JP2018173248A - 情報処理装置、情報処理方法、および情報処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】一台のカメラでごみピット内を撮影した画像からごみの高さを算出する。【解決手段】情報処理装置（１）は、ごみピット内を撮影したピット画像（１２１）における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定部（１１３）と、ピット画像（１２１）における壁面上に設定された基準線と、境界特定部（１１３）が特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出部（１１５）と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置等に関する。

ごみ焼却設備は、ごみ収集車が搬入するごみを一時的に貯留するごみピットを備えており、ごみピット内のごみはクレーンにて撹拌された上で、焼却炉に送り込まれて焼却される。このようなクレーンの自動制御に関する先行技術文献として、例えば下記の特許文献１が挙げられる。下記特許文献１には、ごみピット内でのごみ層の高低を判別して、高い地点のごみを掴み、低い地点に自動で積み替える自動運転装置が記載されている。

特許文献１でもごみ層の高低を判別しているように、クレーンの自動制御を実現するためには、ごみピット内のごみの高さを特定する必要がある。また、自動制御を行わなくとも、ごみピットの運用上、ごみピット内の何れの領域にどの程度の高さまでごみが積み上がっているかを特定することは重要である。ごみピットの搬入口付近にごみが高く積み上がると新たなごみの受け入れが困難になり、ごみを撹拌する領域の一部にごみが高く積み上がると、下層のごみが撹拌されない状態が続く、積み上がったごみがクレーンの移動の妨げとなる等の問題が生じ得るためである。

特開２００６−４４９０４号公報（２００６年２月１６日公開）

ごみの高さは、レーザセンサ等の計測機器を用いて測定することができるが、このような機器は比較的高価であるという問題がある。また、特許文献１に記載されているような複数のカメラの視差から高さを計測する構成や、ステレオカメラを用いる構成によっても、ごみの高さを推定することは可能である。しかし、一般にステレオカメラは高価であり、通常のカメラも複数導入するとコストが嵩んでしまう。本発明の一態様は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一台のカメラでごみピット内を撮影した画像からごみの高さを算出することができる情報処理装置等を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置であって、上記ごみピット内を撮影した画像における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定部と、上記画像における壁面上に設定された基準線と、上記境界特定部が特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出部と、を備えている構成である。

また、本発明の一態様に係る情報処理方法は、上記の課題を解決するために、ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置による情報処理方法であって、上記ごみピット内を撮影した画像における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定ステップと、上記画像における壁面上に設定された基準線と、上記境界特定ステップで特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出ステップと、を含む。

本発明の一態様によれば、一台のカメラでごみピット内を撮影した画像からごみの高さを算出することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置の要部構成の一例を示すブロック図である。 ピット画像を解析してごみの高さを算出する処理の一例を示すフローチャートである。 ピット画像の一例を示す図である。 基準点の設定例とこの基準点によって特定される壁面の例を示した図である。 ごみピットとこれを撮影する撮影装置との位置関係等から壁面位置を特定する方法を示す図である。 画素値の変化の度合いを基準とした二値化の例と、二値化後のピット画像の例を示す図である。 ラベリングと小領域の消去の例を示す図である。 輪郭の判定とごみ領域の特定の例を示す図である。 境界の特定と境界におけるごみの高さの算出の例を示す図である。 境界の内側の領域のごみの高さを算出する方法の一例と、その方法によって算出した高さを示す図である。 本発明の実施形態２において境界より内側の領域におけるごみの高さを算出する方法を説明する図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図１０に基づいて説明する。

〔装置構成〕
本実施形態に係る情報処理装置の構成を図１に基づいて説明する。図１は、情報処理装置１の要部構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置１は、ごみピット内を１台のカメラ（単眼の光学カメラ）で撮影した画像（以下、ピット画像と呼ぶ）を解析して、ごみピット内のごみの高さを算出する機能を備えている。情報処理装置１は、例えばパーソナルコンピュータ等であってもよい。

情報処理装置１は、情報処理装置１の各部を統括して制御する制御部１１、情報処理装置１が使用する各種データを格納する記憶部１２、情報処理装置１に対するデータ等の入力を受け付ける入力部１３、およびデータを出力する出力部１４を備えている。なお、記憶部１２は、情報処理装置１の外部に設けられていてもよい。

