JP2010066117A5 - - Google Patents

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作業機械のステレオ画像処理装置Stereo image processing device for work machines

本発明は、油圧ショベルやホイールローダ等の屋外で作業を行なう作業機械に備えられ、撮影対象物を3次元形状計測するための複数台のカメラから成るステレオカメラを備えた作業機械のステレオ画像処理装置に関する。   The present invention is provided in a work machine that performs work outdoors such as a hydraulic excavator and a wheel loader, and has a stereo image processing of the work machine that includes a stereo camera that includes a plurality of cameras for measuring a three-dimensional shape of an object to be photographed. Relates to the device.

2台以上のカメラ画像の視差により撮影対象物の3次元形状を計測する技術は、特許文献1に開示されている。視差はカメラ画像の小さなn×nの領域について、例えば左右に配置される2台のカメラの画像の中から、一致する対応点を見つけ、その対応点がそれぞれ画像上のどの位置にあるかで視差が求められる。この視差により対応点の距離を算出することで、小さなn×nの領域の位置を計測する。このように、複数の小さなn×nの領域について位置を算出することで、撮影対象物の3次元形状計測を実現させることができる。このような3次元形状計測にあっては、対応点を見つけることが重要である。なお、3台以上のカメラを設置して計測する場合があるが、このような場合も、増やしたカメラは対応点の位置検出精度を高めるために活用される。   A technique for measuring the three-dimensional shape of an object to be photographed based on the parallax of two or more camera images is disclosed in Patent Document 1. Parallax is a small n × n region of a camera image, for example, finds a corresponding corresponding point from the images of two cameras arranged on the left and right, and indicates where the corresponding point is on the image. Parallax is required. By calculating the distance between corresponding points based on this parallax, the position of a small n × n region is measured. As described above, by calculating the positions of a plurality of small n × n regions, it is possible to realize the three-dimensional shape measurement of the photographing object. In such three-dimensional shape measurement, it is important to find corresponding points. In some cases, three or more cameras are installed for measurement. In such a case, the increased number of cameras is used to increase the position detection accuracy of corresponding points.

また、n×nの領域の対応点を見つける方法としては、一般的には1つのカメラのn×nの領域が、他のカメラのn×nの領域の各画素との濃淡差の絶対値をn×n個加算したSAD(Sum of Asolute Differences)が小さい領域を対応点として算出する。このようなことから、左右に配置されたカメラの撮影時の明るさの違いが対応点探索の障害となる。したがって、左右のカメラの明るさが同じになるように調整して撮影することが必要になる。   In addition, as a method of finding corresponding points in the n × n region, generally, the absolute value of the light and shade difference between the n × n region of one camera and each pixel in the n × n region of the other camera. An area having a small SAD (Sum of Absolute Differences) obtained by adding n × n is calculated as a corresponding point. For this reason, the difference in brightness when the left and right cameras are photographed becomes an obstacle to the corresponding point search. Therefore, it is necessary to adjust the brightness so that the left and right cameras have the same brightness.

カメラの明るさを調整する方法は、一般的なカメラとしては、オート露光(AE)、自動露出等の技術として知られている。また、特許文献2に示される従来技術に示されるように、1台のカメラ単体としては、カメラ画像全体での明るさ調整を行なう技術や、画面中央等特定エリアでの明るさ調整を行なう技術が知られている。
特開平7−253310号公報 特開昭58−72131号公報
A method of adjusting the brightness of a camera is known as a technique such as auto exposure (AE) or automatic exposure as a general camera. Further, as shown in the prior art disclosed in Patent Document 2, as a single camera, a technique for adjusting the brightness of the entire camera image or a technique for adjusting the brightness in a specific area such as the center of the screen. It has been known.
JP-A-7-253310 JP 58-72131 A

上述した特許文献2に示されるように、カメラの明るさを個別に調整する方法を、本発明におけるようなステレオカメラに適用する場合には、左右等のように位置を変えて設置した複数のカメラ間で取得する画像が異なり、画像の中央部で明るさを調整する場合はもとより、画像全体で明るさを調整する場合でも、撮影対象物に対する左右等のカメラの明るさが異なることとなる。これは、視差を求めて形状や距離を計測するステレオカメラでは当然であるが、室内の照明等の下におけるように明るさが大きくは変化しないような場所(300〜500ルクス)では適用が可能である。   As shown in Patent Document 2 described above, when the method of individually adjusting the brightness of a camera is applied to a stereo camera as in the present invention, a plurality of devices installed at different positions such as left and right are installed. Images acquired between cameras differ, and the brightness of the left and right cameras with respect to the object to be photographed differs not only when adjusting the brightness at the center of the image but also when adjusting the brightness of the entire image. . This is natural for stereo cameras that measure the shape and distance by obtaining parallax, but can be applied in places where the brightness does not change significantly, such as under indoor lighting (300-500 lux). It is.

しかしながら、関節部を有する作業機械による作業が実施される屋外等の環境は、例えば昼間の100,000ルクス程度から、日の入り1時間前の1,000ルクス程度へと明るさが大きく変化する環境である。日陰になると、もっと暗くなり、明るさが変化する。さらに、一般的にカメラの入射光量の増加に対するカメラ出力の画素の明るさの増加にも個体差がある。このため、明るさが大きく変動する環境下では、ある明るさで明るさ調整したものであっても、その後にそのままでは使用できなくなる問題がある。また、時間とともに明るさが変動する問題もある。また、太陽光が照射する方向でも明るさが変わるために、計測する方向での明るさ調整を行なうことが必要になる。   However, the environment such as the outdoors where the work by the work machine having the joint portion is performed is an environment in which the brightness changes greatly from, for example, about 100,000 lux in the daytime to about 1,000 lux one hour before sunset. is there. In the shade, it becomes darker and the brightness changes. Furthermore, there is an individual difference in the increase in pixel brightness of the camera output with respect to the increase in the amount of incident light of the camera. For this reason, in an environment where the brightness varies greatly, there is a problem that even if the brightness is adjusted at a certain brightness, it cannot be used as it is. There is also a problem that the brightness varies with time. Moreover, since brightness changes also in the direction which sunlight irradiates, it is necessary to adjust the brightness in the measurement direction.

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、明るさが大きく変動する環境下における3次元形状計測に際しての各カメラによる撮影画像を、撮影基準部位の明るさが互いに同等となる撮影画像として取得することができる作業機械のステレオ画像処理装置を提供することにある。 The present invention has been made from the actual situation in the above-described prior art, and an object of the present invention is to capture images taken by the respective cameras at the time of measuring a three-dimensional shape in an environment in which the brightness greatly varies, and the brightness of the imaging reference part to each other. An object of the present invention is to provide a stereo image processing apparatus for a work machine that can be acquired as an equivalent captured image.

この目的を達成するために、本発明に係る作業機械のステレオ画像処理装置は、関節部を有する作業具を備えた作業機械に設けられ、前記作業具の周囲に位置する撮影対象物を3次元形状計測するための複数台のカメラから成るステレオカメラを有する作業機械のステレオ画像処理装置において、前記作業具に設けた明るさ調整用の基準位置を示すマーカと、前記カメラのそれぞれの撮影画像から前記マーカ付近の撮影基準部位を検出する撮影基準部位検出部と、この撮影基準部位検出部で検出された前記撮影基準部位の明るさを前記複数台のカメラについてそれぞれ求め、これらの撮影基準部位の明るさの差を演算する明るさ比較処理部と、この明るさ比較処理部によって演算された前記撮影基準部位それぞれの明るさの差が少なくなるように、前記各カメラのシャッター速度を調整する調整部とから成ることを特徴としている。 In order to achieve this object, a stereo image processing apparatus for a work machine according to the present invention is provided in a work machine having a work tool having a joint, and three-dimensionally captures an imaging object positioned around the work tool. In a stereo image processing apparatus of a work machine having a stereo camera composed of a plurality of cameras for measuring a shape , a marker indicating a reference position for brightness adjustment provided on the work tool, and each captured image of the camera and imaging the reference region detector for detecting a photographing reference position in the vicinity of the marker, respectively determined the brightness of the imaging reference position detected by the imaging reference position detecting section for the plurality of cameras, these imaging reference region and brightness comparison processing unit for calculating the difference in brightness, the difference between the calculated the imaging reference position whereby luminance by the luminance comparison processing unit is reduced To is characterized in that it consists of an adjustment unit for adjusting the shutter speed of the respective camera.

