JP3228603B2 - Image monitoring device and its use - Google Patents
Image monitoring device and its useInfo
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- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、架空送電線へのクレ
−ン等重機の接近を監視するために、テレビカメラで撮
像した画像を特徴抽出し、距離を求めるようにした画像
監視装置に関する。例えば、送電線の近くで、クレ−ン
車を用いて高所での作業を行う場合がある。この場合、
クレ−ン車または、作業者が送電線に接触する惧れがあ
る。そこで、作業中、安全のために、送電線との距離を
監視している必要がある。従来は作業者の一人が常時送
電線を見張っており、危険がないかどうかを監視するよ
うにしていた。しかしそのようにすると、監視者は作業
に参加出来ないので無駄が多い。また、監視者が目を離
した瞬間に事故が発生する可能性がある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image monitoring apparatus for extracting the characteristics of an image picked up by a television camera and obtaining a distance in order to monitor the approach of a crane equalizer to an overhead transmission line. . For example, there is a case where work is performed at a high place using a crane vehicle near a power transmission line. in this case,
There is a possibility that the crane truck or the worker may come into contact with the power transmission line. Therefore, during work, it is necessary to monitor the distance from the transmission line for safety. In the past, one of the workers was constantly watching the transmission lines and monitoring for danger. However, doing so is wasteful because the observer cannot participate in the work. Also, an accident may occur the moment the observer takes his eyes off.
【0002】[0002]
【従来の技術】そこでテレビカメラで作業場所の周囲を
撮像し、画像処理して、送電線との距離を自動的に測定
し、安全かどうかを確かめるということが考えられる。
特願昭63−260018号は、このような目的に沿う
「異常接近検出装置」を与える。これは動的な接近検出
方法である。テレビカメラによって、鉄塔、送電線、ク
レ−ン車等を撮像する。送電線の周囲に危険の度合いに
応じた危険エリアを予め設定して置き、この中にクレ−
ン車が入ると異常接近と判定するのである。撮像した画
像をデジタル変換し、これをメモリに記憶させる。2. Description of the Related Art It is conceivable to take an image of the periphery of a work place with a television camera, process the image, and automatically measure the distance from a power transmission line to confirm whether or not it is safe.
Japanese Patent Application No. 63-260018 provides an "abnormal approach detector" for such purpose. This is a dynamic approach detection method. Television towers, power lines, crane cars, etc. are imaged by television cameras. A hazardous area according to the degree of danger is set in advance around the power transmission line, and
When the vehicle comes in, it is determined that the vehicle is approaching abnormally. The captured image is digitally converted and stored in a memory.
【0003】クレ−ン車がさらに送電線に近づくと、危
険エリア内のデジタル画像の画素信号が変化する。この
変化を濃度変化検出部で検出する。これによりクレ−ン
車の異常接近が検出される。送電線の周囲に複数の程度
の異なる危険エリアを設けておき、濃度変化の時間的な
先後関係によって、クレ−ン車の接近、離隔まで判定で
きる。そしてクレ−ン車が危険な程度に送電線に接近し
た時は、スピ−カ−から警報を出し作業者や運転者に知
らせる。[0003] As the crane vehicle approaches the transmission line further, the pixel signal of the digital image in the dangerous area changes. This change is detected by the density change detection unit. As a result, an abnormal approach of the crane vehicle is detected. A plurality of different dangerous areas are provided around the power transmission line, and it is possible to determine the approach and separation of the crane vehicle by the temporal relationship between the concentration changes. When the crane approaches the transmission line to a dangerous extent, a warning is issued from the speaker and the operator or driver is notified.
【0004】特願平3−98193号は、一直線上に並
べられた複数のカメラによって同じものを同時に撮像
し、それぞれにおいて、デジタル変換し、特徴点を抽出
し、同じ特徴点を各カメラで撮像した場合に成り立つべ
き関係式があるので、これを満たすか満たさないかの判
定を行い、正しい特徴点情報のみを用いてカメラと特徴
点の距離を計算するようにしている。この際、カメラか
らの距離の範囲を限定し、計算時間の短縮を計ってい
る。[0004] Japanese Patent Application No. 3-98193 discloses that a plurality of cameras arranged in a straight line simultaneously capture the same image, digitally convert each of them, extract feature points, and capture the same feature points with each camera. In this case, there is a relational expression that should be satisfied. Therefore, it is determined whether or not the relational expression is satisfied, and the distance between the camera and the characteristic point is calculated using only correct characteristic point information. At this time, the range of the distance from the camera is limited to shorten the calculation time.
【0005】特願平3−98194号も、一直線上に並
べられた複数のカメラによって、送電線、鉄塔、クレ−
ン車など同じものを同時に撮像し、それぞれにおいて、
デジタル変換し、特徴点抽出して、同じ特徴点を各カメ
ラで撮像した場合に成り立つ関係式を満たすか満たさな
いかの判定をして、正しい情報のみを用いて、カメラと
特徴点を求める。特徴点の時間微分を取って、これで残
った特徴点のみについて距離を計算する。これは動的な
特徴点のみに着目することにより、クレ−ン車の送電線
への異常接近を検出しようとするものである。[0005] Japanese Patent Application No. 3-98194 also discloses that a plurality of cameras arranged in a straight line use a transmission line, a tower, a crane.
The same thing such as a car is imaged at the same time.
Digital conversion, extraction of feature points, determination of whether or not a relational expression that holds when the same feature point is captured by each camera are satisfied or not are determined, and cameras and feature points are obtained using only correct information. By taking the time derivative of the feature points, the distance is calculated only for the remaining feature points. This is to detect an abnormal approach of a crane vehicle to a transmission line by focusing only on dynamic feature points.
【0006】前記2つの発明は、何れも複数の直線上に
並べたカメラにより対象を撮像し、共通の特徴点を検出
し、特徴点抽出が正しいかどうかを調べることにより誤
りを予め避けようとしている。しかも考慮すべき特徴点
を限定して計算の時間を短くしようとしている。The above two inventions attempt to avoid an error by imaging an object with a camera arranged on a plurality of straight lines, detecting a common feature point, and checking whether or not feature point extraction is correct. I have. Further, the feature points to be considered are limited to shorten the calculation time.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】先に述べた、特願昭6
3−260018号は、送電線の周囲に危険エリアを設
定し、この内部での画像の濃度変化により、クレ−ン車
の危険エリアへの接近を検出する。しかしこの方法は、
濃度の変化がクレ−ン車の移動による場合にのみ正しい
結果を与えることができる。その他の物体が偶移動して
濃度変化を引き起こすこともあるので、誤動作の可能性
がある。また、危険エリアを適正に設定しなければなら
ない。カメラの位置が危険エリアを正確に分断できると
ころにある必要がある。[Problems to be Solved by the Invention]
No. 3-260018 sets a dangerous area around a power transmission line, and detects an approach of a crane vehicle to the dangerous area based on a change in image density inside the dangerous area. But this method
Correct results can only be given if the change in density is due to the movement of the crane. Other objects may move by chance and cause a change in density, which may cause malfunction. Also, the danger area must be properly set. The position of the camera must be such that it can accurately divide the danger area.
【0008】つまり危険エリアといっても三次元的に定
義されているのではなく、カメラから見た二次元的な投
影を観察するだけである。本質的に二次元的な動作であ
る。巧く危険エリアがカメラ内に位置しないと、危険エ
リアと安全エリアが重なるので、実際にクレ−ン車が危
険エリアにあるのか、安全なエリアにあるのか分からな
い。これはカメラによって撮像したものをそのまま二次
元画像として扱うからである。That is, the dangerous area is not defined three-dimensionally, but merely observes a two-dimensional projection viewed from a camera. It is essentially a two-dimensional operation. If the danger area is not well positioned in the camera, the danger area and the safety area overlap, and it is not known whether the crane vehicle is actually in the danger area or in the safe area. This is because the image captured by the camera is handled as a two-dimensional image as it is.
