JP2020127217A - Shovel - Google Patents

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Abstract

To provide a shovel by which a distance and a direction with respect to the shovel of an object existing in a wider area around the shovel.SOLUTION: A shovel 60 includes: a lower traveling body 61; an upper pivoting body 63 pivotally mounted on the lower traveling body 61; and a plurality of stereo cameras 6 arranged on the upper pivoting body 63.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to excavators.

従来、ショベルの上部旋回体に取り付けられるレーザレーダを用いて、ショベルの周囲に存在する物体のショベルに対する距離及び方向を取得しながら周囲を監視する周囲監視装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an ambient monitoring device that monitors a surroundings while acquiring a distance and a direction of an object existing around the shovel with respect to the shovel by using a laser radar attached to an upper swing body of the shovel (for example, Patent Document 1). See 1.).

この周囲監視装置は、物体のショベルに対する距離及び方向が所定時間にわたって変化しない場合にその物体を静止障害物と判定し、距離及び方向が変化する場合にその物体を移動障害物と判定する。 The surroundings monitoring apparatus determines that the object is a stationary obstacle when the distance and the direction of the object with respect to the shovel do not change over a predetermined time, and determines the object as a moving obstacle when the distance and the direction change.

特開2008−163719号公報JP, 2008-163719, A

しかしながら、特許文献1に記載のレーザレーダは、1本のレーザ光を物体に照射し、その反射光から物体の距離及び方向を検出する。そのため、特許文献1に記載のレーザレーダは、物体表面の極めて限られた部分と自身との間の距離を検出するのみである。 However, the laser radar described in Patent Document 1 irradiates an object with one laser beam and detects the distance and direction of the object from the reflected light. Therefore, the laser radar described in Patent Document 1 only detects the distance between the extremely limited part of the object surface and itself.

上述の点に鑑み、本発明は、ショベルの周辺のより広い範囲に存在する物体のショベルに対する距離及び方向を取得することができるショベルを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention has an object to provide a shovel capable of acquiring the distance and the direction of an object existing in a wider range around the shovel with respect to the shovel.

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に配置された複数のステレオカメラと、を有する。 In order to achieve the above-mentioned object, an excavator according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper revolving structure rotatably mounted on the lower traveling body, and a plurality of upper revolving structures. And a stereo camera.

上述の手段により、本発明は、ショベルの周辺のより広い範囲に存在する物体のショベルに対する距離及び方向を取得することができるショベルを提供することができる。 By the means described above, the present invention can provide a shovel capable of acquiring the distance and direction of an object existing in a wider range around the shovel with respect to the shovel.

本発明の実施例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 the Example of 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 in which an image generator is mounted. 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 where 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 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 explaining operation 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. 画像生成装置が搭載されるショベルの上面図(その1)である。It is a top view (1) of the shovel in which the image generation device is mounted. ショベルに搭載された3台のカメラ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。It is a figure which shows each input image of three cameras mounted in the shovel, and the output image produced|generated using these input images. 2つのカメラのそれぞれの撮像範囲の重複領域における物体の消失を防止する画像消失防止処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image disappearance prevention process which prevents the disappearance of the object in the overlapping area of each imaging range of two cameras. 図12で示される出力画像と、図12の出力画像に画像消失防止処理を適用することで得られる出力画像との違いを表す対比図である。FIG. 13 is a comparison diagram showing the difference between the output image shown in FIG. 12 and the output image obtained by applying the image loss prevention process to the output image of FIG. 12. ショベルに搭載された3台のステレオカメラのそれぞれの入力距離画像と、それら入力距離画像を用いて生成される出力距離画像とを示す図である。It is a figure which shows each input distance image of three stereo cameras mounted in the shovel, and the output distance image produced|generated using these input distance images. 図15で示される出力距離画像と、図15の出力距離画像に距離画像消失防止処理を適用することで得られる出力距離画像との違いを表す対比図である。16 is a comparison diagram showing the difference between the output distance image shown in FIG. 15 and the output distance image obtained by applying the distance image loss prevention processing to the output distance image of FIG. 15. 出力画像に出力距離画像を合成して得られる合成後出力画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the after-synthesis output image obtained by synthesize|combining an output distance image with an output image. 出力画像に出力距離画像を合成して得られる合成後出力画像の別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the after-synthesis output image obtained by synthesize|combining an output distance image with an output image. 画像生成装置を搭載するショベルの部分右側面図である。It is a partial right side view of the shovel which mounts an image generation device. 図19における隆起部の拡大図である。FIG. 20 is an enlarged view of a raised portion in FIG. 19. 出力距離画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output distance image. 出力画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output image. 第1画素抽出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a flow of the 1st pixel extraction processing. 画像生成装置を搭載するショベルの部分右側面図である。It is a partial right side view of the shovel which mounts an image generation device. 図24における浅陥没部の拡大図である。FIG. 25 is an enlarged view of the shallow depression portion in FIG. 24. 出力距離画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output distance image. 出力画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output image. 第2画素抽出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the flow of the 2nd pixel extraction processing. 運転支援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 driving assistance process. 画像生成装置が搭載されるショベルを示す図である。It is a figure which shows the shovel in which an image generation apparatus is mounted. 補正前出力距離画像と補正済出力距離画像との違いを表す対比図である。FIG. 6 is a comparison diagram showing a difference between an uncorrected output distance image and a corrected output distance image. 補正前合成後出力画像と補正済合成後出力画像との違いを表す対比図(その1)である。FIG. 6 is a comparison diagram (No. 1) showing a difference between a corrected combined output image and a corrected combined output image. 補正前合成後出力画像と補正済合成後出力画像との違いを表す対比図(その2)である。FIG. 7 is a comparison diagram (part 2) showing the difference between the pre-correction combined output image and the post-correction combined output image.

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、本発明の実施例に係る画像生成装置100の構成例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 of an image generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

画像生成装置100は、作業機械の周辺を監視する作業機械用周辺監視装置の1例であり、制御部1、カメラ2、入力部3、記憶部4、表示部5、及びステレオカメラ6で構成される。具体的には、画像生成装置100は、作業機械に搭載されたカメラ2が撮像した入力画像とステレオカメラ6が出力する入力距離画像とに基づいて出力画像を生成しその出力画像を操作者に提示する。 The image generating apparatus 100 is an example of a work machine periphery monitoring device that monitors the periphery of a work machine, and includes a control unit 1, a camera 2, an input unit 3, a storage unit 4, a display unit 5, and a stereo camera 6. To be done. Specifically, the image generating apparatus 100 generates an output image based on the input image captured by the camera 2 mounted on the work machine and the input distance image output by the stereo camera 6, and outputs the output image to the operator. Present.

図2は、画像生成装置100が搭載される作業機械としてのショベル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。ショベル60は、二次元配列の距離情報を利用して出力画像を生成する。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an excavator 60 as a working machine on which the image generating apparatus 100 is mounted. The excavator 60 is provided on a crawler-type lower traveling body 61, and an upper portion via a turning mechanism 62. The swing body 63 is mounted so as to be swingable around the swing axis PV. The shovel 60 uses the distance information of the two-dimensional array to generate an output image.

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)及びステレオカメラ6(右側方ステレオカメラ6R、後方ステレオカメラ6B)を備えている。なお、キャブ64内の操作者が視認し易い位置には表示部5が設置されている。 The upper revolving structure 63 is provided with a cab (driver's cab) 64 on the front left side thereof, an excavation attachment E on the front center thereof, and a camera 2 (right side camera 2R, rear camera 2B) on the right and rear surfaces thereof. ) And a stereo camera 6 (right side stereo camera 6R, rear stereo camera 6B). The display unit 5 is installed at a position in the cab 64 that is easily visible to the operator.

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 generating 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、画像生成手段11、画素抽出手段12、距離補正手段13、距離画像合成手段14、及び、運転支援手段15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. Programs corresponding to the attaching unit 10, the image generating unit 11, the pixel extracting unit 12, the distance correcting unit 13, the distance image synthesizing unit 14, and the driving support unit 15 are stored in the ROM or NVRAM, and the RAM is used as a temporary storage area. The CPU is caused to execute the process corresponding to each means while using the.

カメラ2は、ショベル60の周囲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にいる操作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 showing the periphery of the shovel 60, and is attached to, for example, the right side surface and the rear surface of the upper swing body 63 so as to capture an area of the cab 64 that is a blind spot of the operator. (See FIG. 2), a right side camera 2R and a rear camera 2B provided with image pickup devices such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). The camera 2 may be attached to a position other than the right side face and the rear face of the upper swing body 63 (for example, the front face and the left side face), and a wide-angle lens or a fish-eye lens is attached so that a wide range can be imaged. 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。 The camera 2 also 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. When the camera 2 acquires an input image using a fish-eye lens or a wide-angle lens, the camera 2 outputs to the control unit 1 a corrected input image in which apparent distortion and tilt caused by using these lenses are corrected. The output image may be output, but the input image whose apparent distortion and tilt are 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 information to the image generating apparatus 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 kinds of information, and is, for example, a hard disk, an optical disk, a semiconductor memory, or the like.

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、ショベル60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, and is, for example, a liquid crystal display or a projector installed in the cab 64 (see FIG. 2) of the shovel 60, and various types output by the control unit 1. Display the image.

ステレオカメラ6は、ショベル60の周囲に存在する物体の距離情報の二次元配列を取得するための装置であり、例えば、キャブ64にいる操作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。)。なお、ステレオカメラ6は、上部旋回体63の前面、左側面、右側面、及び後面のうちの何れか1つに取り付けられていてもよく、全ての面に取り付けられていてもよい。 The stereo camera 6 is a device for acquiring a two-dimensional array of distance information of objects existing around the shovel 60, and for example, the upper swing body 63 can capture an image of an area of the operator in the cab 64 which is a blind spot. Is attached to the right side surface and the rear surface (see FIG. 2). The stereo camera 6 may be attached to any one of the front surface, the left side surface, the right side surface, and the rear surface of the upper swing body 63, or may be attached to all the surfaces.

ステレオカメラ6は、複数台のカメラの撮像機能を備える装置である。本実施例では、ステレオカメラ6は、2台のカメラの撮像機能を一体的に備える装置であり、2組の撮像機構(撮像素子とレンズ機構との組み合わせ)と、1つの共用シャッタ機構とを1つの筐体内に備える。但し、ステレオカメラ6は、別個独立の複数台のカメラによって構成されてもよい。 The stereo camera 6 is a device having an imaging function of a plurality of cameras. In the present embodiment, the stereo camera 6 is a device that integrally has an image pickup function of two cameras, and includes two sets of image pickup mechanisms (a combination of an image pickup element and a lens mechanism) and one shared shutter mechanism. It is provided in one housing. However, the stereo camera 6 may be composed of a plurality of separate and independent cameras.

また、ステレオカメラ6における複数組の撮像機構は、互いに所定の間隔を空けて配置される。本実施例では、2組の撮像機構は、縦方向(鉛直方向)に所定の間隔を空けて並置される。なお、2組の撮像機構は、横方向(水平方向)に所定の間隔を空けて並置されてもよく、縦方向(鉛直方向)及び横方向(水平方向)のそれぞれで所定の間隔を空けて並置されてもよい。 In addition, the plurality of sets of image pickup mechanisms in the stereo camera 6 are arranged at a predetermined interval from each other. In this embodiment, the two sets of image pickup mechanisms are juxtaposed in the vertical direction (vertical direction) with a predetermined interval. The two sets of image pickup mechanisms may be arranged side by side at a predetermined interval in the horizontal direction (horizontal direction), and at predetermined intervals in the vertical direction (vertical direction) and the horizontal direction (horizontal direction). It may be juxtaposed.

また、ステレオカメラ6は、カメラ2が画素毎に輝度、色相値、彩度値等を取得するのに対し、画素毎に距離情報を取得する。本実施例では、ステレオカメラ6は、2組の撮像機構のそれぞれが出力する画像間の視差に基づいて、1つの撮像機構が出力する画像(以下、「基本画像」とする。)の各画素に写る物体とステレオカメラ6との間の距離を導き出す。そして、ステレオカメラ6は、基本画像の各画素の値にその導き出した距離を代入して二次元配列の距離情報を生成し、制御部1に対して出力する。そのため、以下では、ステレオカメラ6による二次元配列の距離情報は、カメラ2の入力画像、出力画像と対比させ、入力距離画像、出力距離画像と称する。また、ステレオカメラ6の入力距離画像、出力距離画像の解像度(画素数)は、カメラ2の入力画像、出力画像における解像度と同じであってもよく、異なるものであってもよい。また、カメラ2の入力画像、出力画像における1又は複数の画素と、ステレオカメラ6の入力距離画像、出力距離画像における1又は複数の画素とは予め対応付けられていてもよい。また、入力距離画像は、ステレオカメラ6の各撮像機構が出力する複数の画像に基づいて制御部1が生成してもよい。 Further, the stereo camera 6 acquires the distance information for each pixel, whereas the camera 2 acquires the luminance, the hue value, the saturation value, and the like for each pixel. In the present embodiment, the stereo camera 6 has each pixel of an image (hereinafter, referred to as a “basic image”) output by one imaging mechanism based on the parallax between the images output by each of the two imaging mechanisms. The distance between the object shown in and the stereo camera 6 is derived. Then, the stereo camera 6 substitutes the derived distance into the value of each pixel of the basic image to generate distance information of a two-dimensional array, and outputs the distance information to the control unit 1. Therefore, in the following, the distance information of the two-dimensional array by the stereo camera 6 will be referred to as an input distance image and an output distance image in comparison with the input image and the output image of the camera 2. The resolution (the number of pixels) of the input distance image and the output distance image of the stereo camera 6 may be the same as or different from the resolution of the input image and the output image of the camera 2. Further, one or a plurality of pixels in the input image and the output image of the camera 2 may be associated with one or a plurality of pixels in the input distance image and the output distance image of the stereo camera 6 in advance. Further, the input distance image may be generated by the control unit 1 based on a plurality of images output by each imaging mechanism of the stereo camera 6.

また、ステレオカメラ6を構成する複数の撮像機構のそれぞれの入力画像平面は、望ましくは互いに平行であり、最も望ましくは同一平面を形成する。視差から距離を導き出すための処理が容易且つ高精度に行われ得るためである。 Further, the input image planes of the plurality of image pickup mechanisms constituting the stereo camera 6 are preferably parallel to each other, and most preferably form the same plane. This is because the process for deriving the distance from the parallax can be performed easily and with high accuracy.

また、ステレオカメラ6は、カメラ2と同様、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もよい。 Also, the stereo camera 6 may be attached to a position other than the right side surface and the rear surface of the upper swing body 63 (for example, the front surface and the left side surface), similarly to the camera 2, and a wide-angle lens so that a wide range can be imaged. Alternatively, a fisheye lens may be attached.

また、ステレオカメラ6は、カメラ2と同様、制御部1からの制御信号に応じて入力距離画像を取得し、取得した入力距離画像を制御部1に対して出力する。なお、ステレオカメラ6は、カメラ2と同様、魚眼レンズ又は広角レンズを用いて入力距離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距離画像を制御部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距離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。 Also, the stereo camera 6 acquires an input distance image according to a control signal from the control unit 1 and outputs the acquired input distance image to the control unit 1, as with the camera 2. Note that, like the camera 2, when the stereo camera 6 acquires an input range image using a fisheye lens or a wide-angle lens, the stereo camera 6 corrects the corrected input distance by correcting the apparent distortion and tilt caused by using those lenses. Although the image is output to the control unit 1, the input distance 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.

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囲の地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、その出力画像を操作者に提示するようにしてもよい。 Further, the image generation device 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 features and the sense of distance can be intuitively grasped. The output image may be generated and then the output image may be presented to the operator.

画像生成装置100は、入力距離画像についても同様の処理を行う。その場合、処理対象画像は、処理対象距離画像で読み替えられる。以下の記載においても同様である。 The image generating apparatus 100 performs the same process on the input distance image. In that case, the processing target image is replaced with the processing target distance image. The same applies to the following description.

「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 which is generated based on the input image and which is a target of image conversion processing (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.), and for example, the ground surface. When an input image that is input by a camera that captures an image from above and that includes a horizontal image (for example, a sky portion) due to its wide angle of view is used in the image conversion process, the horizontal image is To prevent it from being displayed unnaturally (for example, the sky is not treated as if it were on the surface of the earth), the input image is projected onto a predetermined space model, and then the projected image projected onto the space model is divided into two parts. It is an image suitable for image conversion processing obtained by reprojecting onto a three-dimensional plane. The image to be processed may be used as it is as an output image without performing image conversion processing.

「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 at least a plane or a curved surface other than the processing target image plane which 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). Which is a flat surface or a curved surface to be formed), and is a projection target of the input image configured by one or a plurality of flat surfaces 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。 The image generating apparatus 100 may generate the output image by performing the image conversion process on the projection image projected on the spatial model without generating the processing target image. Further, the projected image may be used as it is as an output image without performing 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 showing an example of the space model MD onto which the input image is projected, and FIG. 3A shows the relationship between the shovel 60 and the space model MD when the shovel 60 is viewed from the side. 3B shows the relationship between the shovel 60 and the space model MD when the shovel 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 has a flat surface region R1 inside the bottom surface and a curved surface region R2 inside the side 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、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 showing an example of the relationship between the spatial model MD and the processing target image plane, and the processing target image plane R3 is, for example, a plane including the planar region R1 of the spatial model MD. For the sake of clarity, FIG. 4 shows the space model MD as a cylindrical shape instead of the semi-cylindrical shape as shown in FIG. 3, but the space model MD has either a semi-cylindrical shape or a cylindrical shape. May be The same applies to the subsequent figures. Further, the processing target image plane R3 may be a circular area including the plane area R1 of the space model MD or an annular area not including the plane area R1 of the space model MD as described above.

次に、制御部1が有する各種手段について説明する。 Next, various means 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 associating unit 10 is a unit for associating the coordinates on the input image plane where the input image captured by the camera 2 is located, the coordinates on the spatial model MD, and the coordinates on the processing target image plane R3, For example, various parameters relating to the camera 2, such as an optical center of the camera 2, a focal length, a CCD size, an optical axis direction vector, a camera horizontal direction vector, and a projection method, which are set in advance or input through the input unit 3. And the predetermined positional relationship among the input image plane, the spatial model MD, and the processing target image plane R3, the coordinates on the input image plane, the coordinates on the spatial model MD, and the processing target image. The coordinates on the plane R3 are associated with each other, and their correspondence is stored in the input image/spatial model correspondence map 40 and the spatial model/processing target 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。 In addition, when the processing target image is not generated, the coordinate associating 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.

また、座標対応付け手段10は、ステレオカメラが出力する入力距離画像に対しても同様の処理を行う。その場合、カメラ、入力画像平面、処理対象画像平面は、ステレオカメラ、入力距離画像平面、処理対象距離画像平面で読み替えられる。以下の記載においても同様である。 The coordinate associating means 10 also performs the same processing on the input distance image output by the stereo camera. In that case, the camera, the input image plane, and the processing target image plane are replaced with the stereo camera, the input distance image plane, and the processing target distance image plane. The same applies to the following description.

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 image generation unit 11 is a unit for generating an output image, and for example, by performing scale conversion, affine transformation, or distortion conversion on the processing target image, the coordinates on the processing target image plane R3 and the output image are positioned. Corresponding to the coordinates on the output image plane, the correspondence is stored in the processing target image/output image correspondence map 42 of the storage unit 4, and the coordinate matching means 10 stores the values to correspond to the input image/space model. With reference to the map 40 and the spatial model/process target image correspondence map 41, the value of each pixel in the output image (for example, the luminance value, the hue value, the saturation value, etc.) and the value of each pixel in the input image And an output image is generated.

また、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 image generating means 11 is set in advance or is inputted 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, etc. On the basis of various parameters of the processing target image plane R3 and the coordinates on the output image plane where the output image is located, and the correspondence is stored in the processing target image/output image correspondence map 42 of the storage unit 4. While referring to the input image/spatial model correspondence map 40 and the spatial model/processing target image correspondence map 41 that have been stored and the coordinate correspondence means 10 has stored the values, the value of each pixel in the output image (for example, the brightness value, 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、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 image generation unit 11 may change the scale of the processing target image to generate the output image without using the concept of the virtual camera.

また、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、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 image to be processed is not generated, the image generation means 11 associates the coordinates on the spatial model MD with the coordinates on the output image plane according to the image conversion processing performed, and associates the input image with the spatial model. With reference to the map 40, the output image is generated by associating the value of each pixel in the output image (for example, the luminance value, the hue value, the saturation value, etc.) with the value of each pixel in the input image. In this case, the image generation unit 11 omits the correspondence 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. ..

また、画像生成手段11は、入力距離画像又は処理対象距離画像に対しても同様の処理を行う。その場合、出力画像平面は、出力距離画像平面で読み替えられる。以下の記載においても同様である。 The image generation means 11 also performs the same processing on the input distance image or the processing target distance image. In that case, the output image plane is replaced by the output range image plane. The same applies to the following description.