このように構成した本発明は、明るさが大きく変動する環境下、例えば作業機械による作業が実施される屋外等の作業現場において、作業具に設けたマーカ付近の撮影基準部位を複数台のカメラによって撮影することによって、そのマーカ付近の撮影基準部位が撮影基準部位検出部によって検出される。明るさ比較処理部によって、各カメラによるマーカ付近の撮影基準部位それぞれの明るさ、及び撮影基準部位それぞれの明るさの差が演算され、調整部によって、各カメラによる撮影基準部位それぞれの差が少なくなるように、各カメラのシャッター速度が調整される。このような処理により、明るさが大きく変動する環境下における3次元形状計測に際しての各カメラによる撮影画像を、撮影基準部位の明るさが互いに同等となる撮影画像として取得することができ、作業具の付近に位置する撮影対象部に対する精度の高い3次元形状計測を実現させることができる。 In the present invention configured as described above, in an environment where the brightness greatly fluctuates, for example, in a work site such as outdoors where work with a work machine is performed, a plurality of cameras are used to capture an imaging reference region near the marker provided on the work tool. The imaging reference region near the marker is detected by the imaging reference region detection unit. The brightness comparison processing unit calculates the brightness of each imaging reference part near the marker by each camera and the brightness difference of each imaging reference part, and the adjustment part reduces the difference between each imaging reference part by each camera. Thus, the shutter speed of each camera is adjusted. With such a process, it is possible to acquire a photographed image by each camera at the time of three-dimensional shape measurement in an environment in which the brightness varies greatly as a photographed image in which the brightness of the photographing reference part is equal to each other. It is possible to realize highly accurate three-dimensional shape measurement with respect to an imaging target portion located in the vicinity of.

また、本発明に係る作業機械のステレオ画像処理装置は、前記発明において、前記カメラの撮影画像を映し出すモニタを備え、前記撮影基準部位検出部は、前記モニタの画面上の画像範囲をカーソル表示によって指定する指定手段と、この指定手段で指定された画像範囲を明るさ比較位置に決定する処理を行なう明るさ比較位置決定処理部とから成ることを特徴としている。 The stereo image processing apparatus for a work machine according to the present invention includes, in the above invention, a monitor that displays a captured image of the camera, and the imaging reference region detection unit displays an image range on the monitor screen by a cursor display. It is characterized by comprising designation means for designating and a brightness comparison position determination processing section for performing processing for determining the image range designated by the designating means as the brightness comparison position.

また、本発明に係る作業機械のステレオ画像処理装置は、前記発明において、前記撮影基準部位検出部は、前記作業具の関節部に設けられる回転角度検出器と、この回転角度検出器の検出信号に基づいて前記マーカ付近の撮影基準部位を演算する撮影基準部位演算部と、この撮影基準部位演算部で演算された撮影基準部位を明るさ比較位置に決定する処理を行なう明るさ比較位置決定処理部とから成ることを特徴としている。 The stereo image processing apparatus for a work machine according to the present invention is the stereo image processing apparatus according to the present invention, wherein the imaging reference part detection unit includes a rotation angle detector provided at a joint part of the work tool, and a detection signal of the rotation angle detector. wherein the imaging reference region calculating unit for calculating the imaging reference position in the vicinity of the marker, the imaging reference part calculating unit performs processing for determining the brightness comparison position computed photographed reference part in brightness compared position determination process based on the It consists of parts.

このように構成した本発明は、回転角度検出器と、撮影基準部位演算部と、明るさ比較位置決定処理部とを介して、各カメラによる撮影基準部位それぞれの明るさの差が少なくなるように、各カメラのシャッター速度を調整する処理をオペレータによる明るさ比較位置指定の手動操作を介在させることなく自動的に行なうことができる。 According to the present invention configured as described above, a difference in brightness of each imaging reference part by each camera is reduced through the rotation angle detector, the imaging reference part calculation unit, and the brightness comparison position determination processing unit. in the process of adjusting the shutter speed of each camera can automatically be performed without the intervention of the manual operation of the brightness comparison position specified by the O-Perret over data.

また、本発明に係る作業機械のステレオ画像処理装置は、前記発明において、前記作業具の姿勢を計測する計測部と、前記作業具の姿勢に応じたシャッター速度を記憶する記憶部と、前記計測部で計測された前記作業具の姿勢に対応するシャッター速度を前記記憶部から読み出して、前記各カメラの目標シャッター速度とする処理を行なう処理部とを備えたことを特徴としている。   In the invention, the stereo image processing apparatus for a work machine according to the present invention may include a measurement unit that measures the posture of the work tool, a storage unit that stores a shutter speed corresponding to the posture of the work tool, and the measurement. And a processing unit that reads out the shutter speed corresponding to the posture of the work tool measured by the unit from the storage unit and sets the target shutter speed of each camera.

このように構成した本発明は、計測部による作業具の姿勢の計測を介して実施される作業機械の自動運転に際して、計測部によって計測された作業具の姿勢に応じた目標シャッター速度とする処理部の処理により、複数の撮影対象物の3次元形状計測を高い精度で実現させることができる。   The present invention configured as described above is a process for setting a target shutter speed according to the posture of the work tool measured by the measurement unit during automatic operation of the work machine performed through measurement of the posture of the work tool by the measurement unit. By the processing of the unit, it is possible to realize the three-dimensional shape measurement of a plurality of photographing objects with high accuracy.

本発明は、作業具に設けた明るさ調整用の基準位置を示すマーカと、複数台のカメラのそれぞれの撮影画像からマーカ付近の撮影基準部位を検出する撮影基準部位検出部と、この撮影基準部位検出部で検出された撮影基準部位の明るさをそれぞれ求め、これらの撮影基準部位の明るさの差を演算する明るさ比較処理部と、この明るさ比較処理部によって演算された撮影基準部位それぞれの明るさの差が少なくなるように、各カメラのシャッター速度を調整する調整部とを備えたことから、明るさが大きく変動する環境下における3次元形状計測に際しての各カメラによる撮影画像を、撮影基準部位の明るさが互いに同等となる撮影画像として取得することができる。これにより、作業具の付近に位置する撮影対象部に対する精度の高い3次元形状計測を実現させることができ、作業機械で実施される作業の作業精度及び作業能率を従来に比べて向上させることができる。 The present invention includes a marker indicating a reference position for the brightness adjustment provided in the implement, and imaging the reference region detection unit that detects a plurality of respective imaging reference position in the vicinity of the captured image marker camera, the imaging reference It obtains the brightness of the photographed reference parts detected by the part detection unit, respectively, and the brightness comparison processing unit for calculating the difference in brightness between these imaging reference site, imaging the reference region, which is calculated by the brightness comparison processing unit An adjustment unit that adjusts the shutter speed of each camera so as to reduce the difference in brightness of each camera is provided. Therefore, an image captured by each camera at the time of three-dimensional shape measurement in an environment where the brightness varies greatly is provided. The captured image can be acquired as a captured image in which the brightness of the imaging reference region is equal to each other. As a result, it is possible to realize highly accurate three-dimensional shape measurement with respect to the imaging target portion located in the vicinity of the work tool, and to improve the work accuracy and work efficiency of work performed on the work machine as compared with the conventional case. it can.

