JP5904608B2 - Vehicle motion estimation device and cargo handling vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、カメラを用いて車両本体の動作態様を推定する車両動作推定装置およびこの装置を備える荷役車両に関するものである。 The present invention relates to a vehicle motion estimation device that estimates a motion mode of a vehicle body using a camera, and a cargo handling vehicle including the device.
近年、一般的な乗用車において、車両の前方または後方の画像をカメラで撮影し、その映像を運転支援等に利用することが行われている。また、カメラによって撮影された画像に基づいて、車両の走行速度および走行方向を含む動作態様を推定する装置が開発されている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, in general passenger cars, a front or rear image of a vehicle is taken with a camera, and the video is used for driving assistance or the like. Moreover, an apparatus for estimating an operation mode including a traveling speed and a traveling direction of a vehicle based on an image photographed by a camera has been developed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、移動体に設けられたカメラで路面を撮影し、当該カメラで撮影されたカメラ画像に基づいて、微小時間間隔Δtにおける移動体の移動量を表す変位ベクトルΔSを推定する移動量推定装置が記載されている。この移動量推定装置は、カメラ画像を、移動体の進行方向の単位ベクトルeに対して垂直な方向を法線方向とする平面Λ上の映像パターン(路面画像)に変換する幾何変換手段と、平面Λ上での映像パターン全体の移動量を表す変位ベクトルΔs1を算出する面上移動量算出手段と、変位ベクトルΔs1を移動体の移動量を表す変位ベクトルΔSに変換する移動量変換手段とを有している。また、特許文献1の[0038]には、計算コストを下げるために、路面画像をY軸に射影することによって路面画像を1次元パターンにして、その1次元パターンの軸方向への時間的な動きに基づいて移動量を推定することが記載されている。
In
しかし、特許文献1の移動量推定装置では、カメラ画像の全体に対して幾何変換を行うため、カメラ画像である二次元画像が大きくなると、移動体である車両本体の動作態様を推定するための負荷が大きくなる。また、二次元画像から変換された1次元パターンに基づいて車両本体の移動量を推定する構成によれば、動作態様を推定するための負荷を低減することはできるものの、車両本体の走行と旋回とを区別して推定することができなくなり、車両本体の動作態様を精度良く推定することができない。すなわち、車両本体の動作態様を推定するための負荷の低減と推定精度の向上との両立を図ることができないという問題があった。
However, since the movement amount estimation apparatus of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、カメラを用いた車両本体の動作態様の推定において、動作態様を推定するための負荷の低減と推定精度の向上との両立を図ることができる車両動作推定装置および荷役車両を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the estimation of the operation mode of the vehicle main body using a camera, to achieve both reduction of the load for estimating the operation mode and improvement of the estimation accuracy. It is an object of the present invention to provide a vehicle motion estimation device and a cargo handling vehicle that can perform a vehicle.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明の車両動作推定装置は、路面上を走行可能かつ旋回可能な車両本体の動作態様を推定する車両動作推定装置であって、被写体である前記路面を撮影することによって、前記車両本体の前後方向に対応する第1座標軸および前記車両本体の左右方向に対応する第2座標軸に沿って並ぶ複数の画素で構成された二次元画像を取得するカメラと、前記カメラで取得した前記二次元画像から、前記車両本体の左右方向の少なくとも一方において前記車両本体に並ぶ場所に対応する第1領域を抽出する第1領域抽出部と、前記カメラで取得した前記二次元画像から、前記車両本体の前後方向の少なくとも一方において前記車両本体に並ぶ場所に対応する第2領域を抽出する第2領域抽出部と、前記第1領域に含まれる被写体の変位量であって前記第1座標軸に平行な方向における変位量を算出する第1変位量算出部と、前記第2領域に含まれる被写体の変位量であって前記第2座標軸に平行な方向における変位量を算出する第2変位量算出部と、前記第1変位量算出部によって算出された変位量と、前記第2変位量算出部によって算出された変位量とに基づいて、前記車両本体の動作態様を推定する動作態様推定部とを備え、前記カメラは、鉛直方向から見て360°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成され、前記第1領域抽出部および前記第2領域抽出部が、同一の前記全方位カメラで取得した前記二次元画像から前記第1領域および前記第2領域を抽出することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the vehicle motion estimation device according to the first aspect of the present invention is a vehicle motion estimation device that estimates a motion mode of a vehicle body that can travel on a road surface and can turn, and is a subject. By capturing the road surface, a two-dimensional image composed of a plurality of pixels arranged along a first coordinate axis corresponding to the front-rear direction of the vehicle main body and a second coordinate axis corresponding to the left-right direction of the vehicle main body is acquired. Acquired by the camera, a first area extraction unit that extracts a first area corresponding to a location aligned with the vehicle body in at least one of the left and right directions of the vehicle body from the two-dimensional image acquired by the camera, and the camera A second region extraction unit that extracts a second region corresponding to a location on the vehicle body in at least one of the vehicle body in the front-rear direction of the vehicle body; A first displacement amount calculation unit that calculates a displacement amount of a subject included in a region and in a direction parallel to the first coordinate axis; and a displacement amount of a subject included in the second region and the second displacement amount. Based on a second displacement amount calculator that calculates a displacement amount in a direction parallel to the coordinate axis, a displacement amount calculated by the first displacement amount calculator, and a displacement amount calculated by the second displacement amount calculator. And an operation mode estimation unit that estimates an operation mode of the vehicle body , wherein the camera is configured by an omnidirectional camera capable of capturing a 360 ° range when viewed from the vertical direction, and the first region extraction unit and The second region extraction unit extracts the first region and the second region from the two-dimensional image acquired by the same omnidirectional camera .
