(57)【要約】      （修正有）【課題】対象の三次元形状の計測精度の低下を抑制すること。【解決手段】作業機械の動作中に旋回体に搭載された撮像装置によって撮影された施工対象の複数の画像を取得する画像取得部４１０と、複数の画像における共通部分を抽出する抽出対象領域を分割領域に分割し、分割領域のそれぞれから共通部分を抽出する共通部分抽出部４１３と、作業機械の位置を検出する位置検出装置２３により検出された作業機械の位置データ、作業機械の姿勢を検出する姿勢検出装置２４により検出された作業機械の姿勢データ、及び共通部分に基づいて、画像が撮影された時点における撮影装置の位置及び姿勢を算出する撮像位置算出部４１６と、位置データ、姿勢データ、および画像に基づいて、施工対象の三次元位置を算出する三次元位置算出部４１７と、を備える。【選択図】図３
2019049460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の動作中に旋回体に搭載された撮像装置によって撮影された施工対象の複数の画像を取得する画像取得部と、
前記複数の画像における共通部分を抽出する抽出対象領域を分割領域に分割し、前記分割領域のそれぞれから前記共通部分を抽出する共通部分抽出部と、
前記作業機械の位置を検出する位置検出部により検出された前記作業機械の位置データ、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出部により検出された前記作業機械の姿勢データ、及び前記共通部分に基づいて、前記画像が撮影された時点における前記撮影装置の位置及び姿勢を算出する撮像位置算出部と、
前記位置データ、前記姿勢データ、および前記画像に基づいて、前記施工対象の三次元位置を算出する三次元位置算出部と、
を備える作業機械の計測システム。
【請求項２】
前記画像のコントラスト分布を補正する画像処理部を備え、
前記共通部分抽出部は、コントラスト分布が補正された前記画像から前記共通部分を抽出する、
請求項１に記載の作業機械の計測システム。
【請求項３】
作業機械が動作中に旋回体に搭載された撮像装置によって撮影された施工対象の複数の画像を取得する画像取得部と、
前記画像のコントラスト分布を補正する画像処理部と、
コントラスト分布が補正された前記複数の画像における共通部分を抽出する抽出対象領域から前記画像の共通部分を抽出する共通部分抽出部と、
前記作業機械の位置を検出する位置検出部により検出された前記作業機械の位置データ、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出部により検出された前記作業機械の姿勢データ、及び前記共通部分に基づいて、前記画像が撮像された時点における前記撮影装置の位置及び姿勢を算出する撮像位置算出部と、
前記位置データ、前記姿勢データ、および前記画像に基づいて、前記施工対象の三次元位置を算出する三次元位置算出部と、
を備える作業機械の計測システム。
【請求項４】
作業機械は、走行体を有し、
前記抽出対象領域は、前記画像において前記走行体が前記抽出対象領域の外側に位置するように規定される、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業機械の計測システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業機械の計測システムを備える作業機械。
【請求項６】
作業機械が動作中に旋回体に搭載された撮像装置によって撮影された施工対象の複数の画像を取得することと、
前記画像における共通部分を抽出する抽出対象領域を複数の分割領域に分割し、複数の前記分割領域のそれぞれから前記共通部分を抽出することと、
前記作業機械の位置データ、前記作業機械の姿勢データ、及び前記共通部分に基づいて、前記画像が撮影された時点における前記撮影装置の位置及び姿勢を算出することと、
前記撮影装置の位置及び姿勢と前記画像とに基づいて前記施工対象の三次元位置を算出することと、
を含む作業機械の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の計測システム、作業機械、及び作業機械の計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、撮像装置が搭載された作業機械が知られている。一対の撮像装置で撮影された一対の画像がステレオ処理されることにより、作業機械の周辺の施工対象の三次元形状が計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０３３９９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
旋回体を旋回させながら撮像装置によって作業機械の周辺の施工対象を連続撮影するとき、撮影された画像に基づいて撮像装置の位置を取得する場合がある。例えば複数の画像で共通する特徴点に基づいて撮像装置の位置を取得する場合、特徴点の抽出状態によっては、撮像装置の位置を精度良く取得することが困難となる。その結果、対象の三次元形状の計測精度が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、対象の三次元形状の計測精度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、作業機械の動作中に旋回体に搭載された撮像装置によって撮影された施工対象の複数の画像を取得する画像取得部と、前記複数の画像における共通部分を抽出する抽出対象領域を分割領域に分割し、前記分割領域のそれぞれから前記共通部分を抽出する共通部分抽出部と、前記作業機械の位置を検出する位置検出部により検出された前記作業機械の位置データ、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出部により検出された前記作業機械の姿勢データ、及び前記共通部分に基づいて、前記画像が撮影された時点における前記撮影装置の位置及び姿勢を算出する撮像位置算出部と、前記位置データ、前記姿勢データ、および前記画像に基づいて、前記施