画素抽出手段12は、ステレオカメラ6の入力距離画像から所定の条件を満たす画素を抽出するための手段である。例えば、画素抽出手段12は、入力距離画像における、ショベル60の周囲の地物とステレオカメラ6との間の距離を表す画素値を有する画素から所定の条件を満たす画素を抽出する。 The pixel extracting means 12 is means for extracting pixels satisfying a predetermined condition from the input distance image of the stereo camera 6. For example, the pixel extraction unit 12 extracts pixels satisfying a predetermined condition from pixels having a pixel value indicating the distance between the feature around the shovel 60 and the stereo camera 6 in the input distance image.

具体的には、画素抽出手段12は、ショベル60が位置する平面(以下、「設置面」とする。)とステレオカメラ6との間の距離(以下、「設置面距離」とする。)との差が所定距離以上となる画素を抽出する。なお、設置面は、傾斜面であってもよい。また、設置面距離は、ステレオカメラ6の設置位置及び設置角度に基づいて、ステレオカメラ6の入力距離画像における画素毎に予め設定される。そして、画素抽出手段12は、抽出しなかった画素の画素値を所定値(例えば、最小値としてのゼロである。)で置き換え、抽出した画素の画素値をそのまま維持することによって入力距離画像を補正する。なお、画素抽出手段12についてはその詳細を後述する。 Specifically, the pixel extraction unit 12 has a distance (hereinafter, referred to as “installation surface distance”) between the stereo camera 6 and a plane on which the shovel 60 is located (hereinafter, referred to as “installation surface”). Pixels whose difference is equal to or greater than a predetermined distance are extracted. The installation surface may be an inclined surface. The installation surface distance is set in advance for each pixel in the input distance image of the stereo camera 6, based on the installation position and the installation angle of the stereo camera 6. Then, the pixel extraction unit 12 replaces the pixel value of the pixel that has not been extracted with a predetermined value (for example, zero as the minimum value), and maintains the pixel value of the extracted pixel as it is, thereby obtaining the input distance image. to correct. The details of the pixel extraction means 12 will be described later.

距離補正手段13は、ステレオカメラが取得する距離情報を補正するための手段である。例えば、距離補正手段13は、画素抽出手段12が抽出した画素の値を補正する。具体的には、距離補正手段13は、ショベル60の周囲の地物とステレオカメラ6との間の距離を表す画素の値を、ステレオカメラ6の外部にある基準とその地物との間の距離を表す値に補正する。また、距離補正手段13は、画素抽出手段12による抽出の前に、ステレオカメラ6が出力する入力距離画像における画素の値を補正してもよい。なお、距離補正手段13についてはその詳細を後述する。 The distance correction unit 13 is a unit for correcting the distance information acquired by the stereo camera. For example, the distance correction unit 13 corrects the pixel value extracted by the pixel extraction unit 12. Specifically, the distance correction unit 13 sets the value of a pixel representing the distance between the feature around the shovel 60 and the stereo camera 6 between the reference outside the stereo camera 6 and the feature. Correct to a value that represents distance. Further, the distance correction unit 13 may correct the pixel value in the input distance image output by the stereo camera 6 before the extraction by the pixel extraction unit 12. The details of the distance correction means 13 will be described later.

距離画像合成手段14は、カメラに関する画像と、ステレオカメラに関する画像とを合成するための手段である。例えば、距離画像合成手段14は、画像生成手段11が生成した、カメラ2の入力画像に基づく出力画像と、ステレオカメラ6の入力距離画像に基づく出力距離画像とを合成する。出力距離画像は、画素抽出手段12による抽出、及び、距離補正手段13による補正の少なくとも一方が施された後の出力距離画像である。但し、出力距離画像は、画素抽出手段12による抽出、及び、距離補正手段13による補正が施される前の出力距離画像であってもよい。なお、距離画像合成手段14についてはその詳細を後述する。 The distance image synthesizing unit 14 is a unit for synthesizing the image regarding the camera and the image regarding the stereo camera. For example, the distance image synthesizing unit 14 synthesizes the output image generated by the image generating unit 11 based on the input image of the camera 2 and the output distance image based on the input distance image of the stereo camera 6. The output distance image is an output distance image that has been subjected to at least one of extraction by the pixel extraction unit 12 and correction by the distance correction unit 13. However, the output distance image may be an output distance image before the extraction by the pixel extraction unit 12 and the correction by the distance correction unit 13. The details of the distance image synthesizing means 14 will be described later.

運転支援手段15は、ショベル60の運転を支援する手段である。例えば、運転支援手段15は、ショベル60の移動方向に所定の地物が存在すると判定した場合にショベル60の運転を支援する機能を実行する。 The driving support means 15 is means for supporting driving of the shovel 60. For example, the driving support unit 15 executes a function of supporting driving of the shovel 60 when it is determined that a predetermined feature exists in the moving direction of the shovel 60.

「所定の地物」は、例えば、ショベル60と衝突するおそれのある作業員等の人物、ショベル60の移動を阻む障害物、ショベル60を滑落、転倒、或いは立ち往生させるおそれのある崖、陥没部、斜面、穴等を含む。 The “predetermined feature” is, for example, a person such as a worker who may collide with the shovel 60, an obstacle that blocks the movement of the shovel 60, a cliff or a depressed portion that may cause the shovel 60 to slide, fall, or get stuck. , Slopes, holes, etc.

運転を支援する機能(以下、「運転支援機能」とする。)は、例えば、警報の出力、表示部5における警告の表示、警告灯の点灯・点滅、ショベル60の減速、ショベル60の走行速度の制限、ショベル60の走行の停止等を含む。 The function for supporting driving (hereinafter, referred to as “driving support function”) includes, for example, outputting an alarm, displaying a warning on the display unit 5, turning on/blinking a warning light, decelerating the shovel 60, and traveling speed of the shovel 60. Restrictions, stop of traveling of the shovel 60, and the like.

具体的には、運転支援手段15は、ショベル60が移動(後退)しているときにショベル60の移動方向(後方)に崖があると判定した場合に、表示部5に崖の存在を知らせる警告を表示する。なお、ショベル60の移動方向は、例えば、操作レバーの操作内容(例えば、操作方向、操作量等である。)に基づいて検出される。 Specifically, when the driving support means 15 determines that there is a cliff in the moving direction (backward) of the shovel 60 while the shovel 60 is moving (retracting), it informs the display unit 5 of the existence of the cliff. Display a warning. The moving direction of the shovel 60 is detected, for example, based on the operation content of the operation lever (for example, the operation direction, the operation amount, etc.).

また、運転支援手段15は、ショベル60と崖との間の距離が短くなるにつれてショベル60の移動(後退)速度を低下させてもよく、ショベル60と崖との間の距離が所定距離以下となった場合にショベル60の移動(後退)を停止させてもよい。 Further, the driving support means 15 may decrease the moving (retracting) speed of the shovel 60 as the distance between the shovel 60 and the cliff becomes shorter, and the distance between the shovel 60 and the cliff becomes equal to or less than a predetermined distance. When it becomes, the movement (retraction) of the shovel 60 may be stopped.

また、運転支援手段15は、ステレオカメラ6の出力に基づいて、所定の地物が存在するか否かを判定する。例えば、運転支援手段15は、設置面から所定距離以上の深さを有する地物がステレオカメラ6によって検出された場合に、ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部が存在すると判定する。また、運転支援手段15は、入力距離画像に基づいて算出される実際の陥没部の深さ、開口面積、幅、及び奥行きの少なくとも1つが所定の条件を満たす場合に限り、ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部が存在すると判定してもよい。また、運転支援手段15は、入力距離画像における所定方向(ショベル60の移動方向)に沿った画素値の増加勾配に基づいて、ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部が存在するか否かを判定してもよい。 In addition, the driving support means 15 determines whether or not a predetermined feature exists based on the output of the stereo camera 6. For example, when the stereo camera 6 detects a feature having a depth equal to or greater than a predetermined distance from the installation surface, the driving support unit 15 determines that there is a depression that may slide the shovel 60. Further, the driving support means 15 causes the shovel 60 to slide down only when at least one of the actual depth, opening area, width, and depth of the depression calculated based on the input distance image satisfies a predetermined condition. It may be determined that there is a feared depression. In addition, the driving support unit 15 determines whether or not there is a depression that may slide the shovel 60 based on the increasing gradient of the pixel value along the predetermined direction (moving direction of the shovel 60) in the input distance image. You may judge.

或いは、運転支援手段15は、設置面から所定距離以上の高さを有する地物がステレオカメラ6によって検出された場合に、ショベル60と衝突するおそれのある障害物が存在すると判定してもよい。また、運転支援手段15は、入力距離画像における所定方向(ショベル60の移動方向)に沿った画素値の減少勾配に基づいて、ショベル60と衝突するおそれのある障害物が存在するか否かを判定してもよい。 Alternatively, the driving support unit 15 may determine that there is an obstacle that may collide with the shovel 60 when the stereo camera 6 detects a feature having a height of a predetermined distance or more from the installation surface. .. Further, the driving support unit 15 determines whether or not there is an obstacle that may collide with the shovel 60 based on the decreasing gradient of the pixel value along the predetermined direction (moving direction of the shovel 60) in the input distance image. You may judge.

次に、座標対応付け手段10及び画像生成手段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 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 associating unit 10 can associate the coordinates on the input image plane with the coordinates on the spatial model using, for example, a Hamiltonian 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 spatial model. The input image plane of the camera 2 is a UVW orthogonal coordinate whose origin is the optical center C of the camera 2. The spatial model is represented as one plane in the system, and the spatial model is represented as a three-dimensional surface in the XYZ rectangular 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 associating means 10 converts the coordinates on the spatial model (coordinates on the XYZ coordinate system) into the 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 parallel translation to the center C (the origin of the UVW coordinate system), make sure that the X axis is the U axis, the Y axis is the V axis, and the Z axis is the -W axis (the sign "-" is in the opposite direction). This means that the UVW coordinate system has the +W direction in the front of the camera and the XYZ coordinate system has the -Z direction in the vertical downward direction.

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, and therefore the coordinate associating unit 10 parallelizes the XYZ coordinate system to 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, after the XYZ coordinate system is moved in parallel so that the optical center C of the camera 2 becomes the origin of the XYZ coordinate system, the Z axis is rotated so as to coincide with the −W axis, and further, the X axis is moved to Since it is realized by rotating so as to coincide with the axis, the coordinate associating means 10 can describe these conversions by Hamilton's quaternion to combine these two rotations into one rotation calculation. 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 matching a certain vector A with another vector B corresponds to the processing for rotating the vector A and the vector B by an angle formed by the normal line of the surface between the vector A and the vector B as an axis. , And 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。 Will be represented by

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 of the surface stretched by the vector A and the vector B is calculated from the outer product of the vector A and the vector B.

で表されることとなる。 Will be represented by

なお、四元数は、i、j、kをそれぞれ虚数単位とした場合、 It should be noted that the quaternion is, when i, j, and k are 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 the present embodiment, the quaternion Q has a real component t, and pure imaginary components a, b, and c.

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

で表されるものとする。 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 the real component t is 0 (zero), and t, a, b , C, it is possible to express a rotational motion around 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。 Furthermore, the quaternion Q can be expressed as one 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 while using 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 the present embodiment, if a quaternion representing 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'is

で表されることとなる。 Will be represented by

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、 Further, in the present embodiment, if Qx is a quaternion that represents a rotation that causes the line connecting the point X′ on the X axis and the origin to coincide with the U axis, “Z axis coincides with −W axis, and further, , The rotation that makes the X-axis coincide with the U-axis” is

で表されることとなる。 Will be represented by

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 the arbitrary coordinate P on the spatial model (XYZ coordinate system) is expressed by the 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 associating means 10 thereafter calculates the coordinates on the space model (XYZ coordinate system) only by executing this calculation. 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 converting the coordinates on the space model (XYZ coordinate system) into the coordinates on the input image plane (UVW coordinate system), the coordinate associating means 10 and 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 by 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。 Further, the coordinate associating means 10 defines an intersection E of the plane H and the optical axis G and a coordinate P′ on a plane H parallel to the input image plane R4 (for example, CCD surface) of the camera 2 and including the coordinate P′. The declination angle φ formed by the line segment EP′ connecting the two and the U′ axis on the plane H, and the length of the line segment EP′ are calculated.

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, since the image height h is usually a function of the incident angle α and the focal length f, the coordinate associating means 10 has a normal projection (h=ftan α) and an orthogonal projection (h=fsin α). , 3D projection (h=2ftan(α/2)), equisolid angle projection (h=2fsin(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。 After that, the coordinate associating means 10 decomposes the calculated image height h into a U component and a V component on the UV coordinate system by the argument φ, and uses a numerical value corresponding to the pixel size per pixel of the input image plane R4. By performing the division, the coordinates P(P′) on the spatial model MD and the coordinates on the input image plane R4 can be associated with each other.

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a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a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、 When the pixel size per pixel in the U-axis direction of the input image plane R4 is a U and the pixel size per pixel in the V-axis direction of the input image plane R4 is a V , the coordinates P on the spatial model MD are shown. The coordinates (u,v) on the input image plane R4 corresponding to (P′) are

で表されることとなる。 Will be represented by

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 associating unit 10 associates the coordinates on the space model MD with the coordinates on the one or more input image planes R4 existing for each camera, and coordinates on the space model MD, camera identifier. , And the coordinates on the input image plane R4 are associated and stored in the input image/space model correspondence map 40.

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 associating unit 10 calculates the coordinate conversion by using the quaternion, it has an advantage that the gimbal lock is not generated unlike the case where the coordinate conversion is calculated by using the Euler angle. .. However, the coordinate associating unit 10 is not limited to the one that calculates the coordinate conversion using the quaternion, and may calculate 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。 When it is possible to associate the coordinates with the plurality of input image planes R4, the coordinate associating unit 10 inputs the coordinates P(P′) on the spatial model MD with respect to the camera having the smallest incident angle α. The coordinates may be associated with the coordinates on the image plane R4, or may be associated with the 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, of the coordinates on the space model MD, a process of reprojecting the coordinates on the curved surface region R2 (coordinates having a component in the Z-axis direction) 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 the coordinates by the coordinate associating means 10. FIG. 6A shows the input image plane R4 of the camera 2 that adopts the normal projection (h=ftan α) as an example. It is a figure which shows the correspondence between the above coordinate and the coordinate on space model MD, and coordinate matching means 10 is on the space model MD corresponding to the coordinate on the input image plane R4 of the camera 2. The two coordinates are made to correspond to each other so that each line segment connecting with the coordinates of ‘a’ 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 associating unit 10 associates the coordinate K1 on the input image plane R4 of the camera 2 with the coordinate L1 on the plane region R1 of the spatial model MD, and inputs the image 2 plane 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。 When the camera 2 adopts a projection method other than the normal projection (for example, orthographic projection, stereoscopic projection, equisolid angle projection, equidistant projection, etc.), the coordinate associating means 10 is adapted to each projection method. Accordingly, the coordinates K1 and K2 on the input image plane R4 of the camera 2 are made to correspond to the coordinates L1 and L2 on the spatial 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 associating means 10 has a predetermined function (for example, orthographic projection (h=fsinα), stereoscopic projection (h=2ftan(α/2)), equisolid angle projection (h=2fsin(α/ 2)), equidistant projections (h=fα), etc.) are used to associate the coordinates on the input image plane with the coordinates on the spatial 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 the coordinates on the curved surface region R2 of the spatial model MD and the coordinates on the processing target image plane R3, and the coordinate associating means 10 is located on the XZ plane. A 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 placed on one of the parallel line groups PL so that the two coordinates are associated with each other.

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 associating means 10 assumes that the coordinate L2 on the curved surface region R2 of the spatial model MD and the coordinate M2 on the processing target image plane R3 are on a common parallel line, 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 associating unit 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 by using the parallel line group PL similarly to 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 common planes, the coordinates L1 on the plane area R1 of the spatial model MD and the processing target image plane R3 are 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平面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 associating 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 plane R3. And stores it in the spatial model/processing target 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、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 showing 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 adopting the normal projection (h=ftan α) as an example. In the image generating means 11, 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 passes through the optical center CV of the virtual camera 2V. In this way, both coordinates are associated.

図6(C)の例では、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 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 spatial model MD), The coordinates N2 on the output image plane R5 of the virtual camera 2V are associated with the coordinates 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、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。 When the virtual camera 2V adopts a projection method other than the normal projection (for example, orthographic projection, stereoscopic projection, equisolid angle projection, equidistant projection, etc.), the image generation means 11 uses each projection method. Accordingly, the coordinates N1 and N2 on the output image plane R5 of the virtual camera 2V are made to correspond to the coordinates M1 and M2 on the processing target image plane R3.

具体的には、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 image generation unit 11 uses a predetermined function (for example, orthographic projection (h=fsinα), stereoscopic projection (h=2ftan(α/2)), equisolid angle projection (h=2fsin(α/2)). )), equidistant projection (h=fα), etc.), the coordinates on the output image plane R5 are associated with the coordinates on the processing target image plane R3. 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、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平面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 image generating means 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 plane R3. While referring to the input image/spatial model correspondence map 40 and the spatial model/processing target image correspondence map 41 stored in the processing target image/output image correspondence map 42 in association with each other, each of the output images The 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。 Note that FIG. 6D is a diagram in which FIG. 6A to FIG. 6C are combined, and includes the camera 2, the virtual camera 2V, the plane area R1 and the curved surface area R2 of the space model MD, and the processing target. The mutual positional relationship of the 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 associating means 10 for associating the coordinates on the spatial model MD with the coordinates on the processing target image plane R3 will be described with reference to FIG. 7.

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 an angle β is formed between the parallel line group PL located on the XZ plane and the processing target image plane R3, and FIG. 7B is on the XZ plane. FIG. 9 is a diagram in the case where an angle β1 (β1>β) is formed between the parallel line group PL located and the processing target image plane R3. Further, 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 each of the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3, The intervals between the coordinates La to Ld in FIG. 7A are equal to the intervals between the coordinates La to Ld in FIG. 7B. Note that the parallel line group PL is assumed to exist on the XZ plane for the purpose of explanation, but actually, it exists so as to extend radially from all points on the Z axis toward the image plane R3 to be processed. It shall be. The Z axis in this case will be 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 intervals between the coordinates Ma to Md on the processing target image plane R3 are the angles between the parallel line group PL and the processing target image plane R3. It linearly decreases as it increases (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, 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, so that the interval of the coordinate group 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 of these coordinate groups is linearly enlarged or only the image portion corresponding to the image projected on the curved surface region R2 of the spatial model MD among the image portions 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 associating means 10 for associating the coordinates on the spatial 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。 8A is a diagram in the case where all the auxiliary line groups AL located on the XZ plane extend from the starting point T1 on the Z axis toward the processing target image plane R3, and FIG. It is a figure when all the line groups AL extend from the starting point T2 (T2>T1) on the Z-axis toward the processing target image plane R3. Further, it is assumed that the coordinates La to Ld on the curved surface region R2 of the spatial model MD in FIGS. 8A and 8B respectively 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 outside the region of the processing target image plane R3, and thus are not shown.), and the respective intervals of the coordinates La to Ld in FIG. It is assumed to be equal to the respective intervals of the coordinates La to Ld in 8(B). Although the auxiliary line group AL is assumed to exist on the XZ plane for the purpose of explanation, it actually exists so as to extend radially from any one point on the Z axis toward the image plane R3 to be processed. It shall be. Note that the Z axis in this case will be referred to as the "reprojection axis" as in FIG.

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. S) increases non-linearly (the larger the distance between the curved surface region R2 of the spatial model MD and each of the coordinates Ma to Md, the larger the decrease amount of each interval). On the other hand, since the coordinate group on the plane area 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. 8, the coordinate group interval 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 the 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. This means that only the image portion is non-linearly enlarged or reduced.

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の周囲に位置する地物(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地物)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 planar region R1 of the spatial model MD, without affecting the spatial model MD. Since the image portion (for example, a horizontal image) of the output image corresponding to the image projected on the curved surface region R2 can be linearly or non-linearly enlarged or reduced, the road surface image in the vicinity of the shovel 60 can be obtained. The features located around the shovel 60 (features in the image when looking horizontally around the shovel 60) are swiftly affected without affecting (the virtual image when the shovel 60 is viewed from directly above). Moreover, it can be flexibly enlarged or reduced, and the visibility of the blind spot area of the shovel 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, with reference to FIG. 9, a process in which 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. The process of generating (hereinafter, referred to as “output image generating process”) will be described. Note that FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the processing target image generation processing (steps S1 to S3) and the output image generation processing (steps S4 to S6). In addition, it is assumed that the arrangement of the camera 2 (input image plane R4), the space model (the plane area R1 and the curved surface area R2), and the processing target image plane R3 are predetermined.

