JP2009227076A - Working vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、下部走行体の上に上部旋回体が設置されている作業車両において、周囲の状況をカメラで撮影してオペレータが参照する表示画面に表示させる作業車両に関し、特にオペレータの後方の画像を表示させる技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a work vehicle in which an upper turning body is installed on a lower traveling body, the surrounding situation is photographed with a camera, and displayed on a display screen that is referred to by an operator. It is related with the technology to display.
下部走行体の上に上部旋回体が設置されているパワーショベルなどの作業車両では、上部旋回体の後部の両側にカメラが設置され、上部旋回体の旋回時に、操作レバーからの情報に基づいて旋回方向のカメラを選択し、選択されたカメラが撮影した映像をモニタに表示する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 In a work vehicle such as a power shovel in which an upper swinging body is installed on the lower traveling body, cameras are installed on both sides of the rear part of the upper swinging body, and based on information from the operation lever when the upper swinging body turns. A technique for selecting a camera in a turning direction and displaying an image captured by the selected camera on a monitor is known (for example, Patent Document 1).
また、作業車両において、作業車両が後退するとき、つまり、作業車両がオペレータの背後の方向へ進行するとき、その進行方向をカメラで撮影し、その映像をオペレータへ提供することは一般に行われている。
しかしながら、上部旋回体が下部走行体に対して旋回自在な作業車両では、下部走行体に対して上部旋回体がどのような向きであっても、その作業車両は走行することが可能である。従って、上部旋回体にカメラを装着すると、カメラの撮影方向も上部旋回体とともに旋回するので、走行方向を常に撮影できるわけではない。 However, in a work vehicle in which the upper turning body can turn with respect to the lower traveling body, the work vehicle can travel regardless of the orientation of the upper turning body with respect to the lower traveling body. Accordingly, when the camera is mounted on the upper swing body, the shooting direction of the camera also rotates with the upper swing body, and thus the traveling direction cannot always be captured.
そこで、本発明の目的は、下部走行体の上に上部旋回体が設置されている作業車両において、上部旋回体の向きにかかわらず、オペレータの背後側へ進行するときに、その進行方向の映像をオペレータへ提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image of the traveling direction of a work vehicle in which an upper turning body is installed on a lower traveling body when the vehicle travels behind the operator regardless of the orientation of the upper turning body. Is provided to the operator.
本発明の一つの実施態様に従う作業車両は、下部走行体(10)と、前記下部走行体(10)の上部に設置された上部旋回体(20)とを有する。そして、前記上部旋回体(20)に取り付けられた、互いに異なる方向を撮影する複数の撮影手段(50a、50b、50c)と、前記下部走行体(10)により前記作業車両(1)が走行しているときに前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)がそれぞれ撮影した画像に基づいて、それぞれの撮影手段が撮影した画像内での物体の動きを示すベクトル情報を、前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)別に抽出する画像処理手段(3513)と、前記画像処理手段(3513)が抽出した、前記複数の撮影手段別のベクトル情報に基づいて、一の撮影手段を選択する選択手段(3515)と、前記選択手段(3515)により選択された撮影手段が撮影した画像を表示する表示手段(340)と、を備える。 A work vehicle according to one embodiment of the present invention includes a lower traveling body (10) and an upper turning body (20) installed on an upper portion of the lower traveling body (10). Then, the work vehicle (1) travels by a plurality of photographing means (50a, 50b, 50c) attached to the upper swing body (20) for photographing different directions and the lower traveling body (10). Based on the images photographed by the plurality of photographing means (50a, 50b, 50c), the vector information indicating the movement of the object in the images photographed by the respective photographing means is obtained. (50a, 50b, 50c) Image processing means (3513) to be extracted separately, and selection to select one photographing means based on the vector information for each of the plurality of photographing means extracted by the image processing means (3513) Means (3515) and display means (340) for displaying an image photographed by the photographing means selected by the selection means (3515).
好適な実施形態では、前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)は、前記作業車両(1)を操作するオペレータ(OP)の背後側の、互いに異なる方向を撮影するようになっていてもよい。 In a preferred embodiment, the plurality of photographing means (50a, 50b, 50c) may photograph different directions behind the operator (OP) who operates the work vehicle (1). Good.
