WO2014189009A1 - カメラ姿勢検出装置と作業領域線表示装置 - Google Patents

Abstract

　ブームの先端部の監視カメラ（３２）と、ブームの先端部から吊るされたフックを撮像した画像を表示するモニタ（７０）とを備え、モニタ（７０）に表示されている画面上のフック画像位置情報と、実空間におけるフック位置情報とに基づいてカメラの姿勢角を求める姿勢角演算装置（６８）を設け、姿勢角演算装置（６８）は、実際に表示されているモニタ（７０）の画面上のフック位置を求めるフック位置演算部（６３）と、フック位置演算部（６３）が求めたフック位置と、カメラが真下に向けられたと仮定した場合にそのモニタ（７０）に表示される画面上のフックの基準フック位置との差を求めるずれ量演算部（６４）と、その差と監視カメラ（３２）の光軸中心位置からフックまでの高さ方向の距離とに基づいて監視カメラ（３２）の傾斜角を求めるカメラ傾斜角演算部（６５）とを有する。

Description

カメラ姿勢検出装置と作業領域線表示装置

　この発明は、傾斜角検出センサを使用せずにカメラの姿勢角を求めるカメラ姿勢検出装置と作業領域線表示装置とに関する。

　従来から、ブームの先端部にカメラを設けた吊荷位置検出装置が知られている（特許文献１参照）。

　係る吊荷位置検出装置は、ブームの先端部にカメラを設け、このカメラで吊りロープとフックを上方から撮影し、画像処理により、撮影した画像における複数の走査線上の色分布によって、この走査線ごとに吊りロープの色が存在するロープ点を求め、この各ロープ点を直線で結び、この吊りロープに対応する複数の直線の交点を吊荷位置として求めるものである。

特許３４４０５９８号公報

発明が解決しようとうする課題

　ところで、この吊荷位置検出装置では、カメラの傾斜角を検出する傾斜角検出センサを設けていないので、カメラを傾斜させた場合、吊荷の正しい位置を求めることができなくなってしまい、その傾斜角検出センサを設けると高価なものになってしまう問題がある。

　この発明の目的は、傾斜角検出センサを設けなくても、カメラの姿勢角を検出することのできるカメラ姿勢検出装置と、このカメラ姿勢検出装置を用いた作業領域線表示装置とを提供することにある。

　請求項１の発明は、作業機のブームの先端部に設けられたカメラと、ブームの先端部から吊るされたフックを前記カメラで撮像した画像を表示するモニタとを備えたカメラ姿勢検出装置であって、
　前記モニタに表示されている画面上のフック画像位置情報と、実空間における前記フック位置情報とに基づいてカメラの姿勢角を求める姿勢角演算手段を設けたことを特徴とする。

　この発明によれば、傾斜角検出センサを設けなくても、カメラの姿勢角を検出することができる。

この発明に係る作業領域線表示装置を搭載した移動式クレーンを示した側面図である。 作業領域線表示装置の構成を概略的に示したブロック図である。 監視カメラが傾斜している場合の画面上の作業領域線の位置の求め方を示す説明図である。 モニタに表示される画像の一例を示した説明図である。 監視カメラが傾斜した場合の画面上のフックの位置から監視カメラの傾斜角の求め方を示す説明図である。 ブーム先端部のシーブと監視カメラとフックとの位置関係と座標系を示した説明図である。 フックが揺れている状態を示した説明図である。 他の例のカメラ姿勢検出装置の構成を示すブロック図である。 図８に示す画像処理部の構成を示すブロック図である。 別な他の例のカメラ姿勢検出装置の構成を示すブロック図である。 図１０に示すカメラ姿勢検出装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。 第２実施例のカメラ姿勢検出装置の構成を示した説明図である。 モニタに表示されるフック画像とこのフック画像を通る半径方向ラインとフックの移動軌跡とを示した説明図である。 第３実施例の作業領域線表示装置の構成を示したブロック図である。 図１４に示すコントロールの構成を詳細に示した作業領域線表示装置のブロック図である。 モニタの中央に表示された枠内にフック画像を入れる前と入れた後を示した説明図である。 作業領域線を幾何学的に求める原理を示した説明図である。 伸縮ブームの起伏角によってオフセットが変化することを示した説明図である。 監視カメラの回転軸とシーブの中心が一致している場合、伸縮ブームの起伏角に拘わらず監視カメラの傾斜角が一定であることを示す説明図である。 モニタ画面に枠とフック画像と作業領域線を表示した説明図である。 第４実施例の作業領域線表示装置の構成を示したブロック図である。 第４実施例の作業領域線表示装置の構成を示したブロック図である。 第５実施例の作業領域線表示装置の構成を示したブロック図である。 第７実施例の作業領域線表示装置のモニタ画面を示した説明図である。 他の例のモニタ画面を示した説明図である。

　以下、この発明に係るカメラ姿勢検出装置と作業領域線表示装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］

　図１にカメラ姿勢検出装置を備える作業領域線表示装置を搭載した作業機であるクレーン（作業車）としてラフテレーンクレーン１０を示す。このラフテレーンクレーン１０（以下クレーンとして記載する）は、走行機能を有する車両の本体部分となるキャリア１１と、このキャリア１１の前側に設けられた左右一対の前側アウトリガ１２と、キャリア１１の後側に設けられた左右一対の後側アウトリガ１３と、キャリア１１の上部に水平旋回可能に取り付けられた旋回台１４と、旋回台１４に設けたキャビン２０と、旋回台１４に固定されたブラケット１５に取り付けられた伸縮ブーム１６等とを備えている。

　伸縮ブーム１６は、その基端部が支持軸１７を介して取り付けられており、支持軸１７を中心に起伏可能となっている。ブラケット１５と伸縮ブーム１６との間には起伏用シリンダ１８が介装され、この起伏用シリンダ１８の伸縮により伸縮ブーム１６が起伏される。

　伸縮ブーム１６は、ベースブーム１６Ａと中間ブーム１６Ｂと先端ブーム１６Ｃとを有し、この順序でベースブーム１６Ａ内に外側から内側に入れ子式に組み合わされて構成されている。また、伸縮ブーム１６は伸縮シリンダ(図示せず)によって伸縮するようになっている。

　先端ブーム１６Ｃの先端部にはシーブ２３（図５参照）が設けられており、このシーブ２３にワイヤロープ２５（以下ワイヤと表記する）が掛けられ、このワイヤ２５によってフックブロック１９が吊されている。フックブロック１９にはフック２１が取り付けられている。

　ワイヤ２５は、図示しないウインチによって巻き取られたり、送り出されたりする。

　先端ブーム１６Ｃの先端部には、カメラユニット３０が取り付けられている。

　カメラユニット３０は、自重によって常に下方に向くようにダンパを介して先端ブーム１６Ｃの先端部に取り付けられた筺体３１と、この筺体３１内にパン方向及びチルト方向に傾斜可能に設けられたＴＶカメラなどである監視カメラ（カメラ）３２と、監視カメラ３２をパン方向に傾動させるパンモータ３３（図２参照）と、監視カメラ３２をチルト方向に傾動させるチルトモータ３４などとを有している。
　なお、カメラユニット３０は、自重によって下方に向く様に構成されているが、ダンパの抵抗や可動部の摩擦抵抗等により、光軸が正しく常に真下に向くことはない。また、この実施例においては、必ずしもパンモータ３３,チルトモータ３４やズーム機能等は必要ではない。

