JPH06347220A - Image monitoring device and its usage - Google Patents
Image monitoring device and its usageInfo
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- JPH06347220A JPH06347220A JP5164133A JP16413393A JPH06347220A JP H06347220 A JPH06347220 A JP H06347220A JP 5164133 A JP5164133 A JP 5164133A JP 16413393 A JP16413393 A JP 16413393A JP H06347220 A JPH06347220 A JP H06347220A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
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 a feature of an image picked up by a television camera and obtaining a distance in order to monitor an approach of a crane crane or the like to an overhead power transmission line. . For example, a crane vehicle may be used near a power line to perform work at a high place. in this case,
Cranes or workers may be in contact with power lines. Therefore, during work, it is necessary to monitor the distance to the power transmission line for safety. In the past, one of the workers always kept an eye on the power line and monitored it for danger. However, doing so is wasteful because the observer cannot participate in the work. Moreover, an accident may occur at the moment when 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 a picture of the surroundings of a work place with a television camera, perform image processing, and automatically measure the distance to a power transmission line to confirm whether or not it is safe.
Japanese Patent Application No. 63-260018 provides an "abnormal proximity detection device" for such a purpose. This is a dynamic approach detection method. Images of towers, power lines, crane cars, etc. are captured by a TV camera. A dangerous area is set in advance around the power transmission line according to the degree of danger, and the
When a car enters, it is determined to be an abnormal approach. The captured image is digitally converted and stored in the 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。When the crane vehicle further approaches the power transmission line, 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, the abnormal approach of the crane vehicle is detected. By providing a plurality of different dangerous areas around the power transmission line, it is possible to determine whether the crane vehicle is approaching or moving away based on the temporal relationship of the concentration change. When the crane vehicle approaches the power line to a dangerous extent, an alarm is issued from the speaker to inform the operator and the driver.
【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。In Japanese Patent Application No. 3-98193, the same image is taken simultaneously by a plurality of cameras arranged in a straight line, digital conversion is performed in each of them, feature points are extracted, and the same feature point is taken by each camera. In this case, there is a relational expression that should be satisfied, so it is determined whether or not this 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 distance from the camera is limited to reduce 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。Japanese Patent Application No. 3-98194 also uses a plurality of cameras arranged in a straight line to transmit a power line, a tower, and a crane.
The same thing such as a car is imaged at the same time,
Digital conversion is performed, feature points are extracted, and it is determined whether the relational expression that holds when the same feature point is imaged by each camera is satisfied or not satisfied, and only the correct information is used to find the camera and the feature point. The time derivative of the feature points is taken, and the distance is calculated only for the remaining feature points. This is to detect abnormal approach of the crane vehicle to the power transmission line by focusing only on the 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。In each of the above two inventions, an object is imaged by a camera arranged on a plurality of straight lines, common feature points are detected, and whether or not the feature point extraction is correct is tried to avoid an error in advance. There is. Moreover, we are trying to shorten the calculation time by limiting the feature points to be considered.
【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 the power transmission line, and detects the approach of the crane vehicle to the dangerous area based on the density change of the image inside the dangerous area. But this method
Correct results can only be given if the change in concentration is due to movement of the crane wheel. Other objects may even move to cause density changes, which may cause malfunctions. In addition, the dangerous area must be set appropriately. The position of the camera must be such that it can accurately divide the dangerous 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 only the two-dimensional projection seen from the camera is observed. It is essentially a two-dimensional movement. If the dangerous area is not properly located in the camera, the dangerous area and the safe area overlap, so it is not possible to know whether the crane vehicle is actually in the dangerous area or the safe area. This is because what is captured by the camera is directly treated as a two-dimensional image.
【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 and 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 investigates whether or not there is a certain relationship between positions on the screen. Except for unrelated ones, after confirming that they are the same feature point, the distance and angle to the feature point are obtained and the three-dimensional coordinates are determined. This is completely different from the two-dimensional method described above. The position of the feature point is calculated three-dimensionally. Since the positions of power transmission lines, steel towers, crane cars, etc. 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。The distance measurement using two cameras is called triangulation and has been used for a long time. This is because when the same object is viewed with two cameras, the angles are different, so the distance can be known from the distance between the cameras and the angle. Since there are many similar points, it is difficult for two cameras to identify the feature points of the object in real time.
