JP2020147962A - Ambient display system and work machines equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周囲表示システム及びそれを備えた作業機械に関する。 The present invention relates to a surrounding display system and a work machine including the same.
近年、作業機械の電子化、情報化が進み、多くの電子機器が搭載されるようになっている。例えば、油圧ショベル等の作業機械には、車体の周囲を複数のカメラによって撮影し、その映像をキャブ内の表示部に表示することにより、キャブ内の作業者が運転席に着座したまま映像を確認することができ、車体の周囲の状況を知ることができるものがある。特に、油圧ショベル等の作業機械では、構造上の理由によりキャブ内の作業者の車体の周囲に対する視界が制限され易いので、キャブ内の作業者が表示部の映像から車体の周囲の状況をより正確に把握できる技術が重要となっている。 In recent years, the digitization and computerization of work machines have progressed, and many electronic devices have been installed. For example, in a work machine such as a hydraulic excavator, the surroundings of the vehicle body are photographed by a plurality of cameras, and the image is displayed on the display unit in the cab so that the worker in the cab can view the image while sitting in the driver's seat. There are things that can be confirmed and the situation around the car body can be known. In particular, in a work machine such as a hydraulic excavator, the visibility of the worker in the cab with respect to the surroundings of the vehicle body is likely to be restricted due to structural reasons, so that the operator in the cab can see the situation around the vehicle body from the image on the display. Technology that can be accurately grasped is important.
このような作業機械におけるキャブ内の作業者の視界を補助する従来技術として、例えば、特許文献1には、車体に搭載された複数のカメラで車体の周囲を撮影し、撮影した映像を合成処理することで車体の上空から車体と周囲の状況を俯瞰的に撮影した映像(以降、便宜的に俯瞰映像と称する)を生成し、キャブ内の表示部に表示させる技術が開示されている。 As a conventional technique for assisting the field of view of a worker in a cab in such a work machine, for example, in Patent Document 1, a plurality of cameras mounted on a vehicle body photograph the surroundings of the vehicle body, and the captured images are combined. A technology is disclosed in which a bird's-eye view of the vehicle body and its surroundings is generated from the sky above the vehicle body (hereinafter referred to as a bird's-eye view image for convenience) and displayed on a display unit in the cab.
ところで、カメラを新たに設置した場合や取り付け直した場合、或いは、カメラのズレ等が発覚した場合などには、複数の映像から合成した俯瞰映像にラップやずれが発生しないよう、カメラの取付位置誤差及び取付角度誤差を補正する作業(すなわち、キャリブレーション)を行う必要がある。キャリブレーション方法としては、例えば、各カメラの撮影範囲の予め定めた範囲などにマーカ(目印)となるものを設置した後、各カメラで撮影された映像中のマーカを基準点にして各カメラ(各映像)間のラップやずれを補正する補正値を算出する方法があり、その補正値を俯瞰映像の生成処理に適用することによってラップやずれを修正するものがある。 By the way, when the camera is newly installed or reattached, or when the camera is found to be misaligned, the camera mounting position is such that the bird's-eye view image synthesized from multiple images does not lap or shift. It is necessary to perform work (that is, calibration) to correct the error and the mounting angle error. As a calibration method, for example, after installing a marker (marker) in a predetermined range of the shooting range of each camera, each camera (mark) uses the marker in the image shot by each camera as a reference point. There is a method of calculating a correction value for correcting laps and deviations between (each image), and there is a method of correcting laps and deviations by applying the correction value to a bird's-eye view image generation process.
その一方で、キャリブレーションの要否の判定、或いは、キャリブレーション結果の合否の判定をオペレータやサービスマンなどが行う場合、判定精度が人によって異なるため、キャリブレーションに係る判定の精度が必ずしも一定ではなく、必要な精度が得られないことも考えられる。 On the other hand, when an operator, a serviceman, or the like determines the necessity of calibration or the pass / fail of the calibration result, the accuracy of the determination differs depending on the person, so the accuracy of the determination related to the calibration is not always constant. Therefore, it is possible that the required accuracy cannot be obtained.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、キャリブレーションに係る判定において一定以上の精度を安定して得ることができる周囲表示システム及びそれを備えた作業機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an ambient display system capable of stably obtaining a certain level of accuracy or higher in a determination related to calibration, and a work machine equipped with the system.
