JP2013149218A - Image generation device and operation support system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image generation device for more easily grasping a distance to an object on an output image to be generated by using a spatial model or its size.SOLUTION: An image generation device 100 for generating a processing object image as the object of image conversion processing for obtaining an output image which is the circumferential image of a shovel 60 on the basis of an input image picked up by a camera 2 attached to the shovel 60 includes: coordinate association means 10 for associating coordinates on an input image plane R4 on which the input image is positioned and coordinates in a spatial model MD to which the input image is projected and coordinates on a processing object image plane R3 on which the processing object image is positioned, that is, the processing object image plane R3 to which the image projected to the spatial model MD is re-projected with each other; and auxiliary image setting means 12 for setting an auxiliary line SL1 displayed so as to be superimposed on the output image on the spatial model MD.

Description

本発明は、被操作体に取り付けられたカメラが撮像した入力画像に基づいて出力画像を生成する画像生成装置及びその装置を用いた操作支援システムに関する。   The present invention relates to an image generation apparatus that generates an output image based on an input image captured by a camera attached to an object to be operated, and an operation support system using the apparatus.

従来、作業用車両の上部旋回体の後部に設けた1台のカメラが出力するカメラ画像に、上部旋回体の旋回中心を中心とする円弧で表される距離表示ラインを重畳表示する後方視野表示装置が知られている(特許文献1参照。)。このようにして重畳表示される距離表示ラインにより、後方視野表示装置は、出力画像に現れる像の上部旋回体からの距離を操作者がより正確に把握できるようにしている。   Conventionally, a rear view display that superimposes a distance display line represented by an arc centered on the turning center of the upper turning body on a camera image output by one camera provided at the rear of the upper turning body of the work vehicle. An apparatus is known (see Patent Document 1). With the distance display line superimposed and displayed in this way, the rear visual field display device enables the operator to more accurately grasp the distance from the upper swing body of the image appearing in the output image.

一方で、本出願人は、建設機械に搭載されたカメラが撮像した画像を、その建設機械を囲む空間モデルに投影し、その空間モデルに投影した画像を用いて、路面を真上から見た状態を仮想的に映し出す路面画像と水平方向を映し出す水平画像とを組み合わせた出力画像を生成する画像生成装置を提案している(特許文献1参照。)。この画像生成装置は、路面画像と水平画像とを組み合わせた出力画像を生成することにより、建設機械と周辺障害物との位置関係を操作者が直感的に把握できるようにしている。   On the other hand, the present applicant projected an image captured by a camera mounted on a construction machine onto a space model surrounding the construction machine, and viewed the road surface from directly above using the image projected onto the space model. An image generation apparatus that generates an output image that combines a road surface image that virtually reflects a state and a horizontal image that reflects a horizontal direction has been proposed (see Patent Document 1). This image generating apparatus generates an output image that combines a road surface image and a horizontal image, so that an operator can intuitively grasp the positional relationship between a construction machine and a peripheral obstacle.

特開2005−188160号公報JP-A-2005-188160 特開2011−223411号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-223411

特許文献1の距離表示ラインのように、特許文献2の画像生成装置が生成する出力画像上に補助的な画像情報を重畳表示することは、建設機械と周辺障害物との位置関係を操作者が把握する上で有効であると考えられる。   Like the distance display line of Patent Document 1, superimposing and displaying auxiliary image information on the output image generated by the image generating apparatus of Patent Document 2 is a function of determining the positional relationship between the construction machine and the surrounding obstacle. Is considered effective in understanding.

しかしながら、特許文献1に記載の距離表示ラインは、投影処理が施されていない生のカメラ画像にそのまま重畳表示されるラインである。そのため、距離表示ラインは、特許文献2に記載されるような、路面画像と水平画像とを組み合わせた出力画像には適合し得ない。仮に重畳表示した場合には、歪な形のラインを提示することとなり、かえって操作者を混乱させてしまうおそれがあるためである。   However, the distance display line described in Patent Document 1 is a line that is directly superimposed on a raw camera image that has not been subjected to projection processing. Therefore, the distance display line cannot be adapted to an output image combining a road surface image and a horizontal image as described in Patent Document 2. This is because, if superimposed display is performed, a distorted line is presented, which may confuse the operator.

上述の点に鑑み、本発明は、空間モデルを用いて生成される出力画像上の物体までの距離やその大きさをより把握し易くする画像生成装置及びその装置を用いた操作支援システムを提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention provides an image generation apparatus that makes it easier to grasp the distance to an object on the output image generated using a spatial model and the size thereof, and an operation support system using the apparatus. The purpose is to do.

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る画像生成装置は、被操作体に取り付けられる撮像手段が撮像した入力画像に基づいて、前記被操作体の周囲画像である出力画像を得るための画像変換処理の対象となる処理対象画像を生成する画像生成装置であって、前記入力画像が位置する入力画像平面における座標と、前記入力画像が投影される空間モデルにおける座標と、前記処理対象画像が位置する処理対象画像平面であり前記空間モデルに投影された画像が再投影される処理対象画像平面における座標とを対応付ける座標対応付け手段と、前記出力画像上に重畳表示される補助画像を前記空間モデル上に設定する補助画像設定手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, an image generation apparatus according to an embodiment of the present invention generates an output image that is a surrounding image of an operated object based on an input image captured by an imaging unit attached to the operated object. An image generation device that generates a processing target image to be subjected to image conversion processing to obtain, the coordinates in the input image plane where the input image is located, the coordinates in the spatial model on which the input image is projected, A coordinate associating means for associating coordinates on the processing target image plane on which the processing target image is located and on which the image projected on the space model is re-projected; and an auxiliary display superimposed on the output image And auxiliary image setting means for setting an image on the space model.

また、本発明の実施例に係る操作支援システムは、被操作体の移動又は操作を支援する操作支援システムであって、上述の画像生成装置と、前記被操作体を移動させ或いは操作するための操作室に設置され、該画像生成装置が生成する出力画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。   An operation support system according to an embodiment of the present invention is an operation support system that supports movement or operation of an object to be operated, for moving or operating the above-described image generation device and the object to be operated. And a display unit that is installed in an operation room and displays an output image generated by the image generation apparatus.

上述の手段により、本発明は、空間モデルを用いて生成される出力画像上の物体までの距離やその大きさをより把握し易くする画像生成装置及びその装置を用いた操作支援システムを提供することができる。   With the above-described means, the present invention provides an image generation apparatus that makes it easier to grasp the distance to the object on the output image generated using the spatial model and the size thereof, and an operation support system using the apparatus. be able to.

本発明に係る画像生成装置の構成例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structural example of the image generation apparatus which concerns on this invention. 画像生成装置が搭載されるショベルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the shovel mounted with an image generation apparatus. 入力画像が投影される空間モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the space model on which an input image is projected. 空間モデルと処理対象画像平面との間の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a space model and a process target image plane. 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。It is a figure for demonstrating matching with the coordinate on an input image plane, and the coordinate on a space model. 座標対応付け手段による座標間の対応付けを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the matching between the coordinates by a coordinate matching means. 平行線群の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a parallel line group. 補助線群の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of an auxiliary line group. 処理対象画像生成処理及び出力画像生成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process target image generation process and an output image generation process. 出力画像の表示例(その1)である。It is a display example (the 1) of an output image. 出力画像の表示例(その2)である。It is a display example (the 2) of an output image. 空間モデル上に設定される補助画像の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the auxiliary image set on a space model.

