JP6169381B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本発明は、作業機械の周囲における人の存否を判定する機能を備える作業機械用周辺監視装置に関する。 The present invention relates to a work machine periphery monitoring device having a function of determining the presence or absence of a person around a work machine.
従来、ショベルに取り付けられた複数の撮像部が撮像した映像を合成して視点変換画像を生成する機能、ショベルの周囲に存在する人を検出する機能、及び、検出した人の位置に対応する視点変換画像上の位置にマークを重畳表示する機能を有する周囲映像提示装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a function for generating a viewpoint conversion image by combining images captured by a plurality of imaging units attached to a shovel, a function for detecting a person existing around the shovel, and a viewpoint corresponding to the position of the detected person A surrounding video presentation device having a function of displaying a mark superimposed on a position on a converted image is known (see, for example, Patent Document 1).
この周囲映像提示装置は、ショベルの周囲で人を検出したか否かにかかわらず、仮想的にショベルを真上から見たときの視点変換画像を継続的に提示する。そして、ショベルの周囲で人を検出した場合に、その人の実在位置に対応する視点変換画像上の位置に人の存在を表すマークを重畳表示する。 This surrounding image presentation device continuously presents a viewpoint-converted image when the shovel is viewed from directly above, regardless of whether a person is detected around the shovel. When a person is detected around the shovel, a mark indicating the presence of the person is superimposed and displayed at a position on the viewpoint conversion image corresponding to the actual position of the person.
このようにして、周囲映像提示装置は、視点変換画像を継続的に提示しながら、ショベルの周囲に存在する人の位置をショベルの操作者に分かり易く伝えるようにしている。 In this way, the surrounding video presenting apparatus conveys the position of the person existing around the shovel to the shovel operator in an easy-to-understand manner while continuously presenting the viewpoint conversion image.
しかしながら、特許文献1に記載の周囲映像提示装置は、ショベルの周囲で人を検出した場合であっても、視点変換画像上にその人の存在を表すマークを提示するのみである。そのため、ショベルの操作者は、検出された人がどのような状態にあるかを知ることができない。 However, the surrounding video presentation device described in Patent Document 1 only presents a mark representing the presence of a person on the viewpoint conversion image even when a person is detected around the excavator. Therefore, the operator of the excavator cannot know what state the detected person is in.
上述の点に鑑み、本発明は、作業機械の周囲に存在する人の状態をより分かり易く操作者に伝えることができる作業機械用周辺監視装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described points, an object of the present invention is to provide a work machine periphery monitoring device that can more easily understand an operator's state around a work machine.
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る作業機械用周辺監視装置は、作業機械に取り付けられる複数のカメラが撮像する複数の入力画像を用いて出力画像を生成する作業機械用周辺監視装置であって、前記作業機械の周囲にある複数の監視空間のそれぞれにおける人の存否を判定する人存否判定手段と、前記人存否判定手段の判定結果に基づいて出力画像の生成に用いる入力画像を切り換える画像生成手段と、を備え、前記複数のカメラは、該複数のカメラのうちの2つである、撮像空間が重複する第1カメラ及び第2カメラを含み、前記複数の監視空間は、該複数の監視空間のうちの2つである、前記第1カメラ及び前記第2カメラのそれぞれの撮像空間に対応する2つの監視空間を含む。 In order to achieve the above object, a work machine periphery monitoring device according to an embodiment of the present invention is for a work machine that generates an output image using a plurality of input images captured by a plurality of cameras attached to the work machine. A perimeter monitoring device for use in generating an output image based on the presence / absence determination means for determining the presence / absence of a person in each of a plurality of monitoring spaces around the work machine and the determination result of the presence / absence determination means An image generation means for switching input images, wherein the plurality of cameras include two of the plurality of cameras, a first camera and a second camera having overlapping imaging spaces, and the plurality of monitoring spaces Includes two monitoring spaces corresponding to respective imaging spaces of the first camera and the second camera, which are two of the plurality of monitoring spaces.
上述の手段により、本発明は、作業機械の周囲に存在する人の状態をより分かり易く操作者に伝えることができる作業機械用周辺監視装置を提供することができる。 With the above-described means, the present invention can provide a work machine periphery monitoring device that can more easily understand the state of a person existing around the work machine to the operator.
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係る画像生成装置100の構成例を概略的に示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of an image generation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
画像生成装置100は、作業機械の周辺を監視する作業機械用周辺監視装置の1例であり、制御部1、カメラ2、入力部3、記憶部4、表示部5、及び人検出センサ6で構成される。具体的には、画像生成装置100は、作業機械に搭載されたカメラ2が撮像した入力画像に基づいて出力画像を生成しその出力画像を操作者に提示する。また、画像生成装置100は、人検出センサ6の出力に基づいて、提示すべき出力画像の内容を切り換える。 The image generation apparatus 100 is an example of a work machine periphery monitoring device that monitors the periphery of the work machine. The image generation apparatus 100 includes a control unit 1, a camera 2, an input unit 3, a storage unit 4, a display unit 5, and a human detection sensor 6. Composed. Specifically, the image generation device 100 generates an output image based on an input image captured by the camera 2 mounted on the work machine and presents the output image to the operator. Further, the image generation device 100 switches the content of the output image to be presented based on the output of the human detection sensor 6.
図2は、画像生成装置100が搭載される作業機械としてのショベル60の構成例を示す図であり、ショベル60は、クローラ式の下部走行体61の上に、旋回機構62を介して、上部旋回体63を旋回軸PVの周りで旋回自在に搭載している。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an excavator 60 as a work machine on which the image generating apparatus 100 is mounted. The excavator 60 is placed on a crawler-type lower traveling body 61 via a turning mechanism 62. A swing body 63 is mounted so as to be swingable around a swing axis PV.
また、上部旋回体63は、その前方左側部にキャブ(運転室)64を備え、その前方中央部に掘削アタッチメントEを備え、その右側面及び後面にカメラ2(右側方カメラ2R、後方カメラ2B)及び人検出センサ6(右側方人検出センサ6R、後方人検出センサ6B)を備えている。なお、キャブ64内の操作者が視認し易い位置には表示部5が設置されている。 The upper swing body 63 includes a cab (operator's cab) 64 on the front left side, a drilling attachment E on the front center, and the camera 2 (right camera 2R, rear camera 2B) on the right and rear surfaces. ) And a person detection sensor 6 (right person detection sensor 6R, rear person detection sensor 6B). In addition, the display part 5 is installed in the position in the cab 64 where the operator is easy to visually recognize.
次に、画像生成装置100の各構成要素について説明する。 Next, each component of the image generation apparatus 100 will be described.
制御部1は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory)等を備えたコンピュータである。本実施例では、制御部1は、例えば、後述する座標対応付け手段10、画像生成手段11、及び人存否判定手段12のそれぞれに対応するプログラムをROMやNVRAMに記憶し、一時記憶領域としてRAMを利用しながら各手段に対応する処理をCPUに実行させる。 The control unit 1 is a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory), and the like. In the present embodiment, the control unit 1 stores, for example, a program corresponding to each of a coordinate association unit 10, an image generation unit 11, and a presence / absence determination unit 12, which will be described later, in a ROM or NVRAM, and a RAM as a temporary storage area. The CPU is caused to execute processing corresponding to each means while using.
カメラ2は、ショベル60の周囲を映し出す入力画像を取得するための装置である。本実施例では、カメラ2は、例えば、キャブ64にいる操作者の死角となる領域を撮像できるよう上部旋回体63の右側面及び後面に取り付けられる右側方カメラ2R及び後方カメラ2Bである(図2参照。)。また、カメラ2は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を備える。なお、カメラ2は、上部旋回体63の右側面及び後面以外の位置(例えば、前面及び左側面である。)に取り付けられていてもよく、広い範囲を撮像できるよう広角レンズ又は魚眼レンズが装着されていてもよい。 The camera 2 is a device for acquiring an input image that reflects the surroundings of the excavator 60. In the present embodiment, the camera 2 is, for example, a right side camera 2R and a rear camera 2B that are attached to the right side and the rear side of the upper swing body 63 so as to image a blind spot of the operator in the cab 64 (see FIG. 2). The camera 2 includes an image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). The camera 2 may be attached to a position other than the right side and the rear side of the upper swing body 63 (for example, the front side and the left side), and a wide-angle lens or a fisheye lens is attached so as to capture a wide range. It may be.
また、カメラ2は、制御部1からの制御信号に応じて入力画像を取得し、取得した入力画像を制御部1に対して出力する。なお、カメラ2は、魚眼レンズ又は広角レンズを用いて入力画像を取得した場合には、それらレンズを用いることによって生じる見掛け上の歪曲やアオリを補正した補正済みの入力画像を制御部1に対して出力する。また、カメラ2は、その見掛け上の歪曲やアオリを補正していない入力画像をそのまま制御部1に対して出力してもよい。その場合には、制御部1がその見掛け上の歪曲やアオリを補正する。 In addition, the camera 2 acquires an input image according to a control signal from the control unit 1 and outputs the acquired input image to the control unit 1. In addition, when the camera 2 acquires an input image using a fisheye lens or a wide-angle lens, the corrected input image obtained by correcting apparent distortion and tilt caused by using these lenses is transmitted to the control unit 1. Output. Further, the camera 2 may output an input image without correcting its apparent distortion and tilt to the control unit 1 as it is. In that case, the control unit 1 corrects the apparent distortion and tilt.
入力部3は、操作者が画像生成装置100に対して各種情報を入力できるようにするための装置であり、例えば、タッチパネル、ボタンスイッチ、ポインティングデバイス、キーボード等である。 The input unit 3 is a device that allows an operator to input various types of information to the image generation device 100, and is, for example, a touch panel, a button switch, a pointing device, a keyboard, or the like.
記憶部4は、各種情報を記憶するための装置であり、例えば、ハードディスク、光学ディスク、又は半導体メモリ等である。 The storage unit 4 is a device for storing various types of information, and is, for example, a hard disk, an optical disk, or a semiconductor memory.
表示部5は、画像情報を表示するための装置であり、例えば、ショベル60のキャブ64(図2参照。)内に設置された液晶ディスプレイ又はプロジェクタ等であって、制御部1が出力する各種画像を表示する。 The display unit 5 is a device for displaying image information. For example, the display unit 5 is a liquid crystal display, a projector, or the like installed in the cab 64 (see FIG. 2) of the excavator 60. Display an image.
人検出センサ6は、ショベル60の周囲に存在する人を検出するための装置である。本実施例では、人検出センサ6は、例えば、キャブ64にいる操作者の死角となる領域に存在する人を検出できるよう上部旋回体63の右側面及び後面に取り付けられる(図2参照。)。 The human detection sensor 6 is a device for detecting a person existing around the excavator 60. In the present embodiment, the human detection sensor 6 is attached to the right side surface and the rear surface of the upper swing body 63 so as to detect, for example, a person present in the blind spot of the operator in the cab 64 (see FIG. 2). .
人検出センサ6は、人以外の物体から人を区別して検出するセンサであり、例えば、対応する監視空間内のエネルギ変化を検出するセンサであって、焦電型赤外線センサ、ボロメータ型赤外線センサ、赤外線カメラ等の出力信号を利用した動体検出センサを含む。本実施例では、人検出センサ6は、焦電型赤外線センサを用いたものであり、動体(移動する熱源)を人として検出する。また、右側方人検出センサ6Rの監視空間は、右側方カメラの撮像空間に含まれ、後方人検出センサ6Bの監視空間は、後方カメラ2Bの撮像空間に含まれる。 The person detection sensor 6 is a sensor that distinguishes and detects a person from an object other than a person. For example, the person detection sensor 6 is a sensor that detects a change in energy in a corresponding monitoring space, and includes a pyroelectric infrared sensor, a bolometer infrared sensor, Includes a moving object detection sensor using an output signal of an infrared camera or the like. In this embodiment, the human detection sensor 6 uses a pyroelectric infrared sensor, and detects a moving object (moving heat source) as a person. The monitoring space of the right person detection sensor 6R is included in the imaging space of the right camera, and the monitoring space of the rear person detection sensor 6B is included in the imaging space of the rear camera 2B.
なお、人検出センサ6は、カメラ2と同様、上部旋回体63の右側面及び後面以外の位置(例えば、前面及び左側面である。)に取り付けられてもよく、上部旋回体63の前面、左側面、右側面、及び後面のうちの何れか1つに取り付けられていてもよく、全ての面に取り付けられていてもよい。 Note that the human detection sensor 6 may be attached to a position other than the right side and the rear side of the upper swing body 63 (for example, the front and left sides), like the camera 2. It may be attached to any one of the left side surface, the right side surface, and the rear surface, or may be attached to all surfaces.
また、画像生成装置100は、入力画像に基づいて処理対象画像を生成し、その処理対象画像に画像変換処理を施すことによって周囲の物体との位置関係や距離感を直感的に把握できるようにする出力画像を生成した上で、その出力画像を操作者に提示するようにしてもよい。 In addition, the image generation apparatus 100 generates a processing target image based on the input image, and performs an image conversion process on the processing target image so that the positional relationship with the surrounding objects and a sense of distance can be intuitively grasped. An output image to be generated may be generated, and the output image may be presented to the operator.
「処理対象画像」は、入力画像に基づいて生成される、画像変換処理(例えば、スケール変換処理、アフィン変換処理、歪曲変換処理、視点変換処理等である。)の対象となる画像である。具体的には、「処理対象画像」は、例えば、地表を上方から撮像するカメラによる入力画像であってその広い画角により水平方向の画像(例えば、空の部分である。)を含む入力画像から生成される、画像変換処理に適した画像である。より具体的には、その水平方向の画像が不自然に表示されないよう(例えば、空の部分が地表にあるものとして扱われないよう)その入力画像を所定の空間モデルに投影した上で、その空間モデルに投影された投影画像を別の二次元平面に再投影することによって生成される。なお、処理対象画像は、画像変換処理を施すことなくそのまま出力画像として用いられてもよい。 The “processing target image” is an image that is a target of image conversion processing (for example, scale conversion processing, affine conversion processing, distortion conversion processing, viewpoint conversion processing, etc.) that is generated based on the input image. Specifically, the “processing target image” is, for example, an input image by a camera that images the ground surface from above, and includes an image in the horizontal direction (for example, an empty portion) with a wide angle of view. It is an image suitable for image conversion processing generated from the above. More specifically, the input image is projected onto a predetermined spatial model so that the horizontal image is not displayed unnaturally (for example, the sky is not treated as being on the ground surface) It is generated by reprojecting the projection image projected on the spatial model onto another two-dimensional plane. The processing target image may be used as an output image as it is without performing an image conversion process.
「空間モデル」は、入力画像の投影対象である。具体的には、「空間モデル」は、少なくとも、処理対象画像が位置する平面である処理対象画像平面以外の平面又は曲面を含む、一又は複数の平面若しくは曲面で構成される。処理対象画像が位置する平面である処理対象画像平面以外の平面又は曲面は、例えば、処理対象画像平面に平行な平面、又は、処理対象画像平面との間で角度を形成する平面若しくは曲面である。 The “space model” is a projection target of the input image. Specifically, the “space model” includes at least one plane or curved surface including a plane or curved surface other than the processing target image plane that is a plane on which the processing target image is located. The plane or curved surface other than the processing target image plane that is the plane on which the processing target image is located is, for example, a plane parallel to the processing target image plane or a plane or curved surface that forms an angle with the processing target image plane. .
なお、画像生成装置100は、処理対象画像を生成することなく、その空間モデルに投影された投影画像に画像変換処理を施すことによって出力画像を生成するようにしてもよい。また、投影画像は、画像変換処理を施すことなくそのまま出力画像として用いられてもよい。 Note that the image generation apparatus 100 may generate an output image by performing image conversion processing on the projection image projected on the space model without generating a processing target image. Further, the projection image may be used as an output image as it is without being subjected to image conversion processing.
図3は、入力画像が投影される空間モデルMDの一例を示す図であり、図3左図は、ショベル60を側方から見たときのショベル60と空間モデルMDとの間の関係を示し、図3右図は、ショベル60を上方から見たときのショベル60と空間モデルMDとの間の関係を示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a spatial model MD onto which an input image is projected, and the left diagram in FIG. 3 illustrates a relationship between the excavator 60 and the spatial model MD when the excavator 60 is viewed from the side. 3 shows the relationship between the shovel 60 and the space model MD when the shovel 60 is viewed from above.
図3で示されるように、空間モデルMDは、半円筒形状を有し、その底面内側の平面領域R1とその側面内側の曲面領域R2とを有する。 As shown in FIG. 3, the space model MD has a semi-cylindrical shape, and includes a planar region R1 inside the bottom surface and a curved region R2 inside the side surface.