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 causes the coordinate associating unit 10 to associate the coordinates on the processing target image plane R3 with the coordinates on the spatial model MD (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 associating unit 10 acquires 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. A point, one of which intersects the curved surface area R2 of the space model MD, is calculated, and the coordinate on the curved surface area R2 corresponding to the calculated point is set on the curved surface area R2 corresponding to the one coordinate on the processing target image plane R3. The coordinates are derived and the correspondence is stored in the spatial model/processing target image correspondence map 41. The angle formed between the parallel line group PL and the image plane R3 to be processed may be a value stored in advance in the storage unit 4 or the like, and the operator can dynamically change the angle via the input unit 3. It may be a value to enter.

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。 Further, when one coordinate on the processing target image plane R3 matches one coordinate on the plane region R1 of the spatial model MD, the coordinate associating means 10 sets the one coordinate on the plane region R1 to the processing target image. It is derived as one coordinate corresponding to the one coordinate on the plane R3, and the corresponding relation is stored in the spatial model/process target 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)。 After that, the control unit 1 causes the coordinate associating unit 10 to associate one coordinate on the space model MD derived by the above-described process with the 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 associating unit 10 is a line segment that extends from one coordinate on the spatial model MD and acquires the coordinates of the optical center C of the camera 2 that adopts the normal projection (h=ftan α). A point where a 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 calculated on the input image plane R4 corresponding to the one coordinate on the space model MD. It is derived as one coordinate and the correspondence 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。 After that, 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 spatial model MD and the coordinates on the input image plane R4 (step S3), and all the coordinates still exist. If it is determined that the values are not associated with each other (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、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 terminates the processing target image generation processing and then starts the output image generation processing, and the image generation means 11 causes 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、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 image generation unit 11 generates an output image by performing scale conversion, affine transformation, or distortion conversion on the processing target image, and is determined by the content of the applied scale conversion, affine transformation, or distortion conversion, The correspondence 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、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 image generating means 11 calculates the coordinates on the output image plane R5 from the coordinates on the processing target image plane R3 according to the projection method adopted, The correspondence may be stored in the processing target image/output image correspondence map 42.

或いは、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 the output image using the virtual camera 2V that adopts the normal projection (h=ftan α), the image generating means 11 acquires the coordinates of the optical center CV of the virtual camera 2V and then outputs the image. It is a line segment extending from one coordinate on the image plane R5, and a point at which the line segment passing through the optical center CV intersects the processing target image plane R3 is calculated, and the coordinates on the processing target image plane R3 corresponding to the calculated point are calculated. 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 corresponding relationship may be stored in the processing target image/output image correspondence map 42.

その後、制御部1は、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、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 refers to the input image/spatial model correspondence map 40, the spatial model/processing target image correspondence map 41, and the processing target image/output image correspondence map 42 by the image generating means 11, and the input image plane R4. Correspondence between the upper coordinates and the coordinates on the space model MD, correspondence between the coordinates on the space model MD and the coordinates on the processing target image plane R3, and the coordinates on the processing target image plane R3 and the output image plane R5. By tracing the correspondence relationship with the coordinates of the input image plane R4 corresponding to the respective coordinates on the output image plane R5, a value (for example, a luminance value, a hue value, a saturation value, etc.) is acquired. , The acquired value is adopted as the value of each coordinate on the corresponding output image plane R5 (step S5). In addition, when a plurality of coordinates on the plurality of input image planes R4 correspond to one coordinate on the output image plane R5, the image generation unit 11 causes each of the plurality of coordinates on the plurality of input image planes R4. A statistical value based on the value (for example, an average value, a maximum value, a minimum value, an intermediate value, etc.) is derived, and the statistical value may be adopted as the value of the one coordinate on the output image plane R5. ..

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。 Then, the control unit 1 determines whether all coordinate values on the output image plane R5 are associated with coordinate values on the input image plane R4 (step S6), and all coordinate values are associated. If it is determined that they are 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, when it is determined that the values of all the coordinates 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。 If the image generation apparatus 100 does not generate the processing target image, the processing target image generation processing is omitted, and the "coordinates on the processing target image plane" in step S4 in the output image generation processing is set on the space model. It should be read as "coordinates".

以上の構成により、画像生成装置100は、ショベル60の周囲の地物とショベル60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 generating apparatus 100 can generate the processing target image and the output image that allow the operator to intuitively understand the positional relationship between the features around the shovel 60 and the shovel 60. ..

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 generating apparatus 100 executes the coordinate association so as to trace back from the processing target image plane R3 to the input image plane R4 via the spatial model MD, thereby setting each coordinate on the processing target image plane R3. One or a plurality of coordinates on R4 can be surely associated with each other, and the coordinates are associated in the order from the input image plane R4 through the spatial model MD to the processing target image plane R3 (in this case, Can surely make each coordinate on the input image plane R4 correspond 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 input to the input image plane R4. In some cases, it may not be associated with any of the above coordinates, in which case it is necessary to perform interpolation processing or the like on some of the coordinates on the processing target image plane R3.) Can be generated quickly.

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 spatial model MD, the image generating device 100 changes the angle formed between the parallel line group PL and the processing target image plane R3. The desired enlargement or reduction can be realized without rewriting the contents of the input image/spatial model correspondence map 40 only by rewriting only the portion related to the curved surface region R2 in the spatial model/processing target 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 changes the values of various parameters related to scale conversion, affine transformation, or distortion conversion and rewrites the processing target image/output image correspondence map 42. A desired output image (scale conversion image, affine conversion image, or distortion conversion image) can be generated without rewriting the contents of the input image/spatial model correspondence map 40 and the space model/processing target 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 only needs to change the values of various parameters of the virtual camera 2V and rewrite 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 target 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 the input images of the two cameras 2 (the right side camera 2R and the rear camera 2B) mounted on the shovel 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から水平方向に周囲を見た画像(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 generating apparatus 100 projects the respective input images of the two cameras 2 on the plane region R1 and the curved region R2 of the spatial model MD, and then re-projects them on the process target image plane R3 to generate the process target image. Then, the output image is generated by performing image conversion processing (for example, scale conversion, affine conversion, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.) on the generated processing target image, and the vicinity of the shovel 60 is changed from the sky. An image viewed down (image in the plane area R1) and an image viewed around the shovel 60 in the horizontal direction (image in the image plane R3 to be processed) are simultaneously displayed.

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。 Note that the output image is generated by performing image conversion processing (for example, viewpoint conversion processing) on the image projected on the spatial model MD when the image generation apparatus 100 does not generate the processing target image. I 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。 Further, the output image is trimmed into a circle so that the image when the shovel 60 makes a turning motion can be displayed without a sense of discomfort, and the center CTR of the circle is on the cylinder center axis of the space model MD and the turning of the shovel 60. It is generated so as to be on the axis PV, and is displayed so as to rotate about its center CTR in response to the turning motion of the shovel 60. In this case, the cylinder center axis of the space model MD may or may not match 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。)だけ離れた位置に地物(例えば、作業員である。)が存在する場合にその地物が表示部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 by the parallel line group PL with 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 there is a feature (for example, a worker) at a position away from the center by the maximum reach distance (for example, 12 meters) of the excavation attachment E, the feature is sufficiently large on the display unit 5 (for example, for example). , 7 mm or more.) 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地物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, as the output image, the CG image of the shovel 60 may be arranged such that the front of the shovel 60 matches the upper part of the screen of the display unit 5 and the turning center thereof matches the center CTR. This is to make the positional relationship between the shovel 60 and the feature appearing in the output image easier to understand. The output image may be arranged around a frame image including various information such as the orientation.

次に、図11〜図18を参照しながら、画像生成装置100が生成する出力画像の詳細について説明する。 Next, the details of the output image generated by the image generating apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 11 to 18.

図11は、画像生成装置100を搭載するショベル60の上面図である。図11に示す実施例では、ショベル60は、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)と3台のステレオカメラ6(左側方ステレオカメラ6L、右側方ステレオカメラ6R、及び後方ステレオカメラ6B)とを備える。なお、図11の一点鎖線で示す領域CL、CR、CBは、それぞれ、左側方カメラ2L、右側方カメラ2R、後方カメラ2Bの撮像範囲を示す。また、図11の点線で示す領域ZL、ZR、ZBは、それぞれ、左側方ステレオカメラ6L、右側方ステレオカメラ6R、後方ステレオカメラ6Bの撮像範囲を示す。 FIG. 11 is a top view of the shovel 60 equipped with the image generating apparatus 100. In the embodiment shown in FIG. 11, the shovel 60 comprises three cameras 2 (left side camera 2L, right side camera 2R, and rear camera 2B) and three stereo cameras 6 (left side stereo camera 6L, right side stereo). The camera 6R and the rear stereo camera 6B) are provided. Note that regions CL, CR, and CB indicated by alternate long and short dash lines in FIG. 11 indicate the imaging ranges of the left camera 2L, the right camera 2R, and the rear camera 2B, respectively. Areas ZL, ZR, and ZB indicated by dotted lines in FIG. 11 indicate the imaging ranges of the left stereo camera 6L, the right stereo camera 6R, and the rear stereo camera 6B, respectively.

なお、本実施例では、ステレオカメラ6の撮像範囲がカメラ2の撮像範囲よりも狭いが、ステレオカメラ6の撮像範囲は、カメラ2の撮像範囲と同じでもよく、カメラ2の撮像範囲より広くてもよい。また、ステレオカメラ6の撮像範囲は、カメラ2の撮像範囲内において、ショベル60の近傍に位置するが、ショベル60からより遠い領域にあってもよい。 In addition, in the present embodiment, the imaging range of the stereo camera 6 is narrower than the imaging range of the camera 2, but the imaging range of the stereo camera 6 may be the same as the imaging range of the camera 2 or wider than the imaging range of the camera 2. Good. Further, the imaging range of the stereo camera 6 is located near the shovel 60 in the imaging range of the camera 2, but may be in a region farther from the shovel 60.

図12は、ショベル60に搭載された3台のカメラ2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。 FIG. 12 is a diagram showing respective input images of the three cameras 2 mounted on the shovel 60 and output images generated by using the input images.

画像生成装置100は、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。また、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。その結果、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から水平方向に周囲を見た画像(処理対象画像平面R3における画像)とを同時に表示する。なお、出力画像の中央に表示される画像は、ショベル60のCG画像60CGである。 The image generation apparatus 100 projects the respective input images of the three cameras 2 on the plane area R1 and the curved surface area R2 of the spatial model MD and then re-projects them on the processing target image plane R3 to generate the processing target image. .. Further, the image generating 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. As a result, the image generating apparatus 100 generates an image of the vicinity of the shovel 60 looking down from above (image in the plane area R1) and an image of looking around the shovel 60 in the horizontal direction (image in the processing target image plane R3). Display at the same time. The image displayed in the center of the output image is the CG image 60CG of the shovel 60.

図12において、右側方カメラ2Rの入力画像、及び、後方カメラ2Bの入力画像はそれぞれ、右側方カメラ2Rの撮像範囲と後方カメラ2Bの撮像範囲との重複領域内に人物を捉えている(右側方カメラ2Rの入力画像における二点鎖線で囲まれる領域R10、及び、後方カメラ2Bの入力画像における二点鎖線で囲まれる領域R11参照。)。 In FIG. 12, the input image of the right-side camera 2R and the input image of the rear-side camera 2B each capture a person in the overlapping area of the imaging range of the right-side camera 2R and the rear-side camera 2B (right side). (See a region R10 surrounded by a chain double-dashed line in the input image of the rear camera 2R and a region R11 surrounded by a chain double-dashed line in an input image of the rear camera 2B.).

しかしながら、出力画像平面上の座標が入射角の最も小さいカメラに関する入力画像平面上の座標に対応付けられるものとすると、出力画像は、重複領域内の人物を消失させてしまう(出力画像内の一点鎖線で囲まれる領域R12参照。)。 However, assuming that the coordinates on the output image plane are associated with the coordinates on the input image plane for the camera with the smallest incident angle, the output image causes the person in the overlapping area to disappear (one point in the output image is lost). See the area R12 surrounded by the chain line.).

そこで、画像生成装置100は、重複領域に対応する出力画像部分において、後方カメラ2Bの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域と、右側方カメラ2Rの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域とを混在させ、重複領域内の物体が消失するのを防止する。 Therefore, in the image generating apparatus 100, in the output image portion corresponding to the overlapping area, the area on the input image plane of the rear camera 2B is associated with the area on the input image plane of the right camera 2R. Areas are mixed to prevent the objects in the overlapping area from disappearing.

図13は、2つのカメラのそれぞれの撮像範囲の重複領域における物体の消失を防止する画像消失防止処理を説明するための図である。 FIG. 13 is a diagram for explaining the image disappearance prevention processing for preventing the disappearance of an object in the overlapping area of the imaging ranges of the two cameras.

図13(A)は、右側方カメラ2Rの撮像範囲と後方カメラ2Bの撮像範囲との重複領域に対応する出力画像部分を示す図であり、図12の点線で示す矩形領域R13に対応する。 FIG. 13A is a diagram showing an output image portion corresponding to an overlapping area of the imaging range of the right camera 2R and the imaging range of the rear camera 2B, and corresponds to the rectangular area R13 shown by the dotted line in FIG.

また、図13(A)において、灰色で塗り潰された領域PR1は、後方カメラ2Bの入力画像部分が配置される画像領域であり、領域PR1に対応する出力画像平面上の各座標には後方カメラ2Bの入力画像平面上の座標が対応付けられる。 Further, in FIG. 13A, a region PR1 filled with gray is an image region in which the input image portion of the rear camera 2B is arranged, and the rear camera is located at each coordinate on the output image plane corresponding to the region PR1. The coordinates on the input image plane of 2B are associated with each other.

一方、白色で塗り潰された領域PR2は、右側方カメラ2Rの入力画像部分が配置される画像領域であり、領域PR2に対応する出力画像平面上の各座標には右側方カメラ2Rの入力画像平面上の座標が対応付けられる。 On the other hand, the region PR2 filled with white is an image region in which the input image portion of the right side camera 2R is arranged, and the coordinates on the output image plane corresponding to the region PR2 are at the input image plane of the right side camera 2R. The upper coordinates are associated.

本実施例では、領域PR1と領域PR2とが縞模様を形成するように配置され、領域PR1と領域PR2とが縞状に交互に並ぶ部分の境界線は、ショベル60の旋回中心を中心とする水平面上の同心円によって定められる。 In the present embodiment, the region PR1 and the region PR2 are arranged so as to form a striped pattern, and the boundary line of the portion where the regions PR1 and PR2 are alternately arranged in a striped pattern is centered on the turning center of the shovel 60. It is defined by concentric circles on a horizontal plane.

図13(B)は、ショベル60の右斜め後方の空間領域の状況を示す上面図であり、後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rの双方によって撮像される空間領域の現在の状況を示す。また、図13(B)は、ショベル60の右斜め後方に棒状の立体物OBが存在することを示す。 FIG. 13B is a top view showing the state of the space area diagonally to the right behind the shovel 60, and shows the current state of the space area imaged by both the rear camera 2B and the right side camera 2R. In addition, FIG. 13B shows that a rod-shaped three-dimensional object OB exists in the diagonally right rear of the shovel 60.

図13(C)は、図13(B)が示す空間領域を後方カメラ2B及び右側方カメラ2Rで実際に撮像して得られた入力画像に基づいて生成される出力画像の一部を示す。 FIG. 13C shows a part of the output image generated based on the input image obtained by actually capturing the spatial area shown in FIG. 13B by the rear camera 2B and the right camera 2R.

具体的には、画像OB1は、後方カメラ2Bの入力画像における立体物OBの画像が、路面画像を生成するための視点変換によって、後方カメラ2Bと立体物OBとを結ぶ線の延長方向に伸長されたものを表す。すなわち、画像OB1は、後方カメラ2Bの入力画像を用いて出力画像部分における路面画像を生成した場合に表示される立体物OBの画像の一部である。 Specifically, the image OB1 is expanded in the extension direction of the line connecting the rear camera 2B and the three-dimensional object OB by the viewpoint conversion for generating the road surface image from the image of the three-dimensional object OB in the input image of the rear camera 2B. Represents what was done. That is, the image OB1 is a part of the image of the three-dimensional object OB displayed when the road surface image in the output image portion is generated using the input image of the rear camera 2B.

また、画像OB2は、右側方カメラ2Rの入力画像における立体物OBの画像が、路面画像を生成するための視点変換によって、右側方カメラ2Rと立体物OBとを結ぶ線の延長方向に伸長されたものを表す。すなわち、画像OB2は、右側方カメラ2Rの入力画像を用いて出力画像部分における路面画像を生成した場合に表示される立体物OBの画像の一部である。 Further, the image OB2 is an image of the three-dimensional object OB in the input image of the right side camera 2R, which is expanded in the extension direction of the line connecting the right side camera 2R and the three-dimensional object OB by the viewpoint conversion to generate the road surface image. Represents a thing. That is, the image OB2 is a part of the image of the three-dimensional object OB displayed when the road surface image in the output image portion is generated using the input image of the right camera 2R.

このように、画像生成装置100は、重複領域において、後方カメラ2Bの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域PR1と、右側方カメラ2Rの入力画像平面上の座標が対応付けられる領域PR2とを混在させる。その結果、画像生成装置100は、1つの立体物OBに関する2つの画像OB1及び画像OB2の双方を出力画像上に表示させ、立体物OBが出力画像から消失するのを防止する。 As described above, in the overlapping area, the image generating apparatus 100 has an area PR1 in which the coordinates on the input image plane of the rear camera 2B are associated with an area PR2 in which the coordinates on the input image plane of the right camera 2R are associated. To mix. As a result, the image generating apparatus 100 displays both the two images OB1 and OB2 regarding one solid object OB on the output image, and prevents the solid object OB from disappearing from the output image.

図14は、図12の出力画像と、図12の出力画像に画像消失防止処理を適用することで得られる出力画像との違いを表す対比図であり、図14(A)が図12の出力画像を示し、図14(B)が画像消失防止処理を適用した後の出力画像を示す。図14(A)における一点鎖線で囲まれる領域R12では人物が消失しているのに対し、図14(B)における一点鎖線で囲まれる領域R14では人物が消失せずに表示されている。 FIG. 14 is a comparison diagram showing the difference between the output image of FIG. 12 and the output image obtained by applying the image loss prevention process to the output image of FIG. 12, and FIG. FIG. 14B shows an output image after the image loss prevention processing is applied. In the area R12 surrounded by the one-dot chain line in FIG. 14A, the person disappears, whereas in the area R14 surrounded by the one-dot chain line in FIG. 14B, the person is displayed without disappearing.

次に、図15を参照しながら、画像生成装置100が生成する出力距離画像について説明する。なお、図15は、ショベル60に搭載された3台のステレオカメラ6のそれぞれの入力距離画像と、それら入力距離画像を用いて生成される出力距離画像とを示す図である。 Next, the output distance image generated by the image generating apparatus 100 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 15 is a diagram showing an input distance image of each of the three stereo cameras 6 mounted on the shovel 60 and an output distance image generated using the input distance images.

画像生成装置100は、それら3台のステレオカメラ6のそれぞれの入力距離画像を空間モデル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距離画像平面R3に再投影して処理対象距離画像を生成する。また、画像生成装置100は、生成した処理対象距離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距離画像を生成する。そして、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距離画像(平面領域R1における距離画像)と、ショベル60から水平方向に周囲を見た距離画像(処理対象距離画像平面R3における画像)とを同時に表示する。なお、出力距離画像の中央に表示される画像は、ショベル60のCG画像60CGである。 The image generation device 100 projects the input distance images of the three stereo cameras 6 onto the plane area R1 and the curved surface area R2 of the spatial model MD, and then re-projects them on the processing target distance image plane R3. Generate a range image. The image generating apparatus 100 also generates an output distance image by performing image conversion processing (for example, scale conversion, affine transformation, distortion conversion, viewpoint conversion processing, etc.) on the generated processing target distance image. Then, the image generating apparatus 100, the distance image looking down the vicinity of the shovel 60 from above (distance image in the plane area R1), and the distance image looking around the shovel 60 in the horizontal direction (image in the processing target distance image plane R3). ) And are displayed at the same time. The image displayed in the center of the output distance image is the CG image 60CG of the shovel 60.

なお、図15の入力距離画像及び出力距離画像は、画素値(ステレオカメラ6からの距離)が小さいほど白く(薄く)、画素値が大きいほど黒く(濃く)なるように表示される。なお、路面及び上部旋回体63のそれぞれに相当する部分の画素値(距離)は、ショベル60の周囲に存在する地物の出力距離画像における視認性を高めるため、最大値(無限遠)に設定される。すなわち、路面及び上部旋回体63のそれぞれに相当する部分は黒色で表される。 The input distance image and the output distance image shown in FIG. 15 are displayed so that the smaller the pixel value (distance from the stereo camera 6), the whiter (lighter) the color, and the larger the pixel value, the blacker (darker). The pixel value (distance) of the portion corresponding to each of the road surface and the upper swing body 63 is set to the maximum value (infinity) in order to improve the visibility in the output distance image of the features existing around the shovel 60. To be done. That is, the portions corresponding to the road surface and the upper swing body 63 are represented in black.