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車体の周囲を撮影する複数のカメラと、前記複数のカメラによって撮影された映像から合成された合成映像を表示する表示装置と、前記合成映像を合成条件に基づいて生成し、前記表示装置に出力するコントローラとを備えた作業機械において、前記コントローラは、前記複数のカメラで撮影した複数の映像において、キャリブレーション処理に用いるための予め定めた形状のキャリブレーションマーカの位置をそれぞれ特定し、前記キャリブレーションマーカの特徴点の車体座標系における座標を前記複数の映像のそれぞれについて算出し、前記キャリブレーションマーカの特徴点の前記複数の映像における座標差を算出し、前記座標差に基づいて前記キャリブレーション処理の要否を判定し、判定結果を前記表示装置に出力するものとする。 The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems. For example, a plurality of cameras for photographing the surroundings of a vehicle body and a composite image synthesized from images photographed by the plurality of cameras are displayed. In a work machine including a display device to be displayed and a controller that generates the composite image based on the composition conditions and outputs the composite image to the display device, the controller calibrates a plurality of images captured by the plurality of cameras. The positions of the calibration markers having a predetermined shape to be used for the processing are specified, the coordinates of the feature points of the calibration markers in the vehicle body coordinate system are calculated for each of the plurality of images, and the features of the calibration markers are calculated. It is assumed that the coordinate difference of the points in the plurality of images is calculated, the necessity of the calibration process is determined based on the coordinate difference, and the determination result is output to the display device.
本発明によれば、キャリブレーションに係る判定において一定以上の精度を安定して得ることができる。 According to the present invention, it is possible to stably obtain a certain level of accuracy or higher in the determination related to calibration.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として油圧ショベルを例示して説明するが、例えば、ダンプトラックのような作業機械においても本発明の適用が可能である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a hydraulic excavator will be described as an example of a work machine, but the present invention can also be applied to a work machine such as a dump truck.
図1及び図2は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの構成を模式的に示す図であり、図1側面図、図2は上面図である。 1 and 2 are views schematically showing a configuration of a hydraulic excavator which is an example of a work machine according to the present embodiment, and FIG. 1 is a side view and FIG. 2 is a top view.
図1において、油圧ショベル1は、上部旋回体3と、前記上部旋回体3の前側に俯仰動可能に支持された多関節型のフロント作業機4と、上部旋回体3を旋回可能に支持する自走可能なクローラ式の下部走行体2とで構成されている。上部旋回体3と下部走行体2は、油圧ショベル1の車体を構成している。