また、図4は、空間モデルMDと処理対象画像平面との間の関係の一例を示す図であり、処理対象画像平面R3は、例えば、空間モデルMDの平面領域R1を含む平面である。なお、図4は、明確化のために、空間モデルMDを、図3で示すような半円筒形状ではなく、円筒形状で示しているが、空間モデルMDは、半円筒形状及び円筒形状の何れであってもよい。以降の図においても同様である。また、処理対象画像平面R3は、上述のように、空間モデルMDの平面領域R1を含む円形領域であってもよく、空間モデルMDの平面領域R1を含まない環状領域であってもよい。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between the space model MD and the processing target image plane, and the processing target image plane R3 is a plane including the plane area R1 of the space model MD, for example. 4 shows the space model MD not in a semi-cylindrical shape as shown in FIG. 3 but in a cylindrical shape for the sake of clarity, the space model MD may be either a semi-cylindrical shape or a cylindrical shape. It may be. The same applies to the subsequent drawings. Further, as described above, the processing target image plane R3 may be a circular area including the plane area R1 of the spatial model MD, or may be an annular area not including the plane area R1 of the spatial model MD.
次に、制御部1が有する各種手段について説明する。 Next, various units included in the control unit 1 will be described.
座標対応付け手段10は、カメラ2が撮像した入力画像が位置する入力画像平面上の座標と、空間モデルMD上の座標と、処理対象画像平面R3上の座標とを対応付けるための手段である。本実施例では、座標対応付け手段10は、例えば、予め設定された、或いは、入力部3を介して入力されるカメラ2に関する各種パラメータと、予め決定された、入力画像平面、空間モデルMD、及び処理対象画像平面R3の相互の位置関係とに基づいて、入力画像平面上の座標と、空間モデルMD上の座標と、処理対象画像平面R3上の座標とを対応付ける。なお、カメラ2に関する各種パラメータは、例えば、カメラ2の光学中心、焦点距離、CCDサイズ、光軸方向ベクトル、カメラ水平方向ベクトル、射影方式等である。そして、座標対応付け手段10は、それらの対応関係を記憶部4の入力画像・空間モデル対応マップ40及び空間モデル・処理対象画像対応マップ41に記憶する。 The coordinate association unit 10 is a unit for associating coordinates on the input image plane where the input image captured by the camera 2 is located, coordinates on the space model MD, and coordinates on the processing target image plane R3. In the present embodiment, the coordinate association unit 10 includes, for example, various parameters relating to the camera 2 that are set in advance or input via the input unit 3, and predetermined input image planes, space models MD, The coordinates on the input image plane, the coordinates on the space model MD, and the coordinates on the processing target image plane R3 are associated with each other based on the mutual positional relationship of the processing target image plane R3. The various parameters related to the camera 2 are, for example, the optical center of the camera 2, focal length, CCD size, optical axis direction vector, camera horizontal direction vector, projection method, and the like. Then, the coordinate association unit 10 stores these correspondences in the input image / space model correspondence map 40 and the space model / processing object image correspondence map 41 of the storage unit 4.
なお、座標対応付け手段10は、処理対象画像を生成しない場合には、空間モデルMD上の座標と処理対象画像平面R3上の座標との対応付け、及び、その対応関係の空間モデル・処理対象画像対応マップ41への記憶を省略する。 When the processing target image is not generated, the coordinate association unit 10 associates the coordinates on the spatial model MD with the coordinates on the processing target image plane R3, and the spatial model / processing target of the corresponding relationship. The storage in the image correspondence map 41 is omitted.
画像生成手段11は、出力画像を生成するための手段である。本実施例では、画像生成手段11は、例えば、処理対象画像にスケール変換、アフィン変換、又は歪曲変換を施すことによって、処理対象画像平面R3上の座標と出力画像が位置する出力画像平面上の座標とを対応付ける。そして、画像生成手段11は、その対応関係を記憶部4の処理対象画像・出力画像対応マップ42に記憶する。そして、画像生成手段11は、入力画像・空間モデル対応マップ40及び空間モデル・処理対象画像対応マップ41を参照しながら、出力画像における各画素の値と入力画像における各画素の値とを関連付けて出力画像を生成する。各画素の値は、例えば、輝度値、色相値、彩度値等である。 The image generation means 11 is a means for generating an output image. In the present embodiment, the image generation unit 11 performs, for example, scale conversion, affine transformation, or distortion conversion on the processing target image, so that the coordinates on the processing target image plane R3 and the output image plane on which the output image is located. Match coordinates. Then, the image generation unit 11 stores the correspondence relationship in the processing target image / output image correspondence map 42 of the storage unit 4. The image generation unit 11 associates the value of each pixel in the output image with the value of each pixel in the input image while referring to the input image / space model correspondence map 40 and the space model / processing target image correspondence map 41. Generate an output image. The value of each pixel is, for example, a luminance value, a hue value, a saturation value, and the like.
また、画像生成手段11は、予め設定された、或いは、入力部3を介して入力される仮想カメラに関する各種パラメータに基づいて、処理対象画像平面R3上の座標と出力画像が位置する出力画像平面上の座標とを対応付ける。なお、仮想カメラに関する各種パラメータは、例えば、仮想カメラの光学中心、焦点距離、CCDサイズ、光軸方向ベクトル、カメラ水平方向ベクトル、射影方式等である。そして、画像生成手段11は、その対応関係を記憶部4の処理対象画像・出力画像対応マップ42に記憶する。そして、画像生成手段11は、入力画像・空間モデル対応マップ40及び空間モデル・処理対象画像対応マップ41を参照しながら、出力画像における各画素の値と入力画像における各画素の値とを関連付けて出力画像を生成する。 Further, the image generation means 11 outputs the output image plane where the coordinates on the processing target image plane R3 and the output image are located based on various parameters relating to the virtual camera set in advance or input via the input unit 3. Correlate with the coordinates above. Various parameters relating to the virtual camera are, for example, the optical center of the virtual camera, the focal length, the CCD size, the optical axis direction vector, the camera horizontal direction vector, the projection method, and the like. Then, the image generation unit 11 stores the correspondence relationship in the processing target image / output image correspondence map 42 of the storage unit 4. The image generation unit 11 associates the value of each pixel in the output image with the value of each pixel in the input image while referring to the input image / space model correspondence map 40 and the space model / processing target image correspondence map 41. Generate an output image.
なお、画像生成手段11は、仮想カメラの概念を用いることなく、処理対象画像のスケールを変更して出力画像を生成するようにしてもよい。 Note that the image generation unit 11 may generate the output image by changing the scale of the processing target image without using the concept of the virtual camera.
また、画像生成手段11は、処理対象画像を生成しない場合には、施した画像変換処理に応じて空間モデルMD上の座標と出力画像平面上の座標とを対応付ける。そして、画像生成手段11は、入力画像・空間モデル対応マップ40を参照しながら、出力画像における各画素の値と入力画像における各画素の値とを関連付けて出力画像を生成する。この場合、画像生成手段11は、処理対象画像平面R3上の座標と出力画像平面上の座標との対応付け、及び、その対応関係の処理対象画像・出力画像対応マップ42への記憶を省略する。 Further, when the processing target image is not generated, the image generation unit 11 associates the coordinates on the space model MD with the coordinates on the output image plane according to the applied image conversion processing. Then, the image generation unit 11 generates an output image by associating the value of each pixel in the output image with the value of each pixel in the input image while referring to the input image / space model correspondence map 40. In this case, the image generation unit 11 omits the association between the coordinates on the processing target image plane R3 and the coordinates on the output image plane and the storage of the correspondence relationship in the processing target image / output image correspondence map 42. .
また、画像生成手段11は、人存否判定手段12の判定結果に基づいて出力画像の内容を切り換える。具体的には、画像生成手段11は、例えば、人存否判定手段12の判定結果に基づいて出力画像の生成に用いる入力画像を切り換える。なお、出力画像の生成に用いる入力画像の切り換え、及び、切り換えた入力画像に基づいて生成される出力画像についてはその詳細を後述する。 Further, the image generation unit 11 switches the content of the output image based on the determination result of the presence / absence determination unit 12. Specifically, the image generation unit 11 switches the input image used for generating the output image based on the determination result of the presence / absence determination unit 12, for example. The details of the switching of the input image used for generating the output image and the output image generated based on the switched input image will be described later.
人存否判定手段12は、作業機械の周囲に設定される複数の監視空間のそれぞれにおける人の存否を判定する手段である。本実施例では、人存否判定手段12は、人検出センサ6の出力に基づいてショベル60の周囲の人の存否を判定する。 The presence / absence determination means 12 is a means for determining the presence / absence of a person in each of a plurality of monitoring spaces set around the work machine. In the present embodiment, the presence / absence determination unit 12 determines the presence / absence of a person around the excavator 60 based on the output of the person detection sensor 6.
また、人存否判定手段12は、カメラ2が撮像した入力画像に基づいて作業機械の周囲に設定される複数の監視空間のそれぞれにおける人の存否を判定してもよい。具体的には、人存否判定手段12は、オプティカルフロー、パターンマッチング等の画像処理技術を用いて作業機械の周囲の人の存否を判定してもよい。なお、人存否判定手段12は、カメラ2とは別の画像センサの出力に基づいて作業機械の周囲の人の存否を判定してもよい。 Further, the presence / absence determination unit 12 may determine the presence / absence of a person in each of a plurality of monitoring spaces set around the work machine based on an input image captured by the camera 2. Specifically, the presence / absence determination unit 12 may determine the presence / absence of a person around the work machine using an image processing technique such as optical flow or pattern matching. The presence / absence determination unit 12 may determine the presence / absence of a person around the work machine based on an output of an image sensor different from the camera 2.
或いは、人存否判定手段12は、人検出センサ6の出力とカメラ2等の画像センサの出力とに基づいて作業機械の周囲に設定される複数の監視空間のそれぞれにおける人の存否を判定してもよい。 Alternatively, the presence / absence determination unit 12 determines the presence / absence of a person in each of a plurality of monitoring spaces set around the work machine based on the output of the human detection sensor 6 and the output of the image sensor such as the camera 2. Also good.
次に、座標対応付け手段10及び画像生成手段11による具体的な処理の一例について説明する。 Next, an example of specific processing by the coordinate association unit 10 and the image generation unit 11 will be described.
座標対応付け手段10は、例えば、ハミルトンの四元数を用いて、入力画像平面上の座標と空間モデル上の座標とを対応付けることができる。 The coordinate association means 10 can associate the coordinates on the input image plane with the coordinates on the space model using, for example, a Hamilton quaternion.
図5は、入力画像平面上の座標と空間モデル上の座標との対応付けを説明するための図である。カメラ2の入力画像平面は、カメラ2の光学中心Cを原点とするUVW直交座標系における一平面として表される。空間モデルは、XYZ直交座標系における立体面として表される。 FIG. 5 is a diagram for explaining the association between the coordinates on the input image plane and the coordinates on the space model. The input image plane of the camera 2 is represented as one plane in the UVW orthogonal coordinate system with the optical center C of the camera 2 as the origin. The spatial model is represented as a three-dimensional surface in the XYZ orthogonal coordinate system.
最初に、座標対応付け手段10は、XYZ座標系の原点を光学中心C(UVW座標系の原点)に並行移動させた上で、X軸をU軸に、Y軸をV軸に、Z軸を−W軸にそれぞれ一致させるようXYZ座標系を回転させる。空間モデル上の座標(XYZ座標系上の座標)を入力画像平面上の座標(UVW座標系上の座標)に変換するためである。なお、「−W軸」の符号「−」は、Z軸の方向と−W軸の方向が逆であることを意味する。これは、UVW座標系がカメラ前方を+W方向とし、XYZ座標系が鉛直下方を−Z方向としていることに起因する。 First, the coordinate matching unit 10 moves the origin of the XYZ coordinate system in parallel to the optical center C (the origin of the UVW coordinate system), then sets the X axis as the U axis, the Y axis as the V axis, and the Z axis. The XYZ coordinate system is rotated so as to match the −W axis. This is because the coordinates on the space model (the coordinates on the XYZ coordinate system) are converted to the coordinates on the input image plane (the coordinates on the UVW coordinate system). Note that the sign “-” of “−W axis” means that the direction of the Z axis is opposite to the direction of the −W axis. This is because the UVW coordinate system has the + W direction in front of the camera, and the XYZ coordinate system has the −Z direction in the vertically downward direction.
なお、カメラ2が複数存在する場合、カメラ2のそれぞれが個別のUVW座標系を有するので、座標対応付け手段10は、複数のUVW座標系のそれぞれに対して、XYZ座標系を並行移動させ且つ回転させる。 When there are a plurality of cameras 2, each of the cameras 2 has an individual UVW coordinate system, so the coordinate association unit 10 moves the XYZ coordinate system in parallel with respect to each of the plurality of UVW coordinate systems, and Rotate.
上述の変換は、カメラ2の光学中心CがXYZ座標系の原点となるようにXYZ座標系を並行移動させた後に、Z軸が−W軸に一致するよう回転させ、更に、X軸がU軸に一致するよう回転させることによって実現される。そのため、座標対応付け手段10は、この変換をハミルトンの四元数で記述することにより、それら二回の回転を一回の回転演算に纏めることができる。 In the above conversion, the XYZ coordinate system is translated so that the optical center C of the camera 2 is the origin of the XYZ coordinate system, and then the Z axis is rotated so as to coincide with the −W axis. This is realized by rotating to coincide with the axis. Therefore, the coordinate matching means 10 can combine these two rotations into one rotation calculation by describing this conversion in Hamilton's quaternion.
ところで、あるベクトルAを別のベクトルBに一致させるための回転は、ベクトルAとベクトルBとが張る面の法線を軸としてベクトルAとベクトルBとが形成する角度だけ回転させる処理に相当する。そして、その角度をθとすると、ベクトルAとベクトルBとの内積から、角度θは、 By the way, the rotation for making one vector A coincide with another vector B corresponds to the process of rotating the vector A and the vector B by the angle formed by using the normal line of the plane formed by the vectors A and B as an axis. . And, if the angle is θ, from the inner product of the vector A and the vector B, the angle θ is
また、ベクトルAとベクトルBとが張る面の法線の単位ベクトルNは、ベクトルAとベクトルBとの外積から Further, the unit vector N of the normal line between the vector A and the vector B is obtained from the outer product of the vector A and the vector B.
なお、四元数は、i、j、kをそれぞれ虚数単位とした場合、 Note that the quaternion has i, j, and k as imaginary units,
四元数Qは、実成分tを0(ゼロ)としながら、純虚成分a、b、cで三次元ベクトル(a,b,c)を表現することができ、また、t、a、b、cの各成分により任意のベクトルを軸とした回転動作を表現することもできる。 The quaternion Q can represent a three-dimensional vector (a, b, c) with pure imaginary components a, b, c while setting the real component t to 0 (zero), and t, a, b , C can also be used to express a rotational motion with an arbitrary vector as an axis.
更に、四元数Qは、連続する複数回の回転動作を統合して一回の回転動作として表現することができる。具体的には、四元数Qは、例えば、任意の点S(sx,sy,sz)を、任意の単位ベクトルC(l,m,n)を軸としながら角度θだけ回転させたときの点D(ex,ey,ez)を以下のように表現することができる。 Further, the quaternion Q can be expressed as a single rotation operation by integrating a plurality of continuous rotation operations. Specifically, the quaternion Q is obtained when, for example, an arbitrary point S (sx, sy, sz) is rotated by an angle θ with an arbitrary unit vector C (l, m, n) as an axis. The point D (ex, ey, ez) can be expressed as follows.
また、本実施例において、X軸上にある点X'と原点とを結ぶ線をU軸に一致させる回転を表す四元数をQxとすると、「Z軸を−W軸に一致させ、更に、X軸をU軸に一致させる回転」を表す四元数Rは、 In this embodiment, if the quaternion representing the rotation that matches the line connecting the point X ′ on the X axis and the origin to the U axis is Qx, “the Z axis matches the −W axis, , A quaternion R representing "rotation to make the X axis coincide with the U axis"
以上により、空間モデル(XYZ座標系)上の任意の座標Pを入力画像平面(UVW座標系)上の座標で表現したときの座標P'は、 As described above, the coordinate P ′ when an arbitrary coordinate P on the space model (XYZ coordinate system) is expressed by a coordinate on the input image plane (UVW coordinate system) is
空間モデル(XYZ座標系)上の座標を入力画像平面(UVW座標系)上の座標に変換した後、座標対応付け手段10は、線分CP'と、カメラ2の光軸Gとが形成する入射角αを算出する。なお、線分CP'は、カメラ2の光学中心C(UVW座標系上の座標)と空間モデル上の任意の座標PをUVW座標系で表した座標P'とを結ぶ線分である。 After the coordinates on the space model (XYZ coordinate system) are converted to the coordinates on the input image plane (UVW coordinate system), the coordinate association means 10 is formed by the line segment CP ′ and the optical axis G of the camera 2. The incident angle α is calculated. The line segment CP ′ is a line segment that connects the optical center C (coordinate on the UVW coordinate system) of the camera 2 and a coordinate P ′ that represents an arbitrary coordinate P on the space model in the UVW coordinate system.