　監視カメラ３２の傾斜（向き）の調整は、キャビン２０内に設けた操作部(図示せず)のパンスイッチ（姿勢操作手段）ＳＷ１（図２参照）とチルトスイッチＳＷ２（姿勢操作手段）の操作によって行われる。また、監視カメラ３２はズームスイッチＳＷ３の操作によってズームを行うようになっている。
［作業領域線表示装置］

　図２は、作業領域線表示装置１２０の構成を示すブロック図である。

　作業領域線表示装置１２０は、コントローラ６０の作業領域演算部６６とカメラ姿勢検出装置１００とを備えている。
［カメラ姿勢検出装置］

　カメラ姿勢検出装置１００は、伸縮ブーム１６の先端部に設けられたカメラユニット３０と、伸縮ブーム１６の姿勢を検出するブーム姿勢検出センサ５０と、ブーム姿勢検出センサ５０が検出した検出信号などに基づいて監視カメラ３２の姿勢角や作業領域線を求めたりするコントローラ６０（作業領域演算部６６を除く）と、監視カメラ３２で撮像した画像などを表示するモニタ７０と、モニタ７０の画面(図示せず)に貼られたタッチパネル７１とを備えている。

　ブーム姿勢検出センサ５０は、フック２１の繰り出し量や伸縮ブーム１６の長さや起伏角や伸縮ブーム１６の旋回角などを検出するものであり、それぞれを検出する各センサ(図示せず)を有し、実空間におけるフック位置情報を出力するものである。
［コントローラ］

　コントローラ６０は、図２に示すように、パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２の操作に基づいてパンモータ３３やチルトモータ３４を駆動制御するモータ制御部６１と、視点変換演算部（基準フック位置演算手段）６２と、作業領域演算部６６と、画像合成部６７と、姿勢角演算装置６８とを有している。

　姿勢角演算装置６８は、フック位置演算部６３と、ずれ量演算部６４と、カメラ傾斜角演算部（カメラ姿勢角演算手段）６５とを有している。
［視点変換演算部］

　視点変換演算部６２は、先ず伸縮ブーム１６の先端部の傾斜角とフック２１の繰り出し量とに基づいて、ブーム先端部（図６に示すシーブ２３の中心）を原点としたＸ,Ｙ,Ｚ座標系のフック２１の位置を求める。

　さらに、視点変換演算部６２は、実空間におけるフック２１の位置（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系の位置）を、監視カメラ３２を真下に向けていると仮定して、監視カメラ３２の光学中心位置と撮像面の中心位置とを一致させた点を原点としたｘ３,ｙ３,ｚ３座標系（図６参照）の位置に変換するとともに、ｘ３,ｙ３,ｚ３座標系のフック２１の位置をモニタ７０の画面の座標系（スクリーン座標系）の位置に変換して、モニタ７０の画面上の基準位置（基準フック位置）として求める。

　すなわち、監視カメラ３２を真下に向けていると仮定した場合、モニタ７０の画面に表示されるフック２１の位置である基準位置をその画面上の座標位置として求めるものである。

　また、視点変換演算部６２は、ブーム姿勢検出センサ５０が検出する検出信号に基づいて監視カメラ３２の光学中心位置からフック２１までの高さ方向の高さ（フック位置情報）を求める高さ検出手段の機能を有している。
［フック位置演算部］

　フック位置演算部６３は、モニタ７０の画面に表示されているフック画像上のタッチパネル７１がタッチされることにより、任意の向きに向いている監視カメラ３２で撮像した画像におけるスクリーン座標系上（モニタ７０の画面上）のフック位置を算出する。
［ずれ量演算部］

　ずれ量演算部６４は、フック位置演算部６３が算出したフック位置に基づいて視点変換演算部６２が求めた基準位置に対するフック位置のずれ量、すなわち、基準位置とフック位置との差（フック画像位置情報）であるずれ量を求める。
［カメラ傾斜角演算部］

　カメラ傾斜角演算部６５は、ずれ量演算部６４が求めたずれ量と、視点変換演算部６２が求めた監視カメラ３２の光学中心位置Ｑ１（図５参照）からフック２１までの高さｈ１とに基づいて監視カメラ３２の傾斜角（垂直線に対する傾き）を求める。すなわち、カメラ傾斜角演算部６５は、フック画像位置情報と実空間のフック位置情報とに基づいて監視カメラ３２の姿勢角を求める。
［作業領域演算部］

　作業領域演算部６６は、吊荷の荷重に基づいて伸縮ブーム１６の旋回中心を中心にした吊荷の移動可能な領域を示す作業領域線を求め、さらに、監視カメラ３２の傾斜角に基づいてモニタ７０の画像上における作業領域線の正しい位置を求める。

　吊荷の荷重は、起伏用シリンダ１８の圧力センサ(図示せず)によって検出されるシリンダ圧力と伸縮ブーム１６の起伏角度及び伸縮ブーム１６の長さとに基づいてコントローラ６０の図示しない演算部が演算して求める。

　ここで、監視カメラ３２が傾斜している場合の画面上の作業領域線の位置の求め方を簡単に説明する。

　図３に示すように、監視カメラ３２の地上からの高さをｈとし、監視カメラ３２の真下の地上の位置をＰ１とし、伸縮ブーム１６の旋回中心位置をＯとし、この旋回中心位置Ｏを中心にした作業領域線をＳ１とする。旋回中心位置Ｏから作業領域線Ｓ１までの距離をＳａとする。高さｈは、ブーム１６の長さと起伏角とにより求めることができる。

　監視カメラ３２が真下に向けられているとき、このときの監視カメラ３２の光軸を３２ａとし、この光軸３２ａと地上の交点である位置Ｐ１は、モニタ７０の画面の中心位置に表示される。

　監視カメラ３２が角度θだけ傾斜されている場合、このときの監視カメラ３２の光軸３２ｂと地上の交点である位置Ｐ２がモニタ７０の画面の中心位置に表示されることになる。なお、監視カメラ３２の回動中心位置と光学中心位置Ｑ１(図５参照)とは一致されている。

　位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の距離をΔＲ１とすると、角度θが分かればΔＲ１はｈ・ｔanθで求めることができ、位置Ｐ２から位置Ｐ１を求めることができる。また、伸縮ブーム１６の旋回中心位置Ｏからの伸縮ブーム１６の作業半径をＲ１とすると、位置Ｐ１から旋回中心位置Ｏを求めることができる。なお、作業半径Ｒ１は伸縮ブーム１６の長さと起伏角とから求める。

　そして、旋回中心位置Ｏを中心にして、荷重に基づいた地上の作業領域線Ｓ１の位置を求めることができる。地上の位置Ｐ２はモニタ７０の画面の中心位置であり、この位置Ｐ２は、旋回中心位置Ｏから作業半径Ｒ１＋ΔＲ１の位置である。