また、請求項2に記載の車両動作推定装置は、請求項1に記載の車両動作推定装置において、前記第1領域抽出部および前記第2領域抽出部は、前記二次元画像において前記第1座標軸に平行な2辺と前記第2座標軸に平行な2辺とによって囲まれる矩形状領域を抽出することを特徴とする。
Further, the vehicle motion estimation device according to
また、請求項3に記載の車両動作推定装置は、請求項1または2に記載の車両動作推定装置において、前記動作態様推定部は、前記第1変位量算出部によって算出された変位量が所定の停止判定量であるとき、前記車両本体が前記前後方向に走行せずに停止していると推定することを特徴とする。
The vehicle motion estimation apparatus according to
また、請求項4に記載の車両動作推定装置は、請求項3に記載の車両動作推定装置において、前記動作態様推定部は、前記第1変位量算出部によって算出された変位量が所定の停止判定量でなく、かつ、前記第1変位量算出部によって算出された変位量に対する前記第2変位量算出部によって算出された変位量の割合が所定の判定境界値未満であるとき、前記車両本体が前方または後方に走行していると推定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle motion estimation apparatus according to the third aspect, wherein the motion mode estimation unit is configured such that the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit is a predetermined stop. When the vehicle body is not a determination amount and the ratio of the displacement amount calculated by the second displacement amount calculation unit to the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit is less than a predetermined determination boundary value Is estimated to be traveling forward or backward.
また、請求項5に記載の車両動作推定装置は、請求項3または4に記載の車両動作推定装置において、前記動作態様推定部は、前記第1変位量算出部によって算出された変位量が所定の停止判定量でなく、かつ、前記第1変位量算出部によって算出された変位量に対する前記第2変位量算出部によって算出された変位量の割合が所定の判定境界値以上であるとき、前記車両本体が右方または左方に旋回していると推定することを特徴とする。
The vehicle motion estimation apparatus according to claim 5 is the vehicle motion estimation apparatus according to
また、請求項6に記載の荷役車両は、ヘッドガードが設けられた前記車両本体と、請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両動作推定装置とを備える荷役車両であって、前記カメラは、前記ヘッドガードに設けられていることを特徴とする。
A cargo handling vehicle according to claim 6 is a cargo handling vehicle comprising the vehicle main body provided with a head guard, and the vehicle operation estimation device according to any one of
本発明によれば、カメラを用いた車両本体の動作態様の推定において、動作態様を推定するための負荷の低減と推定精度の向上との両立を図ることができる車両動作推定装置および荷役車両を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a vehicle motion estimation device and a cargo handling vehicle capable of achieving both reduction of a load for estimating a motion mode and improvement of estimation accuracy in estimation of a motion mode of a vehicle body using a camera. Can be provided.
図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。なお、図面において、矢印Xで示す前後方向Xと、矢印Yで示す左右方向Yと、矢印Zで示す上下方向Zとは、互いに直交する方向である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, a front-rear direction X indicated by an arrow X, a left-right direction Y indicated by an arrow Y, and a vertical direction Z indicated by an arrow Z are directions orthogonal to each other.
図1に示すように、リーチ式のフォークリフト1は、車両本体10、走行装置20、荷役装置30、操作装置40、およびカメラ50等を備えた荷役車両である。
車両本体10は、走行装置20および荷役装置30の動力源であるバッテリー(図示略)を収納する。また、車両本体10には、フォークリフト1を運転するオペレータ(図示略)が搭乗する搭乗部11と、搭乗部11の上方に配置されたヘッドガード12とが設けられている。ヘッドガード12は、格子状の構造物により構成されており、車両本体10に立たせて設けられたステー12Aにより支持されている。なお、図1(B)においては、ヘッドガード12の図示は省略されている。車両本体10は、走行装置20が動作することによって、路面S上を走行可能かつ旋回可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the reach-
The vehicle