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、本発明に係る画像生成装置の構成例100を概略的に示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example 100 of an image generation apparatus according to the present invention.

画像生成装置100は、例えば、建設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運転者に提示する装置であって、制御部1、カメラ2、入力部3、記憶部4、及び表示部5で構成される。   The image generation apparatus 100 is an apparatus that generates an output image based on an input image captured by a camera 2 mounted on a construction machine and presents the output image to a driver, for example, a control unit 1, a camera 2, An input unit 3, a storage unit 4, and a display unit 5 are included.

図2は、画像生成装置100が搭載されるショベル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 the excavator 60 on which the image generating apparatus 100 is mounted. The excavator 60 is configured such that the upper swing body 63 is placed on the crawler-type lower traveling body 61 via the swing mechanism 62. It is mounted so as to be pivotable around the pivot 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)を備えている。なお、キャブ64内の運転者が視認し易い位置には表示部5が設置されているものとする。   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. ). In addition, the display part 5 shall be installed in the position in the cab 64 where the driver | 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って、例えば、後述する座標対応付け手段10、出力画像生成手段11、補助画像設定手段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), etc. A program corresponding to each of the attaching means 10, the output image generating means 11, and the auxiliary image setting means 12 is stored in a ROM or NVRAM, and the CPU executes a process corresponding to each means while using the RAM as a temporary storage area.

カメラ2は、ショベル60の周辺を映し出す入力画像を取得するための装置であり、例えば、キャブ64にいる運転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(図2参照。)、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を備えた右側方カメラ2R及び後方カメラ2Bである。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 periphery of the excavator 60. For example, the camera 2 is attached to the right side surface and the rear surface of the upper swing body 63 so as to be able to capture an image of a blind spot of the driver in the cab 64. (See FIG. 2), a right side camera 2R and a rear camera 2B provided with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). 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に対して出力するが、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こととなる。   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. Although it is output, an input image in which the apparent distortion or tilt is not corrected may be output 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、建設機械のキャブ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 a cab 64 (see FIG. 2) of a construction machine. Display an image.

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辺障害物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、その出力画像を運転者に提示するようにしてもよい。   Further, the image generating 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 obstacles and a sense of distance can be intuitively grasped. After generating the output image to be performed, the output image may be presented to the driver.

「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、アフィン変換、歪曲変換、視点変換処理等である。)の対象となる画像であり、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。)を含む入力画像を画像変換処理で用いる場合に、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得られる、画像変換処理に適した画像である。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 generated based on an input image and that is a target of image conversion processing (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.). When an input image including a horizontal image (for example, an empty portion) is used in an image conversion process with an image captured from above by a camera that captures the image from above, the horizontal image is The input image is projected onto a predetermined spatial model so that it is not unnaturally displayed (for example, the sky part is not treated as being on the ground surface), and then the projected image projected onto the spatial model is changed to another two. It is an image suitable for image conversion processing, which is obtained by reprojecting onto a 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、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(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。)を含む、一又は複数の平面若しくは曲面で構成される、入力画像の投影対象である。   The “spatial model” is a plane or curved surface other than the processing target image plane that is the plane on which the processing target image is located (for example, a plane parallel to the processing target image plane or an angle with the processing target image plane). A plane or a curved surface to be formed), and a projection target of an input image composed of one or a plurality of planes or curved surfaces.

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(A)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(B)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. FIG. 3A illustrates a relationship between the excavator 60 and the spatial model MD when the excavator 60 is viewed from the side. FIG. 3B shows the relationship between the excavator 60 and the space model MD when the excavator 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、その底面内部の平面領域R1とその側面(壁面)内部の曲面領域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 (wall 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、部分円筒形状、半円筒形状、及び円筒形状の何れであってもよいものとする。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 has a partial cylindrical shape, a semi-cylindrical shape, And any of cylindrical shapes. 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り、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、射影方式等のカメラ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、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 means 10 is a means 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. For example, various parameters relating to the camera 2 such as optical center, focal length, CCD size, optical axis direction vector, camera horizontal direction vector, projection method, etc., which are set in advance or input via the input unit 3 And the coordinates on the input image plane, the coordinates on the space model MD, and the processing target image based on the predetermined positional relationship among the input image plane, the spatial model MD, and the processing target image plane R3. The coordinates on the plane R3 are associated with each other, and the corresponding relationship is stored 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.

出力画像生成手段11は、出力画像を生成するための手段であり、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、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に記憶し、座標対応付け手段10がその値を記憶した入力画像・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(例えば、輝度値、色相値、彩度値等である。)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。   The output image generation unit 11 is a unit for generating an output image. For example, by performing scale conversion, affine conversion, or distortion conversion on the processing target image, the coordinates on the processing target image plane R3 and the output image are changed. The input image / space model in which the coordinates on the output image plane that is positioned are associated, the correspondence is stored in the processing target image / output image correspondence map 42 of the storage unit 4, and the value is stored in the coordinate association means 10. With reference to the correspondence map 40 and the spatial model / processing object image correspondence map 41, the value of each pixel in the output image (for example, the luminance value, hue value, saturation value, etc.) and the value of each pixel in the input image. To generate an output image.

また、出力画像生成手段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、射影方式等の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、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に記憶し、座標対応付け手段10がその値を記憶した入力画像・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(例えば、輝度値、色相値、彩度値等である。)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 output image generation means 11 is preset or input via the input unit 3, 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. The coordinates on the processing target image plane R3 and the coordinates on the output image plane where the output image is located are associated with each other based on various parameters such as the processing target image / output image correspondence map 42 in the storage unit 4. And the values of each pixel in the output image (for example, the luminance value) while referring to the input image / spatial model correspondence map 40 and the spatial model / processing object image correspondence map 41 stored by the coordinate matching means 10. , Hue value, saturation value, etc.) and the value of each pixel in the input image are associated with each other to generate an output image.

なお、出力画像生成手段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 output 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、出力画像生成手段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、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(例えば、輝度値、色相値、彩度値等である。)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、出力画像生成手段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 output image generation unit 11 associates the coordinates on the space model MD with the coordinates on the output image plane in accordance with the applied image conversion process, and the input image / space model. With reference to the correspondence map 40, the output image is generated by associating the value of each pixel in the output image (for example, luminance value, hue value, saturation value, etc.) with the value of each pixel in the input image. In this case, the output 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. To do.

補助画像設定手段12は、空間モデルMD上に補助画像を設定するための手段である。   The auxiliary image setting unit 12 is a unit for setting an auxiliary image on the space model MD.