【0009】特願平3−98193号、特願平3−98
194号は、直線上に3以上のカメラを並べ、同一の特
徴点を3つ以上のカメラで撮像し、画面上の位置の間に
一定の関係が存在するかどうかを調べて、そのような関
係のないものを除き、同一特徴点であることを確かめて
から、特徴点までの距離、角度を求め三次元的な座標を
決めるものである。これは前述の二次元的な手法と全く
違う。三次元的に特徴点の位置を求める。送電線、鉄
塔、クレ−ン車などの位置を三次元的に定めることがで
きるので、これらの相互の距離を計算することができ
る。Japanese Patent Application No. 3-98193, Japanese Patent Application No. 3-98
No. 194 arranges three or more cameras on a straight line, images the same feature point with three or more cameras, and checks whether there is a certain relationship between positions on the screen. After confirming that the feature points are the same except for those that are not relevant, the distance and angle to the feature point are determined to determine three-dimensional coordinates. This is completely different from the two-dimensional method described above. The positions of the feature points are obtained three-dimensionally. Since the positions of the transmission line, the tower, the crane and the like can be determined three-dimensionally, the distance between them can be calculated.
【0010】二つのカメラを使って距離測定するのは三
角測量といって昔から用いられる。これは同一の対象物
を二つのカメラで見ると、角度が異なるので、カメラ間
の距離とその角度とから、距離が分かるのである。似た
ような点が多数存在するため、2台のカメラでは対象物
の特徴点の同定をリアルタイムに行うことは難しいが、
3台以上では可能である。[0010] Distance measurement using two cameras has long been used as triangulation. This is because when the same object is viewed by two cameras, the angles are different, so that the distance can be known from the distance between the cameras and the angle. Because there are many similar points, it is difficult to identify feature points of an object in real time with two cameras,
It is possible with three or more units.
【0011】直線上に並べた3つ以上のカメラを使う方
法にはしかしなお次の難点がある。カメラが並ぶ直線に
平行な対象物は距離測定が出来ないということである。
カメラが水平に並んでいる場合、複数の水平な送電線を
これらによって観察しても、遠近の関係が分からない。
送電線の一点を特徴点として決定できればよいが、そう
でない場合は、遠近の違いすら分からない。距離測定は
勿論できない。反対に鉛直軸にそってカメラを並べた場
合は、電柱や鉄塔のように鉛直方向に並ぶ物体までの距
離を測定できない。The method using three or more cameras arranged in a straight line still has the following drawbacks. This means that distance measurement cannot be performed on an object parallel to the straight line on which the cameras are arranged.
If the cameras are arranged horizontally, observing a plurality of horizontal transmission lines with them does not reveal the perspective relationship.
It suffices if one point of the transmission line can be determined as a feature point, but if it is not, it is impossible to know even the difference in perspective. Distance measurement is of course not possible. Conversely, when cameras are arranged along the vertical axis, it is not possible to measure the distance to objects arranged in the vertical direction, such as telephone poles and towers.
【0012】つまりカメラの並ぶ基軸に平行な物体を対
象とする場合この物体までの距離を測定することができ
ない。本発明はこのような難点を解決し、任意の配置、
形状の物体の三次元位置を決定できるようにした画像監
視装置を提供することを第1の目的とする。送電線や鉄
塔の周囲に危険エリアを三次元的に設定し、クレ−ン車
の位置も三次元的に求め、クレ−ン車と送電線や鉄塔と
の距離を検出し、危険を回避できるようにした画像監視
装置を提供することが本発明の第2の目的である。That is, when an object parallel to the base axis where cameras are arranged is targeted, the distance to the object cannot be measured. The present invention solves such difficulties, and any arrangement,
A first object is to provide an image monitoring device capable of determining a three-dimensional position of a shaped object. Danger areas can be set three-dimensionally around transmission lines and towers, and the position of the crane car can be determined three-dimensionally, and the distance between the crane car and the transmission line or tower can be detected to avoid danger. It is a second object of the present invention to provide such an image monitoring device.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は2本の直交する
軸に3以上のカメラを並べたカメラ群を用いる。これに
より同一の対象物を観察し、画面での位置の違いによ
り、対象物までの距離や方位を決めることができる。The present invention uses a camera group having three or more cameras arranged on two orthogonal axes. Thus, the same object can be observed, and the distance and the azimuth to the object can be determined based on the difference in position on the screen.
【0014】送電線のような水平の物体は、縦に並んだ
カメラ群により正確に位置決定できるし、鉄塔や電柱の
ように縦に延びる物体は横に並んだカメラ群により正確
に位置決定できる。A horizontal object such as a transmission line can be accurately located by a group of cameras arranged vertically, and an object extending vertically such as a tower or a telephone pole can be accurately located by a group of cameras arranged horizontally. .
【0015】対象物の特徴点の決定は、画像の濃淡の差
を利用する。濃淡の差は画像の濃度を微分することによ
って得られる。濃度変化の起こる方向と同一の方向に並
んだカメラ群により正確な位置決定をすることができ
る。The feature point of the object is determined by using the difference in density of the image. The density difference is obtained by differentiating the density of the image. Accurate position determination can be performed by a camera group arranged in the same direction as the direction in which the density change occurs.
【0016】また、送電線や鉄塔の廻りに危険エリアを
三次元的に設定しておき、クレ−ン車等が危険エリア内
にあるのかないのかを計算できるようにする。危険エリ
ア内にクレ−ン車が入ったときは、何らかの手段により
警告するようにする。A dangerous area is set three-dimensionally around a power transmission line or a steel tower so that it is possible to calculate whether a crane vehicle or the like is in the dangerous area. When a crane enters a danger area, a warning is issued by some means.
【0017】[0017]
【作用】図1は本発明の構成を示す概略図である。カメ
ラ群が水平方向(y方向)に3つ以上並んでいる。これ
をC1 、C2 、C3 、……としている。別のカメラ群が
あってこれらは垂直に(z方向)並んでいる。これらを
D1 、D2 、D3 、……とする。対象となる物体の一部
の点をPとする。ここでは水平にy軸を、垂直にz軸を
取っている。カメラは全てyz面に垂直なx軸方向に向
いている。カメラの中心視線が平行であるから、同一の
物体点に対する画像にある一定の関係が存在する。位置
測定にはこのような条件を設定してからなされる。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present invention. Three or more camera groups are arranged in the horizontal direction (y direction). These are denoted by C 1 , C 2 , C 3 ,.... There is another group of cameras, which are arranged vertically (z direction). These are referred to as D 1 , D 2 , D 3 ,. Let P be a partial point of the target object. Here, the y axis is taken horizontally and the z axis is taken vertically. All cameras are oriented in the x-axis direction perpendicular to the yz plane. Since the center lines of sight of the cameras are parallel, there is a certain relationship in the images for the same object point. Position measurement is performed after setting such conditions.
【0018】全てのカメラに点Pの像ができる。同じ点
の像であるが、カメラの位置により像の位置が異なる。
カメラの画面は、レンズより後方の焦点距離fの位置に
できる。カメラの視線がx軸に平行であるから画面はy
z面よりなる二次元平面である。画面の像の位置を位相
ということがある。An image of the point P is formed on all cameras. Although the images are the same point, the position of the image differs depending on the position of the camera.
The camera screen can be located at a focal length f behind the lens. Since the camera's line of sight is parallel to the x-axis, the screen is y
This is a two-dimensional plane composed of a z-plane. The position of the image on the screen may be called a phase.
