JP6938080B2 - 塵芥収集車およびこれに装備された人物認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、塵芥収集車の後部に設けられた塵芥投入口の近傍に居る作業者などを画像処理技術によって認識する人物認識装置に係り、特にカメラのレイアウトに関するものである。

従来より塵芥収集車においては、車台の後部に設けられた塵芥投入箱内に塵芥積込装置が装備されており、その塵芥投入箱内に塵芥投入口から投入される塵芥を回転板や積込板などによって掻き込んで、塵芥収容箱に積み込むようになっている。また、そうして塵芥投入口に塵芥を投入する作業者などが、不注意によって塵芥積込装置に巻き込まれることを防止するために、塵芥投入口の近傍の人物を監視する監視システムが種々、提案されている。

例えば特許文献１に記載の監視システムでは、塵芥投入箱の後方上部に撮像手段としてのカメラを配設して、下方の塵芥投入口およびその後方の所定エリアを撮影するようにしている。そして、塵芥積込装置の作動中に前記カメラによって撮影される画像において、予め設定されている進入禁止領域内に人物が侵入したと判定すれば、塵芥積込装置の作動を停止させる。

特許第４２８３５６８号公報

しかしながら、前記従来例の監視システムにおいては、カメラを斜め後方に傾斜させて配設し、その撮像レンズの光軸を鉛直下方から後方に大きく振り向けている。このため、撮影された画像においては塵芥投入口と後方の人物との間隔（前後方向の間隔）が一部、画面の奥行き方向に表れることになってしまい、この人物が塵芥投入口のすぐ近くにいるのか、離れているのか区別し難いという難がある。

すなわち、図９に一例を示すように、カメラＣの撮像レンズの光軸Ａが後方に大きく振り向けられ、鉛直下向きからの傾斜角度θが大きくなると、塵芥投入口の上方の危険なエリア（ハッチングで示す）に人物Ｈの頭部が入りかけていても、画像平面においては塵芥投入口の後縁部、即ち危険なエリアおよび安全なエリアの境界線Ｂと、人物の頭部との間に大きな間隔Ｄがあるように見えてしまうのである。

このように従来例の監視システムでは、人物が境界線を越えて危険なエリアに侵入したときに、その判定が遅れてしまい、塵芥積込装置の作動停止が間に合わなくなるおそれがある。一方で、そうならないように判定の基準を変更すると、人物が危険なエリアに侵入していないにも関わらず、侵入したと誤判定するようになって、不要な作動停止が頻発してしまい、利便性が損なわれるおそれがある。

かかる点に着目して本発明の目的は、カメラのレイアウトに工夫を凝らし、これにより撮影した画像から人物が塵芥投入口の近傍（前記危険なエリア）に居るか否か、より正確に判定できるようにすることである。

本発明の人物認識装置は、車台の後部に塵芥投入箱が設けられた塵芥収集車に装備され、車台の後部に塵芥投入箱が設けられた塵芥収集車に装備され、その塵芥投入箱の背面下部に開口する塵芥投入口近傍の人物を認識する人物認識装置であって、前記塵芥投入口の上方となる前記塵芥投入箱の背面上部の外面側には、前記背面上部から後方へ延びるステーが取り付けられ、前記ステーの先端部にはカメラが配設され、前記塵芥投入口は、昇降可能なテールゲートによって開閉され、前記テールゲートが前記塵芥投入箱の背面上部の内側に収納されるように開いた状態で、前記カメラによって撮影されて撮影範囲に前記塵芥投入口の後縁部全体が現れた画像データを入力し、当該画像において車両後端より前位置となる前記塵芥投入口の前記後縁部を境界として車両前方側に設定される危険なエリアに人物が居るか否か判定する画像処理装置を備え、前記カメラの撮像レンズの中心が平面視で塵芥投入口の前縁部またはそれよりも後方に位置するとともに前記撮像レンズの光軸が前記塵芥投入口を向くようにすることにより、前記危険なエリアの前記境界と当該境界より後方の人物との間隔が、ほぼそのまま前後方向の実際の間隔を表すように構成したことを特徴とする。

このように構成された人物認識装置では、塵芥投入口の上方に配設されたカメラの撮像レンズの中心が、平面視で塵芥投入口の前縁部またはそれよりも後方に位置しているので、ここから下方の塵芥投入口に向けた撮像レンズの光軸の方向は、従来例（特許文献１）に比べると鉛直下向きに近くなる。これにより、撮影される画像の奥行き方向が鉛直方向に近づき、この画像における塵芥投入口と後方の人物との前後方向の間隔が主に画像平面上に表れるようになる。

このため、前記画像のデータに基づき画像処理装置において、塵芥投入口に後方から近づいてきた人物が危険なエリアに侵入したか否か、従来よりも正確に判定することができるようになる。よって、その判定結果に基づいて塵芥積込装置の作動を停止させることにより、不要な作動停止の頻度を低下させつつ、作動停止の遅れを抑制して、安全性を十分に確保できる。

前記の人物認識装置において好ましいのは、前記撮像レンズの中心を、平面視で前記塵芥投入口の後縁部またはそれよりも前方に位置づけることであり、こうすれば、カメラが塵芥投入口の上方において塵芥投入箱から塵芥収集車の後方に大きく突出することがない。この場合に撮像レンズの中心の位置は、平面視で塵芥投入口の前縁部および後縁部の中央から後寄りにしてもよく、特に後縁部と重なるようにするのが好ましい。

