビデオカメラまたは映像が記録された媒体から、電線が撮影された撮影画像データを読み込み、ハードディスク等の外部記憶装置に画像データを記録する処理を行うものである。尚、撮影画像データは本装置とは、別途設けられた記憶装置に記録をして、インターネット網等を通じて取得するようにしても良い。   The preprocessing (S1) is a process of reading captured image data obtained by capturing an electric wire from a video camera or a medium on which video is recorded, and recording the image data in an external storage device such as a hard disk. The photographed image data may be recorded in a storage device provided separately from the present apparatus and acquired through the Internet network or the like.

点検対象である電線が撮影された画像として、例えば本実施形態では、ヘリコプターに搭載したビデオカメラで撮影した電線の空撮映像を利用している。ビデオカメラは例えば毎秒30フレームの画像を生成するものとしている。ビデオカメラより得られる各フレーム画像は、前処理において、コンピュータでの処理が可能なRGBのカラーモデルに変換され、さらに処理の簡素化および高速化等のために8ビットのグレースケール画像に変換される。上記のように変換された各フレーム画像を本実施形態における原画像とする。原画像を構成する各画素は、色情報値として、0(黒)〜255(白)までの256階調の明るさの値(輝度値)を有する。原画像の解像度は、例えば水平方向画素数を640画素とし、垂直方向画素数を480画素としている。但し、原画像はグレースケール画像に限定されずカラー画像であっても良く、また解像度も上記の例に限定されるものではない。   For example, in the present embodiment, an aerial image of a wire taken by a video camera mounted on a helicopter is used as an image of the wire that is the inspection target. For example, the video camera generates an image of 30 frames per second. Each frame image obtained from the video camera is converted into an RGB color model that can be processed by a computer in the pre-processing, and further converted into an 8-bit grayscale image in order to simplify and speed up the processing. The Each frame image converted as described above is used as an original image in this embodiment. Each pixel constituting the original image has a brightness value (luminance value) of 256 gradations from 0 (black) to 255 (white) as a color information value. The resolution of the original image is, for example, 640 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction. However, the original image is not limited to a gray scale image and may be a color image, and the resolution is not limited to the above example.

以下、本実施形態では、画面水平方向を電線長手方向とし、画面垂直方向を電線横断方向とする。尚、電線が画面の上下方向にわたって撮影されているような場合には、画面垂直方向を電線長手方向とし、画面水平方向を電線横断方向として良い。尚、撮影画像には、必ずしも電線が画像の左端から右端、または、上端から下端まで撮影されている必要はなく、画像の端のみに電線が撮影されている画像を含んでいてもよく、また、電線の以外の部分、例えば、鉄塔部分の画像を含んでいても良い。   Hereinafter, in the present embodiment, the screen horizontal direction is the electric wire longitudinal direction, and the screen vertical direction is the electric wire transverse direction. When the electric wire is photographed in the vertical direction of the screen, the vertical direction of the screen may be the longitudinal direction of the electric wire, and the horizontal direction of the screen may be the horizontal direction of the electric wire. The photographed image does not necessarily have to be photographed from the left end to the right end of the image or from the top end to the bottom end, and may include an image in which the wire is photographed only at the end of the image. An image of a portion other than the electric wire, for example, a steel tower portion may be included.

前処理(S1)により、外部記憶装置等に記録された電線が撮影された画像データを、以降の対象画像の切り出し処理(S2)、電線異常検出処理(S3)により処理することにより、電線異常検出をおこなうものである。尚、本実施形態では、電線が撮影された撮影画像データの読み込みを行いながら、撮影画像の1フレームのデータごとに、対象画像の切り出し処理(S2)と電線異常検出処理(S3)を行うことより電線の異常検出を行うものである。   By processing the image data obtained by photographing the electric wire recorded in the external storage device or the like by the preprocessing (S1) by the subsequent target image cutout processing (S2) and electric wire abnormality detection processing (S3), The detection is performed. In this embodiment, the target image cut-out process (S2) and the wire abnormality detection process (S3) are performed for each frame of data of the photographed image while reading the photographed image data obtained by photographing the wire. The wire abnormality is detected more.

また、本実施形態においては電線を撮影する際、電線の画像の記録に加えて時間情報(以下、タイムコードという)を画像に対応させて記録することとしている。例えば、本実施形態においては、画像の記録を行う際に同時に1フレームごとにタイムコードを記録して、該フレームが何分何秒の何枚目(毎秒30フレームのうち)の画像であるかを記録することとしている。尚、タイムコードの記録方法は、上記の方法に限られるものではなく、例えば、フレームごとに通し番号を付与するようにしても良く、また実際の撮影時刻を記録するようにしても良い。   In the present embodiment, when photographing an electric wire, in addition to recording an image of the electric wire, time information (hereinafter referred to as a time code) is recorded in association with the image. For example, in this embodiment, when recording an image, a time code is recorded for each frame at the same time, and how many minutes, how many seconds (of 30 frames per second) the image is. Is going to be recorded. The time code recording method is not limited to the above method. For example, a serial number may be assigned for each frame, or the actual photographing time may be recorded.

図35(a)〜(c)に撮影画像の一例を示す。実際の撮影画像には、例えば、図35(a)、(b)に示すように電線以外の部分が含まれている。図35(b)は、鉄塔部分の画像である。このような画像に対して、対象画像の切り出し処理(S2)を行っても、電線検出することができず、誤って検出したりすることも起こりうる。また、無駄なデータ処理を行っていることとなるので迅速な処理に資さない。このような画像は可能な限り、データ処理前に除外しておくことが望ましい。   An example of the photographed image is shown in FIGS. For example, as shown in FIGS. 35A and 35B, the actual captured image includes a portion other than the electric wire. FIG. 35B is an image of a steel tower portion. Even if the target image cut-out process (S2) is performed on such an image, the electric wire cannot be detected and may be detected erroneously. Further, since wasteful data processing is performed, it does not contribute to quick processing. It is desirable to exclude such images before data processing as much as possible.

前処理(S1)において電線の撮影画像を読み込む際に、タイムコードを指定することにより、電線の異常検出に関係ない画像を除くことができる。具体的には、記録されたタイムコードの異常検出に無関係な画像の開始フレームと終了フレームを指定し、該タイムコードを入力することにより、その間の画像を対象画像の切り出し処理(S2)以下の処理を行わないようにすることができる。これにより、電線の異常検出に関係ない画像を除くことができ、処理の迅速化が図ることができる。尚、タイムコードの指定方法は、上記の方法に限られるものではなく、例えば、電線部分が撮影されたタイムコードの開始フレームと終了フレームを指定して、その部分の処理を行うようにしても良い。   By specifying the time code when reading the captured image of the wire in the preprocessing (S1), an image that is not related to the detection of the abnormality of the wire can be removed. Specifically, a start frame and an end frame of an image irrelevant to the detection of an abnormality in the recorded time code are designated, and the time code is input, so that the image between them is cut out from the target image (S2). It is possible to prevent processing. As a result, images that are not related to the detection of the abnormality of the electric wires can be removed, and the processing can be speeded up. Note that the method of specifying the time code is not limited to the above method. For example, the start code and the end frame of the time code at which the wire portion is photographed are specified and the portion is processed. good.

本実施形態では、例えば、ビデオの撮影時に、電線の径間ごとの開始画像と終了画像のタイムコードを予め記憶装置に記憶させておくことで、その間のフレーム画像についてだけ、監視対象とすることができる。これにより、電線の異常検出に無関係な画像、例えば、鉄塔部分の撮影画像を検査の対象から外すことができ、電線の異常検出に無関係な画像が撮影されたフレームについての処理を省略できる。また、鉄塔部分などの電線が撮影されていない撮影画像に対して、対象画像の切り出し処理(S2)を行った場合に、電線部分の切り出しができずに処理が停止して、再度、作業者によりテンプレートの追加処理を行うといった労力を予め減らすことができる。このため、作業者の介在を減らして、迅速な電線異常検出処理を行うことができるものである。   In the present embodiment, for example, at the time of video shooting, the time code of the start image and the end image for each span of the wire is stored in the storage device in advance, so that only the frame image between them is to be monitored. Can do. Thereby, an image irrelevant to the abnormality detection of the electric wire, for example, a photographed image of the steel tower portion can be excluded from the inspection target, and the process on the frame where the image irrelevant to the abnormality detection of the electric wire is taken can be omitted. In addition, when the target image cut-out process (S2) is performed on a captured image in which an electric wire such as a steel tower portion is not shot, the electric wire portion cannot be cut out, and the process is stopped. Thus, it is possible to reduce in advance the effort of performing template addition processing. For this reason, the operator's intervention can be reduced and a rapid electric wire abnormality detection process can be performed.

次に、対象画像の切り出し処理(S2)を行う。これは原画像から電線が撮影された部分を切り出す処理を行うものである。これにより、電線の異常を検出する処理(S3)を行う際のデータ処理量を大幅に減らすことができるものである。即ち、細長い電線が撮影された部分は原画像の中のごく一部であるため、原画像全体に対してエッジ検出処理(S306)を行なっても、エッジ検出精度に余り寄与しないばかりか多大な処理時間がかかってしまう。このため、まず本実施形態のように原画像の中から電線が撮影された部分を切り出す処理(S2)を行ない、当該切り出された領域を対象画像として記憶装置に記憶し、当該対象画像に対してエッジ検出処理(S306)を行なうことで、処理時間を大幅に短縮することとしている。   Next, a target image cut-out process (S2) is performed. This is a process of cutting out the portion where the electric wire was photographed from the original image. Thereby, the data processing amount at the time of performing the process (S3) which detects abnormality of an electric wire can be reduced significantly. That is, since the portion where the elongated electric wire is photographed is a very small part of the original image, even if the edge detection process (S306) is performed on the entire original image, it does not contribute much to the edge detection accuracy. Processing time will be required. For this reason, first, as in the present embodiment, a process (S2) of cutting out the portion where the electric wire was photographed from the original image is performed, the cut out region is stored as a target image in the storage device, and the target image is stored. By performing the edge detection process (S306), the processing time is greatly reduced.

本実施形態の対象画像の切り出し処理(S2)では、例えば図12に示すように、水平方向範囲および垂直方向範囲が予め定められた探索領域を原画像の電線長手方向である水平方向に3箇所以上分布させるとともに、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め与え(S202)、テンプレートと最も類似する領域を各探索領域内で探索し(S206)、各探索領域についての探索結果が予め定めた規則性を満たすか否かを判断し、当該規則性を満たす探索結果を少なくとも含む画像を原画像から切り出して対象画像とするようにしている(S209)。   In the target image cut-out process (S2) of the present embodiment, as shown in FIG. 12, for example, three search areas in which the horizontal range and the vertical range are predetermined are arranged in the horizontal direction, which is the wire longitudinal direction of the original image. In addition to the above distribution, an image of the electric wire to be searched is given in advance as a template (S202), an area most similar to the template is searched in each search area (S206), and a search result for each search area is predetermined. It is determined whether or not regularity is satisfied, and an image including at least a search result satisfying the regularity is cut out from the original image to be a target image (S209).

本実施形態における探索領域は、例えば図28に示すように縦長とし、その水平方向範囲の画素数Xはテンプレートの水平方向画素数と同じとし、垂直方向範囲の画素数Yはテンプレートの垂直方向画素数よりも大きく且つ原画像の垂直方向画素数以下としている。ここで、図28および図29中の符号1は原画像を示し、符号2はテンプレートを示し、符号3は探索領域を示し、符号4は電線の画像を示している。但し、探索領域の大きさは上記例に限定されるものではない。また、本実施形態における探索領域は、例えば図29に示すように電線長手方向である水平方向に予め定めた距離をおいて3箇所分布させるようにしている。但し、探索領域の数は3つ以上であっても良い。   The search area in the present embodiment is, for example, vertically long as shown in FIG. 28, the number of pixels X in the horizontal direction range is the same as the number of horizontal pixels in the template, and the number of pixels Y in the vertical range is the vertical direction pixels of the template. The number of pixels is larger than the number and equal to or less than the number of pixels in the vertical direction of the original image. Here, reference numeral 1 in FIGS. 28 and 29 indicates an original image, reference numeral 2 indicates a template, reference numeral 3 indicates a search area, and reference numeral 4 indicates an image of an electric wire. However, the size of the search area is not limited to the above example. In addition, for example, as shown in FIG. 29, the search areas in the present embodiment are distributed at three places with a predetermined distance in the horizontal direction that is the longitudinal direction of the electric wire. However, the number of search areas may be three or more.

本実施形態では、原画像をTVレート(30画像/秒)で取り込みを行っている。即ち、33ミリ秒毎に静止画の取り込みを行っている。通常は33ミリ秒の間では、撮影された電線の画像内での位置は大きく変化することはないとも考えられるが、撮影画像はヘリコプターにより電線を上空から撮影されるものであるので、突風などの影響により画像内での電線の撮影位置が大幅に移動し、画面の端にしか電線が撮影されていない画像も存在する。例えば、図30に画面の端にしか電線が撮影されていない画像の一例を示す。このように、撮影画像のうち画像のフレームによっては、電線を画像の中心に捉えていない画像も存在する。従って、このような画像に対して、特許文献1の技術のように画面の中央部分についてのみ画像の処理を行うようにしていたのでは、電線の検出をすることができない。図31に従来の探索領域を示した図の一例を示す。この問題を解消するためには、画像全体についてデータ処理を行えばよいが、データ処理量が膨大となり、迅速に処理を行うことができない。   In this embodiment, an original image is captured at a TV rate (30 images / second). That is, a still image is captured every 33 milliseconds. Normally, it is considered that the position of the photographed electric wire in the image does not change significantly within 33 milliseconds, but the photographed image is taken from above the electric wire by a helicopter, so a gust of wind etc. Due to the influence of the above, there is an image in which the electric wire shooting position in the image is greatly moved and the electric wire is imaged only at the edge of the screen. For example, FIG. 30 shows an example of an image in which an electric wire is photographed only at the edge of the screen. Thus, depending on the frame of the image, there may be an image in which the electric wire is not captured at the center of the image. Therefore, for such an image, if the image processing is performed only for the central portion of the screen as in the technique of Patent Document 1, the electric wire cannot be detected. FIG. 31 shows an example of a diagram showing a conventional search area. In order to solve this problem, data processing may be performed on the entire image, but the amount of data processing becomes enormous and the processing cannot be performed quickly.

そこで、本実施形態においては、例えば図32に示すように、原画像から切り出した電線の対象画像から、電線長手方向である電線の始点・終点を求め、次に、求めた始点・終点から中点を求め、その中点を記録し、次のフレームの探索領域の3点の中心位置とすることとしている。具体的には、電線の切り出しを行う際(S209)に、探索領域の3点の位置を結ぶ直線を引き、その直線と画像の端との交点となる2点を求め、その中点を計算することとしている。これにより、電線の位置が画像の中心から徐々にずれていってしまった場合であっても、探索領域も電線の位置の移動に伴って移動することになるので、電線の追跡が可能となる。このように処理する画像毎に電線の探索位置を動かすことで、電線の位置が画像の中心から徐々にずれていってしまった場合にも電線の追尾を可能としている。   Therefore, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 32, the starting point / end point of the electric wire in the longitudinal direction of the electric wire is obtained from the target image of the electric wire cut out from the original image, and then the middle point from the obtained starting point / end point is obtained. A point is obtained, the midpoint is recorded, and the center position of the three points in the search area of the next frame is determined. Specifically, when cutting out the electric wire (S209), a straight line connecting the positions of the three points in the search area is drawn, and two points that are the intersections of the straight line and the end of the image are obtained, and the midpoint is calculated. To do. As a result, even when the position of the electric wire is gradually shifted from the center of the image, the search area moves with the movement of the position of the electric wire, so that the electric wire can be traced. . By moving the electric wire search position for each image to be processed in this way, the electric wire can be tracked even when the electric wire position is gradually shifted from the center of the image.

探索領域内におけるテンプレートと同じ大きさの領域(以下、候補領域と呼ぶ。)と、テンプレートとの類似度の計算には、例えば二乗誤差による相違度を用いる。この場合、テンプレートの座標(x、y)の輝度値をv(x、y)とし、候補領域の座標(x、y)の輝度値をv’(x、y)とすると、相違度errは次式で求められる。   For example, the degree of difference due to a square error is used to calculate the similarity between an area having the same size as the template in the search area (hereinafter referred to as a candidate area) and the template. In this case, if the brightness value of the template coordinates (x, y) is v (x, y) and the brightness value of the candidate area coordinates (x, y) is v ′ (x, y), the dissimilarity err is It is calculated by the following formula.

この相違度errが最も小さくなる候補領域を、探索領域内においてテンプレートと最も類似した領域、即ち探索結果とする。但し、候補領域とテンプレートとの類似度の計算方法は上記例に限定されない。例えば類似度の計算に相互相関を用いたり、周波数領域での類似性を判定するなどの方法を用いることにより、照度変化の影響を軽減した、より安定したテンプレート照合を行うことができる。   A candidate area having the smallest difference err is set as an area most similar to the template in the search area, that is, a search result. However, the method of calculating the similarity between the candidate area and the template is not limited to the above example. For example, by using a method such as using cross-correlation for similarity calculation or determining similarity in the frequency domain, it is possible to perform more stable template matching with reduced influence of illuminance change.