好適な実施形態では、前記選択手段(3515)は、前記複数の撮影手段別のベクトル情報に基づいて、前記作業車両(1)の進行方向を推定し、撮影方向が前記推定された前記作業車両(1)の進行方向を向いている一の撮影手段を選択するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the selection means (3515) estimates the traveling direction of the work vehicle (1) based on the vector information for each of the plurality of photographing means, and the work vehicle whose photographing direction is estimated. You may make it select the one imaging | photography means which has faced the advancing direction of (1).
好適な実施形態では、前記選択手段(3515)は、前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)別の前記同一の撮影手段が撮影した画像内での物体の動きを示すベクトル情報から、各画像内の予め定められた方向のベクトル成分をそれぞれ抽出し、前記抽出されたベクトル成分が最も大きい画像を撮影した一の撮影手段を選択してもよい。 In a preferred embodiment, the selection means (3515) includes each of the plurality of photographing means (50a, 50b, 50c) from vector information indicating the movement of an object in an image photographed by the same photographing means. A vector component in a predetermined direction in the image may be extracted, and one image capturing unit that captures an image having the largest extracted vector component may be selected.
好適な実施形態では、前記画像処理手段(3513)は、前記ベクトル情報として、前記同一の撮影手段が撮影した画像内のオプティカルフローを、前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)別に抽出してもよい。 In a preferred embodiment, the image processing means (3513) extracts, as the vector information, an optical flow in an image photographed by the same photographing means for each of the plurality of photographing means (50a, 50b, 50c). May be.
以下、本発明の一実施形態に係る作業車両としてパワーショベルを例に挙げて、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a power shovel will be described as an example of a work vehicle according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るパワーショベル1の側面図、図2は、本実施形態に係るパワーショベル1を模式的に示した平面図である。 FIG. 1 is a side view of a power shovel 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view schematically showing the power shovel 1 according to the present embodiment.
図1に示すように、パワーショベル1は、クローラ式の下部走行体10と、下部走行体10の上部に旋回自在に設けられた上部旋回体20と、上部旋回体20の上部に設けられた運転室30と、上部旋回体20の前部側(オペレータOPが運転室30内に着座した状態での前部側で、図1中の左側)に設けられた作業機40とを備える。
As shown in FIG. 1, the excavator 1 is provided on a crawler-type lower traveling
図1及び図2に示すように、上部旋回体20には、複数のカメラ50(50a、50b、50c)が取り付けられている。各カメラ50a、50b、50cは、互いに異なる方向へ向けて取り付けられている。例えば、上部旋回体20の後方側(運転室30内に着座したオペレータOPの背後側)の互いに異なる方向へ向けて取り付けられている。図2の例では、カメラ50aがオペレータOPの左斜め後方、カメラ50bがオペレータOPの真後ろ、カメラ50cがオペレータOPの右斜め後方へそれぞれ向けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of cameras 50 (50 a, 50 b, 50 c) are attached to the
各カメラ50a、50b、50cは、それぞれが向けられた方向を撮影する。各カメラ50a、50b、50cは、何れも上部旋回体20に固定されているので、上部旋回体20が旋回するのに併せて、それぞれが撮影する方向(向いている方向)が変化する。
Each
また、パワーショベル1では、下部走行体10に対して上部旋回体20が自在に回転するので、図2Aに示すように、オペレータOPが向いている方向(正面)と下部走行体10の方向が一致する場合と、図2Bに示すように一致しない場合とがある。
Further, in the power shovel 1, the