【0019】カメラ群の中心軸線が平行であるので、水
平方向(y軸)に並ぶカメラ群においてPの像のz座標
は等しい。しかし、y座標が異なる。y座標の相違によ
って、物体Pのy座標が求められる。それと観測点(カ
メラ群の中心)からの距離も求まる。Since the central axes of the camera groups are parallel, the z coordinate of the image of P is equal in the camera groups arranged in the horizontal direction (y-axis). However, the y coordinates are different. The y coordinate of the object P is obtained from the difference in the y coordinate. The distance from the observation point (the center of the camera group) can also be obtained.
【0020】垂直方向(z軸)に並ぶカメラ群におけ
る、物体Pの像はy座標が等しい。しかしカメラの高さ
によりz座標が異なる。z座標の違いを利用して、物体
Pのz座標を正確に求めることができる。The images of the object P in the camera group arranged in the vertical direction (z axis) have the same y coordinate. However, the z coordinate differs depending on the height of the camera. The z coordinate of the object P can be accurately obtained by using the difference in the z coordinate.
【0021】水平方向(y方向)に並ぶカメラC1 、C
2 、C3 、…群によって、物体Pのz座標を求めること
ができない訳ではない。もちろんz座標を求めることが
できる。先に述べた、特願平3−98193号、特願平
3−98194号はこのようなカメラ配置で任意の物体
Pの三次元位置を決定することができる。水平に並ぶカ
メラ群C1 、C2 、C3 、…の物体Pの像のz座標が共
通であると述べた。このz座標と、既に求められた距離
により、物体Pのz座標が求まる。The cameras C 1 and C arranged in the horizontal direction (y direction)
2, C 3, by ... group, not that it is impossible to determine the z coordinates of the object P. Of course, the z coordinate can be determined. In the above-mentioned Japanese Patent Application Nos. 3-98193 and 3-98194, the three-dimensional position of an arbitrary object P can be determined by such a camera arrangement. It has been described that the z-coordinates of the images of the object P of the camera groups C 1 , C 2 , C 3 ,... The z-coordinate of the object P is obtained from the z-coordinate and the distance already obtained.
【0022】このように対象が明確な点である場合は、
水平カメラ群だけの観測でも、点の位置を正確に決める
ことができる。しかし送電線のように水平に長い物体の
場合は、水平カメラ群に写る同一物体の特徴点を対応付
けるのは難しく、これに平行なカメラ群によっては距離
を正確に求めることができない。When the target is a clear point like this,
Even when observing only the horizontal camera group, the position of the point can be determined accurately. However, in the case of a horizontally long object such as a power transmission line, it is difficult to associate feature points of the same object in the horizontal camera group, and the distance cannot be accurately obtained depending on the camera group parallel to the horizontal camera group.
【0023】そこで本発明は、このように直交する2軸
に沿ってカメラ群C1 、C2 、C3、…、D1 、D2 、
D3 、…を並べるのである。こうするとカメラ群が相補
的に働くので、どのような形状の対象物でも正確に三次
元的位置を決めることができるのである。Therefore, according to the present invention, the camera groups C 1 , C 2 , C 3 ,..., D 1 , D 2 ,
D 3 , ... are arranged. In this case, since the camera groups work complementarily, the three-dimensional position of an object having any shape can be accurately determined.
【0024】まず直線上に並ぶカメラ群により、これと
平行な方向の物体の座標を正確に求めることができるこ
とを示す。水平方向(y軸)に並ぶカメラ群C1 、C
2 、C3 、…は、物体のy座標を、鉛直方向に並ぶカメ
ラ群D1 、D2 、D3 、…は、物体のz座標を正確に決
めることができる。First, it is shown that the coordinates of an object in a direction parallel to the camera group can be accurately obtained by a camera group arranged on a straight line. Camera groups C 1 and C arranged in the horizontal direction (y-axis)
2, C 3, ... is the y coordinate of the object, camera group D 1 arranged in the vertical direction, D 2, D 3, ... can determine the z coordinates of the object accurately.
【0025】図2はz方向に並ぶカメラ群D1 、D2 、
D3 、…を例に示している。この図はxz面の投影図で
あるから、y座標は分からない。カメラDj の原点から
の距離をhj とする。物体Pのx座標、y座標、z座標
をそれぞれX、Y、Zで表現する。カメラはx方向を向
いているので、光軸と物体Pとカメラ中心を結ぶ直線の
なす角をαj とする。カメラDj の画面上の像の位置の
z座標を位相vj という。画面はレンズよりfだけ離れ
ているので、位相vj は、FIG. 2 shows a camera group D 1 , D 2 ,
D 3 ,... Are shown as examples. Since this figure is a projection on the xz plane, the y coordinate is not known. The distance from the origin of the camera D j is h j . The x, y, and z coordinates of the object P are represented by X, Y, and Z, respectively. Since the camera is oriented in the x direction, an angle formed by a straight line connecting the optical axis, the object P, and the center of the camera is α j . The z coordinate of the position of the image on the screen of the camera D j that phase v j. Since the screen is separated from the lens by f, the phase v j is
【0026】 vj =ftan αj (1)V j = ftan α j (1)
【0027】である。同じαj は物体との関係において
次の関係をも満足する。## EQU1 ## The same α j satisfies the following relationship with the object.
【0028】 hj −Z=Xtan αj (2)H j −Z = X tan α j (2)
【0029】この関係が全てのカメラD1 、D2 、D
3 、…について成立する。未知数がX、、Z、αj であ
る。hj は原点からのカメラの距離で初めから決まって
いる。v j は観測量である。任意の二つのカメラDi 、
Dj について、上記の関係が成り立つので、This relationship applies to all cameras D1 , DTwo , D
Three , ... hold. Unknowns are X, Z, αj In
You. hj Is determined from the beginning by the distance of the camera from the origin
I have. v j Is the observed quantity. Any two cameras Di ,
Dj Since the above relationship holds,
【0030】 (vi −vj )/f(hi −hj )=1/X (3)[0030] (v i -v j) / f (h i -h j) = 1 / X (3)
【0031】が成り立つ。(hi −hj )fは予め分か
っている量である。(vi −vj )は観測量である。従
って任意の二つのカメラの組み合わせにより、物体Pの
X座標が決まる。カメラが3以上あるので、二つのカメ
ラの組み合わせの数はかなり多い。カメラの数をnとす
ると、組み合わせ数はn(n−1)/2である。The following holds. (H i -h j ) f is a known amount. (V i -v j) is the observed quantity. Therefore, the X coordinate of the object P is determined by a combination of any two cameras. Since there are three or more cameras, the number of combinations of two cameras is quite large. Assuming that the number of cameras is n, the number of combinations is n (n-1) / 2.
【0032】冗長性のある測定をしている。これは、特
徴点の同定を行い誤ったデ−タを捨てて精度の高い測定
をおこなうためである。たとえば隣接するカメラ間で上
記の式を作り、全ての組み合わせにおいて、Xの値が合
致するかどうかを確かめる。あるいは中心のカメラとそ
の他のカメラの間で上の式を作り、成立性を確かめるよ
うにしても良い。The measurement is performed with redundancy. This is because a feature point is identified, erroneous data is discarded, and highly accurate measurement is performed. For example, the above expression is made between adjacent cameras, and it is checked whether or not the value of X matches in all combinations. Alternatively, the above equation may be made between the central camera and the other cameras to confirm the feasibility.
【0033】どのようにしても3つ以上のカメラを用い
る限り、特徴点の同定が正しいかどうかを確かめること
ができる。また、誤った特徴点を捨てた後は、これらの
式で求まるXの平均値をXとして採用することもできる
ので測定後の処理により精度を向上させることができ
る。In any way, as long as three or more cameras are used, it is possible to confirm whether or not the feature point identification is correct. Also, after discarding the erroneous feature points, the average value of X obtained by these equations can be used as X, so that the accuracy can be improved by the processing after measurement.