本実施形態では、探索の成否判定規準となる「探索結果の規則性」として、各探索結果の変位の位相が揃っているか否か、を判断するようにしている。ここでの位相は「位相幾何」で用いられるものを指す。例えば線分で表現される2つの図形の形状が同じであれば、当該2つの図形は位相が同じ、即ち位相が揃っている、と判断する。本実施形態の場合では、3つの探索結果を例えば左から順に第1、第2、第3の探索結果とすると、第1の探索結果と第2の探索結果とを結ぶ線分の傾きと、第2の探索結果と第3の探索結果とを結ぶ線分の傾きが、同じと見なせれば、位相が揃っていると判断する。各探索結果の変位の位相が揃っているか否かで、探索の成否が判定できる根拠を以下に説明する。即ち、電線は鉄塔部分を除いて他の物体に接触しておらず、物理法則に従って垂れた状態にある。したがって、電線は曲率の極めて小さい曲線形状であり、画面内という小さな範囲ではほぼ直線とみなして問題ない。そのため画面内での電線位置の変位は、ヘリコプターもしくはカメラの動きによる相対的なものである。ヘリコプターは電線に沿って一定速度で飛行を続けており、急激にその進行方向を変えることはない。また、カメラは回転せず上下左右方向のパン(カメラ位置をそのままにして、レンズを左右に動かすこと。)のみを行っている。以上より、電線は時間変化とともに3つの探索領域内で垂直方向に移動し得るが、当該移動は3つの探索領域で揃っているのが通例である。   In the present embodiment, as “regularity of search results” that is a criterion for determining success or failure of search, it is determined whether or not the phases of displacement of search results are aligned. The phase here refers to that used in “topology”. For example, if two graphics expressed by line segments have the same shape, it is determined that the two graphics have the same phase, that is, the phases are aligned. In the case of this embodiment, if the three search results are, for example, the first, second, and third search results in order from the left, the slope of the line segment connecting the first search result and the second search result, If the slopes of the line segments connecting the second search result and the third search result can be regarded as the same, it is determined that the phases are aligned. The reason why the success or failure of the search can be determined depending on whether or not the phases of the displacements of the search results are aligned will be described below. That is, the electric wires are not in contact with other objects except for the steel tower portion, and are in a state of hanging according to the laws of physics. Therefore, the electric wire has a curved shape with a very small curvature, and can be regarded as a straight line within a small range within the screen without any problem. Therefore, the displacement of the wire position in the screen is relative to the movement of the helicopter or camera. The helicopter keeps flying at a constant speed along the electric wire and does not change its advancing direction suddenly. In addition, the camera does not rotate, and only pans in the vertical and horizontal directions (moving the lens left and right while leaving the camera position unchanged). As described above, the electric wire can move in the vertical direction in the three search areas with time change, but the movement is usually aligned in the three search areas.

各探索結果の変位の位相が揃っているか否かを数値的に表現する一例を以下に示す。各探索結果の予め定めた点、例えば各探索結果における中心点の垂直方向の座標位置をそれぞれy1i,y2i,y3iとする。尚、添字i=0,…,pである。ここで、y10,y20,y30を現在の原画像における座標位置とし、y11,y21,y31を1フレーム前の原画像における座標位置とし、y1p,y2p,y3pをpフレーム前の原画像における座標位置とする。そして、次式に基づいて、一定期間におけるy1iとy2iとの距離とy2iとy3iとの距離の差の平均dy12rateを計算し、当該平均dy12rateが予め定めた一定値以内であれば各探索結果の変位の位相が揃っていると判断し、当該一定値を超えた場合に各探索結果の変位の位相が揃っていないと判断する。 An example of numerically expressing whether or not the phase of displacement of each search result is aligned is shown below. Assume that y 1i , y 2i , and y 3i are the vertical coordinate positions of predetermined points of each search result, for example, the center point in each search result. Subscripts i = 0,..., P. Here, y 10 , y 20 , y 30 are the coordinate positions in the current original image, y 11 , y 21 , y 31 are the coordinate positions in the original image one frame before, and y 1p , y 2p , y 3p are The coordinate position in the original image before p frames is used. Then, based on the following formula, an average dy12rate of the difference between the distance between y 1i and y 2i and the distance between y 2i and y 3i in a certain period is calculated, and if the average dy12rate is within a predetermined constant value It is determined that the displacement phases of the search results are aligned, and when the predetermined values are exceeded, it is determined that the displacement phases of the search results are not aligned.

但し、各探索結果の変位の位相が揃っているか否かの判断は、上記計算に基づくものには必ずしも限定されない。例えば、より一般的な以下の計算方法を用いても良い。例えば、上述した垂直方向座標位置y1i,y2i,y3iを用いて、y1=(y10,…,y1p),y2=(y20,…,y2p),y3=(y30,…,y3p)を定義し、y1,y2,y3の相互相関を計算する。ここで、cor12をy1とy2の相互相関ベクトルとし、cor23をy2とy3の相互相関ベクトルとし、cor31をy3とy1の相互相関ベクトルとする。各相互相関ベクトルcor12,cor23,cor31において、最大値がそれぞれj1,j2,j3番目の要素であったとする。これらj1,j2,j3が共に一定値以下である場合に、各探索結果の変位の位相が揃っていると判断し、当該一定値を超えた場合に各探索結果の変位の位相が揃っていないと判断する。尚、位相が完全に揃っている場合は、j1,j2,j3は0となる。この計算方法の場合、より精度良く各探索結果の変位の位相が揃っているか否かを検出できる。但し、数式2に基づく方法と比較して計算時間がかかる。 However, the determination of whether or not the phase of the displacement of each search result is aligned is not necessarily limited to that based on the above calculation. For example, the following more general calculation method may be used. For example, y1 = (y 10 ,..., Y 1p ), y2 = (y 20 ,..., Y 2p ), y3 = (y 30 , y 3i using the above-described vertical coordinate positions y 1i , y 2i , y 3i . .., Y 3p ), and the cross-correlation of y1, y2, and y3 is calculated. Here, cor12 is a cross-correlation vector between y1 and y2, cor23 is a cross-correlation vector between y2 and y3, and cor31 is a cross-correlation vector between y3 and y1. In each cross correlation vector cor12, cor23, cor31, it is assumed that the maximum value is the j1, j2, j3th element, respectively. When these j1, j2, and j3 are both equal to or less than a certain value, it is determined that the phase of the displacement of each search result is aligned, and when the value exceeds the certain value, the phase of the displacement of each search result is not aligned. Judge. Note that j1, j2, and j3 are 0 when the phases are completely aligned. In the case of this calculation method, it is possible to detect whether or not the phase of displacement of each search result is aligned with higher accuracy. However, the calculation time is longer than the method based on Equation 2.

図23に電線の移動位置推定処理を詳細化したフローチャートの一例を示す。上記方法により、各探索結果の変位の位相が揃っていれば、電線追尾成功・失敗処理を行う。また、各探索結果の変位の位相が揃っていない場合は、当該探索が失敗していると考えられるので、変位の位相が揃っていない場合は、直前のフレームでの各探索結果の座標位置と、本フレームでの各座標位置との差(以下、移動ベクトルという)を求める。この移動ベクトルを用いて各探索領域の座標位置を修正した上で、電線の追尾成功失敗判定処理をおこなうものとしている。   FIG. 23 shows an example of a flowchart detailing the moving position estimation process of the electric wire. If the phase of the displacement of each search result is aligned by the above method, wire tracking success / failure processing is performed. Also, if the displacement phases of each search result are not aligned, it is considered that the search has failed, so if the displacement phases are not aligned, the coordinate position of each search result in the immediately preceding frame and Then, a difference (hereinafter referred to as a movement vector) from each coordinate position in this frame is obtained. After correcting the coordinate position of each search area using this movement vector, the tracking success / failure determination process of the electric wire is performed.

図24に電線追尾成功・失敗判定処理を詳細化したフローチャートの一例を示す。特許文献1の技術においては、各探索結果の変位の位相が揃っていない場合や、類似度が定めた基準を満たさない場合は、新たにテンプレートの追加処理を行っていたが、テンプレートの追加処理は、作業者が実際にマウス等のポインティングデバイスを用いてユーザインターフェース画面上の当該原画像中の電線部分を指定する必要があり、当該フレームで処理が一旦停止してしまっていた。これに対し、本発明では、テンプレートの更新処理を作業者の介在をなくして、テンプレートを一定のフレームごとに自動で更新することとしている。これにより、最初に電線の位置を指定すれば、それ以降テンプレートの再登録などの作業者の介在する処理を行わずに電線異常検出処理を行うことができるようにしている。   FIG. 24 shows an example of a flowchart detailing the wire tracking success / failure determination process. In the technique of Patent Literature 1, when the phase of displacement of each search result is not aligned or when the similarity does not satisfy the defined standard, a template addition process is newly performed. The operator actually needs to specify the wire portion in the original image on the user interface screen by using a pointing device such as a mouse, and the processing is temporarily stopped at the frame. On the other hand, according to the present invention, the template update process is automatically updated every fixed frame without operator intervention. As a result, if the position of the electric wire is designated first, the electric wire abnormality detection process can be performed without performing the process involving the operator such as re-registration of the template thereafter.

本実施形態においては、電線追尾に成功した場合に限り、一定のフレーム数ごとに新たに電線のテンプレートパターンを登録することとしている。例えば、100フレームごとに新たにテンプレートパターンを更新するようにしている。テンプレートパターンは、予め登録しておく初期登録テンプレートと一定のフレームごとに更新用テンプレートの2種類を用いることとしている。尚、テンプレートパターンの登録数は、主記憶装置の容量の制約はあるため2種類としているがこれに限られるものではなく、3種類以上用いるようにしても良い。   In the present embodiment, only when the wire tracking is successful, a new wire template pattern is registered every certain number of frames. For example, the template pattern is newly updated every 100 frames. Two types of template patterns are used: an initial registration template registered in advance and an updating template for each fixed frame. Note that the number of registered template patterns is limited to two because there is a limitation on the capacity of the main storage device. However, the number of template patterns is not limited to this, and three or more types may be used.

本実施形態における電線の追尾成功・失敗判定処理では、直前のフレームの画像と比較して、電線の傾きが予め設定した閾値以上であれば、例えば、傾きが約6°(tanθ=0.1)以上であれば電線の追尾に失敗したものと判断することとしている。尚、閾値は任意に設定することができるものであるので、上述の例に限られるものではない。また、電線の傾きは、画像内の電線の始点・終点を求めると同時に、始点・終点の座標位置から、電線の傾きを計算することとしている。   In the electric wire tracking success / failure determination processing in the present embodiment, the inclination is about 6 ° (tan θ = 0.1), for example, if the electric wire inclination is equal to or larger than a preset threshold value compared to the image of the immediately preceding frame. ) If it is above, it is determined that the tracking of the wire has failed. The threshold value can be arbitrarily set, and is not limited to the above example. In addition, the inclination of the electric wire is obtained by calculating the inclination of the electric wire from the coordinate position of the starting point and the end point at the same time as obtaining the starting point and the end point of the electric wire in the image.

さらに、本実施形態では、傾きが閾値を超えて電線の追尾に失敗したものと判断した場合に、探索領域を拡げて再度、テンプレート照合処理(S206)へ戻り電線を探索することとしている。例えば、図33(a)〜(c)に徐々に探索領域を拡げていく図の一例を示す。例えば、初期の探索領域を、電線の直径の3倍とし、3倍の探索範囲内での探索結果が直前のフレームの画像と比較して、電線の傾きがtanθが0.1以上であれば、探索領域を電線の直径の7倍に拡げて再度テンプレート照合処理(S206)へ戻り電線を探索することとしている。さらに、7倍の探索範囲内でも探索結果が直前のフレームの画像と比較して、電線の傾きがtanθが0.1以上であれば、探索領域を電線の直径の15倍(通常の撮影画像の上下方向の全範囲)に拡げて再度テンプレート照合処理(S206)へ戻り電線を探索することとしている。即ち、3倍、7倍、15倍と3段階に探索領域を拡げて電線の探索を行っている。尚、探索領域をどの程度拡げるか、探索領域を何回拡げるかは任意に設定することができるものであり、上述の例に限られるものではない。また、電線の直径に対して閾値を設定するだけでなく、他の値を基準として閾値を設定するようにしても良い。例えば、画素数を閾値として10画素、20画素といったように画素に閾値を設定するようにしても良い。   Furthermore, in this embodiment, when it is determined that the tracking has failed because the inclination exceeds the threshold, the search area is expanded and the process returns to the template matching process (S206) to search for the wire again. For example, FIGS. 33A to 33C show examples of diagrams in which the search area is gradually expanded. For example, if the initial search area is 3 times the diameter of the wire and the search result within the 3 times search range is compared to the image of the immediately preceding frame, The search area is expanded to 7 times the diameter of the electric wire, and the process returns to the template matching process (S206) to search for the electric wire. Furthermore, if the inclination of the electric wire is tan θ is 0.1 or more, the search area is 15 times the diameter of the electric wire (a normal photographed image) as long as the inclination of the electric wire is tan θ is 0.1 or more compared to the image of the immediately preceding frame within the search range of 7 times. The entire range in the vertical direction) and return to the template matching process (S206) to search for the electric wire. In other words, the search of the electric wire is performed by expanding the search area in three stages of 3 times, 7 times, and 15 times. It should be noted that how much the search area is expanded and how many times the search area is expanded can be arbitrarily set, and is not limited to the above example. In addition to setting a threshold value for the diameter of the electric wire, the threshold value may be set based on another value. For example, a threshold value may be set for a pixel such as 10 pixels or 20 pixels with the number of pixels as a threshold value.

また、探索領域を複数回に分けて徐々に拡げる理由は、データ処理範囲を限定して、より迅速な処理を行うためである。例えば、はじめから15倍の閾値を設定した場合は、電線の位置があまり移動していない場合であっても、15倍の範囲のデータ処理を行うこととなるので、処理の無駄が多くなる。このため、徐々に探索領域を拡げていき、見つからなかった場合に限り、探索領域を拡げることとしている。これにより、無駄なデータ処理を除き迅速な処理を行うことを可能としている。尚、探索領域を拡げる回数は、最低1回あれば良く、必ずしも2回行う必要もない、また、3回以上行うようにしても良い。   The reason why the search area is gradually expanded in a plurality of times is to limit the data processing range and perform faster processing. For example, if a threshold value of 15 times is set from the beginning, even if the position of the electric wire has not moved much, data processing in a 15 times range will be performed, resulting in increased processing waste. For this reason, the search area is gradually expanded, and only when the search area is not found, the search area is expanded. Thereby, it is possible to perform quick processing except for useless data processing. It should be noted that the search area may be expanded at least once, not necessarily twice, or three or more times.

しかしながら、画面の上下方向全体に探索領域を拡げた場合であっても、電線の探索ができない場合がある。電線自体が画像内に撮影されていない場合は当然そのようになるが、電線が撮影されている場合でも、電線の追尾に失敗する可能性があることがわかっている。これは太陽光や雲とヘリコプターの位置などの撮影環境によって生じる電線の明るさの変化が原因である。また、ビデオカメラによる撮影は、電線を上空からヘリコプターで撮影するものであるので、背景画像は当然に、地上の背景となる。この場合に、例えば、電線と色情報値が近傍する背景(例えば、家屋、工場等)を撮影した場合などに、電線の検出に失敗する場合がある。即ち、撮影画像上の電線の陰影等が原因で誤検出をしてしまう場合がある。   However, even when the search area is expanded in the entire vertical direction of the screen, there is a case where the electric wire cannot be searched. Naturally, this is the case when the wire itself is not photographed in the image, but it has been found that even when the wire is photographed, tracking of the wire may fail. This is due to changes in the brightness of the electric wires caused by the shooting environment such as sunlight, clouds and helicopter positions. In addition, since the video camera shoots the electric wire from above with a helicopter, the background image naturally becomes the ground background. In this case, for example, when the background (for example, a house, a factory, etc.) where the color information value is close to the electric wire is photographed, the detection of the electric wire may fail. That is, there is a case where erroneous detection is caused due to the shadow of the electric wire on the photographed image.

そこで、本実施形態においては、上記述べたように、予め撮影画像中の電線のテンプレートパターンを主記憶装置に記憶しておくことにより、日照の変化等の撮影環境に関わらず電線の異常検出処理を行うことができるようにしている。探索領域を拡大しても電線の探索に失敗した場合は、直前のフレームの画像から予め登録しておいた電線のテンプレートパターンを参照するよう変更し、電線の探索を行うようにしている。   Therefore, in this embodiment, as described above, by storing the template pattern of the electric wire in the photographed image in the main storage device in advance, the abnormality detection processing of the electric wire regardless of the photographing environment such as a change in sunlight. To be able to do that. If the search of the electric wire fails even if the search area is enlarged, the electric wire is searched by changing the template pattern of the electric wire registered in advance from the image of the immediately preceding frame.

