JP2018160153A - 物体検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】構成が複雑化することなく、クレーン作業時の、クレーン先端の直下の注意喚起範囲内における、物体の有無を精度良く検出することができる物体検出システムを提供する。【解決手段】本物体検出システム１では、クレーン先端に配置され、該クレーン先端の直下の所定範囲を撮影範囲とするクレーンカメラ１０と、該クレーンカメラ１０により撮影された映像から指定色を検出する色検出手段１２と、該色検出手段１２により前記指定色が検出された際に警報を発生する警報発生手段１３と、を備えているので、構成が複雑化することなく、クレーン作業時の、クレーン先端の直下の注意喚起範囲内における、物体の有無を精度良く検出することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、クレーンによる吊り荷の吊り上げ、または吊り下ろしの作業中、例えば、吊り上げる予定の吊り荷、または吊り荷を吊り下ろす予定位置（玉外し作業場所）周辺にて作業している作業員を検出する物体検出システムに関するものである。

従来から、クレーンによる吊り荷作業では、作業員が吊り上げまたは吊り下ろし中の吊り荷に接触しないように、また万が一の吊り荷落下等に対処するために、クレーン先端の直下で、吊り荷、または吊り荷を吊り下ろす予定位置の周辺の安全性が確実に確保できない注意喚起範囲（以下、「注意喚起範囲」という）に作業員が侵入していないことを確認した後、クレーン操作を行う必要がある。
そこで、従来では、クレーンによる吊り荷作業時には、クレーンの操縦室内の操縦者が直接目視することにより、クレーン先端の直下で、吊り荷（吊り荷を吊り下ろす予定位置）周辺の注意喚起範囲に作業員が侵入していないことを判断して、クレーン操作を行っていた。また、吊り荷周辺の注意喚起範囲がクレーンの操縦室内の操縦者から直接目視できない状況では、合図者の指示によって、作業員の安全を確認して、クレーン操作を行っていた。

また、クレーン作業時の作業員の安全性をさらに確保するための様々な技術が開示されている。例えば、特許文献１には、クレーンの吊り荷と作業員とが平面的に所定の距離範囲内に接近した場合に警告を発生するための接近警告システムが開示されている。この接近警告システムは、クレーンのブームの先端、あるいはフック部に取り付けられ、当該ブームの先端あるいはフック部の現在位置情報を取得するクレーン現在位置情報取得手段と、前記クレーンが設置された領域内を通行する作業員の現在位置情報を取得する作業員現在位置情報取得手段と、前記ブームの先端あるいはフック部の現在位置情報と、前記作業員の現在位置情報とを比較し、前記ブームの先端あるいはフック部と前記作業員とが、前記ブームの先端あるいはフック部を中心として平面的に所定の距離範囲内に接近したか否かを判断する接近判断手段と、前記ブームの先端あるいはフック部と前記作業員とが、前記ブームの先端あるいはフック部を中心として平面的に所定の距離範囲内に接近した場合に、警報を発生する警報発生手段と、を備えている。

特開２０１５−５１５２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の接近警告システムでは、そのシステム構成が複雑であり、システム全体が高騰化する虞があり、コスト上の観点から採用することは容易ではない。しかも、作業員現在位置情報取得手段においては、例えば、ＧＰＳ機能、画像認識装置、赤外線式温度センサー、接近センサー等が適用される構成であるが、いずれも、その構成が複雑であり、検出精度にも影響を及ぼす虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、構成が複雑化することなく、クレーン作業時の、クレーン先端の直下の注意喚起範囲内における、物体の有無を精度良く検出することができる物体検出システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、クレーン先端に配置され、該クレーン先端の直下の所定範囲を撮影範囲とするクレーンカメラと、該クレーンカメラにより撮影された映像から指定色を検出する色検出手段と、該色検出手段により前記指定色が検出された際に警報を発生する警報発生手段と、を備えることを特徴とするものである。
請求項１の発明では、クレーン先端から直下の注意喚起範囲内における、物体の有無を精度良く検出することができる。詳しくは、まず、色検出手段に、予め検出する指定色を入力しておく。なお、この指定色は、検出したい物体の色である。そして、クレーン作業中、クレーンカメラにより、クレーン先端の直下の注意喚起範囲を撮影して、その映像が色検出手段に送信される。続いて、色検出手段では、該クレーンカメラからの映像から指定色を検出する。続いて、色検出手段からその検出信号が警報発生手段に送信され、該警報発生手段により、警告音が発せられる。なお、検出する物体は、作業員や、資機材等である。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記色検出手段は、前記クレーンカメラからの動画映像を取り込み、この動画映像からカメラ静止画を生成するための静止画生成部と、該静止画生成部において生成したカメラ静止画から前記指定色を検出する色検出部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項２の発明では、静止画生成部において、クレーンカメラからの動画映像から１コマのカメラ静止画（例えば、１５コマ／１秒）を連続的に複数生成する。続いて、色検出部により、静止画生成部にて生成された各カメラ静止画から指定色を検出する。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した発明において、前記色検出手段では、複数の前記指定色を検出可能であることを特徴とするものである。
請求項３の発明では、検出したい物体が複数ある場合において、検出したい物体の色がそれぞれ違うことを条件として、各色の物体の検出に有用となる。