「補助画像」とは、出力画像に重畳される画像であり、操作者が出力画像の内容を把握するのを補助する。補助画像は、例えば、補助線、補助円、補助多角形等を含む。   The “auxiliary image” is an image superimposed on the output image, and assists the operator in grasping the contents of the output image. The auxiliary image includes, for example, an auxiliary line, an auxiliary circle, an auxiliary polygon, and the like.

具体的には、補助画像設定手段12は、例えば、空間モデルMDの平面領域R1及び曲面領域R2の少なくとも一方に補助画像を設定する。空間モデルMD上に設定された補助画像に含まれる空間モデルMD上の座標は、その補助画像に含まれない座標と同様に、座標対応付け手段10によって入力画像平面上の座標及び処理対象画像平面R3上の座標に対応付けられ、さらに、出力画像生成手段11によって出力画像平面上の座標に対応付けられる。但し、出力画像生成手段11は、補助画像に含まれる座標に対応する出力画像平面上の座標の画素値については、出力画像平面上の他の座標の画素値の決め方とは異なる画素値の決め方を採用する。具体的には、出力画像生成手段11は、入力画像における画素値をそのまま出力画像における画素値に関連付ける代わりに、所定の画素値、又は、その入力画像における画素値に所定の修正を加えた画素値を関連付けて出力画像を生成する。なお、所定の画素値は、出力画像上で補助画像を際立たせるための画素値である。また、所定の修正は、出力画像上で補助画像を際立たせるための修正であり、例えば、輝度値、色相値、彩度値等の調整を含む。   Specifically, the auxiliary image setting unit 12 sets an auxiliary image in at least one of the plane region R1 and the curved surface region R2 of the space model MD, for example. The coordinates on the spatial model MD included in the auxiliary image set on the spatial model MD are coordinated on the input image plane and the processing target image plane by the coordinate association unit 10 in the same manner as the coordinates not included in the auxiliary image. Corresponding to the coordinates on R3, the output image generating means 11 further associates with the coordinates on the output image plane. However, the output image generation unit 11 determines the pixel value of the coordinate on the output image plane corresponding to the coordinate included in the auxiliary image different from the method of determining the pixel value of the other coordinate on the output image plane. Is adopted. Specifically, the output image generation unit 11 does not directly associate the pixel value in the input image with the pixel value in the output image, but instead a predetermined pixel value or a pixel obtained by adding a predetermined correction to the pixel value in the input image. An output image is generated by associating values. The predetermined pixel value is a pixel value for making the auxiliary image stand out on the output image. The predetermined correction is a correction for making the auxiliary image stand out on the output image, and includes adjustment of a luminance value, a hue value, a saturation value, and the like, for example.

次に、座標対応付け手段10及び出力画像生成手段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 output 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り、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、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ものとする。   FIG. 5 is a diagram for explaining the correspondence between the coordinates on the input image plane and the coordinates on the space model. The input image plane of the camera 2 has UVW orthogonal coordinates with the optical center C of the camera 2 as the origin. The space 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、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、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(符号「−」は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。)にそれぞれ一致させるようXYZ座標系を回転させる。   First, the coordinate association unit 10 converts the coordinates on the space model (coordinates on the XYZ coordinate system) into coordinates on the input image plane (coordinates on the UVW coordinate system), so that the origin of the XYZ coordinate system is optically converted. After moving parallel to the center C (the origin of the UVW coordinate system), the X axis is the U axis, the Y axis is the V axis, and the Z axis is the -W axis (the sign "-" indicates that the direction is reversed) This means that the XYZ coordinate system is rotated so that the UVW coordinate system coincides with the + W direction in front of the camera and the XYZ coordinate system in the −Z direction vertically below.

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座標系を有することとなるので、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こととなる。   When there are a plurality of cameras 2, each of the cameras 2 has an individual UVW coordinate system. Therefore, the coordinate association unit 10 uses an XYZ coordinate system in parallel with each of the plurality of UVW coordinate systems. It will be moved and rotated.

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ので、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. Since it is realized by rotating to coincide with the axis, the coordinate matching means 10 can combine these two rotations into one rotation calculation by describing this transformation in Hamilton's quaternion. it can.

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し、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 surface extending between the vector A and the vector B as an axis. If the angle is θ, from the inner product of the vector A and the vector B, the angle θ is

で表されることとなる。 It will be expressed as

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.

で表されることとなる。 It will be expressed as

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,

を満たす超複素数であり、本実施例において、四元数Qは、実成分をt、純虚成分をa、b、cとして、 In this embodiment, the quaternion Q is represented by t as a real component and a, b, and c as pure imaginary components.

で表されるものとし、四元数Qの共役四元数は、 The conjugate quaternion of the quaternion Q is

で表されるものとする。 It shall be represented by

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、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. For example, an arbitrary point S (sx, sy, sz) can be expressed as an arbitrary unit vector. A point D (ex, ey, ez) when rotated by an angle θ with C (l, m, n) as an axis can be expressed as follows.

ここで、本実施例において、Z軸を−W軸に一致させる回転を表す四元数をQzとすると、XYZ座標系におけるX軸上の点Xは、点X'に移動させられるので、点X'は、 Here, in this embodiment, if the quaternion representing the rotation that makes the Z axis coincide with the −W axis is Qz, the point X on the X axis in the XYZ coordinate system is moved to the point X ′. X '

で表されることとなる。 It will be expressed as

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"

で表されることとなる。 It will be expressed as

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

で表されることとなり、四元数Rがカメラ2のそれぞれで不変であることから、座標対応付け手段10は、以後、この演算を実行するだけで空間モデル(XYZ座標系)上の座標を入力画像平面(UVW座標系)上の座標に変換することができる。 Since the quaternion R is invariable in each of the cameras 2, the coordinate association unit 10 thereafter performs the above calculation to obtain the coordinates on the space model (XYZ coordinate system). It can be converted into coordinates on the input image plane (UVW coordinate system).

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、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。   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 determines the optical center C (coordinates on the UVW coordinate system) of the camera 2 and the space. An incident angle α formed by a line segment CP ′ connecting an arbitrary coordinate P on the model with a coordinate P ′ represented in the UVW coordinate system and the optical axis G of the camera 2 is calculated.

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、平面Hと光軸Gとの交点Eと座標P'とを結ぶ線分EP'と、平面HにおけるU'軸とが形成する偏角φ、及び線分EP'の長さを算出する。   In addition, the coordinate association unit 10 includes an intersection E between the plane H and the optical axis G, and a coordinate P ′ in a plane H that is parallel to the input image plane R4 (for example, CCD plane) of the camera 2 and includes the coordinate P ′. Are calculated, and the deviation angle φ formed by the line segment EP ′ connecting the two and the U ′ axis in the plane H, and the length of the line segment EP ′.