また、本実施形態に係るパワーショベル1には、カメラ50が撮影した映像を運転室30内のモニタ340にオペレータOPに提供する映像表示システムが搭載されている。図3に、この映像表示システムの構成を示す。
In addition, the power shovel 1 according to the present embodiment is equipped with a video display system that provides a video taken by the camera 50 to the operator OP on the
同図に示すように、この映像表示システムは、上述した複数台のカメラ50a、50b、50cと、運転室30内に取り付けられたモニタ340と、カメラ50a、50b、50cが撮影した映像の中から選択されたいずれか一つの映像の左右反転映像(鏡像)をモニタ340に出力する画像処理装置350、カメラ50と画像処理装置350とをつなぐカメラハーネス等のケーブル、を有している。
As shown in the figure, this video display system includes a plurality of
ここで、画像処理装置350は、オペレータOPの操作を受け付ける各種キーを含む操作部352と、操作部352からの信号により指示される各種処理を行う画像処理部351とを有している。そして、画像処理部351は、カメラ50a、50b、50cの出力信号が逐次入力される入力制御部3511、カメラ50a、50b、50cの撮影映像に対して左右反転およびベクトル計算などの各種画像処理を施す映像信号処理部3513、フレーム画像を記憶する画像メモリ部3514、カメラ50a、50b、50cが撮影した映像のいずれか一つを選択する制御処理部3515、及び制御処理部3515が選択した映像の左右反転映像をモニタ340に表示させる出力制御部3516を有している。このような画像処理部351は、例えば、画像処理カスタムIC、CPU、メモリ等により実現される。
Here, the
画像メモリ部3514は、各カメラが撮影した映像データ、すなわち、時系列のフレーム画像データを保存する。
The
映像信号処理部3513は、入力制御部3511から入力される映像信号をフレームごとの画像データに変換して、画像メモリ部3514へ逐次保存する。また、映像信号処理部3513は、画像メモリ部3514に保存されている画像データに対して所定の画像処理を行う。例えば、映像信号処理部3513は、カメラ50別に、異なる時刻に撮影した複数の画像内に写っている物体のベクトル情報を算出する。例えば、映像信号処理部3513は、同じカメラが撮影した複数のフレーム画像を利用して、カメラ50別に、それぞれオプティカルフローを算出する。
The video
制御処理部3515は、映像信号処理部3513が算出したカメラ50別のベクトル情報に基づいて、一つのカメラ50を選択する。例えば、制御処理部3515は、映像信号処理部3513が算出したカメラ50別の移動ベクトルに基づいて、パワーショベル1の進行方向を推定して、進行方向を撮影しているカメラ50を選択する。
The
つぎに、このような映像表示システムにおいて実行される後退操作支援処理について説明する。 Next, the backward operation support process executed in such a video display system will be described.
図4に、本実施の形態に係る映像表示システムの処理の全体フローチャートを示す。 FIG. 4 shows an overall flowchart of processing of the video display system according to the present embodiment.
オペレータOPが、操作部352の電源スイッチを操作すると、カメラ電源が投入される(S100)。これにより、各カメラ50が撮影を開始する。この初期状態においては、カメラ50bが選択されていて、カメラ50bが撮影した映像がモニタ340に表示されている。
When the operator OP operates the power switch of the
映像表示システムが動作しているとき、パワーショベル1はオペレータOPの操作に従って動作する。例えば、上部旋回体20が旋回したり、作業機40が動作したりするほか、下部走行体10によりパワーショベル1が走行する(S200)。本実施形態では、特にパワーショベル1が走行したときに撮影した画像について以下の処理を行う。
When the video display system is operating, the power shovel 1 operates according to the operation of the operator OP. For example, the upper turning
すなわち、映像信号処理部3513は、パワーショベル1が走行しているときに撮影した各カメラ50のフレーム画像に基づいて、カメラ50別にオプティカルフローを算出する(S300)。さらに、制御処理部3515は、映像信号処理部3513が算出したカメラ50別のオプティカルフローに基づいて、パワーショベル1の進行方向へ向いているカメラ50を選択する(S400)。そして、制御処理部3515は、ここで選択したカメラが撮影した映像をモニタ340へ表示させるように、映像信号処理部3513へ指示をする。
That is, the video
映像信号処理部3513は、制御処理部3515からの指示に従って、ステップS400で選択されたカメラが撮影した映像を、出力制御部3516へ出力して、リアルタイムでモニタ340に表示させる(S500)。
In accordance with an instruction from the
これにより、パワーショベル1がオペレータOPの背後側へ走行するときに、自動的に、その進行方向に向いたカメラ50が撮影したが映像をモニタ340に表示させることができる。その結果、オペレータは、走行方向の様子をリアルタイムで把握することができる。
As a result, when the excavator 1 travels to the back side of the operator OP, the camera 50 that automatically faces in the traveling direction is automatically captured, but the image can be displayed on the