そのように撮像レンズの中心を塵芥投入口において比較的後寄りに位置づけ、その光軸をなるべく鉛直下向きにして、塵芥投入口の後縁部付近に向けるようにすれば、この後縁部（即ち、安全なエリアと危険なエリアとの境界線）を越えて人物が危険なエリアに侵入したことをより早く判定できるようになる。よって、不要な作動停止の頻度を低下させつつ、安全性をより高めることができる。

一方、前記撮像レンズの中心を、平面視で前記塵芥投入口の前縁部および後縁部の中央から前寄りに位置づけるとともに、その光軸を鉛直下向きからやや後方に傾斜させるようにしてもよい。この場合でも撮像レンズの光軸の向きは、従来例（特許文献１）に比べて鉛直下向きに近くなるので、上述したように不要な作動停止の頻度を低下させつつ、十分な安全性を確保できる。

しかも、そのように撮像レンズの光軸を後方に傾斜させると、カメラによって人物の頭部だけでなく、その顔についても撮影しやすくなるので、画像データに含まれる顔についての情報が増えることになって、人物であることの識別が容易になるというメリットがある。また、カメラの視野が塵芥収集車の後方へ広がるので、監視用のバックカメラと共用する上で有利になる。

但し、そうして撮像レンズの光軸を後方に傾斜させ過ぎると、従来例と同様の問題が生じるので、光軸の後方への傾斜角度は所定角度以下とするのが好ましく、例えば、側方視で光軸が塵芥投入口の後縁部を通過するように、カメラを配設すればよい。こうすれば、塵芥投入口の後縁部、即ち安全なエリアと危険なエリアとの境界線が画像の中央に表れるようになり、カメラの光学系の歪みの影響を受け難いというメリットもある。

見方を変えると本発明は、前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の人物認識装置が装備された塵芥収集車である。すなわち、前記塵芥投入箱の内部には、塵芥収容箱に塵芥を積込可能な塵芥積込装置が装備されており、前記画像処理装置によって、前記塵芥投入口を含む危険なエリアに人物が居ると判定された場合に、その塵芥積込装置の作動が緊急停止装置によって停止されるようになっている。

そして、好ましいのは、前記塵芥積込装置の積込部材が塵芥投入口の近傍にて作動していることを検出するためのセンサを設け、前記緊急停止装置を、前記画像処理装置によって前記塵芥投入口を含む危険なエリアに人物が居ると判定されただけでなく、さらに前記センサからの信号に基づいて、積込部材が塵芥投入口の近傍にて作動していると判定した場合に、前記塵芥積込装置の作動を停止するように構成することである。

こうすれば、例えば回転式の塵芥積込装置の回転板のような積込部材が塵芥投入箱内で塵芥投入口とは反対側（塵芥収容箱に近い側）を回動しており、人物が塵芥投入口の近傍に居ても危険はないにもかかわらず、画像処理装置による判定の結果に基づいて、塵芥積込装置の作動が緊急停止されることはなくなる。つまり、塵芥積込装置の不要な作動停止の頻度をさらに低くすることができ、利便性の向上が図られる。

本発明に係る塵芥収集車の人物認識装置によれば、塵芥投入口の上方において平面視でその前縁部ないし後寄りにカメラのレンズ中心を位置づけたことで、光軸の方向が従来例（特許文献１）よりも鉛直下向きに近くなる。このことで、撮影された画像において塵芥投入口と後方の人物との間隔が主に画像平面上に表れるようになって、画像処理による人物の位置の判定が従来よりも正確に行える。よって、その判定結果に基づいて塵芥積込装置の作動を停止させることにより、不要な作動停止による利便性の低下を抑えつつ、十分な安全性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る塵芥収集車を示す側面図である。 図１の塵芥収集車に装備された塵芥積込装置の説明図である。 図１の塵芥収集車の塵芥積込装置の油圧回路図である。 図１の塵芥収集車の制御装置とその入出力状態を示す概略図である。 図１の塵芥収集車に装備された人物認識装置の概略構成を示す説明図である。 画像処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 カメラによって撮影された画像の一例を示す説明図である。 カメラのレイアウトが異なる他の実施形態を示す図５相当図である。 従来例の人物認識装置のカメラのレイアウトを示す図５相当図である。

以下、本発明を回転式の塵芥収集車に適用した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては便宜上、塵芥収集車の前後左右を単に前後左右と呼ぶこともある。

図１には、本発明の実施形態に係る人物認識装置を装備した塵芥収集車１００を示し、その車台１上には塵芥収容箱２と塵芥投入箱３とが設けられていて、塵芥収容箱２の後方の開口部と塵芥投入箱３の前面の開口部とが連通されている。また、塵芥投入箱３は、その上部に設けられた左右方向の枢軸３ａによって軸支されており、図示しないが、左右一対の傾動シリンダによって傾動されるようになっている。

また、前記塵芥投入箱３の背面における下寄りの部位には、塵芥を投入するための矩形状の塵芥投入口４（図７も参照）が開口され、昇降可能なテールゲート５によって開閉されるようになっている。この塵芥投入口４の左側方には、塵芥積込装置の作動などの操作のためのスイッチボックス６が設けられており、また、塵芥投入口４の上方には、詳しくは後述するが、塵芥投入口４の近傍を撮影するようにカメラ７が配設されている。

図２に拡大して示すように塵芥投入箱３の内部には、投入された塵芥を塵芥収容箱２に積み込む塵芥積込装置が装備されている。本実施形態の塵芥積込装置は、回転板１０（積込部材）の回転によって塵芥を掻き上げるとともに、押込板２０によって塵芥収容箱２内へと押し込む、いわゆる回転式のものである。すなわち、まず、塵芥投入箱３内の下部においてその幅方向に延びるように回転軸１１が架設され、これに回転板１０の基端側が固定されている。