走行装置20は、前輪21、後輪22、後輪22を駆動させる走行用モーター(図示略)、および後輪22の向きを変える転舵装置(図示略)等を備えている。また、荷役装置30は、車両本体10の前方に設けられており、上下方向Zに伸縮可能なマスト31と、マスト31に沿って昇降可能なフォーク32とを備えている。走行装置20および荷役装置30は、操作装置40を用いて入力されるオペレータからの指示に基づいて動作する。
The traveling
操作装置40は、車両本体10に設けられており、ステアリングハンドル41、および走行用レバー42等を備えている。オペレータがステアリングハンドル41を回転させると、後輪22の向きを変える指示がフォークリフト1に入力される。また、オペレータが走行用レバー42を前方または後方へ傾けると、後輪22を駆動する指示がフォークリフト1に入力される。
The
カメラ50は、ヘッドガード12に設けられており、鉛直方向から見て360°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成されている。カメラ50は、搭乗部11の上方から、カメラ50の下方に存在する被写体である路面S等を撮影する。カメラ50は、路面Sをカラーで撮影し、互いに直交する第1座標軸および第2座標軸に沿って並ぶ複数の画素で構成された二次元画像を取得する。カメラ50は、路面Sが写った上記画像を微小時間間隔(例えば約33ミリ秒間隔)で繰り返し取得する。
The
図2を参照して、カメラ50で取得した二次元画像(以下、「カメラ画像」という)から車両本体10の動作態様を推定するための構成を説明する。
図2に示すように、フォークリフト1は、車両動作推定装置2、制御部71、記憶部72、および表示部73を備えている。
With reference to FIG. 2, the structure for estimating the operation | movement aspect of the vehicle
As shown in FIG. 2, the
車両動作推定装置2は、カメラ50、前処理部61、第1領域抽出部62A、第2領域抽出部62B、第1変位量算出部63A、第2変位量算出部63B、および動作態様推定部64により構成されている。車両動作推定装置2は、カメラ50を用いて車両本体10の動作態様を推定する。
The vehicle
前処理部61は、カメラ画像に対して所定の前処理を施す集積回路により構成される。前処理部61は、カメラ画像に係る画像データに対して、カラー画像をグレースケール画像に変換する処理等を施す。グレースケール画像を構成する画素の各々は、例えば0〜255の範囲に含まれる画素値を有している。画素値は階調度を表す。
The preprocessing
第1領域抽出部62Aおよび第2領域抽出部62Bは、カメラ画像に係る画像データを部分的に抽出する集積回路により構成される。第1領域抽出部62Aは、カメラ画像の一部分である第1領域W1(図3参照)をカメラ画像から抽出し、第2領域抽出部62Bは、カメラ画像の一部分である第2領域W2(図3参照)をカメラ画像から抽出する。すなわち、第1領域抽出部62Aは、第1領域W1に含まれている被写体に係る画像データを抽出し、第2領域抽出部62Bは、第2領域W2に含まれている被写体に係る画像データを抽出する。第1領域W1および第2領域W2については、図3を用いて後述する。
The first
第1変位量算出部63Aおよび第2変位量算出部63Bは、微小時間間隔をあけて取得した2つのカメラ画像に係る画像データに基づいて、被写体の変位量を算出する集積回路により構成される。第1変位量算出部63Aは、第1領域W1に含まれる被写体の変位量であってカメラ画像の第1座標軸に平行な方向における変位量(以下、「シフト量Δx」という)を算出し、第2変位量算出部63Bは、第2領域W2に含まれる被写体の変位量であってカメラ画像の第2座標軸に平行な方向における変位量(以下、「シフト量Δy」という)を算出する。シフト量Δx,Δy、並びにシフト量Δx,Δyの具体的な算出方法については、図4および図5を用いて後述する。
The first displacement
動作態様推定部64(以下、「推定部64」という)は、第1変位量算出部63Aによって算出されたシフト量Δxと、第2変位量算出部63Bによって算出されたシフト量Δyとに基づいて、車両本体10の動作態様を推定する集積回路により構成される。具体的には、推定部64は、シフト量Δx,Δyに基づいて、車両本体10の動作態様が下記の態様1〜5のいずれかであることを判定する。
[態様1]車両本体10が停止している
[態様2]車両本体10が前進している
[態様3]車両本体10が後進している
[態様4]車両本体10が右方に旋回している
[態様5]車両本体10が左方に旋回している
シフト量Δx,Δyに基づく車両本体10の動作態様の具体的な推定方法については、図6を用いて後述する。また、推定部64は、車両本体10が前進または後進していると推定したとき、シフト量Δxに基づいて、車両本体10の走行速度を推定する。車両本体10の走行速度は、シフト量Δxと所定の速度変換レートとの積を算出することにより推定される。
The motion mode estimation unit 64 (hereinafter referred to as “
[Aspect 1] The vehicle
制御部71は、車両動作推定装置2によって推定された車両動作10の動作態様等に基づいて、記憶部72および表示部73を制御する集積回路により構成される。具体的には、制御部71は、車両本体10の動作態様および走行速度を、記憶部72に記憶させるとともに表示部73に表示させる。また、制御部71は、記憶部72に記憶させた車両本体10の走行速度、すなわち車両動作推定装置2によって推定された車両本体10の過去の走行速度に基づいて、車両本体10の平均走行速度を算出するとともに、当該平均走行速度を表示部73に表示させる。
The
記憶部72は、車両動作推定装置2によって推定された車両本体10の動作態様および走行速度を記憶するメモリにより構成される。また、表示部73は、車両動作推定装置2によって推定された車両本体10の走行速度を表示するディスプレイにより構成されている。
The
図3を参照して、カメラ画像、第1領域W1および第2領域W2を説明する。
カメラ画像は、第1座標軸としてのx軸および第2座標軸としてのy軸に沿って並ぶ複数の画素で構成される。x軸は、車両本体10の前後方向Xに対応しており、y軸は、車両本体10の左右方向Yに対応している。
With reference to FIG. 3, the camera image, the first region W1, and the second region W2 will be described.