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 of using more than two cameras arranged in a straight line, however, still has the following drawbacks. This means that objects that are parallel to a straight line with cameras cannot measure distances.
If the cameras are lined up horizontally, observing multiple horizontal power lines with them does not reveal the perspective.
It suffices if one point of the power transmission line can be determined as the characteristic point, but if not, the difference between perspective and distance cannot be known. Of course, distance measurement is not possible. On the contrary, when the cameras are arranged along the vertical axis, it is not possible to measure the distance to the vertically arranged objects such as utility 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 on which the cameras are arranged is targeted, the distance to this object cannot be measured. The present invention solves such a difficulty, and an arbitrary arrangement,
A first object of the present invention is to provide an image monitoring apparatus capable of determining the three-dimensional position of a shaped object. Danger areas can be set three-dimensionally around power lines and towers, and the position of crane cars can also be determined three-dimensionally, and the distance between crane cars and power lines or towers can be detected to avoid danger. It is a second object of the present invention to provide an image monitoring device of this kind.
【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 in which three or more cameras are arranged on two orthogonal axes. This makes it possible to observe the same object and determine the distance and azimuth to the object depending 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。Horizontal objects such as power lines can be accurately positioned by vertically aligned cameras, and vertically extending objects such as towers and utility poles can be accurately positioned by horizontally aligned cameras. .
【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 determination of the characteristic points of the object utilizes the difference in gray level of the image. The difference in shade is obtained by differentiating the density of the image. Accurate position determination can be performed by a group of cameras 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。Further, the danger area is three-dimensionally set around the power transmission line and the steel tower so that it is possible to calculate whether or not the crane vehicle is in the danger area. When a crane vehicle enters the danger area, some means will be used to warn.
【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 structure of the present invention. Three or more camera groups are arranged in the horizontal direction (y direction). This is designated as C 1 , C 2 , C 3 , .... There is another group of cameras, which are aligned vertically (z direction). Let these be D 1 , D 2 , D 3 , .... Let P be some points of the target object. Here, the y axis is taken horizontally and the z axis is taken vertically. The cameras are all oriented in the x-axis direction, which is perpendicular to the yz plane. Since the central lines of view of the cameras are parallel, there is a certain relationship in the image 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 at the same point, the position of the image differs depending on the position of the camera.
The screen of the camera can be located at the focal length f behind the lens. The screen is y because the line of sight of the camera is parallel to the x axis.
It is a two-dimensional plane composed of the z-plane. The position of the image on the screen is sometimes called the 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 cameras are parallel to each other, the z coordinates of the images of P are the same in the cameras arranged in the horizontal direction (y axis). However, the y coordinate is different. The y coordinate of the object P is obtained from the difference in the y coordinate. Also, the distance from the observation point (center of the camera group) can 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。Images of the object P in the cameras 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 utilizing the difference in 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)
It is possible that the z coordinate of the object P cannot be obtained by the group of 2 , C 3 , ... Of course, the z coordinate can be obtained. The above-mentioned Japanese Patent Application No. 3-98193 and Japanese Patent Application No. 3-98194 can determine the three-dimensional position of an arbitrary object P with such a camera arrangement. It has been stated that the z-coordinates of the images of the object P of the camera groups C 1 , C 2 , C 3 , ... Which are arranged horizontally are common. The z coordinate of the object P can be obtained from this z coordinate and the already obtained distance.
【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 object is a clear point in this way,
It is possible to accurately determine the position of a point by observing only horizontal cameras. However, in the case of a horizontally long object such as a power transmission line, it is difficult to associate the feature points of the same object shown in the horizontal camera group, and the distance cannot be accurately obtained by the parallel 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, is to align the .... In this way, the cameras work in a complementary manner, so that the three-dimensional position of an object of 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 will be shown that the coordinates of an object in a direction parallel to the camera group can be accurately obtained by a group of cameras arranged on a straight line. Camera groups C 1 and C arranged in the horizontal direction (y-axis)
2 , C 3 , ... Can accurately determine the y-coordinate of the object, and the camera groups D 1 , D 2 , D 3 ,.
【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 group of cameras D 1 , D 2 arranged in the z direction.