また、制御部１１には、画像取得部１１１、ごみ領域特定部１１２、境界特定部１１３、壁面位置特定部１１４、および高さ算出部１１５が含まれている。そして、記憶部１２には、ピット画像１２１および基準点情報１２２が格納されている。

画像取得部１１１は、ごみピット内を撮影した画像であるピット画像を取得する。画像取得部１１１は、記憶部１２に格納されているピット画像を取得してもよいし、入力部１３等から情報処理装置１に入力されたピット画像をそのまま取得してもよい。

ごみ領域特定部１１２は、ピット画像１２１におけるごみ領域を特定する。ごみ領域の特定方法は図６〜図８に基づいて後述する。

境界特定部１１３は、ピット画像１２１におけるごみピットの壁面とごみとの境界を特定する。なお、壁面とはごみピットにおけるごみ貯留部の壁面であり、ごみを四方から取り囲む壁面である。壁面の位置方法は図４に基づいて後述する。

壁面位置特定部１１４は、基準点情報１２２を用いてピット画像１２１における壁面の位置（壁面が映っている領域）を特定する。

高さ算出部１１５は、ピット画像１２１における壁面上に設定された基準線と、境界特定部１１３が特定した境界との位置関係から、境界におけるごみの高さを算出する。また、高さ算出部１１５は、上記境界におけるごみの高さから、該境界より内側の領域におけるごみの高さを算出する。これらの演算の詳細は図１０に基づいて後述する。

ピット画像１２１は、上述のようにごみピット内を撮影した画像である。ピット画像１２１は、例えば図３のような画像である。図３は、ピット画像１２１の一例を示す図である。図３のピット画像１２１は、ごみピットを斜め上方から撮影した画像である。このピット画像１２１には、貯留されているごみと、それを囲う壁面とが映っている。この例のように、ピット画像１２１は、ごみと壁面との境界を撮影した画像である必要がある。そして、境界よりも内側のごみの高さについても算出する場合には、ピット画像１２１は、複数の壁面について、ごみと壁面との境界を撮影した画像である必要がある。

基準点情報１２２は、ピット画像１２１における壁面の位置の特定に用いる情報である。基準点情報１２２は、ピット画像１２１における壁面の位置を示す情報であればよい。例えば、基準点情報１２２は、ごみピットの底面の四隅の位置と、それらの位置を壁面に沿って所定の高さまで移動させた位置とを示す情報であってもよい。これについて図４に基づいて説明する。図４は、基準点の設定例とこの基準点によって特定される壁面の例を示した図である。

図４の例では、Ｐ１〜Ｐ８の８つの基準点を設定している。このうち、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８は、ごみピットの底面の四隅に位置している。そして、Ｐ３を壁面に沿って所定の高さまで移動させた位置がＰ１であり、同様にＰ４、Ｐ６、Ｐ８をそれぞれ壁面に沿って所定の高さまで移動させた位置がそれぞれＰ２、Ｐ５、Ｐ７である。Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８を通る平面（ごみピットの底面）と、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ７を通る平面とは平行である。

図４の右側に示すように、基準点Ｐ１〜Ｐ４により、奥側の壁面の位置を特定することができる。同様に、Ｐ５、Ｐ１、Ｐ６、Ｐ３により左側の壁面の位置を、Ｐ２、Ｐ７、Ｐ４、Ｐ８により右側の壁面の位置をそれぞれ特定することができる。よって、ピット画像１２１における、これらの基準点Ｐ１〜Ｐ８の位置を示す情報を基準点情報１２２とすることができる。

基準点情報１２２は、例えば、ごみが収容されておらず、底面の四隅が視認できる状態のごみピットをピット画像１２１と同じ撮影条件で撮影した画像を表示させ、表示させた画像上でユーザに基準位置を指定させることによって生成してもよい。この場合、指定された基準位置の画像中における位置を示す情報（例えば座標等）を基準点情報１２２とすることができる。

なお、壁面位置の特定方法は、基準点情報１２２を用いる上記の例に限られない。例えば、ごみピットとこれを撮影するカメラとの位置関係等から壁面位置を特定することもできる。これについて図５に基づいて説明する。図５は、ごみピットとこれを撮影する撮影装置との位置関係等から壁面位置を特定する方法を示す図である。