The camera image is composed of a plurality of pixels arranged along the x-axis as the first coordinate axis and the y-axis as the second coordinate axis. The x-axis corresponds to the front-rear direction X of the vehicle
カメラ画像の中央には、ヘッドガード12の下方に位置する搭乗部11に搭乗しているオペレータが写る。また、カメラ画像には、車両本体10が走行する路面Sが写るとともに、ヘッドガード12、ステー12A、およびマスト31等のフォークリフト1の一部が写る。
In the center of the camera image, an operator who is on
第1領域W1および第2領域W2の各々は、カメラ画像において路面Sが写る領域であって、カメラ画像においてx軸に平行な2辺とy軸に平行な2辺とによって囲まれる矩形状領域である。第1領域W1および第2領域W2は、カメラ画像に含まれ互いに離れている。第1領域W1は、車両本体10の左方において車両本体10に並ぶ場所に対応しており、第2領域W2は、車両本体10の後方において車両本体10に並ぶ場所に対応している。
Each of the first region W1 and the second region W2 is a region where the road surface S is reflected in the camera image, and is a rectangular region surrounded by two sides parallel to the x axis and two sides parallel to the y axis in the camera image. It is. The first area W1 and the second area W2 are included in the camera image and are separated from each other. The first region W1 corresponds to a place aligned with the vehicle
図4および図5を参照して、シフト量Δx,Δy、およびシフト量Δx,Δyの具体的な算出方法について説明する。なお、図4および図5において、路面Sにおける第1領域W1および第2領域W2に対応する場所は、矩形状に簡略化されている。車両本体10の動作に伴って路面Sにおける第1領域W1および第2領域W2に対応する場所は変化するが、カメラ画像における第1領域W1および第2領域W2の位置は変化しない。
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, a specific calculation method of the shift amounts Δx and Δy and the shift amounts Δx and Δy will be described. 4 and 5, the locations corresponding to the first region W1 and the second region W2 on the road surface S are simplified to a rectangular shape. As the
シフト量Δxは、第1領域W1に含まれる被写体がx軸に平行な方向に動いた度合いを表し、例えば、図4および図5における仮想点Pxの車両本体10に対する相対的な移動量を表す。また、シフト量Δyは、第2領域W2に含まれる被写体がy軸に平行な方向に動いた度合いを表し、例えば、図4および図5における仮想点Pyの車両本体10に対する相対的な移動量を表す。
The shift amount Δx represents the degree to which the subject included in the first region W1 has moved in the direction parallel to the x axis, and represents, for example, the relative movement amount of the virtual point Px in FIGS. 4 and 5 with respect to the
図4を参照して、車両本体10が前方に走行したときに生じるシフト量Δxを説明する。図4(A)は、車両本体10が前進する直前の様子を示しており、図4(B)は、車両本体10が前進した直後の様子を示している。図4(A)および図4(B)に示すように車両本体10が前進すると、カメラ画像に含まれる第1領域W1において、被写体である仮想点Pxの位置がx軸に平行な方向に変化する。図4(A)の仮想点Pxを「仮想点Px1」とし、図4(B)の仮想点Pxを「仮想点Px2」としたとき、図4(C)に示すように、シフト量Δxは、第1領域W1内での仮想点Px1と仮想点Px2とのx軸に平行な方向における間隔を表す。なお、図4(A)の仮想点Pyを「仮想点Py1」とし、図4(B)の仮想点Pyを「仮想点Py2」としたとき、図4(C)に示すように、第2領域W2内での仮想点Py1と仮想点Py2とのy軸に平行な方向における間隔は生じないため、シフト量Δyは0である。車両本体10が前方に走行したときのシフト量Δxは、正の値で表すことができ、車両本体10が後方に走行したときのシフト量Δxは、負の値で表すことができる。
With reference to FIG. 4, the shift amount Δx generated when the
次に、図5を参照して、車両本体10が右方に旋回したときに生じるシフト量Δx,Δyを説明する。図5(A)は、車両本体10が右方に旋回する直前の様子を示しており、図5(B)は、車両本体10が右方に旋回した直後の様子を示している。図5(A)および図5(B)に示すように車両本体10が右方に旋回すると、カメラ画像に含まれる第1領域W1において、被写体である仮想点Pxの位置が変化するとともに、カメラ画像に含まれる第2領域W2において、被写体である仮想点Pyの位置が変化する。図5(A)の仮想点Pxを「仮想点Px3」とし、図5(B)の仮想点Pxを「仮想点Px4」としたとき、シフト量Δxは、図5(C)に示すように、第1領域W1内での仮想点Px3と仮想点Px4とのx軸に平行な方向における間隔を表す。また、図5(A)の仮想点Pyを「仮想点Py3」とし、図5(B)の仮想点Pyを「仮想点Py4」としたとき、シフト量Δyは、図5(C)に示すように、第2領域W2内での仮想点Py3と仮想点Py4とのy軸に平行な方向における間隔を表す。車両本体10が右方に旋回したときのシフト量Δx,Δyは、それぞれ正の値で表すことができ、車両本体10が左方に旋回したときのシフト量Δx,Δyは、それぞれ負の値で表すことができる。
Next, the shift amounts Δx and Δy that occur when the
以上のように、シフト量Δxは仮想点Pxのx座標の変位量で表すことができ、シフト量Δyは仮想点Pyのy座標の変位量で表すことができ、シフト量Δx,Δyは、画素数によって表すことができる。シフト量Δxを算出するために、第1変位量算出部63Aは、微小時間間隔で抽出された2つの第1領域W1に写る被写体を合致させることを試みる。具体的には、第1変位量算出部63Aは、2つの第1領域W1のうち一方をx軸に平行な方向に移動させて、2つの第1領域W1に写る被写体の一致度を算出する。そして、第1変位量算出部63Aは、被写体の一致度が高くなる第1領域W1の移動量をシフト量Δxとする。また、上記シフト量Δyを算出するために、第2変位量算出部63Bは、微小時間間隔で抽出された2つの第2領域W2に写る被写体を合致させることを試みる。具体的には、第2変位量算出部63Bは、2つの第2領域W2のうち一方をy軸に平行な方向に移動させて、2つの第2領域W2に写る被写体の一致度を算出する。そして、第2変位量算出部63Bは、被写体の一致度が高くなる第2領域W2の移動量をシフト量Δyとする。2つの第1領域W1または2つの第2領域W2に写る被写体の一致度は、各画素値の差に基づいて算出することができる。また、第1変位量算出部63Aおよび第2変位量算出部63Bは、被写体を合致させることができないとき、すなわち被写体の一致度が低ければ、シフト量Δx,Δyとして無効値(例えば、99)を算出する。
As described above, the shift amount Δx can be represented by the displacement amount of the x coordinate of the virtual point Px, the shift amount Δy can be represented by the displacement amount of the y coordinate of the virtual point Py, and the shift amounts Δx and Δy are It can be represented by the number of pixels. In order to calculate the shift amount Δx, the first displacement