【0034】例えば、隣接するカメラの距離が同一であ
る場合は、単位の距離をhとして、隣接するカメラ間の
画像の位相をvj 、vj+1 として、(n−1)個の式、For example, when the distance between adjacent cameras is the same, the unit distance is h, the phase of the image between adjacent cameras is v j , v j + 1 , and (n-1) equations ,
【0035】 (vj −vj+1 )/fh=1/X (4)(V j −v j + 1 ) / fh = 1 / X (4)
【0036】が成り立つ。カメラの数が5つの場合はこ
のような式が4つ成り立つ。許容誤差の範囲で全て同じ
数値を与えるならば、同じ特徴点を見ているということ
になる。これが食い違えば食い違ったものを除いて計算
を進める。これでカメラ群の含まれる面yzに対する物
体Pの距離Xが求まる。高さは、位相vj をX/f倍し
て求めることができる。これもカメラの数だけ求めるこ
とができる。さらにy座標はカメラD1 、D2 、D3 、
…の横方向の位相(これは等しい)から求めることがで
きる。Holds. When the number of cameras is five, four such equations hold. If the same numerical value is given within the allowable error range, it means that the same feature point is being viewed. If this is not the case, proceed with the calculation excluding the one that did not. Thus, the distance X of the object P to the plane yz including the camera group is obtained. The height can be obtained by multiplying the phase v j by X / f. This can be determined by the number of cameras. Further y coordinate camera D 1, D 2, D 3 ,
.. Can be obtained from the horizontal phases (which are equal).
【0037】以上の説明は、高さ方向(z方向)にカメ
ラ群が並んでいる場合であるが、横方向に並んでいる場
合も同様である。この場合は、z方向の像の位置すなわ
ち位相をum で表現し、カメラの原点からのy方向の位
置をkm として、(3)と同様の式が成り立つ。The above description is for the case where the camera groups are arranged in the height direction (z direction). The same applies to the case where the camera groups are arranged in the horizontal direction. In this case, the position or phase of the z direction of the image expressed by u m, the y-direction position from the origin of the camera as k m, holds the same equations (3).
【0038】 (um −uk )/f(km −kk )=1/X (5)(U m -u k ) / f (k m -k k ) = 1 / X (5)
【0039】これによっても物体Pのカメラ面からの距
離Xを求めることができる。これから、物体Pのy座標
を位相uにX/fを乗ずることによって求めることがで
きる。またz座標も求められる。Thus, the distance X of the object P from the camera plane can be obtained. From this, the y coordinate of the object P can be determined by multiplying the phase u by X / f. Also, the z coordinate is determined.
【0040】このように物体Pが点であれば、いずれの
カメラ群の列によっても、カメラ面からの垂直距離X
や、三次元的座標を求めることができる。しかしなが
ら、物体Pが線状の場合は、その線上での特徴点の位置
が決まり難いので、線に直交する方向に並ぶカメラ群を
用いて距離測定する。本発明の骨子の一つがここにあ
る。As described above, if the object P is a point, the vertical distance X from the camera plane is determined by the row of any camera group.
Alternatively, three-dimensional coordinates can be obtained. However, when the object P is linear, it is difficult to determine the position of the feature point on the line. Therefore, the distance is measured using a camera group arranged in a direction perpendicular to the line. Here is one of the gist of the present invention.
【0041】本発明はさらに危険物への物体の接近を監
視するものであるから、危険物の周囲に危険エリアを定
義する。図3は送電線の周りに危険エリアを設けた例を
示す。これは任意に決めることができるが送電線のよう
に線状のものの場合は、線から半径が幾らの範囲が危険
エリアであるというように決めることができる。危険エ
リアは従って、ある不等式によって定義できる。危険エ
リアは一つではなく図示するように2重に(危険エリア
E、危険エリアF)定義することもできる。Since the present invention further monitors the approach of an object to a dangerous object, a dangerous area is defined around the dangerous object. FIG. 3 shows an example in which a dangerous area is provided around a transmission line. This can be determined arbitrarily. However, in the case of a wire like a transmission line, it can be determined that a range of a radius from the line is a dangerous area. Danger areas can therefore be defined by certain inequalities. The dangerous area can be defined not as one but as double as shown (danger area E, dangerous area F).
【0042】その近傍にクレ−ン車があるが、クレ−ン
車の外形点について三次元的座標を求め、これらが危険
エリアの外にあるのか内側にあるのかを判定する。危険
エリアを定義する式が単純な場合はこれは簡単である。
クレ−ン車の部分の任意の点が、送電線からどれだけの
距離にあるかということが簡単に計算できるからであ
る。もちろんカメラ群から見える外形点にしか三次元的
座標を求めることができない。そこで監視カメラ群の設
置場所を工夫して、クレ−ン車と送電線の接近が良く見
える箇所に置くべきである。There is a crane vehicle near the vehicle. Three-dimensional coordinates are obtained for the external points of the crane vehicle, and it is determined whether these coordinates are outside or inside the dangerous area. This is easy if the formula defining the danger area is simple.
This is because it is easy to calculate how far any point on the crane vehicle is from the transmission line. Of course, the three-dimensional coordinates can be obtained only for the outline points visible from the camera group. Therefore, the location of the surveillance cameras should be devised so that they can be clearly seen from the crane car and the transmission line.
【0043】これは送電線の場合であるが、鉄塔のよう
に鉛直の物体の場合は危険エリアも縦に長い円筒形の空
間になる。さて画像処理について述べる。図4に概略を
示す。カメラで外部を観察し、画像を得るがこれは画素
毎の情報に分けられ、A/D変換して、画素毎のデジタ
ル信号とする。画素は縦横にN×M個ならぶ画像の最小
単位であるが、たとえば512画素×1024画素とか
さまざまのカメラがある。画素デ−タを明暗の差により
特徴点抽出を行う。This is the case of a transmission line, but in the case of a vertical object such as a steel tower, the dangerous area is also a vertically long cylindrical space. Now, image processing will be described. FIG. 4 shows the outline. An image is obtained by observing the outside with a camera. The image is divided into information for each pixel, and A / D converted to obtain a digital signal for each pixel. The pixel is the minimum unit of an image having N × M pixels arranged vertically and horizontally. For example, there are various cameras of 512 pixels × 1024 pixels. Feature points are extracted from pixel data based on the difference between light and dark.
【0044】実際には孤立した特徴点があるのではなく
て、物体の外形にしたがって、特徴点が並ぶようにな
る。そして外形に従って同一の点を対応付けする。異な
るカメラでの同一点の像を対応させるのである。対応が
できると、その点の画面上の位置から前述の計算をし、
特徴点の同定を行う。さらに先述の計算法によってその
点の三次元的座標を求める。Actually, there are not isolated feature points, but feature points are arranged in accordance with the outline of the object. Then, the same points are associated with each other according to the outer shape. The images of the same point from different cameras correspond to each other. If you can handle it, calculate the above from the position of that point on the screen,
The feature points are identified. Further, the three-dimensional coordinates of the point are obtained by the above-described calculation method.
【0045】図6は画面を構成する画素の値を記憶する
フレ−ムメモリを示す。画素の値がsビットである場
合、sビットのフレ−ムメモリを用いる。画素を縦横の
座標(u,v)で表す。画素の値をguvとする。画面の
左上からg00、g10、……と並ぶ。横に(I+1)画
素、縦に(J+1)画素がある。カラ−画像であって
も、白黒画像であっても良い。これらの画素の値gを明
暗の程度に対応させる。物体があると、明暗の差が生ず
るので、物体の輪郭が分かる。FIG. 6 shows a frame memory for storing the values of the pixels constituting the screen. If the pixel value is s bits, an s-bit frame memory is used. Pixels are represented by vertical and horizontal coordinates (u, v). Let the pixel value be g uv . G 00 , g 10 ,... Are arranged from the upper left of the screen. There are (I + 1) pixels horizontally and (J + 1) pixels vertically. It may be a color image or a black and white image. The value g of these pixels is made to correspond to the degree of light and dark. If there is an object, a difference in brightness occurs, so that the outline of the object can be known.