図示の例では前記回転軸１１の端部に減速機構１２を介して正逆回転可能な油圧モータ１３が連結されている。よって、油圧モータ１３の回転は減速機構１２によりトルクアップされて回転軸１１に伝達され、この回転軸１１と一体に回転板１０が回転されることで、その先端部は、断面略半円弧状に形成された塵芥投入箱３の底壁に沿って前後方向に移動するようになる。

一方、押込板２０は、前記回転板１０の上方において塵芥投入箱３の幅方向全体に亘って設けられ、その上部に設けられた左右方向の揺動軸２１の周りに前後方向に揺動自在に支持されている。また、押込板２０には、揺動軸２１よりも上方に延びる延設部２２が設けられ、この延設部２２とその前方の支持ピン２３との間に押込シリンダ２４が架設されており、その伸縮作動によって押込板２０を前後方向に揺動させるようになっている。

すなわち、図２に実線で示すように押込板２０が塵芥収容箱２の側に最も揺動した位置（前進限界位置）にあるときは、この押込板２０に干渉することなく回転板１０が上方に回動するようになり、これに遅れて押込板２０が塵芥投入口４側へ揺動する。そして、押込板２０が塵芥投入口４側に最も揺動し、図２には仮想線で示す後退限界位置に達した後も、回転板１０の回動は継続される。

こうして回転する回転板１０は、塵芥を塵芥収容箱２側に掻き込んで、図２に実線で示すように前方の塵芥収容箱２側に延びる設定停止位置に一旦、停止する。そうすると今度は押込板２０が塵芥収容箱２側に揺動して、回転板１０上の塵芥を塵芥収容箱２に押し込んでゆく。そして、押込板２０が再び前記の前進限界位置に達すれば、再び回転板１０が上方へ回動するようになる。

このように互いに同期して回転板１０の回転および押込板２０の揺動が繰り返されることによって、塵芥投入箱３に投入された塵芥が連続的に塵芥収容箱２に積み込まれる（以下、塵芥積込作動と呼ぶ）。そのように回転板１０および押込板２０を作動させるための油圧回路および電子制御装置（制御系）の構成については以下に述べるが、そのために塵芥投入箱３の内部には、回転板１０および押込板２０の位置を検出するためのスイッチＬＳ１〜ＬＳ５が設けられている。

すなわち、図２に表れているように、押込板２０が前進限界位置または後退限界位置にあるときにそれぞれオンになるスイッチＬＳ１，ＬＳ２と、回転板１０が設定停止位置にあるときにオンになるスイッチＬＳ３と、その設定停止位置から回転板１０が正の向き（図１の時計回り）に所定角度回転したときにオンになるスイッチＬＳ４と、さらに所定角度回転したときにオンになるスイッチＬＳ５とが設けられている。

なお、スイッチＬＳ１，ＬＳ２は、押込板２０の揺動軸２１の端部に設けられた図示省略のドグを検出するようになっており、スイッチＬＳ３〜ＬＳ５は、回転板１０の回転軸１１の端部に設けられた図示省略のドグを検出するようになっている。また、これらのスイッチＬＳ１〜ＬＳ５としては例えば光電スイッチ、近接スイッチなどを使用することができる。

前記のスイッチＬＳ４，ＬＳ５は、図２にハッチングを入れて示すように、回転板１０が塵芥投入口４の前縁部４ａの真下から、その後方へ回転しつつ下降して塵芥投入口４の後縁部４ｂに最も近接するまでの角度範囲Ｚを検出するものである。この角度範囲Ｚにおいては回転板１０が作業者の体の一部を巻き込む危険性があるので、以下では危険な角度範囲Ｚと呼ぶ。

さらに、図１、２に表れているように塵芥投入口４の近傍には、塵芥積込装置の作動を停止させるための緊急停止ボタン６０，６１や緊急停止プレート６２などが配設されている。図１に表れているように塵芥投入口４の左側のスイッチボックス６に緊急停止ボタン６０が配設され、また、図２に破線で示すように塵芥投入口４の右側に緊急停止ボタン６１が配設されている。緊急停止プレート６２は、塵芥投入口４の下方においてスイッチＳＷ３をオンオフするように配設されている。

−塵芥積込装置の制御系−
次に、図３および図４を参照して、前記のように塵芥積込装置を作動させるための制御系について説明する。この制御系は、塵芥積込装置の油圧モータ１３や押込シリンダ２４などに供給する油圧を制御する油圧回路と、この油圧回路に設けられた電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２に制御信号を出力する制御装置ＰＬＣ（プログラマブル ロジック コントローラ）と、を備えている。

まず、図３を参照して油圧回路について説明すると、この油圧回路は、油圧ポンプＰと、オイルリザーバＴと、押込シリンダ２４を制御するための電磁制御弁Ｖ１と、油圧モータ１３を制御するための電磁制御弁Ｖ２と、を備えている。なお、油圧ポンプＰには、図示しないが、エンジンの駆動力がＰＴＯ（パワー テイク オフ）を介して伝達されるようになっている。

一例として電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２は、いずれも６ポート３位置の電磁式の方向切換弁からなる。電磁制御弁Ｖ１は、ソレノイドＳＯＬａが励磁されると第１連通位置（図の上位置）に切り換わって、油圧ポンプＰからの作動油を一対の押込シリンダ２４のロッド側油室に供給する一方、ソレノイドＳＯＬｂが励磁されると第２連通位置（図の下位置）に切り換わって、作動油をヘッド側油室に供給する。