In FIG. 1, the hydraulic excavator 1 rotatably supports an upper swing body 3, an articulated front work machine 4 supported on the front side of the upper swing body 3 so as to be able to move up and down, and an upper swing body 3. It is composed of a self-propelled crawler type lower traveling
上部旋回体3は、支持構造体をなす旋回フレーム5を有しており、旋回フレーム5の前側にはフロント作業機4の基端部が回動可能に支持されている。また、旋回フレーム5の後側には、フロント作業機4との重量バランスをとるためのカウンタウエイト10が取付けられている。旋回フレーム5の前方左側には、油圧ショベル1を操作するオペレータが乗り込むためのキャブ6が配設されている。
The upper swivel body 3 has a
キャブ6内には、オペレータが着座する座席や、フロント作業機4の駆動操作、上部旋回体3の旋回操作、下部走行体2の走行操作などを行う操作装置(いずれも図示せず)のほか、座席に着座したオペレータが見やすい位置であってオペレータによる外部視野の妨げにならない位置に表示装置17が配置されている。
In the cab 6, there is a seat on which the operator sits, an operation device for driving the front working machine 4, turning the upper swing body 3, running the lower
また、カウンタウエイト10の前側には、内部にエンジン、油圧ポンプ、熱交換装置等の搭載機器類(いずれも図示せず)を収容する建屋カバー7が配設されている。建屋カバー7は、旋回フレーム5の左右両側に位置して前後方向に延びた左右の側面板7Aと、各側面板7Aの上端部間を接続する水平方向に延びた上面板7Bとにより大略構成され、建屋カバー7の後側はカウンタウエイト10によって閉塞されている。建屋カバー7の上面板7B上には、建屋カバー7内に収容された搭載機器類を上方から覆うエンジンカバー8が設けられている。
Further, on the front side of the
上部旋回体3の前側におけるキャブ6の前側上部と、上部旋回体3の左右それぞれの上部(つまり、建屋カバー7の上面板7Bの左右端部)であって前後方向の中央付近と、カウンタウエイト10の左右中央位置とには、それぞれ、車体近傍を含む車体周囲が撮影範囲となるように配置されたカメラ11a〜11dが設置されている。
The front upper part of the cab 6 on the front side of the upper turning body 3, the left and right upper parts of the upper turning body 3 (that is, the left and right ends of the upper surface plate 7B of the building cover 7), near the center in the front-rear direction, and the counter weight.
図1及び図2においては、キャリブレーションマーカ20をキャブ6からみて後方に配置した様子を例示している。キャリブレーションマーカ20は、本実施の形態における周囲表示システムのキャリブレーション処理に用いるものであり、例えば、シート状の部材に描画された予め定めた形状(以降、形状とは形および大きさを含むものとする)を有する図形である。すなわち、キャリブレーションマーカ20を既知の性能のカメラ11a〜11dで撮影した場合には、その映像中におけるキャリブレーションマーカ20の形状と、予め定めたキャリブレーションマーカ20の形状とから、キャリブレーションマーカ20とカメラ11a〜11dとの位置関係を求めることができる。なお、このことについては後に詳述する。
In FIGS. 1 and 2, a state in which the
図3は、本実施の形態に係る作業機械の周囲表示システムを模式的に示す図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing a peripheral display system of a work machine according to the present embodiment.
図3にいて周囲表示システムは、複数(例えば、本実施の形態では4台)のカメラ11a〜11dと、複数のカメラ11a〜11dによって撮影された映像を表示するモニタ(液晶モニタ)などの表示装置17と、周囲表示システムの全体の動作を制御するコントローラ12と、コントローラ12と共動して種々の制御を行うパソコン13とを備えている。
In FIG. 3, the surrounding display system is a display such as a plurality of (for example, four in the present embodiment)
表示装置17には、各カメラ11a〜11dで撮影された映像や、これらの映像を鉛直上方から撮影したように(つまり、上方視点となるように)視点変換した映像、或いは、各カメラ11a〜11dで撮影した映像18a〜18dを合成処理して生成した俯瞰映像18(車体の上空から車体と周囲の状況を俯瞰的に撮影したような映像を擬似的に合成した合成映像)を映し出す画面15が設けられている。
The
図3に示す例では、表示装置17の画面15に俯瞰映像18が表示されている場合を示している。俯瞰映像18は、例えば、俯瞰映像18における自車の形状および大きさを概略的に示す自車アイコン16を中央に配置し、自車アイコン16の上下左右にカメラ11a,11c,11b,11dで撮影した映像を自車が中心となるような上方視点の映像18a,18c,18b,18dにそれぞれ変換して配置することで形成されている。