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ので、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 optical system of the camera, the image height h is usually a function of the incident angle α and the focal length f. Therefore, the coordinate matching means 10 performs normal projection (h = ftanα) and orthographic projection (h = fsinα). Image height by selecting an appropriate projection method such as stereo projection (h = 2 ftan (α / 2)), equisolid angle projection (h = 2 fsin (α / 2)), equidistant projection (h = fα), etc. Calculate 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とにより、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. By dividing, the coordinates P (P ′) on the space model MD can be associated 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、   If the pixel size per pixel in the U-axis direction of the input image plane R4 is aU and the pixel size per pixel in the V-axis direction of the input image plane R4 is aV, the coordinates P (P The coordinates (u, v) on the input image plane R4 corresponding to ') are

で表されることとなる。 It will be expressed as

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り、図6(A)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って、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, and FIG. 6A shows an input image plane R4 of the camera 2 that employs a normal projection (h = ftanα) as an example. FIG. 6 is a diagram showing a correspondence relationship between the coordinates on the upper surface and the coordinates on the space model MD, and the coordinate associating means 10 displays the coordinates on the input image plane R4 of the camera 2 and the space model MD corresponding to the coordinates. Both the coordinates are made to correspond to each other so that each of the line segments connecting the coordinates passes through the optical center C of the camera 2.

図6(A)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 FIG. 6A, 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 inputs the image 2 R4 of the camera 2. The upper coordinate K2 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に対応付けるようにする。   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.

図6(B)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り、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を導入し、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。   FIG. 6B is a diagram showing 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, and the coordinate association unit 10 is positioned on the XZ plane. The parallel line group PL that forms an angle β with the processing target image plane R3 is introduced, and the coordinates on the curved surface region R2 of the spatial model MD and the processing target image corresponding to the coordinates are introduced. The coordinates on the plane R3 are associated with each other such that the coordinates are on one of the parallel line groups PL.

図6(B)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ようにする。   In the example of FIG. 6B, the coordinate matching means 10 assumes that the coordinate L2 on the curved surface region R2 of the space model MD and the coordinate M2 on the processing target image plane R3 are on a common parallel line, and both coordinates are obtained. Make it correspond.

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が可能であるが、図6(B)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ので、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ものとなっている。   The coordinate association means 10 can associate the coordinates on the plane area R1 of the spatial 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. However, in the example of FIG. 6B, since the plane area R1 and the processing target image plane R3 are a common plane, the coordinates L1 on the plane area R1 of the spatial model MD and the processing target image plane R3 The coordinate M1 has 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 R3. It is stored in the spatial model / processing object image correspondence map 41.

図6(C)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り、出力画像生成手段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。   FIG. 6C 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 that adopts the normal projection (h = ftanα) as an example. The output image generation means 11 passes through the optical center CV of the virtual camera 2V 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. In this way, the two coordinates are associated with each other.

図6(C)の例では、出力画像生成手段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 FIG. 6C, the output image generation unit 11 associates the coordinates N1 on the output image plane R5 of the virtual camera 2V with the coordinates M1 on the processing target image plane R3 (plane area R1 of the space model MD). The coordinate N2 on the output image plane R5 of the virtual camera 2V 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、出力画像生成手段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に対応付けるようにする。   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 output 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、出力画像生成手段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 output image generation means 11 is a predetermined function (for example, orthographic projection (h = fsin α), stereoscopic projection (h = 2 ftan (α / 2)), 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、出力画像生成手段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に記憶し、座標対応付け手段10が記憶した入力画像・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 output 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 R3. Each of the output images is stored in the processing target image / output image correspondence map 42 in association with each other in the output image while referring to the input image / spatial model correspondence map 40 and the spatial model / processing target image correspondence map 41 stored by the coordinate matching means 10. An output image is generated by associating the pixel value with the value of each pixel in the input image.

なお、図6(D)は、図6(A)〜図6(C)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。   FIG. 6D is a combination of FIGS. 6A to 6C. The camera 2, the virtual camera 2V, the plane area R1 and the curved area R2 of the space model MD, and the processing target. The mutual positional relationship of image plane R3 is shown.

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(A)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り、図7(B)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(A)及び図7(B)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ものとし、図7(A)における座標La〜Ldのそれぞれの間隔は、図7(B)における座標La〜Ldのそれぞれの間隔と等しいものとする。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ものとする。なお、この場合のZ軸を「再投影軸」と称することとする。   FIG. 7A is a diagram in the case where the angle β is formed between the parallel line group PL positioned on the XZ plane and the processing target image plane R3, and FIG. 7B is the diagram on the XZ plane. It is a figure in case angle (beta) 1 ((beta) 1> (beta)) is formed between the parallel line group PL and the process target image plane R3. Also, each of the coordinates La to Ld on the curved surface region R2 of the spatial model MD in FIGS. 7A and 7B corresponds to the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3, respectively. Assume that the intervals between the coordinates La to Ld in FIG. 7A are equal to the intervals between the coordinates La to Ld 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. It shall be. In this case, the Z axis is referred to as a “reprojection axis”.

図7(A)及び図7(B)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(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 FIGS. 7A and 7B, the distance between the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3 is such that the angle between the parallel line group PL and the processing target image plane R3 is the same. As it increases, it decreases linearly (it 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(A)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り、図8(B)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(A)及び図8(B)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ものとし(図8(A)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。)、図8(A)における座標La〜Ldのそれぞれの間隔は、図8(B)における座標La〜Ldのそれぞれの間隔と等しいものとする。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ものとする。なお、図7と同様、この場合のZ軸を「再投影軸」と称することとする。   FIG. 8A is a diagram in the case where all of the auxiliary line groups AL located on the XZ plane extend from the start point T1 on the Z axis toward the processing target image plane R3, and FIG. It is a figure in case all the line groups AL extend toward the process target image plane R3 from the starting point T2 (T2> T1) on the Z axis. 8A and 8B, the coordinates La to Ld on the curved surface region R2 of the spatial model MD correspond to the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3 ( In the example of FIG. 8A, the coordinates Mc and Md are not shown because they are outside the region of the processing target image plane R3.) The intervals between the coordinates La to Ld in FIG. It is assumed that the interval between the coordinates La to Ld in 8 (B) is equal. 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. It shall be. As in FIG. 7, the Z axis in this case is referred to as a “reprojection axis”.

図8(A)及び図8(B)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(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 FIGS. 8A and 8B, the distance between the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3 is the distance (high) between the starting point of the auxiliary line group AL and the origin O. As the distance between the curved surface region R2 of the space model MD and each of the coordinates Ma to Md is larger, the width of reduction of each interval is larger. 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ので、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. Since 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, the road surface image in the vicinity of the excavator 60 Without affecting the excavator 60 (virtual image when viewed from directly above), an object located in the periphery of the excavator 60 (an object in the image when viewed in the horizontal direction from the excavator 60) can be quickly and flexibly 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ものとする。   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, it is assumed that 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し、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し、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 obtains an angle formed between the parallel line group PL and the processing target image plane R3, and the parallel line group PL extending from one coordinate on the processing target image plane R3. One point that intersects the curved surface region R2 of the space model MD is calculated, and a coordinate on the curved surface region R2 corresponding to the calculated point is set to one on the curved surface region R2 corresponding to the one coordinate on the processing target image plane R3. The coordinates are derived as coordinates, and the corresponding relationship is stored in the space 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の座標を取得し、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し、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), is a line segment extending from one coordinate on the space model MD, and the optical center A point where the line segment passing through C intersects the input image plane R4 is calculated, and the coordinates on the input image plane R4 corresponding to the calculated point are set on the input image plane R4 corresponding to the one coordinate on the space model MD. And the corresponding relationship 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し(ステップS3)、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の処理を繰り返すようにする。   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 all the coordinates are still set. Are determined to be not associated (NO in step S3), the processes in steps S1 and S2 are 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、出力画像生成手段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 it is determined that all the coordinates are associated (YES in step S3), the control unit 1 ends the processing target image generation process, starts the output image generation process, and outputs the output image generation unit 11. Thus, the coordinates on the processing target image plane R3 are associated with the coordinates on the output image plane R5 (step S4).