図15において、右側方ステレオカメラ6Rの入力距離画像、及び、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像はそれぞれ、右側方ステレオカメラ6Rの撮像範囲と後方ステレオカメラ6Bの撮像範囲との重複領域内に人物を捉えている(右側方ステレオカメラ6Rの入力距離画像における二点鎖線で囲まれる領域R15、及び、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像における二点鎖線で囲まれる領域R16参照。)。 In FIG. 15, the input range image of the right side stereo camera 6R and the input range image of the rear stereo camera 6B are in the overlapping area of the image capturing range of the right side stereo camera 6R and the rear stereo camera 6B, respectively. (See a region R15 surrounded by a chain double-dashed line in the input distance image of the right stereo camera 6R and a region R16 surrounded by a chain double-dashed line in the input distance image of the rear stereo camera 6B).

しかしながら、出力距離画像平面上の座標が、最も近い位置にあるステレオカメラに関する入力距離画像平面上の座標に対応付けられるものとすると、出力距離画像は、重複領域内の人物を消失させてしまう(出力距離画像内の一点鎖線で囲まれる領域R17参照。)。 However, if it is assumed that the coordinates on the output distance image plane are associated with the coordinates on the input distance image plane for the closest stereo camera, the output distance image causes the person in the overlapping area to disappear ( (Refer to the region R17 surrounded by the alternate long and short dash line in the output distance image.).

そこで、画像生成装置100は、重複領域に対応する出力距離画像部分では、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像平面上の座標、及び、右側方ステレオカメラ6Rの入力距離画像平面上の座標のうち、画素値(距離)が小さい方の座標を、出力距離画像平面上の座標に対応付けるようにする。その結果、画像生成装置100は、1つの立体物に関する2つの距離画像を出力距離画像上に表示させ、立体物が出力距離画像から消失するのを防止する。なお、以下では、2つのステレオカメラのそれぞれの撮像範囲の重複領域における物体の消失を防止するこの処理を距離画像消失防止処理と称する。 Therefore, in the output distance image portion corresponding to the overlapping area, the image generating device 100 selects, from among the coordinates on the input distance image plane of the rear stereo camera 6B and the coordinates on the input distance image plane of the right stereo camera 6R, The coordinate having the smaller pixel value (distance) is associated with the coordinate on the output distance image plane. As a result, the image generating apparatus 100 displays two distance images related to one three-dimensional object on the output distance image, and prevents the three-dimensional object from disappearing from the output distance image. Note that, hereinafter, this processing of preventing the disappearance of an object in the overlapping area of the imaging ranges of the two stereo cameras is referred to as distance image disappearance prevention processing.

図16は、図15の出力距離画像と、図15の出力距離画像に距離画像消失防止処理を適用することで得られる出力距離画像との違いを表す対比図であり、図16(A)が図15の出力画像を示し、図16(B)が距離画像消失防止処理を適用した後の出力距離画像を示す。図16(A)における一点鎖線で囲まれる領域R17では人物が消失しているのに対し、図16(B)における一点鎖線で囲まれる領域R17では人物が消失せずに表示されている。 FIG. 16 is a comparison diagram showing the difference between the output distance image of FIG. 15 and the output distance image obtained by applying the distance image loss prevention processing to the output distance image of FIG. 15, and FIG. 15 shows the output image of FIG. 15, and FIG. 16(B) shows the output distance image after the distance image loss prevention processing is applied. While the person disappears in the area R17 surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 16A, the person is displayed without disappearing in the area R17 surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 16B.

次に、図17及び図18を参照しながら、画像生成装置100が出力画像に出力距離画像を合成する処理(以下、「距離画像合成処理」とする。)について説明する。 Next, with reference to FIG. 17 and FIG. 18, a process in which the image generation apparatus 100 synthesizes an output distance image with an output image (hereinafter, referred to as “distance image synthesis processing”) will be described.

図17は、出力画像に出力距離画像を合成して得られる合成後出力画像の一例を示す図である。 FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a combined output image obtained by combining an output distance image with an output image.

画像生成装置100の距離画像合成手段14は、例えば、図16(B)に示すように、画素抽出手段12が抽出した抽出画素の画素値(距離)を輝度値、色相値、彩度値等に変換した上で、図14(B)に示す出力画像にその抽出画素を重畳表示させる。重畳表示される抽出画素は、例えば、ステレオカメラ6からの距離に応じた色を有し、その距離が大きくなるにつれて、赤色、黄色、緑色、青色というように段階的に或いは無段階にその色を変化させる。なお、重畳表示される抽出画素は、ステレオカメラ6からの距離に応じた輝度を有し、距離が大きくなるにつれて、その輝度を段階的に或いは無段階に減少させるようにしてもよい。図17の領域EX1〜EX5は、それら抽出画素によって形成される領域であり、以下では、地物領域と称する。 The distance image synthesizing unit 14 of the image generating apparatus 100, for example, as shown in FIG. 16B, the pixel value (distance) of the extracted pixel extracted by the pixel extracting unit 12 is a luminance value, a hue value, a saturation value, or the like. Then, the extracted pixels are displayed on the output image shown in FIG. The extracted pixels that are displayed in a superimposed manner have, for example, a color according to the distance from the stereo camera 6, and as the distance increases, the color gradually or steplessly becomes red, yellow, green, and blue. Change. It should be noted that the extracted pixel to be displayed in a superimposed manner has a brightness corresponding to the distance from the stereo camera 6, and the brightness may be reduced stepwise or steplessly as the distance increases. Regions EX1 to EX5 in FIG. 17 are regions formed by the extracted pixels, and are hereinafter referred to as feature regions.

また、距離画像合成手段14は、所定数以上の隣接する抽出画素によって形成される地物領域EX1〜EX5の距離情報を出力画像上に重畳表示させてもよい。具体的には、距離画像合成手段14は、例えば、地物領域EX1を構成する画素の画素値(距離)の最小値、最大値、平均値、中間値等を、地物領域EX1までの距離を表す代表値として出力画像上に重畳表示させる。なお、距離画像合成手段14は、その代表値が所定値未満の場合に限りその代表値を出力画像上に重畳表示するようにしてもよい。ショベル60に比較的近い地物、すなわち接触の可能性が比較的高い地物をより認識し易くするためである。 Further, the distance image synthesizing unit 14 may superimpose and display the distance information of the feature areas EX1 to EX5 formed by a predetermined number or more of adjacent extraction pixels on the output image. Specifically, the distance image synthesizing unit 14 determines, for example, the minimum value, the maximum value, the average value, and the intermediate value of the pixel values (distances) of the pixels configuring the feature area EX1 to the feature area EX1. Is displayed on the output image as a representative value representing. The distance image synthesizing unit 14 may superimpose and display the representative value on the output image only when the representative value is less than the predetermined value. This is for making it easier to recognize features relatively close to the shovel 60, that is, features having a relatively high possibility of contact.

図18は、出力画像に出力距離画像を合成して得られる合成後出力画像の別の一例を示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing another example of the combined output image obtained by combining the output distance image with the output image.

図18では、距離画像合成手段14は、抽出画素の色や輝度を変更して重畳表示する代わりに、図17の地物領域EX1〜EX5のそれぞれに対応する枠RF1〜RF5を重畳表示する。なお、枠の線種は、点線、実線、破線、一点鎖線等を含め任意であり、枠の形状も、矩形、円形、楕円形、多角形を含め任意である。 In FIG. 18, the distance image synthesizing unit 14 superimposes and displays the frames RF1 to RF5 corresponding to the feature areas EX1 to EX5 of FIG. 17, instead of superimposing and displaying by changing the color and brightness of the extracted pixel. The line type of the frame is arbitrary including a dotted line, a solid line, a broken line, a one-dot chain line, and the shape of the frame is also arbitrary including a rectangle, a circle, an ellipse, and a polygon.

また、距離画像合成手段14は、枠RF1〜RF5のそれぞれに対応する距離情報を出力画像上に重畳表示させてもよい。具体的には、距離画像合成手段14は、例えば、枠RF1に対応する地物領域EX1を構成する画素の画素値(距離)の最小値、最大値、平均値、中間値等を、枠RF1に対応する距離の代表値として出力画像上に重畳表示させる。なお、距離画像合成手段14は、その代表値が所定値未満の場合に限りその代表値を出力画像上に重畳表示するようにしてもよい。ショベル60に比較的近い地物、すなわち接触の可能性が比較的高い地物をより認識し易くするためである。 Further, the distance image synthesizing unit 14 may superimpose and display the distance information corresponding to each of the frames RF1 to RF5 on the output image. Specifically, the distance image synthesizing unit 14 sets, for example, the minimum value, the maximum value, the average value, and the intermediate value of the pixel values (distances) of the pixels forming the feature area EX1 corresponding to the frame RF1 to the frame RF1. Is displayed on the output image as a representative value of the distance corresponding to. The distance image synthesizing unit 14 may superimpose and display the representative value on the output image only when the representative value is less than the predetermined value. This is for making it easier to recognize features relatively close to the shovel 60, that is, features having a relatively high possibility of contact.

また、距離画像合成手段14は、対応する距離情報に応じて枠の色を変化させてもよい。具体的には、距離画像合成手段14は、その距離が大きくなるにつれて、赤色、黄色、緑色、青色というように段階的に或いは無段階に枠の色を変化させる。なお、距離画像合成手段14は、距離が大きくなるにつれて、枠の輝度を段階的に或いは無段階に減少させるようにしてもよい。 Further, the distance image synthesizing unit 14 may change the color of the frame according to the corresponding distance information. Specifically, the distance image synthesizing unit 14 changes the color of the frame stepwise or steplessly such as red, yellow, green, and blue as the distance increases. The distance image synthesizing unit 14 may decrease the frame brightness stepwise or steplessly as the distance increases.

上述のような合成後出力画像を見ることによって、ショベル60の操作者は、ショベル60の周囲に存在する地物の位置、及びその地物までの距離をより容易に認識することができる。また、ショベル60の操作者は、操作者から見て死角となる領域に存在する地物の位置、及びその地物までの距離をより容易に認識することができる。 The operator of the shovel 60 can more easily recognize the position of the feature existing around the shovel 60 and the distance to the feature by looking at the post-composition output image as described above. Further, the operator of the shovel 60 can more easily recognize the position of the feature existing in the area that is a blind spot as seen from the operator and the distance to the feature.

以上の構成により、画像生成装置100は、ステレオカメラ6が撮像する入力距離画像に基づいて生成される出力距離画像を、カメラ2が撮像する入力画像に基づいて生成される出力画像上に合成する。そのため、画像生成装置100は、ショベル60の周囲の比較的広い範囲に存在する各地物までの距離を比較的高い分解能で測定することができる。その結果、画像生成装置100は、信頼性の高い合成後出力画像を生成することができる。 With the above configuration, the image generating apparatus 100 synthesizes the output distance image generated based on the input distance image captured by the stereo camera 6 with the output image generated based on the input image captured by the camera 2. .. Therefore, the image generating apparatus 100 can measure the distance to each feature existing in a relatively wide range around the shovel 60 with relatively high resolution. As a result, the image generating apparatus 100 can generate a highly reliable post-synthesis output image.

また、カメラ2及びステレオカメラ6は、それぞれの撮像範囲がショベル60の周囲を取り囲むように配置される。そのため、画像生成装置100は、ショベル60の周囲を上空から見たときの様子を表す合成後出力画像を生成することができる。その結果、ショベル60の操作者は、ショベル60の周囲に存在する地物の位置、及びその地物までの距離をより容易に認識することができる。 Further, the camera 2 and the stereo camera 6 are arranged so that their respective imaging ranges surround the circumference of the shovel 60. Therefore, the image generating apparatus 100 can generate a post-combination output image that represents a state when the periphery of the shovel 60 is viewed from above. As a result, the operator of the shovel 60 can more easily recognize the position of the feature existing around the shovel 60 and the distance to the feature.

また、画像生成装置100は、処理対象画像に対して施される画像変換処理と同じ画像変換処理を処理対象距離画像に対して施すようにする。そのため、画像生成装置100は、出力画像平面における座標と出力距離画像平面における座標を容易に対応付けることができる。 Further, the image generation apparatus 100 performs the same image conversion process as the image conversion process performed on the processing target image on the processing target distance image. Therefore, the image generating apparatus 100 can easily associate the coordinates on the output image plane with the coordinates on the output distance image plane.

また、画像生成装置100は、ステレオカメラ6からの距離に応じて、すなわち、ショベル60からの距離に応じて、抽出画素又は枠の色を段階的に或いは無段階に変化させる。そのため、ショベル60の操作者は、感覚的に接触の危険の有無を判断することができる。 Further, the image generating apparatus 100 changes the color of the extracted pixel or the frame stepwise or steplessly according to the distance from the stereo camera 6, that is, according to the distance from the shovel 60. Therefore, the operator of the shovel 60 can sensuously determine whether there is a danger of contact.

また、画像生成装置100は、ステレオカメラ6を用いて二次元配列の距離情報を取得する。そのため、画像生成装置100は、投光用LED及び受光用CCDで構成される距離画像センサを用いて二次元配列の距離情報を取得する場合に比べ、撮像範囲における熱源、光源、光吸収材料等による影響を受けにくい。 The image generating apparatus 100 also uses the stereo camera 6 to acquire distance information of a two-dimensional array. Therefore, the image generating apparatus 100 has a heat source, a light source, a light absorbing material, etc. in the imaging range as compared with the case where the distance image sensor configured by the light emitting LED and the light receiving CCD is used to acquire the distance information of the two-dimensional array. Not easily affected by.

次に、図19〜図23を参照しながら、画像生成装置100が入力距離画像から所定の条件を満たす画素を抽出して入力距離画像を補正する処理(以下、「第1画素抽出処理」とする。)について説明する。なお、本実施例では、後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、設置面距離に等しいか、設置面距離より小さいものとする。 Next, with reference to FIGS. 19 to 23, a process in which the image generation device 100 extracts pixels satisfying a predetermined condition from the input distance image and corrects the input distance image (hereinafter, referred to as “first pixel extraction processing”). Will be described). In the present embodiment, the pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B is equal to the installation surface distance or smaller than the installation surface distance.

図19は、画像生成装置100を搭載するショベル60の部分右側面図である。図19に示す実施例では、ショベル60は、1台のカメラ2(後方カメラ2B)と1台のステレオカメラ6(後方ステレオカメラ6B)とを備える。なお、図19の点線で示す領域ZBは、後方ステレオカメラ6Bの撮像範囲を示す。 FIG. 19 is a partial right side view of the shovel 60 equipped with the image generating apparatus 100. In the embodiment shown in FIG. 19, the shovel 60 includes one camera 2 (rear camera 2B) and one stereo camera 6 (rear stereo camera 6B). The area ZB indicated by the dotted line in FIG. 19 indicates the imaging range of the rear stereo camera 6B.

また、図19は、ショベル60の後方に、地面から鉛直上方に伸びる物体P3と地面の隆起部P4とが存在することを示す。さらに、図19は、後方ステレオカメラ6Bにより、物体P3までの距離E1aが検出され、且つ、隆起部P4までの距離E2aが検出されたことを示す。 Further, FIG. 19 shows that an object P3 extending vertically upward from the ground and a raised portion P4 of the ground exist behind the shovel 60. Further, FIG. 19 shows that the distance E1a to the object P3 and the distance E2a to the raised portion P4 are detected by the rear stereo camera 6B.

また、図19は、仮に物体P3及び隆起部P4が存在しなかった場合には、後方ステレオカメラ6Bが、距離E1a、E2aの代わりに、設置面距離E1、E2を検出していたことを示す。 Further, FIG. 19 shows that if the object P3 and the raised portion P4 were not present, the rear stereo camera 6B detected the installation surface distances E1 and E2 instead of the distances E1a and E2a. ..

また、図19は、設置面距離E1と距離E1aとの差(E1−E1a)が距離(以下、設置面距離E1が距離E1aより大きい場合の差を「第1差分距離」とする。)E1bであり、設置面距離E2と距離E2aとの差(E2−E2a)が第1差分距離E2bであることを示す。 Further, in FIG. 19, the difference (E1-E1a) between the installation surface distance E1 and the distance E1a is a distance (hereinafter, the difference when the installation surface distance E1 is larger than the distance E1a is referred to as “first difference distance”) E1b. And the difference (E2-E2a) between the installation surface distance E2 and the distance E2a is the first difference distance E2b.

図20は、図19における隆起部P4の拡大図である。図19及び図20に示すように、後方ステレオカメラ6Bから見た隆起部P4上の点と後方ステレオカメラ6Bとを結ぶ線分は、設置面との間に角度(以下、「設置面角度」とする。)γ4を形成する。この場合、隆起部P4の設置面からの高さ(以下、「推定高さ」とする。)H1bは、第1差分距離E2b×sin(γ4)で表される。また、設置面角度は、設置面距離と同様、後方ステレオカメラ6Bの設置位置及び設置角度に基づいて、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像における画素毎に予め設定される。 20 is an enlarged view of the raised portion P4 in FIG. As shown in FIGS. 19 and 20, a line segment connecting a point on the raised portion P4 viewed from the rear stereo camera 6B and the rear stereo camera 6B forms an angle (hereinafter referred to as “installation surface angle”) between the installation surface. ) Form γ4. In this case, the height (hereinafter, “estimated height”) H1b from the installation surface of the raised portion P4 is represented by the first difference distance E2b×sin(γ4). Further, the installation surface angle is set in advance for each pixel in the input distance image of the rear stereo camera 6B based on the installation position and the installation angle of the rear stereo camera 6B, like the installation surface distance.

また、後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、地物と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離を表す。そのため、入力距離画像における各画素の値と各画素に対応する設置面距離との差である第1差分距離に、各画素に対応する設置面角度の正弦を乗算することによって、その地物の推定高さを求めることができる。本実施例では、第1差分距離E2bにsin(γ4)を乗算することによって隆起部P4の推定高さH1bを求めることができる。 Also, the pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B represents the distance between the feature and the rear stereo camera 6B. Therefore, by multiplying the first difference distance, which is the difference between the value of each pixel in the input distance image and the installation surface distance corresponding to each pixel, by the sine of the installation surface angle corresponding to each pixel, The estimated height can be calculated. In the present embodiment, the estimated height H1b of the raised portion P4 can be obtained by multiplying the first difference distance E2b by sin(γ4).

ところで、後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、上述のように、地物と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離を表す。そのため、後方ステレオカメラ6Bからの距離に応じて色又は輝度を変化させる処理を入力距離画像に施して出力距離画像を生成する場合、入力距離画像における画素値をそのまま用いると出力距離画像の視認性を損なうおそれがある。具体的には、その出力距離画像は、ショベル60から離れるにつれて段階的に変化する色又は輝度で地面(設置面)を表すこととなり、物体P3及び隆起部P4の存在を分かり難くするおそれがある。 By the way, the pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B represents the distance between the feature and the rear stereo camera 6B as described above. Therefore, when the output distance image is generated by subjecting the input distance image to the process of changing the color or the brightness according to the distance from the rear stereo camera 6B, if the pixel value in the input distance image is used as it is, the visibility of the output distance image is improved. May be damaged. Specifically, the output distance image represents the ground (installation surface) with a color or brightness that gradually changes as the distance from the shovel 60 increases, which may make it difficult to recognize the existence of the object P3 and the raised portion P4. ..

そこで、画像生成装置100の画素抽出手段12は、例えば、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像から所定の条件を満たす画素を抽出し、その抽出結果に基づいて入力距離画像を補正する。具体的には、画素抽出手段12は、入力距離画像における各画素のうち、各画素に対応する設置面距離より小さい画素値を有する画素を抽出する。そして、画素抽出手段12は、設置面距離に等しい画素値を有する画素のその画素値を所定値(例えば、最小値としてのゼロである。)で置き換える。一方で、画素抽出手段12は、設置面距離より小さい画素値を有する画素の画素値をそのまま維持する。この場合、設置面距離に等しい画素値は、所定の幅を有する値であってもよい。 Therefore, the pixel extracting unit 12 of the image generating apparatus 100 extracts, for example, pixels satisfying a predetermined condition from the input distance image of the rear stereo camera 6B, and corrects the input distance image based on the extraction result. Specifically, the pixel extraction unit 12 extracts, from each pixel in the input distance image, a pixel having a pixel value smaller than the installation surface distance corresponding to each pixel. Then, the pixel extraction unit 12 replaces the pixel value of the pixel having the pixel value equal to the installation surface distance with a predetermined value (for example, zero as the minimum value). On the other hand, the pixel extraction means 12 maintains the pixel value of the pixel having the pixel value smaller than the installation surface distance as it is. In this case, the pixel value equal to the installation surface distance may be a value having a predetermined width.