In the example shown in FIG. 3, a case where the bird's-eye view image 18 is displayed on the
本願発明は上記のように構成した作業機械に適用されるものであり、本実施の形態に係る作業機械の周囲表示システムのコントローラ12は、カメラ11a〜11dの映像から表示装置17に表示する俯瞰映像などを生成する映像生成機能や俯瞰映像の合成に用いる合成条件を調整するキャリブレーション機能のほかに、キャリブレーション機能による合成条件の調整の要否や調整結果の合否を判定するキャリブレーション判定機能を有している。
The present invention is applied to the work machine configured as described above, and the
映像生成機能は、俯瞰映像などを生成する機能であり、例えば、カメラ11a〜11dによって撮影された映像を取得し、複数のカメラ11a〜11dの車体に対する取り付け位置および取り付け角度の情報に基づいて合成映像を生成する際の合成条件を特定し、特定した合成条件に基づいてカメラ11a〜11dによって撮影された映像から合成映像(俯瞰映像18)を合成し、表示装置17に出力する機能である。
The image generation function is a function for generating a bird's-eye view image or the like. For example, images taken by
図4は、カメラの撮影範囲と車体の周囲に配置したキャリブレーションマーカとの関係の一例を示す図である。図4においては、後方のカメラ11cの撮影範囲111cと左側方のカメラ11dの撮影範囲111dの重複する範囲111cdにキャリブレーションマーカ20を配置した場合を例示して示している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the shooting range of the camera and the calibration markers arranged around the vehicle body. FIG. 4 illustrates a case where the
キャリブレーション機能は、俯瞰映像の合成に用いる合成条件を調整する機能であり、例えば、図4に示すように、隣り合うカメラ11a〜11dの重複する範囲111cdにおいてキャリブレーションマーカ20を撮影した映像をそれぞれ取得し、カメラ11a〜11dのそれぞれとキャリブレーションマーカ20との位置関係から隣り合うカメラ11a〜11dの位置関係を特定し、その結果に基づいて合成条件として映像合成位置を特定する。
The calibration function is a function for adjusting the composition conditions used for synthesizing the bird's-eye view image. For example, as shown in FIG. 4, the image obtained by shooting the
図5は、コントローラのキャリブレーション判定に係る処理機能を抜き出して示す機能ブロック図である。また、図6は、キャリブレーション判定の処理内容を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a functional block diagram showing the processing functions related to the calibration determination of the controller. Further, FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents of the calibration determination.
図5において、コントローラ12は、キャリブレーション判定に係る処理機能部として、映像取得部121、映像マーカ位置特定部122、マーカ座標算出部123、マーカ座標差算出部124、キャリブレーション判定部125、及び、マーカ形状記憶部126を有している。
In FIG. 5, the
図6において、コントローラ12は、パソコン13や他の操作装置による操作によってキャリブレーション判定の開始が指示されると、まず、映像取得部121において、カメラ11a〜11dからの映像を取得する(ステップS100)。ステップS100では、図4に示したように隣り合うカメラ11a〜11dの重複する撮影範囲(例えば、カメラ11c,11dについては範囲111cd)にキャリブレーションマーカ20が配置されている状態での映像を取得する。なお、ステップS100における映像の取得は、その方法を限定するものではないが、例えば、カメラ11a〜11dの重複する撮影範囲(本実施の形態では4つ存在する)のそれぞれにキャリブレーションマーカ20を配置した状態で行う場合や、重複する撮影範囲にキャリブレーションマーカ20を移動させつつ個別に映像を取得する場合、或いは、一定の位置にキャリブレーションマーカ20を配置した状態で上部旋回体3を旋回駆動し、重複する撮影範囲にそれぞれキャリブレーションマーカ20が含まれる状態となったときに映像を取得する場合などが考えられる。
In FIG. 6, when the
続いて、映像マーカ位置特定部122において、ステップS100で取得された映像のそれぞれについて、マーカ形状記憶部126に記憶されたキャリブレーションマーカの形状に基づき、映像中のキャリブレーションマーカ20の車体座標系における位置(座標)を特定する(ステップS110)。なお、車体座標系は、例えば、図1や図2などに示したように、上部旋回体3の旋回軸に沿って上方を正とするz軸を、z軸に垂直に前方を正とするx軸を、z軸及びx軸に垂直に左側方を正とするy軸をそれぞれ設定したものとする。
