JPWO2017056266A1

JPWO2017056266A1 - 撮像装置

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Publication number: JPWO2017056266A1
Application number: JP2017542620A
Authority: JP
Inventors: 晶祥出口; 俊齊藤; 博義山口; 駿川本; 大樹菅原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: JP6553201B2; US11008735B2; WO2017056266A1; CN107250725A; CN107250725B; KR102065477B1; DE112015006347T5; US20180058044A1; KR20170107068A

Abstract

撮像装置は、旋回体（３）に取り付けられた第１のステレオカメラ（５０）と、旋回体（３）に取り付けられた第２のステレオカメラ（６０）とを備えている。第１のステレオカメラ（５０）は、第１の撮像範囲（Ｒ１）を撮像する。第２のステレオカメラ（６０）は、第１の撮像範囲（Ｒ１）よりも上方または遠方の第２の撮像範囲（Ｒ２）を撮像する。

Description

本発明は、撮像装置に関する。

作業車両による作業では、現況地形は作業の進行に伴って変化する。そのため、作業の進行に平行して、現況地形データの取得が必要となる。現況地形データを取得するための手段の１つとして、ステレオカメラによる距離計測がある。

従来、第１の撮像部および第２の撮像部を有するステレオカメラと、ステレオカメラの撮像方向を変更可能な撮像方向変更手段とを備える、建設機械が提案されている（たとえば、特開２０１３−３６２４３号公報（特許文献１）参照）。また、車体に複数のステレオカメラが取り付けられ、複数のステレオカメラによりステレオ画像を得る建設機械が提案されている（たとえば、特開２０１４−２１５０３９号公報（特許文献２））。

特開２０１３−３６２４３号公報特開２０１４−２１５０３９号公報

作業車両の作業機による作業対象は地面なので、作業車両に搭載されるステレオカメラは、光軸が俯角になるように配設される。作業対象の形状は、平坦な地面に限られず、作業車両の現在位置から上方へ向かって傾斜している場合がある。その場合、光軸が俯角のステレオカメラでは傾斜する地形の全体を撮像範囲に収めることができず、作業対象の現況地形に関する撮像データを十分に入手できない可能性がある。

上記特許文献１には、ステレオカメラを移動させることでステレオカメラの撮像方向を変更して、広範囲を撮像可能とする技術が開示されている。しかし、ステレオカメラを移動させると、移動前と移動後の撮像データに時間的なずれが生じる。そのため、作業対象の現況地形を正確に把握することが困難である。

本発明の目的は、作業対象の現況地形を広範囲に精度よく撮像できる、撮像装置を提供することである。

本発明に係る撮像装置は、作業車両に設けられている。作業車両は、車両本体を有している。撮像装置は、車両本体に取り付けられた第１のステレオカメラと、車両本体に取り付けられた第２のステレオカメラと、を備えている。第１のステレオカメラは、第１の撮像範囲を撮像する。第２のステレオカメラは、第１の撮像範囲よりも上方または遠方の第２の撮像範囲を撮像する。

上記の撮像装置において、第１のステレオカメラの第１の撮像範囲と、第２のステレオカメラの第２の撮像範囲とが、一部重なっている。

上記の撮像装置において、作業車両は、車両本体に取り付けられた作業機をさらに有している。作業機は、平面視で中心軸を有している。第１のステレオカメラの光軸と第２のステレオカメラの光軸とは、平面視において、車両本体から離れるにつれて作業機に近づく側に、中心軸に対して傾斜している。

上記の撮像装置において、第１のステレオカメラの光軸と第２のステレオカメラの光軸とは、車両本体の前方で、水平方向に対して下向きの角度を形成している。

上記の撮像装置において、第１のステレオカメラと第２のステレオカメラとは、車両本体の左右方向に並んで配置されている。

上記の撮像装置において、第１のステレオカメラと第２のステレオカメラとは、上下方向において同じ位置に配置されている。

上記の撮像装置において、第１のステレオカメラは、第１の撮像部と、第１の撮像部よりも車両本体の左右方向の右側に配置される第２の撮像部とを有している。第２のステレオカメラは、第３の撮像部と、第３の撮像部よりも車両本体の左右方向の右側に配置される第４の撮像部とを有している。第１の撮像部と第３の撮像部とは、左撮像部群を構成している。第２の撮像部と第４の撮像部とは、右撮像部群を構成している。左撮像部群と右撮像部群とは、車両本体の左右方向に間隔を空けて配置されている。

上記の撮像装置において、第１のステレオカメラと第２のステレオカメラとは、縦長の画像を撮像可能に構成されている。

上記の撮像装置において、車両本体はキャブを有している。撮像装置は、キャブに取り付けられている。

本発明によれば、作業対象の現況地形を広範囲に精度よく撮像することができる。

本発明の一実施形態における油圧ショベルの構成を概略的に示す斜視図である。図１に示す油圧ショベルに適用される油圧回路図である。図１に示す油圧ショベルの油圧シリンダ、位置センサおよびコントローラの関係を概略的に示す図である。キャブ内の前方上縁部分を後方から見上げた状態を示す斜視図である。キャブ内の前方上縁部分を後方から見上げた状態を示す斜視図である。ステレオカメラのベース部への取り付け状況を示す斜視図である。前窓の構成の概略を示す斜視図である。側面視した第１のステレオカメラの撮像部の模式図である。側面視した第２のステレオカメラの撮像部の模式図である。ステレオカメラによる撮像範囲を示す模式図である。ステレオカメラによる撮像範囲を示す模式図である。平面視したステレオカメラの撮像部の模式図である。ステレオ画像データ合成システムの構成を示す機能ブロック図である。画像データの合成の一例を示す図である。撮像される地形の一例を示す模式図である。各々の撮像部による撮像の例を示す図である。各々の撮像部による撮像の例を示す図である。実施形態に基づく画像データ生成方法を説明するフロー図である。ステレオカメラの画角外への作業機の移動を示す模式図である。ベース部に対する各々の撮像部の配置を示す模式図である。ベース部に対する各々の撮像部の配置を示す模式図である。車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施形態における油圧ショベルの構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態における油圧ショベル１の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示されるように、本実施形態の油圧ショベル１は、走行体２と、旋回体３と、作業機４とを主に有している。走行体２と旋回体３とにより、油圧ショベル１の車両本体が構成されている。

走行体２は、左右一対の履帯２ａを有している。左右一対の履帯２ａが回転駆動することにより、油圧ショベル１が自走可能に構成されている。

旋回体３は、走行体２に対して旋回自在に設置されている。旋回体３は、キャブ５と、エンジンフード６と、カウンタウェイト７とを主に有している。

キャブ５は、旋回体３の前方左側（車両前側）に配置されている。キャブ５の内部に、運転室が形成されている。運転室は、オペレータが油圧ショベル１を操作するための空間である。運転室内には、オペレータが着座するための運転席８が配置されている。旋回体３の上面には、アンテナ９が設置されている。

なお本実施形態においては、作業機４を基準として各部の位置関係について説明する。
作業機４のブーム４ａは、旋回体３に対して、ブームピンを中心に回転移動する。旋回体３に対して回動するブーム４ａの特定の部分、たとえばブーム４ａの先端部が移動する軌跡は円弧状であり、その円弧を含む平面が特定される。油圧ショベル１を平面視した場合に、当該平面は直線として表される。この直線の延びる方向が、車両本体の前後方向、または旋回体３の前後方向であり、以下では単に前後方向ともいう。車両本体の左右方向（車幅方向）、または旋回体３の左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向であり、以下では単に左右方向ともいう。左右方向とは、ブームピンの延びる方向をいう。車両本体の上下方向、または旋回体３の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向であり、以下では単に上下方向ともいう。

前後方向において、車両本体から作業機４が突き出している側が前方向であり、前方向と反対方向が後方向である。前方向を視て左右方向の右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

前後方向とは、キャブ５内の運転席８に着座したオペレータの前後方向である。左右方向とは、運転席８に着座したオペレータの左右方向である。上下方向とは、運転席８に着座したオペレータの上下方向である。運転席８に着座したオペレータに正対する方向が前方向であり、運転席８に着座したオペレータの背後方向が後方向である。運転席８に着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。運転席８に着座したオペレータの足元側が下側、頭上側が上側である。

エンジンフード６およびカウンタウェイト７の各々は、旋回体３の後方側（車両後側）に配置されている。エンジンフード６は、エンジンルームの少なくとも上方を覆うように配置されている。エンジンルーム内には、エンジンユニット（エンジン、排気処理ユニットなど）が収納されている。カウンタウェイト７は、採掘時などにおいて車両本体のバランスをとるために、エンジンルームの後方に配置されている。

作業機４は、土砂の掘削などの作業を行うためのものである。作業機４は、旋回体３の前方側に取り付けられている。作業機４は、たとえばブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃ、油圧シリンダ４ｄ，４ｅ，４ｆなどを有している。ブーム４ａ、アーム４ｂおよびバケット４ｃの各々が油圧シリンダ４ｆ，４ｅ，４ｄによって駆動されることにより、作業機４は駆動可能である。

ブーム４ａの基端部は、ブームピンを介して、旋回体３に連結されている。ブーム４ａは、ブームピンを中心に回転可能に設けられている。アーム４ｂの基端部は、アームピンを介して、ブーム４ａの先端部に連結されている。アーム４ｂは、アームピンを中心に回転可能に設けられている。バケット４ｃは、バケットピンを介して、アーム４ｂの先端部に連結されている。バケット４ｃは、バケットピンを中心に回転可能に設けられている。

作業機４は、キャブ５に対し右側に設けられている。なお、キャブ５と作業機４との配置は図１に示す例に限られるものではなく、たとえば旋回体３の前方右側に配置されたキャブ５の左側に作業機４が設けられていてもよい。

ブーム４ａに、ロータリエンコーダ１５が取り付けられている。ロータリエンコーダ１５は、ブーム４ａに対するアーム４ｂの回動角度に対応するパルス信号を出力する。車両本体にも、ロータリエンコーダが取り付けられている。車両本体に取り付けられているロータリエンコーダは、車両本体に対するブーム４ａの回動角度に対応するパルス信号を出力する。

キャブ５は、運転席８を覆って配置されている屋根部分と、屋根部分を支持する複数のピラーとを含んでいる。複数のピラーは、フロントピラー４０と、リアピラー４６と、中間ピラー４４とを有している。フロントピラー４０は、運転席８に対し前方の、キャブ５のコーナ部に配置されている。リアピラー４６は、運転席８に対し後方の、キャブ５のコーナ部に配置されている。中間ピラー４４は、フロントピラー４０とリアピラー４６との間に配置されている。各々のピラーは、キャブ５の床部に連結されている下端と、キャブ５の屋根部分に連結されている上端とを有している。