　また、位置Ｐ２から作領域線Ｓ１までの距離ΔＲ２は、ΔＲ２＝Ｓａ－（Ｒ１＋ΔＲ１）として求める。

　ここで、監視カメラ３２が角度θだけ傾斜した場合のモニタ７０の画像の中心位置が地上の位置Ｐ２を示しており、また、高さｈが分かっているので、地上の座標位置と画像上の座標位置とを対応させることができる。すなわち、伸縮ブーム１６の旋回中心位置Ｏを原点として、撮像された画像上の各位置にクレーン座標系の座標位置を対応させることができる。

　これにより、地上の作業領域線Ｓ１の位置に対応したモニタ７０の画像上の位置を求めることができる。
［画像合成部］

　画像合成部６７は、作業領域演算部６６が求めた作業領域線Ｓ１の位置に対応した画像上の位置に、その作業領域線Ｓ１を合成してモニタ７０の画面に表示する。
［動　作］

　次に、上記のように構成されるカメラ姿勢検出装置１００及び作業領域線表示装置１２０の動作について説明する。

　いま、監視カメラ３２によりフックブロック１９が撮像されて、例えば、図４に示すようにモニタ７０の画面７０Ｇａにフックブロック像１９Ｓが表示されているとする。なお、ここでは、フック２１の位置とは、フックブロック１９に設けてあるシーブ(図示せず)の軸１９Ｊ（図１参照）の位置とし、また、説明の便宜上フックブロック像１９Ｓを含めたフック画像を２１Ｇと表記して説明する。監視カメラ３２はチルト方向及びパン方向に傾斜しているとする。

　オペレータは、その画面７０Ｇａに表示されているフック画像２１Ｇ上のタッチパネル７１の部位をタッチする。フック位置演算部６３は、そのタッチパネル７１のタッチ位置であるフック位置Ｃを画像座標系（画面の左端の上端部を原点とする座標系）の位置として座標値Ｃh tltを算出する。この座標値Ｃ htltは、画像処理によって求めてもよい。

　一方、視点変換演算部６２は、監視カメラ３２を真下に向けていると仮定した場合、この真下に向けた監視カメラ３２で撮像した場合のフック２１のモニタ７０の画面上の位置（基準位置）Ｂを求める。

　ここで、監視カメラ３２を真下に向けていると仮定した場合の画面上のフック２１の位置Ｂの求め方を簡単に説明する。

　いま、例えば図５に示すように、伸縮ブーム１６の先端部のシーブ２３の軸２３Ｊ（シーブ２３の中心位置）からフック２１までの距離をＨ１とし、監視カメラ３２の光学中心位置Ｑ１からフック２１までの高さ方向の距離をｈ１とすると、ｈ１＝Ｈ１－Ｗ２である。距離Ｈ１は、フック２１の繰出量から求まり、シーブ２３と監視カメラ３２の上下方向のオフセット量Ｗ２は、監視カメラ３２の取付位置や伸縮ブーム１６の起伏角などとによって求めることができる。

　そして、光学中心位置Ｑ１と点Ｑ２,Ｑ３を結んで形成される三角形Ｆの底辺Ｆ１と監視カメラ３２の光軸３２ａとの交点をＥ１とする。なお、底辺Ｆ１はフック２１の高さ位置を示す水平方向の線であり、光学中心位置Ｑ１と点Ｑ２とを結ぶ線Ｆ２と、光学中心位置Ｑ１と点Ｑ３とを結ぶ線Ｆ３との間の範囲が監視カメラ３２の撮像範囲を示す。この撮像範囲は監視カメラ３２が真下に向けられている場合の範囲である。また、底辺Ｆ１上の位置Ｆ１ａをフック２１の位置とする。

　交点Ｅ１は、光軸３２ａ上にあるのでモニタ７０の画面７０Ｇの中心位置Ｇ０となる。この交点Ｅ１からフック２１までの距離をＬ１とすると、Ｌ１＝Ｗ１であり、Ｗ１はシーブ２３と監視カメラ３２の水平方向のオフセット量である。このオフセット量Ｗ１は、監視カメラ３２の取付位置や伸縮ブーム１６の起伏角などによって求めることができる。また、高さｈ１は、フック２１の繰出量と、シーブ２３と監視カメラ３２の垂直方向のオフセット量Ｗ２とから求めることができる。

　これにより、監視カメラ３２が真下に向けられていると仮定したときの、画面７０Ｇ上のフック２１の位置Ａを求めることができる。なお、図５の７０Ｇは監視カメラ３２が真下を向いている場合のモニタ７０の画面を示す。

　監視カメラ３２が角度θtilt傾斜している場合、この監視カメラ３２が撮像した画像がモニタ７０の画面を７０Ｇａとし、フック２１はこの画面７０Ｇａの位置Ａに実画像として映し出されることになる。なお、Ｇ１を画面７０Ｇａの中心位置とする。

　画面７０Ｇの中心位置Ｇ０（光軸３２ａの交点Ｅ１）からＬ１だけ離れた位置Ａがフック２１の位置であるから、画面７０Ｇａの中心位置Ｇ１からＬ１だけ離れた位置が監視カメラ３２を真下に向けたと仮定した場合のフック２１の位置（基準フック位置）Ｂとなる。すなわち、画面７０Ｇ上の位置Ａと画面７０Ｇａ上の位置Ｂとは画面上で同じ位置である。

　この画面７０Ｇａ上の位置Ｂを視点変換演算部６２が透視変換行列式などを用いて求める。

　これを簡単に説明すると、視点変換演算部６２は、距離Ｈ１,ｈ１やオフセット量Ｗ１を基にして、図６に示すようにシーブ２３の中心を原点とするＸ,Ｙ,Ｚ座標系におけるフックブロック１９の位置Ｐ ｈを求める。さらに、視点変換演算部６２は、監視カメラ３２の光学中心位置Ｑ１とその撮像面の中心を一致させ、この撮像面の中心を原点にした（ｘ３,ｙ３,ｚ３）座標系の位置としてフックブロック１９の位置Ｃ ｈを求め、この（ｘ３,ｙ３,ｚ３）座標系のフックブロック１９の位置Ｃ ｈを基にして、モニタ７０の画面７０Ｇａの画像座標系の位置Ｂとして求める。この位置Ｂの画面上の座標値をＣh ver（図４参照）とする。

　また、視点変換演算部６２は、監視カメラ３２が真下を向いていると仮定した場合、フックブロック１９を上下動させたときの画面７０Ｇａ上のフックブロック１９の移動軌跡Ｔを求める。この移動軌跡Ｔと位置Ｂとを監視カメラ３２が撮像した画像上に画像合成部６７が合成してモニタ７０に表示させる。

　ずれ量演算部６４は、図４に示すように、フック位置演算部６３が算出したフック画像の座標値Ｃ h tltと、視点変換演算部６２が求めたフックブロック１９の画面上の位置Ｂの座標値Ｃ h verとの差を求める。すなわち、ずれ量演算部６４は、その差のｘ方向とｙ方向のずれ量Δｘ,Δｙとして求める。