本実施形態においては、電線のテンプレートパターンを、上記述べたように予め処理開始時に入力しておき、さらに本処理中に任意に指定した一定の時間間隔でテンプレートパターンを記憶して、更新していくこととしている。具体的には、上記の探索領域を拡げて探索を行っても電線の探索に失敗した場合に、参照する電線のテンプレートパターンを変えたうえで、再度、通常の探索領域を探索するようにしている。さらに、参照する電線のテンプレートパターンを変えて探索を行っても、電線の探索に失敗した場合には、さらに探索領域を拡げて電線の探索を行うこととしている。尚、電線のテンプレートパターンの更新は、任意の時間間隔で行えば良い。また、複数の電線のテンプレートパターンを記憶しておいて、電線の検出ができるまで、参照する電線のテンプレートパターンを変更しながら処理を続けるようにしても良い。   In this embodiment, the template pattern of the electric wire is input in advance at the start of processing as described above, and the template pattern is stored and updated at a fixed time interval arbitrarily specified during the processing. I am going to go. Specifically, if the search of the electric wire fails even if the above search area is expanded, the template pattern of the electric wire to be referenced is changed, and the normal search area is searched again. Yes. Furthermore, even if the search is performed by changing the template pattern of the electric wire to be referred to, if the search for the electric wire fails, the search area is further expanded to search for the electric wire. The template pattern of the electric wire may be updated at an arbitrary time interval. Alternatively, a plurality of electric wire template patterns may be stored, and the processing may be continued while changing the reference electric wire template pattern until the electric wire can be detected.

実験の結果より、探索領域を拡大して電線の傾きを判定する処理と、参照する電線のテンプレートパターンを変えて、再度、探索領域を拡げて電線の傾きを判定する処理を行うことにより、ほとんどすべての画像について電線の検出が成功することがわかっている。本実施形態においては、まず探索領域を3段階に変更しながら、電線の検出を行い、その場合でも電線の検出を行うことができない場合においては、参照する電線のテンプレートパターンを変更して、再度、探索領域を3段階に変更しながら、電線の検出を行うこととしている。探索領域を拡大する処理、参照する電線のテンプレートパターンを変更する処理を何段階で行うかは、任意に設定することができるものであり、上記の例に限られるものではない。また、必ずしも両方の処理を行う必要はなく、どちらか一方の処理だけを行うようにしても良い。また、二つの処理をどのような順番で行うかについても上述の例に限られるものではない。   From the results of the experiment, the process of enlarging the search area and determining the inclination of the electric wire, changing the template pattern of the electric wire to be referenced, and expanding the search area again and performing the process of determining the inclination of the electric wire, It has been found that wire detection is successful for all images. In the present embodiment, first, the electric wire is detected while changing the search area in three stages. If the electric wire cannot be detected even in that case, the template pattern of the electric wire to be referenced is changed, and then again. The electric wire is detected while changing the search area in three stages. The number of stages in which the process of expanding the search area and the process of changing the template pattern of the electric wire to be referred to can be arbitrarily set, and is not limited to the above example. Moreover, it is not always necessary to perform both processes, and only one of the processes may be performed. The order in which the two processes are performed is not limited to the above example.

実験の結果、上記述べた電線の追尾成功・失敗判定処理により電線の追尾に失敗することはほとんどなかったが、背景の影響などにより、わずかな確率で失敗する場合も起こりうる。このため、本実施形態においては、上記述べた電線の追尾成功・失敗判定処理をおこなっても電線の探索に失敗した場合は、そのフレームの画像を静止画として記録、次のフレームへ処理へ移るようにしている。このようにすることにより、電線の検出に失敗した場合であっても処理を停止することがないこととしている。これにより、作業者は最初に電線の位置を指定するだけで、それ以降、処理終了まで介在することなく、処理を行うことができることが可能となり、迅速な処理を行うことが可能となった。   As a result of the experiment, there was almost no failure in tracking of the wire due to the above-described success / failure tracking processing of the wire, but there is a possibility of failure with a slight probability due to the influence of the background. For this reason, in this embodiment, even if the above-described wire tracking success / failure determination process is performed, if the wire search fails, the image of the frame is recorded as a still image, and the process proceeds to the next frame. I am doing so. By doing in this way, even if it is a case where detection of an electric wire fails, it is supposed that a process will not be stopped. As a result, the operator can specify the position of the electric wire first, and thereafter can perform the process without any intervention until the end of the process, thereby enabling a quick process.

電線異常検出処理(S3)では、例えば図13に示すように、電線の実際の輪郭線を構成するエッジ画素を検出する処理(S306)と、検出されたエッジ画素を用いて電線が健全である場合の理想輪郭線を求める処理(S307)と、エッジ画素と理想輪郭線との情報に基いて電線の形状の異常を検出する処理(S308)と、理想輪郭線に囲まれる領域の色情報値に基いて電線の色の異常を検出する処理(S309)とを行なうようにしている。   In the electric wire abnormality detection process (S3), for example, as shown in FIG. 13, the electric wire is sound using the process (S306) for detecting the edge pixel constituting the actual outline of the electric wire and the detected edge pixel. A process for obtaining an ideal contour line (S307), a process for detecting an abnormality in the shape of the electric wire based on information on the edge pixel and the ideal contour line (S308), and a color information value of an area surrounded by the ideal contour line And the process of detecting an abnormality in the color of the electric wire (S309).

原画像から切り出され、主記憶装置に記憶されている対象画像に対して、電線の実際の輪郭線を構成するエッジ画素を検出する。原画像から電線部分を切り出した対象画像の中で、エッジすなわち輪郭情報がはっきりと現れるものは電線のみであり、エッジ画素を検出することで、電線の領域を正確に抽出することができる。   Edge pixels constituting the actual outline of the electric wire are detected from the target image cut out from the original image and stored in the main storage device. Among the target images obtained by cutting out the electric wire portion from the original image, only the electric wire has the edge, that is, the contour information clearly appears, and the electric wire region can be accurately extracted by detecting the edge pixel.

例えば図7に示すような画像に対し、図中の矢印で示すように、電線横断方向である垂直方向の一方向、例えば図中の上方に向かう方向に、隣接する2画素間の輝度値の差分値を求め、当該差分値と垂直方向の座標位置との関係を表したものを図8に示す。図8に現れている差分値0から突出した点、換言すれば差分値が両隣にある双方の差分値のよりも大きいか又は小さい点(以下、ピークとも呼ぶ。)のうち、絶対値の大きなものが電線部分を示している。従って、電線部分を示すピークの両端を検出できれば、電線領域を正確に抽出できる。   For example, with respect to an image as shown in FIG. 7, as indicated by an arrow in the figure, the luminance value between two adjacent pixels in one direction in the vertical direction that is the electric wire crossing direction, for example, in the upward direction in the figure. FIG. 8 shows the relationship between the difference value obtained and the vertical coordinate position. Among the points protruding from the difference value 0 appearing in FIG. 8, in other words, the difference value is larger or smaller than both of the difference values on both sides (hereinafter also referred to as a peak), the absolute value is large. The thing has shown the electric wire part. Therefore, if both ends of the peak indicating the electric wire portion can be detected, the electric wire region can be accurately extracted.

ここで、差分値の絶対値が閾値を超えるピークを探し、当該ピークを構成する画素をエッジ画素と判断する方法もあるが、この場合、太陽の方向や天候などによって適切な閾値が変動するため、一定の閾値の下では正確なエッジ検出が行なえない。   Here, there is a method of searching for a peak where the absolute value of the difference value exceeds the threshold and determining the pixel constituting the peak as an edge pixel. However, in this case, an appropriate threshold fluctuates depending on the sun direction, weather, and the like. Therefore, accurate edge detection cannot be performed under a certain threshold.

そこで、本実施形態のエッジ検出処理では、例えば図14に示すように、対象画像における各電線横断方向の画素列について、電線横断方向の一方向に向かい隣接する2画素間の色情報値の差分値を求めて行く(S306−5)。そして、図15に示すように、当該差分値の絶対値が最大となる点を求め(S306−7−1)、この最大点から電線横断方向の両方向に向かって予め定めた範囲にあり且つ当該最大点から最も離れた、差分値0から突出した点を求め、各突出点を構成する画素をエッジ画素と判断するようにしている(S306−7−6,S306−7−11)。   Therefore, in the edge detection processing of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 14, for each pixel row in the wire crossing direction in the target image, the difference in color information value between two adjacent pixels facing in one direction in the wire crossing direction. The value is obtained (S306-5). Then, as shown in FIG. 15, a point where the absolute value of the difference value is maximum is obtained (S306-7-1), and is within a predetermined range from the maximum point in both directions in the electric wire crossing direction and A point that is farthest from the maximum point and protrudes from the difference value 0 is obtained, and the pixels constituting each protruding point are determined as edge pixels (S306-7-6, S306-7-11).

図8を拡大した図9を用いて上記の原理を説明する。図9の中で差分値の絶対値が最大となる点P1を探す。さらに、この最大点P1を中心として、予め定めた範囲Δjにあり且つ当該最大点P1から最も離れたピークP2を探す。ここで、ピークP2を探す範囲Δjは、例えば対象画像における電線の太さに基いて定めるようにする。例えば電線の太さは40画素程度であるものとし、最大点P1を中心に±20画素の範囲Δjでそれぞれ最も外側にあるピークP2を探す。そして、ピークP2を構成する画素をエッジ画素とする。ここで、ピークP2はそれぞれ2つの画素により構成されるが、予め定めた一方をエッジ画素とする。これより2つのエッジ画素が得られる。当該2つのエッジ画素の一方を第1エッジ画素と呼び、他方を第2エッジ画素と呼ぶ。本実施形態では、対象画像における上側に位置するエッジ画素を第1エッジ画素とし、下側に位置するエッジ画素を第2エッジ画素としている。以上の処理を対象画像の垂直方向画素列のすべてについて行なう。   The above principle will be described with reference to FIG. 9 which is an enlarged view of FIG. A point P1 where the absolute value of the difference value is maximum is searched for in FIG. Further, a peak P2 that is within a predetermined range Δj and is farthest from the maximum point P1 around the maximum point P1 is searched. Here, the range Δj for searching for the peak P2 is determined based on the thickness of the electric wire in the target image, for example. For example, it is assumed that the thickness of the electric wire is about 40 pixels, and the outermost peak P2 is searched for in the range Δj of ± 20 pixels around the maximum point P1. And let the pixel which comprises the peak P2 be an edge pixel. Here, each peak P2 is composed of two pixels, and one of the predetermined pixels is an edge pixel. As a result, two edge pixels are obtained. One of the two edge pixels is called a first edge pixel, and the other is called a second edge pixel. In the present embodiment, the upper edge pixel in the target image is the first edge pixel, and the lower edge pixel is the second edge pixel. The above processing is performed for all the vertical pixel rows of the target image.

次に、上述の処理で検出されたエッジ画素に基づいて、電線が健全である場合の理想輪郭線を求める処理を行なう。例えば図16に示すように、第1エッジ画素群および第2エッジ画素群から予め定めた基準を満足しない低信頼性画素を除き、残りの第1エッジ画素群および第2エッジ画素群をそれぞれ直線で近似して、2本の理想輪郭線を求めるようにする(S307−1〜S307−3)。   Next, based on the edge pixel detected by the above-mentioned process, the process which calculates | requires the ideal outline in case an electric wire is healthy is performed. For example, as shown in FIG. 16, low-reliability pixels that do not satisfy a predetermined criterion are excluded from the first edge pixel group and the second edge pixel group, and the remaining first edge pixel group and second edge pixel group are respectively straight lines. To obtain two ideal contour lines (S307-1 to S307-3).

例えば本実施形態では、第1エッジ画素群および第2エッジ画素群についてそれぞれ以下の処理を行なうことにより、直線性を大きく損ねている低信頼性画素を除くようにしている。即ち、図17に示すように、エッジ画素をそれぞれ着目画素とし、着目画素を中心として電線長手方向である水平方向に予め定めた範囲、例えば±15画素にあるエッジ画素の電線横断方向である垂直方向の座標位置の平均を求める(S307−1−3,S307−1−5)。そして、垂直方向の座標位置が当該平均から大きく外れるエッジ画素、即ち垂直方向の座標位置と当該平均との差の絶対値が予め定めた閾値以上となるエッジ画素を低信頼性画素として除くようにする(S307−1−4,S307−1−6)。   For example, in the present embodiment, the following processing is performed on the first edge pixel group and the second edge pixel group, respectively, so that low-reliability pixels that greatly impair the linearity are removed. That is, as shown in FIG. 17, each edge pixel is a pixel of interest, and a vertical range that is a predetermined range in the horizontal direction that is the longitudinal direction of the wire around the pixel of interest, for example, ± 15 pixels is the wire transverse direction of the edge pixel. The average of the coordinate positions in the direction is obtained (S307-1-3, S307-1-5). Then, edge pixels whose vertical coordinate position is significantly different from the average, that is, edge pixels whose absolute value of the difference between the vertical coordinate position and the average is equal to or greater than a predetermined threshold value are excluded as low reliability pixels. (S307-1-4, S307-1-6).

また、対となる第1エッジ画素と第2エッジ画素の間隔が極端に狭い又は広いエッジ画素、換言すれば、水平方向の座標位置が同じである第1エッジ画素と第2エッジ画素との垂直方向の座標位置の差が予め定めた上限値以上または下限値以下となるエッジ画素を、低信頼性画素として除くようにする(S307−1−7,S307−1−8)。   In addition, an edge pixel in which the distance between the paired first edge pixel and the second edge pixel is extremely narrow or wide, in other words, the vertical direction between the first edge pixel and the second edge pixel having the same horizontal coordinate position. Edge pixels whose direction coordinate position difference is not less than a predetermined upper limit value or less than a lower limit value are excluded as low reliability pixels (S307-1-7, S307-1-8).

低信頼性画素を除いたエッジ画素群に直線を当てはめる方法として、例えば本実施形態では最小自乗法を用いる。但し、直線近似の方法はこの例に限定されるものではない。低信頼性画素を除いた第1エッジ画素群および第2エッジ画素群に基づいて求められた直線を、それぞれ第1理想輪郭線および第2理想輪郭線と呼ぶ。   As a method of applying a straight line to the edge pixel group excluding the low reliability pixels, for example, a least square method is used in the present embodiment. However, the method of linear approximation is not limited to this example. The straight lines obtained based on the first edge pixel group and the second edge pixel group excluding the low reliability pixels are referred to as a first ideal contour line and a second ideal contour line, respectively.

上記理想輪郭線を利用する形状異常検出処理(図13のS308)では、理想輪郭線から電線横断方向である垂直方向に予め定めた距離を超えて離れたエッジ画素が、電線長手方向である水平方向に予め定めた数だけ連続した場合に、素線切れなどにより電線の形状に異常が生じている可能性があると判断するようにしている。例えば、理想輪郭線から10画素以上離れたエッジ画素が20画素の長さにわたって現れた場合に、素線切れなどの電線異常の可能性があると判断するようにしている。これは、電線の一部が切れて外側に跳ねてしまっている場合、理想輪郭線からある程度離れたところに、エッジ画素がある程度まとまって存在するようになることを利用している。   In the shape abnormality detection process using the ideal outline (S308 in FIG. 13), the edge pixels that are separated from the ideal outline by a predetermined distance in the vertical direction that is the electric wire crossing direction are horizontal in the electric wire longitudinal direction. When a predetermined number of lines continue in the direction, it is determined that there is a possibility that an abnormality has occurred in the shape of the electric wire due to a broken wire or the like. For example, when an edge pixel that is 10 pixels or more away from the ideal contour line appears over a length of 20 pixels, it is determined that there is a possibility of a wire abnormality such as a broken wire. This utilizes the fact that when a part of the electric wire is cut off and jumps to the outside, the edge pixels come together to some extent at some distance from the ideal contour line.

一方、色異常検出処理(図13のS309)では、第1および第2理想輪郭線に挟まれる各電線横断方向の画素列の色情報値から当該電線横断方向における代表値を求め、色情報の閾値から外れる代表値が電線長手方向に予め定めた数だけ連続した場合に、素線切れやアーク痕もしくは傷などにより電線の色に異常が生じている可能性があると判断するようにしている。   On the other hand, in the color abnormality detection process (S309 in FIG. 13), a representative value in the wire transverse direction is obtained from the color information value of the pixel row in each wire transverse direction sandwiched between the first and second ideal contour lines, and the color information When representative values that deviate from the threshold value continue for a predetermined number in the longitudinal direction of the electric wire, it is determined that there is a possibility that the color of the electric wire may be abnormal due to wire breakage, arc marks, or scratches. .

例えば本実施形態では、第1および第2理想輪郭線に挟まれる各垂直方向の画素列の輝度値の平均値を当該垂直方向における代表値とする。但し、この例に限定されず、第1および第2理想輪郭線に挟まれる各垂直方向の画素列の輝度値の最頻値を当該垂直方向における代表値としても良い。   For example, in this embodiment, the average value of the luminance values of the vertical pixel columns sandwiched between the first and second ideal contour lines is set as the representative value in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this example, and the mode value of the luminance value of each vertical pixel column sandwiched between the first and second ideal contour lines may be used as the representative value in the vertical direction.

また、本実施形態では、上記の代表値と比較する色情報の閾値を、各対象画像ごとに算出するようにしている。例えば数式3に示すように、ある対象画像について求めた代表値の標準偏差にαを乗じた値を、当該対象画像について求めた代表値の平均値に加算し、その値を当該対象画像における上限の閾値とし、代表値の標準偏差にαを乗じた値を代表値の平均値から減算した値を下限の閾値とする。ここで、αは任意の係数である。αを0.5から1.5まで変化させたところ、特にα=0.9のとき正確な電線異常の検出が行なえた。そこで、本実施形態ではα=0.9に設定している。   In the present embodiment, the threshold value of the color information to be compared with the representative value is calculated for each target image. For example, as shown in Formula 3, a value obtained by multiplying the standard deviation of the representative value obtained for a certain target image by α is added to the average value of the representative values obtained for the target image, and the value is added to the upper limit of the target image. And a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the standard deviation of the representative value by α from the average value of the representative values is set as the lower limit threshold value. Here, α is an arbitrary coefficient. When α was changed from 0.5 to 1.5, it was possible to accurately detect an abnormal electric wire particularly when α = 0.9. Therefore, in this embodiment, α = 0.9 is set.