以下、本発明に係る作業機械のステレオ画像処理装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。   The best mode for carrying out a stereo image processing apparatus for a work machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明に係るステレオ画像処理装置の第1実施形態における動作の概要を説明する図で、(a)図は作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す要部斜視図、(b)図は第1実施形態に備えられるモニタの画面を示す図、(c)図は(b)図に示される画面からマーカが表示されているエリアが切り出された画像を示す図、(d)図は(c)図のエリアの平均明るさを示す図、図2は本発明に係るステレオ画像処理装置の第1実施形態の要部構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the operation of the stereo image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a perspective view of a main part showing a hydraulic excavator cited as an example of a work machine. The figure shows the screen of the monitor provided in the first embodiment, (c) the figure shows the image where the area where the marker is displayed is cut out from the screen shown in the figure (b), (d) figure (C) is a figure which shows the average brightness of the area of a figure, FIG. 2 is a block diagram which shows the principal part structure of 1st Embodiment of the stereo image processing apparatus based on this invention.

これらの図1,2に示すステレオ画像処理装置の第1実施形態は、作業機械例えば油圧ショベルに備えられるものであり、この油圧ショベルは、図1の(a)図に示すように、図示しない走行体上に配置される旋回体1と、この旋回体1にブームピン21によって取り付けられ、上下方向の回動可能なブーム2と、このブーム2にアームピン31によって取り付けられ、上下方向に回動可能なアーム3と、このアーム3にバケットピン41によって取り付けられ、上下方向に回動可能なバケット4とを備えている。ブーム2、アーム3、及びバケット4等によって掘削作業などを行なう関節部を有する作業具が構成されている。   The first embodiment of the stereo image processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is provided in a work machine such as a hydraulic excavator, and this hydraulic excavator is not illustrated as shown in FIG. A revolving structure 1 disposed on a traveling body, a boom 2 that is attached to the revolving structure 1 by a boom pin 21 and rotatable in the vertical direction, and an arm pin 31 that is attached to the boom 2 and can be rotated in the vertical direction. And a bucket 4 attached to the arm 3 by a bucket pin 41 and rotatable in the vertical direction. The boom 2, the arm 3, the bucket 4, and the like constitute a work tool having a joint portion for performing excavation work and the like.

この第1実施形態は、油圧ショベルに備えられる作業具、例えばアーム3の背面に設けた明るさ調整用の基準位置を示すマーカ6を備えている。また、マーカ6を撮影する複数台のカメラ、例えば運転室の屋根の左右に配置される第1カメラ51と第2カメラ52とを備えている。これらの第1カメラ51と第2カメラ52とによって、ステレオカメラが構成されている。 The first embodiment includes a work tool provided in the hydraulic excavator, for example , a marker 6 provided on the back surface of the arm 3 and indicating a reference position for brightness adjustment. Moreover, the several camera which image | photographs the marker 6, for example, the 1st camera 51 and the 2nd camera 52 which are arrange | positioned at the right and left of the roof of a driver's cab are provided. The first camera 51 and the second camera 52 constitute a stereo camera.

第1カメラ51、第2カメラ52で撮影された映像は、同図1の(b)図に示すようにモニタ8の画面上に、画像61として表示される。この画像61中に、前述したマーカ6が表示された画像、すなわちマーカ画像62が含まれることになる。同図1の(b)図中、左の画像61は第1カメラ51によって撮影された画像であり、右の画像61は第2カメラ52によって撮影された画像である。   Images taken by the first camera 51 and the second camera 52 are displayed as an image 61 on the screen of the monitor 8 as shown in FIG. The image 61 includes an image in which the marker 6 described above is displayed, that is, a marker image 62. In FIG. 1B, the left image 61 is an image taken by the first camera 51, and the right image 61 is an image taken by the second camera 52.

この第1実施形態は、後述するように図1の(b)図に示す画像から、明るさを求める演算に必要な画像が、同図1の(c)図に示すように、マーカ画像62が含まれるエリア63としてオペレータによって指定される。この図1の(c)図の左のエリア63は、第1カメラ51によって撮影された画像において指定されたエリアであり、右のエリア63は、第2カメラ52によって撮影された画像において指定されたエリアである。   In the first embodiment, as will be described later, from the image shown in FIG. 1B, an image required for the calculation for obtaining the brightness is the marker image 62 as shown in FIG. Is designated by the operator as an area 63 including. The left area 63 in FIG. 1C is an area designated in the image photographed by the first camera 51, and the right area 63 is designated in the image photographed by the second camera 52. Area.

この第1実施形態は、後述するように、エリア63で示されている画像のたとえば平均明るさA1,A2が求められる。図1の(d)の左の図は、第1カメラ51によって撮影された画像において指定されたエリア63の平均明るさA1を示しており、右の図は、第2カメラ52によって撮影された画像において指定されたエリア63の平均明るさA2を示している。   In the first embodiment, as will be described later, for example, average brightness A1 and A2 of the image indicated by the area 63 is obtained. The left diagram in FIG. 1D shows the average brightness A1 of the area 63 specified in the image photographed by the first camera 51, and the right diagram was photographed by the second camera 52. The average brightness A2 of the area 63 designated in the image is shown.

この第1実施形態に係るステレオ画像処理装置は、図2に示すように、例えばパソコン7と、このパソコン7の処理結果を表示する前述のモニタ8と、パソコン7に付設されるマウス9とを備えている。   As shown in FIG. 2, the stereo image processing apparatus according to the first embodiment includes, for example, a personal computer 7, the monitor 8 that displays the processing result of the personal computer 7, and a mouse 9 attached to the personal computer 7. I have.

パソコン7は、第1カメラ51及び第2カメラ52に接続される入出力部76と、この入出力部76から入力された第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影画像を記憶するとともに、記憶した画像をモニタ8に表示させる画像記憶部75と、第1カメラ51及び第2カメラ52に画像取得等の指令信号を出力する指令処理部77と、第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影画像に基づいて3次元形状計測を実施する3次元形状計測処理部74とを備えている。   The personal computer 7 stores the input / output unit 76 connected to the first camera 51 and the second camera 52, and the captured images of the first camera 51 and the second camera 52 input from the input / output unit 76. An image storage unit 75 for displaying the captured image on the monitor 8, a command processing unit 77 for outputting a command signal such as image acquisition to the first camera 51 and the second camera 52, and photographing by the first camera 51 and the second camera 52. And a three-dimensional shape measurement processing unit 74 that performs three-dimensional shape measurement based on the image.

また、マウス9によるカーソル表示によって指定されたモニタ8の画面の画像を、図1の(c)図に示すように、明るさ比較位置として決定する処理を行なう明るさ比較位置決定処理部71を備えている。前述したマウス9と、明るさ比較位置決定処理部71とは、第1カメラ51及び第2カメラ52それぞれの撮影画像からマーカ6付近の撮影基準部位を検出する撮影基準部位検出部を構成している。 Further, as shown in FIG. 1C, a brightness comparison position determination processing unit 71 that performs a process of determining an image on the screen of the monitor 8 designated by the cursor display by the mouse 9 as a brightness comparison position. I have. A mouse 9 described above, the brightness comparison position determination processing unit 71, to constitute an imaging reference region detector for detecting a photographing reference position in the vicinity of the marker 6 from the first camera 51 and the second camera 52 each captured image Yes.