【0046】図5で示すように、送電線J、鉄塔A、
B、ビルKなどがあるとする。送電線Jの近くにクレ−
ン車Cがあり、監視装置Mによってこれらを観察したと
仮定する。一つのカメラで見た特徴点画像は図7のよう
になる。多くのカメラで見ているので同様であるが少し
づつ異なる特徴点画像がカメラの数だけ得られる。As shown in FIG. 5, transmission line J, tower A,
Assume that there are B, building K, and the like. Crane near power line J
It is assumed that there is a car C and these are observed by the monitoring device M. The feature point image viewed by one camera is as shown in FIG. Since the images are viewed by many cameras, similar but slightly different feature point images are obtained by the number of cameras.
【0047】特徴点というが物体が連続して存在するの
で特徴点も連続した曲線をなす。鉄塔の全ての線も特徴
点の集合であるし、送電線の線も特徴点の集合である。
ビルも特徴点の集合である。As for the feature points, since the object exists continuously, the feature points also form a continuous curve. All lines of the tower are also a set of feature points, and lines of transmission lines are also a set of feature points.
A building is also a set of feature points.
【0048】全ての物体においての全ての特徴点につい
て三次元的座標を計算するのであるが、対応付けが簡単
な特徴点と難しいものがある。鉄塔のてっぺんとかアン
テナの頂点、ビルのコ−ナ−、広告マークなどは対応付
けし易い。しかし鉄塔の特徴点は上下に一定の位置を与
え難い。送電線の場合は、横方向に同一であるから横方
向の位置を決め難い。The three-dimensional coordinates are calculated for all the feature points in all the objects. There are some feature points that are easily associated and some that are difficult to associate. The top of the tower, the apex of the antenna, the corner of the building, the advertisement mark, etc. can be easily associated. However, it is difficult to provide a fixed position for the feature points of the tower. In the case of a transmission line, it is difficult to determine the position in the lateral direction because they are the same in the lateral direction.
【0049】しかし本発明ではこれは差し支えないこと
である。相補的に特徴点の定義し易いほうのカメラ群を
用いるからである。However, this is not a problem in the present invention. This is because the camera group whose feature point is easy to define complementarily is used.
【0050】図8に示すように縦に延びる物体の場合
は、水平に並ぶカメラ群C1 、C2 、C3 、…により距
離測定する。カメラ群軸と、物体の広がりが直交するの
で特徴点の同定が多少縦方向(z方向に)にずれても画
面上で特徴点の像のy座標は殆ど異ならない。縦に延び
るものであるので、重要なのはx座標とy座標である。
画面上でのy座標を求めて、前述のような拘束条件の成
立性を確かめる。そして同一特徴点である(z方向に多
少ずれていても構わない)ことが分かると、これからx
座標を求める。さらにy座標も求める。z座標も求める
のであるが、これはカメラのz方向の位相vから求めら
れる。これは多少の誤差があっても差し支えない。In the case of an object extending vertically as shown in FIG. 8, the distance is measured by a group of cameras C 1 , C 2 , C 3 ,. Since the camera group axis is orthogonal to the spread of the object, the y-coordinate of the image of the feature point hardly differs on the screen even if the feature point identification is slightly shifted in the vertical direction (in the z direction). The important thing is the x-coordinate and the y-coordinate because they extend vertically.
The y-coordinate on the screen is obtained to confirm the validity of the above-described constraint condition. Then, when it is found that they are the same feature points (they may be slightly shifted in the z direction), x
Find coordinates. Further, the y coordinate is also obtained. The z coordinate is also obtained, which is obtained from the phase v of the camera in the z direction. This may have some errors.
【0051】図9に示すように横に延びる物体の場合
は、縦に並ぶカメラ群D1 、D2 、D3 、……によって
距離測定する。カメラ群軸と物体の広がりとが直交する
ので、特徴点の同定の際多少横にずれても良いのであ
る。重要なのはx座標とz座標である。それぞれのカメ
ラの画像において特徴点のz座標を求めて、前述の拘束
条件が成り立っているかどうかを調べる。そして成り立
っているものについて、x座標の計算をし、さらにz座
標を求める。同様にy座標も求める。In the case of an object extending horizontally as shown in FIG. 9, the distance is measured by a group of cameras D 1 , D 2 , D 3 ,. Since the camera group axis and the spread of the object are orthogonal to each other, it may be slightly shifted laterally when identifying the feature points. What matters is the x and z coordinates. In each camera image, the z-coordinate of the feature point is obtained to check whether or not the above-described constraint condition is satisfied. Then, for those that are satisfied, the x coordinate is calculated, and the z coordinate is further obtained. Similarly, the y coordinate is obtained.
【0052】クレ−ン車のように輪郭線が折れ曲がって
おり特徴点の同定の容易であるものは、どちらのカメラ
群によっても特徴点の三次元的座標を正しく求めること
ができる。このような動作は時間的に繰り返す。全ての
輪郭線について座標が求まるとこれで終りというのでは
なく、同じ事を繰り返す。その間に動く物体もあるから
常に最新の位置情報を得るようにしなけれならない。In the case of a crane wheel whose contour is bent and the feature points can be easily identified, the three-dimensional coordinates of the feature points can be correctly obtained by either camera group. Such an operation repeats in time. When the coordinates are obtained for all the contour lines, the same is repeated, not the end. Since there are moving objects in the meantime, it is necessary to always obtain the latest position information.
【0053】このようにして、送電線、鉄塔、クレ−ン
車などの特徴点につき三次元的座標を求める。ところが
特徴点と明暗の濃度の差によって求めたものであるか
ら、連続した物体の輪郭線となる。つまり輪郭線上の点
の全てについて三次元的座標を求めることになる。カメ
ラの視野に入る部分しか座標を求めることができない
が、カメラの位置を適当なところに設定すれば、クレ−
ン車などと送電線、鉄塔などの最近接の点の間の距離を
常に監視できる。In this way, three-dimensional coordinates are obtained for characteristic points of a transmission line, a tower, a crane car and the like. However, since it is obtained from the difference between the feature point and the light and dark densities, it is a contour of a continuous object. That is, three-dimensional coordinates are obtained for all points on the contour. The coordinates can be obtained only for the part that falls within the field of view of the camera, but if the position of the camera is set at an appropriate position, the
It can constantly monitor the distance between vehicles and the nearest points, such as power lines and towers.
【0054】カメラの数が多く、特徴点の数が多くなれ
ばなるほど計算の時間が増える。そこで、計算時間を短
縮するために次のようにしても良い。一つは、クレ−ン
車の近くの範囲のみ、物体の特徴点の座標を求めるよう
にするのである。範囲を限定するので計算の時間を減ら
すことができる。空間的な制限を付ける手法としては、
カメラ群からの距離が一定範囲にあるものを選ぶように
しても良い。The calculation time increases as the number of cameras and the number of feature points increase. Therefore, the following may be performed in order to reduce the calculation time. One is to obtain the coordinates of the feature points of the object only in the area near the crane wheel. Since the range is limited, calculation time can be reduced. As a method of imposing spatial restrictions,
A camera whose distance from the camera group is within a certain range may be selected.