具体的には、出力画像生成手段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し、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 output image generation unit 11 generates an output image by performing scale conversion, affine conversion, or distortion conversion on the processing target image, and is determined by the content of the applied scale conversion, affine conversion, or distortion conversion. The correspondence relationship between the coordinates on the processing target image plane R3 and the coordinates on the output image plane R5 is stored in the processing target image / output image correspondence map 42.

或いは、出力画像生成手段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 output 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、出力画像生成手段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の座標を取得した上で、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し、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 an output image using the virtual camera 2V that employs normal projection (h = ftanα), the output image generation unit 11 acquires the coordinates of the optical center CV of the virtual camera 2V, A line segment extending from one coordinate on the output image plane R5 and calculating a point where a line segment passing through the optical center CV intersects the processing target image plane R3, and on the processing target image plane R3 corresponding to the calculated point. The coordinates may be derived as one coordinate on the processing target image plane R3 corresponding to the one coordinate on the output image plane R5, and the correspondence relationship may be stored in the processing target image / output image correspondence map 42.

その後、制御部1は、出力画像生成手段11により、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を参照しながら入力画像平面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り、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、出力画像生成手段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(例えば、平均値、最大値、最小値、中間値等である。)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するようにしてもよい。   After that, the control unit 1 uses the output image generation unit 11 to refer 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. Correspondence between coordinates on R4 and coordinates on space model MD, correspondence between coordinates on space model MD and coordinates on processing target image plane R3, and coordinates on processing target image plane R3 and output image plane R5 The correspondence with the upper coordinates is traced, and 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 are acquired. Then, the acquired value is adopted as the value of each coordinate on the corresponding output image plane R5 (step S5). When a plurality of coordinates on the plurality of input image planes R4 correspond to one coordinate on the output image plane R5, the output image generation unit 11 respectively outputs the plurality of coordinates on the plurality of input image planes R4. A statistical value (for example, an average value, a maximum value, a minimum value, an intermediate value, or the like) based on the value of L is derived, and the statistical value is adopted as the value of the one coordinate on the output image plane R5. Good.

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し(ステップS6)、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の処理を繰り返すようにする。   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 all the coordinate values are still associated. If it is determined that it is not attached (NO in step S6), the processes in steps S4 and S5 are 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し、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"を"空間モデル上の座標"で読み替えるものとする。   Note that, when the processing target image is not generated, the image generation apparatus 100 omits the processing target image generation processing, and sets “coordinates on the processing target image plane” in step S4 in the output image generation processing to “on the spatial model”. It shall be read as "coordinates".

以上の構成により、画像生成装置100は、建設機械と周辺障害物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 construction machine and the surrounding obstacle.

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とにより、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、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(この場合には、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が、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。)、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。   Further, the image generation apparatus 100 associates coordinates on the processing target image plane R3 from the processing target image plane R3 to the input image plane R4 through the spatial model MD, thereby obtaining the coordinates on the processing target image plane R3. One or more coordinates on R4 can be reliably associated, and compared with a case where coordinates are associated in the order from the input image plane R4 to the processing target image plane R3 via the spatial model MD (in this case) Can reliably correspond each coordinate on the input image plane R4 to one or a plurality of coordinates on the processing target image plane R3. However, a part of the coordinates on the processing target image plane R3 is part of the input image plane R4. In some cases, the coordinates may not be associated with any of the above coordinates, and in such a case, it is necessary to perform interpolation processing or the like on a part of the coordinates on the processing target image plane R3). It is possible to rapidly generate.

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し、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して、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から水平方向に周辺を見た画像(処理対象画像平面R3における画像)とを同時に表示している。   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. Then, an image conversion process (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion process, etc.) is performed on the generated processing target image to generate an output image, and the vicinity of the excavator 60 can be seen from above. An image looking down (image in the plane region R1) and an image of the periphery viewed from the excavator 60 in the horizontal direction (image in the processing target image plane R3) are displayed at the same time.

なお、出力画像は、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ものとする。   When the image generation apparatus 100 does not generate the processing target image, the output image is generated by performing image conversion processing (for example, viewpoint conversion processing) on the image projected on the space model MD. Shall.

また、出力画像は、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ており、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。   The output 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, and the center CTR of the circle is on the cylindrical central axis of the space model MD and the excavator 60 is turned. It is generated so as to be on the axis PV, and is displayed so as to rotate about its 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メートルであり、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、作業員である。)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。   The radius of the space model MD is, for example, 5 meters, and 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 turning of the shovel 60. When an object (for example, a worker) exists at a position away from the center by a maximum reachable distance (for example, 12 meters) of the excavation attachment E, the object is sufficiently large (for example, 7) It can be set to be displayed.

更に、出力画像は、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するようにしてもよい。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、出力画像は、方位等の各種情報を含む額縁画像をその周囲に配置するようにしてもよい。   Further, the output image may be a CG image of the excavator 60 arranged 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. Note that a frame image including various kinds of information such as an orientation may be arranged around the output image.

次に、図11及び図12を参照しながら、補助画像設定手段12が設定する補助画像について説明する。   Next, an auxiliary image set by the auxiliary image setting unit 12 will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

図11は、ショベル60に搭載された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)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。また、図12は、空間モデルMD上に設定される補助画像の位置を示す図であり、空間モデルMDを斜め上方から見たときのカメラ2と空間モデルMDとの間の位置関係を示す。   FIG. 11 shows input images of the three cameras 2 (left side camera 2L, right side camera 2R, and rear camera 2B) mounted on the excavator 60, and output images generated using these input images. FIG. FIG. 12 is a diagram showing the position of the auxiliary image set on the space model MD, and shows the positional relationship between the camera 2 and the space model MD when the space model MD is viewed obliquely from above.

本実施例では、図11に示すように、画像生成装置100は、それら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。そして、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。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路面画像(平面領域R1における画像)と、ショベル60から水平方向に周辺を見た水平画像(処理対象画像平面R3における画像)とを同時に表示する。   In the present embodiment, as illustrated in FIG. 11, the image generation apparatus 100 projects the input images of the three cameras 2 onto the plane region R1 and the curved surface region R2 of the spatial model MD, and then processes the target image. The image to be processed is generated by reprojecting on the plane R3. 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 a road surface image (image in the plane region R1) looking down from the vicinity of the excavator 60 from the sky, and a horizontal image (in the processing target image plane R3) viewed from the excavator 60 in the horizontal direction. Image) at the same time.