図示のように、ごみピットの幅、奥行き、高さ、カメラのごみピットとの相対位置、レンズの向き、レンズの画角が与えられると、これらの情報から、ごみピットの各壁面が画像内の何れの範囲に映るかを幾何的計算により特定することができる。この場合、予め基準点情報１２２を記憶しておくことなく、壁面の位置を特定することができる。

〔処理の流れ〕
ピット画像１２１を解析してごみの高さを算出する処理（情報処理方法）の流れを図２に基づいて説明する。図２は、ピット画像１２１を解析してごみの高さを算出する処理の一例を示すフローチャートである。なお、本処理の前に、ごみピット内を撮影した画像データが入力部１３を介して情報処理装置１に入力され、記憶部１２にピット画像１２１として格納されているとする。

Ｓ１では、画像取得部１１１は、記憶部１２からピット画像１２１を取得する。ここでは、図３に示すピット画像１２１を取得したとする。

Ｓ２では、ごみ領域特定部１１２は、Ｓ１で取得されたピット画像１２１に二値化処理を施し、二値化データを生成する。二値化処理は、ピット画像１２１の画像領域を、ごみが映っているごみ領域と、壁面が映っている壁面領域とに分けるために行う。具体的には、ピット画像１２１を構成する画素のうち、ごみ領域の画素を１、壁面領域の画素を０とする。

二値化の基準は、ごみ領域の画素と壁面領域の画素とを区分できるような基準であればよく、特に限定されない。例えば、一般にごみ領域は風袋等のために明るく、壁面領域は暗くなりやすいので、画素値が閾値以上の画素（明るい画像領域の画素）をごみ領域の画素とし、画素値が閾値未満の画素（暗い画像領域の画素）を壁面領域の画素としてもよい。

ただし、ごみ領域に暗い領域が含まれることもある。このため、例えば、画素値（階調）の変化の度合いが大きい領域をごみ領域とし、画素値の変化の度合いが小さい領域を壁面領域としてもよい。ごみ領域内には雑多なごみが映っているので画素値の変化が激しく、一方、壁面領域は同じような画素値の画素が続くことが多いためである。

画素値の変化の度合いに応じて二値化する例を図６に基づいて説明する。図６は、画素値の変化の度合いを基準とした二値化の例と、二値化後のピット画像１２１の例を示す図である。

図６の（ａ）に示すピット画像１２１の中央付近には、画素値が１３６の画素がある。この画素を対象画素と呼ぶ。対象画素に隣接する８つの画素の画素値は、左上から順に１９０、２０１、２１５、１６４、１４９、１５１、１０８、１０３である。この例では、対象画素が、画素値の変化の度合いが大きいごみ領域内の画素であるか、画素値の変化の度合いが小さい壁面領域内の画素であるかを、対象画素と隣接画素との画素値の差を二乗した値の平均値が閾値（所定の下限値）θよりも大きいか否かで判定している。より詳細には、閾値θよりも大きい画素はごみ領域（値＝１）と判定し、閾値θ以下の画素は壁面領域（値＝０）と判定する。なお、ピット画像１２１がカラー画像であれば、色の変化の度合いに基づいて二値化してもよい。

図６の（ｂ）には、上記のようにして二値化した値が０である壁面領域を黒で示し、二値化後の値が１であるごみ領域を白で示している。図６の（ａ）に示すピット画像１２１と比較すれば、特に壁面領域が正確に特定されていることが分かる。ただし、壁面領域の内部には、ごみ領域ではないが白色となっている領域が含まれている。壁面に汚れが付着している箇所等は画素値の変化の度合いが大きくなるためである。このような領域を除去するためにＳ３およびＳ４の処理が行われる。

Ｓ３では、ごみ領域特定部１１２は、二値化処理でごみ領域と判定した画素からなる、かたまりの領域（隣接する画素からなる領域）のそれぞれにラベリングを行う。そして、続くＳ４では、ごみ領域特定部１１２は、ラベリングしたごみ領域のうち、含まれる画素数の、ピット画像１２１の全画素数に対する割合が閾値以下である小領域を消去する。