【0055】図10はこのように監視装置からの距離に
よって対象となる領域を制限した例を示す。監視装置の
前面、垂直距離がaからbまでの範囲のみを対象にす
る。これはクレ−ン車の存在する領域である。クレ−ン
車の安全を確保するのが目的であるので、クレ−ン車か
ら余りに離れた所まで監視する必要がないことによる。
図10のように制限すると、図11のように処理すべき
画像の中には送電線の一部とクレ−ン車しか存在しない
ようになる。こうすると範囲が限定されるので処理時間
が削減される。FIG. 10 shows an example in which the target area is limited by the distance from the monitoring apparatus. It covers only the front surface of the monitoring device and the vertical distance from a to b. This is the area where the crane vehicle is located. Because the purpose is to ensure the safety of the crane vehicle, it is not necessary to monitor the vehicle too far away from the crane vehicle.
When the restriction is made as shown in FIG. 10, only a part of the transmission line and the crane exist in the image to be processed as shown in FIG. This limits the range and reduces processing time.
【0056】あるいは、クレ−ン車のように動くものが
危険なのであるから、時間微分を計算して動くものだけ
について、座標を求めるようにしてもよい。もちろん初
めに静止している送電線や鉄塔についてのデ−タを得て
輪郭線についての座標を求め危険エリアを設定した後で
ある。この後は静止したものについてのデ−タを更新す
る必要がない。Alternatively, since a moving object such as a crane wheel is dangerous, the coordinates may be obtained for only the moving object by calculating the time derivative. Of course, it is after the data of the stationary transmission line and the tower are obtained first, the coordinates of the outline are obtained, and the dangerous area is set. After this, there is no need to update the data for stationary ones.
【0057】[0057]
【実施例】図12は本発明の実施例に係る画像監視装置
の概略斜視図である。この例ではカメラは3つ水平に並
び、縦に3つ並んでいる。合計5つである。これは最少
の場合である。もっと多くのカメラを利用することもで
きる。中央のカメラが上下左右のカメラ群に共通に含ま
れるが、そうでなくても良い。1群のカメラは架台6、
7によって互いに連結されている。カメラ群は雲台8に
乗っている。雲台8は三脚9によって支えられる。これ
は簡略化されたもので実際にはもっとしっかりした基台
を用いるのが良い。しかも基台と雲台の間で自在に旋回
できるようにするのが望ましい。FIG. 12 is a schematic perspective view of an image monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention. In this example, three cameras are arranged horizontally and three cameras are arranged vertically. There are a total of five. This is a minimal case. More cameras are available. The center camera is commonly included in the upper, lower, left, and right camera groups, but need not be. One group of cameras is a gantry 6,
7 are connected to each other. The camera group is on the platform 8. The head 8 is supported by a tripod 9. This is a simplification and in practice it is better to use a more solid base. In addition, it is desirable to be able to freely turn between the base and the camera platform.
【0058】カメラ群は視覚装置を構成するが、これは
適当な数のケ−ブルによりメインユニット10と接続さ
れる。メインユニット10は電源装置11に繋がってい
る。また警報を発信するための、警報装置基地局12が
メインユニットの近傍に設けられる。これが無線で警報
を送る。クレ−ン車などの近くには、警報装置移動局1
3があり、これが警報発報装置14を備え、無線で送信
された警報を音声にしてクレ−ン車等の運転者、作業者
に知らせるようになっている。The cameras constitute a visual device, which is connected to the main unit 10 by an appropriate number of cables. The main unit 10 is connected to a power supply device 11. An alarm device base station 12 for issuing an alarm is provided near the main unit. This sends an alert wirelessly. In the vicinity of a crane car, etc., an alarm device mobile station 1
3 is provided with an alarm issuing device 14, which alerts a driver or worker of a crane vehicle or the like by sounding an alarm transmitted wirelessly.
【0059】図13は本発明の装置の概略の構成を示す
図である。これは大きく分けて、カメラ20、画像計測
部21、画像出力部22、接近制限エリア更新部23、
システム制御部24、接近監視動作部25、警報デ−タ
出力部26、マンマシンインタフェ−ス部27、28、
警報装置29などよりなる。カメラは先述のように直交
2軸にそって3つ以上のカメラを光軸が平行になるよう
に並べたものである。FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of the apparatus of the present invention. This is roughly divided into a camera 20, an image measurement unit 21, an image output unit 22, an access restriction area update unit 23,
System control unit 24, approach monitoring operation unit 25, alarm data output unit 26, man-machine interface units 27 and 28,
It comprises an alarm device 29 and the like. As described above, three or more cameras are arranged along two orthogonal axes such that their optical axes are parallel.
【0060】縦横に並ぶカメラ群全てで、一つの対象の
全ての特徴点を観測してもよいが、次のようにすると一
層効果的である。つまりX軸に平行に並ぶカメラ群では
Y軸方向に並ぶ対象物を観測する。Y軸に平行に並ぶカ
メラ群ではX軸に並ぶ対象物を観測する。つまり対象物
の長手方向と直交する方向に並ぶカメラ群を利用して対
象の位置を決定するのである。Although all the feature points of one object may be observed by all the camera groups arranged vertically and horizontally, the following is more effective. That is, the camera group arranged in parallel to the X axis observes the objects arranged in the Y axis direction. The camera group arranged in parallel with the Y axis observes an object arranged in the X axis. That is, the position of the target is determined by using a group of cameras arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the target.
【0061】同一のことは一列のカメラ群によっても行
うことができる。水平方向にならぶカメラ群で初めに対
象を撮像し、次いでカメラ群を90度回転させて垂直方
向に並ぶカメラ群として、同一の対象を撮像する。これ
で実質的に直交2軸に沿うカメラ群と同じことを行うこ
とが出来る。The same can be done with a row of cameras. First, an object is imaged by a camera group arranged in a horizontal direction, and then the same object is imaged as a camera group arranged in a vertical direction by rotating the camera group by 90 degrees. This can do substantially the same thing as a camera group along two orthogonal axes.
【0062】カメラ20で重機(クレ−ン車)の周囲を
撮像する。カメラ毎に画像デ−タが得られる。これは縦
横の画素デ−タの集合である。アナログデ−タである。
画像デ−タを画像計測部21に送る。画像計測部21で
は、画像デ−タをA/D変換し、特徴点抽出をする。濃
度の階調により特徴点を定義できる。実際には物体が連
続した外形を持つので外形線が特徴点の集合となる。そ
れぞれの特徴点について各カメラで撮像したデ−タを画
像メモリに蓄積する。各カメラについて同様の事をす
る。同一特徴点についての異なるカメラ間でのデ−タを
用いて特徴点の三次元的座標を決定する。座標は全体の
監視装置を基準にした座標として求めることができる。The surroundings of the heavy equipment (crane vehicle) are imaged by the camera 20. Image data is obtained for each camera. This is a set of vertical and horizontal pixel data. It is analog data.
The image data is sent to the image measuring unit 21. The image measurement unit 21 performs A / D conversion of the image data and extracts feature points. The characteristic point can be defined by the gradation of the density. Actually, since the object has a continuous outline, the outline is a set of feature points. Data captured by each camera for each feature point is stored in an image memory. Do the same for each camera. The three-dimensional coordinates of the feature point are determined using data of the same feature point between different cameras. The coordinates can be obtained as coordinates based on the entire monitoring device.
【0063】画像計測部21は、画像出力部22に画像
デ−タを与える。画像出力部22は画像デ−タをマンマ
シンインタフェ−ス部27に出力する。接近制限エリア
更新部23は、画像デ−タを受けて、送電線や鉄塔の回
りに接近制限エリアを設定する。たとえば送電線の場合
は距離が一定であるような円筒状の空間を接近制限エリ
アとする。接近監視動作部25はクレ−ン車や送電線、
鉄塔の距離計測デ−タを画像計測部21より受け取る。The image measuring section 21 supplies image data to the image output section 22. The image output section 22 outputs image data to the man-machine interface section 27. The access restriction area updating unit 23 receives the image data and sets an access restriction area around a transmission line or a steel tower. For example, in the case of a transmission line, a cylindrical space having a fixed distance is set as the access restriction area. The approach monitoring operation unit 25 includes a crane car, a transmission line,
The distance measurement data of the tower is received from the image measurement unit 21.