また、画素抽出手段12は、入力距離画像における各画素のうち、第1差分距離が所定距離以上の画素を抽出してもよい。この場合、画素抽出手段12は、第1差分距離が所定距離未満の画素の画素値を所定値(例えば、最小値としてのゼロである。)で置き換え、第1差分距離が所定距離以上の画素の画素値をそのまま維持する。例えば、図20に示すように、画素抽出手段12は、第1差分距離E2bが所定距離E2b1未満であるため、第1差分距離E2bに対応する画素の画素値をゼロに設定する。なお、所定距離E2b1は、所定高さH1に対応する距離である。或いは、図20に示すように、画素抽出手段12は、設置面高さH1bが所定高さH1未満であると判断し、設置面高さH1bに対応する画素の画素値をゼロに置き換えてもよい。或いは、画素抽出手段12は、設置面距離E2に占める第1差分距離E2bの比率(以下、設置面距離E2が距離E2aより大きい場合の比率を「第1差分比率」とする。)が所定比率未満であると判断し、対応する画素の画素値をゼロに置き換えてもよい。なお、所定距離、所定高さ、所定比率等は、後方ステレオカメラ6Bの設置位置及び設置角度に基づいて、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像における画素毎又は画素行毎若しくは画素列毎に予め設定される。また、所定高さ、所定比率は、入力距離画像における全ての画素に関して共通であってもよい。 In addition, the pixel extraction unit 12 may extract pixels of which the first difference distance is equal to or more than a predetermined distance from the pixels in the input distance image. In this case, the pixel extraction unit 12 replaces the pixel value of the pixel having the first difference distance less than the predetermined distance with a predetermined value (for example, zero as the minimum value), and the pixel having the first difference distance not less than the predetermined distance. The pixel value of is maintained as it is. For example, as shown in FIG. 20, the pixel extraction unit 12 sets the pixel value of the pixel corresponding to the first difference distance E2b to zero because the first difference distance E2b is less than the predetermined distance E2b1. The predetermined distance E2b1 is a distance corresponding to the predetermined height H1. Alternatively, as shown in FIG. 20, the pixel extraction unit 12 determines that the installation surface height H1b is less than the predetermined height H1 and replaces the pixel value of the pixel corresponding to the installation surface height H1b with zero. Good. Alternatively, the pixel extraction unit 12 has a predetermined ratio of the ratio of the first difference distance E2b to the installation surface distance E2 (hereinafter, the ratio when the installation surface distance E2 is larger than the distance E2a is referred to as “first difference ratio”). The pixel value of the corresponding pixel may be replaced with zero when it is determined to be less than. The predetermined distance, the predetermined height, the predetermined ratio, and the like are set in advance for each pixel, each pixel row, or each pixel column in the input distance image of the rear stereo camera 6B based on the installation position and the installation angle of the rear stereo camera 6B. To be done. Further, the predetermined height and the predetermined ratio may be common to all pixels in the input distance image.

図21は、後方ステレオカメラ6Bの出力距離画像の例を示す図である。図21(A)は、画素抽出手段12による抽出を行わずに入力距離画像における全ての画素の画素値をそのまま用いた場合の出力距離画像を示す。図21(B)は、画素抽出手段12により、入力距離画像における各画素のうち、各画素に対応する設置面距離より小さい画素値を有する画素が抽出された場合の出力距離画像を示す。また、図21(C)は、画素抽出手段12により、入力距離画像における各画素のうち、第1差分距離が所定距離以上となる画素、又は、推定高さが所定高さ以上となる画素が抽出された場合の出力距離画像を示す。 FIG. 21 is a diagram showing an example of an output distance image of the rear stereo camera 6B. FIG. 21A shows an output distance image when the pixel values of all the pixels in the input distance image are used as they are without performing the extraction by the pixel extracting means 12. FIG. 21B shows an output distance image when the pixel extracting unit 12 extracts, from the pixels in the input distance image, a pixel having a pixel value smaller than the installation surface distance corresponding to each pixel. In addition, in FIG. 21C, the pixel extraction unit 12 determines that among the pixels in the input distance image, the pixels whose first difference distance is a predetermined distance or more or whose estimated height is a predetermined height or more are displayed. The output distance image when it is extracted is shown.

図21(A)に示すように、画素の抽出が行われない場合、出力距離画像は、ショベル60から離れるにつれて段階的に輝度が減少する態様で設置面を表し、物体P3及び隆起部P4の存在を分かり難くする。 As shown in FIG. 21A, when the pixels are not extracted, the output distance image represents the installation surface in a manner that the brightness gradually decreases as the distance from the shovel 60 increases, and the output surface of the object P3 and the raised portion P4 is represented. Makes it difficult to understand its existence.

一方、図21(B)に示すように、入力距離画像における各画素のうち設置面距離より小さい画素値を有する画素の抽出を行う場合、出力距離画像は、設置面上に存在する地物の視認性を向上させる。具体的には、図21(B)の出力距離画像は、設置面距離に等しい画素値を有する全ての画素の画素値がゼロに置き換えられるため、ショベル60からの距離にかかわらず、設置面の色及び輝度を一様にする。その結果、図21(B)の出力距離画像は、物体P3及び隆起部P4の距離画像を設置面の距離画像から際立たせ、その視認性を向上させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 21B, when the pixels having the pixel value smaller than the installation surface distance among the pixels in the input distance image are extracted, the output distance image is a feature existing on the installation surface. Improves visibility. Specifically, in the output distance image of FIG. 21B, the pixel values of all the pixels having the pixel value equal to the installation surface distance are replaced with zero, so that the installation surface of the installation surface is displayed regardless of the distance from the shovel 60. Make color and brightness uniform. As a result, the output distance image of FIG. 21B can make the distance image of the object P3 and the raised portion P4 stand out from the distance image of the installation surface, and improve its visibility.

さらに、図21(C)に示すように、入力距離画像における各画素のうち第1差分距離が所定距離以上となる画素の抽出を行う場合、出力距離画像は、設置面高さが所定高さ以上の地物の視認性を向上させる。具体的には、図21(C)の出力距離画像は、第1差分距離が所定距離未満の全ての画素の画素値がゼロに設定されるため、ショベル60からの距離にかかわらず、設置面高さが所定高さ未満の地物(設置面を含む。)の色及び輝度を一様にする。その結果、図21(C)の出力距離画像は、設置面高さH1bが所定高さH1未満である隆起部P4の距離画像を設置面の距離画像とともに単一の色及び輝度にする。そして、図21(C)の出力距離画像は、設置面高さが所定高さH1以上である物体P3の距離画像のみを他の距離画像から際立たせ、その視認性を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 21C, when the pixels having the first difference distance equal to or larger than the predetermined distance among the pixels in the input distance image are extracted, the output distance image has the installation surface height equal to the predetermined height. The visibility of the above features is improved. Specifically, in the output distance image of FIG. 21C, since the pixel values of all the pixels having the first difference distance less than the predetermined distance are set to zero, the installation surface regardless of the distance from the shovel 60. Make the color and brightness of the features (including the installation surface) whose height is less than the predetermined height uniform. As a result, in the output distance image of FIG. 21C, the distance image of the raised portion P4 whose installation surface height H1b is less than the predetermined height H1 is made into a single color and brightness together with the installation surface distance image. Then, in the output distance image of FIG. 21C, only the distance image of the object P3 whose installation surface height is equal to or higher than the predetermined height H1 is made to stand out from the other distance images, and the visibility can be improved.

なお、図21(C)の出力距離画像は、物体P3の付け根部分(設置面高さが所定高さH1未満の部分)に対応する画素の画素値をゼロにしてその部分の距離画像を設置面の距離画像とともに単一の色及び輝度にする。しかしながら、物体P3の一部であると判断される部分に対応する画素は、第1差分距離が所定距離未満であっても、或いは、設置面高さが所定高さH1未満であっても、入力距離画像における画素値をそのまま維持してもよい。なお、特定の画素が物体P3の距離画像の一部に属するか否かは、例えば、周囲の画素に関する第1差分距離又は設置面高さとその特定の画素に関する第1差分距離又は設置面高さとに基づいて判断され得る。 In the output distance image of FIG. 21C, the pixel value of the pixel corresponding to the base portion (the portion where the installation surface height is less than the predetermined height H1) of the object P3 is set to zero, and the distance image of that portion is installed. A single color and intensity with the range image of the surface. However, even if the first difference distance is less than the predetermined distance or the installation surface height is less than the predetermined height H1, the pixels corresponding to the portion determined to be a part of the object P3, The pixel value in the input range image may be maintained as it is. Whether or not the specific pixel belongs to a part of the distance image of the object P3 is determined by, for example, the first differential distance or installation surface height of surrounding pixels and the first differential distance or installation surface height of the specific pixel. Can be determined based on.

図22は、後方カメラ2Bの出力画像の例を示す図である。図22(A)は、図21(A)の出力距離画像を重畳させた場合の出力画像を示す。図22(B)は、図21(B)の出力距離画像を重畳させた場合の出力画像を示す。また、図22(C)は、図21(C)の出力距離画像を重畳させた場合の出力画像を示す。 FIG. 22 is a diagram showing an example of an output image of the rear camera 2B. FIG. 22(A) shows an output image when the output distance image of FIG. 21(A) is superimposed. FIG. 22(B) shows an output image when the output distance image of FIG. 21(B) is superimposed. Further, FIG. 22C shows an output image when the output distance image of FIG. 21C is superimposed.

図22(A)に示すように、図21(A)の出力距離画像を重畳した出力画像は、ショベル60から離れるにつれて段階的に輝度が減少する態様で設置面を表し、物体P3及び隆起部P4の存在を際立たせることができない。 As shown in FIG. 22(A), the output image on which the output distance image of FIG. 21(A) is superimposed represents the installation surface in such a manner that the brightness gradually decreases as the distance from the shovel 60 increases, and the object P3 and the raised portion are displayed. The presence of P4 cannot be highlighted.

一方、図22(B)に示すように、ショベル60からの距離にかかわらず設置面の色及び輝度を一様にした出力距離画像を重畳した出力画像は、物体P3及び隆起部P4の画像を設置面の画像から際立たせ、その視認性を向上させる。また、図22(B)の出力画像は、物体P3及び隆起部P4のそれぞれと後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値を重畳表示する。これにより、物体P3及び隆起部P4の存在をさらに際立たせることができる。なお、物体P3と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値には、例えば、距離補正手段13によって補正された値が採用される。また、物体P3と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値は、所定値以下の場合に限り、重畳表示されるようにしてもよい。ショベル60に近いところにある地物の存在をさらに際立たせるためである。また、その距離(画素値)の値の輝度又は色は、その距離(画素値)の大きさに応じて決定される。例えば、その距離(画素値)の値の色は、その距離(画素値)が小さくなるにつれて、紫、青、緑、黄、赤のように変化する。また、その距離の値は、画素抽出手段12が抽出した、入力距離画像における物体P3の距離画像領域に含まれる画素の画素値のうちの最小値であってもよい。隆起部P4と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値についても同様である。 On the other hand, as shown in FIG. 22B, the output image on which the output distance image in which the color and the luminance of the installation surface are made uniform is superposed regardless of the distance from the shovel 60 is the image of the object P3 and the raised portion P4. Make it stand out from the image of the installation surface and improve its visibility. Further, the output image of FIG. 22B superimposes and displays the value of the distance between each of the object P3 and the raised portion P4 and the rear stereo camera 6B. This makes it possible to further emphasize the existence of the object P3 and the raised portion P4. The value of the distance between the object P3 and the rear stereo camera 6B is, for example, a value corrected by the distance correction unit 13. Further, the value of the distance between the object P3 and the rear stereo camera 6B may be superimposed and displayed only when the value is a predetermined value or less. This is because the presence of a feature located near the shovel 60 is further emphasized. The brightness or color of the value of the distance (pixel value) is determined according to the magnitude of the distance (pixel value). For example, the color of the value of the distance (pixel value) changes like purple, blue, green, yellow, and red as the distance (pixel value) decreases. The value of the distance may be the minimum value of the pixel values of the pixels included in the distance image area of the object P3 in the input distance image, which is extracted by the pixel extracting unit 12. The same applies to the value of the distance between the raised portion P4 and the rear stereo camera 6B.

さらに、図22(C)に示すように、ショベル60からの距離にかかわらず設置面高さが所定高さ未満の地物(設置面を含む。)の色及び輝度を一様にした出力距離画像を重畳した出力画像は、物体P3の視認性を向上させる。具体的には、その出力画像は、設置面高さが所定高さ以上である物体P3の画像の上部のみを他の画像から際立たせ、その視認性を向上させる。また、図22(C)の出力画像は、設置面高さが所定高さ以上である物体P3と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値のみを重畳表示する。これにより、設置面高さが所定高さ以上である物体P3の存在のみをさらに際立たせることができる。 Further, as shown in FIG. 22C, an output distance in which the color and the brightness of the features (including the installation surface) whose installation surface height is less than the predetermined height are uniform regardless of the distance from the shovel 60. The output image on which the image is superimposed improves the visibility of the object P3. Specifically, the output image makes only the upper part of the image of the object P3 whose installation surface height is equal to or higher than the predetermined height stand out from other images, and improves the visibility. Further, the output image in FIG. 22C superimposes and displays only the value of the distance between the object P3 whose installation surface height is equal to or higher than the predetermined height and the rear stereo camera 6B. Thereby, only the existence of the object P3 whose installation surface height is equal to or higher than the predetermined height can be further emphasized.

また、上述において、画像生成装置100は、後方ステレオカメラ6Bの出力距離画像を後方カメラ2Bの出力画像に重畳させて表示部5に表示する。しかしながら、画像生成装置100は、出力距離画像のみを表示部5に表示させてもよく、出力距離画像と出力画像とを並べて表示部5に表示させてもよい。 Further, in the above description, the image generating apparatus 100 displays the output distance image of the rear stereo camera 6B on the display unit 5 by superimposing it on the output image of the rear camera 2B. However, the image generating apparatus 100 may display only the output distance image on the display unit 5, or may display the output distance image and the output image side by side on the display unit 5.

また、画像生成装置100は、物体P3及び隆起部P4のそれぞれと後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値を表示する代わりに、或いは、その距離の値の表示に加えて、図18に示すような枠を表示してもよい。 Further, the image generating apparatus 100 is shown in FIG. 18 instead of displaying the value of the distance between each of the object P3 and the raised portion P4 and the rear stereo camera 6B, or in addition to displaying the value of the distance. Such a frame may be displayed.

また、画像生成装置100は、距離(画素値)と色又は輝度との関係を表す距離目盛り付きの棒状インジケータ等の指標(図示せず。)を出力距離画像又は出力画像の端部に表示してもよい。 Further, the image generating apparatus 100 displays an index (not shown) such as a rod-shaped indicator with a distance scale indicating the relationship between the distance (pixel value) and the color or the brightness at the end of the output distance image or the output image. May be.

次に、図23を参照しながら、第1画素抽出処理の流れについて説明する。なお、図23は、第1画素抽出処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置100の画素抽出手段12は、例えば、入力距離画像を取得する度にこの第1画素抽出処理を実行する。 Next, the flow of the first pixel extraction processing will be described with reference to FIG. Note that FIG. 23 is a flowchart showing the flow of the first pixel extraction processing. The pixel extracting unit 12 of the image generating apparatus 100 executes the first pixel extracting process, for example, every time the input distance image is acquired.

最初に、画素抽出手段12は、入力距離画像における1つの画素(以下、「対象画素」とする。)に関する設置面距離をROM等から読み出して取得する(ステップS11)。なお、画素抽出手段12は、設置面角度をROM等から読み出して取得してもよい。 First, the pixel extraction unit 12 reads out and acquires the installation surface distance for one pixel (hereinafter, referred to as “target pixel”) in the input distance image from the ROM or the like (step S11). The pixel extraction means 12 may read and acquire the installation surface angle from a ROM or the like.

その後、画素抽出手段12は、設置面距離からその対象画素の画素値を減算することによって第1差分距離を算出する(ステップS12)。なお、画素抽出手段12は、算出した第1差分距離と設置面距離とに基づいて第1差分比率を算出してもよく、算出した第1差分距離と設置面角度とに基づいて推定高さを算出してもよい。 Then, the pixel extraction means 12 calculates the first difference distance by subtracting the pixel value of the target pixel from the installation surface distance (step S12). The pixel extraction means 12 may calculate the first difference ratio based on the calculated first difference distance and the installation surface distance, or the estimated height based on the calculated first difference distance and the installation surface angle. May be calculated.

その後、画素抽出手段12は、算出した第1差分距離とROM等に記憶された所定距離とを比較する(ステップS13)。なお、画素抽出手段12は、算出した第1差分比率とROM等に記憶された所定比率とを比較してもよく、算出した推定高さとROM等に記憶された所定高さとを比較してもよい。 After that, the pixel extracting means 12 compares the calculated first difference distance with the predetermined distance stored in the ROM or the like (step S13). The pixel extracting means 12 may compare the calculated first difference ratio with a predetermined ratio stored in the ROM or the like, or may compare the calculated estimated height with the predetermined height stored in the ROM or the like. Good.

第1差分距離が所定距離以上の場合(ステップS13のYES)、画素抽出手段12は、現在の画素値をそのまま維持する画素としてその対象画素を抽出する。第1差分比率が所定比率以上の場合、或いは、推定高さが所定高さ以上の場合についても同様である。 When the first difference distance is equal to or greater than the predetermined distance (YES in step S13), the pixel extraction unit 12 extracts the target pixel as a pixel that maintains the current pixel value as it is. The same applies when the first difference ratio is equal to or higher than the predetermined ratio, or when the estimated height is equal to or higher than the predetermined height.

一方、第1差分距離が所定距離未満の場合(ステップS13のNO)、画素抽出手段12は、現在の画素値をそのまま維持する画素としてその対象画素を抽出しない。具体的には、画素抽出手段12は、その対象画素の画素値をROM等に記憶された所定値で置き換える(ステップS14)。第1差分比率が所定比率未満の場合、或いは、推定高さが所定高さ未満の場合についても同様である。 On the other hand, when the first difference distance is less than the predetermined distance (NO in step S13), the pixel extracting unit 12 does not extract the target pixel as a pixel that maintains the current pixel value as it is. Specifically, the pixel extracting means 12 replaces the pixel value of the target pixel with a predetermined value stored in the ROM or the like (step S14). The same applies when the first difference ratio is less than the predetermined ratio or when the estimated height is less than the predetermined height.

なお、上述の実施例では、抽出しなかった対象画素の画素値を所定値に置き換える処理は、各対象画素について抽出の要否を判断したときに行われるが、複数の或いは全ての対象画素について抽出の要否を判断した後で一括して行われてもよい。 In the above-described embodiment, the process of replacing the pixel value of the target pixel that has not been extracted with the predetermined value is performed when the necessity of extraction is determined for each target pixel, but for a plurality of or all target pixels. It may be collectively performed after determining the necessity of extraction.

その後、画素抽出手段12は、取得した入力距離画像における全ての画素について抽出要否の判断を行ったか否かを判定する(ステップS15)。 After that, the pixel extraction unit 12 determines whether or not the extraction necessity is determined for all the pixels in the acquired input distance image (step S15).

未だ全ての画素について抽出要否の判断を行っていないと判定した場合(ステップS15のNO)、画素抽出手段12は、別の対象画素に関してステップS11以降の処理を実行する。 If it is determined that the determination as to whether extraction is necessary has not been performed for all pixels (NO in step S15), the pixel extraction unit 12 executes the processing in step S11 and subsequent steps for another target pixel.

全ての画素について抽出要否の判断を行ったと判定した場合(ステップS15のYES)、画素抽出手段12は、今回の第1画素抽出処理を完了する。 When it is determined that the extraction necessity is determined for all the pixels (YES in step S15), the pixel extraction unit 12 completes the first pixel extraction process of this time.

以上の構成により、画像生成装置100は、設置面に関する距離画像の詳細表示を省略することで、ショベル60が接触するおそれのある地物に関する距離画像の視認性を向上させることができる。 With the above configuration, the image generating apparatus 100 can improve the visibility of the distance image regarding the feature that the shovel 60 may contact by omitting the detailed display of the distance image regarding the installation surface.

また、画像生成装置100は、設置面高さが所定高さ未満の地物の詳細表示を省略することで、設置面高さが所定高さ以上の地物(例えば、作業員)の視認性を向上させることができる。 In addition, the image generation apparatus 100 omits the detailed display of the feature whose installation surface height is less than the predetermined height, so that the visibility of a feature (e.g., a worker) whose installation surface height is the predetermined height or more. Can be improved.

その結果、画像生成装置100は、ショベル60が地物に衝突するのをより確実に防止することができる。 As a result, the image generating apparatus 100 can more reliably prevent the shovel 60 from colliding with a feature.