請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載した発明において、前記指定色は、前記撮影範囲内の作業員が被っているヘルメットの色であることを特徴とするものである。
請求項４の発明では、クレーン先端の直下の注意喚起範囲に侵入している作業員を検出することができ、クレーン作業時の作業員の安全性を確保することができる。

本発明に係る物体検出システムによれば、構成が複雑化することなく、クレーン作業時の、クレーン先端の直下の注意喚起範囲内における、物体の有無を精度良く検出することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る物体検出システムが採用されたクレーンを示す概略図である。 図２は、本発明の実施形態に係る物体検出システムの模式図である。 図３は、本発明の実施形態に係る物体検出システムのフロー図である。 図４は、本発明の実施形態に係る物体検出システムの静止画処理ステップにおけるフロー図である。 図５は、本発明の実施形態に係る物体検出システムのクレーンカメラから動画映像を取り込み、カメラ静止画を表示した概略図である。 図６は、図１に示すクレーン作業とは別のクレーン作業において、本発明の実施形態に係る物体検出システムの使用例を説明するための概略図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る物体検出システム１は、クレーン作業時に、クレーン先端の直下で、吊り荷３、または吊り荷３を吊り下ろす予定位置周辺の安全性を確保することができない注意喚起範囲への作業員５の侵入を検出するためのものである。なお、本実施形態に係る物体検出システム１では、検出する対象が作業員５であるが、検出する対象を資機材等として、吊り荷３を吊り下ろす際、その吊り下ろす予定位置に資機材等が無いことを確認する際に本物体検出システム１を適用することもできる。

図１に示すように、本実施形態では、クレーン２は、起重機船７上に配置され、旋回可能なクレーン２である。クレーン２の先端にクレーンカメラ１０が配置されている。クレーンカメラ１０は首振機構により起重機船７の甲板に対して垂直方向を指向しており、クレーンカメラ１０からの撮影方向は、起重機船７の甲板に向かって、該甲板に対して垂直方向となる。そして、このクレーンカメラ１０は、動画を撮影するもので、クレーン先端から直下の注意喚起範囲が撮影範囲となる。クレーンカメラ１０は、操作ユニット１１と接続される。該操作ユニット１１を操作することにより、クレーンカメラ１０のズーム機能、フォーカス制御及び前後左右の首振り機能等が可能になる。操作ユニット１１は、例えば、クレーン２の操縦室８内に配置される。なお、図１に示すように、クレーン２の操縦室８の操縦者からの視野方向と、クレーンカメラ１０からの撮影方向は異なるようになる。

図２に示すように、操作ユニット１１は、色検出手段１２と電気的に接続される。クレーンカメラ１０からの動画映像は、操作ユニット１１を介して色検出手段１２に送信される。色検出手段１２は、クレーンカメラ１０からの動画映像を取り込み、この動画映像からカメラ静止画を生成するための静止画生成部１７と、該静止画生成部１７において生成されたカメラ静止画から指定色を検出する色検出部１８と、該色検出部１８で検出された指定色の範囲（例えば、画素数）が所定範囲より大きいか否かを判定する色範囲判定部１９と、該色範囲判定部１９により指定色の範囲が所定範囲より大きいと判定された際、その範囲をカメラ静止画に重ねるように表示する表示部２０と、から構成される。

