JP2018128397A - 位置計測システム、作業機械、及び位置計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[作業機械]
図1は、本実施形態に係る作業機械1の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、作業機械1が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、作業機械1を適宜、油圧ショベル1、と称する。
次に、本実施形態に係るステレオカメラ300について説明する。図2は、本実施形態に係るステレオカメラ300の一例を示す斜視図である。図2に示すように、油圧ショベル1は、ステレオカメラ300を有する。ステレオカメラ300とは、撮影対象SBを複数の異なる方向から同時に撮影することにより、撮影対象SBの奥行き方向のデータも取得可能なカメラをいう。
次に、本実施形態に係る油圧ショベル1の検出システム20について説明する。図3は、本実施形態に係る検出システム20の一例を模式的に示す図である。図3に示すように、検出システム20は、作業機2の角度を検出する作業機角度検出器22と、旋回体3の位置を検出する位置検出器23と、旋回体3の姿勢を検出する姿勢検出器24と、旋回体3の方位を検出する方位検出器25とを有する。
次に、本実施形態に係る位置計測システム50について説明する。図4は、本実施形態に係る位置計測システム50の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態において、位置計測システム50は、油圧ショベル1に設けられる。
次に、ステレオ計測について説明する。図5は、本実施形態に係るステレオ計測方法の一例を説明するための模式図である。ステレオ計測は、画像データ取得部101で取得された画像データMR(MR1,MR2)と画像データML(ML1,ML2)とをステレオ方式で画像処理して、撮影対象の3次元データDGを算出する処理である。
ステレオ計測部102は、第1画像データMR及び第2画像データMLをステレオ方式で画像処理して、撮影対象SBの3次元データDGを算出する。ステレオ計測部102は、三角測量の原理に基づいて、ステレオカメラ300のベースラインBLから撮影対象SBの計測点Pまでの距離ZPを算出する。
図7及び図8は、本実施形態に係る第1カメラ30Rによって撮影された第1画像データMR及び第2カメラ30Lによって撮影された第2画像データMLの一例を模式的に示す図である。
次に、ステレオ率について説明する。ステレオ率とは、例えばステレオ計測部102で生成された視差画像データSGの複数の画素PXsのうちステレオ計測が成功した画素PXsの割合をいう。ステレオ計測が成功した画素PXsとは、注目画素PXrについてステレオ対応点検索した結果、対応画素PXlの探索に成功し、その注目画素PXrと探索成功した対応画素PXlとに基づいて生成された画素PXsをいう。
次に、記憶部109に記憶される第1カメラ30Rと第2カメラ30Lとの相対位置を規定するパラメータについて説明する。以下の説明においては、第1カメラ30Rが基準カメラであり、第2カメラ30Lが参照カメラであることとする。
次に、本実施形態に係るステレオ率の調整について説明する。第1調整部103は、外部パラメータを調整して、ステレオ率の調整処理を実施する。
次に、本実施形態に係るステレオ率の調整について説明する。第2調整部104は、外部パラメータを調整して、3次元データDGのスケールの調整処理を実施する。
次に、本実施形態に係る位置計測方法について説明する。図15は、本実施形態に係る位置計測方法の一例を示すフローチャートである。
以上説明したように、本実施形態によれば、制御装置100は、第1カメラ30R及び第2カメラ30Lについて規定されているパラメータを変更し、変更されたパラメータに基づいて演算処理を実施して、ステレオ率及びスケールを調整することができる。ステレオ率を向上させることにより、ステレオカメラ300によって広範囲に現況地形を計測することができる。また、スケールを調整することにより、ステレオカメラ300によって計測された3次元データDGは、実際の現況地形との差分または誤差が少ない高精度なデータになる。これにより、外部較正処理の後、第1カメラ30Rと第2カメラ30Lとの相対位置が変動してしまっても、制御装置100は、記憶部109に記憶されているパラメータを変更するだけで、煩雑な再較正処理を実施することなく、ステレオ率及びスケールが調整された3次元データDG及び視差画像データSGを計測することができる。第1カメラ30Rと第2カメラ30Lとの相対位置が変動してしまっても、自動較正処理が実施されることにより、油圧ショベル1の作業効率の低下が抑制される。
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
第5実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
第6実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Claims (11)