そうして電磁制御弁Ｖ１から作動油がヘッド側油室に供給されると、一対の押込シリンダ２４が伸長作動して押込板２０を前方に揺動させる。一方、作動油がロッド側油室に供給されると、一対の押込シリンダ２４は収縮作動して、押込板２０を後方に揺動させる。また、いずれのソレノイドＳＯＬａ，ＳＯＬｂも励磁されていないときに、電磁制御弁Ｖ１は中立位置（図の中央位置）に復帰するようになる。

一方、電磁制御弁Ｖ２は、ソレノイドＳＯＬｃが励磁されると第１連通位置（図の下位置）に切り換わって、作動油を油圧モータ１３の正転側油室に供給し、当該油圧モータ１３を正転作動させる。一方、ソレノイドＳＯＬｄが励磁されると電磁制御弁Ｖ２は第２連通位置（図の上位置）に切り換わって、作動油を油圧モータ１３の逆転側油室に供給し、当該油圧モータ１３を逆転作動させる。

また、いずれのソレノイドＳＯＬｃ，ＳＯＬｄも励磁されていないときに、電磁制御弁Ｖ２は中立位置（図の中央位置）に復帰するようになる。電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２の両方が中立位置にあるとき、作動油はオイルリザーバＴへ還流するようになる。なお、図示の油圧回路において符号Ｖ３はチェック弁であり、また、符号Ｖ４は、油圧ポンプＰの吐出圧の上限を設定するためのリリーフ弁である。

次に、図４を参照して制御装置ＰＬＣにおける信号の入出力状態について説明する。まず、制御装置ＰＬＣへの電力供給は図の左上に示すバッテリＢＴによって行われるものである。このバッテリＢＴと図の右側のグランドラインＫ１との間に、図の最上部を左右に延びるように通電ラインＫ２が接続されていて、ここには、塵芥収集車１００のキースイッチＳＷＫ、ＰＴＯスイッチＳＷＰ、リレーコイルＣＲ１などが介設されている。

また、前記キースイッチＳＷＫおよびバッテリＢＴの中間において通電ラインＫ２から分岐するように、通電ラインＫ３の上流端が接続されており、この通電ラインＫ３を介して制御装置ＰＬＣの信号用電力供給部（図示せず）に電力が供給されるようになっている。すなわち、通電ラインＫ３の上流側（バッテリＢＴに近い側）には前記リレーコイルＣＲ１の接点ｃｒ１が介設されており、リレーコイルＣＲ１がオンになると接点ｃｒ１が閉じられて、通電ラインＫ３に通電するようになる。

この通電ラインＫ３は、塵芥積込装置の塵芥積込作動中には必ず通電されるものであって、図２を参照して上述した緊急停止ボタン６０，６１および緊急停止プレート６２の操作に対応して開閉されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が介設されている。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって通電が遮断されると、制御装置ＰＬＣの作動が停止されることによって塵芥積込装置の作動が停止される。そして、詳しくは後述するが通電ラインＫ３には画像処理ユニット８も介設されている。

さらに、図４の左側に表れているように、前記の接点ｃｒ１よりも下流側（バッテリＢＴから遠い側）で通電ラインＫ３から分岐するように複数の分岐ラインの上流端が接続されており、これらの分岐ラインのそれぞれに図２を参照して上述したスイッチＬＳ１〜ＬＳ５が介設されている。これらのスイッチＬＳ１〜ＬＳ５からの信号に基づいて、塵芥積込装置の回転板１０および押込板２０の位置、即ち作動状況が検出される。

なお、前記のスイッチＬＳ１〜ＬＳ５の他に制御装置ＰＬＣへの入力側には、図示はしないが塵芥積込装置の始動および停止スイッチ、塵芥積込作動の単動または連続の選択スイッチ、塵芥積込作動および塵芥排出作動の選択スイッチ、回転板１０や押込板２０を単独で作動させるスイッチ、塵芥投入箱３を傾動させて開放するスイッチなども接続されている。

前記のように各種スイッチが入力側に接続されている一方、制御装置ＰＬＣの出力側（図４の右側）には、電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２のソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄなどが接続されている。そして、制御装置ＰＬＣは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３，ＬＳ１〜ＬＳ５などから入力する信号に基づいて、予め設定された手順に従い油圧モータ１３や押込シリンダ２４などを作動させるべく、対応するソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄに出力するようにプログラムされている。

すなわち、例えば塵芥積込装置が塵芥積込作動するときには、通電ラインＫ２上のキースイッチＳＷＫおよびＰＴＯスイッチＳＷＰがいずれも閉じられて、リレーコイルＣＲ１に通電される。これにより、リレーコイルＣＲ１の接点ｃｒ１が閉じられるので、通電ラインＫ３によって通電されることにより、制御装置ＰＬＣが作動可能な状態になって適宜、ソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄに制御信号を出力するようになる。

この制御信号を受けてソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄが励磁され、電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２の位置が適宜、切り換えられることで、油圧モータ１３や押込シリンダ２４などに作動油圧が供給される。これにより、油圧モータ１３や押込シリンダ２４などがそれぞれ作動し、図２を参照して上述したように、回転板１０の回転および押込板２０の揺動が互いに同期して繰り返されることになる。

詳しくは、まず図２に実線で示すように押込板２０が前進限界位置にあって、スイッチＬＳ１からオン信号が出力されるとともに、回転板１０が設定停止位置にあって、スイッチＬＳ３からもオン信号が出力されるときに、これらの信号を受けた制御装置ＰＬＣから制御信号が出力され、電磁制御弁Ｖ２が第１連通位置に切り換えられて、油圧モータ１３が正転作動を開始する。これにより、回転板１０は上方に回動し始める。