フロントピラー４０は、右ピラー４１と、左ピラー４２とを有している。右ピラー４１は、キャブ５の前方右隅に配置されている。左ピラー４２は、キャブ５の前方左隅に配置されている。キャブ５に対し右方に、作業機４が配置されている。右ピラー４１は、作業機４に近い側に配置されている。左ピラー４２は、作業機４から離れる側に配置されている。

右ピラー４１と、左ピラー４２と、一対のリアピラー４６とによって囲まれた空間は、キャブ５の室内空間を形成している。運転席８は、キャブ５の室内空間に収容されている。運転席８は、キャブ５の床部のほぼ中央部に配置されている。キャブ５の左側面には、オペレータがキャブ５に乗降するためのドアが設けられている。

右ピラー４１と左ピラー４２との間には、前窓４７が配置されている。前窓４７は、運転席８に対し前方に配置されている。前窓４７は、透明材料により形成されている。運転席８に着座しているオペレータは、前窓４７を通して、キャブ５の外部を視認可能である。たとえば運転席８に着座しているオペレータは、前窓４７を通して、土砂を掘削するバケット４ｃ、および施工対象の現況地形などを、直接見ることができる。

図２は、図１に示す油圧ショベル１に適用される油圧回路図である。エンジン２５は、旋回体３の後方側のエンジンルーム内に搭載されている。図２に示されるように、エンジン２５には、ＰＴＯ（Power Take Offの略称）装置２９が取り付けられている。ＰＴＯ装置には、複数の油圧ポンプ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４が連結されている。

油圧ポンプ３４は、操作レバー１３により操作されるパイロット圧操作弁１２に、パイロット圧を供給する。他の油圧ポンプ３１ａ〜３３ｂは、作業機４を駆動する各油圧シリンダ４ｄ，４ｅ，４ｆ、旋回体３を旋回駆動する旋回モータ、および走行体２に設けた左右走行モータ３７ａ，３７ｂなどの、各アクチュエータに圧油を供給する。

油圧ポンプ３１ａ，３１ｂから吐出された圧油は、それぞれ右走行モータ用切換弁１４ａ、ブーム用切換弁１４ｂ、バケット用切換弁１４ｃおよびアーム用切換弁１４ｄを介して、右走行モータ３７ｂ、ブームシリンダ４ｆ、アームシリンダ４ｅおよびバケットシリンダ４ｄに供給される。これら切換弁１４ａ〜１４ｄのパイロット操作部には、それぞれに対応したパイロット圧が、パイロット圧操作弁１２から供給される。

油圧ポンプ３１ａ，３１ｂおよび油圧ポンプ３２ａ，３２ｂの吐出管路には、それぞれのポンプ吐出圧を検出する圧力センサ３５ａ，３５ｂが設けられている。油圧ポンプ３３ａ，３３ｂの吐出管路には、それぞれのポンプ吐出圧を検出する圧力センサ３６が設けられている。

切換弁１４ａ〜１４ｄと各アクチュエータとを接続する管路には、各アクチュエータの負荷圧を検出する圧力センサ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂがそれぞれ設けられている。旋回モータ、左走行モータ３７ａに関しても、上記と同様に、その接続管路にそれぞれの負荷圧を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられている。

これらの圧力センサの検出信号は、コントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、上記圧力センサからの各アクチュエータの負荷圧検出値に基づき、それぞれの作業機や走行体２の走行駆動部などの負荷頻度（負荷レベル毎の発生頻度であり、負荷量に対応する。）を求める。

エンジン２５の燃料噴射ポンプ２６には、エンジンコントローラ２２から燃料噴射量指令が入力される。エンジンコントローラ２２には、エンジン２５の出力回転軸に設けたエンジン回転数センサ２７の検出信号が、フィードバック信号として入力される。エンジンコントローラ２２は、このエンジン回転数のフィードバック信号に基づき、エンジン２５を所定馬力で駆動するように燃料噴射量指令を演算して出力すると共に、コントローラ２０にエンジン回転数および出力した燃料噴射量指令値を入力する。

コントローラ２０と、エンジンコントローラ２２と、モニタ２１とは、双方向の通信ケーブル２３を介して接続されており、油圧ショベル１内の通信ネットワークを形成している。モニタ２１、コントローラ２０およびエンジンコントローラ２２は、ネットワーク通信ケーブル２３，２３を経由して互いに情報を送受信可能となっている。モニタ２１、コントローラ２０、エンジンコントローラ２２はそれぞれ、マイクロコンピュータなどのコンピュータ装置を主体として構成されている。

コントローラ２０と外部の監視局７６との間で、情報の送受信が可能となっている。コントローラ２０と監視局７６とは、衛星通信を介して通信している。コントローラ２０には、通信端末７１が接続されている。通信端末７１には、図１に示す旋回体３に搭載されたアンテナ９が接続されている。

通信地球局７４は、通信衛星７３と専用通信回線で通信する。ネットワーク管制局７５は、通信地球局７４に、専用回線で結ばれている。地上の監視局７６は、ネットワーク管制局７５に、インターネットなどを経由して接続されている。これにより、通信端末７１、通信衛星７３、通信地球局７４およびネットワーク管制局７５を経由して、コントローラ２０と所定の監視局７６との間でデータが送受信される。

３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）で作成された施工設計データは、予めコントローラ２０に保存されている。モニタ２１は、キャブ５内に配置されている。モニタ２１は、画面上に、油圧ショベル１の現状位置および施行対象の現況地形をリアルタイムで更新表示し、オペレータが油圧ショベル１の作業状態を常時確認できるようになっている。

コントローラ２０は、施工設計データ、作業機４の位置および姿勢、ならびに現況地形をリアルタイムで比較する。コントローラ２０は、その比較結果に基づいて、油圧回路を駆動することにより、作業機４を制御する。より具体的には、施工設計データに従った施工されるべき位置とバケット４ｃの位置とを合わせ、その後所定の掘削または整地などの施工が行われる。これにより、施工設計データに基づいて油圧ショベル１の作業機４が自動制御されるので、施工効率および施工精度を向上することができ、高品質の建設施工を容易に行うことが可能になる。

図３は、図１に示す油圧ショベル１の油圧シリンダ、位置センサ１０およびコントローラ２０の関係を概略的に示す図である。図３に示されるように、油圧シリンダ（バケットシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆ）にはそれぞれ、油圧シリンダのストローク量を回転量として検出する位置センサ１０が取り付けられている。

位置センサ１０は、コントローラ２０に電気的に接続されている。コントローラ２０は、位置センサ１０の検出信号に基づいて、バケットシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆのストローク長を計測する。

油圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブに対して相対的に移動可能なシリンダロッドとを有している。位置センサ１０は、シリンダロッドの直線運動に従って回転する回転ローラを有している。位置センサ１０は、回転ローラの回転速度と回転数とに基づいて、シリンダチューブに対するシリンダロッドの変位量（ストローク長）を計測する。

図４は、キャブ５内の前方上縁部分を後方から見上げた状態を示す斜視図である。右ピラー４１の上部は、右ルーフビーム４８ａにつながっている。左ピラー４２の上部は、左ルーフビーム４８ｂにつながっている。右ルーフビーム４８ａは、右ピラー４１の上部と右側のリアピラー４６の上部との間に架け渡されている。左ルーフビーム４８ｂは、左ピラー４２の上部と左側のリアピラー４６の上部との間に架け渡されている。右ルーフビーム４８ａと左ルーフビーム４８ｂとの間には、ルーフパネル４９が装着されている。ルーフパネル４９は、キャブ５の屋根部分を構成している。

前窓４７の上縁に沿って、ベース部９０が配置されている。ベース部９０は、詳細を後述するように、前窓４７の上枠部分に取り付けられている。ベース部９０は、右ピラー４１と左ピラー４２との間に、左右方向に延在している。ベース部９０は、ルーフパネル４９の前縁に沿って配置されている。

左ピラー４２の近傍において、ベース部９０に、左ケース８１が取り付けられている。右ピラー４１の近傍において、ベース部９０に、右ケース８２が取り付けられている。左ケース８１と右ケース８２とは、中空に形成されている。左ケース８１と右ケース８２とは、ベース部９０から後方に突き出すように配置されている。

ベース部９０の延びる方向に沿って、ケーブル２４が配置されている。ケーブル２４は、前窓４７の上縁に沿って左右方向に延び、さらに右ルーフビーム４８ａに沿って前後方向に延びている。ケーブル２４は、左ケース８１の内部空間につながり、かつ右ケース８２の内部空間につながっている。ケーブル２４は、サポート９８（図６）を介して、ベース部９０によって支持されている。

図５は、図４と同様に、キャブ５内の前方上縁部分を後方から見上げた状態を示す斜視図である。図５には、図４に示す左ケース８１および右ケース８２がベース部９０から取り外された状態が図示されている。左ケース８１および右ケース８２がベース部９０から取り外されたため、左ケース８１内に収容されている第１の撮像部５１および第３の撮像部６１と、右ケース８２内に収容されている第２の撮像部５２および第４の撮像部６２とが、図５において図示されている。

第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、互いに同期がとられており、第１のステレオカメラ５０を構成している。第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを含んで構成されている。第１のステレオカメラ５０は、車両本体よりも前方の前方領域を撮像するための撮像装置である。第１のステレオカメラ５０は、たとえば、作業機４が作業を行う作業領域を撮像可能である。第１の撮像部５１は、第２の撮像部５２よりも左右方向の左側に配置されている。第２の撮像部５２は、第１の撮像部５１よりも左右方向の右側に配置されている。

第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、互いに同期がとられており、第２のステレオカメラ６０を構成している。第２のステレオカメラ６０は、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とを含んで構成されている。第２のステレオカメラ６０は、車両本体よりも前方の前方領域を撮像するための撮像装置である。第２のステレオカメラ６０は、たとえば、作業機４が作業を行う作業領域を撮像可能である。第３の撮像部６１は、第４の撮像部６２よりも左右方向の左側に配置されている。第４の撮像部６２は、第３の撮像部６１よりも左右方向の右側に配置されている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、左右方向に並んで配置されている。第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２と、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とは、左右方向に並んで配置されている。左右方向の左側から右側へ順に、第１の撮像部５１、第３の撮像部６１、第２の撮像部５２、第４の撮像部６２が配置されている。第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２と、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とは、同じ装置である。