次に、図24〜図28を参照しながら、画像生成装置100が入力距離画像から所定の条件を満たす画素を抽出して入力距離画像を補正する処理の別の例(以下、「第2画素抽出処理」とする。)について説明する。なお、本実施例では、後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、設置面距離に等しいか、設置面距離より大きいものとする。 Next, with reference to FIGS. 24 to 28, another example of a process in which the image generation device 100 extracts pixels satisfying a predetermined condition from the input distance image and corrects the input distance image (hereinafter, referred to as “second pixel”). Extraction process"). In this embodiment, the pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B is equal to or larger than the installation surface distance.

図24は、画像生成装置100を搭載するショベル60の部分右側面図であり、図19に対応する。図24に示す実施例では、ショベル60は、1台のカメラ2(後方カメラ2B)と1台のステレオカメラ6(後方ステレオカメラ6B)とを備える。なお、図24の点線で示す領域ZBは、後方ステレオカメラ6Bの撮像範囲を示す。 FIG. 24 is a partial right side view of the shovel 60 equipped with the image generating apparatus 100, and corresponds to FIG. 19. In the embodiment shown in FIG. 24, the shovel 60 includes one camera 2 (rear camera 2B) and one stereo camera 6 (rear stereo camera 6B). The area ZB indicated by the dotted line in FIG. 24 indicates the imaging range of the rear stereo camera 6B.

また、図24は、ショベル60の後方に、地面の浅陥没部PK1と深陥没部(崖)PK2とが存在することを示す。さらに、図24は、後方ステレオカメラ6Bにより、浅陥没部PK1の底までの距離E3aが検出され、且つ、深陥没部PK2の底までの距離E4aが検出されたことを示す。 Further, FIG. 24 shows that a shallow depression portion PK1 and a deep depression portion (cliff) PK2 are present behind the shovel 60. Further, FIG. 24 shows that the distance E3a to the bottom of the shallow depression PK1 and the distance E4a to the bottom of the deep depression PK2 are detected by the rear stereo camera 6B.

また、図24は、仮に浅陥没部PK1及び深陥没部PK2が存在しなかった場合には、後方ステレオカメラ6Bが、距離E3a、E4aの代わりに、設置面距離E3、E4を検出していたことを示す。 Further, in FIG. 24, if the shallow depression portion PK1 and the deep depression portion PK2 do not exist, the rear stereo camera 6B detects the installation surface distances E3 and E4 instead of the distances E3a and E4a. Indicates that.

また、図24は、距離E3aと設置面距離E3との差(E3a−E3)が距離(以下、設置面距離E3が距離E3aより小さい場合の差を「第2差分距離」とする。)E3bであり、距離E4aと設置面距離E4との差(E4a−E4)が第2差分距離E4bであることを示す。 Further, in FIG. 24, the difference (E3a−E3) between the distance E3a and the installation surface distance E3 is a distance (hereinafter, the difference when the installation surface distance E3 is smaller than the distance E3a is referred to as “second difference distance”) E3b. And the difference (E4a-E4) between the distance E4a and the installation surface distance E4 is the second difference distance E4b.

図25は、図24における浅陥没部PK1の拡大図である。図24及び図25に示すように、後方ステレオカメラ6Bから見た浅陥没部PK1の底の点と後方ステレオカメラ6Bとを結ぶ線分は、設置面との間に設置面角度γ5を形成する。この場合、浅陥没部PK1の設置面からの深さ(以下、「推定深さ」とする。)DP1bは、第2差分距離E3b×sin(γ5)で表される。 FIG. 25 is an enlarged view of the shallow depression PK1 in FIG. As shown in FIGS. 24 and 25, the line segment connecting the bottom point of the shallow depression PK1 viewed from the rear stereo camera 6B and the rear stereo camera 6B forms an installation surface angle γ5 with the installation surface. .. In this case, the depth (hereinafter referred to as “estimated depth”) DP1b from the installation surface of the shallow depression PK1 is represented by the second differential distance E3b×sin(γ5).

また、後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、地物と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離を表す。そのため、入力距離画像における各画素の値と各画素に対応する設置面距離との差である第2差分距離に、各画素に対応する設置面角度の正弦を乗算することによって、その地物の推定深さを求めることができる。本実施例では、第2差分距離E3bにsin(γ5)を乗算することによって浅陥没部PK1の推定深さDP1bを求めることができる。 Also, the pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B represents the distance between the feature and the rear stereo camera 6B. Therefore, by multiplying the second difference distance, which is the difference between the value of each pixel in the input distance image and the installation surface distance corresponding to each pixel, by the sine of the installation surface angle corresponding to each pixel, The estimated depth can be obtained. In the present embodiment, the estimated depth DP1b of the shallow depression PK1 can be obtained by multiplying the second difference distance E3b by sin(γ5).

ところで、後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、上述のように、地物と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離を表す。そのため、後方ステレオカメラ6Bからの距離に応じて色又は輝度を変化させる処理を入力距離画像に施して出力距離画像を生成する場合、入力距離画像における画素値をそのまま用いると出力距離画像の視認性を損なうおそれがある。具体的には、その出力距離画像は、ショベル60から離れるにつれて段階的に変化する色又は輝度で地面(設置面)を表すこととなり、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2の存在を分かり難くするおそれがある。 By the way, the pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B represents the distance between the feature and the rear stereo camera 6B as described above. Therefore, when the output distance image is generated by subjecting the input distance image to the process of changing the color or the brightness according to the distance from the rear stereo camera 6B, if the pixel value in the input distance image is used as it is, the visibility of the output distance image is improved. May be damaged. Specifically, the output distance image represents the ground (installation surface) with a color or brightness that gradually changes as the distance from the shovel 60 increases, making it difficult to see the presence of the shallow depression PK1 and the deep depression PK2. There is a risk.

そこで、画像生成装置100の画素抽出手段12は、例えば、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像から所定の条件を満たす画素を抽出し、その抽出結果に基づいて入力距離画像を補正する。具体的には、画素抽出手段12は、入力距離画像における各画素のうち、各画素に対応する設置面距離より大きい画素値を有する画素を抽出する。そして、画素抽出手段12は、設置面距離に等しい画素値を有する画素のその画素値を所定値(例えば、最小値としてのゼロである。)で置き換える。一方で、画素抽出手段12は、設置面距離より大きい画素値を有する画素の画素値をそのまま維持する。この場合、設置面距離に等しい画素値は、所定の幅を有する値であってもよい。 Therefore, the pixel extracting unit 12 of the image generating apparatus 100 extracts, for example, pixels satisfying a predetermined condition from the input distance image of the rear stereo camera 6B, and corrects the input distance image based on the extraction result. Specifically, the pixel extracting unit 12 extracts, from each pixel in the input distance image, a pixel having a pixel value larger than the installation surface distance corresponding to each pixel. Then, the pixel extraction unit 12 replaces the pixel value of the pixel having the pixel value equal to the installation surface distance with a predetermined value (for example, zero as the minimum value). On the other hand, the pixel extraction unit 12 maintains the pixel value of the pixel having the pixel value larger than the installation surface distance as it is. In this case, the pixel value equal to the installation surface distance may be a value having a predetermined width.

また、画素抽出手段12は、入力距離画像における各画素のうち、第2差分距離が所定距離以上の画素を抽出してもよい。この場合、画素抽出手段12は、第2差分距離が所定距離未満の画素の画素値を所定値(例えば、最小値としてのゼロである。)で置き換え、第2差分距離が所定距離以上の画素の画素値をそのまま維持する。例えば、図25に示すように、画素抽出手段12は、第2差分距離E3bが所定距離E3b1未満であるため、第2差分距離E3bに対応する画素の画素値をゼロに設定する。なお、所定距離E3b1は、所定深さDP1に対応する距離である。或いは、図25に示すように、画素抽出手段12は、設置面深さDP1bが所定深さDP1未満であると判断し、設置面深さDP1bに対応する画素の画素値をゼロに置き換えてもよい。或いは、画素抽出手段12は、距離E3aに占める第2差分距離E3bの比率(以下、設置面距離E3が距離E3aより小さい場合の比率を「第2差分比率」とする。)が所定比率未満であると判断し、対応する画素の画素値をゼロに置き換えてもよい。なお、所定距離、所定深さ、所定比率等は、後方ステレオカメラ6Bの設置位置及び設置角度に基づいて、後方ステレオカメラ6Bの入力距離画像における画素毎又は画素行毎若しくは画素列毎に予め設定される。また、所定深さ、所定比率は、入力距離画像における全ての画素に関して共通であってもよい。 Further, the pixel extraction means 12 may extract pixels of which the second difference distance is equal to or more than a predetermined distance from each pixel in the input distance image. In this case, the pixel extraction unit 12 replaces the pixel value of the pixel having the second difference distance less than the predetermined distance with a predetermined value (for example, zero as the minimum value), and the pixel having the second difference distance not less than the predetermined distance. The pixel value of is maintained as it is. For example, as shown in FIG. 25, the pixel extraction unit 12 sets the pixel value of the pixel corresponding to the second difference distance E3b to zero because the second difference distance E3b is less than the predetermined distance E3b1. The predetermined distance E3b1 is a distance corresponding to the predetermined depth DP1. Alternatively, as shown in FIG. 25, the pixel extraction unit 12 determines that the installation surface depth DP1b is less than the predetermined depth DP1 and replaces the pixel value of the pixel corresponding to the installation surface depth DP1b with zero. Good. Alternatively, the pixel extraction unit 12 has a ratio of the second difference distance E3b to the distance E3a (hereinafter, the ratio when the installation surface distance E3 is smaller than the distance E3a is referred to as “second difference ratio”) is less than a predetermined ratio. It may be determined that there is, and the pixel value of the corresponding pixel may be replaced with zero. The predetermined distance, the predetermined depth, the predetermined ratio, and the like are set in advance for each pixel, each pixel row, or each pixel column in the input distance image of the rear stereo camera 6B based on the installation position and the installation angle of the rear stereo camera 6B. To be done. Further, the predetermined depth and the predetermined ratio may be common to all pixels in the input distance image.

図26は、後方ステレオカメラ6Bの出力距離画像の例を示す図である。図26(A)は、画素抽出手段12による抽出を行わずに入力距離画像における全ての画素の画素値をそのまま用いた場合の出力距離画像を示す。図26(B)は、画素抽出手段12により、入力距離画像における各画素のうち、各画素に対応する設置面距離より大きい画素値を有する画素が抽出された場合の出力距離画像を示す。また、図26(C)は、画素抽出手段12により、入力距離画像における各画素のうち、第2差分距離が所定距離以上となる画素、又は、推定深さが所定深さ以上となる画素が抽出された場合の出力距離画像を示す。 FIG. 26 is a diagram showing an example of an output distance image of the rear stereo camera 6B. FIG. 26A shows an output distance image when the pixel values of all the pixels in the input distance image are used as they are without performing the extraction by the pixel extracting means 12. FIG. 26B shows an output distance image when the pixel extracting unit 12 extracts, from the pixels in the input distance image, a pixel having a pixel value larger than the installation surface distance corresponding to each pixel. In addition, in FIG. 26C, the pixel extraction unit 12 determines that among the pixels in the input distance image, the pixels having the second difference distance equal to or larger than the predetermined distance or the pixels having the estimated depth equal to or larger than the predetermined depth. The output distance image when it is extracted is shown.

図26(A)に示すように、画素の抽出が行われない場合、出力距離画像は、ショベル60から離れるにつれて段階的に輝度が減少する態様で設置面を表し、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2の存在を分かり難くする。 As shown in FIG. 26A, when the pixel extraction is not performed, the output distance image represents the installation surface in a manner that the brightness gradually decreases as the distance from the shovel 60 increases, and the shallow depression portion PK1 and the deep depression portion are displayed. Makes it difficult to understand the existence of part PK2.

一方、図26(B)に示すように、入力距離画像における各画素のうち設置面距離より大きい画素値を有する画素の抽出を行う場合、出力距離画像は、設置面下に存在する陥没部の視認性を向上させる。具体的には、図26(B)の出力距離画像は、設置面距離に等しい画素値を有する全ての画素の画素値がゼロに置き換えられるため、ショベル60からの距離にかかわらず、設置面の色及び輝度を一様にする。その結果、図26(B)の出力距離画像は、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2の距離画像を設置面の距離画像から際立たせ、その視認性を向上させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 26B, when the pixels having the pixel value larger than the installation surface distance are extracted from the respective pixels in the input distance image, the output distance image includes the depressions existing below the installation surface. Improves visibility. Specifically, in the output distance image of FIG. 26B, since the pixel values of all the pixels having the pixel value equal to the installation surface distance are replaced with zero, regardless of the distance from the shovel 60, the installation surface image of Make color and brightness uniform. As a result, in the output distance image of FIG. 26B, the distance images of the shallow depression portion PK1 and the deep depression portion PK2 can be distinguished from the distance image of the installation surface, and the visibility can be improved.

さらに、図26(C)に示すように、入力距離画像における各画素のうち第2差分距離が所定距離以上となる画素の抽出を行う場合、出力距離画像は、設置面深さが所定深さ以上の地物の視認性を向上させる。具体的には、図26(C)の出力距離画像は、第2差分距離が所定距離未満の全ての画素の画素値がゼロに設定されるため、ショベル60からの距離にかかわらず、設置面深さが所定深さ未満の地物(設置面を含む。)の色及び輝度を一様にする。その結果、図26(C)の出力距離画像は、設置面深さDP1bが所定深さDP1未満である浅陥没部PK1の距離画像を設置面の距離画像とともに単一の色及び輝度にする。そして、図26(C)の出力距離画像は、設置面深さが所定深さDP1以上である深陥没部PK2の距離画像のみを他の距離画像から際立たせ、その視認性を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 26C, when the pixels having the second difference distance equal to or larger than the predetermined distance among the pixels in the input distance image are extracted, the output distance image has the installation surface depth equal to the predetermined depth. The visibility of the above features is improved. Specifically, in the output distance image of FIG. 26C, since the pixel values of all the pixels having the second difference distance less than the predetermined distance are set to zero, regardless of the distance from the shovel 60, the installation surface Make the color and brightness of features (including the installation surface) whose depth is less than the specified depth uniform. As a result, in the output range image of FIG. 26C, the range image of the shallow depression PK1 having the installation surface depth DP1b less than the predetermined depth DP1 is made into a single color and brightness together with the range image of the installation surface. Then, in the output distance image of FIG. 26C, only the distance image of the deep depression PK2 having the installation surface depth equal to or greater than the predetermined depth DP1 can be distinguished from the other distance images, and the visibility can be improved. it can.

なお、図26(C)の出力距離画像は、深陥没部PK2の縁部分(設置面深さが所定深さDP1未満の部分)に対応する画素の画素値をゼロにしてその部分の距離画像を設置面の距離画像とともに単一の色及び輝度にする。しかしながら、深陥没部PK2の一部であると判断される部分に対応する画素は、第2差分距離が所定距離未満であっても、或いは、設置面深さが所定深さDP1未満であっても、入力距離画像における画素値をそのまま維持してもよい。なお、特定の画素が深陥没部PK2の距離画像の一部に属するか否かは、例えば、周囲の画素に関する第2差分距離又は設置面深さとその特定の画素に関する第2差分距離又は設置面深さとに基づいて判断され得る。 In the output distance image of FIG. 26C, the pixel value of the pixel corresponding to the edge portion (the portion where the installation surface depth is less than the predetermined depth DP1) of the deep depression PK2 is set to zero, and the distance image of that portion is obtained. With a range image of the installation surface into a single color and brightness. However, for the pixel corresponding to the portion that is determined to be a part of the deep depression PK2, the second difference distance is less than the predetermined distance, or the installation surface depth is less than the predetermined depth DP1. Alternatively, the pixel value in the input range image may be maintained as it is. Whether or not the specific pixel belongs to a part of the distance image of the deep depression PK2 is determined by, for example, the second differential distance or installation surface depth with respect to surrounding pixels and the second differential distance or installation surface with respect to the specific pixel. It can be judged based on the depth.

図27は、後方カメラ2Bの出力画像の例を示す図である。図27(A)は、図26(A)の出力距離画像を重畳させた場合の出力画像を示す。図27(B)は、図26(B)の出力距離画像を重畳させた場合の出力画像を示す。また、図27(C)は、図26(C)の出力距離画像を重畳させた場合の出力画像を示す。 FIG. 27 is a diagram showing an example of an output image of the rear camera 2B. FIG. 27(A) shows an output image when the output distance image of FIG. 26(A) is superimposed. FIG. 27(B) shows an output image when the output distance image of FIG. 26(B) is superimposed. 27C shows an output image when the output distance image of FIG. 26C is superimposed.

図27(A)に示すように、図26(A)の出力距離画像を重畳した出力画像は、ショベル60から離れるにつれて段階的に輝度が減少する態様で設置面を表し、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2の存在を際立たせることができない。 As shown in FIG. 27(A), the output image on which the output distance image of FIG. 26(A) is superimposed represents the installation surface in a manner in which the brightness gradually decreases as the distance from the excavator 60 increases, and the shallow depression PK1 and The existence of the deep depression PK2 cannot be emphasized.

一方、図27(B)に示すように、ショベル60からの距離にかかわらず設置面の色及び輝度を一様にした出力距離画像を重畳した出力画像は、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2の画像を設置面の画像から際立たせ、その視認性を向上させる。また、図27(B)の出力画像は、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2のそれぞれと後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値を重畳表示する。これにより、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2の存在をさらに際立たせることができる。なお、浅陥没部PK1と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値には、例えば、距離補正手段13によって補正された値が採用される。また、浅陥没部PK1と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値は、所定値未満の場合に限り、重畳表示されるようにしてもよい。ショベル60に近いところにある陥没部の存在をさらに際立たせるためである。また、その距離(画素値)の値の輝度又は色は、その距離(画素値)の大きさに応じて決定される。例えば、その距離(画素値)の値の色は、その距離(画素値)が小さくなるにつれて、紫、青、緑、黄、赤のように変化する。また、その距離の値は、画素抽出手段12が抽出した、入力距離画像における浅陥没部PK1の距離画像領域に含まれる画素の画素値のうちの最小値であってもよい。深陥没部PK2と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値についても同様である。 On the other hand, as shown in FIG. 27B, the output image obtained by superimposing the output distance image in which the color and the luminance of the installation surface are made uniform regardless of the distance from the shovel 60 is the shallow depression portion PK1 and the deep depression portion PK2. Image is distinguished from the image of the installation surface to improve its visibility. Further, the output image of FIG. 27B superimposes and displays the value of the distance between each of the shallow depression portion PK1 and the deep depression portion PK2 and the rear stereo camera 6B. Thereby, the existence of the shallow depression portion PK1 and the deep depression portion PK2 can be further emphasized. For the value of the distance between the shallow depression PK1 and the rear stereo camera 6B, for example, a value corrected by the distance correction unit 13 is adopted. The value of the distance between the shallow depression PK1 and the rear stereo camera 6B may be displayed in a superimposed manner only when the value is less than a predetermined value. This is because the presence of a depressed portion near the shovel 60 is further emphasized. The brightness or color of the value of the distance (pixel value) is determined according to the magnitude of the distance (pixel value). For example, the color of the value of the distance (pixel value) changes like purple, blue, green, yellow, and red as the distance (pixel value) decreases. The value of the distance may be the minimum value of the pixel values of the pixels extracted by the pixel extraction unit 12 and included in the distance image area of the shallow depression PK1 in the input distance image. The same applies to the value of the distance between the deep depression PK2 and the rear stereo camera 6B.

さらに、図27(C)に示すように、ショベル60からの距離にかかわらず設置面深さが所定深さ未満の地物(設置面を含む。)の色及び輝度を一様にした出力距離画像を重畳した出力画像は、深陥没部PK2の視認性を向上させる。具体的には、その出力画像は、設置面深さが所定深さ以上である深陥没部PK2の画像のみを他の画像から際立たせ、その視認性を向上させる。また、図27(C)の出力画像は、設置面深さが所定深さ以上である深陥没部PK2と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値のみを重畳表示する。これにより、設置面深さが所定深さ以上である深陥没部PK2の存在のみをさらに際立たせることができる。 Further, as shown in FIG. 27C, an output distance in which the color and the brightness of the features (including the installation surface) whose installation surface depth is less than the predetermined depth are uniform regardless of the distance from the shovel 60. The output image on which the images are superimposed improves the visibility of the deep depression PK2. Specifically, the output image makes only the image of the deep depression PK2 having the installation surface depth equal to or larger than the predetermined depth stand out from the other images, and improves the visibility. Further, the output image of FIG. 27C displays only the value of the distance between the deep depression PK2 having the installation surface depth equal to or greater than the predetermined depth and the rear stereo camera 6B in a superimposed manner. As a result, only the presence of the deep depression PK2 having the installation surface depth equal to or greater than the predetermined depth can be further emphasized.