　カメラ傾斜角演算部６５は、ずれ量演算部６４が求めたずれ量から下記の式に基づいて監視カメラ３２の傾斜角を求める。

　チルト角＝ｔan^－１（Δｙ/ｈ１）…（１）

　　パン角＝ｔan^－１（Δｘ/ｈ１）…（２）

　ここで、監視カメラ３２の傾斜角の求め方を図５に基づいて簡単に説明する。

　真下に向けられている監視カメラ３２がチルト方向に角度θtiltだけ傾斜したとする。角度θtiltだけ傾斜した監視カメラ３２の光軸を３２ｃとし、三角形Ｆを角度θtiltだけ傾斜させた位置に形成される三角形をＭとする。この三角形Ｍの底辺Ｍ１と光軸３２ｃの交点をＰ３とし、光学中心位置Ｑ１と位置Ｆ１ａとを結ぶ直線を３２ｄとする。この直線３２ｄと光軸３２ａとのなす角度をθhとし、直線３２ｄと光軸３２ｃとのなす角度をθthとする。

　そして、光軸３２ｃとなす角度がθhとなる直線３２ｅと底辺Ｍ１との交点の位置Ｐ４とすると、三角形Ｍの底辺Ｍ１の交点の位置Ｐ４は、傾斜する前の三角形Ｆの底辺Ｆ１の位置Ｆ１ａとなる。つまり、真下に向けられた監視カメラ３２の光軸３２ａ上の交点Ｅ１から距離Ｌ１だけ離れた位置Ｆ１ａがフック２１の位置であるから、角度θtiltだけ傾斜した監視カメラ３２の光軸３２Ｃ上の交点Ｐ３から距離Ｌ１だけ離れた位置Ｐ４が、真下に向けられた監視カメラ３２が撮像するフック２１の位置となる。

　また、監視カメラ３２が角度θtiltだけ傾斜している場合の光軸３２ｃ上の交点Ｐ３はモニタ７０の画面７０Ｇａの中心位置Ｇ１と一致する。また、交点Ｐ３から距離Ｌ１だけ離れた位置Ｐ４は画面７０Ｇａの位置Ｂとなる。位置Ｆ１ａと位置Ｐ４との間の離間距離をΔｙとすると、画面７０Ｇａの位置Ａ,Ｂ間の距離はΔｙとなる。

　そして、θtilt＝θh＋θthであるから、

　θtilt＝ｔan^－１（Ｌ１/ｈ１）＋ｔan^－１（（Δｙ－Ｌ１）/ｈ１）…（３）

　となる。Δｙは、画面７０Ｇａの位置Ａ,Ｂから求めることができ、Ｌ１は既知であり、ｈ１はフック２１の繰出量と伸縮ブーム１６の起伏角などから求めることができる。

　したがって、図５に示す画面７０Ｇａの位置Ａ（図４において位置Ｃ）をタッチして、フック位置演算部６３が画面７０Ｇａの位置Ａを求めれば、この位置Ａと視点変換演算部６２が求めた位置Ｂとの差からずれ量演算部６４が位置Ａ,Ｂ間の距離Δｙを求める。そして、カメラ傾斜角演算部６５が距離Δｙから（３）式により監視カメラ３２の傾斜角度θtiltを求める。パン角も同様に求めることができるので、ここではその説明は省略する。

　（３）式により、傾斜角度θtiltを正しく求めることができるが、この実施例では、計算を簡単にするため、（１）式でチルト角を求め、（２）式でパン角を求めている。

　ここで、Δｙ＝３ｍ、Ｌ１＝０.５ｍ、ｈ１＝１０ｍの場合、（３）式で角度θtiltを求めると、０.２９４９４radとなり、（１）式で求めると、０.２９１４６radとなる。このように、（１）式でも十分に正確なチルト角を求めることができる。パン角も同様である。

　このように、モニタ７０の画面７０Ｇａのフック画像２１Ｇ（図４参照）上のタッチパネル７１の部位をタッチすれば、距離Δｙ,Δｘが求められて、（１）,（２）式によりカメラ傾斜角演算部６５がチルト角とパン角を求めるので、監視カメラ３２の傾斜角を検出する傾斜角検出センサが不要となる。

　作業領域演算部６６は、吊荷の荷重に基づいて吊荷の移動可能な領域を示す作業領域線を求めるとともに、カメラ傾斜角演算部６５が求めた監視カメラ３２の傾斜角（チルト角及びパン角）に基づいて、その作業領域線に対応したモニタ７０の画像上の作業領域線の位置を求める。画像合成部６７は、作業領域演算部６６が求めた作業領域線の位置に対応した監視カメラ３２の撮像した画像上の位置に、図４に示すように作業領域線ＵＩを合成してモニタ７０の画面７０Ｇａに表示する。

　この第１実施例によれば、監視カメラ３２の姿勢を検出する姿勢角検出センサが不要となり、しかもカメラ傾斜角演算部６５で求めた監視カメラ３２の傾斜角に応じて正しい作業領域線ＵＩをモニタ７０に表示することができ、安価なカメラ姿勢検出装置１００及び作業領域線表示装置１２０を提供することができる。

　また、フック２１が揺れて図７に示すようにモニタ７０の画面７０Ｇａにフック画像２１Ｇが移動して表示される場合には、フック画像２１Ｇの移動軌跡Ｉが形成する図形の中心位置をフック画像２１Ｇの位置とし、その図形の中心位置をタッチする。あるいは、複数のフック画像２１Ｇの中心位置を画像処理によって求めてもよい。

　図８は画像処理部１３０によって高さｈ１を求めるようにしたカメラ姿勢検出装置１００の他の例を示す。

　画像処理部１３０は、図９に示すように、監視カメラ３２が撮像した画像からフック画像を抽出するフック画像抽出部１３１と、フック画像抽出部１３１が抽出したフック画像の面積を求める面積算出部１３２と、この面積算出部１３２が求めた面積（大きさ）から高さｈ１を求める高さ算出部１３３とを有する。

　これは、フック画像の面積は高さｈ１が高くなるにつれて小さくなるので、この関係を利用して高さｈ１を求めるものである。

　ズームされている場合には、フック画像の大きさと、モニタ７０に表示されるワイヤ画像の長さとからズーム倍率を求め、このズーム倍率とフック画像の面積とから高さｈ１を求める。ズーム倍率は、モニタ７０に映し出されるワイヤ２５の長さをパラメータとしたフック面積の比率を図示しないメモリに予め記憶させておき、映し出されているワイヤ２５の長さを求め、この長さに対応するズーム倍率から求めるものである。