Subsequently, in the image marker
マーカ形状記憶部126には、キャリブレーション処理に用いるキャリブレーションマーカ20の形状(形および大きさ)が記憶されている。マーカ形状記憶部126に記憶されるキャリブレーションマーカ20の形状は、パソコン13が有するマーカ形状設定部130の設定機能などにより予め設定される。マーカ形状設定部130の設定機能は、例えば、複数のキャリブレーションマーカの候補からオペレータが選択的にキャリブレーション処理に使用するキャリブレーションマーカ20を設定するものである。なお、マーカ形状設定部130の設定機能は、コントローラ12に持たせても良い。
The marker
映像マーカ位置特定部122では、まず、映像中のキャリブレーションマーカ20のカメラ座標系における位置(座標)を特定し、予め記憶されている各カメラ11a〜11dの取り付け情報(車体座標系における取り付け方向や角度など)に基づいて、キャリブレーションマーカ20の車体座標系における位置(座標)を算出する。なお、キャリブレーションマーカ20の位置の特定方法には特に制限はなく、例えば、パターンマッチングなどの手法を用いて、映像中におけるキャリブレーションマーカ20の位置が特定できれば良い。
The image marker
続いて、マーカ座標差算出部124において、隣り合うカメラ11a〜11dの重複する撮影範囲で撮影されたキャリブレーションマーカ20の位置(座標)の各カメラ11a〜11d間での差分を算出する(ステップS120)。
Subsequently, the marker coordinate
図7は、キャリブレーションマーカの座標の差分の一例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the difference in the coordinates of the calibration marker.
図7においては、カメラ11cの撮影範囲111cで撮影された映像におけるキャリブレーションマーカ20cの車体座標系における位置と、カメラ11dの撮影範囲111dで撮影された映像におけるキャリブレーションマーカ20dの車体座標系における位置とを例示している。マーカ座標差算出部124における座標の差分の算出は、x座標及びy座標のそれぞれにおいて、カメラ11a〜11dの設置位置の座標が各座標軸で大きい方から小さい方を引くことで求めるものとする(差分算出条件)。すなわち、例えば、キャリブレーションマーカ20cの特徴点、例えば、特徴点C(x1,y1)と、キャリブレーションマーカ20dの特徴点、例えば、特徴点D(x2,y2)との差分を考える場合、差分(x2−x1,y2−y1)を算出する。なお、他のカメラ11a〜11dで取得した映像間でのキャリブレーションマーカ20の座標差の算出についても同様である。
In FIG. 7, the position of the
続いて、キャリブレーション判定部125において、ステップS120で算出された座標差に基づいて各軸の座標差が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定することで、キャリブレーション処理の要否を判定し(ステップS130)、判定結果がYESの場合、すなわち、合格であると判定した場合には、合格である旨のメッセージを判定結果として表示装置17に出力し(ステップS140)、処理を終了する。また、キャリブレーション判定部125は、ステップS130での判定結果がNOの場合、すなわち、不合格であると判定した場合には、不合格である旨のメッセージを判定結果として表示装置17に出力し(ステップS150)、処理を終了する。
Subsequently, the
図8及び図9は、キャリブレーション判定の判定結果の表示装置における表示例を示す図であり、図8は合格であると判定された場合の表示例を、図9は不合格であると判定された場合の表示例をそれぞれ示す図である。キャリブレーション判定部125は、キャリブレーション判定が合格であると判定した場合には、図8に示すように合格である旨のメッセージを判定結果として表示装置17に出力して表示させ、また、不合格であると判定した場合には、図9に示すように不合格である旨のメッセージとともに、必要に応じて再キャリブレーションの実行を促すメッセージを判定結果として表示装置17に出力して表示させる。
8 and 9 are diagrams showing a display example in the display device of the determination result of the calibration determination, FIG. 8 is a display example when it is determined to be acceptable, and FIG. 9 is determined to be unacceptable. It is a figure which shows each display example at the time of. When the
なお、キャリブレーション判定部125におけるキャリブレーション判定の方法としては、ステップS130に示したように各軸の座標差が両方とも予め定めた閾値以上であるかどうかによって判定するものに限らない。
The method of calibration determination in the
以下に、キャリブレーション判定の方法の他の例について説明する。 Another example of the calibration determination method will be described below.