また、明るさ比較位置決定処理部71で決定された比較位置、すなわちマウス9によって指定された撮影基準部位それぞれの前述した図1の(d)図に示す平均明るさA1,A2を求め、これらの平均明るさA1とA2の差を演算する明るさ比較処理部72を備えている。今、この第1カメラ51による撮影基準部位の平均明るさA1に比べて、第2カメラ52による撮影基準部位の平均明るさA2が暗いものとすると、平均明るさA1−平均明るさA2が、平均明るさの差として求められる。また、望ましい明るさA0が経験的に設定され、平均明るさA1−A0、平均明るさA2−A0が望ましい明るさの差としてそれぞれ求められる。 The comparison was determined in brightness compared position determining processor 71 position, i.e. to determine the average brightness A1, A2 shown in (d) of Figure of Figure 1 described above each imaging standard site specified by the mouse 9, these Is provided with a brightness comparison processing unit 72 for calculating the difference between the average brightness A1 and A2. Assuming that the average brightness A2 of the imaging reference part by the second camera 52 is darker than the average brightness A1 of the imaging reference part by the first camera 51, the average brightness A1-the average brightness A2 is Calculated as the difference in average brightness. Further, the desired brightness A0 is set empirically, and the average brightness A1-A0 and the average brightness A2-A0 are respectively obtained as the desired brightness differences.

また、第1カメラ51及び第2カメラ52のそれぞれに対応して個別に、明るさとシャッター速度との関数関係が予め設定されるシャッター速度変更用テーブル78を備えている。このシャッター速度変更用テーブル78で設定される関数関係は、明るさが明るくなるほどシャッター速度がくなる関数関係である。また、前述した明るさ比較処理部72によって求められた第1カメラ51及び第2カメラ52による撮影基準部位それぞれの平均明るさA1,A2の差が少なくなるように、シャッター速度変更用テーブル78で設定されている関数関係に基づいて、シャッター速度を演算する明るさ変更処理部73を備えている。 Further, a shutter speed changing table 78 in which the functional relationship between the brightness and the shutter speed is set individually corresponding to each of the first camera 51 and the second camera 52 is provided. Functional relationship set in the shutter speed change table 78, a shutter speed higher brightness becomes brighter is quick Kunar functional relationship. Further, in the shutter speed changing table 78, the difference between the average brightness A1 and A2 of the imaging reference parts obtained by the first camera 51 and the second camera 52 obtained by the brightness comparison processing unit 72 is reduced. A brightness change processing unit 73 that calculates the shutter speed based on the set function relationship is provided.

前述したシャッター速度変更用テーブル78と、明るさ変更処理部73は、明るさ比較処理部によって求められた第1カメラ51及び第2カメラ52による撮影基準部位のそれぞれの平均明るさA1,A2の差が少なくなるように、第1カメラ51及び第2カメラ52のシャッター速度を調整する調整部を構成している。 The shutter speed changing table 78 and the brightness changing processing unit 73 described above are the average brightness A1 and A2 of the imaging reference parts obtained by the first camera 51 and the second camera 52 obtained by the brightness comparison processing unit. An adjustment unit that adjusts the shutter speeds of the first camera 51 and the second camera 52 is configured to reduce the difference.

図3は第1実施形態に備えられるパソコンにおける処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in the personal computer provided in the first embodiment.

このように構成した第1実施形態は、第1カメラ51及び第2カメラ52による撮影基準部位の明るさの調整に際して図3に示す各処理がなされる。すなわち、図1の(a)図に示すマーカ6付近を撮影した第1カメラ51及び第2カメラ52の映像が、図1の(b)図に示すようにモニタ8の画面上に映し出され、オペレータがマウス9を動かして、図1の(c)図に示すようにマーカ画像62を含むエリア63を指定することが行われる(手順S100)。次に第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影による撮影基準部位、すなわちそれぞれのエリア63の平均明るさA1,A2が図1の(d)図に示すように、明るさ比較処理部72で求められ、さらに平均明るさA1と平均明るさA2が演算される(手順S101)。 In the first embodiment configured as described above, each process shown in FIG. 3 is performed when the brightness of the imaging reference portion is adjusted by the first camera 51 and the second camera 52. That is, the images of the first camera 51 and the second camera 52 that photographed the vicinity of the marker 6 shown in FIG. 1A are displayed on the screen of the monitor 8 as shown in FIG. The operator moves the mouse 9 and designates an area 63 including the marker image 62 as shown in FIG. 1C (step S100). Next, as shown in FIG. 1D, the brightness comparison processing unit 72 determines the average brightness A1 and A2 of the photographing reference parts by the photographing of the first camera 51 and the second camera 52, that is, the respective areas 63. Further, average brightness A1 and average brightness A2 are calculated (step S101).

次に、明るさ変更処理部73により、シャッター速度変更用テーブル78で設定される第1カメラ51に係る明るさA1と、望ましい明るさA0と、シャッター速度との関数関係に基づいて、第1カメラ51に対応する撮影基準部位の平均明るさA1に相応するシャッター速度が求められる。また、第2カメラ52の平均明るさA2と、望ましい明るさA0と、シャッター速度変更用テーブルで設定される関数関係から、第2カメラ52のシャッター速度が求められる。例えば第1カメラ51が望ましい明るさと同一の明るさでA0=A1の場合は、第1カメラ51のシャッター速度は変わらず、第2カメラ52のみが前回と変る(手順S102)。 Next, based on the functional relationship among the brightness A1 related to the first camera 51, the desired brightness A0, and the shutter speed set by the brightness change processing unit 73 in the shutter speed change table 78, the first change is made. A shutter speed corresponding to the average brightness A1 of the imaging reference portion corresponding to the camera 51 is obtained. The shutter speed of the second camera 52 is obtained from the average brightness A2 of the second camera 52, the desired brightness A0, and the functional relationship set in the shutter speed change table. For example, when the first camera 51 has the same brightness as the desired brightness and A0 = A1, the shutter speed of the first camera 51 does not change, and only the second camera 52 changes from the previous time (step S102).

この場合、左右のカメラ、すなわち前述した明るさ変更処理部で求められた第1カメラ51の次回のシャッター速度と、第2カメラ52の次回のシャッター速度の少なくとも一方が現在の該当するシャッター速度と異なると判断されたときには(手順S103)、第1カメラ51に係るシャッター速度、及び第2カメラ52に係るシャッター速度が、パソコン7の指令処理部77、及び入出力部76を介して、第1カメラ51及び第2カメラ52に出力され、該当するカメラのシャッター速度、今の場合は第2カメラ52のシャッター速度が変更される(手順S104)。   In this case, at least one of the next shutter speed of the first camera 51 and the next shutter speed of the second camera 52 obtained by the left and right cameras, that is, the brightness change processing unit described above, is the current corresponding shutter speed. When it is determined that they are different (step S103), the shutter speed related to the first camera 51 and the shutter speed related to the second camera 52 are changed to the first through the command processing unit 77 and the input / output unit 76 of the personal computer 7, respectively. It is output to the camera 51 and the second camera 52, and the shutter speed of the corresponding camera, in this case, the shutter speed of the second camera 52 is changed (step S104).

第1カメラ51及び第2カメラ52でマーカ6付近の撮影が継続される間、同図3の手順S101−S104の処理が繰り返し行われる。   While the first camera 51 and the second camera 52 continue to capture the vicinity of the marker 6, the processes in steps S101 to S104 in FIG. 3 are repeated.

また、同図3の手順S103で第1カメラ51及び第2カメラ52のシャッター速度の双方の次回値が、現在値と同じと看做されたときには、明るさの調整が終了する。このような状態において、3次元形状計測処理部74による撮影対象物の計測処理へと移行する。   When the next values of the shutter speeds of the first camera 51 and the second camera 52 are considered to be the same as the current values in step S103 of FIG. 3, the brightness adjustment is finished. In such a state, the process shifts to the measurement processing of the photographing object by the three-dimensional shape measurement processing unit 74.