静止画生成部１７では、クレーンカメラ１０からの動画映像を取り込み、当該動画映像から例えば１５コマ／秒でカメラ静止画を連続的に生成する。色検出部１８には、予め、検出すべき色が複数入力されている。図５を参照して、この色は、作業員５が被っているヘルメット２３の色である。例えば、複数の作業員５が、それぞれ異なった色のヘルメット２３を被っていれば、その複数のヘルメット２３の全ての色が色検出手段１２に予め入力されている。

色検出部１８では、静止画生成部１７で生成した各カメラ静止画から予め入力された複数の指定色を検出するためのものである。色範囲判定部１９には、予め、検出すべき指定色の範囲（例えば、画素数）が入力されている。色範囲判定部１９では、色検出部１８にて検出された指定色の範囲（例えば、画素数）が、予め入力された指定色の所定範囲以上か否かを判定するものである。また、表示部２０では、色範囲判定部１９により指定色の範囲が所定範囲以上と判定された際、その範囲をカメラ静止画に重ねるように表示するものである。当該表示部２０では、図５に示すように、カメラ静止画において、指定色が検出された範囲、すなわち本実施形態では作業員５が被っているヘルメット２３の色の範囲が認識できるように、例えば、その範囲を囲むように、検出マークとして四角マーク２５で表示する。その四角マーク２５を表示する色は、指定色、すなわち検出する色を使用したほうがよい。本実施形態では、色検出手段１２はパソコン等の電子演算機（図示略）に搭載される。電子演算機は、そのモニタがクレーン２の操縦室８の操縦者から視認できる場所に配置される。

色検出手段１２は、警報発生手段１３と接続される。警報発生手段１３は、色検出手段１２の色範囲判定部１９において、色検出部１８にて検出された指定色の範囲が、予め入力された指定色の所定範囲より大きいと判定された際、警告音を出すように構成される。本実施形態では、警報発生手段１３も、色検出手段１２と同様に電子演算機に搭載される。

次に、本発明の実施形態に係る物体検出システム１の作用を、図３及び図４に基づいて説明する。
図３に示すように、例えば、クレーン２にて吊り荷３を吊り上げるクレーン作業を行う場合、当該クレーン作業の前段階で撮影ステップＳ１を開始する。該撮影ステップＳ１では、クレーンカメラ１０によりクレーン先端の直下で吊り荷３周辺の注意喚起範囲の動画を撮影する。
次に、映像取込ステップＳ２を行う。該映像取込ステップＳ２では、クレーンカメラ１０からの動画映像を色検出手段１２の静止画生成部１７に取り込む。

次に、静止画生成ステップＳ３を行う。該静止画生成ステップＳ３では、クレーンカメラ１０からの動画映像を、色検出手段１２の静止画生成部１７により、例えば１５コマ／秒でカメラ静止画を連続的に生成する。
次に、静止画処理ステップＳ４を行う。当該静止画処理ステップＳ４では、色検出手段１２の色検出部１８、色範囲判定部１９及び表示部２０が、静止画生成ステップＳ３（静止画生成部１７）で生成した複数のカメラ静止画に対して順次、次の処理を行う。

すなわち、静止画処理ステップＳ４では、図４に示すように、まず、静止画取得ステップＳ４１を行う。該静止画取得ステップＳ４１では、色検出手段１２の色検出部１８が、静止画生成部１７で生成した各カメラ静止画を順次取得する。
次に、色検出判定ステップＳ４２を行う。該色検出判定ステップＳ４２では、色検出手段１２の色検出部１８により、カメラ静止画において予め指定された指定色が検出されたか否かを判定する。その結果、色検出部１８により指定色が検出された場合には、次の色範囲判定ステップＳ４３に進み、検出されなかった場合には処理完了となる。