図10及び図11は、車体の周囲にキャリブレーションマーカが配置された状態において表示装置に表示される俯瞰映像の一部を拡大して例示する図である。 10 and 11 are enlarged views of a part of the bird's-eye view image displayed on the display device in a state where the calibration marker is arranged around the vehicle body.
図10及び図11に示したような俯瞰映像においては、隣り合うカメラ11a〜11dの映像との境界線(例えば、境界線18bc,18cdなど)をマスク線と称し、マスク線18bc,18cdに対して垂直な方向をラップ方向、マスク線18bc,18cdに沿う方向をずれ方向と定義する。
In the bird's-eye view image as shown in FIGS. 10 and 11, the boundary line (for example, the boundary line 18bc, 18cd, etc.) with the images of the
図10に示す状態は、マスク線18cd部分でキャリブレーションマーカ20の全体が映像18c又は映像18dの何れかに映っており、俯瞰映像18において隣り合うカメラ11c,11dで撮影された何れの映像にも映らない範囲(言い換えると死角)が無い場合であるといえる。一方、図11に示す状態は、マスク線18cdの部分でキャリブレーションマーカ20の一部が映像18c及び映像18dの何れにも映っていない場合であり、俯瞰映像18において隣り合うカメラ11c,11dで撮影された何れの映像にも映らない範囲(言い換えると死角)が有る場合であるといえる。そして、本願発明においては、俯瞰映像18において少なくとも死角の無い状態をキャリブレーション判定の合格であると判定する。
In the state shown in FIG. 10, the
具体的には、キャリブレーション判定部125でのキャリブレーション判定において、合成映像(俯瞰映像18)における複数の映像の境界部分の境界(マスク線18bc,18cd)に垂直な方向(ラップ方向)の座標差、(つまり、特徴点間のラップ方向の距離であって、前述の差分算出条件を満たすもの)を予め定めた閾値と比較し、閾値以上である場合には合格、閾値よりも小さい場合には不合格であると判定する。この場合、閾値を0(ゼロ)に設定することで、境界線18bc,18cdの部分で死角が無い場合がキャリブレーション判定の合格となる。なお、閾値は0(ゼロ)である必要はなく、例えば、オペレータによる合成映像18での車体周囲監視のしやすさを考慮してある範囲で、正の値であってもよい。
Specifically, in the calibration determination by the
また、本実施の形態においては、閾値として下限を設定する場合を例示して説明したが、閾値を上限と下限を規定する範囲とすることで、キャリブレーション判定において要否判定された俯瞰映像の精度を任意に調整することができるとともに、一定以上の精度を安定して得ることができる。 Further, in the present embodiment, the case where the lower limit is set as the threshold value has been described as an example, but by setting the threshold value within the range that defines the upper limit and the lower limit, the bird's-eye view image that is determined to be necessary or not in the calibration determination The accuracy can be adjusted arbitrarily, and the accuracy above a certain level can be stably obtained.
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。 The effects of the present embodiment configured as described above will be described.
従来技術においては、カメラの取付位置や取付角度のキャリブレーションを行う場合において、キャリブレーションの要否の判定、或いは、キャリブレーション結果の合否の判定をオペレータやサービスマンなどが行うと、判定精度が人によって異なるため、キャリブレーションに係る判定の精度が必ずしも一定ではなく、必要な精度が得られないことが考えられる。 In the prior art, when calibrating the mounting position and mounting angle of the camera, if an operator, a serviceman, or the like determines the necessity of calibration or the pass / fail of the calibration result, the determination accuracy is improved. Since it differs from person to person, the accuracy of the determination related to calibration is not always constant, and it is conceivable that the required accuracy cannot be obtained.