このように構成した第1実施形態は、明るさが大きく変動する環境下、例えば油圧ショベルによる作業が実施される屋外等の作業環境下において、作業具を構成するアーム3に設けたマーカ6付近の撮影基準部位を、前述したように左右に配置されステレオカメラを構成する第1カメラ51及び第2カメラ52のそれぞれによって撮影することにより、そのマーカ6付近の撮影基準部位がオペレータの手動によるマウス9を介して検出される。パソコン7に含まれる明るさ比較処理部72によって、マウス9で指定された第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影基準部位のそれぞれの平均明るさA1,A2が求められ、さらに望ましい明るさA0と、平均明るさA1及びA2の差が求められ、明るさ変更処理部73及びシャッター速度変更用テーブル78から成る調整部によって、第1カメラ51による撮影基準部位の平均明るさA1と第2カメラ52による撮影基準部位の平均明るさA2の明るさの差が、望ましい明るさA0との差となるように、第1カメラ51及び第2カメラ52のシャッター速度が調整される。このような処理により、明るさが大きく変動する環境下における3次元形状計測に際しての第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影画像を、撮影基準部位の明るさが同等となる撮影画像として取得することができる。これにより精度の高い3次元形状計測を実現させることができ、当該油圧ショベルで実施される作業の作業精度及び作業能率を向上させることができる。 The first embodiment configured as described above is in the vicinity of the marker 6 provided on the arm 3 constituting the work tool in an environment where the brightness greatly fluctuates, for example, in an outdoor work environment where work is performed using a hydraulic excavator. As described above, the imaging reference part is photographed by each of the first camera 51 and the second camera 52 that are arranged on the left and right and constitute a stereo camera, so that the imaging reference part near the marker 6 is manually operated by the operator. 9 is detected. The brightness comparison processing unit 72 included in the personal computer 7 obtains the average brightness A1 and A2 of the imaging reference portions of the first camera 51 and the second camera 52 designated by the mouse 9, and further desirable brightness A0. Then, the difference between the average brightness A1 and A2 is obtained, and the adjustment unit including the brightness change processing unit 73 and the shutter speed change table 78 determines the average brightness A1 of the imaging reference region by the first camera 51 and the second camera. The shutter speeds of the first camera 51 and the second camera 52 are adjusted so that the difference in brightness of the average brightness A2 of the imaging reference region by 52 becomes a difference from the desired brightness A0. By such processing, the captured images of the first camera 51 and the second camera 52 at the time of measuring the three-dimensional shape in an environment where the brightness varies greatly are acquired as captured images in which the brightness of the imaging reference part is equivalent. be able to. Thereby, highly accurate three-dimensional shape measurement can be realized, and work accuracy and work efficiency of work performed by the hydraulic excavator can be improved.

なお、作業現場におる撮影対象物の配置角度に合うように、マーカ6が設けられるアーム3の角度を設定し、このようにアーム3の形態を保った状態において、第1カメラ51及び第2カメラ52によるマーカ6付近の撮影を行なうようにすれば、より撮影対象物に適した第1カメラ51及び第2カメラ52の明るさの調整を実現できる。このため、作業現場における撮影対象物が、配置角度により大きく明るさが変化するような環境下でもステレオカメラによる3次元計測が可能となる。   It should be noted that the angle of the arm 3 provided with the marker 6 is set so as to match the arrangement angle of the object to be photographed at the work site, and the first camera 51 and the second camera 2 are kept in a state in which the form of the arm 3 is maintained in this way. If the vicinity of the marker 6 is photographed by the camera 52, the brightness of the first camera 51 and the second camera 52 that are more suitable for the photographing object can be adjusted. For this reason, three-dimensional measurement with a stereo camera is possible even in an environment where the brightness of a subject to be photographed at a work site varies greatly depending on the arrangement angle.

図4は本発明の第2実施形態の要部構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the second embodiment of the present invention.

この図4に示す第2実施形態も、例えば図1の(a)図に示した油圧ショベルに備えられるものである。この第2実施形態は、第1カメラ51、第2カメラ52のそれぞれの撮影画像中よりマーカ6付近の撮影基準部位を検出する撮影基準部位検出部として、第1実施形態におけるマウス9と明るさ比較位置決定処理部71とに代えて、作業具の関節部に取り付けられる回転角度検出器、例えば図1の(a)図に示すブームピン21に設けられ、ブーム2の回動角度を検出する角度センサ22と、アームピン31に設けられ、アーム3の回動角度を検出する角度センサ32と、パソコン7に設けられ、角度センサ22,32の検出信号に基づいてマーカ6付近の撮影基準部位を演算する撮影基準部位演算部、すなわちマーカ位置演算処理部79と、このマーカ位置演算処理部79で演算された撮影基準部位を明るさ比較位置として決定する処理を行なう明るさ比較位置決定処理部71とを備えている。その他の構成は前述した第1実施形態と同等である。 The second embodiment shown in FIG. 4 is also provided, for example, in the hydraulic excavator shown in FIG. In the second embodiment, each of the photographing as the photographing reference portion detecting unit for detecting a photographing reference position in the vicinity of the marker 6 from the image, the mouse 9 and brightness in the first embodiment of the first camera 51, second camera 52 In place of the comparison position determination processing unit 71, an angle for detecting a rotation angle of the boom 2 provided on a rotation angle detector attached to the joint part of the work tool, for example, the boom pin 21 shown in FIG. The sensor 22, the arm pin 31, the angle sensor 32 that detects the rotation angle of the arm 3, and the personal computer 7, and the imaging reference region near the marker 6 is calculated based on the detection signals of the angle sensors 22 and 32. imaging the reference region calculation unit for, that the marker position calculating processing unit 79, a process of determining the calculated photographing the reference part in the marker position calculating section 79 as the brightness comparison position And a Nau brightness comparison position determination processing unit 71. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above.

図5は第2実施形態に備えられるパソコンにおける処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure in a personal computer provided in the second embodiment.

この第2実施形態は、図5に示すように、角度センサ22,32の検出値により、第1カメラ51及び第2カメラ52とアーム3に設けたマーカ6との位置関係が算出される(手順S200)。この場合、マーカ6が第1カメラ51及び第2カメラ52に映らない範囲であるときは異常と判断され、処理は終了する(手順S201)。マーカ6が第1カメラ51及び第2カメラ52で映され正常であると判断されたときは、マーカ6が第1カメラ51及び第2カメラ52に映り込む画素範囲(明るさ比較箇所)がパソコン7のマーカ位置演算処理部79で演算される。これ以降の処理手順は、第1実施形態に係る図3に示す処理手順S101−S104と同等である。   In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the positional relationship between the first camera 51 and the second camera 52 and the marker 6 provided on the arm 3 is calculated based on the detection values of the angle sensors 22 and 32 ( Procedure S200). In this case, when the marker 6 is in a range that is not reflected on the first camera 51 and the second camera 52, it is determined that there is an abnormality, and the process ends (step S201). When the marker 6 is projected by the first camera 51 and the second camera 52 and is determined to be normal, the pixel range (brightness comparison location) in which the marker 6 is reflected on the first camera 51 and the second camera 52 is a personal computer. 7 is calculated by the marker position calculation processing unit 79. The subsequent processing procedures are equivalent to the processing procedures S101 to S104 shown in FIG. 3 according to the first embodiment.

このように構成した第2実施形態も、第1実施形態と同等の効果が得られる他、手動でのマウス等の操作によるマーカの指示を省略できる効果がある。特に、角度センサ22,32とパソコン7のマーカ位置演算処理部79とを介して、第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影基準部位それぞれの明るさの差が少なくなるように、第1カメラ51及び第2カメラ52のシャッター速度の調整を自動的に行なうことができる。したがって、油圧ショベルの自動運転におけるマーカ6付近に位置する撮影対象物に対する3次元形状計測に好適である。 The second embodiment configured as described above has the same effect as that of the first embodiment, and also has an effect that the instruction of the marker by manual operation of the mouse or the like can be omitted. In particular, through the angle sensors 22 and 32 and the marker position calculation processing unit 79 of the personal computer 7, the first camera so that the difference in brightness between the imaging reference parts of the first camera 51 and the second camera 52 is reduced. The shutter speed of the 51 and the second camera 52 can be automatically adjusted. Therefore, it is suitable for three-dimensional shape measurement with respect to an object to be imaged located near the marker 6 in automatic operation of the hydraulic excavator.