D 3 is shown as an example. Since this figure is a projection view of the xz plane, the y coordinate is unknown. The distance from the origin of the camera D j is h j . The x coordinate, the y coordinate, and the z coordinate of the object P are represented by X, Y, and Z, respectively. Since the camera is oriented in the x direction, the angle formed by the 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 is called the phase v j . Since the screen is away 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。It is The same α j also satisfies the following relation with the object.
【００２８】 ｈj −Ｚ＝Ｘtan αj （２）H j −Z = Xtan 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 , D2 , D
3 , ... holds. Unknowns X, Z, αj And
It hj Is determined from the beginning by the distance of the camera from the origin
There is. v j Is the observed quantity. Any two cameras Di ,
Dj For, the above relationship holds, so
【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。Is satisfied. (H i -h j) f is a quantity known in advance. (V i -v j) is the observed quantity. Therefore, the X coordinate of the object P is determined by the combination of any two cameras. Since there are three or more cameras, the number of combinations of the two cameras is quite large. When 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。Measurements are made with redundancy. This is because feature points are identified and erroneous data is discarded to perform highly accurate measurement. For example, the above formula is created between adjacent cameras, and it is confirmed whether or not the values of X match in all combinations. Alternatively, the above equation may be created between the central camera and 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 case, as long as three or more cameras are used, it is possible to check whether the feature points are correctly identified. Further, after discarding erroneous feature points, the average value of X obtained by these equations can be adopted 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 distances between adjacent cameras are the same, (n-1) equations are defined, where h is the unit distance and vj and vj + 1 are the image phases between the adjacent cameras. ,
【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。Is satisfied. When the number of cameras is 5, four such equations hold. If they all give the same numerical value within the allowable error range, they are looking at the same feature point. If this is inconsistent, the calculation proceeds excluding those inconsistent. With this, the distance X of the object P with respect 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 also be calculated for the number of cameras. Furthermore, the y-coordinates are cameras D 1 , D 2 , D 3 ,
It can be obtained from the horizontal phase of ... (which is the same).
【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), but the same applies to the case where the camera groups are arranged in the horizontal direction. In this case, the position of the image in the z direction, that is, the phase is expressed by u m , and the position in the y direction from the origin of the camera is set as k m , and the same formula as in (3) holds.
【００３８】 （ｕm −ｕk ）／ｆ（ｋm −ｋk ）＝１／Ｘ （５）[0038] (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。The distance X from the camera surface of the object P can also be obtained by this. From this, the y coordinate of the object P can be obtained by multiplying the phase u by X / f. The z coordinate is also obtained.
【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。If the object P is a point in this way, the vertical distance X from the camera surface can be obtained by any row of cameras.
Alternatively, three-dimensional coordinates can be obtained. However, when the object P is linear, it is difficult to determine the position of the characteristic point on the line, and therefore the distance is measured using a group of cameras arranged in a direction orthogonal 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 the power transmission line. This can be arbitrarily determined, but in the case of a linear line such as a transmission line, it can be determined that the range of the radius from the line is the dangerous area. The danger area can therefore be defined by some inequalities. The dangerous area is not limited to one, and can be defined twice (danger area E, dangerous area F) as shown in the figure.
【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。Although there is a lane car in the vicinity of the lane car, three-dimensional coordinates are obtained for the outline points of the lane car, and it is determined whether these are outside or inside the dangerous area. This is easy if the formula defining the hazardous area is simple.
This is because it is easy to calculate how far any point on the crane car is from the power transmission line. Of course, it is possible to obtain the three-dimensional coordinates only for the outline points that can be seen from the camera group. Therefore, the location of the surveillance camera group should be devised so that it can be seen easily where the crane vehicle and the power transmission line are close to each other.
【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 power transmission line, but in the case of a vertical object such as a steel tower, the dangerous area also becomes a vertically long cylindrical space. Now, the image processing will be described. The outline is shown in FIG. An image is obtained by observing the outside with a camera, which is divided into information for each pixel and A / D converted into a digital signal for each pixel. The pixel is the minimum unit of an image in which N × M pixels are arranged vertically and horizontally, but there are various cameras such as 512 pixels × 1024 pixels. Feature points are extracted from the pixel data based on the difference in brightness.