また、上述において、画像生成装置100は、後方ステレオカメラ6Bの出力距離画像を後方カメラ2Bの出力画像に重畳させて表示部5に表示する。しかしながら、画像生成装置100は、出力距離画像のみを表示部5に表示させてもよく、出力距離画像と出力画像とを並べて表示部5に表示させてもよい。 Further, in the above description, the image generating apparatus 100 displays the output distance image of the rear stereo camera 6B on the display unit 5 by superimposing it on the output image of the rear camera 2B. However, the image generating apparatus 100 may display only the output distance image on the display unit 5, or may display the output distance image and the output image side by side on the display unit 5.

また、画像生成装置100は、浅陥没部PK1及び深陥没部PK2のそれぞれと後方ステレオカメラ6Bとの間の距離の値を表示する代わりに、或いは、その距離の値の表示に加えて、図18に示すような枠を表示してもよい。 Further, the image generating apparatus 100 does not display the value of the distance between each of the shallow depression PK1 and the deep depression PK2 and the rear stereo camera 6B, or in addition to the display of the value of the distance, A frame as shown in 18 may be displayed.

次に、図28を参照しながら、第2画素抽出処理の流れについて説明する。なお、図28は、第2画素抽出処理の流れを示すフローチャートである。画像生成装置100の画素抽出手段12は、例えば、入力距離画像を取得する度にこの第2画素抽出処理を実行する。 Next, the flow of the second pixel extraction processing will be described with reference to FIG. Note that FIG. 28 is a flowchart showing the flow of the second pixel extraction processing. The pixel extraction means 12 of the image generation device 100 executes this second pixel extraction processing, for example, every time an input distance image is acquired.

最初に、画素抽出手段12は、入力距離画像における1つの画素(以下、「対象画素」とする。)に関する設置面距離をROM等から読み出して取得する(ステップS21)。なお、画素抽出手段12は、設置面角度をROM等から読み出して取得してもよい。 First, the pixel extraction means 12 reads out and acquires the installation surface distance for one pixel (hereinafter, referred to as “target pixel”) in the input distance image from the ROM or the like (step S21). The pixel extraction means 12 may read and acquire the installation surface angle from a ROM or the like.

その後、画素抽出手段12は、その対象画素の画素値から設置面距離を減算することによって第2差分距離を算出する(ステップS22)。なお、画素抽出手段12は、算出した第2差分距離とその対象画素の画素値とに基づいて第2差分比率を算出してもよく、算出した第2差分距離と設置面角度とに基づいて推定深さを算出してもよい。 Then, the pixel extraction means 12 calculates the second difference distance by subtracting the installation surface distance from the pixel value of the target pixel (step S22). The pixel extraction means 12 may calculate the second difference ratio based on the calculated second difference distance and the pixel value of the target pixel thereof, or based on the calculated second difference distance and the installation surface angle. The estimated depth may be calculated.

その後、画素抽出手段12は、算出した第2差分距離とROM等に記憶された所定距離とを比較する(ステップS23)。なお、画素抽出手段12は、算出した第2差分比率とROM等に記憶された所定比率とを比較してもよく、算出した推定深さとROM等に記憶された所定深さとを比較してもよい。 After that, the pixel extracting means 12 compares the calculated second difference distance with the predetermined distance stored in the ROM or the like (step S23). The pixel extracting means 12 may compare the calculated second difference ratio with a predetermined ratio stored in the ROM or the like, or may compare the calculated estimated depth with the predetermined depth stored in the ROM or the like. Good.

第2差分距離が所定距離以上の場合(ステップS23のYES)、画素抽出手段12は、現在の画素値をそのまま維持する画素としてその対象画素を抽出する。第2差分比率が所定比率以上の場合、或いは、推定深さが所定深さ以上の場合についても同様である。 When the second difference distance is equal to or greater than the predetermined distance (YES in step S23), the pixel extraction unit 12 extracts the target pixel as a pixel that maintains the current pixel value as it is. The same applies when the second difference ratio is greater than or equal to the predetermined ratio, or when the estimated depth is greater than or equal to the predetermined depth.

一方、第2差分距離が所定距離未満の場合(ステップS23のNO)、画素抽出手段12は、現在の画素値をそのまま維持する画素としてその対象画素を抽出しない。具体的には、画素抽出手段12は、その対象画素の画素値をROM等に記憶された所定値で置き換える(ステップS24)。第2差分比率が所定比率未満の場合、或いは、推定深さが所定深さ未満の場合についても同様である。 On the other hand, when the second difference distance is less than the predetermined distance (NO in step S23), the pixel extraction unit 12 does not extract the target pixel as a pixel that maintains the current pixel value as it is. Specifically, the pixel extraction unit 12 replaces the pixel value of the target pixel with a predetermined value stored in the ROM or the like (step S24). The same applies when the second difference ratio is less than the predetermined ratio or when the estimated depth is less than the predetermined depth.

なお、抽出しなかった対象画素の画素値を所定値に置き換える処理は、複数の或いは全ての対象画素について抽出の要否を判断した後で一括して行われてもよい。 The process of replacing the pixel value of the target pixel that has not been extracted with the predetermined value may be performed collectively after determining whether or not extraction is necessary for a plurality of or all target pixels.

その後、画素抽出手段12は、取得した入力距離画像における全ての画素について抽出要否の判断を行ったか否かを判定する(ステップS25)。 After that, the pixel extraction means 12 determines whether or not the extraction necessity is determined for all the pixels in the acquired input distance image (step S25).

未だ全ての画素について抽出要否の判断を行っていないと判定した場合(ステップS25のNO)、画素抽出手段12は、別の対象画素に関してステップS21以降の処理を実行する。 When it is determined that the extraction necessity determination has not been performed for all pixels (NO in step S25), the pixel extraction unit 12 executes the processing in step S21 and subsequent steps for another target pixel.

全ての画素について抽出要否の判断を行ったと判定した場合(ステップS25のYES)、画素抽出手段12は、今回の第2画素抽出処理を完了する。 When it is determined that the necessity of extraction is determined for all the pixels (YES in step S25), the pixel extracting unit 12 completes the second pixel extracting process of this time.

以上の構成により、画像生成装置100は、設置面に関する距離画像の詳細表示を省略することで、ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部(例えば、路肩、崖等である。)の距離画像の視認性を向上させることができる。 With the above configuration, the image generating apparatus 100 omits the detailed display of the distance image regarding the installation surface, and thus the distance image of the depression (for example, a road shoulder, a cliff, or the like) that may cause the shovel 60 to slide down. The visibility can be improved.

また、画像生成装置100は、設置面深さが所定深さ未満の陥没部の詳細表示を省略することで、設置面深さが所定深さ以上の陥没部の視認性を向上させることができる。 Further, the image generating apparatus 100 can improve the visibility of the depressed portion having the installation surface depth equal to or greater than the predetermined depth by omitting the detailed display of the depressed portion having the installation surface depth less than the predetermined depth. ..

その結果、画像生成装置100は、ショベル60が陥没部へ滑落するのをより確実に防止することができる。 As a result, the image generating apparatus 100 can more reliably prevent the shovel 60 from sliding down into the depressed portion.

また、上述では、第1画素抽出処理と第2画素抽出処理とが別々に説明されたが、2つの画素抽出処理を組み合わせてもよい。 Further, in the above description, the first pixel extraction process and the second pixel extraction process are described separately, but two pixel extraction processes may be combined.

次に、図29を参照しながら、運転支援手段15が運転支援機能を実行する処理(以下、「運転支援処理」とする。)について説明する。なお、図29は、運転支援処理の流れを示すフローチャートであり、運転支援手段15は、ショベル60の走行中に所定周期で繰り返しこの運転支援処理を実行する。 Next, with reference to FIG. 29, a process in which the driving support means 15 executes the driving support function (hereinafter, referred to as “driving support process”) will be described. Note that FIG. 29 is a flowchart showing the flow of the driving support process, and the driving support means 15 repeatedly executes the driving support process at a predetermined cycle while the shovel 60 is traveling.

最初に、運転支援手段15は、ショベル60の走行用操作レバー(図示せず。)の操作方向に基づいてショベル60の移動方向を検出する(ステップS31)。 First, the driving support means 15 detects the moving direction of the shovel 60 based on the operating direction of the traveling operation lever (not shown) of the shovel 60 (step S31).

その後、運転支援手段15は、ショベル60の移動方向に所定の地物が存在するか否かを判定する(ステップS32)。本実施例では、運転支援手段15は、後方ステレオカメラ6Bが取得した入力距離画像に基づいて、後退するショベル60の後方に、ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部が存在するか否かを判定する。 Then, the driving support means 15 determines whether or not a predetermined feature exists in the moving direction of the shovel 60 (step S32). In the present embodiment, the driving support unit 15 determines whether or not there is a recessed portion that may slide the shovel 60 behind behind the shovel 60 that moves backward based on the input distance image acquired by the rear stereo camera 6B. judge.

ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部が存在すると判定した場合(ステップS32のYES)、運転支援手段15は、運転支援機能を実行する(ステップS33)。本実施例では、運転支援手段15は、警報を吹鳴させるとともに、陥没部が存在する旨を通知する警告メッセージを表示部5に表示する。また、運転支援手段15は、陥没部までの距離が短くなるにつれてショベル60の後退速度を低減させてもよく、陥没部までの距離が所定値を下回った場合にショベル60を停止させてもよい。 When it is determined that there is a depression that may slide the shovel 60 (YES in step S32), the driving support unit 15 executes the driving support function (step S33). In the present embodiment, the driving support means 15 sounds an alarm and displays a warning message on the display unit 5 notifying that there is a depression. Further, the driving support means 15 may reduce the retreat speed of the shovel 60 as the distance to the depressed portion decreases, and may stop the shovel 60 when the distance to the depressed portion falls below a predetermined value. ..

一方、ショベル60を滑落させるおそれのある陥没部が存在しないと判定した場合(ステップS32のNO)、運転支援手段15は、運転支援機能を実行することなく、今回の運転支援処理を終了させる。 On the other hand, when it is determined that there is no depression that may slide the shovel 60 (NO in step S32), the driving support unit 15 ends the current driving support process without executing the driving support function.

以上の構成により、画像生成装置100は、ステレオカメラ6の出力に基づいて所定の地物の存否を自動的に判定し、必要に応じて運転支援機能を実行することで、ショベル60の操作の安全性をさらに向上できる。 With the above configuration, the image generating apparatus 100 automatically determines the presence or absence of a predetermined feature on the basis of the output of the stereo camera 6, and executes the driving support function as necessary, thereby operating the shovel 60. The safety can be further improved.

次に、図30〜図33を参照しながら、画像生成装置100が入力距離画像の画素値(距離)を補正する処理(以下、「距離補正処理」とする。)について説明する。 Next, a process (hereinafter, referred to as “distance correction process”) in which the image generation device 100 corrects a pixel value (distance) of an input distance image will be described with reference to FIGS. 30 to 33.

図30は、画像生成装置100を搭載するショベル60を示す図であり、図30(A)がその上面図であり、図30(B)がその部分右側面図である。図30に示す実施例では、ショベル60は、1台のカメラ2(後方カメラ2B)と1台のステレオカメラ6(後方ステレオカメラ6B)とを備える。なお、図30の一点鎖線で示す領域CBは、後方カメラ2Bの撮像範囲を示す。また、図30の点線で示す領域ZBは、後方ステレオカメラ6Bの撮像範囲を示す。 30 is a diagram showing a shovel 60 equipped with the image generating apparatus 100, FIG. 30(A) is a top view thereof, and FIG. 30(B) is a partial right side view thereof. In the embodiment shown in FIG. 30, the shovel 60 includes one camera 2 (rear camera 2B) and one stereo camera 6 (rear stereo camera 6B). The area CB indicated by the one-dot chain line in FIG. 30 indicates the imaging range of the rear camera 2B. Further, a region ZB indicated by a dotted line in FIG. 30 shows an imaging range of the rear stereo camera 6B.

図30に示すように、ショベル60の後方には、地面から鉛直上方に伸びる2つの物体P1、P2が存在する。2つの物体P1、P2は、高さの異なる棒状の物体であり、後方ステレオカメラ6Bから見て異なる方向に存在する。具体的には、図30(B)で示すように、物体P1の高さは、物体P2の高さよりも低い。しかしながら、2つの物体P1、P2のそれぞれと後方ステレオカメラ6Bとの間の最短距離は、何れも距離Dで等しいものとなっている。低いほうの物体P1が、高いほうの物体P2よりもショベル60に近いところに存在するためである。 As shown in FIG. 30, behind the shovel 60, there are two objects P1 and P2 extending vertically upward from the ground. The two objects P1 and P2 are rod-shaped objects having different heights and exist in different directions when viewed from the rear stereo camera 6B. Specifically, as shown in FIG. 30B, the height of the object P1 is lower than the height of the object P2. However, the shortest distance between each of the two objects P1 and P2 and the rear stereo camera 6B is equal to the distance D. This is because the lower object P1 is closer to the shovel 60 than the higher object P2.

また、図30(B)に示すように、後方ステレオカメラ6Bから見た物体P1上の最も近い点と後方ステレオカメラ6Bとを結ぶ線分は、水平面との間に角度γ1を形成する。同様に、後方ステレオカメラ6Bから見た物体P2上の最も近い点と後方ステレオカメラ6Bとを結ぶ線分は、水平面との間に角度γ2を形成する。この場合、物体P1とショベル60の後面を含む平面との間の水平距離D1は、D×cos(γ1)で表され、物体P2とショベル60の後面を含む平面との間の水平距離D2は、D×cos(γ2)で表される。なお、水平距離D2は、水平距離D1より大きい。 Further, as shown in FIG. 30B, a line segment connecting the closest point on the object P1 viewed from the rear stereo camera 6B and the rear stereo camera 6B forms an angle γ1 with the horizontal plane. Similarly, the line segment connecting the closest point on the object P2 viewed from the rear stereo camera 6B and the rear stereo camera 6B forms an angle γ2 with the horizontal plane. In this case, the horizontal distance D1 between the object P1 and the plane including the rear surface of the shovel 60 is represented by D×cos(γ1), and the horizontal distance D2 between the object P2 and the plane including the rear surface of the shovel 60 is , D×cos(γ2). The horizontal distance D2 is larger than the horizontal distance D1.

後方ステレオカメラ6Bが撮像する入力距離画像における画素の値は、地物と後方ステレオカメラ6Bとの間の距離を表す。そのため、入力距離画像における画素値をそのまま用いた場合、後方ステレオカメラ6Bからの距離に応じて表示色又は輝度を変化させる処理では、物体P1の頂部と物体P2の頂部が同じ色又は同じ輝度で表示されることとなる。この表示は、上述のように物体P2に比べ物体P1がショベル60により近いところにある場合であっても、物体P1及び物体P2がショベル60の後面から同じ距離に存在するものと操作者に誤認させるおそれがある。 The pixel value in the input distance image captured by the rear stereo camera 6B represents the distance between the feature and the rear stereo camera 6B. Therefore, when the pixel value in the input distance image is used as it is, in the process of changing the display color or the brightness according to the distance from the rear stereo camera 6B, the top of the object P1 and the top of the object P2 have the same color or the same brightness. Will be displayed. Even if the object P1 is closer to the shovel 60 than the object P2 as described above, this display erroneously recognizes to the operator that the objects P1 and P2 exist at the same distance from the rear surface of the shovel 60. May cause

このような状況が生じるのは、後方ステレオカメラ6Bが、上部旋回体63の上部に取り付けられた状態で斜め下方を撮像することに起因する。すなわち、操作者が認識する距離がショベル60からの水平距離であるのに対し、ステレオカメラ6が取得する距離は、ステレオカメラ6からの直線距離であることに起因する。なお、後方ステレオカメラ6Bの取り付け位置は、周囲の地物との接触からセンサを保護できるよう、上部旋回体63の上部とされている。 Such a situation arises because the rear stereo camera 6B is attached to the upper part of the upper revolving structure 63 and images obliquely downward. That is, the distance recognized by the operator is the horizontal distance from the shovel 60, while the distance acquired by the stereo camera 6 is a straight distance from the stereo camera 6. The mounting position of the rear stereo camera 6B is set above the upper swing body 63 so that the sensor can be protected from contact with surrounding features.

そこで、画像生成装置100の距離補正手段13は、例えば、物体P1、P2のそれぞれと後方ステレオカメラ6Bとの間の距離を表す画素値を、物体P1、P2のそれぞれとショベル60の後面を含む平面との間の水平距離を表す画素値に補正する。 Therefore, the distance correction unit 13 of the image generating apparatus 100 includes, for example, the pixel value indicating the distance between each of the objects P1 and P2 and the rear stereo camera 6B, including each of the objects P1 and P2 and the rear surface of the shovel 60. Correct to a pixel value that represents the horizontal distance to the plane.

具体的には、距離補正手段13は、後方ステレオカメラ6Bから見た物体P1上の任意の点に対応する入力距離画像における画素の座標から、後方ステレオカメラ6Bと物体P1上の任意の点とを結ぶ線分が水平面との間に形成する角度γを導き出す。後方ステレオカメラ6Bの取り付け位置、取り付け角度が既知であるため、距離補正手段13は、その画素の座標から角度γを導き出すことができる。 Specifically, the distance correction unit 13 determines the rear stereo camera 6B and an arbitrary point on the object P1 from the coordinates of pixels in the input distance image corresponding to the arbitrary point on the object P1 viewed from the rear stereo camera 6B. The angle γ formed by the line segment connecting the points with the horizontal plane is derived. Since the mounting position and the mounting angle of the rear stereo camera 6B are known, the distance correcting unit 13 can derive the angle γ from the coordinates of the pixel.

その後、距離補正手段13は、その地物上の任意の点に対応する画素の座標から導き出した角度γの余弦cos(γ)に、その画素の画素値、すなわち、後方ステレオカメラ6Bと物体P1上の任意の点との間の距離を乗じる。このようにして、距離補正手段13は、後方ステレオカメラ6Bと物体P1上の任意の点との間の水平距離を算出し、その任意の点に対応する画素の画素値を、算出した水平距離で置き換える。 After that, the distance correction unit 13 determines the pixel value of the pixel, that is, the rear stereo camera 6B and the object P1 in the cosine cos(γ) of the angle γ derived from the coordinates of the pixel corresponding to an arbitrary point on the feature. Multiply the distance to any point above. In this way, the distance correction unit 13 calculates the horizontal distance between the rear stereo camera 6B and an arbitrary point on the object P1, and calculates the pixel value of the pixel corresponding to the arbitrary point as the calculated horizontal distance. Replace with.

同様に、距離補正手段13は、後方ステレオカメラ6Bと物体P2上の任意の点とを結ぶ線分が水平面との間に形成する角度γを導き出す。そして、角度γの余弦cos(γ)に、その画素値、すなわち、後方ステレオカメラ6Bと物体P2上の任意の点との間の距離を乗じる。そして、後方ステレオカメラ6Bと物体P2上の任意の点との間の水平距離を算出し、その任意の点に対応する画素の画素値を、算出した水平距離で置き換える。 Similarly, the distance correction unit 13 derives an angle γ formed by the line segment connecting the rear stereo camera 6B and an arbitrary point on the object P2 with the horizontal plane. Then, the cosine cos(γ) of the angle γ is multiplied by the pixel value thereof, that is, the distance between the rear stereo camera 6B and an arbitrary point on the object P2. Then, the horizontal distance between the rear stereo camera 6B and an arbitrary point on the object P2 is calculated, and the pixel value of the pixel corresponding to the arbitrary point is replaced with the calculated horizontal distance.

ここで、図31及び図32を参照しながら、距離補正手段13による補正の効果について説明する。 Here, the effect of the correction by the distance correction unit 13 will be described with reference to FIGS. 31 and 32.

図31は、距離補正処理が施されていない入力距離画像に基づく出力距離画像(以下、「補正前出力距離画像」とする。)と、距離補正処理が施された入力距離画像に基づく出力距離画像(以下、「補正済出力距離画像」とする。)との違いを表す対比図であり、図31(A)が補正前出力距離画像を示し、図31(B)が補正済出力距離画像を示す。なお、本実施例では、入力距離画像に対して画素抽出処理が既に施されている。 FIG. 31 shows an output distance image based on an input distance image that has not been subjected to distance correction processing (hereinafter referred to as “pre-correction output distance image”) and an output distance based on the input distance image that has been subjected to distance correction processing. FIG. 31A is a comparison diagram showing a difference from an image (hereinafter, referred to as “corrected output distance image”), FIG. 31(A) shows an uncorrected output distance image, and FIG. 31(B) is a corrected output distance image. Indicates. In this embodiment, pixel extraction processing has already been performed on the input distance image.