図6は本発明の第3実施形態の動作の概要を示す図で、(a)図は作業機械の一例として挙げたホイールローダを示す側面図、(b)図は第3実施形態に備えられるモニタの画面を示す図、図7は図6に示すホイールローダで実施される自動掘削・積込作業を示す図、図8は本発明の第3実施形態の要部構成を示すブロック図である。   FIG. 6 is a diagram showing an outline of the operation of the third embodiment of the present invention. FIG. 6A is a side view showing a wheel loader given as an example of a work machine, and FIG. 6B is provided in the third embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a monitor screen, FIG. 7 is a diagram showing an automatic excavation / loading operation performed by the wheel loader shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a block diagram showing a main part configuration of a third embodiment of the present invention. .

この第3実施形態は、図6の(a)図に示すように、作業機械がホイールローダ10から成り、明るさ調整用の図示しないマーカが取り付けられる作業具がバケット14から成っている。第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影画像は、図6の(b)図に示すようにモニタ8の画面上に表示される。同図6の(b)図の左の図は第1カメラ51によって撮影した図示しないマーカを含む画像61を、右の図は第2カメラ52によって撮影した図示しないマーカを含む画像61を示している。   In the third embodiment, as shown in FIG. 6A, the work machine includes a wheel loader 10, and the work tool to which a marker (not shown) for brightness adjustment is attached includes a bucket 14. The captured images of the first camera 51 and the second camera 52 are displayed on the screen of the monitor 8 as shown in FIG. 6B shows an image 61 including a marker (not shown) photographed by the first camera 51, and the right diagram shows an image 61 including a marker (not shown) photographed by the second camera 52. Yes.

この第3実施形態におけるホイールローダ10は、例えば自動運転されるものであり、図7に示すように、砂利山101をバケット14で掘削し、バケット14に砂利を積載した状態でダンプトラック100に接近し、所定の位置でバケット14からダンプトラック100の荷台に砂利を放出させる砂利掘削・積込作業を自動的に行なうようになっている。   The wheel loader 10 according to the third embodiment is automatically operated, for example. As shown in FIG. 7, the gravel mountain 101 is excavated with the bucket 14 and the gravel is loaded on the bucket 14. Gravel excavation / loading work is performed automatically to approach and release gravel from the bucket 14 to the loading platform of the dump truck 100 at a predetermined position.

この第3実施形態に係るステレオ画像処理装置は、前述した第2実施形態と同等の第1カメラ51及び第2カメラ52と、パソコン7構成とを備えるとともに、図8に示すように、マーカ付近の撮影基準部位を検出する撮影基準部位検出部が、作業具の関節部に取り付けられる回転角度検出器、例えばバケット14を保持するアームの回動角度を検出する角度センサ43と、アームに対するバケット14の回動角度を検出する角度センサ44とを含んでいる。また、パソコン7に接続され、ホイールローダ10の自動運転を制御する自動運転コントローラ80を備えている。 The stereo image processing apparatus according to the third embodiment includes a first camera 51 and a second camera 52 equivalent to those of the second embodiment described above, and a personal computer 7 configuration, and as shown in FIG. The imaging reference part detection unit for detecting the imaging reference part of the rotation angle detector attached to the joint part of the work tool, for example, the angle sensor 43 for detecting the rotation angle of the arm holding the bucket 14, and the bucket 14 with respect to the arm. And an angle sensor 44 for detecting the rotation angle. Further, an automatic operation controller 80 that is connected to the personal computer 7 and controls the automatic operation of the wheel loader 10 is provided.

自動運転コントローラ80は、角度センサ43,44から出力される信号に応じて作業具、すなわちバケット14の姿勢を計測する計測部と、複数のシャッター速度、例えば砂利山101の形状を計測する際のシャッター速度1と、ダンプトラック100に積載した砂利の形状を計測する際のシャッター速度2とを記憶する記憶部と、前述の計測部で計測されたシャッター速度1,2を記憶部から読み出して目標シャッター速度とする処理を行なう処理部とを備えている。   The automatic operation controller 80 measures a work implement, that is, a measuring unit that measures the posture of the bucket 14 according to signals output from the angle sensors 43 and 44, and a plurality of shutter speeds, for example, when measuring the shape of the gravel mountain 101. A storage unit that stores the shutter speed 1 and the shutter speed 2 when measuring the shape of gravel loaded on the dump truck 100, and the shutter speeds 1 and 2 measured by the above-described measurement unit are read from the storage unit and the target And a processing unit that performs processing for setting the shutter speed.

図9は第3実施形態に備えられるパソコン及び自動運転コントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure in the personal computer and the automatic operation controller provided in the third embodiment.

この第3実施形態では、図8に示すように、ホイールローダ10で砂利山101を掘削する前に砂利山101の形状を計測する際に、自動運転コントローラ80の記憶部に記憶されているシャッター速度1が読み出され(手順S300)、このシャッター速度1によって砂利山形状の3次元計測がパソコン7の3次元形状計測処理部74で実施されることになる(手順S301)。この際に、第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影基準部位の明るさの調整が必要であるかどうか判断される(手順S302)。明るさの調整が必要であれば、前述したようにパソコン7の各処理部を活用して、事前にこの明るさ調整処理がなされる(手順S303)。このときのパソコン7における明るさ調整処理は、第2実施形態に関係して述べた処理と同等である。 In the third embodiment, as shown in FIG. 8, when the shape of the gravel mountain 101 is measured before excavating the gravel mountain 101 with the wheel loader 10, the shutter stored in the storage unit of the automatic operation controller 80. The speed 1 is read (step S300), and the gravel mountain shape three-dimensional measurement is performed by the three-dimensional shape measurement processing unit 74 of the personal computer 7 by the shutter speed 1 (step S301). At this time, it is determined whether it is necessary to adjust the brightness of the imaging reference parts of the first camera 51 and the second camera 52 (step S302). If it is necessary to adjust the brightness, the brightness adjustment processing is performed in advance using each processing unit of the personal computer 7 as described above (step S303). The brightness adjustment processing in the personal computer 7 at this time is equivalent to the processing described in relation to the second embodiment.

手順S302で明るさの調整が不要と判断されたときは、現在用いられているシャッター速度1を自動運転コントローラ80の記憶部に記憶させる処理がなされる(手順S304)。引き続いて、自動運転コントローラ80の処理により、砂利山101の掘削開始位置が決定され(手順S305)、ホイールローダ10を掘削開始位置まで自動走行させる処理がなされ(手順S306)、バケット14による砂利山101の自動掘削が行われる(手順S307)。   When it is determined in step S302 that the brightness adjustment is unnecessary, a process of storing the currently used shutter speed 1 in the storage unit of the automatic operation controller 80 is performed (step S304). Subsequently, the excavation start position of the gravel mountain 101 is determined by the processing of the automatic operation controller 80 (step S305), the wheel loader 10 is automatically traveled to the excavation start position (step S306), and the gravel mountain by the bucket 14 is processed. 101 is automatically excavated (step S307).