そして、所定の期間が経過すると制御装置ＰＬＣから電磁制御弁Ｖ１のソレノイドＳＯＬａへ制御信号が出力されて、電磁制御弁Ｖ１が第１連通位置に切り換えられ、押込シリンダ２４が収縮作動を開始する。これにより押込板２０は後方の塵芥投入口４側へ揺動するようになり、この押込板２０が後退限界位置に達すると、スイッチＬＳ２からオン信号が出力される。

これを受けて制御装置ＰＬＣがソレノイドＳＯＬａへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁Ｖ１が中立位置に復帰し、押込板２０の揺動が停止する。また、そうして押込板２０が揺動している間も回転板１０の回動は継続しており、塵芥を塵芥収容箱２側に掻き込んでゆくが、こうして回動する押込板２０が設定停止位置に至り、スイッチＬＳ３からオン信号が出力される。

これを受けて制御装置ＰＬＣが、電磁制御弁Ｖ２のソレノイドＳＯＬｃへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁Ｖ２が中立位置に復帰し、油圧モータ１３の回動が停止する。また、制御装置ＰＬＣは、電磁制御弁Ｖ１のソレノイドＳＯＬｂへ制御信号を出力し、電磁制御弁Ｖ１が第２連通位置に切り換えられて、押込シリンダ２４が伸長作動を開始することで、押込板２０が前方へ揺動し始める。

こうして前方の塵芥収容箱２側に揺動する押込板２０が、回転板１０上の塵芥を塵芥収容箱２に押し込んでゆき、前進限界位置に達すれば、スイッチＬＳ１からオン信号が出力される。これを受けて制御装置ＰＬＣがソレノイドＳＯＬｂへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁Ｖ１が中立位置に復帰し、押込シリンダ２４の伸長作動、即ち、押込板２０の前方への揺動が停止する。

−人物認識装置および緊急停止装置−
ところで、前記のように塵芥積込装置が塵芥積込作動をしているときには、塵芥投入口４に塵芥を投入している作業者が不注意から回転板１０などに巻き込まれるおそれがある。そこで、本実施形態の塵芥収集車１００においては、塵芥投入口４の近傍を撮影するようにカメラ７を配設し、画像処理によって塵芥投入口４近傍の危険なエリアに人物が居ると判定すれば、直ちに塵芥積込装置の作動を停止させるようにしている。

すなわち、前記の図１、２に表れている他、図５にも示すように、塵芥投入箱３の背面の上部、即ち塵芥投入口４の上方にはカメラ７が配設され、下方の塵芥投入口４近傍を撮影している。こうして撮影された画像のデータは画像処理ユニット８（画像処理装置であり、例えば図１に破線で示すように運転席周辺に配設されている）に送信され、塵芥投入口４の前縁部４ａおよび後縁部４ｂの間の危険なエリア（図５にハッチングを入れて示す）に人物Ｈが居るか否かの判定が行われる。

上述したように塵芥積込装置の積込作動時にはキースイッチＳＷＫおよびＰＴＯスイッチＳＷＰがいずれも閉じられており、通電ラインＫ３によって制御装置ＰＬＣに通電されている。そして、図４に表れているように通電ラインＫ３の途中に画像処理ユニット８が介設されており、前記のようにして危険なエリアに人物Ｈが居ると判定すれば、制御装置ＰＬＣへの通電を遮断するようになっている。

以下に、まず、画像処理による人物認識の手法について説明すると、図５に模式的に示すように画像処理ユニット８には、所定のプログラムを実行して各種の制御を行う中央処理部ＣＰＵ、カメラ７からの画像データを入力して、以下のような公知の画像処理を行う画像処理部ＤＳＰ、それら中央処理部ＣＰＵや画像処理部ＤＳＰにおいて使用されるデータを記憶するメモリＭ、中央処理部ＣＰＵの指令を受けて開閉されるリレースイッチＳＷ４などが設けられている。

なお、図示はしないが画像処理ユニット８には、画像など種々のデータを一時記憶するバッファ、中央処理部ＣＰＵの指令を受けてカメラ７の制御を行うカメラ制御回路なども設けられている。また、本実施形態では、塵芥収集車１００の運転者が後方を監視するためのバックカメラをカメラ７として利用しており、画像処理ユニット８には、そのモニタに画像処理の結果などを表示させる画像出力回路も設けられている。

−画像処理のルーチン−
前記の画像処理部ＤＳＰは、公知の画像処理ロジックを高速で行う一般的な集積回路であり、例えば入力画像データの二値化処理と、この二値化された画像データにおいて互いに近接する各画素について領域化するラベリング処理と、ラベリングにより領域化された物体像の領域が人物像であることを識別する人物識別処理と、人物像と識別された物体像の位置が危険なエリアか否か判定する人物位置判定処理とを行う。

具体的に、図６のフローチャートを参照して画像処理のルーチンについて説明すると、まず、スタート後のステップＳ１において二値化処理が行われる。これは例えば、入力画像データについて各画素毎の輝度値が予め設定された閾値以上である場合に最大輝度値とし、閾値未満であれば最小輝度値とする処理である。生成される二値化画像データは、ノイズや光量変化の影響の多くが除去されたものとなる。

次にステップＳ２ではラベリング処理が行われる。これは、前記の二値化画像データにおいて互いに近接する各画素を領域化するものであり、例えば同じ輝度値に属するとともに、所定距離内で密接する複数の画素について１つの領域と見なす処理である。ラベリング処理は画像平面全体について行われ、これにより１つの領域とされたものが、それぞれ物体像として認識される。