　図１０は画像処理部１５０によってフック位置を求めるようにした別の他の例のカメラ姿勢検出装置１６０を示す。

　画像処理部１５０は、図１１に示すように、監視カメラ３２で撮像された画像からフック画像を抽出するフック画像抽出部１５１と、このフック画像抽出部１５１が抽出したフック画像の中心位置をフック位置として算出する中心位置算出部１５２とを有する。他の構成は図２に示すカメラ姿勢検出装置１００と同様なのでその説明は省略する。
　フック画像抽出部１５１は、領域拡張法やパターンマッチングなどの画像処理によって求める。
　領域拡張法は、モニタ７０の画面をタッチしたフックの位置から明度差が異なる線をフックの境界として算出し、この境界で囲まれる図形の図心をフックの位置とするものである。
　パターンマッチングは、予めズームの倍率ごとにフックのパターンを記憶させておき、このパターンと、画面をスキャン処理して得られる実際のフックの画像とが一致する位置を求め、この位置をフックの位置とするものである。
　パターンマッチング等の画像処理方法でフック画像を抽出する場合には、必ずしもタッチパネル７１は必要としない。
［第２実施例］

　図１２は第２実施例の作業領域線表示装置２００の構成を示すブロック図である。

　作業領域線表示装置２００は、コントローラ２６０の作業領域演算部６６とカメラ姿勢検出装置２１０とを備えている。
［カメラ姿勢検出装置］

　カメラ姿勢検出装置２１０は、カメラユニット３０と、ブーム姿勢検出センサ５０と、コントローラ２６０（作業領域演算部６６を除く）と、モニタ７０と、タッチパネル７１とを備えている。
［コントローラ］

　コントローラ２６０は、伸縮ブーム１６の起伏角と監視カメラ３２のズーム倍率とに対応してフック２１の移動軌跡を記憶したメモリ２０１と、メモリ２０１に記憶された移動軌跡を伸縮ブーム１６の起伏角と監視カメラ３２のズーム倍率とに基づいて読み出す読出手段２０２と、読み出された移動軌跡Ｋ１（図１３参照）と半径方向ラインＮ１との交点Ｖ１を求める交点演算部２０３と、フック位置演算部６３と、ずれ量演算部２６４と、カメラ傾斜角演算部２６５と、モータ制御部６１と、画像合成部６７とを有している。
［メモリ］

　メモリ２０１には、監視カメラ３２を真下に向けている場合、フック２１を上下動させたときのモニタ７０の画面に表示されるフック２１の移動軌跡が伸縮ブーム１６の起伏角と監視カメラ３２のズーム倍率とに対応して記憶されている。
［交点演算部］

　交点演算部２０３は、図１３に示すように、フック画像２１Ｇを通る半径方向ラインＮ１と移動軌跡Ｋ１との交点Ｖ１を求める。半径方向ラインＮ１は、フック２１の中心位置を通る水平面上に、伸縮ブーム１６の伸長方向に投影した線に平行であって且つフック２１の中心位置を通る線である。すなわち、伸縮ブーム１６の伸長方向がモニタ７０の画面７０Ｇａの上下方向であれば、フック画像２１Ｇを通る上下方向に延びた線が半径方向ラインＮ１となる。
［ずれ量演算部］

　ずれ量演算部２６４は、フック画像２１Ｇの位置と交点Ｖ１との間の離間距離ΔＤを求める。
［カメラ傾斜角演算部］

　カメラ傾斜角演算部２６５は、離間距離ΔＤと、監視カメラ３２の光学中心からフック位置までの高さ方向の距離ｈ１（図５参照）とから下記の（４）式に基づいて監視カメラ３２の傾斜角θ(半径方向の傾斜角)を求める。

　　θ＝ｔan^－１（ΔＤ/ｈ１）…（４）　
　これは、（１）式と同じであり、図５に示すように、画面７０Ｇａの位置Ｂが図１３に示す移動軌跡Ｋ１上の位置（交点Ｖ１）であり、画面７０Ｇａの位置Ａがフック画像２１Ｇの位置である。また、位置Ａと位置Ｂとを結ぶ方向が伸縮ブーム１６の伸長方向であり、位置Ａ,Ｂ間の距離Δｙが図１３に示すΔＤである。したがって、（４）式で監視カメラ３２の傾斜角θを求めることができる。
　この実施例は、伸縮ブーム１６の起伏動作に対してチルト方向のみ下向きに追従する監視カメラ３２に有効な方法である。

　他の構成は、第１実施例と同様なのでその説明は省略する。
［第３実施例］
　第３実施例は、伸縮ブーム１６の先端部に設けた監視カメラ３２で撮像した画像をモニタ３７０（図１６参照）に表示し、パンとチルト操作で監視カメラ３２の向きを操作して、モニタ３７０の画面３７０Ｇの所定位置にフック２１を位置させることで、監視カメラ３２の姿勢角を検出しようとするものである。

　図１４及び図１５は第３実施例の作業領域線表示装置３００の構成を示すブロック図である。図１５は図１４に示すコントローラ３６０内の構成を詳しく示すとともに、作業領域線表示装置３００を、カメラ姿勢検出装置３１０と、座標位置演算部３６４及び作業領域演算部３６５及び画像合成部３６６の４つの構成に分類して示したものである。

　カメラ姿勢検出装置３１０は、カメラユニット３０と、ブーム姿勢検出センサ５０と、コントローラ３６０と、監視カメラ３２で撮像した画像などを表示するモニタ３７０と、パンスイッチＳＷ１及びチルトスイッチＳＷ２とを有する。

　モニタ３７０の画面３７０Ｇには、図１６に示すように、画面の中央部に四角い枠Ｍａが表示されるようになっている。
［コントローラ］

　コントローラ３６０は、図１５に示すように、モータ制御部６１、姿勢角演算部（演算手段）３６３、座標位置演算部（座標位置演算手段）３６４、作業領域演算部（作業領域演算手段）３６５、画像合成部３６６を有している。
　モータ制御部６１は、パンスイッチＳＷ１,チルトスイッチＳＷ２からの信号によりパンモータ３３,チルトモータ３４を制御する。
　姿勢角演算部３６３は、ブーム姿勢検出センサ５０から出力されるウインチの繰り出し量と伸縮ブーム１６の長さと後述するオフセット量Ｗ１とに基づいて監視カメラ３２の姿勢角を演算する。
　座標位置演算部３６４は、姿勢角演算部３６３が演算した姿勢角とブーム姿勢検出センサ５０から出力される伸縮ブーム１６の各種の検出信号とに基づいて、伸縮ブーム１６の旋回中心位置を原点とする撮像された画像上の各位置におけるクレーン座標系の座標位置を求める。
　作業領域演算部３６５は、吊荷の荷重に基づいて吊荷の移動可能な領域を示す作業領域線を求める。
　画像合成部３６６は、作業領域演算部３６５が求めた作業領域線を座標位置演算部３６４が演算した座標位置に対応させて監視カメラ３２が撮像した画像上に合成してモニタ３７０に表示する。