図6を参照して、シフト量Δx,Δyに基づく車両本体10の動作態様の具体的な推定方法について説明する。
シフト量Δx,Δyの組み合わせによって表現される座標(以下、「シフト量座標」という)が、図6に示す停止判定領域に位置する場合、車両本体10が停止していると推定される。また、シフト量座標が、図6に示す前進判定領域に位置する場合、車両本体10が前進していると推定され、図6に示す後進判定領域に位置する場合、車両本体10が後進していると推定される。また、シフト量座標が、図6に示す右旋回判定領域に位置する場合、車両本体10が右方に旋回していると推定され、図6に示す左旋回判定領域に位置する場合、車両本体10が左方に旋回していると推定される。
With reference to FIG. 6, the specific estimation method of the operation | movement aspect of the vehicle
When the coordinates expressed by the combination of the shift amounts Δx and Δy (hereinafter referred to as “shift amount coordinates”) are located in the stop determination region shown in FIG. 6, it is estimated that the
具体的には、推定部64は、シフト量Δxが所定の停止判定量である0であるとき、シフト量Δyに関わらず、車両本体10が前後方向Xに走行せずに停止していると推定する。また、推定部64は、シフト量Δx,Δyが有効値であること、並びにシフト量Δxが停止判定量でないことを前提として、下記の条件1〜5のいずれが成立するかを判断することによって、車両本体10の動作態様を推定する。なお、シフト量Δxの有効値は、xmn〜xmx(図6参照)の範囲に含まれ値であって、シフト量Δyの有効値は、ymn〜ymx(図6参照)の範囲に含まれる値である。また、下記の条件1〜5において、所定の直進判定量は−ya〜+ya(図6参照)の範囲に含まれる値であり、ターンレートはシフト量Δxに対するシフト量Δyの割合(すなわち、Δy/Δx)であり、所定の判定下限値は−0.5であり、所定の判定境界値は0.5であり、所定の判定上限値は1.5である。
[条件1]シフト量Δxが正の値であり、かつ、シフト量Δyが直進判定量である
[条件2]シフト量Δxが正の値であり、かつ、ターンレートが判定下限値以上であり、かつ、ターンレートが判定境界値未満である
[条件3]シフト量Δxが正の値であり、かつ、シフト量Δyが直進判定値ではなく、かつ、ターンレートが判定境界値以上であり、かつ、ターンレートが判定上限値以下である
[条件4]シフト量Δxが負の値であり、かつ、シフト量Δyが直進判定量である
[条件5]シフト量Δxが負の値であり、かつ、ターンレートが判定下限値以上であり、かつ、ターンレートが判定境界値未満である
[条件6]シフト量Δxが負の値であり、かつ、シフト量Δyが直進判定値ではなく、かつ、ターンレートが判定境界値以上であり、かつ、ターンレートが判定上限値以下である
Specifically, when the shift amount Δx is 0, which is a predetermined stop determination amount, the estimating
[Condition 1] The shift amount Δx is a positive value, and the shift amount Δy is a straight traveling determination amount. [Condition 2] The shift amount Δx is a positive value, and the turn rate is greater than or equal to the determination lower limit value. And the turn rate is less than the determination boundary value [Condition 3] The shift amount Δx is a positive value, the shift amount Δy is not a straight-ahead determination value, and the turn rate is greater than or equal to the determination boundary value. [Condition 4] The turn rate is equal to or less than the determination upper limit [Condition 4] The shift amount Δx is a negative value, and the shift amount Δy is a straight travel determination amount. [Condition 5] The shift amount Δx is a negative value. The turn rate is equal to or greater than the determination lower limit value, and the turn rate is less than the determination boundary value. [Condition 6] The shift amount Δx is a negative value, and the shift amount Δy is not a straight traveling determination value. , The turn rate is equal to or higher than the judgment boundary value, and Turn rate is below the determination limit
推定部64は、条件1または条件2が成立するとき、車両本体10が前進していると推定し、条件3が成立するとき、車両本体10が右方に旋回していると推定する。また、推定部64は、条件4または条件5が成立するとき、車両本体10が後進していると推定し、条件6が成立するとき、車両本体10が左方に旋回していると推定する。xmn〜xmxの範囲およびymn〜ymxの範囲は、例えば−20〜+20[単位:ピクセル]の範囲である。また、直進判定量である−ya〜+yaの範囲は、例えば−3〜+3[単位:ピクセル]の範囲である。車両本体10が前進または後進していることは、シフト量Δyだけでなくターンレートにも基づいて推定されるため、図6に示すように、シフト量Δxがxmn〜−xaの範囲および+xa〜xmxの範囲においては、シフト量Δyが直進判定量でないとき(すなわちシフト量Δyが−ya〜+yaの範囲に含まれないとき)も、車両本体10は前進または後進していると推定されることもある。
The
図7および図8を参照して、車両動作推定装置2が行う車両動作推定処理の流れを説明する。なお、図7に示す車両動作推定処理は、微小時間間隔で取得された2つの二次元画像から、第1領域W1および第2領域W2が抽出されたことを前提としてスタートする。
With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the flow of the vehicle motion estimation process performed by the vehicle
図7に示すように、第1変位量算出部63Aおよび第2変位量算出部63Bが、シフト量Δx,Δyを算出し(ステップS10)、次いで、推定部64が、シフト量Δxが有効値であるか否かを判断する(ステップS1)。シフト量Δxが無効値であるとステップS1で判断された場合、後述するステップS31の処理が行われる。
As shown in FIG. 7, the first displacement
シフト量Δxが有効値であるとステップS1で判断された場合、推定部64は、シフト量Δxが停止判定量であるか否かを判断する(ステップS2)。シフト量Δxが停止判定量であるとステップS2で判断された場合、推定部64は、車両本体10が停止していると推定する(ステップS11)。
When it is determined in step S1 that the shift amount Δx is an effective value, the
シフト量Δxが停止判定量でないとステップS2で判断された場合、推定部64は、シフト量Δyが有効値であるか否かを判断する(ステップS3)。シフト量Δyが無効値であるとステップS3で判断された場合、後述するステップS31の処理が行われる。