そして、続くステップＳ３〜Ｓ５において、前記それぞれの物体像についての人物識別処理が行われる。本実施形態では、図５を参照して上述したように塵芥投入口４の上方にカメラ７を配設し、下方の塵芥投入口４近傍を撮影するようにしている。このため、その画像には、図７に一例を示すように人物Ｈの頭部が大きく表示されるとともに、上方から見た顔の一部も表示されることになる。つまり、画像データには人物Ｈの顔の情報も含まれている。

そこで、まずステップＳ３では、予め設定されている頭部（顔も含む）の特徴データ、即ち例えば頭部の大きさや形状、頭髪の状態などを示すデータを参照し、この特徴データの条件を満たすような物体像を、仮に人物Ｈの頭部と判定する。なお、特徴データについては予め多くの人物の頭部（顔も含む）の画像を撮影して、その大きさや形状などの特徴を抽出したものであって、画像処理ユニット８のメモリＭに格納されている。

そうして「仮に頭部」と判定した物体像について、それ以外の物体像と識別する処理をステップＳ４，Ｓ５で行う。まず、ステップＳ４では、カメラ７から時系列に入力される複数の画像データの差分処理（各画素毎の輝度値の差を求める処理）によって、物体像の位置の変化を検出する。そして、この位置の変化、即ち物体像の移動距離を、それに要した時間（画像データを取得する時間間隔）で除算して、物体像の移動速度を算出する。

そして、算出した移動速度が予め設定した閾値以下であるか否か、ステップＳ５において判定する。この閾値は、塵芥投入口４に塵芥を投入する作業者の頭部の移動速度と、投入される塵芥の移動速度とを区別できるように、予め実験などによって設定されている。よって、算出した移動速度が閾値よりも高ければ、動作が速すぎるので人物Ｈの頭部ではないと識別し、否定判定して（ＮＯ）ルーチンを終了する（エンド）。

一方、前記ステップＳ５において移動速度が閾値以下であると肯定判定すれば（ＹＥＳ）、物体像は人物Ｈの頭部であると識別してステップＳ６に進み、この物体像が予め設定されている危険なエリアに入っているか否か判定する。これは、物体像を形成する領域の外形をなす画素の位置座標が危険なエリアの境界線Ｂ（塵芥投入口４の後縁部４ｂ）よりも前方にあるか否かによって判定できる。

よって、人物Ｈの頭部と識別した物体像が危険なエリアに入っていると肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで塵芥積込装置の作動を停止させるべく、中央処理部ＣＰＵへ停止信号を出力し、画像処理ルーチンを終了する（エンド）。一方、物体像が危険なエリアに入っていないと否定判定すれば（ＮＯ）、停止信号は出力せずに画像処理ルーチンを終了する（エンド）。

そうして画像処理部ＤＳＰから停止信号が発せられると、これを受けた中央処理部ＣＰＵはリレースイッチＳＷ４を開放させる。すなわち、図示しないリレーコイルに通電してスイッチの接点を開くことにより、通電ラインＫ３による制御装置ＰＬＣへの通電を遮断する。これにより制御装置ＰＬＣの作動が強制的に停止されるので、仮に制御装置ＰＬＣに何らかの異常があっても、電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２の全てのソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄへの通電が停止されることになる。

よって、第１連通位置または第２連通位置にある電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２が全て中立位置に復帰するようになり、その結果、直ちに油圧モータ１３および押込シリンダ２４の作動が停止される。このように本実施形態では、画像処理ユニット８の中央処理部ＣＰＵと、リレースイッチＳＷ４とによって、塵芥積込装置の作動を停止させる緊急停止装置が構成されている。

−カメラのレイアウト−
次に、図５を参照して上述したカメラ７のレイアウトについて詳細に説明する。本実施形態では、前記図６のフローのステップＳ６において、人物Ｈの頭部と識別した物体像の外形をなす画素の位置座標が、境界線Ｂ（塵芥投入口４の後縁部４ｂ）を越えて危険なエリアに入っているか否か判定するようにしており、この判定を正確に行うためにカメラ７を塵芥投入口４のほぼ真上に配設している。

すなわち、図９に一例を示すように、仮にカメラ７を塵芥投入口４の前縁部４ａよりも前方に配設した場合、下方の塵芥投入口４およびその後方の人物Ｈを撮影するために、撮像レンズ７０の光軸Ａを鉛直下方から後方に大きく振り向けなくてはならない。このようにすると、カメラ７によって撮影した画像において塵芥投入口４の後縁部４ｂと後方の人物Ｈとの間隔Ｄを画像平面上で正確に検出することが難くなる。

詳しくは前記の図９に表れているように、撮像レンズ７０の光軸Ａの鉛直下向きから後方への傾斜角度θが大きくなると、図示のように塵芥投入口４の上方の危険なエリア（ハッチングで示す）に人物Ｈの頭部が入りかけていても、画像平面においては塵芥投入口４の後縁部４ｂ（境界線Ｂ）と人物Ｈの頭部との間に大きな間隔Ｄがあるように見えてしまうからである。

そこで、本実施形態ではカメラ７を、塵芥投入箱３の上部から後方に向かって延びるステー７１の後端部に取り付けて、その撮像レンズ７０の中心が平面視（図示はしないが、上方から視た平面視）で塵芥投入口４の前縁部４ａおよび後縁部４ｂの中間（図５の例では後縁部４ｂのほぼ真上）に位置するようにしている。なお、カメラ７はステー７１に対して、撮像レンズ７０の光軸Ａの向きを調整可能に取り付けている。