続いて、ダンプトラック100までの走行経路を作成する処理がなされ(手順S308)、バケット14に砂利を積載させた状態でホイールローダ10を積込開始位置まで自動走行させる処理が行われ(手順S309)、バケット14に積載した砂利をダンプトラック100に積み込む処理が開始される(手順S310)。   Subsequently, a process of creating a travel route to the dump truck 100 is performed (procedure S308), and a process of automatically traveling the wheel loader 10 to the loading start position with gravel loaded on the bucket 14 is performed (procedure S309). ), A process of loading gravel loaded in the bucket 14 onto the dump truck 100 is started (step S310).

このとき、ダンプトラック7100に積み込んだ砂利の形状を計測するべく、自動運転コントローラ80の記憶部に記憶されているシャッター速度2が読み出され(手順S311)、このシャッター速度2によってダンプトラック100に砂利を積み込んだ砂利の3次元形状計測がパソコン7の3次元形状計測処理部74で実施されることになる(手順S312)。この際に、第1カメラ51及び第2カメラ52の撮影基準部位の明るさの調整が必要かどうか判断される‘(手順S313)。明るさの調整が必要であれば、事前にパソコン7によって明るさの調整処理がおこなわれる(手順S314)。このときのパソコン7における処理は、第2実施形態に関連して述べた処理と同等である。手順S313で明るさ調整不要と判断されたときは、現在用いられているシャッター速度2を自動運転コントローラ80の記憶部に記憶させる処理がなされる(手順S315)。 At this time, in order to measure the shape of gravel loaded on the dump truck 7100, the shutter speed 2 stored in the storage unit of the automatic operation controller 80 is read (step S311). The three-dimensional shape measurement of gravel loaded with gravel is performed by the three-dimensional shape measurement processing unit 74 of the personal computer 7 (step S312). At this time, it is determined whether or not it is necessary to adjust the brightness of the imaging reference parts of the first camera 51 and the second camera 52 '(step S313). If brightness adjustment is necessary, brightness adjustment processing is performed in advance by the personal computer 7 (step S314). The processing in the personal computer 7 at this time is equivalent to the processing described in relation to the second embodiment. When it is determined in step S313 that the brightness adjustment is unnecessary, a process of storing the currently used shutter speed 2 in the storage unit of the automatic operation controller 80 is performed (step S315).

続いて、自動運転コントローラ80でダンプトラック100付近から砂利山101までの走行経路を作成する処理がなされ(手順S316)、ホイールローダ10を再び砂利山101付近の前述の砂利山形状の3次元計測位置まで自動走行させる処理が行なわれ(手順S317)、次回の積み込みが必要かどうか、自動運転コントローラ80内の判断部で判断される(手順S318)。ここで次回の積み込みが必要と判断されたときには、手順S300に戻る。次回の積み込みが不要と判断されたときは、ホイールローダ10は例えば待機状態となる。   Subsequently, a process for creating a travel route from the vicinity of the dump truck 100 to the gravel mountain 101 is performed by the automatic operation controller 80 (step S316), and the wheel loader 10 is again three-dimensionally measured for the gravel mountain shape near the gravel mountain 101. Processing for automatically traveling to the position is performed (procedure S317), and a determination unit in the automatic operation controller 80 determines whether or not the next loading is necessary (procedure S318). If it is determined that the next loading is necessary, the process returns to step S300. When it is determined that the next loading is unnecessary, the wheel loader 10 is in a standby state, for example.

ここで手順S302及び手順S313の明るさ調整が必要か否かの判断の例として次の方法がある。計測対象物である砂利の計測結果として、前回または初期に計測された砂利の計測面積(計測点数)に比べて、今回の計測が大きく少なくなった場合に明るさ調整が必要と判断できる。   Here, there is the following method as an example of determining whether or not the brightness adjustment in steps S302 and S313 is necessary. As a measurement result of gravel as a measurement object, it can be determined that brightness adjustment is necessary when the current measurement is significantly smaller than the measurement area (number of measurement points) of gravel measured last time or initially.

また、手順S303及び手順S314の明るさ調整処理は、第1実施形態で説明したように計測対象物である砂利の角度(好適には安息角)とマーカ61の角度を合わせて、角度を調整することで、より形状計測に適した明るさ調整が可能である。また、目標とするマーカ61角度はステレオカメラで前回計測した対象物形状の平均角度でも良好である。   In addition, the brightness adjustment processing in steps S303 and S314 is performed by adjusting the angle of gravel (preferably the repose angle) that is the measurement object and the angle of the marker 61 as described in the first embodiment. By doing so, it is possible to adjust the brightness more suitable for shape measurement. Further, the target marker 61 angle is good even with the average angle of the object shape previously measured by the stereo camera.

このように構成した第3実施形態は、第2実施形態におけるのと同様の構成の第1カメラ51及び第2カメラ52による撮影基準部位の明るさ調整が可能なパソコン7を備えていることから、第2実施形態と同等の作用効果が得られる他、特に、自動運転コントローラ80を介して実施されるホイールローダ10の自動運転に際して、計測対象に応じた目標シャッター速度、すなわち砂利山101の形状測定においてはシャッター速度1とし、ダンプトラック100の積込砂利の形状測定においてはシャッター速度2とする自動運転コントローラ80の処理部の処理によって、複数の撮影対象物の3次元形状寸法を、このホイールローダ10で実施されるそれぞれの自動運転作業に応じて高い精度で実現させることができる。 The third embodiment configured as described above includes the personal computer 7 capable of adjusting the brightness of the imaging reference region by the first camera 51 and the second camera 52 having the same configuration as in the second embodiment. In addition to the operational effects equivalent to those of the second embodiment, in particular, when the wheel loader 10 is automatically operated through the automatic operation controller 80, the target shutter speed corresponding to the measurement target, that is, the shape of the gravel mountain 101 is obtained. The three-dimensional shape dimensions of a plurality of objects to be photographed are processed by the processing unit of the automatic operation controller 80 in which the shutter speed is 1 in the measurement and the gravel shape of the dump truck 100 is measured in the shutter speed 2. It can be realized with high accuracy in accordance with each automatic driving operation performed by the loader 10.

また、明るさの調整を適宜実施することで、天候や太陽の位置の変化に左右されることなく安定した計測手段を実現することが可能である。また、本実施形態では、自動運転コントローラ80にて計測対象物毎にシャッター速度を記憶部より読み出して、3次元の計測及び明るさの調整後のシャッター速度を格納している。これに代えて、バケット、アーム等の作業姿勢毎にシャッター速度を読み出して計測するシステムとしてもよい。掘削前の砂利山101や積み込み後のダンプトラック100の砂利の形状を計測する時のバケット、アーム等の作業姿勢はほぼ同一であり、最適なシャッター速度が読み出し可能である。   In addition, by appropriately adjusting the brightness, it is possible to realize a stable measuring means without being affected by changes in the weather or the position of the sun. In the present embodiment, the automatic operation controller 80 reads the shutter speed for each measurement object from the storage unit, and stores the shutter speed after the three-dimensional measurement and the brightness adjustment. Instead of this, a system may be used in which the shutter speed is read and measured for each work posture such as a bucket or an arm. The working posture of the bucket, arm, etc. when measuring the gravel shape of the gravel mountain 101 before excavation and the dump truck 100 after loading is almost the same, and the optimum shutter speed can be read out.