また、図32は、後方カメラ2Bの入力画像に基づいて生成される出力画像に補正前出力距離画像を合成した合成後出力画像(以下、「補正前合成後出力画像」とする。)と、その出力画像に補正済出力距離画像を合成した合成後出力画像(以下、「補正済合成後出力画像」とする。)との違いを表す対比図であり、図32(A)が補正前合成後出力画像を示し、図32(B)が補正済合成後出力画像を示す。 Further, FIG. 32 shows a post-combination output image in which a pre-correction output distance image is combined with an output image generated based on the input image of the rear camera 2B (hereinafter referred to as “pre-correction post-combination output image”). FIG. 32A is a comparison diagram showing a difference from a post-composition output image in which the corrected output distance image is combined with the output image (hereinafter, referred to as “corrected post-composition output image”), and FIG. 32B shows the post-output image, and FIG. 32B shows the corrected post-synthesis post-output image.

図31(A)及び図32(A)に示すように、補正前出力距離画像及び補正前合成後出力画像では、物体P1と物体P2が同じような配色で表される。具体的には、物体P1及び物体P2は何れも、頂部に近いほど白く(薄く)、底部近いほど黒く(濃く)表示される。そのため、操作者は、何れの物体がショベル60により近いのかを判断し難い。 As shown in FIGS. 31A and 32A, the object P1 and the object P2 are represented by the same color scheme in the pre-correction output distance image and the pre-correction post-composition output image. Specifically, both the objects P1 and P2 are displayed whiter (thinner) closer to the top and blacker (darker) closer to the bottom. Therefore, it is difficult for the operator to determine which object is closer to the shovel 60.

これに対し、図31(B)及び図32(B)に示すように、補正済出力距離画像及び補正済合成後出力画像では、物体P1と物体P2が異なる色で表される。具体的には、物体P1が全体的に薄く表示され、物体P2が全体的に濃く表示される。そのため、操作者は、物体P2よりも物体P1のほうがショベル60により近い位置にあることを容易に認識することができる。 On the other hand, as shown in FIGS. 31B and 32B, in the corrected output distance image and the corrected combined output image, the object P1 and the object P2 are represented by different colors. Specifically, the object P1 is displayed lightly on the whole, and the object P2 is displayed dark on the whole. Therefore, the operator can easily recognize that the object P1 is closer to the shovel 60 than the object P2.

図33は、補正前合成後出力画像と補正済合成後出力画像との違いを表す対比図の別の例であり、枠が重畳表示される場合の例を示す。 FIG. 33 is another example of the comparison diagram showing the difference between the pre-correction combined output image and the corrected post-composition output image, and shows an example in which a frame is displayed in a superimposed manner.

図33(A)に示すように、補正前合成後出力画像では、地物領域に含まれる画素の画素値の最小値がその地物領域の代表値として採用された場合、物体P1と物体P2が何れもショベル60から1メートルの距離にあるものとして表示される。 As shown in FIG. 33A, in the pre-correction combined output image, when the minimum pixel value of the pixels included in the feature area is adopted as the representative value of the feature area, the object P1 and the object P2 are Are displayed as being at a distance of 1 meter from the shovel 60.

これに対し、図33(B)に示すように、補正済合成後出力画像では、物体P1、P2のそれぞれとショベル60の後面を含む平面との間の水平距離D1、D2が表示される。すなわち、物体P1がショベル60の後面から1メートルの距離にあり、物体P2がショベル60の後面から1.5メートルの距離にあることが表示される。そのため、操作者は、物体P2よりも物体P1のほうがショベル60により近い位置にあることを容易に認識することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 33B, in the corrected combined output image, the horizontal distances D1 and D2 between the objects P1 and P2 and the plane including the rear surface of the shovel 60 are displayed. That is, it is displayed that the object P1 is at a distance of 1 meter from the rear surface of the shovel 60 and the object P2 is at a distance of 1.5 meters from the rear surface of the shovel 60. Therefore, the operator can easily recognize that the object P1 is closer to the shovel 60 than the object P2.

以上の構成により、画像生成装置100は、ステレオカメラ6が撮像する入力距離画像における画素値がショベル60からの水平距離を表すように画素値を補正する。その結果、画像生成装置100は、周囲の地物の状況をより分かり易く操作者に伝えることができる。 With the above configuration, the image generating apparatus 100 corrects the pixel value so that the pixel value in the input distance image captured by the stereo camera 6 represents the horizontal distance from the shovel 60. As a result, the image generating apparatus 100 can inform the operator of the situation of the surrounding features more easily.

また、上述の実施例では、距離補正手段13は、画素抽出手段12が抽出した画素の画素値を個別に補正する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、距離補正手段13は、上述のように余弦を用いて水平距離を算出することなく、入力距離画像平面における画素行毎、画素列毎、又は予め区分された領域毎に所定の補正を纏めて行うようにしてもよい。演算負荷を抑制しながら、簡易な補正により、余弦を用いて水平距離を算出する場合と同様の効果を得るためである。具体的には、距離補正手段13は、例えば、入力距離画像平面の上方にある画素行ほど距離の増大補正が大きくなるように、或いは、入力距離画像平面の下方にある画素行ほど距離の減少補正が大きくなるように、所定の補正量による補正を一括して実行するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the distance correction unit 13 individually corrects the pixel value of the pixel extracted by the pixel extraction unit 12. However, the present invention is not limited to this. For example, the distance correction unit 13 collects predetermined corrections for each pixel row, each pixel column, or each predivided region in the input distance image plane without calculating the horizontal distance using the cosine as described above. You may do it by doing. This is because the same effect as in the case where the horizontal distance is calculated using the cosine is obtained by simple correction while suppressing the calculation load. Specifically, for example, the distance correction unit 13 increases the distance increase correction for pixel rows above the input distance image plane, or decreases the distance for pixel rows below the input distance image plane. In order to increase the correction, the correction with a predetermined correction amount may be collectively executed.

また、上述の実施例では、距離補正手段13は、後方ステレオカメラ6Bが上部旋回体63の後面上部に取り付けられて斜め下方を撮像する場合の補正を実行する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、距離補正手段13は、ステレオカメラが水平方向を撮像する場合の補正を実行してもよく、ステレオカメラが斜め上方を撮像する場合の補正を実行してもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the distance correction unit 13 performs the correction when the rear stereo camera 6B is attached to the upper rear surface of the upper swing body 63 and images obliquely downward. However, the present invention is not limited to this. For example, the distance correction unit 13 may perform correction when the stereo camera captures an image in the horizontal direction, or may perform correction when the stereo camera captures an image obliquely above.

また、上述の実施例では、距離補正手段13は、ショベル60の後面を含む平面を基準とし、地物領域に含まれる画素の画素値を、その地物とショベル60の後面を含む平面との間の水平距離を表す画素値に補正する。しかしながら、本発明はこれに限定されることはない。例えば、距離補正手段13は、ショベル60の旋回軸PVを基準とし、地物領域に含まれる画素の画素値を、その地物とショベル60の旋回軸PVとの間の水平距離を表す画素値に補正してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the distance correction unit 13 uses the plane including the rear surface of the shovel 60 as a reference, and determines the pixel value of the pixel included in the feature area between the feature and the plane including the rear surface of the shovel 60. It is corrected to a pixel value that represents the horizontal distance between them. However, the present invention is not limited to this. For example, the distance correction unit 13 uses the turning axis PV of the shovel 60 as a reference, and sets the pixel value of the pixel included in the feature area to a pixel value that represents the horizontal distance between the feature and the turning axis PV of the shovel 60. It may be corrected to.

また、距離補正手段13は、地物領域に含まれる画素の画素値を、その地物とショベル60との間の最短水平距離を表す画素値に補正してもよい。この場合、距離補正手段13は、その地物の実在位置に応じて、ショベル60の右側面を含む平面、ショベル60の左側面を含む平面、ショベル60の後面を含む平面等から基準を選択する。 Further, the distance correction unit 13 may correct the pixel value of the pixel included in the feature area to a pixel value representing the shortest horizontal distance between the feature and the shovel 60. In this case, the distance correction unit 13 selects a reference from a plane including the right side surface of the shovel 60, a plane including the left side surface of the shovel 60, a plane including the rear surface of the shovel 60, and the like according to the actual position of the feature. ..

なお、最短水平距離は、ショベル60の移動方向、すなわち、下部走行体61の前後方向に平行な方向における最短水平距離であってもよい。この場合、ショベル60の移動方向にない地物に関する画素の値は、その地物がショベル60の近くにあったとしても、最大値(無限遠)に補正される。その結果、操作者は、ショベル60の移動方向にある地物をより容易に認識することができる。 The shortest horizontal distance may be the shortest horizontal distance in the moving direction of the shovel 60, that is, the direction parallel to the front-rear direction of the lower traveling body 61. In this case, the pixel value of the feature that is not in the moving direction of the shovel 60 is corrected to the maximum value (infinity) even if the feature is near the shovel 60. As a result, the operator can more easily recognize the feature in the moving direction of the shovel 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 above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions may 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、底面及び側面の二面から構成される空間モデルを採用してもよく、或いは、側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 generating apparatus 100 adopts the cylindrical space model MD as the space model, but may adopt a space model having another columnar shape such as a polygonal column, and the bottom surface and A space model composed of two side surfaces may be adopted, or a space model having only side surfaces may be adopted.

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ショベルに、カメラ及びステレオカメラと共に搭載され、周囲画像をその操作者に提示しながらそのショベル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を構成する。しかしながら、画像生成装置100は、フォークリフト、アスファルトフィニッシャ等のように旋回機構を有しない作業機械、又は、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作業機械に、カメラ及びステレオカメラと共に搭載され、それら作業機械の操作を支援する操作支援システムを構成してもよい。 The image generating apparatus 100 is mounted on a self-propelled excavator with movable members such as a bucket, an arm, a boom, and a turning mechanism together with a camera and a stereo camera, and presents a surrounding image to the operator of the excavator. An operation support system for supporting movement and operation of those movable members is configured. However, the image generating apparatus 100 is used for a work machine such as a forklift or an asphalt finisher that does not have a turning mechanism, or a work machine that has a movable member but does not run by itself such as an industrial machine or a fixed crane. You may comprise the operation support system mounted with a camera and a stereo camera, and supporting operation of those work machines.

また、上述の実施例において、距離画像合成手段14は、出力距離画像を生成した上で、生成した出力距離画像を出力画像に合成する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。距離画像合成手段14は、例えば、入力画像と入力距離画像とを合成して合成後入力画像を生成し、距離画像に関する情報が重畳表示された合成後処理対象画像を生成した上で、合成後出力画像を生成してもよい。また、距離画像合成手段14は、例えば、処理対象画像と処理対象距離画像とを合成して合成後処理対象画像を生成した上で、合成後出力画像を生成してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the distance image synthesizing unit 14 generates the output distance image and then synthesizes the generated output distance image with the output image. However, the present invention is not limited to this. The distance image synthesizing unit 14, for example, synthesizes the input image and the input distance image to generate a post-synthesis input image, generates a post-synthesis processing target image on which information regarding the distance image is displayed in a superimposed manner, and An output image may be generated. Further, the distance image synthesizing unit 14 may generate the post-synthesis output image after generating the post-synthesis processing target image by synthesizing the processing target image and the processing target distance image, for example.

また、上述の実施例において、画像生成装置100は、カメラ2とステレオカメラ6とを別々に備える。そして、画像生成装置100は、カメラ2からの複数の入力画像に基づいて1つの出力画像(視点変換画像)を生成し、且つ、ステレオカメラ6からの複数の入力距離画像に基づいて1つの出力距離画像(視点変換距離画像)を生成する。その上で、画像生成装置100は、出力距離画像を出力画像に合成する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、画像生成装置100は、左側方ステレオカメラ6L、後方ステレオカメラ6B、右側方ステレオカメラ6Rのそれぞれにおける各1つの撮像機構が出力する3つの画像に基づいて出力画像(視点変換画像)を生成し、且つ、それら3つのステレオカメラの3つの入力距離画像に基づいて1つの出力距離画像(視点変換距離画像)を生成してもよい。この場合、カメラ2は省略され得る。また、この場合、撮像範囲が偏らないよう、左側方ステレオカメラ6L、後方ステレオカメラ6B、右側方ステレオカメラ6Rはそれぞれ、上部旋回体63の左側面、後面、右側面のそれぞれのほぼ中央に設置されることが望ましい。そのため、各ステレオカメラにおける複数組の撮像機構は、縦方向に所定の間隔を空けて並置される。その並置間隔の大きさにかかわらず、ステレオカメラを各面のほぼ中央に設置し易いためである。また、複数組の撮像機構を横方向に並置すると、その並置間隔によっては、ステレオカメラを各面のほぼ中央に設置することが困難になるためである。 Further, in the above-described embodiment, the image generation device 100 includes the camera 2 and the stereo camera 6 separately. Then, the image generating apparatus 100 generates one output image (viewpoint conversion image) based on the plurality of input images from the camera 2 and outputs one output image based on the plurality of input distance images from the stereo camera 6. A range image (viewpoint conversion range image) is generated. Then, the image generating apparatus 100 combines the output distance image with the output image. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the image generating apparatus 100 generates an output image (viewpoint conversion image) based on three images output by one imaging mechanism in each of the left stereo camera 6L, the rear stereo camera 6B, and the right stereo camera 6R. In addition, one output distance image (viewpoint conversion distance image) may be generated based on the three input distance images of the three stereo cameras. In this case, the camera 2 can be omitted. Further, in this case, the left side stereo camera 6L, the rear side stereo camera 6B, and the right side stereo camera 6R are installed substantially at the center of each of the left side surface, the rear surface, and the right side surface of the upper swing body 63 so that the imaging range is not biased. It is desirable to be done. Therefore, a plurality of sets of image pickup mechanisms in each stereo camera are arranged side by side with a predetermined interval in the vertical direction. This is because, regardless of the size of the juxtaposed space, it is easy to install the stereo camera at the approximate center of each surface. Further, if a plurality of sets of image pickup mechanisms are arranged side by side in the lateral direction, it may be difficult to install the stereo camera substantially at the center of each surface depending on the arrangement intervals.

また、上述の実施例において、ステレオカメラ6は、2組の撮像機構のそれぞれが出力する画像間の視差に基づいて基本画像の各画素に写る物体とステレオカメラ6との間の距離を導き出す。そして、ステレオカメラ6は、基本画像の各画素の値に、導き出した距離を代入して二次元配列の距離情報としての入力距離画像を生成し、生成した入力距離画像を制御部1に対して出力する。そして、制御部1は、複数のステレオカメラ6からの複数の入力距離画像を用いて1つの出力距離画像を生成する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、画像生成装置100は、3つのステレオカメラのそれぞれにおける第1撮像機構が出力する3つの画像に基づいて第1出力画像(第1視点変換画像)を生成し、且つ、それら3つのステレオカメラのそれぞれにおける第2撮像機構が出力する3つの画像に基づいて第2出力画像(第2視点変換画像)を生成する。その上で、画像生成装置100は、第1視点変換画像と第2視点変換画像との間の視差に基づいて第1視点変換画像の各画素に写る物体と所定の基準点との間の距離を導き出すことにより、入力距離画像を用いることなく、出力距離画像を生成してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the stereo camera 6 derives the distance between the stereo camera 6 and the object shown in each pixel of the basic image based on the parallax between the images output by each of the two imaging mechanisms. Then, the stereo camera 6 substitutes the derived distance into the value of each pixel of the basic image to generate an input distance image as distance information of the two-dimensional array, and outputs the generated input distance image to the control unit 1. Output. Then, the control unit 1 uses the plurality of input distance images from the plurality of stereo cameras 6 to generate one output distance image. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the image generation device 100 generates a first output image (first viewpoint conversion image) based on the three images output by the first imaging mechanism in each of the three stereo cameras, and the three stereo cameras The second output image (second viewpoint conversion image) is generated based on the three images output by the second imaging mechanism in each of the above. Then, the image generation device 100 determines the distance between the object captured in each pixel of the first viewpoint-converted image and the predetermined reference point based on the parallax between the first viewpoint-converted image and the second viewpoint-converted image. The output range image may be generated by deriving the input range image without using the input range image.

なお、特許文献1の周囲監視装置は、ショベル及びその周囲を上空から見たイラスト画像を生成し、障害物の実在位置に対応するイラスト画像上の位置にその障害物を表すイラストを表示する。また、特許文献1の周囲監視装置は、静止障害物と移動障害物とを異なる態様のイラストで表示する。このようにして、特許文献1の周囲監視装置は、ショベルの周囲の障害物の状況を運転者に分かり易く伝えることができるようにしている。しかしながら、特許文献1に記載のレーザレーダは、1本のレーザ光を物体に照射し、その反射光から物体の距離及び方向を検出する。そのため、特許文献1に記載のレーザレーダは、物体表面の極めて限られた部分と自身との間の距離を検出するのみであり、その検出結果は、物体を表すイラストの位置を大まかに決めるために利用されるのみである。したがって、特許文献1に記載の周囲監視装置が提示する出力画像は、ショベルの周囲の障害物の状況を運転者に分かり易く伝えるには未だ不十分である。 The surrounding monitoring device of Patent Document 1 generates an illustration image of the shovel and its surroundings seen from the sky, and displays an illustration representing the obstacle at a position on the illustration image corresponding to the actual position of the obstacle. In addition, the surrounding monitoring device of Patent Document 1 displays stationary obstacles and moving obstacles in different mode illustrations. In this way, the surroundings monitoring device of Patent Document 1 enables the driver to be easily informed of the status of obstacles around the shovel. However, the laser radar described in Patent Document 1 irradiates an object with one laser beam and detects the distance and direction of the object from the reflected light. Therefore, the laser radar described in Patent Document 1 only detects the distance between the extremely limited portion of the object surface and itself, and the detection result roughly determines the position of the illustration representing the object. It is only used for. Therefore, the output image presented by the surroundings monitoring device described in Patent Document 1 is still insufficient to convey the situation of obstacles around the shovel to the driver in an easy-to-understand manner.

1・・・制御部 2・・・カメラ 2L・・・左側方カメラ 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 6・・・ステレオカメラ 6L・・・左側方ステレオカメラ 6R・・・右側方ステレオカメラ 6B・・・後方ステレオカメラ 10・・・座標対応付け手段 11・・・画像生成手段 12・・・画素抽出手段 13・・・距離補正手段 14・・・距離画像合成手段 15・・・運転支援手段 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 100・・・画像生成装置 1... control unit 2... camera 2L... left side camera 2R... right side camera 2B... rear camera 3... input unit 4... storage unit 5... display unit 6... Stereo camera 6L... Left side stereo camera 6R... Right side stereo camera 6B... Rear stereo camera 10... Coordinates matching means 11... Image generating means 12... Pixel extracting means 13. ..Distance correction means 14...distance image combining means 15...driving support means 40...input image/spatial model correspondence map 41...spatial model/processing target image correspondence map 42...processing target image Output image correspondence map 60... excavator 61... lower traveling body 62... revolving mechanism 63... upper revolving body 64... cab 100... image generating device

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に配置された複数のステレオカメラと、を有し、複数の前記ステレオカメラのそれぞれは、複数の撮像機構を1つの筐体内に備える
In order to achieve the above object, an excavator according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, and a plurality of upper revolving bodies. possess a stereo camera, a, each of the plurality of said stereoscopic camera comprises a plurality of imaging mechanism in a single casing.

Claims (7)

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に配置された複数のステレオカメラと、を有する、
ショベル。
An undercarriage,
An upper revolving structure mounted on the lower traveling structure so as to be freely rotatable,
A plurality of stereo cameras arranged on the upper swing body,
Shovel.
第1のステレオカメラは、前記上部旋回体の後方に配置され、
第2のステレオカメラは、前記上部旋回体の側方に配置される、
請求項1に記載のショベル。
The first stereo camera is disposed behind the upper swing body,
The second stereo camera is arranged laterally of the upper swing body,
The shovel according to claim 1.
前記ステレオカメラは、前記上部旋回体の上面において、斜め下方を向いて配置されている、
請求項1又は2に記載のショベル。
The stereo camera is arranged diagonally downward on the upper surface of the upper swing body,
The shovel according to claim 1.
前記ステレオカメラは、前記上部旋回体の側面から突出しない、
請求項1乃至3の何れかに記載のショベル。
The stereo camera does not protrude from the side surface of the upper swing body,
The shovel according to any one of claims 1 to 3.
複数の前記ステレオカメラの撮像範囲は、互いに重複する領域がある、
請求項1乃至4の何れかに記載のショベル。
The imaging ranges of the plurality of stereo cameras have areas overlapping with each other,
The shovel according to any one of claims 1 to 4.
前記ステレオカメラは、複数台のカメラの撮像機能を一体的に備える装置である、
請求項1乃至5の何れかに記載のショベル。
The stereo camera is a device that integrally has an imaging function of a plurality of cameras,
The shovel according to any one of claims 1 to 5.
前記ステレオカメラは、別個独立の複数台のカメラによって構成されている、
請求項1乃至5の何れかに記載のショベル。
The stereo camera is composed of a plurality of separate and independent cameras,
The shovel according to any one of claims 1 to 5.
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