【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。In reality, there are no isolated feature points, and feature points are arranged according to the outline of the object. Then, the same points are associated with each other according to the outer shape. Images of the same point on different cameras are made to correspond. If you can correspond, do the above calculation from the position of that point on the screen,
Identify feature points. Furthermore, the three-dimensional coordinates of the point are obtained by the above-mentioned 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 forming the screen. When the pixel value is s-bit, an s-bit frame memory is used. Pixels are represented by vertical and horizontal coordinates (u, v). Let the pixel value be g uv . From the top left of the screen, g 00 , g 10 , and so on. 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 lightness and darkness. When there is an object, a difference in brightness and darkness occurs, so that the contour of the object can be seen.
【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, the transmission line J, the steel tower A,
Suppose there are B, Bill K, etc. Cray near power line J
Suppose there is a car C and they have been observed by the monitor M. The feature point image viewed by one camera is as shown in FIG. Since many cameras are used, 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。The feature points are continuous curves of objects, so that the feature points also form a continuous curve. All the lines of a steel tower are also a set of characteristic points, and the lines of transmission lines are also a set of characteristic 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。Although three-dimensional coordinates are calculated for all feature points in all objects, there are some feature points that are easy to associate and some are difficult. It is easy to associate the top of the tower, the top of the antenna, the corner of the building, the advertising mark, etc. However, it is difficult to give a fixed position to the characteristic points of the tower. In the case of power transmission lines, it is difficult to determine the position in the horizontal direction because they are the same in the horizontal 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 that complementarily defines the feature points 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 distances are measured by the camera groups C 1 , C 2 , C 3 , ... Arranged horizontally. Since the camera group axis and the spread of the object are orthogonal to each other, the y-coordinates of the image of the feature points hardly change on the screen even if the identification of the feature points is slightly shifted in the vertical direction (in the z direction). Since it extends vertically, the x and y coordinates are important.
The y-coordinate on the screen is obtained to confirm the establishment of the constraint condition as described above. Then, when it is found that they are the same feature point (they may be slightly shifted in the z direction), x
Find the coordinates. Further, the y coordinate is also obtained. The z coordinate is also calculated, which is calculated 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, distances are measured by vertically arranged camera groups D 1 , D 2 , D 3 . Since the camera group axis and the spread of the object are orthogonal to each other, they may be slightly laterally displaced when the feature points are identified. It is the x and z coordinates that are important. The z-coordinates of the characteristic points are obtained in the images of the respective cameras, and it is checked whether or not the above-mentioned constraint condition is satisfied. Then, for those that hold, the x coordinate is calculated, and the z coordinate is obtained. Similarly, the y coordinate is also 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 where the contour line is bent and the feature points can be easily identified, such as a lane car, the three-dimensional coordinates of the feature points can be correctly obtained by either camera group. Such an operation is repeated in time. When the coordinates are obtained for all contour lines, this is not the end, but the same thing is repeated. 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 the characteristic points of the power transmission line, steel tower, crane car, and the like. However, since it is obtained by the difference between the characteristic point and the density of light and dark, it becomes a continuous contour line of the object. That is, three-dimensional coordinates are obtained for all the points on the contour line. Coordinates can be obtained only for the part within the field of view of the camera, but if the position of the camera is set to an appropriate position, the
It is possible to constantly monitor the distance between the vehicle and the closest point such as a power line or a steel tower.
【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 larger the number of cameras and the larger the number of feature points, the longer the calculation time. Therefore, in order to reduce the calculation time, the following may be performed. One is to obtain the coordinates of the feature points of the object only in the range near the crane car. Since the range is limited, the calculation time can be reduced. As a method of giving a spatial restriction,
You may make it select the thing whose distance from a camera group is in a fixed range.
【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 device in this way. Only the front of the surveillance device, the vertical distance in the range from a to b. This is the area where crane cars are located. This is because it is not necessary to monitor too far away from the crane car because the purpose is to ensure the safety of the crane car.