<数3>
閾値=代表値の平均値±α×代表値の標準偏差
<Equation 3>
Threshold = average value of representative values ± α × standard deviation of representative values

そして、上限の閾値以上となる代表値が水平方向に20画素以上連続した場合、または下限の閾値以下となる代表値が水平方向に20画素以上連続した場合に、素線切れやアーク痕などの電線異常の可能性があると判断するようにしている。これは、電線にアーク痕や傷などがある場合、当該異常箇所は電線の正常箇所よりも黒っぽくなる若しくは白っぽくなることを利用している。   When a representative value that is equal to or higher than the upper limit threshold is continuous for 20 pixels or more in the horizontal direction, or when a representative value that is equal to or lower than the lower limit threshold is continuous for 20 pixels or more in the horizontal direction, It is determined that there is a possibility of wire abnormality. This utilizes the fact that when an electric wire has an arc mark or a flaw, the abnormal portion becomes darker or whitish than a normal portion of the electric wire.

ここで、上記の色異常検出処理において、第1エッジ画素および第2エッジ画素に挟まれる各電線横断方向の画素列の輝度値の平均値を、当該電線横断方向における代表値とすることも考えられる。但し、この場合、電線の一部が外に跳ねている素線切れがある場合は、電線でない部分の輝度値、例えば背景の輝度値も平均値の計算に含まれてしまい、正確な色異常検出が行なえない。本実施形態のように、第1および第2理想輪郭線に挟まれる領域で輝度値の平均を求めて代表値とすることにより、電線でない部分の輝度値が平均値の計算に含まれることを防ぎ、正確な色異常検出を行なうことができる利点が得られる。   Here, in the above-described color abnormality detection process, the average value of the luminance values of the pixel rows in the electric wire transverse direction sandwiched between the first edge pixel and the second edge pixel may be used as the representative value in the electric wire transverse direction. It is done. However, in this case, if there is a break in the wire part of the wire is jumping outside, the luminance value of the non-wire part, for example, the luminance value of the background is also included in the average value calculation, and an accurate color abnormality It cannot be detected. As in this embodiment, by calculating the average of the luminance values in the region sandwiched between the first and second ideal contour lines and using it as the representative value, the luminance value of the portion that is not the electric wire is included in the calculation of the average value. This provides an advantage of preventing and performing accurate color abnormality detection.

ここで、本実施形態の対象画像は空撮映像より得られるものであり、電線の異常箇所は数フレームに渡って現れる。そこで、本実施形態では、電線に異常が生じている可能性があると判断された対象画像が予め定めた数、例えば2フレーム以上連続した場合に、電線に異常が生じていると判断するようにしている。これにより、より信頼性の高い電線異常検出を行なえる。ただし、ヘリコプターの飛行速度が遅い場合等には、さらに多くの連続フレームに異常箇所が現れるので、より多くのフレーム数以上連続した場合に、電線に異常が生じていると判断するようにしても良い。   Here, the target image of the present embodiment is obtained from an aerial image, and an abnormal portion of the electric wire appears over several frames. Therefore, in the present embodiment, it is determined that an abnormality has occurred in the electric wire when the target image that is determined to have the possibility that the electric wire has an abnormality continues for a predetermined number, for example, two frames or more. I have to. Thereby, a more reliable electric wire abnormality detection can be performed. However, if the flight speed of the helicopter is slow, etc., abnormal parts appear in more continuous frames. Therefore, if more than a number of frames continue, it may be determined that an abnormality has occurred in the electric wire. good.

電線異常検出処理を終了すると、ログに記録された異常画像の出力処理(S4)を行うものとしている。本実施形態においては、対象画像が切り出せなかった原画像や、異常検出した画像の連続する画像を、動画像ファイル(例えば、aviファイル、mpeg2ファイル等)に変換し、出力装置14上で再生可能なものとしている。これにより、動画像の状態のまま確認できるので、作業者の目視による確認をより容易なものとしている。作業者は出力装置14に表示された動画像を見て、問題の有無を目視により判定できる。例えば、本実施形態の色異常検出処理では、電線にしみ等がある場合にも異常ありと判断する可能性があるが、単なるしみであるかアーク痕であるかの判断は、最終的に作業者が行なうようにしている。尚、動画像に限らず、静止画像として記録しても良い。例えば、静止画像をアルバム状に整理して表示するようにしても良い。また、動画像と静止画像の両方を記録して、両方の画像を用いて作業者が確認作業をするようにしてもよい。   When the electric wire abnormality detection process is completed, an abnormal image output process (S4) recorded in the log is performed. In the present embodiment, an original image in which the target image could not be cut out or a continuous image of abnormally detected images is converted into a moving image file (for example, avi file, mpeg2 file, etc.) and can be reproduced on the output device 14 It is supposed to be. Thereby, since it can confirm with the state of a moving image, the confirmation by an operator's visual observation is made easier. The operator can visually determine the presence or absence of a problem by looking at the moving image displayed on the output device 14. For example, in the color abnormality detection process of the present embodiment, there is a possibility that it is determined that there is an abnormality even when there is a stain or the like on the electric wire. The person does it. In addition, you may record as not only a moving image but a still image. For example, still images may be displayed in an album form. Alternatively, both a moving image and a still image may be recorded, and an operator may perform a confirmation operation using both images.

以上に説明した電線異常検出方法は、例えば周知のコンピュータを用いて、電線異常検出装置として装置化できる。この電線異常検出装置10は、例えば図10に示すように、電線が撮影された映像が入力される入力インターフェース11と、原画像や対象画像等のデータが記録される外部記憶装置12としてのハードディスクと、一時的な作業データ等が記録される主記憶装置13としてのRAMと、異常が検出された画像等が出力される出力装置14と、中央処理演算装置(CPU)15等を備えている。上記のハードウェア資源は例えばバス16を通じて電気的に接続されている。入力インターフェース11は、例えばビデオカメラから入力される又は映像が記録されたDVD等の媒体から読み込まれる信号をコンピュータでの処理が可能なデータに変換する機能や、映像を構成する各フレームをそれぞれ画像データとして外部記憶装置12に記録する機能を有する。このような入力インターフェース11として、例えば既存のNTSC−RGBコンバータやフレームグラバまたはパーソナルコンピュータ用画像取り込みボード等を利用して良い。出力装置14は、例えばディスプレイであり、異常が検出された画像やユーザインターフェース画面などが表示される。また、外部記憶装置12には本発明の電線異常検出プログラムが記録されており、当該プログラムがCPU15に読み込まれ実行されることによって、コンピュータが電線異常検出装置10として機能する。また、電線異常検出装置10は、電線が撮影された原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理部と、対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理部とを備えるものである。   The wire abnormality detection method described above can be implemented as a wire abnormality detection device using, for example, a known computer. For example, as shown in FIG. 10, the electric wire abnormality detection device 10 includes an input interface 11 to which video images of electric wires are input, and a hard disk as an external storage device 12 in which data such as original images and target images are recorded. A RAM as a main storage device 13 in which temporary work data and the like are recorded, an output device 14 in which an image in which an abnormality is detected is output, a central processing unit (CPU) 15 and the like. . The hardware resources are electrically connected through the bus 16, for example. The input interface 11 converts, for example, a signal input from a video camera or read from a medium such as a DVD on which video is recorded into data that can be processed by a computer, and each frame constituting the video is an image. It has a function of recording in the external storage device 12 as data. As such an input interface 11, for example, an existing NTSC-RGB converter, a frame grabber, an image capturing board for a personal computer, or the like may be used. The output device 14 is a display, for example, and displays an image in which an abnormality is detected, a user interface screen, and the like. Moreover, the electric wire abnormality detection program of the present invention is recorded in the external storage device 12, and the computer functions as the electric wire abnormality detection device 10 when the program is read and executed by the CPU 15. In addition, the wire abnormality detection device 10 detects an edge of a target image cut out by a target image cut-out processing unit that cuts out a portion where the wire is shot from an original image taken of the wire, and a target image cut out by the cut-out processing of the target image. A wire abnormality detection processing unit that performs processing, ideal contour estimation processing, shape abnormality detection processing, or color abnormality detection processing.

本実施形態の電線異常検出プログラムによって、電線異常検出装置10が実行する処理の一例を、図11〜図24のフローチャートに沿って説明する。先ず前処理を行なう(S1)。図22に、この前処理を詳細化したフローチャートを示す。先ず、タイムコードの指定を行い(S101)、ビデオカメラまたは映像が記録された媒体から、入力インターフェース11を介して、外部記憶装置12に指定されたタイムコードに対応する画像データを読み込む(S102)。そして、外部記憶装置12に記録した画像データを、例えば8ビットのグレースケール画像に変換する(S103)。これにより得た原画像に対し、ガウシアンフィルタをかけ、原画像からノイズ成分を除去する(S104)。これは、インパルスノイズのような突発的なノイズが画像に現れるとエッジ検出処理での差分計算の際に大きなピークを発生し、エッジの誤検出を引き起こしてしまうので、このような事態を避けるためである。以上で前処理を終了する。   An example of processing executed by the wire abnormality detection device 10 by the wire abnormality detection program of this embodiment will be described along the flowcharts of FIGS. First, pre-processing is performed (S1). FIG. 22 shows a flowchart detailing this preprocessing. First, a time code is designated (S101), and image data corresponding to the time code designated in the external storage device 12 is read from the video camera or the medium on which the video is recorded via the input interface 11 (S102). . Then, the image data recorded in the external storage device 12 is converted into, for example, an 8-bit grayscale image (S103). A Gaussian filter is applied to the original image thus obtained to remove noise components from the original image (S104). In order to avoid such a situation, sudden noise such as impulse noise appears in the image and a large peak is generated in the difference calculation in the edge detection process, causing erroneous detection of the edge. It is. This completes the preprocessing.

前処理の終了後、対象画像の切り出し処理を行なう(図11のS2)。図12に対象画像の切り出し処理を詳細化したフローチャートを示す。この処理では、先ず、フレームカウンタnに1をセットする(S201)。そして、テンプレートの登録処理を行なう(S202)。例えば図25に示すようにnフレーム目すなわち1フレーム目の原画像をウィンドウ22内に表示する。この画面では、作業者がウィンドウ22内に表示された電線の上側位置23を選択し、さらにラジオボタン「電線の上側位置」21をマウス等のポインティングデバイスで選択する。次に、マウス等で選択したまま電線の下側まで移動(図26)して選択を解除すると、自動的に矩形24が現れる(図27)。最後に設定完了ボタンを押して、テンプレートの登録処理(S202)は終了となる。   After the preprocessing is completed, the target image is cut out (S2 in FIG. 11). FIG. 12 shows a detailed flowchart of the target image cut-out process. In this process, first, 1 is set to the frame counter n (S201). Then, a template registration process is performed (S202). For example, as shown in FIG. 25, the original image of the nth frame, that is, the first frame is displayed in the window 22. On this screen, the operator selects the upper position 23 of the electric wire displayed in the window 22, and further selects the radio button “upper position of the electric wire” 21 with a pointing device such as a mouse. Next, when the selection is canceled by moving to the lower side of the electric wire while being selected with a mouse or the like (FIG. 26), a rectangle 24 automatically appears (FIG. 27). Finally, the setting completion button is pressed to complete the template registration process (S202).

nフレーム目の原画像が存在する場合は(S203;Yes)、当該原画像を読み込む(S204)。ここで、1フレーム目の原画像については上記のテンプレートの登録の際に電線探索が行なわれているため、テンプレートの登録処理(S202)の中でフレームカウンタnに1を加算しておいても良い。前のフレームでの電線の検出位置の中点を探索位置の上下方向の中心として、3つの探索領域を配置する(S205)。探索領域内でテンプレートと最も類似する領域を探索するテンプレート照合処理を行なう(S206)。   When the n-th frame original image exists (S203; Yes), the original image is read (S204). Here, since the wire search is performed for the original image of the first frame when the above template is registered, it is possible to add 1 to the frame counter n in the template registration process (S202). good. Three search areas are arranged with the midpoint of the detection position of the electric wire in the previous frame as the center in the vertical direction of the search position (S205). A template matching process for searching for a region most similar to the template in the search region is performed (S206).

次に、電線の移動位置推定処理(S207)、電線の追尾成功・失敗処理を行い(S208)、原画像から各探索結果を少なくとも含む画像を切り出し、n番目の対象画像として外部記憶装置12に記録し、次回の探索領域の配置のため、探索結果の中点の座標位置を記録する(S210)。そして、フレームカウンタnに1を加算し(S211)、次フレームであるnフレーム目の原画像について、S203以下の処理を繰り返す。   Next, an electric wire movement position estimation process (S207), an electric wire tracking success / failure process are performed (S208), and an image including at least each search result is cut out from the original image, and is stored in the external storage device 12 as an nth target image. Record and record the coordinate position of the midpoint of the search result for the next placement of the search area (S210). Then, 1 is added to the frame counter n (S211), and the processing from S203 onward is repeated for the original image of the nth frame which is the next frame.

図23に電線の移動位置推定処理(S207)を詳細化したフローチャートの一例を示す。各探索結果の幅方向における座標位置を求める(S207−1)、各座標位置の変位の位相がそろっていれば(S207−2;Yes)、電線の追尾成功・失敗処理(S208)を行う。各座標位置の変位の位相がそろっていなければ(S207−2;No)、直前のフレームでの各探索結果の座標位置との差(移動ベクトル)を求め(S207−3)、各探索領域の移動ベクトルの差の絶対値を求める(S207−4)。さらに、移動ベクトルの差の絶対値が最も小さくなった探索領域での移動ベクトルを基準として他の探索領域での座標位置を修正したうえで(S207−5)、電線の追尾成功・失敗処理(S208)を行う。以上で電線の移動位置推定処理を終了する。   FIG. 23 shows an example of a flowchart detailing the wire movement position estimation process (S207). The coordinate position in the width direction of each search result is obtained (S207-1). If the phase of the displacement of each coordinate position is aligned (S207-2; Yes), the wire tracking success / failure process (S208) is performed. If the phase of displacement of each coordinate position is not aligned (S207-2; No), a difference (movement vector) from the coordinate position of each search result in the immediately preceding frame is obtained (S207-3), and each search area The absolute value of the difference between the movement vectors is obtained (S207-4). Further, after correcting the coordinate position in the other search area with reference to the movement vector in the search area where the absolute value of the difference between the movement vectors is the smallest (S207-5), the wire tracking success / failure process ( S208) is performed. This completes the wire movement position estimation process.

図24に電線の追尾成功・失敗判定処理を詳細化したフローチャートの一例を示す。電線の傾きが予め設定した閾値以上(ここでは、tanθ=0.1)であれば(S208−1;Yes)、探索範囲を電線の直径の3倍から7倍に拡大したうえで(S208−2)、再度テンプレート照合処理、電線の移動位置推定処理を行う(S206〜S207)。尚、探索範囲を拡大する回数は、特に限られるものではないが、ここでは、探索範囲を2回拡大するものとする。探索範囲を拡大しても、再度電線の傾きが予め設定した閾値以上であれば(S208−3;Yes)、探索範囲を電線の直径の7倍から15倍に拡大し(S208−4)、再度テンプレート照合処理、電線の移動位置推定処理を行う(S206〜S207)。再度探索範囲を拡大しても、電線の傾きが予め設定した閾値以上であれば(S208−5;Yes)、参照する電線のテンプレートパターンを変更したうえで、再度テンプレート照合処理、電線の移動位置推定処理を行い(S206〜S207)、電線の追尾成功・失敗判定処理を終了する。また、いずれかの時点で電線の傾きが予め設定した閾値未満であれば(S208−1、S208−3、S208−5;No)電線の追尾に成功したものとして、電線の追尾成功・失敗判定処理を終了する。以上で、電線の追尾成功・失敗判定処理を終了する。   FIG. 24 shows an example of a flowchart detailing the wire tracking success / failure determination process. If the inclination of the electric wire is equal to or greater than a preset threshold value (here, tan θ = 0.1) (S208-1; Yes), the search range is expanded from three times to seven times the diameter of the electric wire (S208- 2) Perform template matching processing and wire movement position estimation processing again (S206 to S207). The number of times to expand the search range is not particularly limited, but here the search range is expanded twice. Even if the search range is expanded, if the inclination of the electric wire is not less than the preset threshold value (S208-3; Yes), the search range is expanded from 7 times to 15 times the diameter of the electric wire (S208-4), Template matching processing and wire movement position estimation processing are performed again (S206 to S207). Even if the search range is expanded again, if the inclination of the electric wire is equal to or greater than a preset threshold value (S208-5; Yes), the template pattern of the electric wire to be referenced is changed, and the template matching process and the electric wire moving position are performed again. An estimation process is performed (S206 to S207), and the electric wire tracking success / failure determination process is terminated. Moreover, if the inclination of the electric wire is less than a preset threshold value at any time (S208-1, S208-3, S208-5; No), it is determined that the electric wire has been successfully tracked. The process ends. This completes the wire tracking success / failure determination process.