このレイアウトによって、図示のように側方視では撮像レンズ７０の光軸Ａが鉛直下向きになって、ほぼ塵芥投入口４の後縁部４ｂを通過するようになり、カメラ７によって撮影された画像の奥行き方向は実質、上下方向（鉛直方向）になる。このことで図５に示すように、危険なエリアの境界線Ｂとその後方の人物Ｈとの間に間隔Ｄがあれば、この間隔Ｄがそのまま画像平面上に表れるようになる。

すなわち、前記図７に示す画像において危険なエリアの境界線Ｂと後方の人物Ｈの頭部との間隔Ｄ（図７の上下方向の間隔Ｄ）は、そのまま図５に示す前後方向の間隔Ｄを表すものとなる。よって、この画像のデータに基づいて、人物Ｈが境界線Ｂを越えて危険なエリアに入ったか否かの判定（図６のフローのステップＳ６の判定）を極めて正確に行うことができるのである。

なお、そのように画像データに基づいて正確な判定を行うために、前記のようにカメラ７の撮像レンズ７０の中心を塵芥投入口４の後縁部４ｂのほぼ真上に配置する必要はない。十分な効果を得るためには撮像レンズ７０の中心を、平面視で塵芥投入口４の前縁部４ａから後縁部４ｂの中間に配置すればよい。この場合、塵芥投入口４の前縁部４ａおよび後縁部４ｂの真上も含まれる。

これは、仮に後縁部４ｂよりも後方に撮像レンズ７０の中心を位置づけようとすると、カメラ７が塵芥収集車１００の後方に大きく突出してしまい、ステー７１が長くなり過ぎる結果として、振動による不具合などを招来するからである。一方、塵芥投入口４の前縁部４ａよりも前方に撮像レンズ７０の中心を位置づけようとすると、図９を参照して上述したように自ずと光軸Ａの後方への傾斜角度θが大きくなってしまうからである。

この判定の精度という観点からは、撮像レンズ７０の中心は塵芥投入口４の前縁部４ａおよび後縁部４ｂの中央から後寄りに位置するのが好ましい。そして、撮像レンズ７０の光軸Ａを鉛直下向きにするか、或いは少しだけ後方に傾斜させて、塵芥投入口４の後縁部４ｂに向けるようにすれば、前記実施形態と概ね同様に人物Ｈが危険なエリアに侵入したことを正確且つ迅速に判定できる。

一方で、一例を図８に示すように撮像レンズ７０の中心を塵芥投入口４の前縁部４ａおよび後縁部４ｂの中央から前寄りに（図８の例では前縁部４ａのほぼ真上に）位置づけてもよい。この場合も撮像レンズ７０の光軸Ａは鉛直下向きから後方に傾斜させて、塵芥投入口４の後縁部４ｂに向けることが好ましい。こうすれば、画像に含まれる顔についての情報が増えるので、人物Ｈであることの識別が容易になるというメリットがある。

また、撮像レンズ７０の光軸Ａの後方への傾斜角度θが大きくなるほど、カメラ７の視野は塵芥収集車１００の後方に向かって広がることになるので、バックカメラと共用する上で有利になる。但し、傾斜角度θを大きくするほど、図９を参照して上述したように人物Ｈが危険なエリアに侵入したことの判定が遅れ気味になるおそれがあるので、この場合は、画像中に設定する境界線Ｂを塵芥投入口４の後縁部４ｂよりも少し後方に設定してもよい。

以上、説明したように本実施形態に係る人物認識装置によると、塵芥収集車１００の後部の塵芥投入口４の上方に配設するカメラ７の撮像レンズ７０を、塵芥投入口４の後縁部４ｂのほぼ真上に位置づけて、その光軸Ａをほぼ鉛直下向きとしているので、撮影された画像において危険なエリアの境界線Ｂと後方の人物Ｈとの間隔Ｄが、ほぼそのまま前後方向の実際の間隔Ｄを表すようになる。

よって、公知の画像処理技術によって人物Ｈが危険なエリアに居るか否か極めて正確に判定できるようになり、この判定結果に基づいて塵芥積込装置の作動を停止させるようにすれば、誤判定に起因する不要な作動停止の頻度を低下させて、利便性の低下を抑制できるとともに、十分な安全性を確保することができる。

また、本実施形態では画像に含まれている物体像のうち、「仮に頭部」と判定した物体像の移動速度に基づいて、これが人物Ｈの頭部か否か識別するようにしているので、塵芥投入口４に投入される塵芥との識別の精度が向上する。そして、前記のように人物Ｈの移動方向（前後方向）が画像平面上に表れることは、その移動速度を正確に算出する上でも有利である。

さらに本実施形態では、塵芥収集車１００を側方から見てカメラ７の撮像レンズ７０の光軸Ａが、塵芥投入口４のほぼ後縁部４ｂを通過するようにしているので、この後縁部４ｂ、即ち安全なエリアと危険なエリアとの境界線Ｂは、図７のように画像のほぼ中央に表れるようになる。よって、その境界線Ｂと後方の人物Ｈとの間隔Ｄは、カメラ７の光学系の歪みの影響を受け難いというメリットもある。

−その他の実施形態−
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、これは１つの具体例を示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではないから、具体的な構成などは適宜、設計変更可能である。例えば前記の実施形態では、画像処理ユニット８を制御装置ＰＬＣへの通電ラインＫ３に介設して、リレースイッチＳＷ４の開放により制御装置ＰＬＣへの通電を遮断するようにしているが、これには限定されない。