次に、図5は、ステップS300のオプティカルフローの算出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。図6は、オプティカルフロー算出処理の説明図である。以下、図5及び図6を参照しながら説明する。 Next, FIG. 5 is a flowchart showing a detailed procedure of the optical flow calculation process in step S300. FIG. 6 is an explanatory diagram of the optical flow calculation process. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
まず、映像信号処理部3513は、画像メモリ部3514から、時刻tにおけるフレーム画像510aの中央の帯状領域520a部分の画像データを取得する(S310)。そして、取得した帯状領域520aの画像データに、所定のフィルタをかけて、フィルタ処理画像T1を生成する(S320)。そして、時刻Δtが経過するのを待ってから、次の処理を行う(S330)。
First, the video
映像信号処理部3513は、画像メモリ部3514から、時刻(t+Δt)におけるフレーム画像510bの中央の帯状領域520bの画像データを取得する(S340)。そして、取得した帯状領域520bの画像データに、所定のフィルタをかけてフィルタ処理画像T2を生成する(S350)。
The video
そして、映像信号処理部3513は、フィルタ処理画像T1及びT2から、中央の帯状領域520a,520bの濃度勾配に基づくオプティカルフロー画像530を算出する(S360)。
Then, the video
これにより、映像信号処理部3513が算出するオプティカルフローは、中央の帯状領域520のみであるから、高速に処理することが可能である。また、進行方向にまっすぐに向いたカメラで撮影した映像では、中央付近の縦方向のベクトルが大きくなる。そこで、次のカメラ選択処理では、これを利用する。
Thus, the optical flow calculated by the video
図7は、ステップS400のカメラの選択処理の詳細な手順を示すフローチャートである。図8は、このカメラ選択処理の説明図である。以下、図7及び図8を参照しながら説明する。なお、パワーショベル1の起動直後などの初期状態では、オペレータOPの真後ろを向いているカメラ50bが選択されている。
FIG. 7 is a flowchart showing a detailed procedure of the camera selection process in step S400. FIG. 8 is an explanatory diagram of this camera selection process. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. In the initial state such as immediately after the power shovel 1 is activated, the
まず、制御処理部3515は、ステップS300で算出した各カメラのオプティカルフロー画像535に基づいて、それぞれのオプティカルフローをX方向(横方向)成分とY方向(縦方向)成分に分解する(S410)。例えば図8を参照すると、カメラ50aが撮影した画像から求めたオプティカルフロー画像535aと、カメラ50bが撮影した画像から求めたオプティカルフロー画像535bと、カメラ50cが撮影した画像から求めたオプティカルフロー画像535cとにおいて、制御処理部3515が、オプティカルフローのベクトルを、X方向成分とY方向成分に分解する。なお、オプティカルフロー画像535は、フレーム画像510の中央の帯状領域520(図6参照)から生成したものであるから、オプティカルフロー画像535のX方向及びY方向は、フレーム画像510のX方向及びY方向と同一である。
First, the
制御処理部3515は、ステップS410で分解した各カメラのオプティカルフローのY方向成分を比較して、最大値を取得する(S420)。例えば図8の例では、オプティカルフロー画像535a〜cのオプティカルフローのY方向成分の最大値をそれぞれ比較して、最も大きな値を取得する。
The
制御処理部3515は、ステップS420で取得された、オプティカルフローのY方向成分の最大値が予め定められている閾値以上であるか否かを判定する(S430)。
The
そして、ステップS430でオプティカルフローのY方向成分の最大値が予め定められている閾値以上であれば(S430:Yes)、そのオプティカルフローのY方向成分の最大値を有するオプティカルフロー画像535を撮影したカメラ50を選択する。一方で、ステップS430でオプティカルフローのY方向成分の最大値が予め定められている閾値よりも小さければ(S430:No)、何れのカメラも選択せずに、現在選択されているカメラをそのまま維持する。 If the maximum value of the Y direction component of the optical flow is equal to or greater than a predetermined threshold value in step S430 (S430: Yes), the optical flow image 535 having the maximum value of the Y direction component of the optical flow is captured. The camera 50 is selected. On the other hand, if the maximum value of the Y direction component of the optical flow is smaller than a predetermined threshold value in step S430 (S430: No), no camera is selected and the currently selected camera is maintained as it is. To do.