すべての原画像について以上の処理を行なうと(S203;No)、対象画象の切り出し処理を終了し、電線異常検出処理を行なう(図11のS3)。図13に電線異常検出処理を詳細化したフローチャートを示す。この処理では、画像カウンタkに1をセットし(S301)、形状異常カウンタzに0をセットし(S302)、色異常カウンタqに0をセットする(S303)。そして、k番目の対象画像が存在する場合は(S304;Yes)、当該対象画像を読み込み(S305)、読み込んだ対象画像について、エッジ検出処理(S306)、理想輪郭線推定処理(S307)、形状異常検出処理(S308)、色異常検出処理(S309)を行なう。これらの処理の終了後、画像カウンタkに1を加算し、次フレームにあたるk番目の対象画像について、S304以下の処理を繰り返す。すべての対象画像について以上の処理を行なうと(S304;No)、電線異常検出処理を終了する。   When the above processing is performed for all the original images (S203; No), the target image cutout processing is terminated, and the wire abnormality detection processing is performed (S3 in FIG. 11). FIG. 13 shows a detailed flowchart of the electric wire abnormality detection process. In this process, 1 is set in the image counter k (S301), 0 is set in the shape abnormality counter z (S302), and 0 is set in the color abnormality counter q (S303). If the k-th target image exists (S304; Yes), the target image is read (S305), the edge detection process (S306), the ideal contour estimation process (S307), the shape are read for the read target image. An abnormality detection process (S308) and a color abnormality detection process (S309) are performed. After completion of these processes, 1 is added to the image counter k, and the processes from S304 onward are repeated for the kth target image corresponding to the next frame. If the above process is performed about all the target images (S304; No), an electric wire abnormality detection process will be complete | finished.

図14にエッジ検出処理を詳細化したフローチャートを示す。この処理では、電線長手方向である水平方向の画素番号iに1をセットする(S306−1)。そして、水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えていないか判断する(S306−2)。水平画素番号iがi_max以下であれば(S306−2;Yes)、電線横断方向である垂直方向の画素番号jに1をセットする(S306−3)。そして、垂直画素番号jの値が、対象画像の垂直方向画素数j_maxから1を減算した値を超えていないか判断する(S306−4)。垂直画素番号jがj_max−1以下であれば(S306−4;Yes)、座標(i,j)にある画素の輝度値と座標(i,j+1)にある画素の輝度値との差を求め、差分値(j)として記録する(S306−5)。そして、垂直画素番号jに1を加算し(S306−6)、S306−4以下の処理を繰り返す。垂直画素番号jの値が、j_max−1を超えると(S306−4;No)、水平画素番号iにおける垂直方向画素列の隣接する2画素間の輝度値の差分値はすべて求められたこととなり、次にエッジ画素の検索処理を行なう(S306−7)。   FIG. 14 shows a detailed flowchart of the edge detection process. In this process, 1 is set to the pixel number i in the horizontal direction, which is the longitudinal direction of the electric wire (S306-1). Then, it is determined whether the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S306-2). If the horizontal pixel number i is equal to or less than i_max (S306-2; Yes), 1 is set to the pixel number j in the vertical direction that is the electric wire crossing direction (S306-3). Then, it is determined whether the value of the vertical pixel number j exceeds the value obtained by subtracting 1 from the number of vertical pixels j_max of the target image (S306-4). If the vertical pixel number j is equal to or smaller than j_max−1 (S306-4; Yes), the difference between the luminance value of the pixel at the coordinate (i, j) and the luminance value of the pixel at the coordinate (i, j + 1) is obtained. The difference value (j) is recorded (S306-5). Then, 1 is added to the vertical pixel number j (S306-6), and the processes after S306-4 are repeated. When the value of the vertical pixel number j exceeds j_max-1 (S306-4; No), all the luminance value difference values between two adjacent pixels in the vertical pixel row at the horizontal pixel number i are obtained. Next, edge pixel search processing is performed (S306-7).

図15にエッジ画素の検索処理を詳細化したフローチャートを示す。当該処理では、記録された差分値の中から絶対値が最大となる差分値(j’)を求め、差分値(j’)に対応する垂直画素番号j’を求める(S306−7−1)。そして、j’にΔjとして例えば20を加えた値をJとする(S306−7−2)。そして、垂直画素番号Jに対応する差分値(J)がピークを構成するか否か判断する。具体的には、差分値(J)>0であり且つ差分値(J)>差分値(J−1)であり且つ差分値(J)>差分値(J+1)であるか(S306−7−3)、若しくは、差分値(J)<0であり且つ差分値(J)<差分値(J−1)であり且つ差分値(J)<差分値(J+1)であるか(S306−7−4)、を判断する。差分値(J)がピークを構成する場合には(S306−7−3;YesまたはS306−7−4;Yes)、座標(i,J)にある画素を第1エッジ画素として記録する(S306−7−6)。差分値(J)がピークを構成しない場合には(S306−7−3;NoかつS306−7−4;No)、垂直画素番号Jから1を減じ(S306−7−5)、Jを中心となる垂直画素番号j’に1画素近づけて、当該垂直画素番号Jに対応する差分値(J)がピークを構成するか否か再び検討する。同様に、j’からΔjとして20を減じた値をJ’とし(S306−7−7)、垂直画素番号J’に対応する差分値(J’)がピークを構成するか否か判断し(S306−7−8,S306−7−9)、ピークを構成する場合は座標(i,J’)にある画素を第2エッジ画素として記録し(S306−7−11)、ピークを構成しない場合は垂直画素番号J’に1を加算し(S306−7−10)、J’を中心となる垂直画素番号j’に1画素近づけて、差分値(J’)がピークを構成するか否か再び判断する。以上により、差分値が最大となる点j’から定めた範囲±Δjにあり且つ当該最大点j’から最も離れたピークを構成する画素、即ちエッジ画素が求められる。   FIG. 15 shows a detailed flowchart of the edge pixel search process. In this process, the difference value (j ′) having the maximum absolute value is obtained from the recorded difference values, and the vertical pixel number j ′ corresponding to the difference value (j ′) is obtained (S306-7-1). . A value obtained by adding, for example, 20 to Δ ′ as Δj is set as J (S306-7-2). Then, it is determined whether or not the difference value (J) corresponding to the vertical pixel number J constitutes a peak. Specifically, whether difference value (J)> 0, difference value (J)> difference value (J-1), and difference value (J)> difference value (J + 1) (S306-7-) 3) or whether difference value (J) <0 and difference value (J) <difference value (J-1) and difference value (J) <difference value (J + 1) (S306-7-) 4). When the difference value (J) constitutes a peak (S306-7-3; Yes or S306-7-4; Yes), the pixel at the coordinates (i, J) is recorded as the first edge pixel (S306). -7-6). When the difference value (J) does not constitute a peak (S306-7-3; No and S306-7-4; No), 1 is subtracted from the vertical pixel number J (S306-7-5), and J is the center. One pixel is brought closer to the vertical pixel number j ′, and it is examined again whether or not the difference value (J) corresponding to the vertical pixel number J forms a peak. Similarly, a value obtained by subtracting 20 as Δj from j ′ is set as J ′ (S306-7-7), and it is determined whether or not the difference value (J ′) corresponding to the vertical pixel number J ′ constitutes a peak ( S306-7-8, S306-7-9), when forming a peak, the pixel at coordinates (i, J ′) is recorded as the second edge pixel (S306-7-11), and no peak is formed 1 is added to the vertical pixel number J ′ (S306-7-10), and J ′ is brought close to the vertical pixel number j ′ centered by one pixel, and whether or not the difference value (J ′) forms a peak. Judge again. As described above, a pixel that constitutes a peak that is in the range ± Δj determined from the point j ′ where the difference value is maximum and is farthest from the maximum point j ′, that is, an edge pixel is obtained.

水平画素番号iについて第1エッジ画素および第2エッジ画素が求められると、図14の処理に戻り、水平画素番号iに1を加算し(S306−8)、当該水平画素番号iについてS306−2以下の処理を繰り返す。以上により、対象画像を構成する各垂直画素列ごとに、換言すれば各水平画素番号ごとに、第1エッジ画素および第2エッジ画素が求められる。水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えると(S306−2;No)、当該対象画像におけるエッジ検出処理を終了する。   When the first edge pixel and the second edge pixel are obtained for the horizontal pixel number i, the process returns to the process of FIG. 14, and 1 is added to the horizontal pixel number i (S306-8), and S306-2 for the horizontal pixel number i. The following process is repeated. As described above, the first edge pixel and the second edge pixel are obtained for each vertical pixel column constituting the target image, in other words, for each horizontal pixel number. When the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S306-2; No), the edge detection process in the target image is terminated.

エッジ検出処理を終了すると、理想輪郭線推定処理(S307)を行なう。図16に理想輪郭線推定処理を詳細化したフローチャートを示す。この処理では、先ず除去候補画素の検索処理を行なう(S307−1)。更にこの処理では、図17に詳細を示すように、電線長手方向である水平方向の画素番号iに1をセットする(S307−1−1)。そして、水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えていないか判断する(S307−1−2)。水平画素番号iがi_max以下であれば(S307−1−2;Yes)、 水平画素番号i−Δi〜i+Δiにおいて存在する第1エッジ画素について、電線横断方向である垂直方向の座標位置の平均値を求め、Ave1とする(S307−1−3)。尚、Δiは例えば15とする。そして、 水平画素番号i−Δi〜i+Δiにおいて存在する第1エッジ画素のうち、その垂直方向の座標位置と上記平均値Ave1との差の絶対値が、予め定めた閾値以上となるエッジ画素を除去候補画素として記録する(S307−1−4)。同様に、水平画素番号i−Δi〜i+Δiにおいて存在する第2エッジ画素について、垂直方向の座標位置の平均値を求めてAve2とし(S307−1−5)、これら第2エッジ画素のうち、その垂直方向の座標位置と上記平均値Ave2との差の絶対値が、予め定めた閾値以上となるエッジ画素を除去候補画素として記録する(S307−1−6)。さらに、水平画素番号iにおける第1エッジ画素と第2エッジ画素の垂直方向の位置の差を求め、ΔDとする(S307−1−7)。ΔDが予め定めた上限値以上または下限値以下となる場合、当該水平画素番号iにおける第1エッジ画素と第2エッジ画素を除去候補画素として記録する(S307−1−8)。そして、水平画素番号iに1を加算し(S307−1−9)、当該水平画素番号iについてS307−1−2以下の処理を繰り返す。以上により、垂直方向の座標位置が±15画素の範囲にある周囲のエッジ画素の平均から大きく外れるエッジ画素や、対となる第1エッジ画素と第2エッジ画素の間隔が極端に狭い又は広いエッジ画素が、除去候補画素として記録される。水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えると(S307−1−2;No)、当該対象画像における除去候補画素の検索処理を終了する。   When the edge detection process is completed, an ideal contour estimation process (S307) is performed. FIG. 16 shows a detailed flowchart of the ideal contour estimation process. In this process, first, a removal candidate pixel search process is performed (S307-1). Further, in this process, as shown in detail in FIG. 17, 1 is set to the pixel number i in the horizontal direction which is the longitudinal direction of the electric wire (S307-1-1). Then, it is determined whether the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S307-1-2). If the horizontal pixel number i is less than or equal to i_max (S307-1-2; Yes), the average value of the coordinate positions in the vertical direction that is the wire crossing direction for the first edge pixels existing in the horizontal pixel numbers i−Δi to i + Δi Is determined as Ave1 (S307-1-3). Δi is set to 15, for example. Then, among the first edge pixels existing in the horizontal pixel numbers i−Δi to i + Δi, the edge pixels whose absolute value of the difference between the vertical coordinate position and the average value Ave1 is equal to or larger than a predetermined threshold value are removed. It records as a candidate pixel (S307-1-4). Similarly, for the second edge pixels existing at the horizontal pixel numbers i−Δi to i + Δi, the average value of the coordinate positions in the vertical direction is obtained as Ave2 (S307-1-5). Edge pixels in which the absolute value of the difference between the vertical coordinate position and the average value Ave2 is equal to or greater than a predetermined threshold are recorded as removal candidate pixels (S307-1-6). Further, the difference between the positions of the first edge pixel and the second edge pixel in the horizontal pixel number i in the vertical direction is obtained and set as ΔD (S307-1-7). When ΔD is greater than or equal to a predetermined upper limit value or less than a lower limit value, the first edge pixel and the second edge pixel at the horizontal pixel number i are recorded as removal candidate pixels (S307-1-8). Then, 1 is added to the horizontal pixel number i (S307-1-9), and the processing from S307-1-2 onward is repeated for the horizontal pixel number i. As described above, an edge pixel greatly deviating from the average of surrounding edge pixels whose vertical coordinate position is within a range of ± 15 pixels, or an edge where the distance between the paired first edge pixel and the second edge pixel is extremely narrow or wide Pixels are recorded as removal candidate pixels. When the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S307-1-2; No), the removal candidate pixel search process in the target image ends.

除去候補画素が求められると、図16の処理に戻り、第1エッジ画素群から、除去候補画素すなわちエッジの直線性を損ねる低信頼性画素を除いた残りの画素を用いて、最小自乗法により、第1輪郭線を作成する(S307−2)。同様に、第2エッジ画素群から除去候補画素を除いた残りの画素を用いて、最小自乗法により第2輪郭線を作成する(S307−3)。これにより、当該対象画像における理想輪郭線推定処理を終了し、当該対象画像について形状異常検出処理(S308)および色異常検出処理(S309)を行なう。   When the removal candidate pixel is obtained, the process returns to the process of FIG. 16, and the remaining pixels excluding the removal candidate pixel, that is, the low-reliability pixel that impairs the linearity of the edge, from the first edge pixel group are used. A first contour line is created (S307-2). Similarly, a second contour line is created by the least square method using the remaining pixels obtained by removing the removal candidate pixels from the second edge pixel group (S307-3). Thereby, the ideal outline estimation process in the target image is finished, and the shape abnormality detection process (S308) and the color abnormality detection process (S309) are performed on the target image.

図18および図19に形状異常検出処理を詳細化したフローチャートを示す。この処理では、カウンタw,w’に0をセットし(S308−1,S308−2)、電線長手方向である水平方向の画素番号iに1をセットする(S308−3)。そして、水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えていないか判断する(S308−4)。水平画素番号iがi_max以下であれば(S308−4;Yes)、水平画素番号iにおける第1エッジ画素と水平画素番号iにおける第1輪郭線上の点との電線横断方向である垂直方向の座標位置の差を求め、ΔH1とする(S308−5)。同様に、水平画素番号iにおける第2エッジ画素と水平画素番号iにおける第2輪郭線上の点との垂直方向の座標位置の差を求め、ΔH2とする(S308−6)。そして、ΔH1の絶対値およびΔH2の絶対値が、予め定めた値H_max以上であるか判断する(S308−7,S308−9)。H_maxは例えば10とする。ΔH1がH_max以上である場合はカウンタwに1を加算し(S308−8)、ΔH2がH_max以上である場合はカウンタw’に1を加算する(S308−10)。そして、カウンタwまたはカウンタw’の値が予め定めた値w_max以上であるか判断する(S308−11)。w_maxは例えば20とする。カウンタw,w’の双方がw_maxに満たなければ(S308−11;No)、水平画素番号iに1を加算し(S308−13)、当該水平画素番号iについてS308−4以下の処理を繰り返す。一方、ΔH1とΔH2の双方がH_maxに満たない場合は、カウンタw,w’に0をセットし(S308−12)、水平画素番号iに1を加算し(S308−13)、当該水平画素番号iについてS308−4以下の処理を繰り返す。   18 and 19 show flowcharts detailing the shape abnormality detection processing. In this processing, 0 is set in the counters w and w '(S308-1 and S308-2), and 1 is set in the horizontal pixel number i which is the longitudinal direction of the electric wire (S308-3). Then, it is determined whether the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S308-4). If the horizontal pixel number i is equal to or less than i_max (S308-4; Yes), the vertical coordinate that is the electric wire crossing direction between the first edge pixel at the horizontal pixel number i and the point on the first contour line at the horizontal pixel number i. A difference in position is obtained and set as ΔH1 (S308-5). Similarly, the difference in the vertical coordinate position between the second edge pixel at the horizontal pixel number i and the point on the second contour line at the horizontal pixel number i is obtained, and is set as ΔH2 (S308-6). Then, it is determined whether the absolute value of ΔH1 and the absolute value of ΔH2 are equal to or greater than a predetermined value H_max (S308-7, S308-9). H_max is set to 10, for example. When ΔH1 is greater than or equal to H_max, 1 is added to the counter w (S308-8), and when ΔH2 is greater than or equal to H_max, 1 is added to the counter w ′ (S308-10). Then, it is determined whether the value of the counter w or the counter w ′ is equal to or greater than a predetermined value w_max (S308-11). For example, w_max is 20. If both of the counters w and w ′ do not satisfy w_max (S308-11; No), 1 is added to the horizontal pixel number i (S308-13), and the processing from S308-4 onward is repeated for the horizontal pixel number i. . On the other hand, if both ΔH1 and ΔH2 are less than H_max, 0 is set to the counters w and w ′ (S308-12), 1 is added to the horizontal pixel number i (S308-13), and the horizontal pixel number The process from S308-4 onward is repeated for i.