When it is determined in step S2 that the shift amount Δx is not the stop determination amount, the
シフト量Δyが有効値であるとステップS3で判断された場合、推定部64は、シフト量Δyが直進判定量であるか否かを判断する(ステップS4)。シフト量Δyが直進判定量であるとステップS4で判断された場合、後述するステップS8の処理が行われる。
When it is determined in step S3 that the shift amount Δy is an effective value, the
シフト量Δyが直進判定量でないとステップS4で判断された場合、推定部64は、ターンレートが旋回判定量であるか否かを判断する(ステップS5)。旋回判定量は、上述の判定境界値から判定上限値までの範囲、すなわち0.5〜1.5の範囲に含まれる値である。ターンレートが旋回判定量でないとステップS5で判断された場合、すなわちターンレートが0.5〜1.5に含まれないと判断された場合、後述するステップS7の処理が行われる。
When it is determined in step S4 that the shift amount Δy is not the straight traveling determination amount, the
ターンレートが旋回判定量であるとステップS5で判断された場合、すなわちターンレートが0.5〜1.5に含まれると判断された場合、推定部64は、シフト量Δxが正の値であるか否かを判断する(ステップS6)。シフト量Δxが正の値であるとステップS6で判断された場合、推定部64は、車両本体10が右方に旋回していると推定する(ステップS12)。一方、シフト量Δxが負の値であるとステップS6で判断された場合、推定部64は、車両本体10が左方に旋回していると推定する(ステップS13)。
When it is determined in step S5 that the turn rate is the turning determination amount, that is, when it is determined that the turn rate is included in 0.5 to 1.5, the
図8に示すように、ターンレートが旋回判定量でないとステップS5で判断された場合、推定部64は、ターンレートが微旋回判定量であるか否かを判断する(ステップS7)。微旋回判定量は、上述の判定下限値から判定境界値までの範囲、すなわち−0.5〜0.5の範囲に含まれる値である。ターンレートが微旋回判定量でないとステップS7で判断された場合、すなわちターンレートが−0.5〜0.5に含まれないと判断された場合、後述するステップS31の処理が行われる。
As shown in FIG. 8, when it is determined in step S5 that the turn rate is not the turn determination amount, the
シフト量Δyが直進判定量であるとステップS4で判断された場合、並びに、ターンレートが微旋回判定量であるとステップS7で判断された場合、すなわちターンレートが−0.5〜0.5に含まれると判断された場合、推定部64は、シフト量Δxが正の値であるか否かを判断する(ステップS8)。シフト量Δxが正の値であるとステップS8で判断された場合、推定部64は、車両本体10が前進していると推定する(ステップS14)。一方、シフト量Δxが負の値であるとステップS8で判断された場合、推定部64は、車両本体10が後進していると推定する(ステップS15)。
If it is determined in step S4 that the shift amount Δy is a straight travel determination amount, and if it is determined in step S7 that the turn rate is a slight turn determination amount, that is, the turn rate is -0.5 to 0.5. When it is determined that the shift amount Δx is included, the
そして、車両本体10が前進または後進しているとステップS14,S15で推定された場合、推定部64は、シフト量Δxに基づいて車両本体10の走行速度を推定する(ステップS21)。
If it is estimated in steps S14 and S15 that the
シフト量Δxまたはシフト量Δyが無効値であるとステップS1,S3で判断された場合、並びに、ターンレートが微旋回判定量であるとステップS7で判断された場合、推定部64は、ステップS10において算出されたシフト量Δx,Δyに基づく車両本体10の動作態様を推定することを禁止する。この場合、推定部64は車両本体10の動作態様は変化していないものと推定する。すなわち、シフト量座標が図6に示す停止判定領域、前進判定領域、後進判定領域、右旋回判定領域、および左旋回判定領域のいずれの領域にも位置しないシフト量Δx,Δyに基づいては、車両本体10の動作態様の推定が行われない。
When it is determined in steps S1 and S3 that the shift amount Δx or the shift amount Δy is an invalid value, and when it is determined in step S7 that the turn rate is a slight turning determination amount, the
上記実施形態においては以下の効果が得られる。
(1)車両動作推定装置2は、カメラ50と、第1領域抽出部62Aと、第2領域抽出部62Bと、第1変位量算出部63Aと、第2変位量算出部63Bと、動作態様推定部64とを備える。この構成によれば、カメラ50で取得した二次元画像の一部分である第1領域W1および第2領域W2に含まれる被写体の変位量(シフト量Δx,Δy)に基づいて車両本体10の動作態様が推定されるため、二次元画像の全体の変位量に基づいて車両本体10の動作態様が推定される構成に比べて、車両本体10の動作態様を推定するための負荷を低減することが可能である。また、第1座標軸(x軸)に平行な方向における変位量(シフト量Δx)と第2座標軸(y軸)に平行な方向における変位量(シフト量Δy)とに基づいて車両本体10の動作態様が推定されるため、二次元画像から変換された一次元パターンに基づいて車両本体10の動作態様が推定される構成に比べて、車両本体10の動作態様を精度良く推定することができる。したがって、車両本体10の動作態様を推定するための負荷の低減と推定精度の向上との両立を図ることができる。これによって、GPSや無線設備を用いずに、倉庫内においても車両本体10の位置および走行速度の情報を得ることが可能となる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The vehicle
(2)第1領域抽出部62Aおよび第2領域抽出部62Bは、二次元画像において第1座標軸(x軸)に平行な2辺と第2座標軸(y軸)に平行な2辺とによって囲まれる矩形状領域(第1領域W1および第2領域W2)を抽出する。この構成によれば、第1領域W1に含まれる被写体の変位量であって第1座標軸に平行な方向における変位量(シフト量Δx)、および第2領域W2に含まれる被写体の変位量であって第2座標軸に平行な方向における変位量(シフト量Δy)を、簡易な演算で算出することが可能となる。
(2) The first
(3)動作態様推定部64は、第1変位量算出部63Aによって算出された変位量(シフト量Δx)が所定の停止判定量(0)であるとき、車両本体10が前後方向Xに走行せずに停止していると推定する。この構成によれば、第2領域W2に含まれる被写体の変位量(シフト量Δy)を精度良く算出することができない場合であっても、車両本体10が停止しているか否かを第1領域W1に含まれる被写体の変位量に基づいて推定することができる。
(3) When the displacement amount (shift amount Δx) calculated by the first displacement
(4)動作態様推定部64は、第1変位量算出部63Aによって算出された変位量(シフト量Δx)が所定の停止判定量(0)でなく、かつ、第1変位量算出部63Aによって算出された変位量に対する第2変位量算出部63Bによって算出された変位量(シフト量Δy)の割合(ターンレート)が所定の判定境界値未満であるとき、車両本体10が前方または後方に走行していると推定する。この構成によれば、第1座標軸(x軸)に平行な方向における被写体の変位量が、第2座標軸(y軸)に平行な方向における被写体の変位量に比べて十分大きくなることによって、車両本体10が前方または後方に走行してるいことを推定することができる。