　そして、座標位置演算部３６４と作業領域演算部３６５とで画像上の作業領域線の正しい位置を求める作業領域演算装置３８０が構成される。
［原　理］

　図１７に示すように、監視カメラ３２の回転軸３２Ｊとシーブ２３の中心Ｄ１とは左右方向にＷ１のオフセット量があるとする（上下方向のオフセット量Ｗ２が無視できる場合）。また、地上からシーブの中心Ｄ１までの高さをＨ２、シーブの中心Ｄ１からフックブロック１９までの長さをＬａ、監視カメラ３２の光軸をフック２１に向けたときの監視カメラ３２の傾き、すなわち監視カメラ３２の光軸をフック２１に向けた際の垂直線に対する監視カメラ３２の傾斜角度をθとする。そして、伸縮ブーム１６の旋回中心位置Ｏからのその伸縮ブーム１６の作業半径をＲａ、監視カメラ３２をチルトさせたときの画像中心となる地面上の位置Ｐａと作業半径Ｒａとの間の距離をΔＲａとし、監視カメラ３２の回転軸３２Ｊと光学中心位置Ｑ１とを結んだ長さは、高さＨ２に対して無視できるほど小さいとすると、距離ΔＲａは次式で求めることができる。

　　　　　ΔＲａ＝Ｈ２tanθ－Ｗ１

　監視カメラ３２の傾きθは、長さＬａとオフセット量Ｗ１から求めることができる。長さＬａはワイヤ２５の繰り出し量から求める。パン方向の監視カメラ３２の傾きも同様にして求める。
高さＨ２は伸縮ブーム１６の長さと起伏角から求めることができる。なお、オフセット量Ｗ１は、伸縮ブーム１６に対するカメラ回転軸３２Ｊとシーブの中心Ｄ１の位置とが既知であるので、伸縮ブーム１６の起伏角に応じて求めることができる。

　モニタ３７０の画像の中心位置に対応する地上の位置はＰａであり、誤差ΔＲａと作業半径Ｒａとにより位置Ｐａから伸縮ブーム１６の旋回中心位置Ｏを求めることができる。同様に、パン方向に対して旋回中心位置Ｏを求める。

　そして、旋回中心位置Ｏを中心にして距離Ｒｂ（作業領域範囲を示す距離）の位置に作業領域線を描くことができる。

　ここで、画像の中心位置が地上の位置Ｐａを示しており、また、高さＨ２が分かっているので、地上の座標位置と画像上の座標位置とを対応させることができる。すなわち、伸縮ブーム１６の旋回中心位置を原点にして、撮像された画像上の各位置にクレーン座標系の座標位置を対応させる。

　これにより、画像上の正しい位置に作業領域線を重畳させてモニタ７０に表示することができる。
なお、図１７Ａに示すように、伸縮ブーム１６の起伏角によって上下方向にもオフセット量Ｗ２が生じるが、このオフセット量Ｗ２も起伏角から求めることができるので、監視カメラ３２の傾きを幾何学で求めることができる。

　すなわち、ΔＲａ＝Ｈ１′tanθ－Ｗ１、Ｈ１′＝Ｈ２－Ｗ２の式が成立する。
　ただし、Ｈ１′は地上からカメラ回転軸３２Ｊまでの高さである。

　この式により、監視カメラ３２の傾きθは、長さＬ１とオフセット量Ｗ１,Ｗ２から求めることができる。パン方向の監視カメラ３２の傾きも同様にして求める。

　また、図１７Ｂに示すように、シーブの回動軸と同軸に監視カメラ３２の回動軸を設けた場合、オフセット量Ｗ１,Ｗ２は生じないので、オフセット量を考慮する必要がない。

　［動　作］　

　次に、上記のように構成される作業領域線表示装置３００の動作について説明する。

　図１６に示すように、フック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの中心部枠Ｍａ内に常に入るようにパンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２をオペレータが操作して監視カメラ３２を傾動させる。

　コントローラ３６０によって吊荷の実荷重が求められると、またはオペレータにより荷重が入力されると、その実荷重や入力された荷重に基づいて作業領域演算部３６５（図１５参照）が作業領域線を求める。

　他方、姿勢角演算部３６３は、ブーム姿勢検出センサ５０から出力される検出信号、すなわちウインチによって繰り出されたワイヤ２５（図１参照）の送り出し量と伸縮ブーム１６の長さとから図１７に示すフック２１の吊るされた長さＬａを求め、この長さＬａとオフセット量Ｗ１とから監視カメラ３２の垂直線に対する傾斜角度θ（パンやチルト方向の角度）を求める。

　すなわち、姿勢角演算部３６３は、伸縮ブーム１６の先端位置情報（伸縮ブーム１６の長さと起伏角から求める位置）とフック２１の位置情報（オフセット量Ｗ１と長さＬａ）とから監視カメラ３２の傾斜角度θを求める。

　座標位置演算部３６４は、ブーム姿勢検出センサ５０から出力される検出信号、すなわち、伸縮ブーム１６の長さと起伏角とに基づいて図１７に示す高さＨ２を求め、さらに、この高さＨ２と監視カメラ３２の傾斜角度θとから、撮像された画像上の各位置に対応した伸縮ブーム１６の旋回中心位置を原点にしたクレーン座標系の座標位置を求める。

　画像合成部３６６は、座標位置演算部３６４が演算したクレーン座標系の座標位置に対応した画像上に、図１８に示すように、作業領域演算部３６５が演算した作業領域線Ｕ２を合成（重畳）させてモニタ３７０に表示させる。

　この第３実施例も監視カメラ３２の姿勢を検出する姿勢角検出センサが不要となるので、第１実施例と同様な効果を得ることができる。

　この第３実施例では、作業によって伸縮ブーム１６の起伏や吊荷の上下動などによりフック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内からずれていくが、そのフック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内に常に入るようにパンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２をオペレータが操作していくものとする。そして、姿勢角演算部３６３及び座標位置演算部３６４は、ブーム姿勢検出センサ５０から出力される検出信号を逐一に読み込んでいき、傾斜角度θと撮像された画像上の各位置に対応したクレーン座標系の座標位置を求めていき、作業領域線Ｕ２をリアルタイムで書き換えていく。

　このため、吊荷の移動中であってもフック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内に入っている間は、作業領域線Ｕ２を正確にモニタ３７０の画面３７０Ｇ上に表示することができることになる。
［第４実施例］

　図１９は第４実施例の作業領域線表示装置１２００の構成を示す。この第４実施例では、基準出し用のスイッチ（設定手段）ＳＷ４とメモリ１２０１とを設けたものである。
　オペレータがパンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作してフック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内（図１８参照）に入ったら、オペレータがスイッチＳＷ４をオンにし、このスイッチＳＷ４がオンになったとき、ブーム姿勢検出センサ５０が検出する検出信号に基づいて第３実施例と同様にして、図２０に示すコントローラ１２６０の姿勢角演算部３６３が監視カメラ３２の傾斜角度（パン及びチルト方向の角度）を求める。

　また、スイッチＳＷ４がオンされると、ブーム姿勢検出センサ５０が検出する検出信号であるフック２１の送り出し量と伸縮ブーム１６の姿勢（伸縮ブーム１６の長さ、起伏角、旋回角）と、このときに姿勢角演算部３６３が求めた監視カメラ３２の傾斜角度（パン及びチルト方向の角度）とが基準値としてメモリ１２０１に記憶される。