カウンタw,w’の少なくとも一方がw_max以上となる場合は(S308−11;Yes)、理想輪郭線から10画素以上離れたエッジ画素が20画素連続して現れたこととなるので、当該対象画像を形状異常候補画像として記録する(S308−14)。そして、形状異常カウンタzに1を加算し(S308−15)、当該カウンタzが予め定めた値z_max以上であるか判断する(S308−16)。z_maxは例えば2とする。形状異常カウンタzがz_maxに満たなければ(S308−16;No)、当該対象画像についての形状異常検出処理を終了する。一方、形状異常カウンタzがz_max以上である場合(S308−16;Yes)、形状異常候補画像が2フレーム以上連続したこととなるので、これらの形状異常候補画像をログに記録する(S308−17)。そして、形状異常カウンタzを0にリセットし(S308−18)、当該対象画像についての形状異常検出処理を終了する。他方、水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えるまで処理された場合は(S308−4;No)、理想輪郭線から10画素以上離れたエッジ画素が20画素連続して現れることの無かった場合であり、形状異常カウンタzを0にリセットし(S308−18)、当該対象画像についての形状異常検出処理を終了する。   When at least one of the counters w and w ′ is equal to or greater than w_max (S308-11; Yes), edge pixels that are separated by 10 pixels or more from the ideal contour line appear continuously, so that the target image Is recorded as a shape abnormality candidate image (S308-14). Then, 1 is added to the shape abnormality counter z (S308-15), and it is determined whether the counter z is equal to or greater than a predetermined value z_max (S308-16). z_max is set to 2, for example. If the shape abnormality counter z does not satisfy z_max (S308-16; No), the shape abnormality detection process for the target image is terminated. On the other hand, when the shape abnormality counter z is equal to or greater than z_max (S308-16; Yes), the shape abnormality candidate images are continuous for two or more frames, and therefore these shape abnormality candidate images are recorded in the log (S308-17). ). Then, the shape abnormality counter z is reset to 0 (S308-18), and the shape abnormality detection process for the target image ends. On the other hand, when the processing is performed until the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S308-4; No), 20 edge pixels that are separated by 10 pixels or more from the ideal contour line are consecutive. In this case, the shape abnormality counter z is reset to 0 (S308-18), and the shape abnormality detection process for the target image ends.

図4は素線切れを起こしている電線が撮影された画像を示す。図4の画像に対し、上記のエッジ検出処理を行なった結果を図2に示す。また、図2に示すエッジ画素の中から上記の理想輪郭線推定処理によって低信頼性画素を特定し、当該低信頼性画素を除いた残りのエッジ画素に基づいて理想輪郭線を求めた結果を図3に示す。そして、図2のエッジ画素と図3の理想輪郭線とを重ねて表示した結果を図1に示す。尚、図中の符号40は第1エッジ画素を示し、符号41は第2エッジ画素を示し、符号42は第1理想輪郭線を示し、符号43は第2理想輪郭線を示す。図1には、理想輪郭線から10画素以上離れたエッジ画素が20画素以上連続して現れる様子が示されており、上記の形状異常検出処理によって素線切れを起こしている電線を正確に検出できることが確認できる。   FIG. 4 shows an image obtained by photographing an electric wire that is causing a wire break. FIG. 2 shows the result of performing the above edge detection processing on the image of FIG. Further, the result of obtaining the ideal contour based on the remaining edge pixels excluding the low reliability pixel is identified by the above-described ideal contour estimation process from the edge pixels shown in FIG. As shown in FIG. FIG. 1 shows a result of displaying the edge pixel of FIG. 2 and the ideal outline of FIG. 3 in an overlapping manner. In the figure, reference numeral 40 indicates a first edge pixel, reference numeral 41 indicates a second edge pixel, reference numeral 42 indicates a first ideal contour line, and reference numeral 43 indicates a second ideal contour line. FIG. 1 shows a state in which 20 pixels or more of edge pixels that are 10 pixels or more away from the ideal contour line appear continuously, and the above-described shape abnormality detection processing accurately detects the wire that has been broken. I can confirm that I can do it.

次に、図20および図21に色異常検出処理を詳細化したフローチャートを示す。この処理では、カウンタu,u’に0をセットし(S309−1,S309−2)、電線長手方向である水平方向の画素番号iに1をセットする(S309−3)。そして、水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えていないか判断する(S309−4)。水平画素番号iがi_max以下であれば(S309−4;Yes)、水平画素番号iにおいて第1輪郭線と第2輪郭線との間に位置する画素の輝度値の平均値を求め、当該平均値を代表値Val(i)とする(S309−5)。そして、水平画素番号iに1を加算し(S309−6)、当該水平画素番号iについてS309−4以下の処理を繰り返す。これにより、各水平画素番号iについて代表値Val(i)が求められる。水平画素番号iがi_maxを超えると(S309−4;No)、求めた代表値Val(1)〜Val(i_max)を用いて数式3により上限の閾値Val’と下限の閾値Val”を求める(S309−7)。   Next, FIG. 20 and FIG. 21 show flowcharts detailing the color abnormality detection processing. In this processing, 0 is set to the counters u and u '(S309-1, S309-2), and 1 is set to the pixel number i in the horizontal direction which is the longitudinal direction of the wire (S309-3). Then, it is determined whether the value of the horizontal pixel number i exceeds the horizontal pixel number i_max of the target image (S309-4). If the horizontal pixel number i is equal to or less than i_max (S309-4; Yes), the average value of the luminance values of the pixels located between the first contour line and the second contour line at the horizontal pixel number i is obtained, and the average The value is set as a representative value Val (i) (S309-5). Then, 1 is added to the horizontal pixel number i (S309-6), and the processing from S309-4 onward is repeated for the horizontal pixel number i. Thereby, the representative value Val (i) is obtained for each horizontal pixel number i. When the horizontal pixel number i exceeds i_max (S309-4; No), the upper limit threshold value Val ′ and the lower limit threshold value Val ″ are obtained by Expression 3 using the obtained representative values Val (1) to Val (i_max) ( S309-7).

そして、再び水平画素番号iに1をセットし(S309−8)、水平画素番号iがi_max以下であるか判断する(S309−9)。水平画素番号iがi_max以下であれば、当該画素番号iに対応する代表値Val(i)が上限値Val’以上であるか又は下限値Val’以下であるか判断する(S309−10,S309−12)。代表値Val(i)が上限値Val’以上である場合はカウンタuに1を加算し(S309−11)、代表値Val(i)が下限値Val”以下である場合はカウンタu’に1を加算する(S309−13)。そして、カウンタuまたはカウンタu’の値が予め定めた値u_max以上であるか判断する(S309−14)。u_maxは例えば20とする。カウンタu,u’の双方がu_maxに満たなければ(S309−14;No)、水平画素番号iに1を加算し(S309−16)、当該水平画素番号iについてS309−9以下の処理を繰り返す。一方、代表値Val(i)が上限値Val’以上でなく且つ下限値Val”以下でない場合は、カウンタu,u’に0をセットし(S309−15)、水平画素番号iに1を加算し(S309−16)、当該水平画素番号iについてS309−9以下の処理を繰り返す。   Then, the horizontal pixel number i is set to 1 again (S309-8), and it is determined whether the horizontal pixel number i is equal to or less than i_max (S309-9). If the horizontal pixel number i is not more than i_max, it is determined whether the representative value Val (i) corresponding to the pixel number i is not less than the upper limit value Val ′ or not more than the lower limit value Val ′ (S309-10, S309). -12). When the representative value Val (i) is greater than or equal to the upper limit value Val ′, 1 is added to the counter u (S309-11), and when the representative value Val (i) is less than or equal to the lower limit value Val ″, 1 is added to the counter u ′. (S309-13) Then, it is determined whether the value of the counter u or the counter u ′ is equal to or larger than a predetermined value u_max (S309-14), where u_max is set to 20, for example. If both do not satisfy u_max (S309-14; No), 1 is added to the horizontal pixel number i (S309-16), and the processing from S309-9 onward is repeated for the horizontal pixel number i. If (i) is not greater than or equal to the upper limit value Val ′ and not less than the lower limit value Val ″, 0 is set in the counters u and u ′ (S309-15), and 1 is added to the horizontal pixel number i (S309-16). ), S3 for the horizontal pixel number i 9-9 repeats the following processing.

カウンタu,u’の少なくとも一方がu_max以上となる場合は(S309−14;Yes)、上限値Val’以上または下限値Val”以下となる代表値Val(i)が20画素連続して現れたこととなるので、当該対象画像を色異常候補画像として記録する(S309−17)。そして、色異常カウンタqに1を加算し(S309−18)、当該カウンタqが予め定めた値q_max以上であるか判断する(S309−19)。q_maxは例えば2とする。色異常カウンタqがq_maxに満たなければ(S309−19;No)、当該対象画像についての色異常検出処理を終了する。一方、色異常カウンタqがq_max以上である場合(S309−19;Yes)、色異常候補画像が2フレーム以上連続したこととなるので、これらの色異常候補画像をログに記録する(S309−20)。そして、色異常カウンタqを0にリセットし(S309−21)、当該対象画像についての色異常検出処理を終了する。他方、水平画素番号iの値が対象画像の水平方向画素数i_maxを超えるまで処理された場合は(S309−9;No)、上限値Val’以上または下限値Val”以下となる代表値Val(i)が20画素連続して現れることの無かった場合であり、色異常カウンタqを0にリセットし(S309−21)、当該対象画像についての色異常検出処理を終了する。   When at least one of the counters u and u ′ is greater than or equal to u_max (S309-14; Yes), a representative value Val (i) that is greater than or equal to the upper limit value Val ′ or less than or equal to the lower limit value Val ″ appears continuously for 20 pixels. Therefore, the target image is recorded as a color abnormality candidate image (S309-17), and 1 is added to the color abnormality counter q (S309-18), and the counter q is equal to or greater than a predetermined value q_max. In step S309-19, q_max is set to 2. If the color abnormality counter q is less than q_max (S309-19; No), the color abnormality detection process for the target image is terminated. If the color abnormality counter q is equal to or greater than q_max (S309-19; Yes), the color abnormality candidate images are continuous for two or more frames, and therefore these color abnormality candidate images are recorded in the log (S309). -20) Then, the color abnormality counter q is reset to 0 (S309-21), and the color abnormality detection process for the target image is terminated, whereas the value of the horizontal pixel number i is the number of pixels in the horizontal direction of the target image. When the processing is performed until i_max is exceeded (S309-9; No), the representative value Val (i) that is greater than or equal to the upper limit value Val ′ or less than or equal to the lower limit value Val ″ does not appear continuously for 20 pixels. Then, the color abnormality counter q is reset to 0 (S309-21), and the color abnormality detection process for the target image ends.

図6はアーク痕がある電線が撮影された画像を示す。図6の画像に対し、上記の色異常検出処理を行なった結果を図5に示す。尚、図中の符号44は各水平画素番号における代表値を示し、符号55は下限の閾値を示す。図5には、下限の閾値以下となる代表値が20画素以上連続して現れる様子が示されており、上記の色異常検出処理によってアーク痕がある電線を正確に検出できることが確認できる。   FIG. 6 shows an image in which an electric wire with an arc mark is photographed. FIG. 5 shows the result of the above color abnormality detection process performed on the image of FIG. In the figure, reference numeral 44 indicates a representative value in each horizontal pixel number, and reference numeral 55 indicates a lower limit threshold. FIG. 5 shows a state in which a representative value equal to or lower than the lower limit threshold appears continuously for 20 pixels or more, and it can be confirmed that an electric wire having an arc mark can be accurately detected by the color abnormality detection process.

すべてのフレームについての電線異常検出処理を(S3)終了すると、ログに記録された異常画像を動画像ファイルとして出力処理を行なう(図11のS4)。尚、異常画像を動画像ファイルとして出力処理を行なう処理は、すべてのフレームについての処理の終了後に行っても、処理の途中で同時に並列処理を行うようにしても良い。以上により、本実施形態の電線異常検出プログラムによって、電線異常検出装置10が実行する処理は終了する。   When the wire abnormality detection process for all frames is completed (S3), the abnormal image recorded in the log is output as a moving image file (S4 in FIG. 11). Note that the process of outputting an abnormal image as a moving image file may be performed after completion of the process for all the frames, or may be performed in parallel during the process. Thus, the processing executed by the wire abnormality detection device 10 is completed by the wire abnormality detection program of the present embodiment.

本発明によれば、作業者は電線の空撮映像を最初からすべて目視点検する必要は無く、電線異常検出装置10が提示する一部の画像や映像について確認すれば良く、作業者の労力が大幅に軽減される。さらに、ビデオカメラを電線異常検出装置10に接続して、ビデオカメラより得られる映像をリアルタイムで処理することで、ヘリコプターで巡視している現場で電線の異常箇所の検出まで行うことも可能となり、作業に関わる人的資源や設備資源を縮小し全体のコストを大幅に低減することが可能になる。   According to the present invention, it is not necessary for the operator to visually inspect all the aerial images of the electric wires from the beginning, and it is only necessary to check some images and videos presented by the electric wire abnormality detection device 10. It is greatly reduced. Furthermore, by connecting the video camera to the electric wire abnormality detection device 10 and processing the image obtained from the video camera in real time, it becomes possible to detect the abnormal portion of the electric wire at the site where the helicopter patrols, It becomes possible to reduce human resources and equipment resources related to work and to greatly reduce the overall cost.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態ではグレースケール画像を原画像として各処理を行なったが、カラー画像を原画像として各処理を行なっても良い。例えば原画像がグレースケール画像である場合、対象画像の切り出し処理において、山の稜線などを変位の位相が揃っている探索結果として判断してしまう場合があるが、原画像をカラー画像とし、輝度値に加えて色相値も用いたテンプレート照合を行なうことで、そのような失敗を回避できる。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, each process is performed using a grayscale image as an original image, but each process may be performed using a color image as an original image. For example, when the original image is a grayscale image, the target image may be judged as a search result in which the ridge lines of the mountains are aligned in the phase of displacement in the clipping process of the target image. Such a failure can be avoided by performing template matching using the hue value in addition to the value.

また、エッジ検出処理は必ずしも上述の実施形態の例には限定されず、従来のエッジ検出方法を採用しても良い。また、更なる処理の高速化を図るために、図11から図24に示した処理の一部又は全部をハードウェア化しても良い。特にエッジ検出処理の部分は、汎用的な手法であるため、市販の画像処理ボードとの親和性も良く、ハードウェア化が容易である。ハードウェア化によって、ビデオレートでの処理も期待できる。   Further, the edge detection process is not necessarily limited to the example of the above-described embodiment, and a conventional edge detection method may be adopted. In order to further increase the processing speed, a part or all of the processing shown in FIGS. 11 to 24 may be implemented as hardware. In particular, since the edge detection processing part is a general-purpose method, it has good compatibility with a commercially available image processing board and can be easily implemented as hardware. By using hardware, processing at the video rate can also be expected.

また、閾値などの各パラメータ、例えばエッジ検出処理においてピークを探す範囲Δj、形状異常を判断するエッジ画素と理想輪郭線との距離の基準H_max、色異常を判断する閾値の係数α、連続する異常候補画素の基準w_max,u_max、連続する異常候補画像の基準z,qなどは、撮影条件などに合わせて適宜調節してよい。   Each parameter such as a threshold, for example, a range Δj for searching for a peak in the edge detection process, a reference H_max of a distance between an edge pixel for determining a shape abnormality and an ideal outline, a threshold coefficient α for determining a color abnormality, a continuous abnormality The criteria w_max and u_max for candidate pixels and the criteria z and q for consecutive abnormal candidate images may be adjusted as appropriate according to the shooting conditions.

また、上述の実施形態では、原画像から切り出した対象画像に対して電線異常検出処理を行なったが、場合によっては原画像をそのまま対象画像として、電線異常検出処理を行なっても良い。また、上述の切り出し処理で得られた対象画像を、形状異常検出処理や色異常検出処理以外の電線点検用の画像処理に用いても良い。   In the above-described embodiment, the wire abnormality detection process is performed on the target image cut out from the original image. However, in some cases, the wire abnormality detection process may be performed using the original image as it is as the target image. Moreover, you may use the target image obtained by the above-mentioned cutting-out process for the image processing for electric wire inspections other than a shape abnormality detection process and a color abnormality detection process.

また、輝度値に加えて色情報値を利用して判定することにより、例えば、OPGW(光ファイバ複合架空地線)などの捻回確認用赤色ラインが引かれた赤色ライン付き電線についての検出精度を向上するようにしても良い。さらに、飛び越し走査(処理を行う動画像の、画像の奇数行と偶数行で取り込み時間が異なっていること)を補正することにより、画像の鮮明度を向上させ異常箇所を鮮明にして異常検出の精度を向上するようにしても良い。   In addition, by using the color information value in addition to the luminance value, for example, the detection accuracy of the electric wire with a red line in which a red line for twist confirmation such as OPGW (optical fiber composite ground wire) is drawn You may make it improve. In addition, by correcting interlaced scanning (the capture time is different between the odd and even lines of the moving image to be processed), the sharpness of the image is improved and the abnormal part is sharpened to detect the abnormality. The accuracy may be improved.