【0064】そしてクレ−ン車が送電線などの接近制限
エリア内に入ると、警報デ−タを発生する。警報デ−タ
は警報デ−タ出力部26から警報装置29に出力され
る。警報装置は既に述べているが、監視装置側の警報装
置基地局と,クレ−ン車の近くに置かれた警報装置移動
局からなっている。システム制御部24は、画像計測部
21、接近制限エリア更新部23、接近監視動作部2
5、警報デ−タ出力部26を制御する。When a crane vehicle enters an access restriction area such as a transmission line, alarm data is generated. The alarm data is output from the alarm data output unit 26 to the alarm device 29. As already described, the alarm device comprises an alarm device base station on the monitoring device side and an alarm device mobile station located near the crane car. The system control unit 24 includes an image measurement unit 21, an access restriction area update unit 23, an approach monitoring operation unit 2,
5. Control the alarm data output unit 26.
【0065】次により具体的な条件の例を述べる。 カメラ…41万画素の分解能を持つ小形CCDカメラ
を4台備えるカメラユニットである。これを縦横に並べ
ている。合計8台のカメラを使っている。Next, more specific examples of the conditions will be described. Camera: a camera unit equipped with four small CCD cameras having a resolution of 410,000 pixels. These are arranged vertically and horizontally. A total of eight cameras are used.
【0066】A/D変換部…カメラからの映像を8ビ
ット256階調の輝度デ−タに変換する。A / D converter: converts an image from the camera into 8-bit 256-level luminance data.
【0067】特徴点抽出部…監視動作時は、輝度デ−
タに一次元空間微分フィルタを施してコントラストを算
出する。その値の大きなものを特徴点として出力する。
専用のDSPを用いてビデオレ−トで処理する。Feature point extraction unit: During the monitoring operation, the luminance data
The data is subjected to a one-dimensional spatial differential filter to calculate the contrast. Those having a large value are output as feature points.
Processing is performed at a video rate using a dedicated DSP.
【0068】画像メモリ…画像デ−タ、又は特徴点デ
−タをメモリする。Image memory: Stores image data or feature point data.
【0069】画像計測部…初期設定時と接近監視時に
よって動作が異なる。初期設定時には、距離計測部では
送電線の距離計測を行う。接近監視時には、距離計測部
では重機の三次元的座標計測をする。これらの処理は、
各処理部のCPUが平行して行う。Image measuring section: The operation differs depending on the initial setting and the approach monitoring. At the time of initial setting, the distance measuring unit measures the distance of the transmission line. At the time of approach monitoring, the distance measuring unit measures the three-dimensional coordinates of the heavy equipment. These processes are
The processing of each processing unit is performed in parallel.
【0070】接近制限エリア更新部、接近監視動作部
…初期設定時には、画像計測部で得られた送電線の三次
元座標を基に三次元的な危険エリアのデ−タベ−スを作
成する。接近監視動作時は、画像計測部より得られた物
体の三次元的座標と危険エリアの座標を比較し、接近状
態の危険度を判定する。Access-restricted area updating unit, approach monitoring operation unit: At the time of initial setting, a database of three-dimensional hazardous areas is created based on the three-dimensional coordinates of the transmission line obtained by the image measuring unit. During the approach monitoring operation, the three-dimensional coordinates of the object obtained from the image measurement unit and the coordinates of the dangerous area are compared to determine the degree of risk of the approach state.
【0071】システム制御部…カメラの架台旋回制
御、警報装置制御などを行う。マンマシニンタ−フェ−
ス部へデ−タを入出力する。初期設定時は画像計測部、
画像出力部への設定値の入出力を行う。接近監視動作時
は架台制御、警報装置の制御などを行う。例えば32ビ
ットのパソコンを用いることができる。System control section: for controlling the gantry turning of the camera, controlling the alarm device, etc. Manmashininfa-
Input / output data to / from the data section. At the time of initial setting, the image measurement unit,
Inputs and outputs setting values to the image output unit. At the time of the approach monitoring operation, the gantry control and the control of the alarm device are performed. For example, a 32-bit personal computer can be used.
【0072】警報装置…警報装置基地局、警報装置移
動局、警報発報装置よりなる。 以上の構成においてその作用を説明する。Alarm device: An alarm device base station, an alarm device mobile station, and an alarm issuing device. The operation of the above configuration will be described.
【0073】[初期設定時の動作]カメラを監視する方
向に向けて据え付ける。システムを起動させる。距離計
測用カメラの光軸調整を行う。送電線の電圧に基づいて
接近制限距離を決定しこれを入力する。モニタ画面上
で、各カメラ毎に送電線の一部をカ−ソルなどを用いて
指定する。[Operation at Initial Setting] The camera is installed in the monitoring direction. Start the system. Adjust the optical axis of the camera for distance measurement. The access limit distance is determined based on the voltage of the transmission line, and is input. On the monitor screen, a part of the transmission line is designated for each camera using a cursor or the like.
【0074】画像処理部ではそれぞれの画像上で指定さ
れたエリア内で特徴点を抽出する。これらを基に画像全
体から送電線を抽出する。次に抽出された左右のカメラ
の送電線画像に対応付けを行う。そして異なる画面間で
の視差を求める。これから送電線の三次元座標を算出す
る。The image processing section extracts feature points from the designated area on each image. Based on these, transmission lines are extracted from the entire image. Next, correspondence is made with the extracted transmission line images of the left and right cameras. Then, parallax between different screens is obtained. From this, the three-dimensional coordinates of the transmission line are calculated.
【0075】送電線近傍の空間を小領域に分割し、各領
域毎に、入力された危険エリアに基づいて危険度を求め
る。これを危険エリアデ−タべ−スとして作成する。The space near the transmission line is divided into small areas, and the degree of danger is determined for each area based on the input danger area. This is created as a dangerous area database.
【0076】[接近監視動作]距離計測用カメラの画像
上の物体の特徴点を抽出する。これら特徴点間の対応付
けを行う。対応点が分かるとこの三次元的座標を計算す
る。架台の旋回角度から、計測された物体の三次元的座
標を危険エリア作成時の座標系(基準座標系)に変換す
る。そして危険エリアのデ−タベ−スと比較して、物体
が危険エリア内にあるか否かを調べる。物体は危険エリ
ア内にある場合は危険度に応じた警報を出す。[Approach Monitoring Operation] The feature points of the object on the image of the camera for distance measurement are extracted. The correspondence between these feature points is performed. When the corresponding point is known, the three-dimensional coordinates are calculated. The three-dimensional coordinates of the measured object are converted to the coordinate system (reference coordinate system) used when creating the dangerous area based on the turning angle of the gantry. Then, it is checked whether or not the object is in the dangerous area by comparing with the database of the dangerous area. If the object is in the danger area, an alarm is issued according to the degree of danger.
【0077】[0077]
【発明の効果】直交する二つのカメラ群により対象物を
観察し、同一の特徴点を求めて三次元的座標を決定す
る。対象物が水平に長い場合は鉛直方向のカメラ群を用
いて特徴点を決め、距離計測を正確に行うことができ
る。対象物が縦に長い場合は、水平方向のカメラ群を用
いて、距離計測を正確に行うことができる。三次元位置
の決定がより正確に行われる。危険エリアの設定も三次
元的に行えるので、送電線や鉄塔の近傍でのクレ−ン車
などの作業の安全性を向上する上で、極めて効果的であ
る。The object is observed by two orthogonal camera groups, and the same feature point is determined to determine three-dimensional coordinates. When the target object is long horizontally, a feature point is determined using a vertical camera group, and distance measurement can be accurately performed. When the target object is vertically long, the distance measurement can be accurately performed using the horizontal camera group. The three-dimensional position is determined more accurately. Since the setting of the danger area can be performed three-dimensionally, it is extremely effective in improving the safety of the operation of the crane car or the like near the power transmission line or the steel tower.