左右方向における第３の撮像部６１と第２の撮像部５２との間隔は、左右方向における第１の撮像部５１と第３の撮像部６１との間隔より広くなっている。左右方向における第３の撮像部６１と第２の撮像部５２との間隔は、左右方向における第２の撮像部５２と第４の撮像部６２との間隔より広くなっている。左右方向における第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との間隔と、左右方向における第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との間隔とは、互いに等しくなっている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、キャブ５の内部に、前窓４７の上縁に沿って配置されている。第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２と、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とは、キャブ５の内部に、前窓４７の上縁に沿って配置されている。第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２と、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とは、前窓４７に面して配置されている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、図５中に示す左右方向に延びる破線上に並んで、上下方向において同じ位置に配置されている。第１のステレオカメラ５０の第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、同じ高さに配置されている。第２のステレオカメラ６０の第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、同じ高さに配置されている。第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２と、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とは、図５中に示す破線上に並んで、上下方向において同じ位置に配置されている。

第１の撮像部５１と第３の撮像部６１とは、左撮像部群を構成している。第２の撮像部５２と第４の撮像部６２とは、右撮像部群を構成している。左撮像部群は、図４に示す左ケース８１内に収容されている。右撮像部群は、図４に示す右ケース８２内に収容されている。左撮像部群と右撮像部群とは、左右方向に間隔を空けて配置されている。

左撮像部群は、左ピラー４２の近傍に配置されている。左右方向における、キャブ５の中心と左撮像部群との距離は、左ピラー４２と左撮像部群との距離よりも大きい。左撮像部群は、左右方向におけるキャブ５の中心よりも、左ピラー４２に近く配置されている。左右方向におけるキャブ５の中心と左ピラー４２との間の領域を、仮想的に左右方向に２分割した場合、２分割された２つの領域のうち左ピラー４２に近い領域内に、左撮像部群が配置されている。左撮像部群は、左ピラー４２に寄って配置されている。

右撮像部群は、右ピラー４１の近傍に配置されている。左右方向における、キャブ５の中心と右撮像部群との距離は、右ピラー４１と右撮像部群との距離よりも大きい。右撮像部群は、左右方向におけるキャブ５の中心よりも、右ピラー４１に近く配置されている。左右方向におけるキャブ５の中心と右ピラー４１との間の領域を、仮想的に左右方向に２分割した場合、２分割された２つの領域のうち右ピラー４１に近い領域内に、右撮像部群が配置されている。右撮像部群は、右ピラー４１に寄って配置されている。

各々の撮像部は、光学処理部と、受光処理部と、画像処理部とを備えている。光学処理部は、集光のためのレンズを有している。後述する撮像部の光軸は、レンズ面中央を通り、レンズ面に垂直な軸である。受光処理部は、撮像素子を有している。撮像素子は、たとえばＣＭＯＳである。撮像素子は、受光面を有している。受光面は、上記の光軸に直交する面である。受光面は、平坦な矩形状であり、縦長に配置されている。撮像部は、撮像素子の受光面の縦の辺（長尺の辺）が鉛直方向に沿うように、配置されている。

図６は、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とのベース部９０への取り付け状況を示す斜視図である。図５を併せて参照して、図６中の右側が車両本体の右方向に相当し、図６中の左側が車両本体の左方向に相当する。図６に示すように、ベース部９０は、前窓４７の上枠部分に取り付けられる取付アングル９１を有している。取付アングル９１は、山形鋼状の形状を有しており、互いに略直角に折れ曲がった２つの辺を有している。

取付アングル９１の一方の辺には、厚み方向に一方の辺を貫通する複数の貫通孔が形成されている。この貫通孔の各々をボルト９５が貫通して、前窓４７の上枠部分にボルト９５が締結されることにより、取付アングル９１は前窓４７に取り付けられる。

取付アングル９１の他方の辺には、取付片９２が固定されている。取付片９２は矩形箱状の外形を有している。取付片９２の外表面のうち一面が取付アングル９１の一方の辺に接触しており、他の一面が取付アングル９１の他方の辺に接触している。取付片９２にはナット穴が形成されている。

取付アングル９１の他方の辺にはまた、取付プレート９３が設けられている。ベース部９０は、取付アングル９１と、取付片９２と、取付プレート９３とを含んで構成されている。取付プレート９３は、細長い平板状の形状を有している。取付プレート９３は、取付アングル９１の延在方向と平行に延びている。取付プレート９３は、取付アングル９１の他方の辺に直交し取付アングル９１の一方の辺に平行な方向に延びている。取付アングル９１と取付プレート９３とは一体で、ギリシャ文字の大文字のパイ状に似た形状を有している。

取付プレート９３には、厚み方向に取付プレート９３を貫通する複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔の一部をボルト９６が各々貫通して、取付片９２に形成されたナット穴にボルト９６が締結されることにより、取付プレート９３は取付片９２を介して取付アングル９１に固定される。取付プレート９３の縁部分が取付アングル９１の他方の辺に直接固定されていてもよい。

取付プレート９３には、ブラケット１０１が取り付けられている。ブラケット１０１に形成された貫通孔と取付プレート９３に形成された貫通孔とをボルト９７が各々貫通して、取付片９２に形成されたナット穴にボルト９７が締結されることにより、ブラケット１０１は取付プレート９３に固定される。ブラケット１０１は、取付プレート９３と取付片９２とを介して、取付アングル９１に固定される。

ブラケット１０１は、角張ったＣ字状の形状を有している。ブラケット１０１は、細長い一枚の平板の両端部分を屈曲することによって形成されてもよい。ブラケット１０１は、ブラケット１０１の中央部分を構成している固定部１０２と、ブラケット１０１の一方端を構成している突出部１０３と、ブラケット１０１の他方端を構成している突出部１０４とを有している。固定部１０２は、ボルト９７によって取付プレート９３に固定されている。突出部１０３および突出部１０４は、固定部１０２に対して屈曲して、取付プレート９３から離れる側に突き出している。

突出部１０３には、第１のステレオカメラ５０の第１の撮像部５１が取り付けられている。第１の撮像部５１は、平板状の突出部１０３の表面のうち、右方向を向く表面に取り付けられている。突出部１０４には、第２のステレオカメラ６０の第３の撮像部６１が取り付けられている。第３の撮像部６１は、平板状の突出部１０４の表面のうち、右方向を向く表面に取り付けられている。

取付プレート９３には、ブラケット１１１が取り付けられている。ブラケット１１１に形成された貫通孔と取付プレート９３に形成された貫通孔とをボルト９７が各々貫通して、取付片９２に形成されたナット穴にボルト９７が締結されることにより、ブラケット１１１は取付プレート９３に固定される。ブラケット１１１は、取付プレート９３と取付片９２とを介して、取付アングル９１に固定される。

ブラケット１１１は、角張ったＣ字状の形状を有している。ブラケット１１１は、細長い一枚の平板の両端部分を屈曲することによって形成されてもよい。ブラケット１１１は、ブラケット１１１の中央部分を構成している固定部１１２と、ブラケット１１１の一方端を構成している突出部１１３と、ブラケット１１１の他方端を構成している突出部１１４とを有している。固定部１１２は、ボルト９７によって取付プレート９３に固定されている。突出部１１３および突出部１１４は、固定部１１２に対して屈曲して、取付プレート９３から離れる側に突き出している。

突出部１１３には、第１のステレオカメラ５０の第２の撮像部５２が取り付けられている。第２の撮像部５２は、平板状の突出部１１３の表面のうち、右方向を向く表面に取り付けられている。突出部１０４には、第２のステレオカメラ６０の第４の撮像部６２が取り付けられている。第４の撮像部６２は、平板状の突出部１１４の表面のうち、右方向を向く表面に取り付けられている。

図７は、前窓４７の構成の概略を示す斜視図である。前窓４７は、上枠部分４７ａ、左枠部分４７ｂ、右枠部分４７ｃおよび図示しない下枠部分によって形成された矩形環状の枠体が、強化ガラスなどの透明材料の周縁を取り囲んで、形成されている。

図７に示すように、前窓４７の上枠部分４７ａには、複数の座４７ｓが設けられている。座４７ｓは、図６に示す取付アングル９１の一方の辺に形成された貫通孔と同数形成されている。座４７ｓは、図６に示すボルト９５と同数形成されている。座４７ｓには、ナット穴が形成されている。取付アングル９１の一方の辺に形成された貫通孔の各々をボルト９５が貫通して、座４７ｓにボルト９５が締結されることにより、取付アングル９１は座４７ｓに取り付けられる。

取付アングル９１の座４７ｓへの取り付けによって、ベース部９０の全体と、ベース部９０に取り付けられたブラケット１０１，１１１と、ブラケット１０１に取り付けられた第１の撮像部５１および第３の撮像部６１と、ブラケット１１１に取り付けられた第２の撮像部５２および第４の撮像部６２とが、前窓４７の上縁に沿って配置される。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、第１のステレオカメラ５０を構成している。第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、第２のステレオカメラ６０を構成している。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、図５に示すように、キャブ５内に、前窓４７の上縁に沿って配置されている。

図８は、側面視した第１のステレオカメラ５０の模式図である。図８中の左側は車両本体の前側であり、図８中の右側は車両本体の後側であり、図８中の上側は車両本体の上側であり、図８中の下側は車両本体の下側である。図８中の左右方向は車両本体の前後方向であり、図８中の上下方向は車両本体の上下方向である。図８中には、第１のステレオカメラ５０を構成する撮像部のうち、第２の撮像部５２のみが図示されている。図８中に一点鎖線で示す光軸ＡＸ２は、第２の撮像部５２の光軸を示している。

図８に示すように、第２の撮像部５２は、前窓４７に面して配置されている。第２の撮像部５２は、キャブ５の前方を見下ろす角度で配置されている。第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２は、キャブ５の前方で、水平方向に対して下向きの角度を形成している。光軸ＡＸ２は、車両本体の前方で、水平方向に対して俯角をなして傾斜している。

図８中には、第１のステレオカメラ５０を構成する撮像部のうち、第２の撮像部５２が代表的に図示されているが、側面視において第１の撮像部５１は第２の撮像部５２と同じ位置に配置されている。側面視において、第１の撮像部５１の光軸は、図８に示す第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２と同じ方向に延びている。第１の撮像部５１の光軸は、車両本体の前方で、水平方向に対して俯角をなして傾いている。