(実施例1)
実際に電線がビデオカメラにより撮影された画像を用いて、検探索範囲可変、明るさパターン可変機能を有していない特許文献1記載の技術と、特許文献1記載の技術に探索領域を拡大させる機能を加えたプログラム(以下、探索範囲可変版という)と、さらに明るさパターンを参照する機能を追加したプログラム(以下、探索範囲可変+参照明るさパターン可変版という)において、電線追尾性能を比較する実験を行った。
Example 1
Using the image in which the electric wire is actually captured by the video camera, the search area is expanded to the technique described in Patent Document 1 and the technique described in Patent Document 1 that do not have the variable search range and brightness pattern variable functions. Comparison of wire tracking performance in a program that adds a function (hereinafter referred to as a variable search range version) and a program that adds a function that refers to a brightness pattern (hereinafter referred to as a variable search range + variable reference brightness pattern version) An experiment was conducted.

表1に実験結果を示す。尚、表1において処理画像総数に違いがあるのは、特許文献1記載の技術では、追尾不能により追尾処理が打ち切られ、探索範囲可変版とは処理画像総数が少なくなったためである。また、ここで、追尾失敗率とは電線の位置を特定できなかった割合をいい、再追尾成功率とは追尾失敗後に再度、電線追尾に成功した割合をいう。ここで、画像の背景が森林などの緑であり、道路、河川、民家、工場等が映っていない画像については、特許文献1記載の技術と二つの改良版ともに追尾性能に差はでなかった。しかし、電線に類似した灰色部分(道路、民家、工場等)を含む背景が存在した場合には、特許文献1記載の技術、または、探索範囲可変版では、追尾失敗率が高くなった。この場合、再追尾率も低くなった。一方、探索範囲+参照明るさパターン可変版では、1径間あたり1%以下の追尾失敗率に加えて再追尾に100%成功した。即ち、探索範囲可変機能と参照明るさパターン機能を追加したプログラムにより、電線追尾能力が大幅に向上できたことがわかった。   Table 1 shows the experimental results. In Table 1, there is a difference in the total number of processed images because, in the technique described in Patent Document 1, the tracking process is canceled due to the inability to track, and the total number of processed images is reduced in the search range variable version. Here, the tracking failure rate refers to the rate at which the position of the wire could not be specified, and the retracking success rate refers to the rate at which the wire tracking succeeded again after the tracking failure. Here, for the image where the background of the image is green such as forest and roads, rivers, private houses, factories, etc. are not reflected, there was no difference in the tracking performance between the technique described in Patent Document 1 and the two improved versions. . However, when there is a background including a gray portion (road, private house, factory, etc.) similar to an electric wire, the tracking failure rate is high in the technique described in Patent Document 1 or the search range variable version. In this case, the retracking rate was also low. On the other hand, the search range + reference brightness pattern variable version succeeded 100% in re-tracking in addition to the tracking failure rate of 1% or less per span. That is, it was found that the wire tracking capability could be greatly improved by the program with the search range variable function and the reference brightness pattern function added.

本実験により、探索範囲可変+参照明るさパターン可変版では0.53%と1%以下の失敗率まで抑えることができることがわかった。また、電線に類似した灰色部分の背景(民家、工場など)が存在した場合、特許文献1記載の技術、探索範囲可変版では追尾不能となり、再追尾も失敗することがあったが、探索範囲可変+参照明るさパターン可変版では100%再追尾可能であることがわかった。即ち、追尾失敗率が1%未満であり、かつ再追尾成功率が100%であるので、システムがほとんど停止することなく、監視が可能となることがわかった。これにより作業者の介在をへらすことができた。   From this experiment, it was found that the failure rate of 0.53% and 1% or less can be suppressed in the variable search range + variable reference brightness pattern version. In addition, when the background of a gray portion similar to an electric wire (private house, factory, etc.) exists, tracking is impossible with the technique described in Patent Document 1 and the search range variable version, and retracking sometimes fails. It was found that 100% re-tracking is possible with the variable + reference brightness pattern variable version. That is, since the tracking failure rate is less than 1% and the retracking success rate is 100%, it was found that the system can be monitored with almost no stoppage. As a result, the operator's intervention was reduced.

次に、タイムコードを用いて電線異常検出に無関係な画像の除去を行った。図34にタイムコード入力画面の一例を示す。図35(a)〜(c)に、電線異常検出に無関係な画像の除去の一例を示す。尚、上がタイムコード、下がこれまで処理した画像の枚数を示している。例えば、図35(a)では、処理した画像枚数が28枚、タイムコードが48分30秒の22であることを示している。即ち、一秒間に30枚撮影しているので、48分30秒後の22枚目の画像であることを示している。また、図35(c)では、タイムコードが48分49秒7であることを示している。つまり、48分49秒後の画像の7枚目を処理したことを示している。尚、実際の画面にはタイムコードが表示されているが、理解を助けるために、タイムコードを各画像の下に改めて示している。   Next, the image unrelated to the wire abnormality detection was removed using the time code. FIG. 34 shows an example of a time code input screen. FIGS. 35A to 35C show an example of removal of an image unrelated to electric wire abnormality detection. The upper part shows the time code, and the lower part shows the number of images processed so far. For example, FIG. 35A shows that the number of processed images is 28, and the time code is 22 which is 48 minutes and 30 seconds. That is, since 30 images are taken per second, this indicates the 22nd image after 48 minutes and 30 seconds. Further, FIG. 35 (c) shows that the time code is 48 minutes 49 seconds. That is, the seventh image of 48 minutes 49 seconds later is processed. Although the time code is displayed on the actual screen, the time code is shown again below each image in order to help understanding.

本実験では、電線異常検出に無関係な画像の除去を行うために、点検ビデオ撮影時に径間ごとの開始と終了のタイムコードを記憶装置に記憶させておき、指定された間だけの撮影画像について電線以上検出処理を行った。具体的には、図34に示す入力画面に、径間ごとの開始と終了のタイムコードを入力を行った、これにより、指定されたタイムコードの間の画像のみの処理を行うことができるようにした。例えば、図35(b)に示すような、タイムコードが48分31秒〜48分48秒の画像は、鉄塔部分の撮影画像であったので、予めタイムコードを指定しないことで、この間の電線異常検出処理を省略した。これにより、処理するデータ量が減るので、迅速な処理を行うことができた。   In this experiment, in order to remove the image irrelevant to the wire abnormality detection, the time code of the start and end of each span is stored in the storage device at the time of inspection video shooting, and the shot image only during the designated period is stored. The detection process was performed for the electric wire or more. Specifically, the start and end time codes for each span are input on the input screen shown in FIG. 34, so that only the image between the specified time codes can be processed. I made it. For example, as shown in FIG. 35B, an image with a time code of 48 minutes 31 seconds to 48 minutes 48 seconds was a captured image of a steel tower portion. Abnormality detection processing was omitted. As a result, the amount of data to be processed is reduced, so that quick processing can be performed.

(実施例2)
次に、OPGW(光ファイバ複合架空地線)などの捻回確認用赤色ラインが引かれた赤色ライン付き電線への適用実験を行った。赤色ラインとアーク痕には色分布に大きな違いがあるため、この色情報を利用して誤判定を減らすようにした。具体的には、OPGWの捻回確認用赤色ラインとアーク痕の識別手法について実験を行った。図36に赤ラインがあった場合の赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)成分の輝度値の出現頻度分布を示し、図37にアーク痕があった場合のRGB成分の輝度値出現頻度分布の様子を示す。色情報値のR成分に着目することで、赤色ラインとアーク痕の区別をおこなった。
(Example 2)
Next, an application experiment was performed on an electric wire with a red line in which a red line for twist confirmation such as OPGW (optical fiber composite ground wire) was drawn. Since there is a big difference in the color distribution between the red line and the arc mark, this color information is used to reduce misjudgments. Specifically, an experiment was conducted on a technique for discriminating the OPGW twist confirmation red line and the arc mark. FIG. 36 shows the appearance frequency distribution of the luminance values of the red (Red), green (Green), and blue (Blue) components when there is a red line, and FIG. 37 shows the luminance values of the RGB components when there is an arc mark. The appearance frequency distribution is shown. Focusing on the R component of the color information value, the red line and the arc mark were distinguished.

また、図38に赤色ラインを含んだ画像の一例を、図39にアーク痕を含んだ画像の一例を示す。まず、電線のR成分に着目して、赤色ライン付き電線が撮影された画像に適用した。ここでは、アーク痕と判定した場合であって、さらにR成分との輝度値差がG成分、B成分いずれも6以上あった場合を赤色ラインにより誤検出したものとした。この値は、予め赤色ライン付き電線へ適用し実験的に求めた。電線の色情報を利用しない場合、赤色ラインをアーク痕と誤判定してしまう誤検出率は、35.0%であったが、R成分を利用した場合の誤検出率は、18.7%と約半分に減少し、輝度値に加えて色情報値を用いることが有効であることがわかった。図40(a)は、色情報を利用せず輝度値のみで判定を行った場合を示し、図40(b)は、色情報を使った場合の判定結果の一例を示している。色情報を利用しなければ、図40(a)に示すように、アーク痕有りと誤判定するが、色情報値を判定に利用することにより(b)に示すように赤色ライン有りと正しく判定することがわかった。本実験により、色情報値をOPGW(光ファイバ複合架空地線)などの捻回確認用赤色ラインが引かれた赤色ライン付き電線の異常検出を行う際に適用することにより、誤検出率を減らし、有効な電線の異常検出を行うことができることがわかった。   FIG. 38 shows an example of an image including a red line, and FIG. 39 shows an example of an image including an arc mark. First, paying attention to the R component of the electric wire, it was applied to an image in which an electric wire with a red line was photographed. Here, it is assumed that an arc mark is detected, and a case where the luminance value difference between the R component and the R component is 6 or more is erroneously detected by the red line. This value was experimentally obtained by applying to the electric wire with a red line in advance. When the color information of the electric wire is not used, the false detection rate for erroneously determining the red line as an arc mark was 35.0%. However, the false detection rate when the R component is used is 18.7%. It was found that it was effective to use the color information value in addition to the luminance value. FIG. 40A shows a case where determination is performed using only luminance values without using color information, and FIG. 40B shows an example of determination results when color information is used. If color information is not used, it is erroneously determined that there is an arc mark as shown in FIG. 40 (a), but it is correctly determined that there is a red line as shown in (b) by using the color information value for determination. I found out that This experiment reduces the false detection rate by applying color information values when detecting abnormalities in red-line electric wires with twisted red lines such as OPGW (optical fiber composite ground wire). As a result, it was found that an effective wire abnormality detection can be performed.

(実施例3)
次に、本システムの性能評価について実験をおこなった。パターン識別の分野では、通常は異常箇所を検出できる能力で評価するが、電線異常検出の業務では、確実に異常を検出することが必要である。そこで、本システムの評価は、通常のパターン識別で採られている評価手法ではなく、100%異常を検出できるようにパラメータを設定し、それに伴って増加すると考えられる正常なものを異常と判定する誤判定の割合(誤検出率)を指標として評価することとした。この評価法を採ることで、誤検出率が小さければ、異常検出の最終確認の時間を削減できるため作業効率の評価ができる。
(Example 3)
Next, an experiment was conducted to evaluate the performance of this system. In the field of pattern identification, evaluation is usually made with the ability to detect abnormal points, but in the work of detecting electric wire abnormalities, it is necessary to reliably detect abnormalities. Therefore, the evaluation of this system is not an evaluation method adopted in normal pattern identification, but parameters are set so that 100% abnormality can be detected, and normal ones that are considered to increase with this are determined as abnormal. We decided to evaluate the ratio of misjudgment (false detection rate) as an index. By adopting this evaluation method, if the false detection rate is small, the time for final confirmation of abnormality detection can be reduced, so that the work efficiency can be evaluated.

電線異常検出方法、低価格で構成できるシステム上で開発をおこなっている画像の解像度はハイビジョンと比べ解像度が低い。そこで、本システムで対象としている画像解像度で異常を調べた点検記録との比較結果を表2に示す。   The resolution of the image developed on the system that can be configured with the electric wire abnormality detection method and low price is lower than that of Hi-Vision. Therefore, Table 2 shows the result of comparison with the inspection record in which the abnormality was examined with the image resolution targeted by this system.

特許文献1記載の技術の電線異常検出システムでは、アーク痕や素線切れのみを検出対象としていたが、実際の作業では、ゴミ、変色もあわせて点検しているため、これらも検出するようにパラメータの調整を行った。表2の人(作業者)が正常と判定し、本システムが異常と判定した誤検出率は43.5%であった。特許文献1記載の技術では約70%の誤検出率であったのに比べ約26%向上した。向上した要因は、本システムにより電線の追尾能力が向上し、より正確に電線を認識できるとようになったためと考えられる。   In the electric wire abnormality detection system of the technology described in Patent Document 1, only arc marks and wire breakage are targeted for detection, but in actual work, since dust and discoloration are also inspected, these are also detected. The parameters were adjusted. The false detection rate at which the person (worker) in Table 2 determined to be normal and this system determined to be abnormal was 43.5%. The technique described in Patent Document 1 is improved by about 26% compared with the error detection rate of about 70%. The reason for the improvement is considered to be that the tracking capability of the electric wire has been improved by this system and the electric wire can be recognized more accurately.

次に、実際の電線の点検業務で使用されているハイビジョンによる画像での点検記録に基づいた比較結果を表3に示す。   Next, Table 3 shows a comparison result based on an inspection record with an image by Hi-Vision used in an actual electric wire inspection operation.

本システムで対象としている画像解像度とハイビジョンの解像度には8倍の差があり、解像度の低い画像でごみや変色を確認できなくても、ハイビジョンでは確認できるため、ハイビジョンでの点検結果をもとにパラメータを設定すると、誤検出率は高くなることが予想されるが、本システムの点検業務への適用可能性を調べるため比較実験を行った。表3の結果から、解像度の違いにより誤検出率が約30%高くなるにすぎないことがわかった。これにより、まず本システムの予備的検査で異常箇所の候補を選び出し、ハイビジョンシステムで問題箇所だけを作業者による最終確認を行うことで作業効率の更なる向上が図れる可能性があることがわかった。   There is a difference of 8 times between the target image resolution and the high-definition resolution in this system, and even if you cannot confirm dust and discoloration in the low-resolution image, you can confirm it with high-definition. Although the false positive rate is expected to increase when the parameter is set to, a comparative experiment was conducted to investigate the applicability of this system to inspection work. From the results of Table 3, it was found that the false detection rate only increased by about 30% due to the difference in resolution. As a result, it was found that there is a possibility that further improvement in work efficiency can be achieved by first selecting candidates for abnormal points in the preliminary inspection of this system and finally confirming only the problematic points with the HDTV system. .

また、現状の大きな問題の一つは、微小なゴミや変色も検出対象としているため、電線の撚りによる影の部分との区別が困難なことである。図41に撚り部分と異常部分との区別が困難な画像の一例を示す。そこで、撚りによる影の部分を認識し、その部分について検査除外とし、残りの部分について電線のテンプレートを参照することが考えられる。   Also, one of the major problems at present is that minute dust and discoloration are also targeted for detection, so that it is difficult to distinguish them from shadows caused by twisting of the wires. FIG. 41 shows an example of an image in which it is difficult to distinguish between a twisted portion and an abnormal portion. Therefore, it is conceivable to recognize a shadow portion due to twisting, excluding the inspection portion, and referring to the wire template for the remaining portion.

ここで、本システムで処理している動画像は、画像の奇数行と偶数行で取込み時間が異なり(これを飛び越し走査という)、それぞれ1/60秒間隔で取り込んでいる。図42(a)〜(d)に飛び越し走査の一例を示す。例えば、図42(a)に示すように画面中に1/30秒間に黒い線が入ったとすると、奇数行・偶数行ともの同じタイミングで取り込んでいれば図42(b)のようになり、これより、元の直線に近い画像を構成できる。しかし、実際には、飛び越し走査をしているので、図42(c)のように本来あるべき部分のデータが欠損することとなる。この場合、1/30秒で画像を構成すると、奇数行・偶数行でデータのある部分で画像を構成することになるため、図42(d)のように形と色が元の画像と変わってしまう。   Here, the moving images processed by this system have different capture times for odd and even rows of the image (this is called interlaced scanning) and are captured at 1/60 second intervals. An example of interlaced scanning is shown in FIGS. For example, as shown in FIG. 42 (a), if a black line enters the screen for 1/30 second, it will be as shown in FIG. 42 (b) if the odd lines and even lines are captured at the same timing. Thus, an image close to the original straight line can be constructed. However, since the interlace scanning is actually performed, the data of the part that should be originally as shown in FIG. 42C is lost. In this case, if an image is formed in 1/30 seconds, an image is formed by a portion with data in odd rows and even rows, so the shape and color change from the original image as shown in FIG. End up.

従って、コンピュータに取り込んだ段階で、図41に示すように、画像としてはぼやけた画像になってしまう。しかし、微小なごみや変色を識別するためには、これを補正し、異常箇所の鮮明度を向上させ、異常部分と正常部分との違いが明確にする処理を追加する必要がある。図43に、飛び越し走査の影響を除いて補正した結果の画像の一例を示す。これにより、電線の撚りが鮮明になり、検出精度の向上が図れることがわかった。   Therefore, at the stage of taking in the computer, as shown in FIG. 41, the image becomes a blurred image. However, in order to identify minute dust and discoloration, it is necessary to correct this, improve the sharpness of the abnormal part, and add processing for clarifying the difference between the abnormal part and the normal part. FIG. 43 shows an example of an image obtained as a result of correction excluding the influence of interlaced scanning. Thereby, it turned out that the twist of an electric wire becomes clear and can improve a detection accuracy.