ラベリングと小領域の消去について図７に基づいて説明する。図７は、ラベリングと小領域の消去の例を示す図である。図７の（ａ）の例では、二値化処理によりごみ領域と判定された画素からなるかたまりの領域が７つ特定されており、これらの領域に１〜７のラベルがそれぞれ付与されている。このうち、ラベル１〜６の領域はピット画像１２１に占める割合が小さいため、消去（ごみ領域から除外）の対象となる。このＳ４の処理では、ラベリングされた領域のうち、当該領域を構成する画素の数が相対的に多い領域をごみ領域としているとも言える。これらのラベル１〜６の領域を消去することにより、図７の（ｂ）に示すように、ピット画像１２１の画素がごみ領域の画素と、それ以外（壁面領域）の画素とに二分される。

Ｓ５では、ごみ領域特定部１１２は、ラベリングした領域のうち、消去せずに残した領域（図７の例ではラベル７の領域）の輪郭を判定する。そして、続くＳ６では、ごみ領域特定部１１２は、Ｓ５で判定したラベル輪郭の内側の領域をごみ領域と特定する。

輪郭の判定とごみ領域の特定について図８に基づいて説明する。図８は、輪郭の判定とごみ領域の特定の例を示す図である。なお、図８の上下方向をｙ方向、左右方向をｘ方向とする。ｘ方向に一列に並ぶ画素のうち、最初に値が正（１）になる点と、最後に値が正（１）になる点を特定する処理を、列をｙ方向に移動させながらピット画像１２１の全画素について処理が行われるまで繰り返す。同様に、ｙ方向に一列に並ぶ画素のうち、最初に値が正（１）になる点と、最後に値が正（１）になる点を特定する処理を、列をｘ方向に移動させながらピット画像１２１の全画素について処理が行われるまで繰り返す。これらの処理によって特定した点をつなぎ合わせることにより、図８の（ａ）に示すような輪郭線を得ることができる。そして、図８の（ｂ）に示すように、上記のようにして特定した輪郭線に囲まれる領域をごみ領域と特定することができる。

Ｓ７では、壁面位置特定部１１４は、ピット画像１２１における壁面の位置を特定する。図４に示したような基準点Ｐ１〜Ｐ８の位置を示す基準点情報１２２を用いる場合、壁面位置特定部１１４は、この基準点情報１２２が示す基準点Ｐ１〜Ｐ８のそれぞれに対応する点をピット画像１２１上で特定する。そして、Ｐ１〜Ｐ４に対応する点に囲まれる領域を奥側の壁面、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ６、Ｐ５に対応する点に囲まれる領域を左側の壁面、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ８、Ｐ７に対応する点に囲まれる領域を右側の壁面と特定する。

Ｓ８（境界特定ステップ）では、境界特定部１１３は、Ｓ６で特定されたごみ領域とＳ７で特定された壁面との境界を特定する。そして、続くＳ９（高さ算出ステップ）では、高さ算出部１１５は、Ｓ８で特定された境界におけるごみの高さを算出する。

境界の特定と境界におけるごみの高さの算出について、図９に基づいて説明する。図９は、境界の特定と境界におけるごみの高さの算出の例を示す図である。図９の（ａ）に示すように、ピット画像１２１上において、Ｓ６で特定されたごみ領域とＳ７で特定された、左側の壁面、奥側の壁面、および右側の壁面とを重畳することにより、各壁面におけるごみ領域との境界を特定することができる。図９の（ａ）では、左側の壁面上で境界Ｂ１、奥側の壁面上で境界Ｂ２、右側の壁面上で境界Ｂ３が特定されている。

境界におけるごみの高さは、ピット画像１２１における壁面上に設定された基準線と境界との位置関係から算出することができる。例えば、図９の（ｂ）の例では、左側の壁面上にごみピットの底面と平行な２本の基準線Ｃ１、Ｃ２を設定している。基準線Ｃ２は、ごみピットの底面の位置を示しており、基準線Ｃ１はごみピットの底面から所定の高さ（この例では１０ｍ）の位置を示している。これら基準線Ｃ１、Ｃ２を最短距離で結ぶ線分と境界Ｂ１との交点がその位置におけるごみの高さとなる。高さは、基準線Ｃ１、Ｃ２との距離と、基準線Ｃ１から交点までの距離との比により算出できる。例えば、この比が１０：８の位置であれば、高さは１０ｍ×８／１０＝８ｍと算出される。高さ算出部１１５は、このような処理により、基準線Ｃ１、Ｃ２を所定の間隔で等分した各位置について高さを算出することができる。また、奥側の壁面および右側の壁面についても、同様にして境界におけるごみの高さを算出することができる。