図９は、側面視した第２のステレオカメラ６０の模式図である。図９には、図８に示した第２の撮像部５２に替えて、第２のステレオカメラ６０の第４の撮像部６２が図示されている。図９中には、第２のステレオカメラ６０を構成する撮像部のうち、第４の撮像部６２のみが図示されている。図９中に一点鎖線で示す光軸ＡＸ４は、第４の撮像部６２の光軸を示している。

図９に示すように、第４の撮像部６２は、前窓４７に面して配置されている。第４の撮像部６２は、キャブ５の前方を僅かに見下ろす角度で配置されている。第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４は、キャブ５の前方で、水平方向に対して下向きの角度を形成している。光軸ＡＸ４は、車両本体の前方で、水平方向に対して俯角をなして傾斜している。

図９中には、第２のステレオカメラ６０を構成する撮像部のうち、第４の撮像部６２が代表的に図示されているが、側面視において第３の撮像部６１は第４の撮像部６２と同じ位置に配置されている。側面視において、第３の撮像部６１の光軸は、図９に示す第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４と同じ方向に延びている。第３の撮像部６１の光軸は、車両本体の前方で、水平方向に対して俯角をなして傾いている。

図８と図９とを比較して、第１のステレオカメラ５０の光軸（図８，９に示す側面視においては、第１の撮像部５１の光軸および第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２と一致する）は、第２のステレオカメラ６０の光軸（図８，９に示す側面視においては、第３の撮像部６１の光軸および第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４と一致する）よりも、水平方向に対して大きな角度で傾いている。第１のステレオカメラ５０の光軸の俯角は、第２のステレオカメラ６０の光軸の俯角よりも、大きくなっている。

図１０は、第１のステレオカメラ５０による撮像範囲Ｒ１、および第２のステレオカメラ６０による撮像範囲Ｒ２を示す模式図である。上述したように、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、キャブ５内の前方上部に配置されている。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、上下方向において同じ位置に配置されている。図１０に示すように、側方視において、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、互いに重なっている。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２と第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、側方視において互いに重なる位置に、配置されている。

図１０中に示す光軸ＡＸ２は、図８を参照して説明した第２の撮像部５２の光軸を示す。光軸ＡＸ１は、第１の撮像部５１の光軸であり、図１０に示す側面視において光軸ＡＸ２と同じ方向に延びている。図１０中に示す光軸ＡＸ４は、図９を参照して説明した第４の撮像部６２の光軸を示す。光軸ＡＸ３は、第３の撮像部６１の光軸であり、図１０に示す側面視において光軸ＡＸ４と同じ方向に延びている。

図１０に示す油圧ショベル１は、作業機４で法面Ｔ１の作業を行っている。法面Ｔ１は、上方地面Ｔ４と下方地面Ｔ５との間で、上下方向に対して傾斜している地面である。法肩Ｔ２は、法面Ｔ１の最上部の端である。法尻Ｔ３は、法面Ｔ１の最下部の端である。法肩Ｔ２は、法面Ｔ１と上方地面Ｔ４との境界をなしている。法尻Ｔ３は、法面Ｔ１と下方地面Ｔ５との境界をなしている。

図１０中に右上から左下へ延びる斜線によるハッチングが施された範囲は、水平面にある油圧ショベル１に搭載される第１のステレオカメラ５０の垂直面における画角内の範囲を示す。第１のステレオカメラ５０は、その画角内に含まれる地形を撮像する。図１０中に示す撮像範囲Ｒ１は、第１のステレオカメラ５０が撮像する垂直面における第１の撮像範囲を示す。撮像範囲Ｒ１は、下方地面Ｔ５の一部と、法尻Ｔ３と、法面Ｔ１の一部とを含んでいる。

図１０中に左上から右下へ延びる斜線によるハッチングが施された範囲は、水平面にある油圧ショベル１に搭載される第２のステレオカメラ６０の垂直面における画角内の範囲を示す。第２のステレオカメラ６０は、その画角内に含まれる地形を撮像する。図１０中に示す撮像範囲Ｒ２は、第２のステレオカメラ６０が撮像する垂直面における第２の撮像範囲を示す。撮像範囲Ｒ２は、法面Ｔ１の一部を含んでいる。

第１のステレオカメラ５０の光軸（図１０に示す側面視においては、第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１および第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２と一致する）の俯角は、第２のステレオカメラ６０の光軸（図１０に示す側面視においては、第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３および第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４と一致する）の俯角よりも大きい。そのため、第１のステレオカメラ５０は、相対的に下方の撮像範囲Ｒ１を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、相対的に上方の撮像範囲Ｒ２を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、第１のステレオカメラ５０が撮像する撮像範囲Ｒ１よりも上方の撮像範囲Ｒ２を撮像する。

撮像範囲Ｒ１と撮像範囲Ｒ２とは、一部重なっている。撮像範囲Ｒ１の上縁部分と、撮像範囲Ｒ２の下縁部分とは、互いに重畳している。第１のステレオカメラ５０の画角と第２のステレオカメラ６０の画角とは、一部が重畳している。第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１、および第４の撮像部６２の画角は、一部が重畳している。撮像範囲Ｒ１の下縁と撮像範囲Ｒ２の上縁とは、約９０度の角を成す（図１０では、図を見やすくするため、９０度より小さい角にされている）。約９０度の垂直画角により、油圧ショベル１の作業機４が作業する作業領域を含む領域を撮像することができる。

図１１は、図１０と同様に、第１のステレオカメラ５０による垂直面における撮像範囲Ｒ１、および第２のステレオカメラ６０による垂直面における撮像範囲Ｒ２を示す模式図である。図１１に示す油圧ショベル１は、図１０に示す法面Ｔ１を有する地形とは異なる地形である、平面Ｔ６の作業を行っている。

第１のステレオカメラ５０の光軸（図１１に示す側面視においては、第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１および第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２と一致する）の俯角は、第２のステレオカメラ６０の光軸（図１１に示す側面視においては、第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３および第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４と一致する）の俯角よりも大きい。そのため、第１のステレオカメラ５０は、相対的に車両本体に近い撮像範囲Ｒ１を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、相対的に車両本体から離れる撮像範囲Ｒ２を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、第１のステレオカメラ５０が撮像する撮像範囲Ｒ１よりも遠方の撮像範囲Ｒ２を撮像する。撮像範囲Ｒ１と撮像範囲Ｒ２とは、一部重なっている。撮像範囲Ｒ２により、作業機４が作業する作業領域より車両本体から遠い領域を撮像することができる。

図１２は、平面視した第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の、第１〜４の撮像部の模式図である。図１２中には、キャブ５内に取り付けられたベース部９０、ベース部９０に支持された第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１および第４の撮像部６２、ならびに作業機４を平面視した状態が、模式的に図示されている。図１２中の右側が車両本体の右方向に相当し、図１２中の左側が車両本体の左方向に相当する。図１２中の上側が車両本体の前方向に相当し、図１２中の下側が車両本体の後方向に相当する。

図１２中には、上述した第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１、および第４の撮像部６２の各々の光軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ４が図示されている。図１２中にはまた、作業機４の中心軸Ｃが一点鎖線で図示されている。図１２に示すように、平面視した作業機４の延在方向に延び、かつ、当該延在方向に直交する方向である短手方向における作業機４の中心を通る線を、作業機４の中心軸Ｃという。上述した通り、本実施形態の作業機４は旋回体３の前方側に軸支されているため、作業機４の中心軸Ｃは、車両本体の前後方向に延びている。

第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と、第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、図１２に示すように、平面視において作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して傾斜している。光軸ＡＸ１，ＡＸ２は、平面視において、車両本体から前方に離れるにつれて作業機４に近づく方向に延びている。平面視した光軸ＡＸ１，ＡＸ２は、車両本体の前方で、作業機４の中心軸Ｃと交差する。

なお、平面視における第１のステレオカメラ５０の光軸は、第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２との交点を通り、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とのなす角を二等分し、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との中間点を通る直線の延びる方向として、定義される。

第１の撮像部５１は、車両本体の左右方向において、第２の撮像部５２よりも作業機４から離れる位置に配置されている。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、平面視において、作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して、互いに異なる角度で傾斜している。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１が作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して傾斜する角度は、第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２が作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。

第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、各々の光軸ＡＸ１，ＡＸ２が平行ではなく、各々の光軸ＡＸ１，ＡＸ２が車両本体の前方において交差するように配置されている。そのため、第１の撮像部５１が撮像する撮像範囲と、第２の撮像部５２が撮像する撮像範囲とが、確実に一部重なり合っている。これにより、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを車両本体の左右方向に間隔を空けて配置した場合でも、第１のステレオカメラ５０で撮像しようとする対象物の一対の画像を確実に取得することができ、これら一対の画像をステレオ処理することで撮像対象物の３次元画像を構築することが可能である。

第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と、第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とは、図１２に示すように、平面視において作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して傾斜している。光軸ＡＸ３，ＡＸ４は、平面視において、車両本体から前方に離れるにつれて作業機４に近づく方向に延びている。平面視した光軸ＡＸ３，ＡＸ４は、車両本体の前方で、作業機４の中心軸Ｃと交差する。

なお、平面視における第２のステレオカメラ６０の光軸は、第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４との交点を通り、光軸ＡＸ３と光軸ＡＸ４とのなす角を二等分し、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との中間点を通る直線の延びる方向として、定義される。

第３の撮像部６１は、車両本体の左右方向において、第４の撮像部６２よりも作業機４から離れる位置に配置されている。第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とは、平面視において、作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して、互いに異なる角度で傾斜している。第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３が作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して傾斜する角度は、第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４が作業機４の中心軸Ｃの延びる方向に対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。

第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、各々の光軸ＡＸ３，ＡＸ４が平行ではなく、各々の光軸ＡＸ３，ＡＸ４が車両本体の前方において交差するように配置されている。そのため、第３の撮像部６１が撮像する撮像範囲と、第４の撮像部６２が撮像する撮像範囲とが、確実に一部重なり合っている。これにより、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とを車両本体の左右方向に間隔を空けて配置した場合でも、第２のステレオカメラ６０で撮像しようとする対象物の一対の画像を確実に取得することができ、これら一対の画像をステレオ処理することで撮像対象物の３次元画像を構築することが可能である。

図１３は、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０を用いた画像データ生成システムの構成を示す機能ブロック図である。図１３に示すように、第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを有している。第２のステレオカメラ６０は、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とを有している。

第１のステレオカメラ５０は、コントローラ２０に電気的に接続されている。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、車両本体に対して前方の前方領域（図１０，１１に示す撮像範囲Ｒ１）を、同期して撮像する。第１の撮像部５１および第２の撮像部５２が撮像した２次元画像は、コントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、入力された２つの２次元画像に係るデータを、外部の監視局７６へ送信する。