　また、スイッチＳＷ４のオンにより、コントローラ１２６０の図示しない演算部が第３実施例と同様にして実荷重を求め、この実荷重とメモリ１２０１に記憶された監視カメラ３２の傾斜角度θ及び伸縮ブーム１６の姿勢とに基づいて、図２０に示す作業領域演算部３６５が作業領域線Ｕ２（図１８参照）を求める。

　一方、座標位置演算部３６４は、第３実施例と同様にして、撮像された画像上の各位置のクレーン座標系の座標位置を求める。また、画像合成部３６６は、座標位置演算部３６４が演算したクレーン座標系の座標位置に対応させて、作業領域演算部３６５が演算した作業領域線Ｕ２を合成させてモニタ３７０に表示させる（図１８参照）。

　すなわち、第４実施例では、スイッチＳＷ４がオンされた後、フック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内に入っているものとして、作業領域線Ｕ２を表示し続けるものである。この第４実施例では、パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作しない。

　伸縮ブーム１６の姿勢の変化とウインチによるフック２１の上下移動とによって、そのフック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内から所定量以上外れると、すなわち、ブーム姿勢検出センサ５０が検出するフック２１の送り出し量と伸縮ブーム１６の姿勢データ（伸縮ブーム１６の長さ、起伏角）とがメモリ１２０１に記憶された基準値から所定値以上ずれると、作業領域線Ｕ２が表示されている画像に対して位置ズレの誤差が大きいと判断してエラー表示する。このエラー表示は、例えばモニタ３７０に文字で表示したり、枠Ｍａの色を変えたり、作業領域線Ｕ２を点滅や消したりすることにより行う。

　このエラー表示することによって、オペレータは表示されている作業領域線が間違っていることを認識することができる。

　第４実施例によれば、オペレータがフック画像２１Ｇを画面３７０Ｇの枠Ｍａ内に位置させた後、伸縮ブーム１６とウインチを操作したときにフック画像２１Ｇが画面３７０Ｇの枠Ｍａ内、すなわち画面３７０Ｇの所定位置に位置しているかがコントローラ１２６０側で分かることになる。また、第３実施例と同様な効果を得ることができる。
［第５実施例］

　第５実施例の作業領域線表示装置(図示せず)は、第４実施例の作業領域線表示装置１２００と同様な構成を有しているのでその説明は省略する。

　この後、オペレータがパンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作すれると、作業領域線Ｕ２の誤差が大きくなるのでエラー表示を行う。

　この第５実施例の作業領域線表示装置は、オペレータがパンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作すると、作業領域線Ｕ２の誤差が大きくなるのでエラー表示を行うようにしたものである。また、スイッチＳＷ４をオンした後は、パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作しないように、オペレータに予め知らせておく。

　また、スイッチＳＷ４をオンした後、ウインチのみを駆動させた場合、フック２１のみが上下動して、フック画像２１Ｇがモニタ３７０の画面３７０Ｇの枠Ｍａ内から外れていくことになるが、パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作しない限り、作業領域線Ｕ２はモニタ３７０の画面３７０Ｇの正しい位置に表示され続けることになる。

　パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２がオンになってエラー表示さない限り、オペレータは正しい作業領域線表示の下、クレーン操作をすることができる。

　第５実施例によれば、オペレータがフック画像２１Ｇを画面３７０Ｇの枠Ｍａ内に位置させた後、伸縮ブーム１６とウインチを操作したときにフック画像２１Ｇが画面３７０Ｇの枠Ｍａ内、すなわち画面３７０Ｇの所定位置に位置しているかがコントローラ１２６０側で分かることになる。また、第３実施例と同様な効果を得ることができる。
［第６実施例］

　第６実施例の作業領域線表示装置(図示せず)は、第４実施例の作業領域線表示装置１２００と同様な構成を有しているのでその説明は省略する。
　第６実施例の作業領域線表示装置は、スイッチＳＷ４がオンされた後、パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２が操作された場合、モニタ３７０（図１９参照）のフック画像２１Ｇ（図１８参照）が枠Ｍａ内に入れられる操作とみなして、第４実施例と同様にして作業領域線Ｕ２を順次求めていき、モニタ３７０に表示されている作業領域線Ｕ２をリアルタイムで書き換えていく。
　この第６実施例では、スイッチＳＷ４をオンした後は、パンスイッチＳＷ１やチルトスイッチＳＷ２を操作して、フック画像２１Ｇを枠Ｍａ内に入れるように、オペレータに予め知らせておく。

　オペレータは、カメラのパン・チルト以外の操作またはフック２１が枠Ｍａ内に収まるパン・チルト操作をすれば正しい作業領域線を表示していると認識することができる。

　上記の第３実施例ないし第６実施例のいずれも、監視カメラ３２の傾斜角度θを図１７に示す長さＬａとオフセット量Ｗ１から求めているが、画像処理によりフック画像２１Ｇの画像上の位置と、長さＬａとから監視カメラ３２の傾斜角を求めるようにしてもよい。この場合、フック画像２１Ｇを枠Ｍａ内に入れる必要はない。また、枠Ｍａを表示する必要もない。

　また、画像処理により、フック画像２１Ｇを枠Ｍａ内に自動的に入るようにパンモータ３３及びチルトモータ３４を制御するようにしてもよい。

　この第６実施例も第３実施例と同様な効果を得ることができる。
［第７実施例］

　図２１は第７実施例の作業領域線表示装置１５００の構成を示す。この作業領域線表示装置１５００は、パン・チルト機能を有しない監視カメラ１５３２を備えたものである。監視カメラ１５３２は筺体３１（図１参照）に設けられており、この筺体３１はダンパ(図示せず)を介して先端ブーム１６Ｃの先端部に取り付けられていることにより、監視カメラ１５３２は自重によって真下に向くようになっている。

　監視カメラ１５３２が真下に向いているとき、フック２１を上下動させた際のフック画像２１Ｇの軌跡ＦＥを図２２に示すようにモニタ３７０の画面３７０Ｇに合成表示する。

　ダンパの作用によって、監視カメラ１５３２が真下に向いていないとき、フック画像２１Ｇが軌跡ＦＥから外れることになり、表示されている作業領域線Ｕ２は不正確であることが分かる。

　監視カメラ１５３２の回転軸３２Ｊとシーブの中心Ｄ１とが図１７に示すようにオフセットしている場合、伸縮ブーム１６の起伏角によって軌跡ＦＥの位置が変わるので、図２３に示すように、その起伏角に応じて軌跡ＦＥの位置をＦＥａに変更するようにしてもよい。この場合、その起伏角に応じて作業領域線Ｕ２も正しい作業領域線Ｕａに変更する。

　なお、本実施例では、パン・チルト機能を持たないことを前提として説明したが、監視カメラ１５３２にパン・チルト機能を設けた場合、上記軌跡ＦＥ,ＦＥａの線上にフック画像２１Ｇが位置するように、監視カメラ１５３２をパン・チルトさせれば、監視カメラ１５３２を真下に向けることができ、モニタ３７０に表示される作業領域線Ｕ２,Ｕａも正しい作業領域線となる。

　このようにすることにより、モニタ３７０のフック画像２１Ｇを枠Ｍａ内に入れる操作は不要となり、監視カメラ１５３２を軌跡ＦＥに合わせるように操作するだけでよく、このためその操作が簡単なものとなる。