これに対して本実施の形態においては、油圧ショベル1の車体の周囲を撮影する複数のカメラ11a〜11dと、車体の上空から車体と周囲の状況を俯瞰的に示すように、複数のカメラ11a〜11dによって撮影された映像から合成された合成映像18を表示する表示装置17と、合成映像18を合成条件に基づいて生成し、表示装置17に出力するコントローラ12とを備えた周囲表示システムにおいて、コントローラ12は、複数のカメラで11a〜11d撮影した複数の映像において、キャリブレーション処理に用いるための予め定めた形状のキャリブレーションマーカ20の位置をそれぞれ特定し、キャリブレーションマーカ20の特徴点の車体座標系における座標を複数の映像のそれぞれについて算出し、キャリブレーションマーカ20の特徴点の複数の映像における座標差を算出し、座標差に基づいてキャリブレーション処理の要否を判定し、判定結果を表示装置17に出力するように構成したので、キャリブレーションに係る判定において一定以上の精度を安定して得ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the plurality of
次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。 Next, the features of each of the above embodiments will be described.
(1)上記の実施の形態では、作業機械(例えば、油圧ショベル1)の車体(例えば、上部旋回体3及び下部走行体2)の周囲を撮影する複数のカメラ11a〜11dと、前記車体の上空から車体と周囲の状況を俯瞰的に示すように、前記複数のカメラによって撮影された映像から合成された合成映像18を表示する表示装置17と、前記合成映像を合成条件に基づいて生成し、前記表示装置に出力するコントローラ12とを備えた周囲表示システムにおいて、前記コントローラは、前記複数のカメラで撮影した複数の映像において、キャリブレーション処理に用いるための予め定めた形状のキャリブレーションマーカ20の位置をそれぞれ特定し、前記キャリブレーションマーカの特徴点の車体座標系における座標を前記複数の映像のそれぞれについて算出し、前記キャリブレーションマーカの特徴点の前記複数の映像における座標差を算出し、前記座標差に基づいて前記キャリブレーション処理の要否を判定し、判定結果を前記表示装置に出力するものとした。
(1) In the above embodiment, a plurality of
これにより、キャリブレーションに係る判定において一定以上の精度を安定して得ることができる。 As a result, it is possible to stably obtain a certain level of accuracy or higher in the determination related to calibration.
(2)また、上記の実施の形態では、(1)の周囲表示システムにおいて、前記コントローラ12は、前記キャリブレーションマーカ20の特徴点の前記複数の映像における座標差が予め定めた閾値以上の場合に、前記キャリブレーション処理が合格であると判定するものとした。
(2) Further, in the above embodiment, in the surrounding display system of (1), when the
(3)また、上記の実施の形態では、(1)の周囲表示システムにおいて、前記コントローラは、前記合成映像における前記複数の映像の境界部分の境界に垂直な方向の座標差が予め定めた閾値以上の場合に、前記キャリブレーション処理が合格であると判定するものとした。 (3) Further, in the above embodiment, in the surrounding display system of (1), the controller has a predetermined threshold value in which the coordinate difference in the direction perpendicular to the boundary of the boundary portion of the plurality of images in the composite image is predetermined. In the above cases, it is determined that the calibration process has passed.
(4)また、上記の実施の形態では、前記複数のカメラが設置された車体と、(1)の周囲表示システムとを備えたものとした。 (4) Further, in the above-described embodiment, the vehicle body on which the plurality of cameras are installed and the surrounding display system of (1) are provided.