本発明に係るステレオ画像処理装置の第1実施形態における動作の概要を説明する図で、(a)図は作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す要部斜視図、(b)図は第1実施形態に備えられるモニタの画面を示す図、(c)図は(b)図に示される画面からマーカが表示されているエリアが切り出された画像を示す図、(d)図は(c)図のエリアの平均明るさを示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the outline | summary of operation | movement in 1st Embodiment of the stereo image processing apparatus which concerns on this invention, (a) A principal part perspective view which shows the hydraulic shovel mentioned as an example of a working machine, (b) The figure is FIG. The figure which shows the screen of the monitor with which 1 embodiment is equipped, (c) The figure is the figure which shows the image where the area where the marker is displayed was cut out from the screen which is shown in (b) figure, (d) The figure is (c) FIG. 6 is a diagram showing average brightness in the area of the figure. 本発明に係るステレオ画像処理装置の第1実施形態の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of 1st Embodiment of the stereo image processing apparatus which concerns on this invention. 第1実施形態に備えられるパソコンにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in the personal computer with which 1st Embodiment is equipped. 本発明の第2実施形態の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態に備えられるパソコンにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in the personal computer with which 2nd Embodiment is equipped. 本発明の第3実施形態の動作の概要を示す図で、(a)図は作業機械の一例として挙げたホイールローダを示す側面図、(b)図は第3実施形態に備えられるモニタの画面を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of operation | movement of 3rd Embodiment of this invention, (a) A side view which shows the wheel loader mentioned as an example of a working machine, (b) A figure of the screen of the monitor with which 3rd Embodiment is equipped. FIG. 図6に示すホイールローダで実施される自動掘削・積込作業を示す図である。It is a figure which shows the automatic excavation and loading work implemented with the wheel loader shown in FIG. 本発明の第3実施形態の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態に備えられるパソコン及び自動運転コントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in the personal computer and automatic operation controller with which 3rd Embodiment is equipped.

1 旋回体
2 ブーム
3 アーム
4 バケット
6 マーカ
7 パソコン
8 モニタ
9 マウス(指定手段)〔撮影基準部位検出部〕
10 ホイールローダ(作業機械)
14 バケット
21 ブームピン
22 角度センサ(回転角度検出器)〔撮影基準部位検出部〕
31 アームピン
32 角度センサ(回転角度検出器)〔撮影基準部位検出部〕
41 バケットピン
43 角度センサ(回転角度検出器)〔撮影基準部位検出部〕
44 角度センサ(回転角度検出器)〔撮影基準部位検出部〕
51 第1カメラ
52 第2カメラ
61 画像
62 マーカ画像
63 エリア
71 明るさ比較位置決定処理部(撮影基準部位検出部)
72 明るさ比較処理部
73 明るさ変更処理部(調整部)
74 3次元形状計測処理部
75 画像記憶部
76 入出力部
77 指令処理部
78 シャッター速度変更用テーブル(調整部)
79 マーカ位置演算処理部(撮影基準部位演算部)〔撮影基準部位検出部〕
80 自動運転コントローラ(計測部)(記憶部)(処理部)
100 ダンプトラック
101 砂利山
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Revolving body 2 Boom 3 Arm 4 Bucket 6 Marker 7 Personal computer 8 Monitor 9 Mouse (designating means) [imaging reference part detection part]
10 Wheel loader (work machine)
14 bucket 21 boom pin 22 angle sensor (rotation angle detector) [imaging reference part detector]
31 arm pin 32 angle sensor (rotation angle detector) [imaging reference part detector]
41 bucket pin 43 angle sensor (rotation angle detector) [imaging reference part detection unit]
44 Angle sensor (rotation angle detector) [imaging reference part detector]
51 First camera 52 Second camera 61 Image 62 Marker image 63 Area 71 Brightness comparison position determination processing unit (imaging reference part detection unit)
72 Brightness Comparison Processing Unit 73 Brightness Change Processing Unit (Adjustment Unit)
74 Three-dimensional shape measurement processing unit 75 Image storage unit 76 Input / output unit 77 Command processing unit 78 Shutter speed change table (adjustment unit)
79 Marker position calculation processing unit (imaging reference part calculation part) [imaging reference part detection part]
80 Automatic operation controller (measurement unit) (storage unit) (processing unit)
100 dump truck 101 gravel mountain

Claims (4)

関節部を有する作業具を備えた作業機械に設けられ、前記作業具の周囲に位置する撮影対象物を3次元形状計測するための複数台のカメラから成るステレオカメラを有する作業機械のステレオ画像処理装置において、
前記作業具に設けた明るさ調整用の基準位置を示すマーカと、
前記カメラのそれぞれの撮影画像から前記マーカ付近の撮影基準部位を検出する撮影基準部位検出部と、
この撮影基準部位検出部で検出された前記撮影基準部位の明るさを前記複数台のカメラについてそれぞれ求め、これらの撮影基準部位の明るさの差を演算する明るさ比較処理部と、
この明るさ比較処理部によって演算された前記撮影基準部位それぞれの明るさの差が少なくなるように、前記各カメラのシャッター速度を調整する調整部とから成ることを特徴とする作業機械のステレオ画像処理装置。
Stereo image processing of a work machine provided with a work machine having a joint and having a stereo camera composed of a plurality of cameras for measuring a three-dimensional shape of an object to be photographed positioned around the work tool In the device
A marker indicating a reference position for brightness adjustment provided on the work implement;
And imaging the reference region detector for detecting a photographing reference position in the vicinity of the marker from each of the captured image of the camera,
Each determined, and brightness comparison processing unit for calculating the difference in brightness between these imaging reference position for the imaging reference position detection unit and the plurality of cameras has been brightness of the photographed reference part detected,
A stereo image of a work machine, comprising: an adjustment unit that adjusts a shutter speed of each camera so that a difference in brightness between the imaging reference parts calculated by the brightness comparison processing unit is reduced. Processing equipment.
請求項1に記載の作業機械のステレオ画像処理装置において、
前記カメラの撮影画像を映し出すモニタを備え、
前記撮影基準部位検出部は、前記モニタの画面上の画像範囲をカーソル表示によって指定する指定手段と、この指定手段で指定された画像範囲を明るさ比較位置に決定する処理を行なう明るさ比較位置決定処理部とから成ることを特徴とする作業機械のステレオ画像処理装置。
The stereo image processing apparatus for a work machine according to claim 1,
A monitor that displays the image captured by the camera;
The imaging reference part detection unit includes a designation unit that designates an image range on the monitor screen by a cursor display, and a brightness comparison position that performs a process of determining the image range designated by the designation unit as a brightness comparison position A stereo image processing apparatus for a work machine, comprising: a decision processing unit.
請求項1に記載の作業機械のステレオ画像処理装置において、
前記撮影基準部位検出部は、前記作業具の関節部に設けられる回転角度検出器と、この回転角度検出器の検出信号に基づいて前記マーカ付近の撮影基準部位を演算する撮影基準部位演算部と、この撮影基準部位演算部で演算された撮影基準部位を明るさ比較位置に決定する処理を行なう明るさ比較位置決定処理部とから成ることを特徴とする作業機械のステレオ画像処理装置。
The stereo image processing apparatus for a work machine according to claim 1,
The imaging reference position detecting section includes a rotation angle detector that is provided to the joint portion of the working tool, the photographing reference part calculator for calculating the imaging reference position in the vicinity of the marker based on a detection signal of the rotation angle detector A stereo image processing apparatus for a working machine, comprising: a brightness comparison position determination processing unit that performs a process of determining the imaging reference region calculated by the imaging reference region calculation unit as a brightness comparison position.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業機械のステレオ画像処理装置において、
前記作業具の姿勢を計測する計測部と、前記作業具の姿勢に応じたシャッター速度を記憶する記憶部と、前記計測部で計測された前記作業具の姿勢に対応するシャッター速度を前記記憶部から読み出して、前記各カメラの目標シャッター速度とする処理を行なう処理部とを備えたことを特徴とする作業機械のステレオ画像処理装置。
In the stereo image processing apparatus of the working machine of any one of Claims 1-3,
A measuring unit that measures the posture of the work tool, a storage unit that stores a shutter speed according to the posture of the work tool, and a shutter speed that corresponds to the posture of the work tool measured by the measuring unit. A stereo image processing apparatus for a working machine, comprising: a processing unit that performs processing for reading out from the camera and setting the target shutter speed of each camera.
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