When the restriction is applied as shown in FIG. 10, only a part of the power transmission line and the crane vehicle are present 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 lane car is dangerous, it is possible to calculate the time derivative and obtain the coordinates only for the moving object. Of course, after obtaining data about a stationary power transmission line or a steel tower and obtaining coordinates about a contour line to set a dangerous area. After this, there is no need to update the data for the 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。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 five in total. This is the minimum case. More cameras are available. The central camera is commonly included in the upper, lower, left, and right camera groups, but it need not be. One group of cameras is a stand 6,
They are connected to each other by 7. The cameras are on the platform 8. The platform 8 is supported by a tripod 9. This is a simplification and in practice it is better to use a more solid base. Moreover, it is desirable to be able to freely turn between the base and the 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 group of cameras constitutes a visual device, which is connected to the main unit 10 by an appropriate number of cables. The main unit 10 is connected to the power supply device 11. An alarm device base station 12 for issuing an alarm is provided near the main unit. This sends an alarm wirelessly. Warning devices such as mobile stations 1
3 is provided with an alarm issuing device 14 for making a wirelessly transmitted alarm sound to inform a driver such as a crane vehicle and an operator.
【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 measuring unit 21, an image output unit 22, an approach restriction area updating 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, the camera is formed by arranging three or more cameras along two orthogonal axes so that their optical axes are parallel to each other.
【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。All the characteristic points of one object may be observed by all the groups of cameras arranged vertically and horizontally, but the following is more effective. That is, the cameras arranged in parallel to the X axis observe objects arranged in the Y axis direction. The cameras arranged in parallel to the Y axis observe the objects 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 thing can be done with a row of cameras. The objects are first imaged by the cameras arranged in the horizontal direction, and then the same objects are taken as the cameras arranged in the vertical direction by rotating the cameras 90 degrees. This can do substantially the same as a group of cameras 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 camera 20 captures an image of the surroundings of a heavy machine (crane vehicle). 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 measuring unit 21 A / D-converts the image data and extracts feature points. The feature points can be defined by the density gradation. In reality, since the object has a continuous contour, the contour line is a set of feature points. The data captured by each camera for each characteristic point is stored in the image memory. Do the same for each camera. The three-dimensional coordinates of the feature point are determined by using the 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 unit 21 gives image data to the image output unit 22. The image output unit 22 outputs the image data to the man-machine interface unit 27. The access restriction area updating unit 23 receives the image data and sets the access restriction area around the power transmission line and the steel tower. For example, in the case of a power transmission line, a cylindrical space having a constant distance is set as the access restriction area. The approach monitoring operation unit 25 includes crane cars, power transmission lines,
The distance measuring data of the steel tower is received from the image measuring 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 the lane vehicle enters the access restricted area such as a power transmission line, alarm data is generated. The alarm data is output from the alarm data output section 26 to the alarm device 29. Although the alarm device has already been described, it comprises an alarm device base station on the monitoring device side and an alarm device mobile station placed near the crane vehicle. The system control unit 24 includes an image measuring unit 21, an approach restriction area updating unit 23, and 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。An example of specific conditions will be described below. Camera: A camera unit equipped with four small CCD cameras with a resolution of 410,000 pixels. This is arranged vertically and horizontally. I use a total of eight cameras.
【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 a camera into luminance data of 8-bit 256 gradations.
【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 ... Luminance data during the monitoring operation.
The contrast is calculated by applying a one-dimensional spatial differentiation filter to the data. The one with the larger value is output as the feature point.