また、座標対応付け手段10は、カメラ2の入力画像平面R4(例えば、CCD面)に平行で且つ座標P'を含む平面Hにおける偏角φ、及び線分EP'の長さを算出する。なお、線分EP'は、平面Hと光軸Gとの交点Eと、座標P'とを結ぶ線分であり、偏角φは、平面HにおけるU'軸と線分EP'とが形成する角度である。 In addition, the coordinate association unit 10 calculates the deflection angle φ and the length of the line segment EP ′ in the plane H that is parallel to the input image plane R4 (for example, the CCD plane) of the camera 2 and includes the coordinates P ′. The line segment EP ′ is a line segment connecting the intersection point E between the plane H and the optical axis G and the coordinate P ′, and the deflection angle φ is formed by the U ′ axis and the line segment EP ′ in the plane H. It is an angle to do.
カメラの光学系は、通常、像高さhが入射角α及び焦点距離fの関数となっている。そのため、座標対応付け手段10は、通常射影(h=ftanα)、正射影(h=fsinα)、立体射影(h=2ftan(α/2))、等立体角射影(h=2fsin(α/2))、等距離射影(h=fα)等の適切な射影方式を選択して像高さhを算出する。 In the camera optical system, the image height h is usually a function of the incident angle α and the focal length f. Therefore, the coordinate correlating means 10 performs normal projection (h = ftan α), orthographic projection (h = fsin α), stereoscopic projection (h = 2 ftan (α / 2)), and equal solid angle projection (h = 2 fsin (α / 2). )), An appropriate projection method such as equidistant projection (h = fα) is selected to calculate the image height h.
その後、座標対応付け手段10は、算出した像高さhを偏角φによりUV座標系上のU成分及びV成分に分解し、入力画像平面R4の一画素当たりの画素サイズに相当する数値で除算する。これにより、座標対応付け手段10は、空間モデルMD上の座標P(P')と入力画像平面R4上の座標とを対応付けることができる。 Thereafter, the coordinate matching means 10 decomposes the calculated image height h into U and V components on the UV coordinate system by the declination φ, and is a numerical value corresponding to the pixel size per pixel of the input image plane R4. Divide. As a result, the coordinate association unit 10 can associate the coordinates P (P ′) on the space model MD with the coordinates on the input image plane R4.
なお、入力画像平面R4のU軸方向における一画素当たりの画素サイズをaUとし、入力画像平面R4のV軸方向における一画素当たりの画素サイズをaVとすると、空間モデルMD上の座標P(P')に対応する入力画像平面R4上の座標(u,v)は、 Incidentally, when the pixel size per one pixel in the U axis direction of the input image plane R4 and a U, the pixel size per one pixel in the V axis direction of the input image plane R4 and a V, coordinates P of the space model MD The coordinates (u, v) on the input image plane R4 corresponding to (P ′) are
このようにして、座標対応付け手段10は、空間モデルMD上の座標と、カメラ毎に存在する一又は複数の入力画像平面R4上の座標とを対応付け、空間モデルMD上の座標、カメラ識別子、及び入力画像平面R4上の座標を関連付けて入力画像・空間モデル対応マップ40に記憶する。 In this way, the coordinate association unit 10 associates the coordinates on the space model MD with the coordinates on one or a plurality of input image planes R4 existing for each camera, and coordinates on the space model MD, the camera identifier. And the coordinates on the input image plane R4 are stored in the input image / space model correspondence map 40 in association with each other.
また、座標対応付け手段10は、四元数を用いて座標の変換を演算するので、オイラー角を用いて座標の変換を演算する場合と異なり、ジンバルロックを発生させることがないという利点を有する。しかしながら、座標対応付け手段10は、四元数を用いて座標の変換を演算するものに限定されることはなく、オイラー角を用いて座標の変換を演算するようにしてもよい。 Further, since the coordinate association unit 10 calculates the coordinate conversion using the quaternion, unlike the case where the coordinate conversion is calculated using the Euler angle, there is an advantage that no gimbal lock is generated. . However, the coordinate association unit 10 is not limited to the one that calculates the coordinate conversion using the quaternion, and may perform the coordinate conversion using the Euler angle.
なお、複数の入力画像平面R4上の座標への対応付けが可能な場合、座標対応付け手段10は、空間モデルMD上の座標P(P')を、その入射角αが最も小さいカメラに関する入力画像平面R4上の座標に対応付けるようにしてもよく、操作者が選択した入力画像平面R4上の座標に対応付けるようにしてもよい。 Note that, when it is possible to associate the coordinates on the plurality of input image planes R4, the coordinate associating means 10 inputs the coordinates P (P ′) on the spatial model MD with respect to the camera having the smallest incident angle α. It may be associated with coordinates on the image plane R4, or may be associated with coordinates on the input image plane R4 selected by the operator.
次に、空間モデルMD上の座標のうち、曲面領域R2上の座標(Z軸方向の成分を持つ座標)を、XY平面上にある処理対象画像平面R3に再投影する処理について説明する。 Next, a process of reprojecting coordinates on the curved surface area R2 (coordinates having a component in the Z-axis direction) among the coordinates on the spatial model MD onto the processing target image plane R3 on the XY plane will be described.
図6は、座標対応付け手段10による座標間の対応付けを説明するための図である。F6Aは、一例として通常射影(h=ftanα)を採用するカメラ2の入力画像平面R4上の座標と空間モデルMD上の座標との間の対応関係を示す図である。座標対応付け手段10は、カメラ2の入力画像平面R4上の座標とその座標に対応する空間モデルMD上の座標とを結ぶ線分のそれぞれがカメラ2の光学中心Cを通過するようにして、両座標を対応付ける。 FIG. 6 is a diagram for explaining the association between coordinates by the coordinate association means 10. F6A is a diagram illustrating a correspondence relationship between coordinates on the input image plane R4 of the camera 2 that adopts normal projection (h = ftanα) as an example and coordinates on the space model MD. The coordinate associating means 10 is arranged so that each line segment connecting the coordinates on the input image plane R4 of the camera 2 and the coordinates on the spatial model MD corresponding to the coordinates passes through the optical center C of the camera 2. Associate both coordinates.
F6Aの例では、座標対応付け手段10は、カメラ2の入力画像平面R4上の座標K1を空間モデルMDの平面領域R1上の座標L1に対応付け、カメラ2の入力画像平面R4上の座標K2を空間モデルMDの曲面領域R2上の座標L2に対応付ける。このとき、線分K1−L1及び線分K2−L2は共にカメラ2の光学中心Cを通過する。 In the example of F6A, the coordinate association means 10 associates the coordinate K1 on the input image plane R4 of the camera 2 with the coordinate L1 on the plane area R1 of the space model MD, and coordinates K2 on the input image plane R4 of the camera 2 Is associated with the coordinate L2 on the curved surface region R2 of the space model MD. At this time, both the line segment K1-L1 and the line segment K2-L2 pass through the optical center C of the camera 2.
なお、カメラ2が通常射影以外の射影方式(例えば、正射影、立体射影、等立体角射影、等距離射影等である。)を採用する場合、座標対応付け手段10は、それぞれの射影方式に応じて、カメラ2の入力画像平面R4上の座標K1、K2を空間モデルMD上の座標L1、L2に対応付ける。 In addition, when the camera 2 employs a projection method other than normal projection (for example, orthographic projection, stereoscopic projection, equisolid angle projection, equidistant projection, etc.), the coordinate association unit 10 uses each projection method. Accordingly, the coordinates K1 and K2 on the input image plane R4 of the camera 2 are associated with the coordinates L1 and L2 on the space model MD.
具体的には、座標対応付け手段10は、所定の関数(例えば、正射影(h=fsinα)、立体射影(h=2ftan(α/2))、等立体角射影(h=2fsin(α/2))、等距離射影(h=fα)等である。)に基づいて、入力画像平面上の座標と空間モデルMD上の座標とを対応付ける。この場合、線分K1−L1及び線分K2−L2がカメラ2の光学中心Cを通過することはない。 Specifically, the coordinate association unit 10 is configured to use a predetermined function (for example, orthographic projection (h = fsin α), stereoscopic projection (h = 2 ftan (α / 2)), or equal solid angle projection (h = 2 fsin (α / 2)), equidistant projection (h = fα), etc.), the coordinates on the input image plane are associated with the coordinates on the space model MD. In this case, the line segment K1-L1 and the line segment K2-L2 do not pass through the optical center C of the camera 2.
F6Bは、空間モデルMDの曲面領域R2上の座標と処理対象画像平面R3上の座標との間の対応関係を示す図である。座標対応付け手段10は、XZ平面上に位置する平行線群PLであって、処理対象画像平面R3との間で角度βを形成する平行線群PLを導入する。そして、座標対応付け手段10は、空間モデルMDの曲面領域R2上の座標とその座標に対応する処理対象画像平面R3上の座標とが共に平行線群PLのうちの一つに乗るようにして、両座標を対応付ける。 F6B is a diagram illustrating a correspondence relationship between coordinates on the curved surface region R2 of the space model MD and coordinates on the processing target image plane R3. The coordinate association unit 10 introduces a parallel line group PL that is located on the XZ plane and forms an angle β with the processing target image plane R3. Then, the coordinate association means 10 causes both the coordinates on the curved surface region R2 of the spatial model MD and the coordinates on the processing target image plane R3 corresponding to the coordinates to ride on one of the parallel line groups PL. Associate both coordinates.
F6Bの例では、座標対応付け手段10は、空間モデルMDの曲面領域R2上の座標L2と処理対象画像平面R3上の座標M2とが共通の平行線に乗るとして、両座標を対応付ける。 In the example of F6B, the coordinate association means 10 associates both coordinates on the assumption that the coordinate L2 on the curved surface region R2 of the spatial model MD and the coordinate M2 on the processing target image plane R3 are on a common parallel line.
なお、座標対応付け手段10は、空間モデルMDの平面領域R1上の座標を曲面領域R2上の座標と同様に平行線群PLを用いて処理対象画像平面R3上の座標に対応付けることも可能である。しかしながら、F6Bの例では、平面領域R1と処理対象画像平面R3とが共通の平面となっている。そのため、空間モデルMDの平面領域R1上の座標L1と処理対象画像平面R3上の座標M1とは同じ座標値を有する。 The coordinate association means 10 can also associate the coordinates on the plane area R1 of the space model MD with the coordinates on the processing target image plane R3 using the parallel line group PL in the same manner as the coordinates on the curved surface area R2. is there. However, in the example of F6B, the plane area R1 and the processing target image plane R3 are a common plane. Therefore, the coordinate L1 on the plane area R1 of the space model MD and the coordinate M1 on the processing target image plane R3 have the same coordinate value.
このようにして、座標対応付け手段10は、空間モデルMD上の座標と、処理対象画像平面R3上の座標とを対応付け、空間モデルMD上の座標及び処理対象画像平面R3上の座標を関連付けて空間モデル・処理対象画像対応マップ41に記憶する。 In this way, the coordinate association unit 10 associates the coordinates on the spatial model MD with the coordinates on the processing target image plane R3, and associates the coordinates on the spatial model MD with the coordinates on the processing target image plane R3. And stored in the space model / processing object image correspondence map 41.
F6Cは、処理対象画像平面R3上の座標と、一例として通常射影(h=ftanα)を採用する仮想カメラ2Vの出力画像平面R5上の座標との間の対応関係を示す図である。画像生成手段11は、仮想カメラ2Vの出力画像平面R5上の座標とその座標に対応する処理対象画像平面R3上の座標とを結ぶ線分のそれぞれが仮想カメラ2Vの光学中心CVを通過するようにして、両座標を対応付ける。 F6C is a diagram illustrating a correspondence relationship between the coordinates on the processing target image plane R3 and the coordinates on the output image plane R5 of the virtual camera 2V adopting the normal projection (h = ftanα) as an example. The image generation means 11 causes each of the line segments connecting the coordinates on the output image plane R5 of the virtual camera 2V and the coordinates on the processing target image plane R3 corresponding to the coordinates to pass through the optical center CV of the virtual camera 2V. And correlate both coordinates.
F6Cの例では、画像生成手段11は、仮想カメラ2Vの出力画像平面R5上の座標N1を処理対象画像平面R3(空間モデルMDの平面領域R1)上の座標M1に対応付け、仮想カメラ2Vの出力画像平面R5上の座標N2を処理対象画像平面R3上の座標M2に対応付ける。このとき、線分M1−N1及び線分M2−N2は共に仮想カメラ2Vの光学中心CVを通過する。 In the example of F6C, the image generation unit 11 associates the coordinate N1 on the output image plane R5 of the virtual camera 2V with the coordinate M1 on the processing target image plane R3 (plane area R1 of the spatial model MD), and the virtual camera 2V The coordinate N2 on the output image plane R5 is associated with the coordinate M2 on the processing target image plane R3. At this time, both the line segment M1-N1 and the line segment M2-N2 pass through the optical center CV of the virtual camera 2V.
なお、仮想カメラ2Vが通常射影以外の射影方式(例えば、正射影、立体射影、等立体角射影、等距離射影等である。)を採用する場合、画像生成手段11は、それぞれの射影方式に応じて、仮想カメラ2Vの出力画像平面R5上の座標N1、N2を処理対象画像平面R3上の座標M1、M2に対応付ける。 Note that when the virtual camera 2V employs a projection method other than normal projection (for example, orthographic projection, stereoscopic projection, equisolid angle projection, equidistant projection, etc.), the image generation unit 11 uses each projection method. Accordingly, the coordinates N1 and N2 on the output image plane R5 of the virtual camera 2V are associated with the coordinates M1 and M2 on the processing target image plane R3.
具体的には、画像生成手段11は、所定の関数(例えば、正射影(h=fsinα)、立体射影(h=2ftan(α/2))、等立体角射影(h=2fsin(α/2))、等距離射影(h=fα)等である。)に基づいて、出力画像平面R5上の座標と処理対象画像平面R3上の座標とを対応付ける。この場合、線分M1−N1及び線分M2−N2が仮想カメラ2Vの光学中心CVを通過することはない。 Specifically, the image generating unit 11 is configured to use a predetermined function (for example, orthographic projection (h = fsin α), stereoscopic projection (h = 2 ftan (α / 2)), or equal solid angle projection (h = 2 fsin (α / 2)). )), Equidistant projection (h = fα), etc.), the coordinates on the output image plane R5 and the coordinates on the processing target image plane R3 are associated with each other. In this case, the line segment M1-N1 and the line segment M2-N2 do not pass through the optical center CV of the virtual camera 2V.
このようにして、画像生成手段11は、出力画像平面R5上の座標と、処理対象画像平面R3上の座標とを対応付け、出力画像平面R5上の座標及び処理対象画像平面R3上の座標を関連付けて処理対象画像・出力画像対応マップ42に記憶する。そして、画像生成手段11は、入力画像・空間モデル対応マップ40及び空間モデル・処理対象画像対応マップ41を参照しながら、出力画像における各画素の値と入力画像における各画素の値とを関連付けて出力画像を生成する。 In this way, the image generation unit 11 associates the coordinates on the output image plane R5 with the coordinates on the processing target image plane R3, and sets the coordinates on the output image plane R5 and the coordinates on the processing target image plane R3. The image is associated and stored in the processing image / output image correspondence map 42. The image generation unit 11 associates the value of each pixel in the output image with the value of each pixel in the input image while referring to the input image / space model correspondence map 40 and the space model / processing target image correspondence map 41. Generate an output image.
なお、F6Dは、F6A〜F6Cを組み合わせた図であり、カメラ2、仮想カメラ2V、空間モデルMDの平面領域R1及び曲面領域R2、並びに、処理対象画像平面R3の相互の位置関係を示す。 F6D is a diagram in which F6A to F6C are combined, and shows the positional relationship between the camera 2, the virtual camera 2V, the plane area R1 and the curved area R2 of the spatial model MD, and the processing target image plane R3.
次に、図7を参照しながら、空間モデルMD上の座標と処理対象画像平面R3上の座標とを対応付けるために座標対応付け手段10が導入する平行線群PLの作用について説明する。 Next, the operation of the parallel line group PL introduced by the coordinate association unit 10 to associate the coordinates on the space model MD with the coordinates on the processing target image plane R3 will be described with reference to FIG.
図7左図は、XZ平面上に位置する平行線群PLと処理対象画像平面R3との間で角度βが形成される場合の図である。一方、図7右図は、XZ平面上に位置する平行線群PLと処理対象画像平面R3との間で角度β1(β1>β)が形成される場合の図である。また、図7左図及び図7右図における空間モデルMDの曲面領域R2上の座標La〜Ldのそれぞれは、処理対象画像平面R3上の座標Ma〜Mdのそれぞれに対応する。また、図7左図における座標La〜Ldのそれぞれの間隔は、図7右図における座標La〜Ldのそれぞれの間隔と等しい。なお、平行線群PLは、説明目的のためにXZ平面上に存在するものとしているが、実際には、Z軸上の全ての点から処理対象画像平面R3に向かって放射状に延びるように存在する。なお、この場合のZ軸を「再投影軸」と称する。 The left figure of FIG. 7 is a figure in case the angle (beta) is formed between the parallel line group PL located on XZ plane, and process target image plane R3. On the other hand, the right diagram in FIG. 7 is a diagram in the case where an angle β1 (β1> β) is formed between the parallel line group PL positioned on the XZ plane and the processing target image plane R3. Each of the coordinates La to Ld on the curved surface region R2 of the spatial model MD in the left diagram of FIG. 7 and the right diagram of FIG. 7 corresponds to each of the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3. Further, the intervals between the coordinates La to Ld in the left diagram in FIG. 7 are equal to the respective intervals between the coordinates La to Ld in the right diagram in FIG. The parallel line group PL is assumed to exist on the XZ plane for the purpose of explanation, but actually exists so as to extend radially from all points on the Z axis toward the processing target image plane R3. To do. In this case, the Z axis is referred to as a “reprojection axis”.