なお、ピット画像１２１における基準点Ｐ１とＰ５（図４参照）に対応する各点を結ぶ線分を基準線Ｃ１とし、ピット画像１２１における基準点Ｐ３とＰ６（図４参照）に対応する各点を結ぶ線分を基準線Ｃ２とすることができる。また、奥側の壁面および右側の壁面についても、同様にして基準点情報１２２の示す基準点から基準線を特定することができる。また、３つ以上の基準線を設定し、それらの基準線と境界との位置関係から境界におけるごみの高さを特定することもできる。さらに、ピット画像１２１における距離と、実際の距離との比が既知であれば、１つの基準線から高さを算出することも可能である。また、上記の例では高さの低い方の基準線をごみピットの底面上の線分としているが、底面よりも上方にこの基準線を設定してもよい。

最後に、Ｓ１０では、高さ算出部１１５は、境界の内側の領域のごみの高さを算出する。境界の内側の領域のごみの高さを算出する方法について図１０に基づいて説明する。図１０は、境界の内側の領域のごみの高さを算出する方法の一例と、その方法によって算出した高さを示す図である。

より詳細には、図１０の例では、境界より内側の領域におけるごみの高さを、境界までの距離に応じた加重平均により、境界におけるごみの高さから算出する。例えば、図１０の（ａ）における位置Ｘは、左側の壁面からの距離ｄ１、奥側の壁面からの距離ｄ２、右側の壁面からの距離ｄ３である。位置Ｘにおけるごみの高さは、距離のより近い壁面におけるごみの高さのウェートをより大きくする加重平均により算出できる。例えば、位置Ｘにおけるごみの高さＨは、位置Ｘから距離ｄ１の左側壁面におけるごみの高さをｈ１、位置Ｘから距離ｄ２の奥側壁面におけるごみの高さをｈ２、位置Ｘから距離ｄ３の右側壁面におけるごみの高さをｈ３として、下記の式で表すことができる。

ただし、上記式において、ｄ＝ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３である。

このようにして、ごみピット内を格子状に区切った各位置の高さを求めることにより、ごみピット全体の高さが特定される。図１０の（ｂ）には、このようにして求めた各位置の高さを示すデータの一例を示している。このように、算出した高さを立体的に表示することにより、ごみピット内のごみがどのような表面形状で堆積しているかをユーザに認識させることができる。なお、出力部１４が画像を表示する表示装置であれば、このような表示は出力部１４に行わせればよい。また、出力部１４が情報処理装置１に接続された表示装置に画像を出力させる画像出力部であれば、出力部１４を介してそのような表示装置に図１０（ｂ）のような情報を表示させればよい。

無論、高さの算出結果の出力態様はこの例に限られず、例えば、各位置の高さを数値で出力してもよい。また、ユーザがごみピット内の位置を指定したときに、その位置の高さを出力してもよい。さらに、上記の例では、境界におけるごみの高さを算出すると共に、その高さを用いて境界より内側の領域におけるごみの高さを算出しているが、境界より内側の領域におけるごみの高さの算出は必須ではない。境界におけるごみの高さを算出し、その算出結果を出力する構成としてもよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図１１に基づいて説明する。図１１は、実施形態２において境界より内側の領域におけるごみの高さを算出する方法を説明する図である。なお、境界におけるごみの高さの算出方法は実施形態１と同様である。また、上記実施形態と同様の構成には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

本実施形態では、ピット画像１２１を解析してごみ領域の表面形状を推定し、その推定結果に基づいて、境界より内側の領域におけるごみの高さを算出する。より詳細には、ごみ領域から、ごみが平坦に堆積している平面領域と、ごみが傾斜して堆積している斜面領域を検出し、平面領域では高さを変化させず、斜面領域で高さを変化させる。