<付記>
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
<Additional notes>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications and combinations within a range that does not deviate from the gist thereof. Further, the present invention is not limited to the one including all the configurations described in the above-described embodiment, and includes the one in which a part of the configurations is deleted. Further, each of the above configurations, functions and the like may be realized by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
1…油圧ショベル、2…下部走行体、3…上部旋回体、4…フロント作業機、5…旋回フレーム、6…キャブ、7…建屋カバー、7A…側面板、7B…上面板、8…エンジンカバー、10…カウンタウエイト、11a〜11d…カメラ、12…コントローラ、13…パソコン、15…画面、16…自車アイコン、17…表示装置、18…合成映像(俯瞰映像)、18a〜18d…映像、18bc,18cd…境界線(マスク線)、20,20c,20d…キャリブレーションマーカ、111c,111d…撮影範囲、111dc…範囲、121…映像取得部、122…映像マーカ位置特定部、123…マーカ座標算出部、124…マーカ座標差算出部、125…キャリブレーション判定部、126…マーカ形状記憶部、130…マーカ形状設定部 1 ... hydraulic excavator, 2 ... lower traveling body, 3 ... upper swivel body, 4 ... front work machine, 5 ... swivel frame, 6 ... cab, 7 ... building cover, 7A ... side plate, 7B ... top plate, 8 ... engine Cover, 10 ... counterweight, 11a to 11d ... camera, 12 ... controller, 13 ... personal computer, 15 ... screen, 16 ... own car icon, 17 ... display device, 18 ... composite image (overhead image), 18a to 18d ... image , 18bc, 18cd ... Boundary line (mask line), 20, 20c, 20d ... Calibration marker, 111c, 111d ... Shooting range, 111dc ... Range, 121 ... Video acquisition unit, 122 ... Video marker position identification unit, 123 ... Marker Coordinate calculation unit, 124 ... Marker coordinate difference calculation unit, 125 ... Calibration judgment unit, 126 ... Marker shape storage unit, 130 ... Marker shape setting unit
Claims (4)
前記車体の上空から車体と周囲の状況を俯瞰的に示すように、前記複数のカメラによって撮影された映像から合成された合成映像を表示する表示装置と、
前記合成映像を合成条件に基づいて生成し、前記表示装置に出力するコントローラとを備えた周囲表示システムにおいて、
前記コントローラは、前記複数のカメラで撮影した複数の映像において、キャリブレーション処理に用いるための予め定めた形状のキャリブレーションマーカの位置をそれぞれ特定し、前記キャリブレーションマーカの特徴点の車体座標系における座標を前記複数の映像のそれぞれについて算出し、前記キャリブレーションマーカの特徴点の前記複数の映像における座標差を算出し、前記座標差に基づいて前記キャリブレーション処理の要否を判定し、判定結果を前記表示装置に出力することを特徴とする周囲表示システム。 Multiple cameras that take pictures of the surroundings of the body of the work machine,
A display device that displays a composite image synthesized from images taken by the plurality of cameras so as to give a bird's-eye view of the vehicle body and its surroundings from above the vehicle body.
In an ambient display system including a controller that generates the composite video based on the composite conditions and outputs it to the display device.
The controller specifies the position of a calibration marker having a predetermined shape to be used for the calibration process in a plurality of images captured by the plurality of cameras, and the feature points of the calibration marker are in the vehicle body coordinate system. The coordinates are calculated for each of the plurality of images, the coordinate difference between the feature points of the calibration marker in the plurality of images is calculated, and the necessity of the calibration process is determined based on the coordinate difference, and the determination result is obtained. A peripheral display system characterized by outputting the above to the display device.
前記コントローラは、前記キャリブレーションマーカの特徴点の前記複数の映像における座標差が予め定めた閾値以上の場合に、前記キャリブレーション処理が合格であると判定することを特徴とする周囲表示システム。 In the surrounding display system according to claim 1,
The controller is an ambient display system, characterized in that, when the coordinate difference between the plurality of images of the feature points of the calibration marker is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the calibration process has passed.
前記コントローラは、前記合成映像における前記複数の映像の境界部分の境界に垂直な方向の座標差が予め定めた閾値以上の場合に、前記キャリブレーション処理が合格であると判定することを特徴とする周囲表示システム。 In the surrounding display system according to claim 1,
The controller is characterized in that it determines that the calibration process has passed when the coordinate difference in the direction perpendicular to the boundary of the boundary portion of the plurality of images in the composite image is equal to or greater than a predetermined threshold value. Surrounding display system.
請求項1記載の周囲表示システムと
を備えたことを特徴とする作業機械。 The vehicle body on which the multiple cameras are installed and
A work machine including the surrounding display system according to claim 1.
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2019
- 2019-03-12 JP JP2019045221A patent/JP2020147962A/en active Pending
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