図7左図及び図7右図で示されるように、処理対象画像平面R3上の座標Ma〜Mdのそれぞれの間隔は、平行線群PLと処理対象画像平面R3との間の角度が増大するにつれて線形的に減少する。すなわち、空間モデルMDの曲面領域R2と座標Ma〜Mdのそれぞれとの間の距離とは関係なく一様に減少する。一方で、空間モデルMDの平面領域R1上の座標群は、図7の例では、処理対象画像平面R3上の座標群への変換が行われないので、座標群の間隔が変化することはない。 As shown in the left diagram of FIG. 7 and the right diagram of FIG. 7, the distance between the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3 increases the angle between the parallel line group PL and the processing target image plane R3. Decreases linearly with time. That is, the distance decreases uniformly regardless of the distance between the curved surface region R2 of the spatial model MD and each of the coordinates Ma to Md. On the other hand, since the coordinate group on the plane region R1 of the space model MD is not converted into the coordinate group on the processing target image plane R3 in the example of FIG. 7, the interval between the coordinate groups does not change. .
これら座標群の間隔の変化は、出力画像平面R5(図6参照。)上の画像部分のうち、空間モデルMDの曲面領域R2に投影された画像に対応する画像部分のみが線形的に拡大或いは縮小されることを意味する。 The change in the interval between these coordinate groups is such that only the image portion corresponding to the image projected on the curved surface region R2 of the spatial model MD is linearly enlarged or out of the image portion on the output image plane R5 (see FIG. 6). It means to be reduced.
次に、図8を参照しながら、空間モデルMD上の座標と処理対象画像平面R3上の座標とを対応付けるために座標対応付け手段10が導入する平行線群PLの代替例について説明する。 Next, an alternative example of the parallel line group PL introduced by the coordinate association unit 10 to associate the coordinates on the space model MD with the coordinates on the processing target image plane R3 will be described with reference to FIG.
図8左図は、XZ平面上に位置する補助線群ALの全てがZ軸上の始点T1から処理対象画像平面R3に向かって延びる場合の図である。一方、図8右図は、補助線群ALの全てがZ軸上の始点T2(T2>T1)から処理対象画像平面R3に向かって延びる場合の図である。また、図8左図及び図8右図における空間モデルMDの曲面領域R2上の座標La〜Ldのそれぞれは、処理対象画像平面R3上の座標Ma〜Mdのそれぞれに対応する。なお、図8左図の例では、座標Mc、Mdは、処理対象画像平面R3の領域外となるため図示されていない。また、図8左図における座標La〜Ldのそれぞれの間隔は、図8右図における座標La〜Ldのそれぞれの間隔と等しい。なお、補助線群ALは、説明目的のためにXZ平面上に存在するものとしているが、実際には、Z軸上の任意の一点から処理対象画像平面R3に向かって放射状に延びるように存在する。なお、図7と同様、この場合のZ軸を「再投影軸」と称する。 The left diagram in FIG. 8 is a diagram in the case where all the auxiliary line groups AL positioned on the XZ plane extend from the start point T1 on the Z axis toward the processing target image plane R3. On the other hand, the right figure of FIG. 8 is a figure in case all the auxiliary line groups AL are extended toward the process target image plane R3 from the starting point T2 (T2> T1) on a Z-axis. Further, each of the coordinates La to Ld on the curved surface region R2 of the spatial model MD in the left diagram of FIG. 8 and the right diagram of FIG. 8 corresponds to each of the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3. In the example of the left diagram in FIG. 8, the coordinates Mc and Md are not shown because they are outside the region of the processing target image plane R3. Further, the respective intervals between the coordinates La to Ld in the left diagram of FIG. 8 are equal to the respective intervals of the coordinates La to Ld in the right diagram of FIG. The auxiliary line group AL is assumed to exist on the XZ plane for the purpose of explanation, but actually exists so as to extend radially from an arbitrary point on the Z axis toward the processing target image plane R3. To do. As in FIG. 7, the Z axis in this case is referred to as a “reprojection axis”.
図8左図及び図8右図で示されるように、処理対象画像平面R3上の座標Ma〜Mdのそれぞれの間隔は、補助線群ALの始点と原点Oとの間の距離(高さ)が増大するにつれて非線形的に減少する。すなわち、空間モデルMDの曲面領域R2と座標Ma〜Mdのそれぞれとの間の距離が大きいほど、それぞれの間隔の減少幅が大きくなる。一方で、空間モデルMDの平面領域R1上の座標群は、図8の例では、処理対象画像平面R3上の座標群への変換が行われないので、座標群の間隔が変化することはない。 As shown in the left diagram of FIG. 8 and the right diagram of FIG. 8, the distance between the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3 is the distance (height) between the starting point of the auxiliary line group AL and the origin O. As it increases, it decreases non-linearly. That is, the greater the distance between the curved surface region R2 of the space model MD and each of the coordinates Ma to Md, the greater the reduction width of each interval. On the other hand, since the coordinate group on the plane region R1 of the spatial model MD is not converted into the coordinate group on the processing target image plane R3 in the example of FIG. 8, the interval between the coordinate groups does not change. .
これら座標群の間隔の変化は、平行線群PLのときと同様、出力画像平面R5(図6参照。)上の画像部分のうち、空間モデルMDの曲面領域R2に投影された画像に対応する画像部分のみが非線形的に拡大或いは縮小されることを意味する。 The change in the interval between these coordinate groups corresponds to the image projected on the curved surface region R2 of the spatial model MD in the image portion on the output image plane R5 (see FIG. 6), as in the case of the parallel line group PL. It means that only the image portion is enlarged or reduced nonlinearly.
このようにして、画像生成装置100は、空間モデルMDの平面領域R1に投影された画像に対応する出力画像の画像部分(例えば、路面画像である。)に影響を与えることなく、空間モデルMDの曲面領域R2に投影された画像に対応する出力画像の画像部分(例えば、水平画像である。)を線形的に或いは非線形的に拡大或いは縮小させることができる。そのため、画像生成装置100は、ショベル60の近傍の路面画像(ショベル60を真上から見たときの仮想画像)に影響を与えることなく、ショベル60の周囲に位置する物体(ショベル60から水平方向に周囲を見たときの画像における物体)を迅速且つ柔軟に拡大或いは縮小させることができ、ショベル60の死角領域の視認性を向上させることができる。 In this way, the image generation device 100 does not affect the image portion (for example, a road surface image) of the output image corresponding to the image projected on the plane region R1 of the space model MD, and does not affect the space model MD. The image portion (for example, a horizontal image) of the output image corresponding to the image projected on the curved surface area R2 can be linearly or nonlinearly enlarged or reduced. Therefore, the image generation apparatus 100 does not affect the road surface image in the vicinity of the excavator 60 (virtual image when the excavator 60 is viewed from directly above), and does not affect the object (the horizontal direction from the excavator 60). The object in the image when viewing the surroundings can be expanded and contracted quickly and flexibly, and the visibility of the blind spot area of the excavator 60 can be improved.
次に、図9を参照しながら、画像生成装置100が処理対象画像を生成する処理(以下、「処理対象画像生成処理」とする。)、及び、生成した処理対象画像を用いて出力画像を生成する処理(以下、「出力画像生成処理」とする。)について説明する。なお、図9は、処理対象画像生成処理(ステップS1〜ステップS3)及び出力画像生成処理(ステップS4〜ステップS6)の流れを示すフローチャートである。また、カメラ2(入力画像平面R4)、空間モデル(平面領域R1及び曲面領域R2)、並びに、処理対象画像平面R3の配置は予め決定されている。 Next, referring to FIG. 9, the image generation apparatus 100 generates a processing target image (hereinafter referred to as “processing target image generation processing”), and an output image using the generated processing target image. Processing to be generated (hereinafter referred to as “output image generation processing”) will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the processing target image generation process (steps S1 to S3) and the output image generation process (steps S4 to S6). Further, the arrangement of the camera 2 (input image plane R4), the space model (plane area R1 and curved surface area R2), and the processing target image plane R3 is determined in advance.
最初に、制御部1は、座標対応付け手段10により、処理対象画像平面R3上の座標と空間モデルMD上の座標とを対応付ける(ステップS1)。 First, the control unit 1 associates the coordinates on the processing target image plane R3 with the coordinates on the space model MD using the coordinate association unit 10 (step S1).
具体的には、座標対応付け手段10は、平行線群PLと処理対象画像平面R3との間に形成される角度を取得する。そして、座標対応付け手段10は、処理対象画像平面R3上の一座標から延びる平行線群PLの一つが空間モデルMDの曲面領域R2と交差する点を算出する。そして、座標対応付け手段10は、算出した点に対応する曲面領域R2上の座標を、処理対象画像平面R3上のその一座標に対応する曲面領域R2上の一座標として導き出し、その対応関係を空間モデル・処理対象画像対応マップ41に記憶する。なお、平行線群PLと処理対象画像平面R3との間に形成される角度は、記憶部4等に予め記憶された値であってもよく、入力部3を介して操作者が動的に入力する値であってもよい。 Specifically, the coordinate association unit 10 acquires an angle formed between the parallel line group PL and the processing target image plane R3. Then, the coordinate association unit 10 calculates a point where one of the parallel line groups PL extending from one coordinate on the processing target image plane R3 intersects the curved surface region R2 of the space model MD. Then, the coordinate association unit 10 derives the coordinates on the curved surface region R2 corresponding to the calculated point as one coordinate on the curved surface region R2 corresponding to the one coordinate on the processing target image plane R3, and the correspondence relationship is derived. It is stored in the spatial model / processing object image correspondence map 41. It should be noted that the angle formed between the parallel line group PL and the processing target image plane R3 may be a value stored in advance in the storage unit 4 or the like. It may be a value to be entered.
また、座標対応付け手段10は、処理対象画像平面R3上の一座標が空間モデルMDの平面領域R1上の一座標と一致する場合には、平面領域R1上のその一座標を、処理対象画像平面R3上のその一座標に対応する一座標として導き出し、その対応関係を空間モデル・処理対象画像対応マップ41に記憶する。 In addition, when one coordinate on the processing target image plane R3 matches one coordinate on the plane area R1 of the space model MD, the coordinate association unit 10 uses the one coordinate on the plane area R1 as the processing target image. It is derived as one coordinate corresponding to the one coordinate on the plane R3, and the correspondence is stored in the space model / processing object image correspondence map 41.
その後、制御部1は、座標対応付け手段10により、上述の処理によって導き出された空間モデルMD上の一座標と入力画像平面R4上の座標とを対応付ける(ステップS2)。 Thereafter, the control unit 1 causes the coordinate association unit 10 to associate one coordinate on the spatial model MD derived by the above-described processing with a coordinate on the input image plane R4 (step S2).
具体的には、座標対応付け手段10は、通常射影(h=ftanα)を採用するカメラ2の光学中心Cの座標を取得する。そして、座標対応付け手段10は、空間モデルMD上の一座標から延びる線分であり、光学中心Cを通過する線分が入力画像平面R4と交差する点を算出する。そして、座標対応付け手段10は、算出した点に対応する入力画像平面R4上の座標を、空間モデルMD上のその一座標に対応する入力画像平面R4上の一座標として導き出し、その対応関係を入力画像・空間モデル対応マップ40に記憶する。 Specifically, the coordinate association unit 10 acquires the coordinates of the optical center C of the camera 2 that employs normal projection (h = ftanα). And the coordinate matching means 10 is a line segment extended from one coordinate on the space model MD, and calculates the point where the line segment passing through the optical center C intersects the input image plane R4. Then, the coordinate association unit 10 derives a coordinate on the input image plane R4 corresponding to the calculated point as one coordinate on the input image plane R4 corresponding to the one coordinate on the space model MD, and the correspondence relationship is derived. The image is stored in the input image / space model correspondence map 40.
その後、制御部1は、処理対象画像平面R3上の全ての座標を空間モデルMD上の座標及び入力画像平面R4上の座標に対応付けたか否かを判定する(ステップS3)。そして、制御部1は、未だ全ての座標を対応付けていないと判定した場合には(ステップS3のNO)、ステップS1及びステップS2の処理を繰り返す。 Thereafter, the control unit 1 determines whether or not all the coordinates on the processing target image plane R3 are associated with the coordinates on the space model MD and the coordinates on the input image plane R4 (step S3). And when it determines with the control part 1 having not matched all the coordinates yet (NO of step S3), the process of step S1 and step S2 is repeated.
一方、制御部1は、全ての座標を対応付けたと判定した場合には(ステップS3のYES)、処理対象画像生成処理を終了させた上で出力画像生成処理を開始させる。そして、制御部1は、画像生成手段11により、処理対象画像平面R3上の座標と出力画像平面R5上の座標とを対応付ける(ステップS4)。 On the other hand, when determining that all the coordinates are associated (YES in step S3), the control unit 1 ends the processing target image generation process and then starts the output image generation process. And the control part 1 matches the coordinate on process target image plane R3, and the coordinate on output image plane R5 by the image generation means 11 (step S4).
具体的には、画像生成手段11は、処理対象画像にスケール変換、アフィン変換、又は歪曲変換を施すことによって出力画像を生成する。そして、画像生成手段11は、施したスケール変換、アフィン変換、又は歪曲変換の内容によって定まる、処理対象画像平面R3上の座標と出力画像平面R5上の座標との間の対応関係を処理対象画像・出力画像対応マップ42に記憶する。 Specifically, the image generation unit 11 generates an output image by performing scale conversion, affine conversion, or distortion conversion on the processing target image. Then, the image generation unit 11 determines the correspondence between the coordinates on the processing target image plane R3 and the coordinates on the output image plane R5, which are determined by the contents of the scale conversion, affine transformation, or distortion conversion performed. Store in the output image correspondence map 42.
或いは、画像生成手段11は、仮想カメラ2Vを用いて出力画像を生成する場合には、採用した射影方式に応じて処理対象画像平面R3上の座標から出力画像平面R5上の座標を算出し、その対応関係を処理対象画像・出力画像対応マップ42に記憶するようにしてもよい。 Alternatively, when generating the output image using the virtual camera 2V, the image generation unit 11 calculates the coordinates on the output image plane R5 from the coordinates on the processing target image plane R3 according to the adopted projection method, The correspondence relationship may be stored in the processing target image / output image correspondence map 42.
或いは、画像生成手段11は、通常射影(h=ftanα)を採用する仮想カメラ2Vを用いて出力画像を生成する場合には、その仮想カメラ2Vの光学中心CVの座標を取得する。そして、画像生成手段11は、出力画像平面R5上の一座標から延びる線分であり、光学中心CVを通過する線分が処理対象画像平面R3と交差する点を算出する。そして、画像生成手段11は、算出した点に対応する処理対象画像平面R3上の座標を、出力画像平面R5上のその一座標に対応する処理対象画像平面R3上の一座標として導き出す。このようにして、画像生成手段11は、その対応関係を処理対象画像・出力画像対応マップ42に記憶するようにしてもよい。 Alternatively, the image generation unit 11 acquires the coordinates of the optical center CV of the virtual camera 2V when generating an output image using the virtual camera 2V that employs normal projection (h = ftanα). Then, the image generation unit 11 calculates a point that is a line segment extending from one coordinate on the output image plane R5 and that intersects the processing target image plane R3 with a line segment passing through the optical center CV. Then, the image generation unit 11 derives the coordinate on the processing target image plane R3 corresponding to the calculated point as one coordinate on the processing target image plane R3 corresponding to the one coordinate on the output image plane R5. In this way, the image generation unit 11 may store the correspondence relationship in the processing target image / output image correspondence map 42.
その後、制御部1の画像生成手段11は、入力画像・空間モデル対応マップ40、空間モデル・処理対象画像対応マップ41、及び処理対象画像・出力画像対応マップ42を参照する。そして、画像生成手段11は、入力画像平面R4上の座標と空間モデルMD上の座標との対応関係、空間モデルMD上の座標と処理対象画像平面R3上の座標との対応関係、及び処理対象画像平面R3上の座標と出力画像平面R5上の座標との対応関係を辿る。そして、画像生成手段11は、出力画像平面R5上の各座標に対応する入力画像平面R4上の座標が有する値(例えば、輝度値、色相値、彩度値等である。)を取得し、その取得した値を、対応する出力画像平面R5上の各座標の値として採用する(ステップS5)。なお、出力画像平面R5上の一座標に対して複数の入力画像平面R4上の複数の座標が対応する場合、画像生成手段11は、それら複数の入力画像平面R4上の複数の座標のそれぞれの値に基づく統計値を導き出し、出力画像平面R5上のその一座標の値としてその統計値を採用してもよい。統計値は、例えば、平均値、最大値、最小値、中間値等である。 Thereafter, the image generation unit 11 of the control unit 1 refers to the input image / space model correspondence map 40, the space model / processing target image correspondence map 41, and the processing target image / output image correspondence map 42. The image generation unit 11 then associates the coordinates on the input image plane R4 with the coordinates on the space model MD, the correspondence between the coordinates on the space model MD and the coordinates on the processing target image plane R3, and the processing target. The correspondence between the coordinates on the image plane R3 and the coordinates on the output image plane R5 is traced. Then, the image generation unit 11 acquires values (for example, luminance values, hue values, saturation values, etc.) possessed by the coordinates on the input image plane R4 corresponding to the respective coordinates on the output image plane R5. The acquired value is adopted as the value of each coordinate on the corresponding output image plane R5 (step S5). Note that when a plurality of coordinates on the plurality of input image planes R4 correspond to one coordinate on the output image plane R5, the image generation unit 11 uses each of the plurality of coordinates on the plurality of input image planes R4. A statistical value based on the value may be derived, and the statistical value may be adopted as the value of the one coordinate on the output image plane R5. The statistical value is, for example, an average value, a maximum value, a minimum value, an intermediate value, or the like.