このため、本実施形態の情報処理装置１の制御部１１には、ごみ領域を平面領域と斜面領域に分類する領域分類部が含まれている。そして、高さ算出部１１５は、斜面領域ではごみの高さが変化し、平面領域ではごみの高さが変化しないとして、境界より内側の領域におけるごみの高さを算出する。これにより、境界から離れた位置におけるごみの高さを、実施形態１のような加重平均で算出する構成と比べてより正確に算出することができる。

ごみ領域を平面領域と斜面領域に分類する方法としては、例えばファジィｃ平均（以下ＦＣＭ：Fuzzy-C-Means）識別器を用いる方法が挙げられる。この方法では、平面領域と斜面領域の配置が既知のピット画像を教師データとして、ピット画像中の各単位ブロックを、斜面領域または平面領域の何れかのクラスに分類するＦＣＭ識別器を構築する。教師データは、図１１の（ａ）のようなデータであってもよい。この例では、ごみピットの左奥が平面領域となっており、この平面領域は斜面領域を経て、左手前側の平面領域につながっている。また、右奥は斜面領域であり、その手前側は平面領域となっている。この教師データの画像平面を所定の単位ブロック（例えば図１１の（ｂ）（ｃ）に示すような矩形領域）に分割すると、各単位ブロックを傾斜領域または平面領域に分類することができる。そして、この分類結果に基づいて、各単位ブロックを傾斜領域または平面領域に分類するためのＦＣＭ識別器を構築する。なお、教師データは、必要な分類精度を得ることができる程度の数だけ用意する。

領域分類部は、このＦＣＭ識別器を用いることにより、ピット画像１２１の各単位ブロックについて、斜面領域または平面領域の何れかのクラスに分類する。図１１の（ｂ）では、平面領域と判定された単位ブロックを白色の矩形で示し、斜面領域と判定された単位ブロックを黒色の矩形で示している。

高さ算出部１１５は、この分類結果に基づいて各位置（例えば単位ブロックの位置）の高さを算出する。例えば、図１１の（ｃ）の例では、ごみピットの左奥が平面領域となっており、この平面領域は斜面領域を経て、左手前側の平面領域につながっている。また、左奥のごみの高さはその手前側よりも高い。

平面領域では、その領域内で位置が変わっても基本的にごみの高さは維持されるから、高さ算出部１１５は、平面領域の各単位ブロックについてはごみの高さを同じであるとする。つまり、奥側の壁面に接する平面領域の各単位ブロックにおけるごみの高さは、奥側の壁面上の境界におけるごみの高さと同じとする。一方、斜面領域では、その領域の上端から下端に向かって連続的にごみの高さは変化する。このため、高さ算出部１１５は、斜面領域の各単位ブロックについては、その領域の上端から下端に向かって連続的にごみの高さを変化させる。

図１１の（ｃ）の例では、左奥のごみの高さはその手前側よりも高いから、高さ算出部１１５は、同図の中央付近の斜面領域に含まれる単位ブロックについては、奥から手前に向かって連続的にごみの高さを低くしてゆく。そして、この斜面領域よりも手前側は平面領域であるから、この平面領域の各単位ブロックについてはごみの高さを同じであるとする。このような処理により、高さ算出部１１５は、境界より内側の領域におけるごみの高さを順次算出することができる。

なお、ごみ領域から平面領域と斜面領域を検出するための識別器は、ごみ領域を平面領域と斜面領域にクラス分けできるように、平面領域と斜面領域が既知のピット画像を用いて機械学習された識別器であればよく、ＦＣＭ識別器に限られない。例えば、ランダムフォレスト、ニューラルネットワーク、サポートベクターマシンなどのパターン認識手法や、深層学習等を行う識別器を用いることもできる。

〔クレーン情報の利用〕
壁面より内側の領域におけるごみの高さの算出精度を向上させる方法として、クレーンの動作時に取得できる情報を利用する方法が挙げられる。具体的には、一般的なごみピットでは、クレーンでごみを持ち上げる際、クレーンのバケットがごみに接したときに、そのときのクレーンのロープ（ワイヤ）長が出力される。そして、このロープ長から、クレーンのバケットが接した位置におけるごみの高さを特定することができる。