また、画像生成装置100は、ショベル60のCG画像を出力画像上に重畳表示する。具体的には、図11に示すように、画像生成装置100は、ショベル60のCG画像の前方が表示部5の画面上方と一致し、且つ、その旋回中心が空間モデルの中心と一致するように、ショベル60のCG画像を配置する。   In addition, the image generation device 100 superimposes and displays the CG image of the excavator 60 on the output image. Specifically, as illustrated in FIG. 11, the image generation apparatus 100 allows the front of the CG image of the excavator 60 to coincide with the upper part of the screen of the display unit 5 and the turning center thereof to coincide with the center of the space model. The CG image of the excavator 60 is arranged on the screen.

また、本実施例では、図12に示すように、円筒状の空間モデルMDの円筒中心軸は、再投影軸及びショベル60の旋回軸PV(Z軸)に一致する。また、後方カメラ2Bの光軸G1、右側方カメラ2Rの光軸G2、及び左側方カメラ2Lの光軸G3はそれぞれ、空間モデルMDの平面領域R1及び処理対象画像平面R3が位置する平面(XY平面)と交差する。具体的には、後方カメラ2Bの光軸G1、右側方カメラ2Rの光軸G2、及び左側方カメラ2Lの光軸G3は、鉛直線との間に角度γを形成する。さらに、後方カメラ2B、右側方カメラ2R、及び左側方カメラ2Lのそれぞれ(例えばレンズの前側主点である。)からその円筒中心軸(再投影軸)に下ろした垂線は互いに交差する。すなわち、本実施例では、後方カメラ2B、右側方カメラ2R、及び左側方カメラ2Lは、XY平面と平行な平面(以下、「カメラ平面」とする。)上に位置し、カメラ平面のXY平面からの高さはHcである。   In this embodiment, as shown in FIG. 12, the cylindrical central axis of the cylindrical space model MD coincides with the reprojection axis and the pivot axis PV (Z axis) of the excavator 60. The optical axis G1 of the rear camera 2B, the optical axis G2 of the right camera 2R, and the optical axis G3 of the left camera 2L are planes (XY) where the plane area R1 of the spatial model MD and the processing target image plane R3 are located, respectively. Intersect the plane). Specifically, the optical axis G1 of the rear camera 2B, the optical axis G2 of the right side camera 2R, and the optical axis G3 of the left side camera 2L form an angle γ with the vertical line. Furthermore, the perpendiculars drawn from the rear camera 2B, the right camera 2R, and the left camera 2L (for example, the front principal point of the lens) to the cylindrical central axis (reprojection axis) intersect each other. That is, in this embodiment, the rear camera 2B, the right side camera 2R, and the left side camera 2L are located on a plane parallel to the XY plane (hereinafter referred to as “camera plane”), and are the XY plane of the camera plane. The height from is Hc.

ここで、補助線SL1の位置及びその効果について説明する。補助線SL1は、補助画像設定手段12によって空間モデルMDの曲面領域R2に設定される補助画像である。本実施例では、補助線SL1は破線で表され、ショベル60を取り囲むように配置される曲面領域R2とカメラ平面との交線である円(交円)の一部(円弧)に相当する。すなわち、補助線SL1は、カメラ2の設置高さに相当するレベルに設定される、歪な部分のない整った円弧状の線分である。交円のうち補助線SL1に含まれない部分は、ショベル60の前方における、入力画像の存在しない領域に対応する。なお、補助線SL1は、ショベル60の前方の入力画像が存在する場合には、交円の全てを含んでいてもよい。   Here, the position of the auxiliary line SL1 and the effect thereof will be described. The auxiliary line SL1 is an auxiliary image set in the curved surface region R2 of the spatial model MD by the auxiliary image setting unit 12. In the present embodiment, the auxiliary line SL1 is represented by a broken line, and corresponds to a part (arc) of a circle (intersection circle) that is an intersection line between the curved surface region R2 disposed so as to surround the excavator 60 and the camera plane. That is, the auxiliary line SL1 is a well-defined arc-shaped line segment that is set at a level corresponding to the installation height of the camera 2 and has no distorted portion. A portion of the intersection circle that is not included in the auxiliary line SL1 corresponds to a region in the front of the excavator 60 where no input image exists. Note that the auxiliary line SL1 may include all of the intersection circles when an input image in front of the excavator 60 is present.

図11に示すように、出力画像における水平画像部分のところに重畳表示される円弧状の補助線SL1は、水平画像部分に映し出される物体とショベル60との間の距離にかかわらず、その物体の頂点が補助線SL1上にあれば、その物体の高さが、カメラ平面の高さと同じHcであることを表す。そのため、ショベル60の操作者は、出力画像に映し出される物体と補助線SL1との位置関係を見ることによって、その物体の大きさ(高さ)が高さHc以上であるか否かを容易に把握することができる。   As shown in FIG. 11, the arc-shaped auxiliary line SL1 superimposed and displayed at the horizontal image portion in the output image is displayed on the object regardless of the distance between the object projected on the horizontal image portion and the excavator 60. If the vertex is on the auxiliary line SL1, it indicates that the height of the object is the same Hc as the height of the camera plane. Therefore, the operator of the excavator 60 can easily determine whether the size (height) of the object is equal to or higher than the height Hc by viewing the positional relationship between the object displayed in the output image and the auxiliary line SL1. I can grasp it.

また、補助線SL1は、後方カメラ2B、右側方カメラ2R、及び左側方カメラ2Lのそれぞれの姿勢のキャリブレーションに利用され得る。具体的には、補助線SL1は、後方カメラ2Bの光軸G1、右側方カメラ2Rの光軸G2、及び左側方カメラ2Lの光軸G3のそれぞれと鉛直線との間に形成される角度のキャリブレーションに利用され得る。   The auxiliary line SL1 can be used for calibration of the postures of the rear camera 2B, the right camera 2R, and the left camera 2L. Specifically, the auxiliary line SL1 has an angle formed between the vertical axis and each of the optical axis G1 of the rear camera 2B, the optical axis G2 of the right camera 2R, and the optical axis G3 of the left camera 2L. Can be used for calibration.

以下に、後方カメラ2Bの光軸G1と鉛直線との間に形成される角度を角度γに調節する方法について説明する。なお、その方法は、右側方カメラ2Rの光軸G2及び左側方カメラ2Lの光軸G3のそれぞれと鉛直線との間に形成される角度を角度γに調節する場合にも同様に適用され得る。   A method for adjusting the angle formed between the optical axis G1 of the rear camera 2B and the vertical line to the angle γ will be described below. The method can be similarly applied to the case where the angle formed between each of the optical axis G2 of the right side camera 2R and the optical axis G3 of the left side camera 2L and the vertical line is adjusted to the angle γ. .