監視局７６は、ステレオマッチング部７６１を有している。ステレオマッチング部７６１は、画像データ生成システムの一部を構成している。ステレオマッチング部７６１は、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とが異なる角度から同時に撮像した２次元画像をステレオマッチングし、撮像対象である前方領域の３次元形状に係る画像データを算出する。より具体的には、ステレオマッチング部７６１は、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との視差に基づいて、三角測量の原理を用いて、第１の撮像部５１から撮像対象である前方領域までの距離と、第２の撮像部５２から前方領域までの距離を算出して、前方領域の３次元形状を求める。

第２のステレオカメラ６０は、コントローラ２０に電気的に接続されている。第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、車両本体に対して前方の前方領域（図１０，１１に示す撮像範囲Ｒ２）を、同期して撮像する。第３の撮像部６１および第４の撮像部６２が撮像した２次元画像は、コントローラ２０に入力される。コントローラ２０は、入力された２つの２次元画像に係るデータを、外部の監視局７６へ送信する。

監視局７６は、ステレオマッチング部７６２を有している。ステレオマッチング部７６２は、画像データ生成システムの一部を構成している。ステレオマッチング部７６２は、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とが異なる角度から同時に撮像した２次元画像をステレオマッチングし、撮像対象である前方領域の３次元形状に係る画像データを算出する。より具体的には、ステレオマッチング部７６１は、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との視差に基づいて、三角測量の原理を用いて、第３の撮像部６１から撮像対象である前方領域までの距離と、第４の撮像部６２から前方領域までの距離を算出して、前方領域の３次元形状を求める。

図１０，１１を参照して説明した通り、第２のステレオカメラ６０は、第１のステレオカメラ５０が撮像する撮像範囲Ｒ１よりも上方または遠方の撮像範囲Ｒ２を撮像する。撮像範囲Ｒ１の上縁部分と、撮像範囲Ｒ２の下縁部分とは、互いに重畳している。そのため、ステレオマッチング部７６２で求められる前方領域の３次元形状は、ステレオマッチング部７６１で求められる前方領域の３次元形状に対して上方または遠方の地形を示している。ステレオマッチング部７６２で求められる３次元形状の下縁部分と、ステレオマッチング部７６１で求められる三次元形状の上縁部分とは、形状を共通している。

監視局７６はさらに、上下ステレオ画像データ合成部７６３を有している。上下ステレオ画像データ合成部７６３は、ステレオマッチング部７６１により算出された画像データと、ステレオマッチング部７６２により算出された画像データとを、１つに合成する。この画像データの合成は、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０との相対位置に基づいて、一方の画像データの座標系上に他方の画像データを投影することにより、行われる。２つの画像データを、共通した３次元形状が重畳するように縦に並べて合成することにより、図１０に示す法面Ｔ１の法尻Ｔ３から法肩Ｔ２に至る範囲が広く合成された画像データを取得できる。

図１４は、画像データの合成の一例を示す図である。図１４中に示す取得画像Ｉ１は、第１のステレオカメラ５０の第１の撮像部５１が撮像した２次元画像を示す。取得画像Ｉ２は、第１のステレオカメラ５０の第２の撮像部５２が撮像した２次元画像を示す。取得画像Ｉ３は、第２のステレオカメラ６０の第３の撮像部６１が撮像した２次元画像を示す。取得画像Ｉ４は、第２のステレオカメラ６０の第４の撮像部６２が撮像した２次元画像を示す。

図１４において模式的に示し、かつ後述する図１６，１７でより詳細に示すように、取得画像Ｉ１〜Ｉ４は、縦長の形状を有している。上述したように、各々の撮像部の撮像素子の受光面が縦長に配置されていることにより、各々の撮像部が撮像した取得画像Ｉ１〜Ｉ４は、縦長の形状を有している。各々の撮像部は、縦長の画像を撮像可能に構成されている。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、縦長の画像を撮像可能に構成されている。

視差画像Ｄ１は、取得画像Ｉ１と取得画像Ｉ２とのステレオマッチング処理を行うことにより生成された画像を示す。視差画像Ｄ２は、取得画像Ｉ３と取得画像Ｉ４とのステレオマッチング処理を行うことにより生成された画像を示す。取得画像Ｉ１中の画素と取得画像Ｉ２中の画素との視差値を算出することにより、視差画像Ｄ１が作成される。取得画像Ｉ３中の画素と取得画像Ｉ４中の画素との視差値を算出することにより、視差画像Ｄ２が作成される。

地形データＴは、視差画像Ｄ１と視差画像Ｄ２とを合成して得られる、車両本体の前方の現況地形を３次元的に示す画像データである。視差画像Ｄ１と視差画像Ｄ２とを縦に並べて合成することにより、図１０に示す法面Ｔ１の法尻Ｔ３から法肩Ｔ２に至る範囲が広く合成された、地形データＴが作成される。地形データＴは、車両本体の前方の現況地形の３次元形状を含んでいる。

図１５は、撮像される地形の一例を示す模式図である。図１５に示す地形は、図１０を参照して説明した地形と同様に、法面Ｔ１を有している。法面Ｔ１は、上方地面Ｔ４と下方地面Ｔ５との間で、上下方向に対して傾斜している。法面Ｔ１と上方地面Ｔ４との境界が法肩Ｔ２であり、法面Ｔ１と下方地面Ｔ５との境界が法尻Ｔ３である。

図１６は、各々の撮像部による撮像の例を示す図である。図１６（ａ）は、第１の撮像部５１が図１５に示す地形を撮像した２次元画像を示す。図１６（ｂ）は、第３の撮像部６１が図１５に示す地形を撮像した２次元画像を示す。図１６（ｃ）は、第２の撮像部５２が図１５に示す地形を撮像した２次元画像を示す。図１６（ｄ）は、第４の撮像部６２が図１５に示す地形を撮像した２次元画像を示す。

第１のステレオカメラ５０を構成する第１の撮像部５１および第２の撮像部５２が撮像した撮像には、図１６（ａ）および図１６（ｃ）に示すように、法肩Ｔ２と法尻Ｔ３との両方が含まれている。第１のステレオカメラ５０による撮像には、高さ方向における法面Ｔ１の全体が含まれている。

第２のステレオカメラ６０を構成する第３の撮像部６１および第４の撮像部６２が撮像した撮像には、図１６（ｂ）および図１６（ｄ）に示すように、法肩Ｔ２が含まれているが、法尻Ｔ３は含まれていない。第２のステレオカメラ６０による撮像には、高さ方向における法面Ｔ１の上端部分と、法面Ｔ１よりも上方の地形とが含まれている。

第１のステレオカメラ５０による撮像の上縁部分と、第２のステレオカメラ６０による撮像の下縁部分とは、図１６に示すように、形状を共通している。第１のステレオカメラ５０の撮像範囲と、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲とで、互いに重畳する領域が存在している。そのため、第１のステレオカメラ５０による撮像と、第２のステレオカメラ６０による撮像とを、第１のステレオカメラ５０による撮像を下側、第２のステレオカメラ６０による撮像を上側にして縦に並べて合成することにより、法面Ｔ１に対して下方の下方地面Ｔ５から法面Ｔ１に対して上方の上方地面Ｔ４にまで至る範囲が広く合成された画像データを生成することが可能になる。

図１７は、各々の撮像部による撮像の例を示す図である。図１７には、図１６に示す撮像と同じ地形を撮像した画像が示されているが、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０による撮像内に、作業機４が含まれている。第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の画角内に、作業機４が存在している。作業機４によって法面Ｔ１の現況地形が一部隠されているため、図１７に示す撮像を使用しても現況地形を正確に把握することができない。以下では、車両本体の前方の前方領域の画像データをより高精度に生成できる画像データ生成方法について説明する。

図１８は、実施形態に基づく画像データ生成方法を説明するフロー図である。まず、図１７に示したようにステレオカメラの画角内にある作業機４を、画角外へ移動する（ステップＳ１）。図１９は、ステレオカメラの画角外への作業機４の移動を示す模式図である。図１９（ａ）には、作業機４が作業を行っている油圧ショベル１が示されており、図１９（ｂ）には、作業機４がステレオカメラの画角外へ移動した状態の油圧ショベル１が示されている。

図２，３に示すコントローラ２０は、位置センサ１０の検出信号に基づいて、バケットシリンダ４ｄ、アームシリンダ４ｅ、ブームシリンダ４ｆのストローク長を計測する。各油圧シリンダのストローク長に基づいて、コントローラ２０は、作業機４の現在位置を計測する。作業機４の現在位置と、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の画角の設定値とに基づいて、コントローラ２０は、作業機４が第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の画角内にあるか否かを判断する。

作業機４がステレオカメラの画角内にあると判断されれば、コントローラ２０は、ステレオカメラの画角外に作業機４を移動させる。具体的には、コントローラ２０は、図２に示すブーム用切換弁１４ｂおよびアーム用切換弁１４ｄに操作信号を送信し、ブーム４ａを上昇させるとともに、アーム４ｂを上昇させる。コントローラ２０は、図３に示す位置センサ１０から、アームシリンダ４ｅが縮み側のストロークエンドにまで到達したことを示す検出信号、およびブームシリンダ４ｆが縮み側のストロークエンドにまで到達したことを示す検出信号を受け取る。これらの検出信号を受信したコントローラ２０は、作業機４が図１９（ｂ）に示す位置まで移動したと認識し、作業機４がステレオカメラの画角外にまで移動したことを判断する。

次に、撮像を行う（ステップＳ２）。第１のステレオカメラ５０を構成している第１の撮像部５１および第２の撮像部５２、ならびに、第２のステレオカメラ６０を構成している第３の撮像部６１および第４の撮像部６２が、全て同期して、車両本体の前方の前方領域を撮像する。先のステップＳ１で作業機４がステレオカメラの画角外に移動しているため、図１６に示すように、撮像には作業機４が存在していない。撮像装置は、作業機４を画角外に移動させた状態で、前方領域の撮像を行う。

次に、ステレオマッチングを行う（ステップＳ３）。図１６（ａ）に示す第１の撮像部５１の撮像（図１４における取得画像Ｉ１に相当する）と、図１６（ｃ）に示す第２の撮像部５２の撮像（図１４における取得画像Ｉ２に相当する）とを、ステレオマッチング処理し、図１４に示す視差画像Ｄ１の画像データを生成する。また、図１６（ｂ）に示す第３の撮像部６１の撮像（図１４における取得画像Ｉ３に相当する）と、図１６（ｄ）に示す第４の撮像部６２の撮像（図１４における取得画像Ｉ４に相当する）とを、ステレオマッチング処理し、図１４に示す視差画像Ｄ２の画像データを生成する。