The video rate is processed 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 unit: 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 CPUs of the respective processing units perform 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。Approach restricted area updating section, approach monitoring operation section ... At the time of initialization, a three-dimensional dangerous area database is created based on the three-dimensional coordinates of the power transmission line obtained by the image measuring section. During the approach monitoring operation, the three-dimensional coordinates of the object obtained from the image measuring unit and the coordinates of the dangerous area are compared to determine the degree of danger of the approaching 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 unit: Controls the rotation of the gantry of the camera and the alarm device. Mamma Shinintafe
Input / output data to / from the input section. At the initial setting, the image measurement section,
Inputs and outputs set values to the image output unit. During the approach monitoring operation, gantry control and alarm device control 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 comprises a 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 so as to face the direction of monitoring. Start the system. Adjust the optical axis of the distance measuring camera. The approach limit distance is determined based on the voltage of the transmission line and is input. On the monitor screen, specify a part of the power transmission line 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 unit extracts feature points in the area designated on each image. Based on these, transmission lines are extracted from the entire image. Next, the extracted transmission line images of the left and right cameras are associated with each other. Then, the 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 power transmission line is divided into small areas, and the degree of danger is calculated for each area based on the input dangerous 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] Feature points of the object on the image of the distance measuring camera are extracted. The feature points are associated with each other. When the corresponding points are known, this three-dimensional coordinate is calculated. From the turning angle of the gantry, the three-dimensional coordinates of the measured object are converted into the coordinate system (reference coordinate system) at the time of creating the dangerous area. 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, it gives an alarm 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 groups of cameras which are orthogonal to each other, and the same characteristic points are obtained to determine the three-dimensional coordinates. When the object is long horizontally, the characteristic points can be determined by using the vertical camera group, and the distance can be accurately measured. When the object is long in the vertical direction, the distance measurement can be accurately performed by using the horizontal camera group. The three-dimensional position is determined more accurately. Since the danger area can be set three-dimensionally, it is extremely effective in improving the safety of work such as crane cars near power lines and steel towers.
【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 showing the principle of the present invention, in which three or more camera groups are arranged vertically and horizontally.
【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 a 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 crane vehicle sets a dangerous area around a power transmission line when working 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 the surroundings when the 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 showing a structure of a memory which is stored in the memory after A / D conversion of an image captured by a camera.
【図７】図５の配置例をカメラにより撮像した画面の
例。7 is an example of a screen imaged by a camera in the arrangement example of FIG.
【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 where distances are measured by a camera group arranged horizontally when an object extends 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 in which distances are measured by a camera group arranged vertically when an object extends 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 the 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 showing an example after the image processing of the camera is performed when the measurement range is limited by the 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 is a camera group, a processing device, according to an embodiment of the present invention.
The perspective view which shows an alarm device etc.
【図１３】本発明の装置の機能を示す構成図。FIG. 13 is a block diagram showing the 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 1 camera 2 camera 3 camera 4 camera 5 camera 6 stand 8 pan head 9 tripod 10 main unit 11 power unit 12 alarm device base station 13 alarm device mobile station 14 alarm reporting 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 ─────────────────────────────────────────────────── (72) Inventor Takehiko Kikuchi 1-3-3 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Company, Inc. (72) Inventor Takeshi Ishibashi 1-3-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Company Within the corporation
Claims (5)
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−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−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危険エリアを設定し、対象となる重
機の座標を計算し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−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 in a straight line and having optical axes parallel to each other, and a group of three or more cameras arranged in a straight line substantially orthogonal to the straight line and having optical axes parallel to each other. An A / D conversion unit that A / D-converts image data captured by a camera for each pixel, a feature point extraction unit that extracts a feature point based on a change in gradation of the pixel, and data for each pixel. An image measurement processing unit that identifies the feature points between the stored image memory and different cameras and calculates the three-dimensional coordinates of the feature points in the three-dimensional coordinate system defined by the cameras, and dangerous materials such as power lines and towers. The dangerous area is set near the critical area, the coordinates of the target heavy equipment are calculated, and the dangerous area is judged to be in the dangerous area. And an alarm device for issuing an alarm to notify that An image monitoring device characterized by.
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−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−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、これ
らの特徴点の対応が正しいことを、ｉ番目とｊ番目のカ
メラ画面での同一特徴点に対する位置ｕi とｕj の差を
カメラ間の距離ｈijで割った値（ｕi −ｕj ）／ｈijが
同一であるという性質を利用して確かめ、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
物の近傍に危険エリアを設定し、対象となる重機の座標
を計算し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−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。2. A group of three or more cameras arranged in a straight line and having optical axes parallel to each other, and a group of three or more cameras arranged in a straight line substantially orthogonal to the straight line and having optical axes parallel to each other. An A / D conversion unit that A / D-converts image data captured by a camera for each pixel, a feature point extraction unit that extracts a feature point based on a change in gradation of the pixel, and data for each pixel. The feature points are identified between the image memory to be stored and different cameras, and it is confirmed that the correspondences between these feature points are correct by calculating the difference between the positions u i and u j for the same feature point on the i-th and j-th camera screens. By using the property that the value (u i −u j ) / h ij divided by the distance h ij between the cameras is the same, the three-dimensional coordinates of the feature points in the three-dimensional coordinate system defined by the cameras are confirmed. The image measurement processing unit for calculation and the dangerous error near the dangerous materials such as power lines and towers. Is set, and the coordinates of the target heavy equipment are calculated to determine whether or not it is in the dangerous area, and the data of the risk evaluation portion informs that the heavy equipment and dangerous goods are too close to each other. An image monitoring device comprising an alarm device for issuing an alarm.