クレーンでごみを持ち上げる作業は、ごみピットが稼働している期間には随時行われるので、ごみピットの通常の稼働期間中に、壁面より内側の領域の一部における正確なごみの高さを特定することができる。そして、特定した高さと、実施形態１で説明した方法で算出した壁面付近におけるごみの高さと組み合わせることにより、壁面より内側の領域におけるごみの高さの算出精度を高めることができる。この構成は、レーザセンサやステレオカメラ等の高コストな装置を導入することなく、また、クレーンにごみ高さの測定のための特別な動作を行わせることなく、ごみの高さの算出精度を向上させることができる点で優れている。

〔学習による高精度化〕
壁面より内側の領域におけるごみの高さの算出精度を向上させる他の方法として、学習機能を取り入れる方法が挙げられる。この場合、ピット底面を分割した区画ごとの高さをピット画像から求める識別器を構築する。具体的には、ごみの高さが既知の区画の高さ情報を教師信号として、その区画のピット画像とごみの高さとを結びつけるルールを機械学習させた識別器を構築する。なお、識別器の構築に用いる高さ情報は、例えばクレーンのワイヤ長により求めてもよいし、レーザセンサやステレオカメラなどの装置を用いて求めてもよい。この識別器を用いることにより、ごみの高さが未知のごみピットのピット画像から、そのごみピットにおける区画ごとの高さ情報を得ることができる。上記実施形態で説明した高さ推定と、学習による高さ推定とを組み合わせることにより、高さの推定精度をさらに向上させることが可能になる。

〔ごみ質の判定〕
ピット画像に映るごみの様子から、ごみ質（攪拌されているか否か、古い、新しいといった状態）を判定することも可能である。ごみの高さとごみ質とが分かれば、クレーンに最適な動作を自動で行わせることも可能になる。例えば、撹拌されていない場所や、高く積み上がっている場所において、優先的にクレーンにごみを掴む動作を行わせることにより、高さの均等化とごみ質の均等化を両立させたクレーンの自動制御が可能になる。

学習は、例えば上述の例と同様の手法で行うことができる。具体的には、ごみ質が既知のごみピットにおける区画ごとのごみ質情報を教師信号として、そのごみピットの各区画の画像とごみ質とを結びつけるルールを機械学習させた識別器を構築する。なお、ごみ質情報としては、例えばピット画像から抽出した、ごみの色や輪郭などの特長を示す情報（定量値）を用いることができる。この識別器を用いることにより、ごみ質が未知のごみピットのピット画像から、そのごみピットにおける区画ごとのごみ質情報を得ることができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
情報処理装置１の制御ブロック（特に制御部１１に含まれる各部）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、情報処理装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係る情報処理装置は、ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置であって、上記ごみピット内を撮影した画像における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定部と、上記画像における壁面上に設定された基準線と、上記境界特定部が特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出部と、を備えている構成である。

上記の構成によれば、一台の撮影装置で撮影した画像さえあれば、レーザセンサ等の特殊な機器を用いることなく、壁面とごみとの境界部におけるごみの高さを算出することができる。

上記情報処理装置では、上記基準線は、上記ごみピットの底面と平行であって複数設定されており、各基準線はそれぞれ異なる所定の高さの位置を示していてもよい。

上記の構成によれば、ごみピットの底面と平行で、それぞれ異なる所定の高さの位置を示す複数の基準線を用いるので、これらの基準線と境界との位置関係から境界におけるごみの高さを算出することができる。

上記情報処理装置では、上記境界特定部は、上記画像を構成する画素のうち、隣接する画素との間における色または階調の変化の度合いが所定の下限値以下である画素からなる領域を上記ごみピットの壁面領域とし、上記変化の度合いが所定の下限値より大きい画素からなる領域をごみ領域とすることにより上記境界を特定してもよい。

一般に、ごみ領域は色や階調の変化が激しく、壁面領域は変化に乏しいので、上記の構成によれば、境界を精度よく特定することができる。

上記情報処理装置では、上記境界特定部は、上記変化の度合いが所定の下限値より大きい画素からなる領域のうち、当該領域を構成する画素の数が相対的に多い領域を上記ごみ領域としてもよい。

