JP7064664B2 - 対象認識装置、方法およびプログラムならびに対象除去システム - Google Patents
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Description
(対象除去システムの構成)
対象除去システム100は、自動的に塊状の対象が除去対象であるかを認識し、除去対象である場合にはその除去が可能なシステムである。例えば、鉱山の採掘現場等で、自動的に破砕岩石堆積中の大塊岩石を特定して大塊岩石を除去できる。なお、鉱山から採掘される岩石は、セメント原料に限らず、コンクリートの骨材や無機材料の原料としても用いられる。
コンピュータ110は、メモリおよびCPUを備えており、例えばPCを用いることができる。コンピュータ110は、メモリに記憶されたプログラムを実行することで動作し、塊状の対象を認識する対象認識装置としても機能する。
上記のように構成された対象除去システム100の動作の一例を説明する。図2は、対象除去システム100の動作を示すフローチャートである。まず、カメラ105で撮影した複数の角度からの撮影対象の画像をコンピュータ110で受信する(ステップS1)。受信した画像から表面を表す3次元データを生成する(ステップS2)。生成された3次元データを用いて岩石を認識する(ステップS3)。岩石の認識処理の詳細は、対象認識装置の動作として後述する。
次に、対象認識装置の動作の一例を説明する。図3は、対象認識装置の動作を示すフローチャートである。まず、3次元データ(3次元の位置情報)を用いて所定の区画(例えば、25ピクセルで1区画)の各々が平面か否かを判定する。判定基準は所定の区画内のすべての位置で、ある基準面からの距離が所定の範囲内にあると判定されたとき、平面であると判定し、塊状の対象の表面として抽出する(ステップT1)。例えば、ある基準面に対して1区画25点の高さ方向の差異の最大値(最大奥行き距離)が40mm未満なら平面、40mm以上ならエッジ(輪郭)と判定できる。
点群処理の高速化を図るためには、原画像の画素をそのまま用いるよりも原画像の画素の区画に対応する点群を平均化しその値をその区画の代表値とすることが好ましい。各点の3次元位置はノイズ等の影響により微小な誤差を含んでいるが、この平均化によりこの誤差が除去できる。
図6(a)、(b)は、それぞれカメラ105と代表点の相対位置関係を示す模式図および基準面による表面抽出処理を示す模式図である。図6(a)に示すように、水平面からθだけ傾いた篩350の面(載置面)に岩石300が載っている際に、各原点群Pyxは、仮想的に岩石表面付近に設けられる。これに対し、カメラ105の光軸zが表わされている。なお、θは、例えば12°であるが、設備に応じた数値となる。
発破による破砕岩石、特に大塊は破砕面によって構成される多面体状を呈することが多いので、大塊の判別のために岩石の3次元形状から「面」の抽出を行うことが好ましい。3次元形状から面を抽出するには、基準面からの距離が閾値以下の領域=面とする方法がある。1つの基準面による抽出ではその基準面と平行な面のみが抽出されるので、複数の基準面を用いて抽出を行うことが好ましい。これにより凸多面体様の外形を有する大塊が検出できる。
破砕岩石堆積の画像においては岩石の周囲は明瞭な輪郭線が認められることが多い。画像における岩石の輪郭部分では画像の輝度が低下しているので、輝度がある閾値以下の領域を輪郭部分とすることにより大塊岩石の検出を行うことができる。
図10は、表面抽出に加え輪郭抽出を重畳して行った場合の処理後の画像を示す図である。図10に示す例では撮影領域F0において、明るい色を示す位置が表面として抽出された点を表しており、暗い色を示す位置が表面として抽出されなかった点または輪郭として抽出された点を表している。図10に示すように、抽出された表面に輪郭形状を重畳することで、表面の抽出のみの場合に比べて岩石の形状が明確に表れる。このようにして、3次元形状に基づく面の抽出と画像の輝度に基づく輪郭部分を重畳することにより相互の欠点が補償され高確率な大塊岩石の検出が可能となる。
105 カメラ
110 コンピュータ
111 3次元データ生成部
112 表面抽出部
113 代表点算出部
114 輪郭抽出部
115 認識部