例えば、図8の例では、オプティカルフロー画像535cのY方向成分の最大値OFmaxが、オプティカルフロー画像535a,bのY方向成分の最大値よりも大きく、かつ、所定の閾値よりも大きい場合、カメラ50cが選択される。
For example, in the example of FIG. 8, when the maximum value OF max of the Y direction component of the
これにより、複数のカメラ50の中から、Y方向に最も大きいベクトルを有するフレーム画像を撮影したカメラを選択することによって、最も進行方向へ向いているカメラ50で撮影した画像が、自動的にモニタ340に表示される。その結果、オペレータOPは、自らカメラの切り替え操作を行わなくても、確実に進行方向の状況を確認することができる。 Thus, by selecting a camera that has captured a frame image having the largest vector in the Y direction from among a plurality of cameras 50, an image captured by the camera 50 that is most facing in the traveling direction is automatically monitored. 340 is displayed. As a result, the operator OP can surely confirm the situation in the traveling direction without performing the camera switching operation himself.
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。 The above-described embodiments of the present invention are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention only to those embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の実施形態ではベクトル情報としてオプティカルフローを算出しているが、これ以外の手法によりベクトル情報を算出してもよい。例えば、フレーム間差分法などにより、フレーム画像内の物体の動きを示すベクトルを算出してもよい。 For example, the optical flow is calculated as the vector information in the above-described embodiment, but the vector information may be calculated by a method other than this. For example, a vector indicating the motion of the object in the frame image may be calculated by an inter-frame difference method or the like.
また、上述の実施形態では、カメラを3台使用しているが、カメラの台数は2台以上であれば何台であってもよい。 In the above-described embodiment, three cameras are used. However, any number of cameras may be used as long as the number of cameras is two or more.
1…パワーショベル、10…下部走行体、20…上部旋回体、30…運転室、40…作業機、50a、50b、50c…カメラ、340…モニタ、350…画像処理装置、351…画像処理部、352…操作部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power shovel, 10 ... Lower traveling body, 20 ... Upper turning body, 30 ... Driver's cab, 40 ... Working machine, 50a, 50b, 50c ... Camera, 340 ... Monitor, 350 ... Image processing apparatus, 351 ... Image processing part 352: Operation unit.
Claims (5)
前記上部旋回体(20)に取り付けられた、互いに異なる方向を撮影する複数の撮影手段(50a、50b、50c)と、
前記下部走行体(10)により前記作業車両(1)が走行しているときに前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)がそれぞれ撮影した画像に基づいて、それぞれの撮影手段が撮影した画像内での物体の動きを示すベクトル情報を、前記複数の撮影手段(50a、50b、50c)別に抽出する画像処理手段(3513)と、
前記画像処理手段(3513)が抽出した、前記複数の撮影手段別のベクトル情報に基づいて、一の撮影手段を選択する選択手段(3515)と、
前記選択手段(3515)により選択された撮影手段が撮影した画像を表示する表示手段(340)と、を備える作業車両。 A work vehicle (1) having a lower traveling body (10) and an upper turning body (20) installed on an upper portion of the lower traveling body (10),
A plurality of photographing means (50a, 50b, 50c) attached to the upper swing body (20) for photographing different directions;
Based on images taken by the plurality of photographing means (50a, 50b, 50c) when the work vehicle (1) is traveling by the lower traveling body (10), images taken by the respective photographing means Image processing means (3513) for extracting vector information indicating the movement of the object in the plurality of photographing means (50a, 50b, 50c),
A selection unit (3515) for selecting one imaging unit based on the vector information for each of the plurality of imaging units extracted by the image processing unit (3513);
A work vehicle comprising: display means (340) for displaying an image photographed by the photographing means selected by the selection means (3515).
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