その後、制御部1は、出力画像平面R5上の全ての座標の値を入力画像平面R4上の座標の値に対応付けたか否かを判定する(ステップS6)。そして、制御部1は、未だ全ての座標の値を対応付けていないと判定した場合には(ステップS6のNO)、ステップS4及びステップS5の処理を繰り返す。 Thereafter, the control unit 1 determines whether or not all the coordinate values on the output image plane R5 are associated with the coordinate values on the input image plane R4 (step S6). And when it determines with the control part 1 having not matched all the values of the coordinate yet (NO of step S6), the process of step S4 and step S5 is repeated.
一方、制御部1は、全ての座標の値を対応付けたと判定した場合には(ステップS6のYES)、出力画像を生成して、この一連の処理を終了させる。 On the other hand, if the control unit 1 determines that all coordinate values are associated (YES in step S6), the control unit 1 generates an output image and ends the series of processes.
なお、画像生成装置100は、処理対象画像を生成しない場合には、処理対象画像生成処理を省略する。この場合、出力画像生成処理におけるステップS4の"処理対象画像平面上の座標"は、"空間モデル上の座標"で読み替えられる。 Note that the image generation apparatus 100 omits the processing target image generation processing when the processing target image is not generated. In this case, “coordinates on the processing target image plane” in step S4 in the output image generation processing is read as “coordinates on the space model”.
以上の構成により、画像生成装置100は、ショベル60の周囲の物体とショベル60との位置関係を操作者に直感的に把握させることが可能な処理対象画像及び出力画像を生成することができる。 With the above configuration, the image generation apparatus 100 can generate a processing target image and an output image that allow the operator to intuitively grasp the positional relationship between the object around the excavator 60 and the excavator 60.
また、画像生成装置100は、処理対象画像平面R3から空間モデルMDを経て入力画像平面R4に遡るように座標の対応付けを実行する。これにより、画像生成装置100は、処理対象画像平面R3上の各座標を入力画像平面R4上の一又は複数の座標に確実に対応させることができる。そのため、画像生成装置100は、入力画像平面R4から空間モデルMDを経て処理対象画像平面R3に至る順番で座標の対応付けを実行する場合と比べ、より良質な処理対象画像を迅速に生成することができる。入力画像平面R4から空間モデルMDを経て処理対象画像平面R3に至る順番で座標の対応付けを実行する場合には、入力画像平面R4上の各座標を処理対象画像平面R3上の一又は複数の座標に確実に対応させることができる。しかしながら、処理対象画像平面R3上の座標の一部が、入力画像平面R4上の何れの座標にも対応付けられない場合があり、その場合にはそれら処理対象画像平面R3上の座標の一部に補間処理等を施す必要がある。 In addition, the image generation apparatus 100 performs coordinate association so as to go back from the processing target image plane R3 to the input image plane R4 via the spatial model MD. Thereby, the image generation device 100 can reliably correspond each coordinate on the processing target image plane R3 to one or a plurality of coordinates on the input image plane R4. Therefore, the image generation apparatus 100 can quickly generate a higher-quality processing target image as compared with the case where the coordinate association is executed in the order from the input image plane R4 to the processing target image plane R3 via the spatial model MD. Can do. When the coordinate association is executed in the order from the input image plane R4 to the processing target image plane R3 via the space model MD, each coordinate on the input image plane R4 is set to one or more on the processing target image plane R3. It is possible to reliably correspond to the coordinates. However, some of the coordinates on the processing target image plane R3 may not be associated with any of the coordinates on the input image plane R4, and in this case, some of the coordinates on the processing target image plane R3. Need to be interpolated.
また、画像生成装置100は、空間モデルMDの曲面領域R2に対応する画像のみを拡大或いは縮小する場合には、平行線群PLと処理対象画像平面R3との間に形成される角度を変更して空間モデル・処理対象画像対応マップ41における曲面領域R2に関連する部分のみを書き換えるだけで、入力画像・空間モデル対応マップ40の内容を書き換えることなく、所望の拡大或いは縮小を実現させることができる。 Further, when enlarging or reducing only the image corresponding to the curved surface region R2 of the space model MD, the image generating apparatus 100 changes the angle formed between the parallel line group PL and the processing target image plane R3. Thus, it is possible to realize a desired enlargement or reduction without rewriting the contents of the input image / space model correspondence map 40 only by rewriting only the portion related to the curved surface region R2 in the space model / processing object image correspondence map 41. .
また、画像生成装置100は、出力画像の見え方を変更する場合には、スケール変換、アフィン変換又は歪曲変換に関する各種パラメータの値を変更して処理対象画像・出力画像対応マップ42を書き換えるだけで、入力画像・空間モデル対応マップ40及び空間モデル・処理対象画像対応マップ41の内容を書き換えることなく、所望の出力画像(スケール変換画像、アフィン変換画像又は歪曲変換画像)を生成することができる。 Further, when changing the appearance of the output image, the image generating apparatus 100 simply rewrites the processing target image / output image correspondence map 42 by changing the values of various parameters relating to scale conversion, affine transformation, or distortion transformation. The desired output image (scale-converted image, affine-transformed image, or distortion-converted image) can be generated without rewriting the contents of the input image / space model correspondence map 40 and the space model / processing object image correspondence map 41.
同様に、画像生成装置100は、出力画像の視点を変更する場合には、仮想カメラ2Vの各種パラメータの値を変更して処理対象画像・出力画像対応マップ42を書き換えるだけで、入力画像・空間モデル対応マップ40及び空間モデル・処理対象画像対応マップ41の内容を書き換えることなく、所望の視点から見た出力画像(視点変換画像)を生成することができる。 Similarly, when changing the viewpoint of the output image, the image generating apparatus 100 simply changes the values of various parameters of the virtual camera 2V and rewrites the processing target image / output image correspondence map 42 to change the input image / space. An output image (viewpoint conversion image) viewed from a desired viewpoint can be generated without rewriting the contents of the model correspondence map 40 and the space model / processing object image correspondence map 41.
図10は、ショベル60に搭載された二台のカメラ2(右側方カメラ2R及び後方カメラ2B)の入力画像を用いて生成される出力画像を表示部5に表示させたときの表示例である。 FIG. 10 is a display example when an output image generated using input images of two cameras 2 (the right side camera 2R and the rear camera 2B) mounted on the excavator 60 is displayed on the display unit 5. .
画像生成装置100は、それら二台のカメラ2のそれぞれの入力画像を空間モデルMDの平面領域R1及び曲面領域R2上に投影した上で処理対象画像平面R3に再投影して処理対象画像を生成する。そして、画像生成装置100は、その生成した処理対象画像に画像変換処理(例えば、スケール変換、アフィン変換、歪曲変換、視点変換処理等である。)を施すことによって出力画像を生成する。このようにして、画像生成装置100は、ショベル60の近傍を上空から見下ろした画像(平面領域R1における画像)と、ショベル60から水平方向に周囲を見た画像(処理対象画像平面R3における画像)とを同時に表示する出力画像を生成する。以下では、このような出力画像を周辺監視用仮想視点画像と称する。 The image generation apparatus 100 projects the input images of the two cameras 2 onto the plane region R1 and the curved surface region R2 of the space model MD, and then reprojects them onto the processing target image plane R3 to generate a processing target image. To do. Then, the image generation apparatus 100 generates an output image by performing image conversion processing (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.) on the generated processing target image. In this way, the image generating apparatus 100 has an image in which the vicinity of the excavator 60 is looked down from above (an image in the plane region R1), and an image in which the periphery is viewed from the shovel 60 in the horizontal direction (an image in the processing target image plane R3) An output image that simultaneously displays is generated. Hereinafter, such an output image is referred to as a peripheral monitoring virtual viewpoint image.
なお、周辺監視用仮想視点画像は、画像生成装置100が処理対象画像を生成しない場合には、空間モデルMDに投影された画像に画像変換処理(例えば、視点変換処理である。)を施すことによって生成される。 Note that the virtual viewpoint image for periphery monitoring is subjected to image conversion processing (for example, viewpoint conversion processing) on the image projected on the space model MD when the image generation apparatus 100 does not generate a processing target image. Generated by.
また、周辺監視用仮想視点画像は、ショベル60が旋回動作を行う際の画像を違和感なく表示できるよう、円形にトリミングされ、その円の中心CTRが空間モデルMDの円筒中心軸上で、且つ、ショベル60の旋回軸PV上となるように生成される。そのため、周辺監視用仮想視点画像は、ショベル60の旋回動作に応じてその中心CTRを軸に回転するように表示される。この場合、空間モデルMDの円筒中心軸は、再投影軸と一致するものであってもよく、一致しないものであってもよい。 Further, the periphery monitoring virtual viewpoint image is trimmed in a circle so that the image when the excavator 60 performs the turning motion can be displayed without a sense of incongruity, the center CTR of the circle is on the cylindrical center axis of the space model MD, and It is generated so as to be on the pivot axis PV of the excavator 60. Therefore, the peripheral viewpoint virtual viewpoint image is displayed so as to rotate around the center CTR in accordance with the turning operation of the excavator 60. In this case, the cylindrical central axis of the space model MD may or may not coincide with the reprojection axis.
なお、空間モデルMDの半径は、例えば、5メートルである。また、平行線群PLが処理対象画像平面R3との間で形成する角度、又は、補助線群ALの始点高さは、ショベル60の旋回中心から掘削アタッチメントEの最大到達距離(例えば12メートルである。)だけ離れた位置に物体(例えば、作業者である。)が存在する場合にその物体が表示部5で十分大きく(例えば、7ミリメートル以上である。)表示されるように、設定され得る。 Note that the radius of the space model MD is, for example, 5 meters. Further, the angle formed between the parallel line group PL and the processing target image plane R3 or the starting point height of the auxiliary line group AL is the maximum reachable distance (for example, 12 meters) of the excavation attachment E from the turning center of the shovel 60. If there is an object (for example, an operator) at a position separated by a certain distance, the display unit 5 is set to display the object sufficiently large (for example, 7 mm or more). obtain.
更に、周辺監視用仮想視点画像は、ショベル60のCG画像を、ショベル60の前方が表示部5の画面上方と一致し、且つ、その旋回中心が中心CTRと一致するように配置してもよい。ショベル60と出力画像に現れる物体との間の位置関係をより分かり易くするためである。なお、周辺監視用仮想視点画像は、方位等の各種情報を含む額縁画像をその周囲に配置してもよい。 Further, the virtual viewpoint image for peripheral monitoring may be a CG image of the excavator 60 so that the front of the excavator 60 coincides with the upper part of the screen of the display unit 5 and the turning center thereof coincides with the center CTR. . This is to make the positional relationship between the shovel 60 and the object appearing in the output image easier to understand. It should be noted that a frame image including various information such as an orientation may be arranged around the virtual viewpoint image for periphery monitoring.
次に、図11〜図14を参照しながら、画像生成装置100が生成する周辺監視用仮想視点画像の詳細について説明する。 Next, the details of the periphery monitoring virtual viewpoint image generated by the image generation apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
図11は、画像生成装置100を搭載するショベル60の上面図である。図11に示す実施例では、ショベル60は、3台のカメラ2(左側方カメラ2L、右側方カメラ2R、及び後方カメラ2B)と3台の人検出センサ6(左側方人検出センサ6L、右側方人検出センサ6R、及び後方人検出センサ6B)とを備える。なお、図11の一点鎖線で示す領域CL、CR、CBは、それぞれ、左側方カメラ2L、右側方カメラ2R、後方カメラ2Bの撮像空間を示す。また、図11の点線で示す領域ZL、ZR、ZBは、それぞれ、左側方人検出センサ6L、右側方人検出センサ6R、後方人検出センサ6Bの監視空間を示す。 FIG. 11 is a top view of the excavator 60 on which the image generating apparatus 100 is mounted. In the embodiment shown in FIG. 11, the excavator 60 includes three cameras 2 (left side camera 2L, right side camera 2R, and rear camera 2B) and three person detection sensors 6 (left side person detection sensor 6L, right side). A person detection sensor 6R and a rear person detection sensor 6B). Note that regions CL, CR, and CB indicated by alternate long and short dashed lines in FIG. 11 indicate imaging spaces of the left side camera 2L, the right side camera 2R, and the rear camera 2B, respectively. Further, areas ZL, ZR, and ZB indicated by dotted lines in FIG. 11 indicate monitoring spaces for the left side person detection sensor 6L, the right side person detection sensor 6R, and the rear person detection sensor 6B, respectively.
なお、本実施例では、人検出センサ6の監視空間がカメラ2の撮像空間よりも狭いが、人検出センサ6の監視空間は、カメラ2の撮像空間と同じでもよく、カメラ2の撮像空間より広くてもよい。また、人検出センサ6の監視空間は、カメラ2の撮像空間内において、ショベル60の近傍に位置するが、ショベル60からより遠い領域にあってもよい。また、人検出センサ6の監視空間は、カメラ2の撮像空間が重複する部分において、重複部分を有する。例えば、右側方カメラ2Rの撮像空間CRと後方カメラ2Bの撮像空間CBとの重複部分において、右側方人検出センサ6Rの監視空間ZRは、後方人検出センサ6Bの監視空間ZBと重複する。しかしながら、人検出センサ6の監視空間は、重複が生じないように配置されてもよい。 In the present embodiment, the monitoring space of the human detection sensor 6 is narrower than the imaging space of the camera 2, but the monitoring space of the human detection sensor 6 may be the same as the imaging space of the camera 2. It may be wide. The monitoring space of the human detection sensor 6 is located in the vicinity of the shovel 60 in the imaging space of the camera 2, but may be in a region farther from the shovel 60. In addition, the monitoring space of the human detection sensor 6 has an overlapping portion in the portion where the imaging spaces of the camera 2 overlap. For example, in the overlapping portion of the imaging space CR of the right camera 2R and the imaging space CB of the rear camera 2B, the monitoring space ZR of the right person detection sensor 6R overlaps with the monitoring space ZB of the rear person detection sensor 6B. However, the monitoring space of the human detection sensor 6 may be arranged so as not to overlap.
図12は、ショベル60に搭載された3台のカメラ2のそれぞれの入力画像と、それら入力画像を用いて生成される出力画像とを示す図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating input images of the three cameras 2 mounted on the excavator 60 and output images generated using the input images.
画像生成装置100は、3台のカメラ2のそれぞれの入力画像を空間モデルMDの平面領域R1及び曲面領域R2上に投影した上で処理対象画像平面R3に再投影して処理対象画像を生成する。また、画像生成装置100は、生成した処理対象画像に画像変換処理(例えば、スケール変換、アフィン変換、歪曲変換、視点変換処理等である。)を施すことによって出力画像を生成する。その結果、画像生成装置100は、ショベル60の近傍を上空から見下ろした画像(平面領域R1における画像)と、ショベル60から水平方向に周囲を見た画像(処理対象画像平面R3における画像)とを同時に表示する周辺監視用仮想視点画像を生成する。なお、周辺監視用仮想視点画像の中央に表示される画像は、ショベル60のCG画像60CGである。 The image generation apparatus 100 projects the input images of the three cameras 2 onto the plane area R1 and the curved surface area R2 of the space model MD, and then reprojects them onto the process target image plane R3 to generate a process target image. . The image generation apparatus 100 generates an output image by performing image conversion processing (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.) on the generated processing target image. As a result, the image generating apparatus 100 includes an image in which the vicinity of the excavator 60 is looked down from above (an image in the plane region R1) and an image in which the periphery is viewed from the shovel 60 in the horizontal direction (an image in the processing target image plane R3). A virtual viewpoint image for periphery monitoring to be displayed at the same time is generated. Note that the image displayed at the center of the virtual viewpoint image for periphery monitoring is the CG image 60CG of the excavator 60.