【図1】本発明の原理を示し縦横に3以上のカメラ群を
並べた撮像系の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of an image pickup system in which three or more camera groups are arranged vertically and horizontally, showing the principle of the present invention.
【図2】直線上に並ぶ複数のカメラによって、同じ物体
を観察した時の像の位置を示す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the position of an image when the same object is observed by a plurality of cameras arranged on a straight line.
【図3】クレ−ン車が送電線の近傍で作業するとき送電
線の周囲に危険エリアを設定することを示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing that a danger area is set around the power transmission line when the crane vehicle works near the power transmission line.
【図4】カメラで撮像したデ−タを画像処理する過程を
示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a process of performing image processing on data captured by a camera.
【図5】クレ−ン車が送電線の近くで作業している場合
の周囲の例を示す平面図。FIG. 5 is a plan view showing an example of a periphery when a crane vehicle is working near a power transmission line.
【図6】カメラで撮像した画像をA/D変換した後、メ
モリに記憶させるメモリの構造を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a memory that stores an image captured by a camera after the image is A / D converted and then stored in the memory.
【図7】図5の配置例をカメラにより撮像した画面の
例。FIG. 7 is an example of a screen obtained by imaging the arrangement example of FIG. 5 with a camera.
【図8】縦に延びる物体の場合に水平に並ぶカメラ群に
より距離計測する状態を示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a distance is measured by a group of cameras arranged horizontally for an object extending vertically.
【図9】横に延びる物体の場合に縦に並ぶカメラ群によ
り距離計測する状態を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing a state where distance measurement is performed by a camera group arranged vertically in the case of an object extending horizontally.
【図10】カメラ群からの距離により距離測定の範囲を
限定した例を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing an example in which the range of distance measurement is limited by the distance from a camera group.
【図11】距離により測定範囲を限定した場合におい
て、カメラの画像処理をした後の例を示す図。FIG. 11 is a diagram illustrating an example after image processing by a camera when a measurement range is limited by a distance.
【図12】本発明の実施例に係るカメラ群、処理装置、
警報装置などを示す斜視図。FIG. 12 illustrates a camera group, a processing device, and a camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an alarm device and the like.
【図13】本発明の装置の機能を示す構成図。FIG. 13 is a configuration diagram showing functions of the device of the present invention.
1 カメラ 2 カメラ 3 カメラ 4 カメラ 5 カメラ 6 架台 8 雲台 9 三脚 10 メインユニット 11 電源装置 12 警報装置基地局 13 警報装置移動局 14 警報発報装置 Reference Signs List 1 camera 2 camera 3 camera 4 camera 5 camera 6 gantry 8 pan head 9 tripod 10 main unit 11 power supply unit 12 alarm device base station 13 alarm device mobile station 14 alarm alarm device
フロントページの続き (72)発明者 菊池 武彦 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号東 京電力株式会社内 (72)発明者 石橋 武 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号東 京電力株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−307309(JP,A) 特開 平5−45136(JP,A) 特開 平2−107904(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 G06T 1/00 G06T 7/00 G08B 25/00 Continued on the front page (72) Inventor Takehiko Kikuchi Tokyo Electric Power Co., Inc. 1-3-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo (72) Inventor Takeshi Ishibashi 1-3-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Stock In-company (56) References JP-A-4-307309 (JP, A) JP-A-5-45136 (JP, A) JP-A-2-107904 (JP, A) (58) Fields studied (Int. . 7, DB name) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 G06T 1/00 G06T 7/00 G08B 25/00
Claims (2)
つ3以上のカメラ群と、その直線とほぼ直交する直線上
に並べられ互いに平行な光軸を持つ3つ以上のカメラ群
と、カメラで撮像された画像データを画素毎にA/D変
換するA/D変換部と、画素の階調の変化により特徴点
を抽出する特徴点抽出部と、画素毎のデータを記憶する
画像メモリと、異なるカメラ間で特徴点を同定し、カメ
ラによって定義される三次元座標系における、特徴点の
三次元座標を計算する画像計測処理部と、送電線や鉄塔
等の危険物の近傍に三次元危険エリアを設定し、対象と
なる重機の座標を計算し三次元危険エリアにあるかどう
かを判定する危険度判定部と、危険度判定部のデータか
ら重機と危険物が接近し過ぎていることを知らせる警報
を発生する警報装置とを含むことを特徴とする画像監視
装置。1. A group of three or more cameras arranged on a straight line and having optical axes parallel to each other, a group of three or more cameras arranged on a straight line substantially orthogonal to the straight line and having optical axes parallel to each other, An A / D conversion unit for performing A / D conversion of image data captured by a camera for each pixel; a feature point extraction unit for extracting a feature point based on a change in gradation of a pixel; and an image memory for storing data for each pixel And an image measurement processing unit that identifies feature points between different cameras and calculates the three-dimensional coordinates of the feature points in a three-dimensional coordinate system defined by the camera. Set the original dangerous area, calculate the coordinates of the target heavy equipment and determine whether it is in the three-dimensional dangerous area, and the dangerous equipment is too close to the heavy equipment from the data of the risk determination part Alarm device that generates an alarm to notify An image monitoring device comprising:
つ3以上のカメラ群Aと、その直線とほぼ直交する直線
上に並べられ互いに平行な光軸を持つ3つ以上のカメラ
群Bと、カメラで撮像された画像データを画素毎にA/
D変換するA/D変換部と、画素の階調の変化により特
徴点を抽出する特徴点抽出部と、画素毎のデータを記憶
する画像メモリと、異なるカメラ間で特徴点を同定し、
カメラによって定義される三次元座標系における、特徴
点の三次元座標を計算する画像計測処理部と、送電線や
鉄塔等の危険物の近傍に三次元危険エリアを設定し、対
象となる重機の座標を計算し三次元危険エリアにあるか
どうかを判定する危険度判定部と、危険度判定部のデー
タから重機と危険物が接近し過ぎていることを知らせる
警報を発生する警報装置とを含む画像監視装置におい
て、カメラ群Aによりカメラ群Aの並ぶ直線とほぼ直角
な配置をなす監視対象物を監視し、カメラ群Bによりカ
メラ群Bの並ぶ直線とほぼ直角な配置をなす監視対象物
を監視するようにしたことを特徴とする画像監視装置の
使用方法。2. A group of three or more cameras A arranged on a straight line and having optical axes parallel to each other, and a group of three or more cameras B arranged on a straight line substantially orthogonal to the straight line and having optical axes parallel to each other. And the image data captured by the camera is converted into A /
An A / D conversion unit for D-conversion, a feature point extraction unit for extracting a feature point based on a change in pixel gradation, an image memory for storing data for each pixel, and identifying feature points between different cameras;
An image measurement processing unit that calculates the three-dimensional coordinates of feature points in the three-dimensional coordinate system defined by the camera, and a three-dimensional hazardous area set near dangerous objects such as power lines and steel towers, Includes a danger determination unit that calculates coordinates to determine whether the vehicle is in a three-dimensional danger area, and an alarm device that generates an alarm that notifies that heavy equipment and dangerous goods are too close from each other based on data from the danger determination unit. In the image monitoring device, the camera group A monitors a monitoring target that is arranged substantially at right angles to the straight line of the camera group A, and the camera group B detects a monitoring target that is arranged at substantially right angle to the straight line of the camera group B. A method of using an image monitoring apparatus, wherein the method is to monitor.
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