次に、上下のステレオ画像データの合成を行う（ステップＳ４）。ステップＳ３で得られた視差画像Ｄ１の画像データと視差画像Ｄ２の画像データとを、視差画像Ｄ１を下側、視差画像Ｄ２を上側にして、共通した形状が重畳するように縦に並べて合成する。このとき、視差画像Ｄ１の画像データと視差画像Ｄ２の画像データとが、各々の画像データの長手方向に合成される。これにより、図１４に示す地形データＴが作成される。

次に、画像データを表示する（ステップＳ５）。コントローラ２０は、ステップＳ４で作成された現況地形の地形データＴを、図２に示すモニタ２１に表示する。モニタ２１には、作業対象の施工設計データと、現況地形を示す地形データＴとが表示される。オペレータは、キャブ５内でモニタ２１の表示を確認することにより、現時点での作業状態を確認可能である。

次に、作業機４を、作業を行う作業領域へ移動させる（ステップＳ６）。撮像中には図１９（ｂ）に示すようにステレオカメラの画角外に移動していた作業機４を、車両本体の前方の、ステレオカメラの画角内に復帰させる。これにより、作業機４による次なる作業の準備が行われる。このようにして、画像データ生成に係る一連の処理を終了する（エンド）。

上記実施形態では、作業機４がステレオカメラの画角外に移動したことを、アームシリンダ４ｅとブームシリンダ４ｆとが縮み側のストロークエンドに達したことにより判定している。別の実施形態として、ブームシリンダ４ｆが縮み側のストロークエンド、アームシリンダ４ｅとバケットシリンダ４ｄとが伸び側のストロークエンドに達することにより作業機４の画角外移動を判定してもよい。

図２０は、ベース部９０に対する各々の撮像部の配置を示す模式図である。図２０には、図４、図５および図６を参照して説明したベース部９０、第１のステレオカメラ５０を構成している第１の撮像部５１および第２の撮像部５２、第２のステレオカメラ６０を構成している第３の撮像部６１および第４の撮像部６２、左ケース８１、ならびに右ケース８２が、模式的に図示されている。

図２０に示すように、第２の撮像部５２は、第１の撮像部５１よりも右側に配置されている。第４の撮像部６２は、第３の撮像部６１よりも右側に配置されている。第１の撮像部５１と第３の撮像部６１とは、左撮像部群を構成している。左撮像部群は、左ケース８１内に収容されている。第２の撮像部５２と第４の撮像部６２とは、右撮像部群を構成している。右撮像部群は、右ケース８２内に収容されている。左撮像部群と右撮像部群とは、左右方向に間隔を空けて配置されている。

左右方向において、左側から右側へ順に、第１の撮像部５１、第３の撮像部６１、第２の撮像部５２、第４の撮像部６２が配置されている。左右方向における第３の撮像部６１と第２の撮像部５２との間隔は、第１の撮像部５１と第３の撮像部６１との間隔よりも広くなっている。左右方向における第３の撮像部６１と第２の撮像部５２との間隔は、第２の撮像部５２と第４の撮像部６２との間隔よりも広くなっている。

図２１は、図２０と同様に、ベース部９０に対する各々の撮像部の配置を示す模式図である。図２０と同様に、第１の撮像部５１と第３の撮像部６１とは、左撮像部群を構成しており、左ケース８１内に収容されている。第２の撮像部５２と第４の撮像部６２とは、右撮像部群を構成しており、右ケース８２内に収容されている。図２１に示す変形例は、左右方向における第２の撮像部５２と第４の撮像部６２との配置が入れ替えられている点で、図２０に示す例と異なっている。図２１に示す変形例では、左右方向において、左側から右側へ順に、第１の撮像部５１、第３の撮像部６１、第４の撮像部６２、第２の撮像部５２が配置されている。

図２１に示す変形例においても、左撮像部群と右撮像部群とは、左右方向に間隔を空けて配置されている。左撮像部群のうち右側の第３の撮像部６１と、右撮像部のうち左側の第４の撮像部６２とは、左右方向に間隔を空けて配置されている。左右方向における第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との間隔は、左撮像部群を構成している第１の撮像部５１と第３の撮像部６１との間隔よりも広く、かつ、右撮像部群を構成している第２の撮像部５２と第４の撮像部６２との間隔よりも広くなっている。

図２２は、車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。図２２には、図１を参照して説明した旋回体３、作業機４、キャブ５、およびカウンタウェイト７が、模式的に図示されている。図２２にはまた、第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１および第４の撮像部６２が、模式的に図示されている。

第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１および第４の撮像部６２は、図５にも示すように、キャブ５内に配置されている。

第１の撮像部５１および第２の撮像部５２の各々の光軸は、平面視において、図１２を参照して説明した作業機４の中心軸Ｃと交差する方向に傾いている。第１の撮像部５１および第２の撮像部５２の各々の光軸は、平面視において、作業機４の中心軸Ｃに対して互いに異なる角度で傾いている。第１の撮像部５１は、左右方向において、第２の撮像部５２よりも作業機４から離れる位置に配置されている。第１の撮像部５１が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度は、第２の撮像部５２が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。

第３の撮像部６１および第４の撮像部６２の各々の光軸は、平面視において、作業機４の中心軸Ｃと交差する方向に傾いている。第３の撮像部６１および第４の撮像部６２の各々の光軸は、平面視において、作業機４の中心軸Ｃに対して互いに異なる角度で傾いている。第３の撮像部６１は、左右方向において、第４の撮像部６２よりも作業機４から離れる位置に配置されている。第３の撮像部６１が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度は、第４の撮像部６２が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。

図２３は、図２２と同様に、車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。これまでに説明した実施形態では、油圧ショベル１が第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とを有していたが、この構成に限られるものではない。図２３に示すように、油圧ショベル１は、第１のステレオカメラ５０のみを有していてもよい。

図２３に示すように、第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを有している。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、左右方向に間隔を空けて配置されている。第１の撮像部５１は、左右方向におけるキャブ５の中心よりも、図４，５に示す左ピラー４２に近く配置されている。第２の撮像部５２は、左右方向におけるキャブ５の中心よりも、図４，５に示す右ピラー４１に近く配置されている。

なおこれまでに説明した実施形態では、ステレオカメラ５０を構成している各々の撮像部がキャブ５の内部に配置される例について説明した。各々の撮像部は、図２０または図２１に示す平面視における配置を維持しながら、キャブ５のルーフパネル４９（図４，５）上に搭載されてもよい。

図２４は、図２３と同様に、車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。これまでに説明した実施形態では、油圧ショベル１がキャブ５を有しており、ステレオカメラを構成している各々の撮像部はキャブ５に取り付けられていた。油圧ショベル１は、キャブ５を必ずしも有しなくてもよい。油圧ショベル１は、オペレータが油圧ショベル１に搭乗して油圧ショベル１を操作する仕様に限られず、外部からの遠隔操作によって動作する仕様であってもよい。この場合油圧ショベル１は、オペレータが重畳するためのキャブ５を必要としないため、キャブ５を有しなくてもよい。

なおキャブ５を有しない油圧ショベル１における左右方向および前後方向は、これまでに説明したキャブ５を有する油圧ショベル１において定義される左右方向および前後方向と、同じ方向を指すものとする。前後方向とは、平面視において作業機４が動作する面の延びる方向である。前後方向とは、平面視において、旋回体３に対してブームピンを中心に回転移動する作業機４のブーム４ａが通る面をいう。左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向である。

図２４に示すキャブ５を有しない場合においても、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との平面視における配置は、図２３と同様の配置とされている。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、図２３と同様に、作業機４の中心軸Ｃに対して、車両本体から離れるにつれて作業機に近づく側に傾斜している。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、互いに異なる角度で傾斜している。第１の撮像部５１が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度は、第２の撮像部５２が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。

図２５は、図２４と同様に、車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。これまでに説明した実施形態では、作業機４に対して左側に第１の撮像部５１および第２の撮像部５２が配置されていた。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、作業機４に対して右側に配置されていてもよい。

図２５に示す、ステレオカメラが作業機４に対して右側に配置されている場合においても、第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、車両本体から離れるにつれて作業機に近づく側に傾斜している。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、互いに異なる角度で傾斜している。第１の撮像部５１が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度は、第２の撮像部５２が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。

図２６は、図２４，２５と同様に、車両本体に対する各々の撮像部の平面視における配置を示す模式図である。これまでに説明した実施形態では、作業機４に対して左側と右側とのいずれか一方に、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との両方が配置されていた。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、作業機４の左側と作業機４の右側とに別れて配置されていてもよい。

図２６に示す、第１の撮像部５１が作業機４の左側に配置され、第２の撮像部５２が作業機４の右側に配置されている場合においても、第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、車両本体から離れるにつれて作業機に近づく側に傾斜している。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の作業車両の一例としての油圧ショベル１は、図１に示すように、走行体２および旋回体３によって構成される車両本体と、旋回体３に取り付けられた作業機４とを備えている。作業機４は、図１２に示すように、平面視で中心軸Ｃを有している。油圧ショベル１はまた、図５に示すように、第１のステレオカメラ５０を備えている。第１のステレオカメラ５０は、旋回体３に取り付けられている。図５に示すように、第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２とを有している。

図１２に示すように、第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、平面視において、車両本体から離れるにつれて作業機４に近づく側に、作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜している。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、互いに異なる角度で傾斜している。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とは、車両本体の前方において作業機４の中心軸Ｃと交差する方向に、作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜している。

ステレオカメラで撮像される撮像データの精度を向上するためには、三角測量の原理上、ステレオカメラを構成する２つの撮像部の間隔を大きくするのが望ましい。本実施形態では、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは車両本体の左右方向において間隔を空けて配置されており、そのため第１のステレオカメラ５０の撮像データの精度が向上している。本実施形態ではさらに、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、車両本体から離れるにつれて作業機４に近づく側に、互いに異なる角度で傾斜している。これにより、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との間隔を大きくした場合にも、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とによって同一の対象物を同時に撮像することができる。したがって、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができ、建設事業における施行工程の生産性を向上することができる。