最初に、キャリブレーションを行う作業者は、ショベル60が位置する平面から高さHcのところに設置される目印、例えば、壁面に描かれる水平指示線を後方カメラ2Bで撮像する。このとき、後方カメラ2Bが上部旋回体63の所定位置すなわち高さHcに設置されている場合に、画面上の水平指示線と補助線SL1が一致したときに、後方カメラ2Bの光軸G1と鉛直線との間に形成される角度が角度γとなる。   First, an operator who performs calibration images a mark installed at a height Hc from the plane on which the excavator 60 is located, for example, a horizontal indicator line drawn on a wall surface, with the rear camera 2B. At this time, when the rear camera 2B is installed at a predetermined position of the upper swing body 63, that is, at the height Hc, when the horizontal indicator line on the screen and the auxiliary line SL1 coincide with each other, the optical axis G1 of the rear camera 2B The angle formed with the vertical line is the angle γ.

その後、作業者は、表示部5に映し出された出力画像を見ながら、画面上の水平指示線と補助線SL1とを一致させるように、後方カメラ2Bの設置角度を調節する。なお、後方カメラ2Bの設置角度の調節は、作業者による手動操作で行われてもよく、付属のアクチュエータ等を用いて行われてもよい。このとき、作業者は、ショベル60をある決まった場所に正確に位置決めする必要はなく、ショベル60とその水平指示線が描かれる壁面との間の距離をある決まった値に調整する必要もない。補助線SL1は、水平画像部分に映し出される物体の頂点が補助線SL1上にあれば、その物体の高さが常に高さHcであることを表す線分だからである。このように、水平指示線と補助線SL1とを一致させることは、水平指示線の高さが高さHcであることを確認することを意味し、また、後方カメラ2Bの光軸G1と鉛直線との間に形成される角度が角度γに調節されたことを意味する。   Thereafter, the operator adjusts the installation angle of the rear camera 2B so that the horizontal instruction line on the screen coincides with the auxiliary line SL1 while viewing the output image displayed on the display unit 5. The adjustment of the installation angle of the rear camera 2B may be performed manually by an operator or may be performed using an attached actuator or the like. At this time, the operator does not need to accurately position the excavator 60 at a certain place, and does not need to adjust the distance between the shovel 60 and the wall surface on which the horizontal indicator line is drawn to a certain value. . This is because the auxiliary line SL1 is a line segment indicating that the height of the object is always the height Hc if the vertex of the object displayed in the horizontal image portion is on the auxiliary line SL1. Thus, matching the horizontal indicator line with the auxiliary line SL1 means confirming that the height of the horizontal indicator line is the height Hc, and that the vertical axis is perpendicular to the optical axis G1 of the rear camera 2B. This means that the angle formed with the line is adjusted to the angle γ.

画面上の水平指示線と補助線SL1とが一致したところで、作業者は、後方カメラ2Bの設置角度を固定してキャリブレーションを完了させる。その結果、後方カメラ2Bの光軸G1と鉛直線との間に形成される角度が角度γに固定される。   When the horizontal instruction line on the screen matches the auxiliary line SL1, the worker fixes the installation angle of the rear camera 2B and completes the calibration. As a result, the angle formed between the optical axis G1 of the rear camera 2B and the vertical line is fixed at the angle γ.

このようにして、作業者は、ショベル60を所定の場所に正確に位置決めすることなく、後方カメラ2Bの光軸G1と鉛直線との間の角度を容易且つ迅速に角度γに調節することができる。   In this way, the operator can easily and quickly adjust the angle between the optical axis G1 of the rear camera 2B and the vertical line to the angle γ without accurately positioning the excavator 60 at a predetermined position. it can.

次に、補助線SL2の位置及びその効果について説明する。補助線SL2は、補助線SL1と同様、補助画像設定手段12によって空間モデルMDの曲面領域R2に設定される補助画像である。本実施例では、補助線SL2は点線で表され、ショベル60を取り囲むように配置される曲面領域R2とXY平面との交線である円(交円)の一部(円弧)に相当する。すなわち、補助線SL2は、ショベル60の設置面に相当するレベルに設定される、歪な部分のない整った円弧状の線分である。交円のうち補助線SL2に含まれない部分は、ショベル60の前方における、入力画像の存在しない領域に対応する。なお、補助線SL2は、ショベル60の前方の入力画像が存在する場合には、交円の全てを含んでいてもよい。   Next, the position of the auxiliary line SL2 and the effect thereof will be described. The auxiliary line SL2 is an auxiliary image that is set in the curved surface region R2 of the spatial model MD by the auxiliary image setting unit 12 in the same manner as the auxiliary line SL1. In the present embodiment, the auxiliary line SL2 is represented by a dotted line and corresponds to a part (arc) of a circle (intersection circle) that is an intersection line between the curved surface region R2 and the XY plane disposed so as to surround the excavator 60. That is, the auxiliary line SL2 is a well-defined arc-shaped line segment that is set at a level corresponding to the installation surface of the excavator 60 and has no distorted portion. A portion of the intersection circle that is not included in the auxiliary line SL2 corresponds to a region in front of the excavator 60 where no input image exists. Note that the auxiliary line SL2 may include all of the intersection circles when an input image in front of the excavator 60 is present.

図11に示すように、出力画像における路面画像部分と水平画像部分との間の境界に重畳表示される円弧状の補助線SL2は、水平画像部分に比べて物体までの距離感が掴みやすい路面画像部分の縁を示す。   As shown in FIG. 11, the arc-shaped auxiliary line SL2 superimposed and displayed on the boundary between the road surface image portion and the horizontal image portion in the output image is a road surface on which a sense of distance to the object can be easily grasped compared to the horizontal image portion. Indicates the edge of the image part.

なお、「水平画像部分に比べて距離感が掴みやすい」とは、路面画像部分では、水平画像部分に比べ、ショベル60のCG画像から物体画像までの距離と実際のショベル60から実際の物体までの距離との間に強い相関関係があることを意味する。   Note that “the sense of distance is easier to grasp than the horizontal image portion” means that the distance from the CG image of the excavator 60 to the object image and the actual excavator 60 to the actual object are compared in the road surface image portion compared to the horizontal image portion. This means that there is a strong correlation with the distance.

そのため、ショベル60の操作者は、出力画像に映し出される物体と補助線SL2との位置関係を見ることによって、補助線SL2の内側に存在する物体までの距離を容易に把握することができる。また、補助線SL2は、操作者が、補助線SL2の内側に存在する物体までの距離を把握するようにして補助線SL2の外側に存在する物体までの距離を把握してしまうのを防止することができる。   Therefore, the operator of the shovel 60 can easily grasp the distance to the object existing inside the auxiliary line SL2 by looking at the positional relationship between the object displayed in the output image and the auxiliary line SL2. Further, the auxiliary line SL2 prevents the operator from grasping the distance to the object existing outside the auxiliary line SL2 by grasping the distance to the object existing inside the auxiliary line SL2. be able to.

このように、画像生成装置100は、空間モデルMDを用いて生成される出力画像上に補助線SL1、SL2を重畳表示することによって、出力画像上の物体までの距離やその大きさを操作者がより容易に把握できるようにする。   As described above, the image generation apparatus 100 displays the auxiliary lines SL1 and SL2 on the output image generated using the space model MD, thereby displaying the distance to the object on the output image and the size thereof. Make it easier to grasp.