次に、色範囲判定ステップＳ４３では、色検出手段１２の色範囲判定部１９により、色検出判定ステップＳ４２で検出した指定色の範囲が所定範囲以上か否かが判定される。なお、例えば、図５に示すように、検出する指定色が、作業員５が被っているヘルメット２３の色であれば、色範囲判定部１９には、予め、ヘルメット２３の平面視の面積相当の大きさが、指定色の所定範囲（例えば、画素数）として入力されており、カメラ静止画にて検出された指定色の範囲（例えば、画素数）と、当該所定範囲とが比較される。その結果、色検出手段１２の色範囲判定部１９により、色検出判定ステップＳ４２で検出した指定色の範囲が所定範囲以上であると判定された場合には、次のマーク表示ステップＳ４４及び警告音発生ステップＳ４５に進み、色範囲判定ステップＳ４３で検出した指定色の範囲が所定範囲よりも小さいと判定された場合には処理完了となる。

次に、マーク表示ステップＳ４４では、図５に示すように、色検出手段１２の表示部２０により、カメラ静止画において、指定色（本実施形態では作業員５が被っているヘルメット２３の色）の範囲を囲むように四角マーク２５を表示する。本実施形態では、電子演算機のモニタ上のカメラ静止画において、指定色の範囲を囲むように四角マーク２５が表示される。
また、マーク表示ステップＳ４４と同時に警告音発生ステップＳ４５を行う。該警告音発生ステップＳ４５では、警報発生手段１３により、警告音が発せられる。本実施形態では、電子演算機から警告音が発せられる。これにより、クレーン２の操縦室８内の操縦者が、吊り荷３周辺の注意喚起範囲内に作業員５が侵入しているか否かを確認することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る物体検出システム１は、クレーンカメラ１０により撮影した映像から作業員５のヘルメット２３の色を検出する色検出手段１２と、該色検出手段１２により作業員５のヘルメット２３の色を検出した際に警報を発生する警報発生手段１３と、を備えているので、構成が複雑化することなく、クレーン作業時における、クレーン先端の直下の注意喚起範囲内への作業員５の侵入を精度良く検出することができ、作業員５の安全性を向上させることができる。

また、本発明の実施形態に係る物体検出システム１では、色検出手段１２は、少なくとも、クレーンカメラ１０からの動画映像を取り込み、この動画映像からカメラ静止画を生成するための静止画生成部１７と、該静止画生成部１７において生成したカメラ静止画から作業員５のヘルメット２３の色を検出する色検出部１８と、を備えているので、その構成を簡素化することができ、コスト削減に貢献することができる。しかも、検出精度が低下することはない。

なお、図６に示すように、防波堤３０の上部工３１の背後に吊り荷３を吊り下ろすときなどは、クレーン２の操縦室８内の操縦者から着底場所を直接視認することができない場合がある。このような状況下では、合図者（図示略）の指示により吊り荷３の吊り下ろし操作を行っている。しかしながら、本実施形態に係る物体検出システム１を使用することで、吊り荷３と玉外し作業所との位置関係や、作業員５の有無をクレーン２の操縦室８内の操縦者が確認することができ、作業員５の安全性をさらに確保することができる。その他、陸上工事やビル建設工事等におけるクレーン作業にも本実施形態に係る物体検出システム１を使用することができる。

１ 物体検出システム，２ クレーン，１０ クレーンカメラ，１２ 色検出手段，１３ 警報発生手段，１７ 静止画生成部，１８ 色検出部，２３ ヘルメット

Claims (4)

1. クレーン先端に配置され、該クレーン先端の直下の所定範囲を撮影範囲とするクレーンカメラと、
   該クレーンカメラにより撮影された映像から指定色を検出する色検出手段と、
   該色検出手段により前記指定色が検出された際に警報を発生する警報発生手段と、
   を備えることを特徴とする物体検出システム。
2. 前記色検出手段は、前記クレーンカメラからの動画映像を取り込み、この動画映像からカメラ静止画を生成するための静止画生成部と、
   該静止画生成部において生成したカメラ静止画から前記指定色を検出する色検出部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の物体検出システム。
3. 前記色検出手段では、複数の前記指定色を検出可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の物体検出システム。
4. 前記指定色は、前記撮影範囲内の作業員が被っているヘルメットの色であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の物体検出システム。