図12において、右側方カメラ2Rの入力画像、及び、後方カメラ2Bの入力画像はそれぞれ、右側方カメラ2Rの撮像空間と後方カメラ2Bの撮像空間との重複部分内に人物を捉えている(右側方カメラ2Rの入力画像における二点鎖線で囲まれる領域R10、及び、後方カメラ2Bの入力画像における二点鎖線で囲まれる領域R11参照。)。 In FIG. 12, the input image of the right-side camera 2R and the input image of the rear camera 2B each capture a person in an overlapping portion between the imaging space of the right-side camera 2R and the imaging space of the rear camera 2B (right side). (See region R10 surrounded by a two-dot chain line in the input image of the direction camera 2R and region R11 surrounded by a two-dot chain line in the input image of the rear camera 2B.)
しかしながら、出力画像平面上の座標が入射角の最も小さいカメラに関する入力画像平面上の座標に対応付けられるものとすると、出力画像は、重複部分内の人物を消失させてしまう(出力画像内の一点鎖線で囲まれる領域R12参照。)。 However, if the coordinates on the output image plane are associated with the coordinates on the input image plane for the camera with the smallest incident angle, the output image loses the person in the overlapping portion (one point in the output image). (See region R12 surrounded by a chain line.)
そこで、画像生成装置100は、重複部分に対応する出力画像部分において、後方カメラ2Bの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域と、右側方カメラ2Rの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域とを混在させ、重複部分内の物体が消失するのを防止する。 Therefore, in the output image portion corresponding to the overlapping portion, the image generating apparatus 100 associates the region on the input image plane of the rear camera 2B with the coordinate on the input image plane of the right-side camera 2R. The area is mixed to prevent the object in the overlapping portion from disappearing.
図13は、2つのカメラのそれぞれの撮像空間の重複部分における物体の消失を防止する画像消失防止処理の一例であるストライプパタン処理を説明するための図である。 FIG. 13 is a diagram for explaining a stripe pattern process which is an example of an image disappearance prevention process for preventing the disappearance of an object in an overlapping portion of the imaging spaces of two cameras.
F13Aは、右側方カメラ2Rの撮像空間と後方カメラ2Bの撮像空間との重複部分に対応する出力画像部分を示す図であり、図12の点線で示す矩形領域R13に対応する。 F13A is a diagram illustrating an output image portion corresponding to an overlapping portion between the imaging space of the right-side camera 2R and the imaging space of the rear camera 2B, and corresponds to a rectangular region R13 indicated by a dotted line in FIG.
また、F13Aにおいて、灰色で塗り潰された領域PR1は、後方カメラ2Bの入力画像部分が配置される画像領域であり、領域PR1に対応する出力画像平面上の各座標には後方カメラ2Bの入力画像平面上の座標が対応付けられる。 In F13A, a region PR1 filled in gray is an image region in which the input image portion of the rear camera 2B is arranged, and the input image of the rear camera 2B is at each coordinate on the output image plane corresponding to the region PR1. Coordinates on the plane are associated.
一方、白色で塗り潰された領域PR2は、右側方カメラ2Rの入力画像部分が配置される画像領域であり、部分PR2に対応する出力画像平面上の各座標には右側方カメラ2Rの入力画像平面上の座標が対応付けられる。 On the other hand, a region PR2 filled with white is an image region in which the input image portion of the right side camera 2R is arranged, and each coordinate on the output image plane corresponding to the portion PR2 has an input image plane of the right side camera 2R. The upper coordinates are associated.
本実施例では、領域PR1と領域PR2とが縞模様(ストライプパタン処理)を形成するように配置され、領域PR1と領域PR2とが縞状に交互に並ぶ部分の境界線は、ショベル60の旋回中心を中心とする水平面上の同心円によって定められる。 In this embodiment, the region PR1 and the region PR2 are arranged so as to form a stripe pattern (stripe pattern processing), and the boundary line of the portion where the regions PR1 and the region PR2 are alternately arranged in a stripe shape is the swivel of the excavator 60. Defined by concentric circles on a horizontal plane centered on the center.
F13Bは、ショベル60の右斜め後方の空間領域の状況を示す上面図であり、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの双方によって撮像される空間領域の現在の状況を示す。また、F13Bは、ショベル60の右斜め後方に棒状の立体物OBが存在することを示す。 F13B is a top view showing the situation of the space area diagonally right behind the excavator 60, and shows the current situation of the space area imaged by both the rear camera 2B and the right-side camera 2R. Further, F13B indicates that a rod-shaped three-dimensional object OB exists on the right rear side of the excavator 60.
F13Cは、F13Bが示す空間領域を後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rで実際に撮像して得られた入力画像に基づいて生成される出力画像の一部を示す。 F13C represents a part of an output image generated based on an input image obtained by actually capturing the space area indicated by F13B with the rear camera 2B and the right-side camera 2R.
具体的には、画像OB1は、後方カメラ2Bの入力画像における立体物OBの画像が、路面画像を生成するための視点変換によって、後方カメラ2Bと立体物OBとを結ぶ線の延長方向に伸長されたものを表す。すなわち、画像OB1は、後方カメラ2Bの入力画像を用いて出力画像部分における路面画像を生成した場合に表示される立体物OBの画像の一部である。 Specifically, the image OB1 is expanded in the extension direction of the line connecting the rear camera 2B and the three-dimensional object OB by the viewpoint conversion for generating the road surface image of the three-dimensional object OB in the input image of the rear camera 2B. Represents what was done. That is, the image OB1 is a part of the image of the three-dimensional object OB displayed when the road surface image in the output image portion is generated using the input image of the rear camera 2B.
また、画像OB2は、右側方カメラ2Rの入力画像における立体物OBの画像が、路面画像を生成するための視点変換によって、右側方カメラ2Rと立体物OBとを結ぶ線の延長方向に伸長されたものを表す。すなわち、画像OB2は、右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像部分における路面画像を生成した場合に表示される立体物OBの画像の一部である。 In addition, the image OB2 is expanded in the extension direction of the line connecting the right camera 2R and the three-dimensional object OB by the viewpoint conversion for generating the road surface image of the three-dimensional object OB in the input image of the right camera 2R. Represents a thing. That is, the image OB2 is a part of an image of the three-dimensional object OB displayed when a road surface image in the output image portion is generated using the input image of the right side camera 2R.
このように、画像生成装置100は、重複部分において、後方カメラ2Bの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域PR1と、右側方カメラ2Rの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域PR2とを混在させる。その結果、画像生成装置100は、1つの立体物OBに関する2つの画像OB1及び画像OB2の双方を出力画像上に表示させ、立体物OBが出力画像から消失するのを防止する。 As described above, the image generating apparatus 100 includes the region PR1 in which the coordinates on the input image plane of the rear camera 2B are associated with the region PR2 in which the coordinates on the input image plane of the right-side camera 2R are associated with each other in the overlapping portion. Mix. As a result, the image generation apparatus 100 displays both the two images OB1 and OB2 related to one solid object OB on the output image, and prevents the solid object OB from disappearing from the output image.
図14は、図12の出力画像と、図12の出力画像に画像消失防止処理(ストライプパタン処理)を適用することで得られる出力画像との違いを表す対比図であり、図14上図が図12の出力画像を示し、図14下図が画像消失防止処理(ストライプパタン処理)を適用した後の出力画像を示す。図14上図における一点鎖線で囲まれる領域R12では人物が消失しているのに対し、図14下図における一点鎖線で囲まれる領域R14では人物が消失せずに表示されている。 FIG. 14 is a comparison diagram showing the difference between the output image of FIG. 12 and the output image obtained by applying image loss prevention processing (stripe pattern processing) to the output image of FIG. The output image of FIG. 12 is shown, and the lower part of FIG. 14 shows the output image after applying the image loss prevention process (stripe pattern process). The person disappears in the region R12 surrounded by the alternate long and short dash line in the upper diagram of FIG. 14, whereas the person is displayed without disappearing in the region R14 surrounded by the dashed dotted line in the lower diagram of FIG.
なお、画像生成装置100は、ストライプパタン処理の代わりに、メッシュパタン処理、平均化処理等を適用して重複部分内の物体の消失を防止してもよい。具体的には、画像生成装置100は、平均化処理により、2つのカメラのそれぞれの入力画像における対応する画素の値(例えば、輝度値である。)の平均値を、重複部分に対応する出力画像部分の画素の値として採用する。或いは、画像生成装置100は、メッシュパタン処理により、重複部分に対応する出力画像部分において、一方のカメラの入力画像における画素の値が対応付けられる領域と、他方のカメラの入力画像における画素の値が対応付けられる領域とを網模様(メッシュパタン)を形成するように配置させる。これにより、画像生成装置100は、重複部分内の物体が消失するのを防止する。 Note that the image generating apparatus 100 may prevent the disappearance of the object in the overlapping portion by applying a mesh pattern process, an averaging process, or the like instead of the stripe pattern process. Specifically, the image generation apparatus 100 outputs an average value of corresponding pixel values (for example, luminance values) in the input images of the two cameras, corresponding to the overlapping portion, by averaging processing. It is adopted as the pixel value of the image portion. Alternatively, the image generation apparatus 100 performs mesh pattern processing so that, in the output image portion corresponding to the overlapping portion, the region in which the pixel value in the input image of one camera is associated with the pixel value in the input image of the other camera Are arranged so as to form a net pattern (mesh pattern). Thereby, the image generation device 100 prevents the objects in the overlapping portion from disappearing.
次に、図15〜図17を参照して、画像生成手段11が、人存否判定手段12の判定結果に基づいて複数の入力画像から出力画像の生成に用いる入力画像を決定する処理(以下、「第1入力画像決定処理」とする。)について説明する。なお、図15は、ショベル60に搭載された3台のカメラ2のそれぞれの入力画像と、それら入力画像を用いて生成される出力画像とを示す図であり、図12に対応する。また、図16は、人存否判定手段12の判定結果と、出力画像の生成に用いる入力画像との対応関係を示す対応表である。また、図17は、第1入力画像決定処理で決定された入力画像に基づいて生成される出力画像の表示例である。 Next, referring to FIGS. 15 to 17, the image generation unit 11 determines an input image to be used for generating an output image from a plurality of input images based on the determination result of the presence / absence determination unit 12 (hereinafter, referred to as “image generation unit”). The “first input image determination process” will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating input images of the three cameras 2 mounted on the excavator 60 and output images generated using the input images, and corresponds to FIG. FIG. 16 is a correspondence table showing a correspondence relationship between the determination result of the presence / absence determination unit 12 and the input image used for generating the output image. FIG. 17 is a display example of an output image generated based on the input image determined in the first input image determination process.
図15に示すように、画像生成装置100は、3台のカメラ2のそれぞれの入力画像を空間モデルMDの平面領域R1及び曲面領域R2上に投影した上で処理対象画像平面R3に再投影して処理対象画像を生成する。また、画像生成装置100は、生成した処理対象画像に画像変換処理(例えば、スケール変換、アフィン変換、歪曲変換、視点変換処理等である。)を施すことによって出力画像を生成する。その結果、画像生成装置100は、ショベル60の近傍を上空から見下ろした画像と、ショベル60から水平方向に周囲を見た画像とを同時に表示する周辺監視用仮想視点画像を生成する。 As shown in FIG. 15, the image generating apparatus 100 projects the input images of the three cameras 2 onto the plane area R1 and the curved area R2 of the space model MD, and then reprojects them onto the processing target image plane R3. To generate a processing target image. The image generation apparatus 100 generates an output image by performing image conversion processing (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.) on the generated processing target image. As a result, the image generation device 100 generates a peripheral monitoring virtual viewpoint image that simultaneously displays an image of the vicinity of the excavator 60 as viewed from above and an image of the periphery of the excavator 60 viewed in the horizontal direction.
また、図15において、左側方カメラ2L、後方カメラ2B、及び右側方カメラ2Rのそれぞれの入力画像は、作業者が3人ずつ存在する状態を示す。また、出力画像は、ショベル60の周囲に9人の作業者が存在する状態を示す。 In FIG. 15, the input images of the left camera 2L, the rear camera 2B, and the right camera 2R indicate a state where there are three workers. The output image shows a state where nine workers are present around the excavator 60.
ここで、図16の対応表を参照して、人存否判定手段12の判定結果と、出力画像の生成に用いる入力画像との対応関係について説明する。なお、○印は、人存否判定手段12により人が存在すると判定されたことを表し、×印は、人が存在しないと判定されたことを表す。 Here, with reference to the correspondence table of FIG. 16, the correspondence between the determination result of the presence / absence determination unit 12 and the input image used for generating the output image will be described. A circle indicates that the person is determined to exist by the presence / absence determination means 12, and a mark x indicates that it is determined that no person exists.
パターン1は、左側方監視空間ZLのみで人が存在すると判定され、後方監視空間ZB及び右側方監視空間ZRでは人が存在しないと判定された場合に、左側方カメラ2Lの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン1は、例えば、ショベル60の左側方のみに作業者(この例では3人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D1で示すように、3人の作業者を捉えた左側方カメラ2Lの入力画像をそのまま出力画像として出力する。なお、以下では、入力画像をそのまま用いた出力画像を「スルー画像」と称する。 Pattern 1 is determined using the input image of the left side camera 2L when it is determined that there is a person only in the left side monitoring space ZL and no person is present in the rear side monitoring space ZB and the right side monitoring space ZR. An output image is generated. This pattern 1 is employed, for example, when there are workers (three people in this example) only on the left side of the excavator 60. As shown by the output image D1 in FIG. 17, the image generation means 11 outputs the input image of the left-side camera 2L capturing three workers as an output image as it is. Hereinafter, an output image using the input image as it is is referred to as a “through image”.
パターン2は、後方監視空間ZBのみで人が存在すると判定され、左側方監視空間ZL及び右側方監視空間ZRでは人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2Bの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン2は、例えば、ショベル60の後方のみに作業者(この例では3人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D2で示すように、3人の作業者を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま出力画像として出力する。 The pattern 2 is output using the input image of the rear camera 2B when it is determined that there is a person only in the rear monitoring space ZB and it is determined that there is no person in the left side monitoring space ZL and the right side monitoring space ZR. Indicates that an image is generated. This pattern 2 is employed when there are workers (three people in this example) only behind the excavator 60, for example. As shown by the output image D2 in FIG. 17, the image generating means 11 outputs the input image of the rear camera 2B capturing three workers as an output image as it is.
パターン3は、右側方監視空間ZRのみで人が存在すると判定され、左側方監視空間ZL及び後方監視空間ZBでは人が存在しないと判定された場合に、右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン3は、例えば、ショベル60の右側方のみに作業者(この例では3人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D3で示すように、3人の作業者を捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま出力画像として出力する。 Pattern 3 is determined by using the input image of the right side camera 2R when it is determined that there is a person only in the right side monitoring space ZR, and when it is determined that no person exists in the left side monitoring space ZL and the rear monitoring space ZB. An output image is generated. This pattern 3 is employed, for example, when there are workers (three people in this example) only on the right side of the excavator 60. As shown by the output image D3 in FIG. 17, the image generating means 11 outputs the input image of the right-side camera 2R that captures three workers as an output image as it is.
パターン4は、左側方監視空間ZL及び後方監視空間ZBで人が存在すると判定され、右側方監視空間ZRでは人が存在しないと判定された場合に、3つ全ての入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン4は、例えば、ショベル60の左側方及び後方に作業者(この例では3人ずつ合計6人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D4で示すように、3つの入力画像に基づいて生成する6人の作業者を捉えた周辺監視用仮想視点画像を出力画像として出力する。 Pattern 4 is an output image using all three input images when it is determined that there is a person in the left monitoring space ZL and the rear monitoring space ZB, and it is determined that there is no person in the right monitoring space ZR. Is generated. This pattern 4 is employed, for example, when there are workers on the left side and the rear side of the excavator 60 (three people in this example, a total of six people). As shown by an output image D4 in FIG. 17, the image generation unit 11 outputs, as an output image, a peripheral monitoring virtual viewpoint image that captures six workers generated based on three input images.
パターン5は、後方監視空間ZB及び右側方監視空間ZRで人が存在すると判定され、左側方監視空間ZLでは人が存在しないと判定された場合に、3つ全ての入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン5は、例えば、ショベル60の後方及び右側方に作業者(この例では3人ずつ合計6人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D5で示すように、3つの入力画像に基づいて生成する6人の作業者を捉えた周辺監視用仮想視点画像を出力画像として出力する。 The pattern 5 is an output image using all three input images when it is determined that there is a person in the rear monitoring space ZB and the right side monitoring space ZR and no person is present in the left side monitoring space ZL. Is generated. This pattern 5 is employed, for example, when there are workers (three people in this example, six people in total in this example) on the rear and right sides of the excavator 60. As shown by an output image D5 in FIG. 17, the image generation means 11 outputs a peripheral monitoring virtual viewpoint image that captures six workers generated based on the three input images as an output image.
パターン6は、左側方監視空間ZL及び右側方監視空間ZRで人が存在すると判定され、後方監視空間ZBでは人が存在しないと判定された場合に、3つ全ての入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン6は、例えば、ショベル60の左側方及び右側方に作業者(この例では3人ずつ合計6人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D6で示すように、3つの入力画像に基づいて生成する6人の作業者を捉えた周辺監視用仮想視点画像を出力画像として出力する。 Pattern 6 is an output image using all three input images when it is determined that there is a person in the left side monitoring space ZL and the right side monitoring space ZR and no person is present in the rear monitoring space ZB. Is generated. This pattern 6 is employed, for example, when there are workers on the left side and the right side of the excavator 60 (in this example, three persons in total, six persons). As shown by an output image D6 in FIG. 17, the image generation means 11 outputs a peripheral monitoring virtual viewpoint image that captures six workers generated based on three input images as an output image.