壁面領域であっても汚れなどにより色や階調の変化が激しい部分が存在することがあり得るが、上記の構成によれば、構成画素数が相対的に多い領域をごみ領域とするので、壁面に汚れなどがある場合にも正しい境界を特定することができる。

上記情報処理装置では、上記高さ算出部は、上記ごみピットの複数の壁面について該壁面とごみとの境界におけるごみの高さを算出すると共に、上記境界より内側の領域におけるごみの高さを、上記境界までの距離に応じた加重平均により上記境界におけるごみの高さから算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、壁面より内側の領域におけるごみの高さについても、レーザセンサ等の特殊な機器を用いることなく算出することができる。

上記情報処理装置は、上記画像においてごみが映っている領域を、ごみが傾斜して堆積している斜面領域と、ごみが平坦に堆積している平面領域に分類する領域分類部を備え、上記高さ算出部は、上記ごみピットの複数の壁面について該壁面とごみとの境界におけるごみの高さを算出すると共に、上記斜面領域ではごみの高さが変化し、上記平面領域ではごみの高さが変化しないとして、上記境界より内側の領域におけるごみの高さを算出してもよい。

上記の構成によれば、斜面領域ではごみの高さが変化し、平面領域ではごみの高さが変化しないとして、境界より内側の領域におけるごみの高さを算出するので、ごみが堆積している状態を考慮して、より正確なごみの高さを算出することができる。

本発明の一態様に係る情報処理方法は、ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置による情報処理方法であって、上記ごみピット内を撮影した画像における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定ステップと、上記画像における壁面上に設定された基準線と、上記境界特定ステップで特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出ステップと、を含む。この情報処理方法によれば、上記情報処理装置と同様の作用効果を奏する。

上述の情報処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記情報処理装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記情報処理装置をコンピュータにて実現させる情報処理プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

１ 情報処理装置
１１３ 境界特定部
１１５ 高さ算出部
１２１ ピット画像（ゴミピット内を撮影した画像）

Claims (8)

1. ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置であって、
   上記ごみピット内を撮影した画像における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定部と、
   上記画像における壁面上に設定された基準線と、上記境界特定部が特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出部と、を備えていることを特徴とする情報処理装置。
2. 上記基準線は、上記ごみピットの底面と平行であって複数設定されており、各基準線はそれぞれ異なる所定の高さの位置を示していることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 上記境界特定部は、上記画像を構成する画素のうち、隣接する画素との間における色または階調の変化の度合いが所定の下限値以下である画素からなる領域を上記ごみピットの壁面領域とし、上記変化の度合いが所定の下限値より大きい画素からなる領域をごみ領域とすることにより上記境界を特定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 上記境界特定部は、上記変化の度合いが所定の下限値より大きい画素からなる領域のうち、当該領域を構成する画素の数が相対的に多い領域を上記ごみ領域とすることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
5. 上記高さ算出部は、上記ごみピットの複数の壁面について該壁面とごみとの境界におけるごみの高さを算出すると共に、上記境界より内側の領域におけるごみの高さを、上記境界までの距離に応じた加重平均により上記境界におけるごみの高さから算出することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の情報処理装置。
6. 上記画像においてごみが映っている領域を、ごみが傾斜して堆積している斜面領域と、ごみが平坦に堆積している平面領域に分類する領域分類部を備え、
   上記高さ算出部は、上記ごみピットの複数の壁面について該壁面とごみとの境界におけるごみの高さを算出すると共に、上記斜面領域ではごみの高さが変化し、上記平面領域ではごみの高さが変化しないとして、上記境界より内側の領域におけるごみの高さを算出することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の情報処理装置。
7. ごみピット内に堆積されたごみの高さを推定する情報処理装置による情報処理方法であって、
   上記ごみピット内を撮影した画像における、ごみピットの壁面とごみとの境界を特定する境界特定ステップと、
   上記画像における壁面上に設定された基準線と、上記境界特定ステップで特定した境界との位置関係から、上記境界におけるごみの高さを算出する高さ算出ステップと、を含むことを特徴とする情報処理方法。
8. 請求項１に記載の情報処理装置としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラムであって、上記境界特定部および上記高さ算出部としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラム。

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