- 作業機械に設けられた第1ステレオカメラの第1カメラで撮影された第1画像データ及び前記第1ステレオカメラの第2カメラで撮影された第2画像データを取得する画像データ取得部と、
前記第1画像データと、前記第2画像データと、前記第1カメラ及び前記第2カメラに関するパラメータとに基づいて、ステレオ計測を実施するステレオ計測部と、
前記パラメータの少なくとも一部を変更して、ステレオ計測された第1視差画像データのステレオ率を調整する第1調整部と、
前記パラメータの少なくとも一部を変更して、前記第1視差画像データから求められる第1の3次元データのスケールを調整する第2調整部と、
を備える位置計測システム。 - 前記第2調整部は、前記第1視差画像データの視差を調整して、前記第1の3次元データのスケールを調整する、
請求項1に記載の位置計測システム。 - 前記パラメータは、前記第1カメラと前記第2カメラとの相対位置を規定する外部パラメータを含み、
前記外部パラメータは、前記第2カメラのピッチ角を含み、
前記第1調整部は、前記ピッチ角を変更する、
請求項1又は請求項2に記載の位置計測システム。 - 前記パラメータは、前記第1カメラと前記第2カメラとの相対位置を規定する外部パラメータを含み、
前記外部パラメータは、前記第2カメラのヨー角を含み、
前記第2調整部は、前記ヨー角を変更する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の位置計測システム。 - 第3カメラ及び第4カメラからなる第2ステレオカメラをさらに備え、
前記第2調整部は、前記第3カメラから取得された第3画像データ及び前記第4カメラから取得された第4画像データに基づいて生成された第2の3次元データのスケールと前記第1の3次元データのスケールとの差が小さくなるように、前記第1の3次元データのスケールを調整する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の位置計測システム。 - 前記第2調整部は、前記第1ステレオカメラの位置データと基準物体の位置データとに基づいて算出される前記第1ステレオカメラと基準物体との基準距離と、前記第1の3次元データにおける前記第1ステレオカメラと前記基準物体との距離との差が小さくなるように、前記パラメータを変更する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の位置計測システム。 - 前記第1画像データ及び前記第2画像データのそれぞれは、前記第1ステレオカメラの無限遠点に配置された基準物体の画像データを含み、
前記第2調整部は、前記第1画像データ及び前記第2画像データに基づき計測された第1視差画像データにおける視差のピークがゼロとなるように、前記パラメータを変更する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の位置計測システム。 - 作業機械に設けられたステレオカメラの第1カメラで撮影された第1画像データ及び前記ステレオカメラの第2カメラで撮影された第2画像データを取得する画像データ取得部と、
前記第1画像データと、前記第2画像データと、前記第1カメラ及び前記第2カメラに関するパラメータとに基づいて、ステレオ計測を実施するステレオ計測部と、
前記ステレオカメラの絶対位置データと基準物体の絶対位置データとに基づいて算出される前記ステレオカメラと前記基準物体との基準距離と、前記ステレオ計測部で生成された視差画像データにおける前記ステレオカメラと前記基準物体との距離との差が小さくなるように、前記パラメータの少なくとも一部を変更する第2調整部と、
を備える位置計測システム。 - 作業機械に設けられたステレオカメラの第1カメラで撮影された前記ステレオカメラの無限遠点に配置された基準物体を含む第1画像データ及び前記ステレオカメラの第2カメラで撮影された前記基準物体を含む第2画像データを取得する画像データ取得部と、
前記第1画像データと、前記第2画像データと、前記第1カメラ及び前記第2カメラに関するパラメータとに基づいて、ステレオ計測を実施するステレオ計測部と、
前記第1画像データ及び前記第2画像データに基づき計測された第1視差画像データにおける視差のピークがゼロとなるように、前記パラメータの少なくとも一部を変更する第2調整部と、
を備える位置計測システム。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の位置計測システムを備える作業機械。
- 作業機械に設けられた第1ステレオカメラの第1カメラで撮影された第1画像データ及び前記第1ステレオカメラの第2カメラで撮影された第2画像データを取得することと、
前記第1画像データと、前記第2画像データと、前記第1カメラ及び前記第2カメラに関するパラメータとに基づいて、ステレオ計測を実施することと、
前記パラメータの少なくとも一部を変更して、ステレオ計測された第1視差画像データのステレオ率を調整することと、
前記パラメータの少なくとも一部を変更して、前記第1視差画像データから求められる3次元データのスケールを調整することと、
を含む位置計測方法。
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