また図１２に示すように、第１の撮像部５１は、車両本体の左右方向において、第２の撮像部５２よりも作業機４から離れる位置に配置されている。第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度は、第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２が作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜する角度よりも、大きくなっている。これにより、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、作業機４の前方の領域を同時に撮像することができる。したがって、油圧ショベル１の作業機４による作業対象の現況地形などの、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図１６，１７に示すように、第１のステレオカメラ５０は、縦長の画像を撮像可能に構成されている。

第１の撮像部５１の撮像素子、および第２の撮像部５２の撮像素子は、矩形状の受光面を有している。受光面は、相対的に長さが大きい長尺の辺と相対的に長さの小さい短尺の辺とを有しており、長尺の辺を鉛直方向に沿う方向に配置されている。このようにして、縦長の画像を撮像可能な第１のステレオカメラ５０を実現できる。

第１のステレオカメラ５０を縦長の画像を撮像可能に構成することにより、第１のステレオカメラ５０を用いて、上下方向または前後方向のさらに広い範囲を同時に撮像できる。したがって、作業対象の広い範囲の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図５に示すように、油圧ショベル１は、第２のステレオカメラ６０をさらに備えている。第２のステレオカメラ６０は、旋回体３に取り付けられている。図５に示すように、第２のステレオカメラ６０は、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とを有している。

図１２に示すように、第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とは、平面視において、車両本体から離れるにつれて作業機４に近づく側に、作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜している。第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、互いに異なる角度で傾斜している。第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とは、車両本体の前方において作業機４の中心軸Ｃと交差する方向に、作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜している。

本実施形態では、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは車両本体の左右方向において間隔を空けて配置されており、そのため第２のステレオカメラ６０の撮像データの精度が向上している。本実施形態ではさらに、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、車両本体から離れるにつれて作業機４に近づく側に、互いに異なる角度で傾斜している。これにより、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との間隔を大きくした場合にも、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とによって同一の対象物を同時に撮像することができる。したがって、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができ、建設事業における施行工程の生産性を向上することができる。

また図１０，１１に示すように、第１のステレオカメラ５０は、撮像範囲Ｒ１を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、撮像範囲Ｒ２を撮像する。図１０に示すように、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２は、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも、上方にある。または図１１に示すように、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２は、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも、遠方にある。

２台のステレオカメラの撮像範囲Ｒ１，Ｒ２を、撮像範囲Ｒ２が撮像範囲Ｒ１よりも上方または遠方にあるように設定することにより、２台のステレオカメラを用いて、上下方向または前後方向のより広い範囲を同時に撮像できる。したがって、作業対象の広い範囲の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図９〜１１に示すように、第２のステレオカメラ６０の第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とは、車両本体の前方で、水平方向に対して下向きの角度を形成している。第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも上方または遠方の撮像範囲Ｒ２を撮像する第２のステレオカメラ６０は、光軸ＡＸ３，ＡＸ４が俯角を形成するように配置されている。

建設事業における作業対象は地面なので、第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とが俯角を形成するように第２のステレオカメラ６０を配設すれば、作業対象である地形が、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２に確実に含まれる。したがって、２台のステレオカメラを用いて、作業対象の上下方向または前後方向のより広い範囲の現況地形を、精度よく撮像することができる。

また図１６，１７に示すように、第２のステレオカメラ６０は、縦長の画像を撮像可能に構成されている。

第３の撮像部６１の撮像素子、および第４の撮像部６２の撮像素子は、矩形状の受光面を有している。受光面は、相対的に長さが大きい長尺の辺と相対的に長さの小さい短尺の辺とを有しており、長尺の辺を鉛直方向に沿う方向に配置されている。このようにして、縦長の画像を撮像可能な第２のステレオカメラ６０を実現できる。

第２のステレオカメラ６０を縦長の画像を撮像可能に構成することにより、２台のステレオカメラを用いて、上下方向または前後方向のさらに広い範囲を同時に撮像できる。したがって、作業対象の広い範囲の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図５，１０，１１に示すように、第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１、および第４の撮像部６２は、上下方向において同じ位置に配置されている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とがキャブ５内に配置される場合、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とを上下方向に並べて配置すると、キャブ５に搭乗するオペレータの視界がステレオカメラによって遮られる可能性がある。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０との各々の撮像部を上下方向において同じ位置に配置し、各々の撮像部をキャブ５内に左右方向に並べて配置することにより、オペレータの視界を広く確保できるので、オペレータによる作業の効率を向上することができる。

また図１に示すように、油圧ショベル１は、キャブ５をさらに備えている。キャブ５は、旋回体３上に配置されている。第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とは、キャブ５内に配置されている。第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とは、キャブ５内に配置されている。各々の撮像部をキャブ５内に配置することにより、キャブ５に搭乗するオペレータの視点により近い位置から見た作業対象の現況地形を撮像できるので、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。加えて、油圧ショベル１の作業時に発生する振動、飛翔物、または作業機４との干渉などから撮像部を保護することができる。

本実施形態の作業車両の一例としての油圧ショベル１は、図１に示すように、走行体２および旋回体３によって構成される車両本体を有している。油圧ショベル１には、撮像装置が設けられている。撮像装置は、図５に示すように、第１のステレオカメラ５０と、第２のステレオカメラ６０とを備えている。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、旋回体３に取り付けられている。

図１０，１１に示すように、第１のステレオカメラ５０は、撮像範囲Ｒ１を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、撮像範囲Ｒ２を撮像する。図１０に示すように、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２は、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも、上方にある。または図１１に示すように、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２は、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも、遠方にある。

２台のステレオカメラの撮像範囲Ｒ１，Ｒ２を、撮像範囲Ｒ２が撮像範囲Ｒ１よりも上方または遠方にあるように設定することにより、２台のステレオカメラを用いて、上下方向または前後方向のより広い範囲を同時に撮像できる。したがって、作業対象が法面Ｔ１を含む場合に、上下方向における広い範囲の現況地形を精度よく撮像することができる。または、作業対象が平坦な地面である場合には、前後方向における広い範囲の現況地形を精度よく撮像することができる。

２台のステレオカメラの全ての撮像部が同期して、同時刻において撮像範囲Ｒ１，Ｒ２を撮像することにより、広い領域で精度の高い現況地形のデータを入手することができる。

また図１０，１１および図１６に示すように、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１と、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２とが、一部重なっている。撮像範囲Ｒ１の上縁部分と撮像範囲Ｒ２の下縁部分とが重複するように２台のステレオカメラを配設することで、２台のステレオカメラを用いて、上下方向または前後方向のより広い範囲を同時に撮像することができる。

また図１に示すように、油圧ショベル１は、旋回体３に取り付けられた作業機４をさらに有している。作業機４は、図１２に示すように、平面視で中心軸Ｃを有している。図１２に示す第１の撮像部５１の光軸ＡＸ１と第２の撮像部５２の光軸ＡＸ２とから、平面視における第１のステレオカメラ５０の光軸が定義される。図１２に示す第３の撮像部６１の光軸ＡＸ３と第４の撮像部６２の光軸ＡＸ４とから、平面視における第２のステレオカメラ６０の光軸が定義される。

第１のステレオカメラ５０の光軸と第２のステレオカメラ６０の光軸とは、平面視において、車両本体から離れるにつれて作業機４に近づく側に、作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜している。第１のステレオカメラ５０の光軸と第２のステレオカメラ６０の光軸とは、作業機４の中心軸Ｃに対して、互いに異なる角度で傾斜している。第１のステレオカメラ５０の光軸と第２のステレオカメラ６０の光軸とは、車両本体の前方において作業機４の中心軸Ｃと交差する方向に、作業機４の中心軸Ｃに対して傾斜している。

これにより、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とによって、同一の対象物を同時に撮像することができる。したがって、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができ、建設事業における施行工程の生産性を向上することができる。

また図８，９に示すように、第１のステレオカメラ５０の光軸と第２のステレオカメラ６０の光軸とは、車両本体の前方で、水平方向に対して下向きの角度を形成する。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、光軸が俯角を形成するように配置されている。

建設事業における作業対象は地面なので、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とを、各々の光軸が俯角を形成するように配設すれば、作業対象である地形が、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１および第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２に確実に含まれる。したがって、２台のステレオカメラを用いて、作業対象のより広い範囲の現況地形を、精度よく撮像することができる。

また図５に示すように、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、車両本体の左右方向に並んで配置されている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とがキャブ５内に配置される場合、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とを上下方向に並べて配置すると、キャブ５に搭乗するオペレータの視界がステレオカメラによって遮られる可能性がある。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とをキャブ５内に左右方向に並べて配置することにより、オペレータの視界を広く確保できるので、オペレータによる作業の効率を向上することができる。

また図５に示すように、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、上下方向において同じ位置に配置されている。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とを上下方向において同じ位置に配置することにより、オペレータの視界を広く確保できるので、オペレータによる作業の効率を向上することができる。

また図５に示すように、第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２とを有している。第２の撮像部５２は、第１の撮像部５１よりも、車両本体の左右方向の右側に配置されている。第２のステレオカメラ６０は、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とを有している。第４の撮像部６２は、第３の撮像部６１よりも、車両本体の左右方向の右側に配置されている。第１の撮像部５１と第３の撮像部６１とは、左撮像部群を構成している。第２の撮像部５２と第４の撮像部６２とは、右撮像部群を構成している。図５に示すように、左撮像部群と右撮像部群とは、車両本体の左右方向に間隔を空けて配置されている。

ステレオカメラで撮像される撮像データの精度を向上するためには、三角測量の原理上、ステレオカメラを構成する２つの撮像部の間隔を大きくするのが望ましい。本実施形態では、左撮像部群と右撮像部群とは、車両本体の左右方向において間隔を空けて配置されている。そのため、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の撮像データの精度を向上することができる。

また図１６，１７に示すように、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、縦長の画像を撮像可能に構成されている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とを縦長の画像を撮像可能に構成することにより、２台のステレオカメラを用いて、上下方向または前後方向のさらに広い範囲を同時に撮像できる。したがって、作業対象の広い範囲の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図１に示すように、車両本体は、キャブ５を有している。撮像装置は、図５に示すように、キャブ５に取り付けられている。撮像装置をキャブ５に取り付けることにより、キャブ５に搭乗するオペレータの視点により近い位置から見た作業対象の現況地形を撮像できるので、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。

図５に示すように、第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と、第２の撮像部５２とを有している。第２の撮像部５２は、第１の撮像部５１よりも、車両本体の左右方向の右側に配置されている。第２のステレオカメラ６０は、第３の撮像部６１と、第４の撮像部６２とを有している。第４の撮像部６２は、第３の撮像部６１よりも、車両本体の左右方向の右側に配置されている。第１の撮像部５１と第３の撮像部６１とは、左撮像部群を構成している。第２の撮像部５２と第４の撮像部６２とは、右撮像部群を構成している。図５に示すように、左撮像部群と右撮像部群とは、車両本体の左右方向に間隔を空けて配置されている。