120 判定部
130 小割り機制御部
140 操作部
150 表示部
200 小割り機
300 岩石
301 表面
350 篩
F0 撮影領域
P0 3次元データ
Pyx~Py+1x+1 原点群
Ayx~Ay+1x+1 代表点
Ryx~Ry+1x+1 区画
z 光軸
Q0 光軸に垂直な面
Qmax 光軸に垂直な最遠奥行き面
Qmin 光軸に垂直な最近奥行き面
W0 光軸に垂直な面から傾いた面
Wmax 光軸に垂直な面から傾いた最遠奥行き面
Wmin 光軸に垂直な面から傾いた最近奥行き面
Claims (9)
- 塊状の対象を認識する対象認識装置であって、
異なる角度で撮影された複数の画像をもとに撮影対象の位置情報を表わす原点群である3次元データを生成する3次元データ生成部と、
所定の区画について前記3次元データの基準面からの距離が所定の範囲内にあると判定されたとき、前記所定の区画の3次元データを塊状の対象の表面として抽出する表面抽出部と、
前記抽出された表面を用いて塊状の対象を認識する認識部と、を備えることを特徴とする対象認識装置。 - 前記表面抽出部は、前記基準面として角度配置の異なる複数の平面を用いることを特徴とする請求項1記載の対象認識装置。
- 前記抽出された表面について前記所定の区画ごとに前記3次元データの代表点を算出する代表点算出部を更に備え、
前記認識部は、前記抽出された表面として前記代表点を用いて塊状の対象を認識することを特徴とする請求項1または請求項2記載の対象認識装置。 - 前記代表点算出部は、前記代表点として、前記所定の区画ごとに前記3次元データの平均位置を算出することを特徴とする請求項3記載の対象認識装置。
- 前記3次元データにおける輝度の差を用いて、塊状の対象の輪郭を抽出する輪郭抽出部を更に備え、
前記認識部は、前記抽出された表面および輪郭を用いて塊状の対象を認識することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の対象認識装置。 - 前記輪郭抽出部は、前記所定の区画内の前記3次元データの輝度が絶対的基準値より小さい条件または位置間での輝度の差が相対的基準値より大きい条件の少なくとも一方を満たす場合に前記所定の区画を輪郭として抽出することを特徴とする請求項5記載の対象認識装置。
- 前記複数の画像を撮影するカメラと、
請求項1から請求項6のいずれかに記載の対象認識装置と、
前記認識された塊状の対象が所定時間同じ位置に留まっているとき、前記同じ位置に留まっている塊状の対象を除去対象として判定する判定部と、
前記除去対象の塊状の対象を破砕または移動する小割り機と、を備えることを特徴とする対象除去システム。 - 塊状の対象を認識する方法であって、
異なる角度で撮影された複数の画像をもとに撮影対象の位置情報を表わす原点群である3次元データを生成するステップと、
所定の区画について前記3次元データの基準面からの距離が所定の範囲内にあると判定されたとき、前記所定の区画の3次元データを塊状の対象の表面として抽出するステップと、
前記抽出された表面を用いて塊状の対象を認識するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 塊状の対象を認識するプログラムであって、
異なる角度で撮影された複数の画像をもとに撮影対象の位置情報を表わす原点群である3次元データを生成する処理と、
所定の区画について前記3次元データの基準面からの距離が所定の範囲内にあると判定されたとき、前記所定の区画の3次元データを塊状の対象の表面として抽出する処理と、
前記抽出された表面を用いて塊状の対象を認識する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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JP2018062925A JP7064664B2 (ja) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 対象認識装置、方法およびプログラムならびに対象除去システム |
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