パターン7は、左側方監視空間ZL、後方監視空間ZB、及び右側方監視空間ZRの全てで人が存在すると判定された場合に、3つ全ての入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン7は、例えば、ショベル60の左側方、後方、及び右側方に作業者(この例では3人ずつ合計9人)が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図15の出力画像で示すように、3つの入力画像に基づいて生成する9人の作業者を捉えた周辺監視用仮想視点画像を出力画像として出力する。 In pattern 7, when it is determined that there is a person in all of the left side monitoring space ZL, the rear side monitoring space ZB, and the right side monitoring space ZR, an output image is generated using all three input images. Represents. This pattern 7 is employed, for example, when there are workers on the left side, rear side, and right side of the excavator 60 (three people in this example, a total of nine people). As shown in the output image of FIG. 15, the image generation unit 11 outputs a peripheral monitoring virtual viewpoint image that captures nine workers generated based on three input images as an output image.
パターン8は、左側方監視空間ZL、後方監視空間ZB、及び右側方監視空間ZRの全てで人が存在しないと判定された場合に、3つ全ての入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターン8は、例えば、ショベル60の左側方、後方、及び右側方に作業者が存在しない場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D7で示すように、3つの入力画像に基づいて生成する、周囲に作業者が存在しない状態を映し出す周辺監視用仮想視点画像を出力画像として出力する。 In pattern 8, when it is determined that no person is present in all of the left side monitoring space ZL, the rear side monitoring space ZB, and the right side monitoring space ZR, an output image is generated using all three input images. Represents that. This pattern 8 is employed, for example, when there is no worker on the left side, rear side, and right side of the excavator 60. The image generation means 11 outputs, as an output image, a peripheral monitoring virtual viewpoint image that is generated based on the three input images and reflects a state in which no worker is present in the vicinity, as indicated by an output image D7 in FIG.
上述のように、画像生成手段11は、3つの監視空間のうちの1つのみで人が存在すると判定された場合には、対応するカメラのスルー画像を出力画像として出力する。監視空間に存在する人を表示部5上にできるだけ大きく表示させるためである。一方で、画像生成手段11は、3つの監視空間の2つ以上で人が存在すると判定された場合には、スルー画像を出力することなく周辺監視用仮想視点画像を出力する。1つのスルー画像のみではショベル60の周囲に存在する全ての人を表示部5上に表示させることができないためであり、また、周辺監視用仮想視点画像を出力すればショベル60の周囲に存在する全ての人を表示部5上に表示させることができるためである。また、画像生成手段11は、3つの監視空間の何れにも人が存在しないと判定された場合には、スルー画像を出力することなく周辺監視用仮想視点画像を出力する。拡大表示すべき人が存在しないためであり、また、ショベル60の周囲に存在する人以外の他の物体を広く監視できるようにするためである。 As described above, when it is determined that a person exists in only one of the three monitoring spaces, the image generation unit 11 outputs a through image of the corresponding camera as an output image. This is because a person existing in the monitoring space is displayed on the display unit 5 as large as possible. On the other hand, when it is determined that there is a person in two or more of the three monitoring spaces, the image generation unit 11 outputs a virtual viewpoint image for peripheral monitoring without outputting a through image. This is because it is not possible to display all the people existing around the excavator 60 on the display unit 5 with only one through image. Also, if a virtual viewpoint image for peripheral monitoring is output, it exists around the excavator 60. This is because all persons can be displayed on the display unit 5. In addition, when it is determined that no person is present in any of the three monitoring spaces, the image generation unit 11 outputs the periphery monitoring virtual viewpoint image without outputting the through image. This is because there is no person to be magnified and other objects other than the person around the excavator 60 can be monitored widely.
また、画像生成手段11は、スルー画像を表示する場合には、何れの入力画像が用いられたかが分かるようなテキストメッセージを表示してもよい。 In addition, when displaying the through image, the image generation unit 11 may display a text message so that it can be understood which input image is used.
次に、図18〜図20を参照して、人存否判定手段12の判定結果に基づいて複数の入力画像から出力画像の生成に用いる入力画像を決定する処理の別の例(以下、「第2入力画像決定処理」とする。)について説明する。なお、図18は、人検出センサ6の別の配置例を示す、ショベル60の上面図であり、図11に対応する。また、図19は、人存否判定手段12の判定結果と、出力画像の生成に用いる入力画像との対応関係を示す対応表であり、図16に対応する。また、図20は、第2入力画像決定処理で決定された入力画像に基づいて生成される出力画像の表示例である。 Next, referring to FIGS. 18 to 20, another example of processing for determining an input image to be used for generating an output image from a plurality of input images based on the determination result of the presence / absence determination unit 12 (hereinafter referred to as “No. 2 input image determination process). FIG. 18 is a top view of the excavator 60 showing another arrangement example of the human detection sensor 6 and corresponds to FIG. 11. FIG. 19 is a correspondence table showing the correspondence between the determination result of the presence / absence determination unit 12 and the input image used for generating the output image, and corresponds to FIG. FIG. 20 is a display example of an output image generated based on the input image determined in the second input image determination process.
図18に示す実施例では、ショベル60は、2台のカメラ2(右側方カメラ2R及び後方カメラ2B)と3台の人検出センサ6(右側方人検出センサ6R、右後方人検出センサ6BR、後方人検出センサ6B)とを備える。なお、図18の一点鎖線で示す領域CR、CBは、それぞれ、右側方カメラ2R、後方カメラ2Bの撮像空間を示す。また、図18の点線で示す領域ZR、ZBR、ZBは、それぞれ、右側方人検出センサ6R、右後方人検出センサ6BR、後方人検出センサ6Bの監視空間を示す。また、図18の斜線ハッチングで示す領域Xは、撮像空間CRと撮像空間CBの重複部分(以下、「重複撮像空間X」とする。)を示す。 In the embodiment shown in FIG. 18, the excavator 60 includes two cameras 2 (right side camera 2R and rear camera 2B) and three person detection sensors 6 (right side person detection sensor 6R, right rear person detection sensor 6BR, And a rear person detection sensor 6B). Note that regions CR and CB indicated by alternate long and short dashed lines in FIG. 18 indicate imaging spaces of the right side camera 2R and the rear camera 2B, respectively. In addition, areas ZR, ZBR, and ZB indicated by dotted lines in FIG. 18 indicate monitoring spaces for the right person detection sensor 6R, the right rear person detection sensor 6BR, and the rear person detection sensor 6B, respectively. In addition, a region X indicated by hatching in FIG. 18 indicates an overlapping portion of the imaging space CR and the imaging space CB (hereinafter referred to as “overlapping imaging space X”).
図18の配置例は、監視空間ZR及び監視空間ZBが重複部分を有しない点、及び、重複撮像空間Xを含む監視空間ZBRを有する右後方人検出センサ6BRを備える点において図11の配置例と相違する。 The arrangement example of FIG. 18 is the arrangement example of FIG. 11 in that the monitoring space ZR and the monitoring space ZB do not have an overlapping portion and the right rear person detection sensor 6BR having the monitoring space ZBR including the overlapping imaging space X is provided. Is different.
人検出センサ6のこの配置により、画像生成装置100は、重複撮像空間Xに人が存在するか否かを判定することができる。そして、画像生成装置100は、出力画像の生成に用いる入力画像の決定にその判定結果を利用し、より適切に出力画像の内容を切り換えることができる。 With this arrangement of the human detection sensor 6, the image generation apparatus 100 can determine whether or not a person is present in the overlapping imaging space X. Then, the image generation apparatus 100 can switch the contents of the output image more appropriately by using the determination result in determining the input image used for generating the output image.
ここで、図19の対応表を参照して、人存否判定手段12の判定結果と、出力画像の生成に用いる入力画像との対応関係について説明する。 Here, with reference to the correspondence table of FIG. 19, the correspondence relationship between the determination result of the presence / absence determination unit 12 and the input image used to generate the output image will be described.
パターンAは、後方監視空間ZB、右側方監視空間ZBR、及び右側方監視空間ZRの全てで人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンAは、例えば、ショベル60の周囲に作業者が存在しない場合に採用される。画像生成手段11は、図17の出力画像D7で示すように、周囲に作業者が存在しない状態を映し出す周辺監視用仮想視点画像を2つの入力画像に基づいて生成し且つ出力する。 The pattern A is output using the input images of the rear camera 2B and the right camera 2R when it is determined that no person is present in all of the rear monitor space ZB, the right monitor space ZBR, and the right monitor space ZR. Indicates that an image is generated. This pattern A is employed, for example, when there is no worker around the excavator 60. The image generation unit 11 generates and outputs a peripheral monitoring virtual viewpoint image that reflects a state in which no worker is present in the vicinity based on the two input images, as shown by an output image D7 in FIG.
パターンBは、後方監視空間ZBのみで人が存在すると判定され、右後方監視空間ZBR及び右側方監視空間ZRでは人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2Bの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンBは、例えば、ショベル60の後方に1人の作業者P1が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D10で示すように、作業者P1を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま出力画像として出力する。 The pattern B is output using the input image of the rear camera 2B when it is determined that there is a person only in the rear monitoring space ZB and it is determined that there is no person in the right rear monitoring space ZBR and the right side monitoring space ZR. Indicates that an image is generated. This pattern B is employed, for example, when there is one worker P1 behind the excavator 60. As shown by the output image D10 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the rear camera 2B capturing the worker P1 as an output image as it is.
パターンCは、右側方監視空間ZRのみで人が存在すると判定され、後方監視空間ZB及び右後方監視空間ZBRでは人が存在しないと判定された場合に、右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンCは、例えば、ショベル60の右側方に1人の作業者P2が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D11で示すように、作業者P2を捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま出力画像として出力する。 In the pattern C, when it is determined that a person exists only in the right side monitoring space ZR and it is determined that no person exists in the rear monitoring space ZB and the right rear monitoring space ZBR, the input image of the right side camera 2R is used. An output image is generated. This pattern C is employed when, for example, one worker P2 is present on the right side of the excavator 60. As shown by the output image D11 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the right-side camera 2R capturing the worker P2 as it is as the output image.
パターンDは、右後方監視空間ZBRのみで人が存在すると判定され、後方監視空間ZB及び右側方監視空間ZRでは人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンDは、例えば、ショベル60の右後方の重複撮像空間X内に1人の作業者P3が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D12で示すように、作業者P3を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま第1出力画像(図中左側)として出力し、同じ作業者P3を捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま第2出力画像(図中右側)として出力する。 In the pattern D, when it is determined that there is a person only in the right rear monitoring space ZBR and it is determined that no person exists in the rear monitoring space ZB and the right side monitoring space ZR, the input of the rear camera 2B and the right side camera 2R is performed. It represents that an output image is generated using an image. This pattern D is employed, for example, when one worker P3 exists in the overlapping imaging space X on the right rear side of the excavator 60. As shown by the output image D12 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the rear camera 2B capturing the worker P3 as it is as the first output image (left side in the figure), and captures the same worker P3. The input image of the right side camera 2R is output as it is as the second output image (right side in the figure).
パターンEは、後方監視空間ZB及び右後方監視空間ZBRで人が存在すると判定され、右側方監視空間ZRでは人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンEは、例えば、ショベル60の後方に1人の作業者P4が存在し、且つ、ショベル60の右後方の重複撮像空間X内に1人の作業者P5が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D13で示すように、作業者P4及び作業者P5を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま第1出力画像(図中左側)として出力し、作業者P4のみを捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま第2出力画像(図中右側)として出力する。 The pattern E is an input image of the rear camera 2B and the right camera 2R when it is determined that there is a person in the rear monitoring space ZB and the right rear monitoring space ZBR and no person is present in the right monitoring space ZR. Represents that an output image is generated. This pattern E is employed, for example, when there is one worker P4 behind the excavator 60 and one worker P5 in the overlapping imaging space X on the right rear side of the excavator 60. . As shown by the output image D13 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the rear camera 2B capturing the worker P4 and the worker P5 as it is as the first output image (left side in the figure), and the worker The input image of the right-side camera 2R that captures only P4 is output as it is as the second output image (right side in the figure).
パターンFは、後方監視空間ZB及び右側方監視空間ZRで人が存在すると判定され、右後方監視空間ZBRでは人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンFは、例えば、ショベル60の後方に1人の作業者P6が存在し、且つ、ショベル60の右側方に別の1人の作業者P7が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D14で示すように、作業者P6を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま第1出力画像(図中左側)として出力し、作業者P7を捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま第2出力画像(図中右側)として出力する。 The pattern F is an input image of the rear camera 2B and the right side camera 2R when it is determined that there is a person in the rear monitoring space ZB and the right side monitoring space ZR and it is determined that no person exists in the right rear monitoring space ZBR. Represents that an output image is generated. This pattern F is employed when, for example, one worker P6 exists behind the excavator 60 and another worker P7 exists on the right side of the excavator 60. As shown by the output image D14 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the rear camera 2B capturing the worker P6 as it is as the first output image (left side in the figure), and captures the worker P7. The input image of the right side camera 2R is output as it is as the second output image (right side in the figure).
パターンGは、右後方監視空間ZBR及び右側方監視空間ZRで人が存在すると判定され、後方監視空間ZBでは人が存在しないと判定された場合に、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンGは、例えば、ショベル60の右後方の重複撮像空間X内に1人の作業者P8が存在し、且つ、ショベル60の右側方に別の1人の作業者P9が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D15で示すように、作業者P8を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま第1出力画像(図中左側)として出力し、作業者P8及び作業者P9を捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま第2出力画像(図中右側)として出力する。 The pattern G is an input image of the rear camera 2B and the right side camera 2R when it is determined that there is a person in the right rear monitoring space ZBR and the right side monitoring space ZR and no person is present in the rear monitoring space ZB. Represents that an output image is generated. This pattern G is obtained when, for example, one worker P8 exists in the overlapping imaging space X on the right rear side of the excavator 60, and another worker P9 exists on the right side of the excavator 60. Adopted. As shown by the output image D15 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the rear camera 2B capturing the worker P8 as it is as the first output image (left side in the figure), and the worker P8 and the worker The input image of the right-side camera 2R that captures P9 is output as it is as the second output image (right side in the figure).
パターンHは、後方監視空間ZB、右後方監視空間ZBR、及び右側方監視空間ZRの全てで人が存在すると判定された場合に、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像が生成されることを表す。このパターンHは、例えば、ショベル60の右後方の重複撮像空間X内に1人の作業者P10が存在し、ショベル60の後方に別の1人の作業者P11が存在し、且つ、ショベル60の右側方にさらに別の1人の作業者P12が存在する場合に採用される。画像生成手段11は、図20の出力画像D16で示すように、作業者P10及び作業者P11を捉えた後方カメラ2Bの入力画像をそのまま第1出力画像(図中左側)として出力し、作業者P10及び作業者P12を捉えた右側方カメラ2Rの入力画像をそのまま第2出力画像(図中右側)として出力する。 The pattern H is an output image using input images of the rear camera 2B and the right side camera 2R when it is determined that a person exists in all of the rear monitoring space ZB, the right rear monitoring space ZBR, and the right side monitoring space ZR. Is generated. In this pattern H, for example, one worker P10 exists in the overlapping imaging space X on the right rear side of the excavator 60, another worker P11 exists behind the excavator 60, and the excavator 60 This is employed when another worker P12 is present on the right side of. As shown by the output image D16 in FIG. 20, the image generation means 11 outputs the input image of the rear camera 2B that captures the worker P10 and the worker P11 as a first output image (left side in the figure) as it is. The input image of the right-side camera 2R that captures P10 and the worker P12 is output as it is as the second output image (right side in the figure).
第2入力画像決定処理では、画像生成手段11は、1つのカメラの入力画像のみに人が写っている場合には、対応するカメラのスルー画像を出力画像として出力する。監視空間に存在する人を表示部5上にできるだけ大きく表示させるためである。一方で、画像生成手段11は、2つのカメラの入力画像の何れにも人が写っている場合には、2つのカメラのそれぞれのスルー画像を同時に且つ個別に出力する。1つのスルー画像のみではショベル60の周囲に存在する全ての人を表示部5上に表示させることができないためであり、また、周辺監視用仮想視点画像を出力すればスルー画像を出力する場合に比べて作業者を視認し難くしてしまうためである。また、画像生成手段11は、3つの監視空間の何れにも人が存在しないと判定された場合には、スルー画像を出力することなく周辺監視用仮想視点画像を出力する。拡大表示すべき人が存在しないためであり、また、ショベル60の周囲に存在する人以外の他の物体を広く監視できるようにするためである。 In the second input image determination process, when a person is seen only in the input image of one camera, the image generation means 11 outputs a through image of the corresponding camera as an output image. This is because a person existing in the monitoring space is displayed on the display unit 5 as large as possible. On the other hand, when a person is shown in any of the input images of the two cameras, the image generation means 11 outputs the through images of the two cameras simultaneously and individually. This is because it is not possible to display all persons existing around the excavator 60 on the display unit 5 with only one through image, and when a through image is output by outputting a virtual viewpoint image for peripheral monitoring. This is because it makes it difficult to visually recognize the worker. In addition, when it is determined that no person is present in any of the three monitoring spaces, the image generation unit 11 outputs the periphery monitoring virtual viewpoint image without outputting the through image. This is because there is no person to be magnified and other objects other than the person around the excavator 60 can be monitored widely.