また、画像生成装置100は、入力画像平面R4ではなく、空間モデルMD上に補助画像を設定するので、入力画像を空間モデルMDへ投影する際の画像の変形の影響を受けることもなく、歪な部分のない整った形状の補助画像を出力画像上に重畳表示することができる。   Further, since the image generation apparatus 100 sets the auxiliary image on the space model MD instead of the input image plane R4, the image generation apparatus 100 is not affected by the deformation of the image when projecting the input image onto the space model MD. It is possible to superimpose and display an auxiliary image having a well-shaped shape without any undesired parts on the output image.

また、画像生成装置100は、処理対象画像平面R3ではなく、空間モデルMD上に補助画像を設定するので、図7及び図8を用いて説明するような効果を補助画像にも反映させることができる。具体的には、画像生成装置100は、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或いは非線形的に拡大或いは縮小されるのに応じて、補助画像の位置を移動させることができる。   Further, since the image generation apparatus 100 sets the auxiliary image on the spatial model MD instead of the processing target image plane R3, the effect described with reference to FIGS. 7 and 8 can be reflected on the auxiliary image. it can. Specifically, the image generating apparatus 100 determines the position of the auxiliary image according to the fact that only the image portion corresponding to the image projected on the curved surface region R2 of the spatial model MD is enlarged or reduced linearly or nonlinearly. Can be moved.

なお、本実施例では、出力画像は、補助線SL1及び補助線SL2の双方を同時に表示するが、補助線SL1及び補助線SL2の何れか一方を表示するようにしてもよい。   In the present embodiment, the output image displays both the auxiliary line SL1 and the auxiliary line SL2 at the same time, but may display either one of the auxiliary line SL1 or the auxiliary line SL2.

また、補助線SL1、SL2の表示には、操作者が容易に識別できるように適切な輝度、色、線種、太さ等が採用される。補助線SL1、SL2を点滅させてもよい。また、補助線SL1、SL2は、例えば、ショベル60の操作内容に応じて表示・非表示が切り替えられてもよい。   In addition, appropriate brightness, color, line type, thickness, and the like are employed for displaying the auxiliary lines SL1 and SL2 so that the operator can easily identify them. The auxiliary lines SL1 and SL2 may be blinked. Further, for example, display / non-display of the auxiliary lines SL1 and SL2 may be switched according to the operation content of the excavator 60.

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(壁面)の2つの平面から構成される空間モデルを採用してもよく、或いは、曲面又は平面としての側面(壁面)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 planes of side surfaces (wall surfaces) may be employed, or a spatial model having only side surfaces (wall surfaces) as curved surfaces or planes may be employed.

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建設機械にカメラと共に搭載され、周囲画像をその運転者に提示しながらその建設機械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に組み込まれているが、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他の被操作体にカメラと共に搭載され、それら他の被操作体の操作を支援する操作支援システムに組み入れられてもよい。   The image generating apparatus 100 is mounted with a camera on a self-propelled construction machine having movable members such as a bucket, an arm, a boom, and a turning mechanism. The image generating apparatus 100 moves and moves the construction machine while presenting a surrounding image to the driver. It is built in an operation support system that supports the operation of these movable members, but it is mounted with other cameras that have movable members such as industrial machines or fixed cranes but do not self-propelled together with the camera. You may incorporate in the operation assistance system which assists operation of another to-be-operated body.

1・・・制御部 2・・・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 10・・・座標対応付け手段 11・・・出力画像生成手段 12・・・補助画像設定手段 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   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control part 2 ... Camera 2R ... Right side camera 2B ... Rear camera 3 ... Input part 4 ... Memory | storage part 5 ... Display part 10 ... Coordinate matching means 11. .. Output image generation means 12... Auxiliary image setting means 40... Input image / space model correspondence map 41... Spatial model / processing object image correspondence map 42 .. processing object image / output image correspondence map 60 ... Excavator 61 ... Lower traveling body 62 ... Turning mechanism 63 ... Upper turning body 64 ... Cab

Claims (5)

被操作体に取り付けられる撮像手段が撮像した入力画像に基づいて、前記被操作体の周囲画像である出力画像を得るための画像変換処理の対象となる処理対象画像を生成する画像生成装置であって、
前記入力画像が位置する入力画像平面における座標と、前記入力画像が投影される空間モデルにおける座標と、前記処理対象画像が位置する処理対象画像平面であり前記空間モデルに投影された画像が再投影される処理対象画像平面における座標とを対応付ける座標対応付け手段と、
前記出力画像上に重畳表示される補助画像を前記空間モデル上に設定する補助画像設定手段と、を備える、
ことを特徴とする画像生成装置。
An image generating apparatus that generates a processing target image that is a target of an image conversion process for obtaining an output image that is a surrounding image of the operated object, based on an input image captured by an imaging unit attached to the operated object. And
The coordinates on the input image plane on which the input image is located, the coordinates on the spatial model on which the input image is projected, and the processing target image plane on which the processing target image is located and the image projected on the spatial model are reprojected Coordinate associating means for associating coordinates in the processing target image plane to be performed;
An auxiliary image setting means for setting an auxiliary image superimposed on the output image on the spatial model,
An image generation apparatus characterized by that.
前記空間モデルは、前記被操作体を取り囲むように配置される壁面を含み、
前記補助画像設定手段は、前記空間モデルの前記壁面における、前記撮像手段の高さに相当するレベルに補助線を設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。
The space model includes a wall surface arranged to surround the object to be operated,
The auxiliary image setting means sets an auxiliary line at a level corresponding to the height of the imaging means on the wall surface of the space model;
The image generating apparatus according to claim 1.
前記空間モデルは、前記被操作体が位置する面に対応する底面を含み、
前記補助画像設定手段は、前記底面の縁を表す補助線を前記空間モデル上に設定する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像生成装置。
The space model includes a bottom surface corresponding to a surface on which the operated body is located,
The auxiliary image setting means sets an auxiliary line representing an edge of the bottom surface on the spatial model;
The image generation apparatus according to claim 1, wherein the image generation apparatus is an image generation apparatus.
前記空間モデルは、前記被操作体を取り囲むように配置される壁面と、前記被操作体が位置する面に対応する底面とを含み、
前記補助画像設定手段は、前記壁面と前記底面との境界を表す補助線を前記空間モデル上に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。
The space model includes a wall surface arranged so as to surround the object to be operated, and a bottom surface corresponding to a surface on which the object to be operated is located,
The auxiliary image setting means sets an auxiliary line representing a boundary between the wall surface and the bottom surface on the space model;
The image generating apparatus according to claim 1.
被操作体の移動又は操作を支援する操作支援システムであって、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の画像生成装置と、
前記被操作体を移動させ或いは操作するための操作室に設置され、該画像生成装置が生成する出力画像を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする操作支援システム。
An operation support system that supports movement or operation of an object to be operated,
An image generation device according to any one of claims 1 to 4,
A display unit installed in an operation room for moving or operating the object to be operated and displaying an output image generated by the image generation device;
An operation support system comprising:
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