本発明の電線異常検出方法の原理を説明するグラフであり、電線のエッジ画素と理想輪郭線を重ねて表示したものである。グラフの縦軸は垂直画素番号を示し、横軸は水平画素番号を示す。It is a graph explaining the principle of the electric wire abnormality detection method of this invention, and displays the edge pixel of an electric wire and an ideal outline so as to overlap. The vertical axis of the graph indicates the vertical pixel number, and the horizontal axis indicates the horizontal pixel number. 電線のエッジ画素を表示したグラフであり、縦軸は垂直画素番号を示し、横軸は水平画素番号を示す。It is the graph which displayed the edge pixel of the electric wire, a vertical axis shows a vertical pixel number, and a horizontal axis shows a horizontal pixel number. 電線の理想輪郭線を表示したグラフであり、縦軸は垂直画素番号を示し、横軸は水平画素番号を示す。It is the graph which displayed the ideal outline of the electric wire, a vertical axis shows a vertical pixel number, and a horizontal axis shows a horizontal pixel number. 図1〜図3の元となる画像を示し、素線切れを起こしている電線の画像を示している。The image which becomes the origin of Drawing 1-Drawing 3 is shown, and the image of the electric wire which has raise | disconnected the strand is shown. 本発明の電線異常検出方法の原理を説明するグラフであり、電線の色情報値の代表値と閾値とを表示したものである。グラフの縦軸は輝度値を示し、横軸は水平画素番号を示す。It is a graph explaining the principle of the electric wire abnormality detection method of this invention, and represents the representative value and threshold value of the color information value of an electric wire. The vertical axis of the graph indicates the luminance value, and the horizontal axis indicates the horizontal pixel number. 図5の元となる画像を示し、アーク痕がある電線の画像を示している。FIG. 5 shows the original image of FIG. 5 and shows an image of an electric wire with arc marks. エッジ検出の原理を説明するための電線の画像を示す。The image of the electric wire for demonstrating the principle of edge detection is shown. 図7の矢印で示す垂直方向上方に、隣接する2画素間の輝度値の差分値を求めた結果を示すグラフである。グラフの縦軸は差分値を求めた下側画素の垂直画素番号を示し、横軸は差分値の大きさを示す。It is a graph which shows the result of having calculated | required the difference value of the luminance value between two adjacent pixels above the perpendicular direction shown by the arrow of FIG. The vertical axis of the graph indicates the vertical pixel number of the lower pixel for which the difference value is obtained, and the horizontal axis indicates the magnitude of the difference value. 図8の一部を拡大したものである。FIG. 9 is an enlarged view of a part of FIG. 本発明の電線異常検出装置の実施の一形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the electric wire abnormality detection apparatus of this invention. 本発明の電線異常検出方法及び装置及びプラグラムの実行により行なわれる処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process performed by execution of the electric wire abnormality detection method and apparatus of this invention, and a program. 図11の対象画象の切り出し処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an example of processing in which the target image cutout processing in FIG. 11 is detailed. 図11の電線異常検出処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the electric wire abnormality detection process of FIG. 図13のエッジ検出処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the edge detection process of FIG. 図14のエッジ画素の検索処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the search process of the edge pixel of FIG. 図13の理想輪郭線推定処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the ideal outline estimation process of FIG. 図16の除去候補画素の検索処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a process in which the removal candidate pixel search process of FIG. 16 is detailed. 図13の形状異常検出処理を詳細化した処理の一例を示し、処理の前半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the shape abnormality detection process of FIG. 13, and shows the first half part of a process. 図18の後半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the second half part of FIG. 図13の色異常検出処理を詳細化した処理の一例を示し、処理の前半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the color abnormality detection process of FIG. 13, and shows the first half part of a process. 図20の後半部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the second half part of FIG. 図11の前処理を詳細化した処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which detailed the pre-process of FIG. 本発明の電線の移動推定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the movement estimation process of the electric wire of this invention. 本発明の電線の追尾成功・失敗判定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the tracking success / failure determination process of the electric wire of this invention. 本発明の電線異常検出装置が表示する画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the screen which the electric wire abnormality detection apparatus of this invention displays. 本発明の電線異常検出装置が表示する画面の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the screen which the electric wire abnormality detection apparatus of this invention displays. 本発明の電線異常検出装置が表示する画面の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the screen which the electric wire abnormality detection apparatus of this invention displays. 本発明の電線異常検出方法において電線を探索する原理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the principle which searches an electric wire in the electric wire abnormality detection method of this invention. 本発明の電線異常検出方法において電線を探索する原理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the principle which searches an electric wire in the electric wire abnormality detection method of this invention. 電線が撮影画像の端の部分に撮影されている画像を示している。The electric wire has shown the image image | photographed by the edge part of the picked-up image. 従来技術の電線の探索領域を示す図である。It is a figure which shows the search area | region of the electric wire of a prior art. 本発明の電線の中点から探索領域を決定する処理を示す図である。It is a figure which shows the process which determines a search area | region from the midpoint of the electric wire of this invention. 本発明の電線の追尾成功・失敗判定処理の一例を示す図であり、(a)は探索範囲を3倍に拡げた場合を示す図の一例であり、(b)は探索範囲を7倍に拡げた場合を示す図の一例であり、(c)は探索範囲を15倍に拡げた場合を示す図の一例である。It is a figure which shows an example of the tracking success / failure determination process of the electric wire of this invention, (a) is an example of the figure which shows the case where the search range is expanded 3 times, (b) is 7 times the search range. It is an example of the figure which shows the case where it expanded, (c) is an example of the figure which shows the case where the search range is expanded 15 times. 本発明のタイムコード入力画面の一例である。It is an example of the time code input screen of this invention. 本発明の電線異常検出装置が表示する画面を示す画像であり、(a)はタイムコード48分31秒22時点での画像を示し、(b)は電線検出に無関係な画像を示し、(c)はタイムコード48分49秒7時点での画像を示している。It is an image which shows the screen which the electric wire abnormality detection apparatus of this invention displays, (a) shows the image in time code 48 minutes 31 seconds 22 time, (b) shows the image unrelated to electric wire detection, (c ) Shows an image at the time code 48 minutes 49 seconds 7. 赤色ラインがある電線の輝度分布を示すグラフの一例である。It is an example of the graph which shows the luminance distribution of the electric wire with a red line. アーク痕がある電線の輝度分布を示すグラフの一例である。It is an example of the graph which shows the luminance distribution of the electric wire with an arc mark. 赤色ラインを含んだ電線の画像の一例である。It is an example of the image of the electric wire containing a red line. アーク痕を含んだ電線の画像の一例である。It is an example of the image of the electric wire containing an arc mark. (a)は輝度値のみで赤色ラインの識別を行った結果の一例を示すグラフである。(b)は、色情報値を用いて赤色ラインの識別を行った結果の一例を示すグラフである。(A) is a graph which shows an example of the result of having identified the red line only with the luminance value. (B) is a graph which shows an example of the result of having identified the red line using the color information value. 電線の異常検出を行う際に、撚り部分と異常部分との区別が困難な画像の一例である。It is an example of an image in which it is difficult to distinguish between a twisted portion and an abnormal portion when detecting an abnormality of an electric wire. 飛び越し走査を示す図であり、(a)は1/30秒間に黒い線が入った場合の図を示し、(b)は飛び越し走査をしない場合の取り込み方法を示し、(c)は飛び越し走査を行う場合の取り込み方法を示し、(d)は飛び越し走査を行った結果を示している。It is a figure which shows an interlace scanning, (a) shows the figure when a black line enters in 1/30 second, (b) shows the taking-in method when not performing interlace scanning, (c) shows interlace scanning. A capturing method in the case of performing scanning is shown, and (d) shows a result of performing interlaced scanning. 図41の画像について、飛び越し走査を補正した後の画像の一例である。FIG. 42 is an example of an image after correcting interlaced scanning for the image of FIG. 41. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 原画像
2 テンプレート
3 探索領域
10 電線異常検出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Original image 2 Template 3 Search area 10 Electric wire abnormality detection apparatus

Claims (12)

電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理とを含み、かつ前記対象画像の切り出し処理は、前記原画像に対し予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、前記探索領域を拡大し、再度前記テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定することを特徴とする電線異常検出方法。   A target image cutout process for cutting out a portion where the electric wire is shot from the original image with respect to the original image where the electric wire is shot, and an edge detection process for the target image cut out by the cutout process of the target image; An ideal outline estimation process, a wire abnormality detection process that performs a shape abnormality detection process or a color abnormality detection process, and the target image cut-out process sets a search area in advance for the original image, The image of the electric wire is stored in advance in a storage device as a template, the region most similar to the template is searched in the search region to estimate the moving position of the electric wire, and the electric wire photographed in the immediately preceding frame image Compare the slope with the search result, and if the difference in slope is greater than or equal to a preset threshold value, determine that the wire search has failed and expand the search area , Wire abnormality detection method characterized by estimating the movement position of the wire by searching a region most similar again the template in said search area. 電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理とを含み、かつ前記対象画像の切り出し処理は、前記原画像に対し予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索することを特徴とする電線異常検出方法。   A target image cutout process for cutting out a portion where the electric wire is shot from the original image with respect to the original image where the electric wire is shot, and an edge detection process for the target image cut out by the cutout process of the target image; An ideal outline estimation process, a wire abnormality detection process that performs a shape abnormality detection process or a color abnormality detection process, and the target image cut-out process sets a search area in advance for the original image, The image of the electric wire is stored in advance in a storage device as a template, the region most similar to the template is searched in the search region to estimate the moving position of the electric wire, and the electric wire photographed in the immediately preceding frame image The inclination of the search result is compared, and if the difference in inclination is equal to or greater than a preset threshold value, it is determined that the electric wire search has failed, and another electric power stored in advance is determined. Wire abnormality detection method characterized by referring to the template, to explore the region most similar to again the template by the search region. 前記テンプレートは、前記対象画像の切り出し処理を行う際に主記憶装置に記憶され、一定のフレーム経過毎に、該テンプレートを自動更新することを特徴とする請求項1または2に記載の電線異常検出方法。   The wire abnormality detection according to claim 1, wherein the template is stored in a main storage device when the target image is cut out, and the template is automatically updated every certain frame. Method. 前記探索領域の設定は、電線が撮影された原画像のうち最初のフレームの画像に対して予め設定し、次のフレームの画像の処理からは、直前のフレームでの電線の探索結果の中点を前記探索領域の中心位置とすることを特徴とする請求項1または2に記載の電線異常検出方法。   The search area is set in advance for the image of the first frame of the original image in which the wire is photographed. From the processing of the image of the next frame, the midpoint of the search result of the wire in the immediately preceding frame is set. The wire abnormality detection method according to claim 1 or 2, wherein is a center position of the search area. 電線が撮影された原画像のうち、電線の検出に無関係な画像を予めタイムコードを指定することにより除去し、前記電線の検出に無関係な画像を除去した上で前記対象画像の切り出し処理をおこなうことを特徴とする請求項1または2に記載の電線異常検出方法。   An image irrelevant to the detection of the electric wire is removed by designating a time code in advance from the original image taken of the electric wire, and the target image is cut out after removing the image irrelevant to the detection of the electric wire. The electric wire abnormality detection method according to claim 1 or 2. 電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理部と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理部とを備え、かつ前記対象画像の切り出し処理部は、予め前記原画像に対し探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、前記探索領域を拡大し、再度前記テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定するものである電線異常検出装置。   A target image cut-out processing unit that cuts out a portion where the electric wire is shot from the original image, and an edge detection process for the target image cut out by the target image cut-out process A wire abnormality detection processing unit that performs ideal contour estimation processing, shape abnormality detection processing, or color abnormality detection processing, and the target image cut-out processing unit sets a search area for the original image in advance. The image of the electric wire to be searched is previously stored in the storage device as a template, the region most similar to the template is searched in the search region, the moving position of the electric wire is estimated, and the frame image immediately before is captured. The search area is compared, and when the difference in inclination is equal to or greater than a preset threshold, it is determined that the search for the wire has failed, and the search area Expanded, wire abnormality detecting apparatus is intended to estimate the moving position of the wire by searching a region most similar again the template in said search area. 電線が撮影された原画像に対して前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し処理部と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理部とを備え、かつ前記対象画像の切り出し処理部は、予め前記原画像に対し探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索するものである電線異常検出装置。   A target image cut-out processing unit that cuts out a portion where the electric wire is shot from the original image, and an edge detection process for the target image cut out by the target image cut-out process A wire abnormality detection processing unit that performs ideal contour estimation processing, shape abnormality detection processing, or color abnormality detection processing, and the target image cut-out processing unit sets a search area for the original image in advance. The image of the electric wire to be searched is previously stored in the storage device as a template, the region most similar to the template is searched in the search region, the moving position of the electric wire is estimated, and the frame image immediately before is captured. The inclination of the electric wire and the search result was compared, and when the difference in inclination was equal to or greater than a preset threshold, it was determined that the electric wire search failed and stored in advance. Of with reference to the wires of the template, the wire abnormality detecting apparatus is intended to explore the area that is most similar again the template by the search region. 前記テンプレートは、前記対象画像の切り出し処理を行う際に主記憶装置に記憶され、一定のフレーム経過毎に、該テンプレートを自動更新するものである請求項6または7に記載の電線異常検出装置。   The wire abnormality detection device according to claim 6 or 7, wherein the template is stored in a main storage device when the target image is cut out, and the template is automatically updated every certain frame. 前記探索領域の設定は、電線が撮影された原画像のうち最初のフレームの画像に対して予め設定し、次のフレームの画像の処理からは、直前のフレームでの電線の探索結果の中点を前記探索領域の中心位置とするものである請求項6または7に記載の電線異常検出装置。   The search area is set in advance for the image of the first frame of the original image in which the wire is photographed. From the processing of the image of the next frame, the midpoint of the search result of the wire in the immediately preceding frame is set. The wire abnormality detection device according to claim 6 or 7, wherein is a center position of the search region. 電線が撮影された原画像のうち、電線の検出に無関係な画像を予めタイムコードを指定することにより除去し、前記電線の検出に無関係な画像を除去した上で前記対象画像の切り出し処理をおこなうものである請求項6または7に記載の電線異常検出装置。   An image irrelevant to the detection of the electric wire is removed by designating a time code in advance from the original image taken of the electric wire, and the target image is cut out after removing the image irrelevant to the detection of the electric wire. The wire abnormality detection device according to claim 6 or 7, wherein the wire abnormality detection device is a device. コンピュータを、電線が撮影された原画像に対して予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、前記探索領域を拡大し、再度前記テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し手段と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに、形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理手段として実行させることを特徴とする電線異常検出プログラム。   The computer sets a search area in advance for the original image in which the electric wire is photographed, stores the electric wire image to be searched as a template in a storage device in advance, and an area most similar to the template is stored in the search area. Search and estimate the moving position of the electric wire, compare the inclination of the electric wire captured in the previous frame image with the search result, and search for the electric wire when the difference in inclination is greater than or equal to a preset threshold value The part where the electric wire is photographed from the original image by determining that it has failed, enlarging the search area, searching again the area most similar to the template in the search area and estimating the moving position of the electric wire A target image cut-out means for cutting out the target image, edge detection processing, ideal contour estimation processing, and shape abnormality detection for the target image cut out by the target image cut-out processing. Wire abnormality detection program for causing run as wire abnormality detection processing means for performing the processing or color abnormality detection processing. コンピュータを、電線が撮影された原画像に対して予め探索領域を設定し、探索対象である電線の画像をテンプレートとして予め記憶装置に記憶させ、該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、さらに直前のフレーム画像に撮影された電線と前記探索結果との傾きを比較し、傾きの差が予め設定した閾値以上であった場合に電線の探索に失敗したと判断して、予め記憶した他の電線のテンプレートを参照して、再度該テンプレートと最も類似する領域を前記探索領域内で探索して電線の移動位置を推定し、前記原画像から電線が撮影されている部分を切り出す対象画像の切り出し手段と、前記対象画像の切り出し処理により切り出された対象画像に対してエッジ検出処理と、理想輪郭線推定処理、並びに、形状異常検出処理または色異常検出処理とを行う電線異常検出処理手段として実行させることを特徴とする電線異常検出プログラム。



The computer sets a search area in advance for the original image in which the electric wire is photographed, stores the electric wire image to be searched as a template in a storage device in advance, and an area most similar to the template is stored in the search area. Search and estimate the moving position of the electric wire, compare the inclination of the electric wire captured in the previous frame image with the search result, and search for the electric wire when the difference in inclination is greater than or equal to a preset threshold value It judges that it failed, refers to the template of the other electric wire memorized beforehand, searches the region most similar to the template again in the search region, estimates the movement position of the electric wire, and uses the electric wire from the original image A target image cutout unit that cuts out a portion where the image is captured, an edge detection process and an ideal contour estimation process for the target image cut out by the target image cutout process , As well as wire abnormality detection program for causing run as wire abnormality detection processing means for performing a shape abnormality detection processing or color abnormality detection processing.



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