ステレオカメラで撮像される撮像データの精度を向上するためには、三角測量の原理上、ステレオカメラを構成する２つの撮像部の間隔を大きくするのが望ましい。本実施形態では、左撮像部群と右撮像部群とは、車両本体の左右方向において間隔を空けて配置されている。そのため、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の撮像データの精度が向上されている。したがって、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図５に示すように、車両本体の左右方向の左側から右側へ順に、第１の撮像部５１、第３の撮像部６１、第２の撮像部５２、第４の撮像部６２が配置されている。このようにすれば、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との左右方向における間隔と、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との左右方向における間隔との差を、より小さくすることができる。典型的には、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２との左右方向における間隔と、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２との左右方向における間隔とを、等しくすることができる。これにより、第１のステレオカメラ５０の撮像データの精度と、第２のステレオカメラ６０の撮像データの精度とを、等価な精度にすることができる。

また図５に示すように、車両本体の左右方向における第３の撮像部６１と第２の撮像部５２との間隔は、左右方向における第１の撮像部５１と第３の撮像部６１との間隔より広く、かつ、左右方向における第２の撮像部５２と第４の撮像部６２との間隔より広い。

このようにすれば、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを、車両本体の左右方向において、確実に広い間隔を空けて配置することができ、かつ、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とを、車両本体の左右方向において、確実に広い間隔を空けて配置することができる。そのため、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の撮像データの精度が向上されている。したがって、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。

また図１に示すように、油圧ショベル１は、キャブ５をさらに有している。キャブ５は、一対のフロントピラー４０を有している。フロントピラー４０は、右ピラー４１と、左ピラー４２とを有している。図５に示すように、左撮像部群は、車両本体の左右方向におけるキャブ５の中心よりも、左ピラー４２に近く配置されている。右撮像部群は、車両本体の左右方向におけるキャブ５の中心よりも、右ピラー４１に近く配置されている。

このようにすれば、左撮像部群と右撮像部群とを、車両本体の左右方向において、確実に広い間隔を空けて配置することができる。そのため、第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０の撮像データの精度が向上されている。したがって、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。また、オペレータが着座する運転席８は、キャブ５内のほぼ中央部に配置されているので、各々の撮像部をフロントピラー４０に寄せて配置することにより、撮像部がオペレータの視界を妨げることを抑制でき、オペレータの視界を広く確保することができる。

また図１に示すように、キャブ５は、前窓４７を有している。図５に示すように、第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とは、キャブ５内に、前窓４７の上縁に沿って配置されている。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とをキャブ５内に配置することにより、キャブ５に搭乗するオペレータの視点により近い位置から見た作業対象の現況地形を撮像できるので、作業対象の現況地形を精度よく撮像することができる。加えて、油圧ショベル１の作業時に発生する振動、飛翔物、または作業機４との干渉などから第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０を保護することができる。

第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０とがキャブ５内に配置される場合、キャブ５に搭乗するオペレータの視界がステレオカメラによって遮られない配置にする必要がある。第１のステレオカメラ５０と第２のステレオカメラ６０との各々の撮像部を、前窓４７の上縁に沿って左右方向に並べて配置することにより、オペレータの視界を広く確保できるので、オペレータによる作業の効率を向上することができる。

また、図５に示す前窓４７は、移動不能に構成されている。ステレオカメラを前窓４７の上縁に沿って配置する場合、前窓４７を開閉すると、キャブ５内の構造物とステレオカメラとが干渉して、ステレオカメラの各々の撮像部とキャブ５内の構造物との衝突が発生する可能性がある。前窓４７を移動不能に構成することにより、ステレオカメラの各々の撮像部がキャブ５内の構造物に衝突することを回避できるので、撮像部の予期しない変位を防止でき、また撮像部を保護することができる。

なお、前窓４７が移動不能、とは、キャブ５に前窓４７が完全に固定されている場合と、前窓４７はキャブ５に対して可動式であるが前窓４７を移動させるための構成が機能しないことで結果的に前窓４７が移動できない場合との、両方を含む概念である。

本実施形態の画像データ生成方法は、油圧ショベル１に代表される作業車両のための画像データ生成方法である。油圧ショベル１は、図１に示すように、作業機４を有している。油圧ショベル１はまた、撮像装置を有している。撮像装置は、作業機４が作業を行う作業領域を撮像する。画像データ生成方法は、図１８に示すように、撮像装置の画角外に作業機４を移動するステップ（ステップＳ１）と、作業機４を撮像装置の画角外に移動させた状態で、作業領域を撮像装置により撮像するステップ（ステップＳ２）と、撮像された作業領域の画像データを生成するステップ（ステップＳ３）とを備えている。

撮像装置の画角内に作業機４が存在していると、作業領域の現況地形が作業機４によって一部隠されるため、現況地形を正確に把握することが困難である。本実施形態のように、撮像に先立って撮像装置の画角外に作業機４を移動するステップ（ステップＳ１）を備えることにより、撮像を行うときには撮像装置の画角内に作業機４が存在しないことになる。これにより、撮像装置による撮像には作業機４が含まれていないことになるため、作業領域の現況地形の高精度の撮像が可能になる。したがって、作業領域の画像データをより高精度に生成することができる。

また図５に示すように、撮像装置は、第１のステレオカメラ５０を有している。第１のステレオカメラ５０は、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを含んでいる。このような構成とすることにより、第１の撮像部５１と第２の撮像部５２とを用いて、作業領域を精度よく撮像することができる。

また図５に示すように、撮像装置は、第２のステレオカメラ６０を有している。第２のステレオカメラ６０は、第３の撮像部６１と第４の撮像部６２とを含んでいる。図１０，１１に示すように、第１のステレオカメラ５０は、撮像範囲Ｒ１を撮像する。第２のステレオカメラ６０は、撮像範囲Ｒ２を撮像する。図１０に示すように、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２は、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも、上方にある。または図１１に示すように、第２のステレオカメラ６０の撮像範囲Ｒ２は、第１のステレオカメラ５０の撮像範囲Ｒ１よりも、遠方にある。

また図１４に示すように、生成される作業領域の画像データは、作業領域の３次元形状を示す地形データＴを含んでいる。第１のステレオカメラ５０および第２のステレオカメラ６０を用いて異なる角度から作業領域を撮像した２枚の２次元画像をステレオマッチング処理することにより、作業領域の広い範囲の現況地形を３次元的に認識することができる。

また図１６，１７に示すように、第１の撮像部５１、第２の撮像部５２、第３の撮像部６１、および第４の撮像部６２は、作業領域を同期して撮像する。２台のステレオカメラの全ての撮像部が同期して、同時刻において撮像範囲Ｒ１，Ｒ２を撮像することにより、広い領域で精度の高い現況地形のデータを入手することができる。

また図１８に示すように、画像データ生成方法は、第１のステレオカメラ５０の撮像から生成された画像データと、第２のステレオカメラ６０の撮像から生成された画像データとを、各々の画像データの長手方向に合成するステップ（ステップＳ４）をさらに備えている。このようにすれば、２台のステレオカメラの撮像を用いて、より広い範囲の作業領域の現況地形に係る画像データを、高精度の生成することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１油圧ショベル、２走行体、３旋回体、４作業機、５キャブ、８運転席、２０コントローラ、２１モニタ、４０フロントピラー、４１右ピラー、４２左ピラー、４７前窓、４７ａ上枠部分、４７ｓ座、５０第１のステレオカメラ、５１第１の撮像部、５２第２の撮像部、６０第２のステレオカメラ、６１第３の撮像部、６２第４の撮像部、７６監視局、８１左ケース、８２右ケース、９０ベース部、９１取付アングル、９２取付片、９３取付プレート、９５，９６，９７ボルト、１０１，１１１ブラケット、１０２，１１２固定部、１０３，１０４，１１３，１１４突出部、７６１，７６２ステレオマッチング部、７６３上下ステレオ画像データ合成部、ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ４光軸、Ｃ中心軸、Ｄ１，Ｄ２視差画像、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４取得画像、Ｒ１，Ｒ２撮像範囲、Ｔ地形データ、Ｔ１法面、Ｔ２法肩、Ｔ３法尻、Ｔ４上方地面、Ｔ５下方地面、Ｔ６平面。

Claims

作業車両に設けられる撮像装置において、
前記作業車両は、車両本体を有し、
前記撮像装置は、前記車両本体に取り付けられた第１のステレオカメラと、前記車両本体に取り付けられた第２のステレオカメラと、を備え、
前記第１のステレオカメラは、第１の撮像範囲を撮像し、
前記第２のステレオカメラは、前記第１の撮像範囲よりも上方または遠方の第２の撮像範囲を撮像する、撮像装置。
前記第１の撮像範囲と前記第２の撮像範囲とが一部重なる、請求項１に記載の撮像装置。
前記作業車両は、前記車両本体に取り付けられた作業機をさらに有し、
前記作業機は、平面視で中心軸を有し、
前記第１のステレオカメラの光軸と前記第２のステレオカメラの光軸とは、平面視において、前記車両本体から離れるにつれて前記作業機に近づく側に、前記中心軸に対して傾斜する、請求項１または２に記載の撮像装置。
前記第１のステレオカメラの光軸と前記第２のステレオカメラの光軸とは、前記車両本体の前方で、水平方向に対して下向きの角度を形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１のステレオカメラと前記第２のステレオカメラとは、前記車両本体の左右方向に並んで配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１のステレオカメラと前記第２のステレオカメラとは、上下方向において同じ位置に配置される、請求項５に記載の撮像装置。
前記第１のステレオカメラは、第１の撮像部と、前記第１の撮像部よりも前記車両本体の左右方向の右側に配置される第２の撮像部とを有し、
前記第２のステレオカメラは、第３の撮像部と、前記第３の撮像部よりも前記車両本体の左右方向の右側に配置される第４の撮像部とを有し、
前記第１の撮像部と前記第３の撮像部とは、左撮像部群を構成し、
前記第２の撮像部と前記第４の撮像部とは、右撮像部群を構成し、
前記左撮像部群と前記右撮像部群とは、前記車両本体の左右方向に間隔を空けて配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１のステレオカメラと前記第２のステレオカメラとは、縦長の画像を撮像可能に構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記車両本体はキャブを有し、
前記キャブに取り付けられる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。