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−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−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いて特定の範囲
に限定して、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危険エリアを
設定し、対象となる重機の座標を計算し危険エリアにあ
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−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。3. A group of three or more cameras arranged on a straight line and having optical axes parallel to each other, and 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 that A / D-converts image data captured by a camera for each pixel, a feature point extraction unit that extracts a feature point based on a change in gradation of the pixel, and data for each pixel. An image measurement processing unit that identifies the feature points between the image memory to be stored and different cameras, limits the specific points in the three-dimensional coordinate system defined by the cameras, and calculates the three-dimensional coordinates of the feature points. Set a dangerous area near dangerous goods such as electric wires and steel towers, calculate the coordinates of the target heavy equipment and judge whether it is in the dangerous area, and from the data of the danger judgment portion And alert that dangerous goods are too close together An image monitoring device including an alarm device.
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−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−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危険エリアを設定し、対象とな
る重機の座標を計算し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−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。4. 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 lines and having optical axes parallel to each other. And the image data captured by the camera is A /
An A / D conversion unit for D conversion, a feature point extraction unit for extracting feature points by changing the gradation of pixels, an image memory for storing data for each pixel, and feature points identified between different cameras. ,
An image measurement processing unit that calculates the three-dimensional coordinates of the feature points in the three-dimensional coordinate system defined by the camera, and a dangerous area is set near the dangerous objects such as power lines and steel towers, and the coordinates of the target heavy equipment are set. Image monitoring including a risk determination unit that calculates and determines whether or not it is in a dangerous area, and an alarm device that issues an alarm from the data of the risk determination unit to notify that a heavy machine and a dangerous object are too close to each other In the device, camera group A
Is used to monitor an object to be monitored which is arranged substantially at right angles to the straight line of the camera group A, and the camera group B is to monitor objects to be monitored which is arranged substantially perpendicular to the straight line of the camera group B. How to use the image monitoring device.
つ３以上のカメラ群と、カメラで撮像された画像デ−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−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危険エリアを設
定し、対象となる重機の座標を計算し危険エリアにある
かどうかを判定する危険度判定部と、危険度判定部のデ
−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、最初にカメラ群を水平または垂直に並べて対象物を
撮像し、次にカメラ群をこれと直角の方向に回して同じ
対象物を撮像するようにして、実質的に直交する２軸に
沿ってカメラ群を備えるのと同じ測定をするようにした
ことを特徴とする画像監視装置の使用方法。5. A group of three or more cameras arranged in a straight line and having optical axes parallel to each other, an A / D conversion unit for A / D converting image data captured by the cameras for each pixel, and a pixel The feature point extraction unit that extracts the feature points by the change of the gradation of the image, the image memory that stores the data for each pixel, the feature points are identified between different cameras, and in the three-dimensional coordinate system defined by the cameras. The image measurement processing unit that calculates the three-dimensional coordinates of the feature points and the dangerous area are set near the dangerous goods such as power lines and towers, and the coordinates of the target heavy equipment are calculated to determine whether the dangerous area is in the dangerous area. In the image monitoring device including the risk determining unit and an alarm device that issues an alarm from the data of the risk determining unit that the heavy equipment and the dangerous object are too close to each other, Image the objects side by side vertically and then the camera Image surveillance, characterized in that the group is rotated in a direction perpendicular to this to image the same object and to make the same measurements as with a group of cameras along two axes which are substantially orthogonal. How to use the device.
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|---|---|---|---|
| JP16413393A JP3228603B2 (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Image monitoring device and its use |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347220A true JPH06347220A (en) | 1994-12-20 |
| JP3228603B2 JP3228603B2 (en) | 2001-11-12 |
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| JP (1) | JP3228603B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-06-07 JP JP16413393A patent/JP3228603B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3228603B2 (en) | 2001-11-12 |
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