　上記の第３実施例ないし第７実施例では、いずれもモニタ３７０の画面３７０Ｇの中央部に枠Ｍａを表示させているが、必ずしも画面３７０Ｇの中央部である必要はなく、また、枠Ｍａでなくてもよい。例えば、×マークなどでもよい。

　この発明は、上記実施例に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１３年５月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０１３-１０７０２７及び２０１４年５月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１４-１０２８７４に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (16)

1. 　作業機のブームの先端部に設けられたカメラと、ブームの先端部から吊るされたフックを前記カメラで撮像した画像を表示するモニタとを備えたカメラ姿勢検出装置であって、
   　前記モニタに表示されている画面上のフック画像位置情報と、実空間におけるフック位置情報とに基づいてカメラの姿勢角を求める姿勢角演算装置を設けたことを特徴とするカメラ姿勢検出装置。
2. 　前記フック画像位置情報は、実際に表示されている前記モニタの画面上のフック位置と、前記カメラが真下に向けられたと仮定した場合にそのモニタに表示されるフックの画面上の基準フック位置とであり、
   　前記実空間における前記フック位置情報は、カメラとフックとの間の高さ方向の距離であり、
   　前記基準フック位置を求める基準フック位置演算手段を有し、
   　前記姿勢角演算装置は、前記モニタの画面上のフック位置を求めるフック位置演算部と、このフック位置演算部が求めた画面上のフック位置と前記基準フック位置演算手段が求めた基準フック位置とのずれ量を求めるずれ量演算部と、前記ずれ量演算部が求めたずれ量と前記カメラとフックとの間の高さ方向の距離とに基づいてカメラの姿勢角を求めるカメラ姿勢角演算手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載のカメラ姿勢検出装置。
3. 　前記高さ方向の距離は、ブームの姿勢角とフックの繰出し量とから求めることを特徴とする請求項２に記載のカメラ姿勢検出装置。
4. 　前記モニタに表示されているフック画像を抽出するとともに、この抽出したフック画像の大きさを求める画像認識部を有し、
   　この画像認識部が求めたフック画像の大きさに基づいて前記高さ方向の距離を求めることを特徴とする請求項２に記載のカメラ姿勢検出装置。
5. 　前記モニタの画面に貼られたタッチパネルを有し、
   　前記フック位置演算部は、前記モニタに表示されているフック画像を前記タッチパネルを介してタッチすることにより、前記モニタの画面上のフック位置を求めることを特徴とする請求項２に記載のカメラ姿勢検出装置。
6. 　前記モニタの画面上のフック位置は、モニタに表示されているフック画像を画像処理により認識し、この認識したフック画像の中心位置として求めることを特徴とする請求項２に記載のカメラ姿勢検出装置。
7. 　前記フック画像位置情報は、カメラを傾動させてフック画像が予め設定した画面の設定位置に位置していることを示すものであり、
   　フック位置情報は、フック画像が設定位置に位置しているときのフックの繰出し量と、ブーム先端部に設けられたシーブの中心とカメラの回動支点との間のオフセット量と、ブームの起伏角とであり、
   　前記姿勢角演算装置は、前記フックの繰出し量とカメラのオフセット量とブームの起伏角とに基づいてカメラの姿勢角を求めることを特徴とする請求項１に記載のカメラ姿勢検出装置。
8. 　前記フックに吊るされる吊荷の荷重に基づいて吊荷の移動可能な領域を示す作業領域線を求める作業領域演算装置と、該作業領域演算装置が求めた作業領域線を前記カメラで撮像した画像上に合成する画像合成部とを備え、該画像合成部で合成した画像を前記モニタに表示する作業領域線表示装置であって、
   　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のカメラ姿勢検出装置を備え、
   　前記作業領域演算装置は、前記カメラ姿勢検出装置が検出したカメラの姿勢角に基づいて前記画像上の作業領域線の正しい位置を求め、
   　前記画像合成部は、前記作業領域演算装置が求めた正しい位置に作業領域線を合成して前記モニタに表示することを特徴とする作業領域線表示装置。
9. 　前記モニタに表示されているフックを画面上の所定位置に位置させるようにカメラの姿勢を操作する姿勢操作手段を備え、
   　前記姿勢角演算装置は、前記フックが画面上の所定位置に位置されたときの該フックの位置情報とブーム先端の位置情報とに基づいて前記カメラの姿勢角を求める演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ姿勢検出装置。
10. 　請求項９に記載のカメラ姿勢検出装置を備えた作業領域線表示装置であって、
    　前記フックに吊るされる吊荷の荷重に基づいて該吊荷の移動可能な領域を示す作業領域線を求める作業領域演算装置と、
    　該作業領域演算装置が求めた作業領域線を前記カメラで撮像した画像上に合成する画像合成部とを備え、
    　前記作業領域演算装置は、前記カメラ姿勢検出装置が検出したカメラの姿勢角に基づいて前記画像上の作業領域線の正しい位置を求め、
    　前記画像合成部は、前記作業領域演算装置が求めた正しい位置に作業領域線を合成して前記モニタに表示することを特徴とする作業領域線表示装置。
11. 　前記姿勢操作手段を操作して前記フックがモニタの画面の所定位置に位置したとき、このときのフックの位置とカメラの姿勢角とを基準値として設定する設定手段を設け、
    　この設定手段によって基準値を設定した後、ブームの姿勢と前記フックの送り出し引き戻しを行うウインチの操作に基づいてフックの位置がモニタ画面の所定位置から所定距離以上ずれた判定したとき、エラーにすることを特徴とする請求項１０に記載の作業領域線表示装置。
12. 　前記姿勢操作手段を操作して前記フックがモニタの画面の所定位置に位置したとき、このときのフックの位置とカメラの姿勢角とを基準値として設定する設定手段を設け、
    　前記作業領域演算装置は、前記設定手段によって設定された基準値から前記画像上の作業領域線の正しい位置を求め、
    　前記カメラが前記姿勢操作手段により操作されたとき、エラーにすることを特徴とする請求項１０に記載の作業領域線表示装置。
13. 　前記モニタの画面の所定位置を示す枠を表示し、この枠内にフックが位置するように前記姿勢操作手段を操作することを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の作業領域線表示装置。
14. 　前記作業領域線を表示した後、前記姿勢操作手段によりカメラが操作されとき、フックが枠内に入る操作がなされたものとして、前記カメラ姿勢検出装置は、フックの位置情報とブーム先端の位置情報とに基づいて前記カメラの姿勢角を求め、前記作業領域演算装置は、前記カメラ姿勢検出装置が求めたカメラの姿勢角に応じて前記画像上の作業領域線の正しい位置を求め直し、この求め直した位置に作業領域線を書き換えていくことを特徴とする請求項１３に記載の作業領域線表示装置。
15. 　前記所定位置は、モニタの画面の中央位置であることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１つに記載の作業領域線表示装置。
16. 　前記フックの位置情報は、フックの繰り出し量及びブームの姿勢情報であることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の作業領域線表示装置。

Images