すなわち、例えば画像処理ユニット８において人物Ｈが危険なエリアに居ると判定したときに、制御装置ＰＬＣに停止信号を出力し、これを受けた制御装置ＰＬＣによって電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２のソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄへの制御信号の出力を停止させるようにしてもよく、その他、塵芥積込装置の作動を停止させることができる構成であれば採用可能である。

また、前記の実施形態では、画像処理ユニット８において画像処理部ＤＳＰからの停止信号を受けたときに、中央処理部ＣＰＵによってリレースイッチＳＷ４を開放させるようにしているが、これにも限定されない。例えば、塵芥積込装置の回転板１０の作動状態を検出するためのリミットスイッチＬＳ４，ＬＳ５からの信号を、制御装置ＰＬＣだけでなく画像処理ユニット８にも入力するように構成し、回転板１０が危険な角度範囲Ｚ（図２を参照）にあり、且つ人物Ｈの頭部が危険なエリアに入っているときに、リレースイッチＳＷ４を開放させるようにしてもよい。

すなわち、塵芥積込装置の作動中であっても、回転板１０が危険な角度範囲Ｚ以外を回動しているときには、これによって作業者の体の一部が巻き込まれるおそれはないので、このときには人物Ｈが危険なエリアに居ても、塵芥積込装置の作動は停止させない。こうすれば、塵芥積込装置の不要な作動停止の頻度がさらに低くなるので、利便性の向上が図られる。

さらに、前記実施形態では、いわゆる回転式の塵芥積込装置を装備した塵芥収集車１００に本発明を適用した場合について説明しており、塵芥積込装置の主要部は回転板１０および押込板２０により構成されているが、これにも限定されず、塵芥積込装置の主要部は昇降板および押込板によって構成されていてもよく、その構造を特に限定するものではない。

１００ 塵芥収集車
１ 車台
２ 塵芥収容箱
３ 塵芥投入箱
４ 塵芥投入口
４ａ 前縁部
４ｂ 後縁部
７ カメラ
７０ 撮像レンズ
８ 画像処理ユニット（画像処理装置）
１０ 回転板（積込部材、塵芥積込装置）
１３ 油圧モータ（塵芥積込装置）
２０ 押込板（塵芥積込装置）
２４ 押込シリンダ（塵芥積込装置）
Ａ 撮像レンズの光軸
ＣＰＵ 画像処理ユニットの中央処理部（緊急停止装置）
ＳＷ４ 画像処理ユニットのリレースイッチ（緊急停止装置）
ＬＳ４，ＬＳ５ スイッチ（積込部材が塵芥投入口の近傍にて作動していることを検出するためのセンサ）

Claims (7)

1. 車台の後部に塵芥投入箱が設けられた塵芥収集車に装備され、その塵芥投入箱の背面下部に開口する塵芥投入口近傍の人物を認識する人物認識装置であって、
   前記塵芥投入口の上方となる前記塵芥投入箱の背面上部の外面側には、前記背面上部から後方へ延びるステーが取り付けられ、前記ステーの先端部にはカメラが配設され、
   前記塵芥投入口は、昇降可能なテールゲートによって開閉され、
   前記テールゲートが前記塵芥投入箱の背面上部の内側に収納されるように開いた状態で、前記カメラによって撮影されて撮影範囲に前記塵芥投入口の後縁部全体が現れた画像データを入力し、当該画像において車両後端より前位置となる前記塵芥投入口の前記後縁部を境界として車両前方側に設定される危険なエリアに人物が居るか否か判定する画像処理装置を備え、
   前記カメラの撮像レンズの中心が平面視で塵芥投入口の前縁部またはそれよりも後方に位置するとともに前記撮像レンズの光軸が前記塵芥投入口を向くようにすることにより、前記危険なエリアの前記境界と当該境界より後方の人物との間隔が、ほぼそのまま前後方向の実際の間隔を表すように構成したことを特徴とする塵芥収集車の人物認識装置。
2. 前記撮像レンズの中心が、平面視で前記塵芥投入口の後縁部またはそれよりも前方に位置している、請求項１に記載の塵芥収集車の人物認識装置。
3. 前記撮像レンズの中心が、平面視で前記塵芥投入口の前縁部および後縁部の中央から後寄りに位置している、請求項２に記載の塵芥収集車の人物認識装置。
4. 前記撮像レンズの中心が、平面視で前記塵芥投入口の前縁部および後縁部の中央から前寄りに位置し、かつ当該撮像レンズの光軸が鉛直下向きから後方に傾斜している、請求項２に記載の塵芥収集車の人物認識装置。
5. 前記カメラは、側方視で前記撮像レンズの光軸が前記塵芥投入口の後縁部を通過するように配設されている、請求項２〜４のいずれか１つに記載の塵芥収集車の人物認識装置。
6. 前記塵芥投入箱内には、塵芥収容箱に塵芥を積込可能な塵芥積込装置が装備されており、
   前記画像処理装置によって、前記危険なエリアに人物が居ると判定された場合に、前記塵芥積込装置の作動を停止する緊急停止装置を備えている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の人物認識装置が装備された塵芥収集車。
7. 前記塵芥積込装置の積込部材が塵芥投入口の近傍にて作動していることを検出するためのセンサが設けられており、
   前記緊急停止装置は、前記画像処理装置によって、前記危険なエリアに人物が居ると判定され、かつ、前記前記センサからの信号に基づいて積込部材が塵芥投入口の近傍にて作動していると判定した場合に、前記塵芥積込装置の作動を停止するように構成されている、請求項６に記載の塵芥収集車。

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