(4) The motion
(5)動作態様推定部64は、第1変位量算出部63Aによって算出された変位量(シフト量Δx)が所定の停止判定量(0)でなく、かつ、第1変位量算出部63Aによって算出された変位量に対する第2変位量算出部63Bによって算出された変位量(シフト量Δy)の割合(ターンレート)が所定の判定境界値以上であるとき、車両本体10が右方または左方に旋回していると推定する。この構成によれば、第2座標軸(y軸)に平行な方向における被写体の変位量が増加することによって、車両本体10が右方または左方に旋回していることを推定することができる。
(5) The motion
(6)フォークリフト1は、車両本体10と、車両動作推定装置2とを備え、カメラ50は、ヘッドガード12に設けられ、鉛直方向から見て360°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成されている。この構成によれば、ヘッドガード12の下方をカメラ50で撮影することによって、複数のカメラを用いることなく、第1領域W1および第2領域W2に対応する場所を含んでいる広範囲の路面が写った二次元画像を取得することができる。
(6) The
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態の構成を適宜変更することもできる。例えば、上記構成を以下のように変更して実施することもでき、以下の変更を組み合わせることもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration of the above-described embodiment can be changed as appropriate. For example, the above configuration can be changed as follows, and the following changes can be combined.
・車両本体10の動作態様を推定するための負荷の低減と推定精度の向上との両立を図ることができるのであれば、車両動作推定処理の流れや、上記態様1〜5が推定されるための条件を適宜変更してもよい。例えば、停止判定量は、0を含む所定範囲に含まれる値であってもよく、判定下限値および判定境界値および判定上限値を適宜変更してもよく、直進判定量および旋回判定量および微旋回判定量の範囲を適宜変更してもよい。
If the reduction of the load for estimating the operation mode of the vehicle
・第1座標軸(x軸)に平行な方向における被写体の変位量を算出することができるのであれば、第1領域W1の配置および形状および大きさを適宜変更してもよい。また、第2座標軸(y軸)に平行な方向における被写体の変位量を算出することができるのであれば、第2領域W2の配置および形状および大きさを適宜変更してもよい。例えば、第1領域W1を、車両本体10の右方において車両本体10に並ぶ場所に対応させることもでき、第2領域W2を、車両本体10の前方において車両本体10に並ぶ場所に対応させることもできる。すなわち、第1領域抽出部62Aによって抽出される第1領域W1は、車両本体10の左右方向Yの少なくとも一方において車両本体10に並ぶ場所に対応していればよい。また、第2領域抽出部62Bによって抽出される第2領域W2は、車両本体10の前後方向Xの少なくとも一方において車両本体10に並ぶ場所に対応していればよい。
If the amount of displacement of the subject in the direction parallel to the first coordinate axis (x axis) can be calculated, the arrangement, shape, and size of the first region W1 may be changed as appropriate. In addition, the arrangement, shape, and size of the second region W2 may be appropriately changed as long as the amount of displacement of the subject in the direction parallel to the second coordinate axis (y-axis) can be calculated. For example, the first region W1 can be made to correspond to a place aligned with the
・被写体である路面Sを撮影することができるのであれば、カメラ50に係る構成を適宜変更してもよい。例えば、カメラ50の配置および個数を変更することもできる。また、カメラ50を、全方位カメラ以外のカメラにより構成することもできる。
If the road surface S that is the subject can be photographed, the configuration related to the
・フォークリフト1の車両本体10および走行装置20および荷役装置30および操作装置40に係る構成を適宜変更することもできる。例えば、カウンターバランス式のフォークリフトに本発明を適用することもでき、フォーク32を備えない荷役車両に本発明を適用することもできる。
-The structure which concerns on the vehicle
1 フォークリフト(荷役車両)
2 車両動作推定装置
10 車両本体
11 搭乗部
12 ヘッドガード
20 走行装置
21 前輪
22 後輪
30 荷役装置
31 マスト
32 フォーク
40 操作装置
41 ステアリングハンドル
42 走行用レバー
50 カメラ
61 前処理部
62A 第1領域抽出部
62B 第2領域抽出部
63A 第1変位量算出部
63B 第2変位量算出部
64 動作態様推定部
71 制御部
72 記憶部
73 表示部
S 路面(被写体)
W1 第1領域
W2 第2領域
X 前後方向
Y 左右方向
Z 上下方向
Δx シフト量(第1領域に含まれる被写体の変位量であって第1座標軸に平行な方向における変位量)
Δy シフト量(第2領域に含まれる被写体の変位量であって第2座標軸に平行な方向における変位量)
1 Forklift (handling vehicle)
2 Vehicle
W1 First region W2 Second region X Front-rear direction Y Left-right direction Z Vertical direction Δx Shift amount (displacement amount of the subject included in the first region and in a direction parallel to the first coordinate axis)
Δy shift amount (displacement amount of the subject included in the second region and displacement amount in a direction parallel to the second coordinate axis)
Claims (6)
被写体である前記路面を撮影することによって、前記車両本体の前後方向に対応する第1座標軸および前記車両本体の左右方向に対応する第2座標軸に沿って並ぶ複数の画素で構成された二次元画像を取得するカメラと、
前記カメラで取得した前記二次元画像から、前記車両本体の左右方向の少なくとも一方において前記車両本体に並ぶ場所に対応する第1領域を抽出する第1領域抽出部と、
前記カメラで取得した前記二次元画像から、前記車両本体の前後方向の少なくとも一方において前記車両本体に並ぶ場所に対応する第2領域を抽出する第2領域抽出部と、
前記第1領域に含まれる被写体の変位量であって前記第1座標軸に平行な方向における変位量を算出する第1変位量算出部と、
前記第2領域に含まれる被写体の変位量であって前記第2座標軸に平行な方向における変位量を算出する第2変位量算出部と、
前記第1変位量算出部によって算出された変位量と、前記第2変位量算出部によって算出された変位量とに基づいて、前記車両本体の動作態様を推定する動作態様推定部とを備え、
前記カメラは、鉛直方向から見て360°の範囲を撮影可能な全方位カメラにより構成され、
前記第1領域抽出部および前記第2領域抽出部が、同一の前記全方位カメラで取得した前記二次元画像から前記第1領域および前記第2領域を抽出する
ことを特徴とする車両動作推定装置。 A vehicle motion estimation device for estimating an operation mode of a vehicle main body capable of traveling and turning on a road surface,