また、画像生成手段11は、スルー画像を表示する場合には、第1入力画像決定処理のときと同様に、何れの入力画像が用いられたかが分かるようなテキストメッセージを表示してもよい。 In addition, when displaying the through image, the image generation unit 11 may display a text message so that it can be understood which input image is used, as in the first input image determination process.
次に、図21を参照して、第1入力画像決定処理又は第2入力画像決定処理で決定された入力画像に基づいて生成される出力画像の別の表示例について説明する。 Next, another display example of the output image generated based on the input image determined by the first input image determination process or the second input image determination process will be described with reference to FIG.
図21に示すように、画像生成手段11は、周辺監視用仮想視点画像とスルー画像とを同時に表示してもよい。例えば、画像生成手段11は、ショベル60の後方に作業者が存在する場合、図21の出力画像D20で示すように、周辺監視用仮想視点画像を第1出力画像とし、後方カメラ2Bのスルー画像を第2出力画像として表示してもよい。この場合、スルー画像は、周辺監視用仮想視点画像の下側に表示される。ショベル60の後方に作業者がいることをショベル60の操作者に直感的に把握させるためである。また、画像生成手段11は、ショベル60の左側方に作業者が存在する場合、図21の出力画像D21で示すように、周辺監視用仮想視点画像を第1出力画像とし、左側方カメラ2Lのスルー画像を第2出力画像として表示してもよい。この場合、スルー画像は、周辺監視用仮想視点画像の左側に表示される。同様に、画像生成手段11は、ショベル60の右側方に作業者が存在する場合、図21の出力画像D22で示すように、周辺監視用仮想視点画像を第1出力画像とし、右側方カメラ2Rのスルー画像を第2出力画像として表示してもよい。この場合、スルー画像は、周辺監視用仮想視点画像の右側に表示される。 As illustrated in FIG. 21, the image generation unit 11 may simultaneously display the periphery monitoring virtual viewpoint image and the through image. For example, when there is an operator behind the excavator 60, the image generation unit 11 uses the periphery monitoring virtual viewpoint image as the first output image as shown in the output image D20 of FIG. 21, and the through image of the rear camera 2B. May be displayed as the second output image. In this case, the through image is displayed below the periphery monitoring virtual viewpoint image. This is to make the operator of the excavator 60 intuitively understand that there is an operator behind the excavator 60. In addition, when an operator is present on the left side of the excavator 60, the image generation unit 11 uses the periphery monitoring virtual viewpoint image as the first output image as shown by the output image D21 in FIG. The through image may be displayed as the second output image. In this case, the through image is displayed on the left side of the periphery monitoring virtual viewpoint image. Similarly, when an operator is present on the right side of the excavator 60, the image generation unit 11 sets the periphery monitoring virtual viewpoint image as the first output image as shown by the output image D22 in FIG. 21, and the right-side camera 2R. The through image may be displayed as the second output image. In this case, the through image is displayed on the right side of the peripheral viewpoint virtual viewpoint image.
或いは、画像生成手段11は、周辺監視用仮想視点画像と複数のスルー画像とを同時に表示してもよい。例えば、画像生成手段11は、ショベル60の後方及び右側方に作業者が存在する場合、図21の出力画像D23で示すように、周辺監視用仮想視点画像を第1出力画像とし、後方カメラ2Bのスルー画像を第2出力画像とし、右側方カメラ2Rのスルー画像を第3出力画像として表示してもよい。この場合、後方カメラ2Bのスルー画像は、周辺監視用仮想視点画像の下側に表示され、右側方カメラ2Rのスルー画像は、周辺監視用仮想視点画像の右側に表示される。 Alternatively, the image generation unit 11 may simultaneously display the periphery monitoring virtual viewpoint image and the plurality of through images. For example, when there are workers behind and on the right side of the excavator 60, the image generation unit 11 uses the periphery monitoring virtual viewpoint image as the first output image, as shown by the output image D23 in FIG. 21, and the rear camera 2B. May be displayed as the second output image, and the through image of the right side camera 2R may be displayed as the third output image. In this case, the through image of the rear camera 2B is displayed below the periphery monitoring virtual viewpoint image, and the through image of the right side camera 2R is displayed on the right side of the periphery monitoring virtual viewpoint image.
なお、画像生成手段11は、複数の出力画像を同時に表示する場合、出力画像の内容を表す情報を表示してもよい。例えば、画像生成手段11は、後方カメラ2Bのスルー画像の上或いはその周辺に「後方カメラスルー画像」等のテキストを表示してもよい。 Note that the image generation means 11 may display information representing the contents of the output image when displaying a plurality of output images simultaneously. For example, the image generation means 11 may display text such as “rear camera through image” on or around the through image of the rear camera 2B.
また、画像生成手段11は、複数の出力画像を同時に表示する場合、周辺監視用仮想視点画像の上に1又は複数のスルー画像をポップアップ表示させてもよい。 Further, when displaying a plurality of output images at the same time, the image generating means 11 may pop-up one or a plurality of through images on the periphery monitoring virtual viewpoint image.
以上の構成により、画像生成装置100は、人存否判定手段12の判定結果に基づいて出力画像の内容を切り換える。具体的には、画像生成装置100は、例えば、個別の入力画像の内容を縮小し且つ変更して表示する周辺監視用仮想視点画像と、個別の入力画像の内容をそのまま表示するスルー画像とを切り換える。このように、画像生成装置100は、ショベル60の周辺に作業者を検出した場合にスルー画像を表示することによって、周辺監視用仮想視点画像のみを表示するときに比べ、ショベル60の操作者がその作業者を見落とすのをより確実に防止できる。作業者が大きく且つ分かり易く表示されるためである。 With the above configuration, the image generation apparatus 100 switches the content of the output image based on the determination result of the presence / absence determination unit 12. Specifically, the image generation apparatus 100, for example, includes a peripheral monitoring virtual viewpoint image that reduces and changes the contents of individual input images and a through image that displays the contents of the individual input images as they are. Switch. As described above, the image generating apparatus 100 displays the through image when an operator is detected around the excavator 60, so that the operator of the excavator 60 can display the through-viewing virtual viewpoint image only. It is possible to more reliably prevent the operator from being overlooked. This is because the worker is displayed large and easy to understand.
また、上述の実施例では、画像生成手段11は、1つのカメラの入力画像に基づいて出力画像を生成する場合、そのカメラのスルー画像を出力画像とする。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、画像生成手段11は、後方カメラ2Bの入力画像に基づいて後方監視用仮想視点画像を出力画像として生成してもよい。 In the above-described embodiment, when the image generation unit 11 generates an output image based on an input image of one camera, the through image of that camera is used as the output image. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the image generation means 11 may generate a rear monitoring virtual viewpoint image as an output image based on the input image of the rear camera 2B.
また、上述の実施例では、画像生成装置100は、1つのカメラの撮像空間に1つの人検出センサの監視空間を対応させるが、複数のカメラの撮像空間に1つの人検出センサの監視空間を対応させてもよく、1つのカメラの撮像空間に複数の人検出センサの監視空間を対応させてもよい。 In the above-described embodiment, the image generation apparatus 100 associates the monitoring space of one human detection sensor with the imaging space of one camera. However, the monitoring space of one human detection sensor is set in the imaging space of a plurality of cameras. You may make it respond | correspond, and you may make the monitoring space of several human detection sensor respond | correspond to the imaging space of one camera.
また、上述の実施例では、画像生成装置100は、隣接する2つの人検出センサの監視空間の一部を重複させるが、監視空間を重複させないようにしてもよい。また、画像生成装置100は、1つの人検出センサの監視空間が別の人検出センサの監視空間に完全に含まれるようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the image generation apparatus 100 overlaps a part of the monitoring space of two adjacent human detection sensors, but the monitoring space may not be overlapped. Further, the image generation apparatus 100 may be configured such that the monitoring space of one human detection sensor is completely included in the monitoring space of another human detection sensor.
また、上述の実施例では、画像生成装置100は、人存否判定手段12の判定結果が変わった瞬間に出力画像の内容を切り換える。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、画像生成装置100は、人存否判定手段12の判定結果が変わってから出力画像の内容を切り換えるまでに所定の遅延時間を設定してもよい。出力画像の内容が頻繁に切り換えられるのを抑制するためである。 In the above-described embodiment, the image generation apparatus 100 switches the content of the output image at the moment when the determination result of the presence / absence determination unit 12 changes. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the image generation apparatus 100 may set a predetermined delay time from when the determination result of the presence / absence determination unit 12 changes until the content of the output image is switched. This is to suppress frequent switching of the contents of the output image.
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述の実施例において、画像生成装置100は、空間モデルとして円筒状の空間モデルMDを採用するが、多角柱等の他の柱状の形状を有する空間モデルを採用してもよく、底面及び側面の二面から構成される空間モデルを採用してもよく、或いは、側面のみを有する空間モデルを採用してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the image generation apparatus 100 employs the cylindrical spatial model MD as the spatial model, but may employ a spatial model having other columnar shapes such as a polygonal column, A spatial model composed of two side surfaces may be adopted, or a spatial model having only side surfaces may be adopted.
また、画像生成装置100は、バケット、アーム、ブーム、旋回機構等の可動部材を備えながら自走するショベルに、カメラ及び人検出センサと共に搭載される。そして、画像生成装置100は、周囲画像をその操作者に提示しながらそのショベルの移動及びそれら可動部材の操作を支援する操作支援システムを構成する。しかしながら、画像生成装置100は、フォークリフト、アスファルトフィニッシャ等のように旋回機構を有しない作業機械に、カメラ及び人検出センサと共に搭載されてもよい。或いは、画像生成装置100は、産業用機械若しくは固定式クレーン等のように可動部材を有するが自走はしない作業機械に、カメラ及び人検出センサと共に搭載されてもよい。そして、画像生成装置100は、それら作業機械の操作を支援する操作支援システムを構成してもよい。 The image generating apparatus 100 is mounted on a self-propelled excavator with movable members such as a bucket, an arm, a boom, and a turning mechanism together with a camera and a human detection sensor. The image generating apparatus 100 constitutes an operation support system that supports the movement of the shovel and the operation of these movable members while presenting the surrounding image to the operator. However, the image generation apparatus 100 may be mounted together with a camera and a human detection sensor on a work machine that does not have a turning mechanism such as a forklift or an asphalt finisher. Alternatively, the image generation apparatus 100 may be mounted together with a camera and a human detection sensor on a work machine that has a movable member but does not self-propel, such as an industrial machine or a fixed crane. The image generation apparatus 100 may constitute an operation support system that supports the operation of these work machines.
1・・・制御部 2・・・カメラ 2L・・・左側方カメラ 2R・・右側方カメラ 2B・・後方カメラ 3・・・入力部 4・・・記憶部 5・・・表示部 6・・・人検出センサ 6L・・・左側方人検出センサ 6R・・・右側方人検出センサ 6B・・・後方人検出センサ 10・・・座標対応付け手段 11・・・画像生成手段 12・・・人存否判定手段 40・・・入力画像・空間モデル対応マップ 41・・・空間モデル・処理対象画像対応マップ 42・・・処理対象画像・出力画像対応マップ 60・・・ショベル 61・・・下部走行体 62・・・旋回機構 63・・・上部旋回体 64・・・キャブ 100・・・画像生成装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control part 2 ... Camera 2L ... Left side camera 2R ... Right side camera 2B ... Rear camera 3 ... Input part 4 ... Memory | storage part 5 ... Display part 6 .... -Human detection sensor 6L ... Left side person detection sensor 6R ... Right side person detection sensor 6B ... Back person detection sensor 10 ... Coordinate matching means 11 ... Image generation means 12 ... Human Presence / absence determination means 40 ... Input image / spatial model correspondence map 41 ... Spatial model / processing target image correspondence map 42 ... Processing target image / output image correspondence map 60 ... Excavator 61 ... Undercarriage 62 ... turning mechanism 63 ... upper turning body 64 ... cab 100 ... image generating device
Claims (8)
前記下部走行体に搭載される旋回体と、
前記旋回体に取り付けられる複数のカメラと、
前記複数のカメラが撮像する入力画像を用いて表示用の出力画像を生成する画像生成手段と、
ショベルの周囲における人の存否を判定する人存否判定手段と、
前記人存否判定手段の判定結果に基づいて出力画像の内容を切り換える画像生成手段と、を備え、
前記複数のカメラのそれぞれが撮像した入力画像である非合成画像、及び、複数の入力画像から生成される合成画像であり、中央にショベルのCG画像を配置し、且つ、該CG画像の周囲に路面画像を配置した合成画像を、出力画像として表示画面に表示可能であり、人の存否の判定結果に基づいて前記合成画像及び前記非合成画像を選択的に表示画面に表示させる、
ショベル。 A lower traveling body,
A revolving structure mounted on the lower traveling body;
A plurality of cameras mounted on the revolving body,
An image generating means for said plurality of cameras to generate an output image for display using the input image you captured,
And determining who existence judgment means your Keru human presence around the shovel,
Bei example and an image generating means for switching the contents of the output image based on the determination result of the person existence judgment unit,
A non-composite image that is an input image captured by each of the plurality of cameras, and a composite image generated from the plurality of input images, a CG image of an excavator being arranged at the center, and around the CG image A composite image in which a road surface image is arranged can be displayed on the display screen as an output image, and the composite image and the non-composite image are selectively displayed on the display screen based on a determination result of the presence or absence of a person.
Excavator .
請求項1に記載のショベル。 The image generating means generates an output image using an input image corresponding to a monitoring space determined to have a person;
The excavator according to claim 1.
請求項1又は2に記載のショベル。 Simultaneously displaying a plurality of images corresponding to each of a plurality of monitoring spaces determined to have a person,
The shovel according to claim 1 or 2.
前記複数の監視空間は、前記第1カメラが撮像可能な第1監視空間、及び、前記第2カメラが撮像可能な第2監視空間を含み、
前記画像生成手段は、前記第1監視空間及び前記第2監視空間に人が存在すると判定された場合に前記第1カメラの入力画像と前記第2カメラの入力画像とを用いて出力画像を生成する、
請求項3に記載のショベル。 The plurality of cameras includes a first camera and a second camera,
The plurality of monitoring spaces include a first monitoring space that can be imaged by the first camera and a second monitoring space that can be imaged by the second camera,
The image generation means generates an output image using the input image of the first camera and the input image of the second camera when it is determined that a person exists in the first monitoring space and the second monitoring space. To
The excavator according to claim 3 .
請求項4に記載のショベル。 The image generation means generates a first output image using an input image of the first camera and a second output image using an input image of the second camera.
The excavator according to claim 4.
請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。 The non-synthetic image includes an image of an end portion of the revolving structure.
The excavator according to any one of claims 1 to 5 .
請求項1乃至6の何れか一項に記載のショベル。 Based on the determination result of the presence or absence of a person, display either the composite image or the through image as the non-composite image on the display screen.
The excavator according to any one of claims 1 to 6.
前記複数の監視空間は、前記後方カメラが撮像可能な後方監視空間、前記左側方カメラが撮像可能な左側方監視空間、及び、前記右側方カメラが撮像可能な右側方監視空間を含み、
前記画像生成手段は、
前記後方監視空間のみに人が存在すると判定された場合に前記後方カメラの入力画像を用いて出力画像を生成し、
前記左側方監視空間のみに人が存在すると判定された場合に前記左側方カメラの入力画像を用いて出力画像を生成し、
前記右側方監視空間のみに人が存在すると判定された場合に前記右側方カメラの入力画像を用いて出力画像を生成し、
前記後方監視空間、前記左側方監視空間、及び前記右側方監視空間のうちの何れにも人が存在しないと判定された場合に前記複数の入力画像を用いた周辺監視用仮想視点画像を出力画像として生成する、
請求項3に記載のショベル。 The plurality of cameras are a rear camera, a left side camera, and a right side camera,
The plurality of monitoring spaces include a rear monitoring space that can be imaged by the rear camera, a left side monitoring space that can be imaged by the left side camera, and a right side monitoring space that can be imaged by the right side camera,
The image generating means includes
When it is determined that a person exists only in the rear monitoring space, an output image is generated using an input image of the rear camera,
When it is determined that a person exists only in the left side monitoring space, an output image is generated using an input image of the left side camera,
When it is determined that a person exists only in the right side monitoring space, an output image is generated using an input image of the right side camera,
When it is determined that no person is present in any of the rear monitoring space, the left side monitoring space, and the right side monitoring space, a virtual viewpoint image for peripheral monitoring using the plurality of input images is output as an output image Generate as
The excavator according to claim 3 .
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