A two-dimensional image composed of a plurality of pixels lined up along a first coordinate axis corresponding to the front-rear direction of the vehicle body and a second coordinate axis corresponding to the left-right direction of the vehicle body by photographing the road surface that is the subject With a camera to get
A first region extraction unit that extracts a first region corresponding to a location on the vehicle main body in at least one of the left and right directions of the vehicle main body from the two-dimensional image acquired by the camera;
A second region extraction unit that extracts a second region corresponding to a location on the vehicle main body in at least one of the front and rear directions of the vehicle main body from the two-dimensional image acquired by the camera;
A first displacement amount calculation unit for calculating a displacement amount of a subject included in the first region and in a direction parallel to the first coordinate axis;
A second displacement amount calculation unit for calculating a displacement amount of a subject included in the second region and in a direction parallel to the second coordinate axis;
An operation mode estimation unit that estimates an operation mode of the vehicle body based on the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit and the displacement amount calculated by the second displacement amount calculation unit ;
The camera is composed of an omnidirectional camera capable of photographing a 360 ° range as viewed from the vertical direction,
The vehicle motion estimation device, wherein the first region extraction unit and the second region extraction unit extract the first region and the second region from the two-dimensional image acquired by the same omnidirectional camera. .
ことを特徴とする請求項1に記載の車両動作推定装置。 The first region extraction unit and the second region extraction unit extract a rectangular region surrounded by two sides parallel to the first coordinate axis and two sides parallel to the second coordinate axis in the two-dimensional image. The vehicle motion estimation apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両動作推定装置。 The operation mode estimation unit estimates that the vehicle main body is stopped without traveling in the front-rear direction when the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit is a predetermined stop determination amount. The vehicle motion estimation apparatus according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項3に記載の車両動作推定装置。 The operation mode estimation unit is configured such that the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit is not a predetermined stop determination amount and the second displacement amount with respect to the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit. The vehicle motion estimation according to claim 3, wherein when the ratio of the displacement amount calculated by the calculation unit is less than a predetermined determination boundary value, it is estimated that the vehicle body is traveling forward or backward. apparatus.
ことを特徴とする請求項3または4に記載の車両動作推定装置。 The operation mode estimation unit is configured such that the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit is not a predetermined stop determination amount and the second displacement amount with respect to the displacement amount calculated by the first displacement amount calculation unit. The vehicle body is estimated to be turning right or left when the ratio of the amount of displacement calculated by the calculation unit is equal to or greater than a predetermined determination boundary value. Vehicle motion estimation device.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両動作推定装置とを備える荷役車両であって、
前記カメラは、前記ヘッドガードに設けられている
ことを特徴とする荷役車両。 The vehicle body provided with a head guard;
A cargo handling vehicle comprising the vehicle motion estimation device according to any one of claims 1 to 5,
The cargo handling vehicle, wherein the camera is provided on the head guard.
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