工対象の三次元位置を算出する三次元位置算出部と、を備える作業機械の計測システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、対象の三次元形状の計測精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る作業機械の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る作業機械の一部を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る計測システムの一例を示す機能ブロック図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る作業機械の動作の一例を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る計測システムの動作の一例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る計測システムの処理の一例を説明するための模式図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る計測システムの処理の一例を説明するための模式図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る計測システムの処理の一例を説明するための模式図である。
【図９】図９は、画像に抽出対象領域が１つ設定されている状態を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る画像の抽出対象領域の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、ヒストグラム平坦化アルゴリズムにより各分割領域のコントラスト分布を補正した画像において共通部分を抽出した図である。ヒストグラム平坦化アルゴリズムを説明するための模式図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る計測方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る計測方法のタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る計測システムの処理の一例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１０】
以下の説明においては、三次元の現場座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）、三次元の車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）、及び三次元の撮像装置座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を規定して、各部の位置関係について説明する。
【００１１】
現場座標系は、地球に固定された原点を基準とする座標系である。現場座標系は、ＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）によって規定される座標系である。ＧＮＳＳとは、全地球航法衛星システムをいう。全地球航法衛星システムの一例として、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）が挙げられる。
【００１２】
現場座標系は、水平面のＸｇ軸と、Ｘｇ軸と直交する水平面のＹｇ軸と、Ｘｇ軸及びＹｇ軸と直交するＺｇ軸とによって規定される。Ｘｇ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸｇ方向とし、Ｙｇ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹｇ方向とし、Ｚｇ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺｇ方向とする。Ｚｇ軸方向は鉛直方向である。
【００１３】
車体座標系は、作業機械の車体に規定された原点を基準とする第１所定面のＸｍ軸と、Ｘｍ軸と直交する第１所定面のＹｍ軸と、Ｘｍ軸及びＹｍ軸と直交するＺｍ軸とによって規定される。Ｘｍ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸｍ方向とし、Ｙｍ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹｍ方向とし、Ｚｍ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺｍ方向とする。Ｘｍ軸方向は作業機械の前後方向であり、Ｙｍ軸方向は作業機械の車幅方向であり、Ｚｍ軸方向は作業機械の上下方向である。
【００１４】
撮像装置座標系は、撮像装置に規定された原点を基準とする第２所定面のＸｓ軸と、Ｘｓ軸と直交する第２所定面のＹｓ軸と、Ｘｓ軸及びＹｓ軸と直交するＺｓ軸とによって規定される。Ｘｓ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸｓ方向とし、Ｙｓ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹｓ方向とし、Ｚｓ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺｓ方向とする。Ｘｓ軸方向は撮像装置の上下方向であり、Ｙｓ軸方向は撮像装置の幅方向であり、Ｚｓ軸方向は撮像装置の前後方向である。Ｚｓ軸方向は撮像装置の光学系の光軸と平行である。
【００１５】
現場座標系における位置と、車体座標系における位置と、撮像装置座標系における位置とは、相互に変換可能である。
【００１６】
第１実施形態．
［作業機械］
図１は、本実施形態に係る作業機械１の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、作業機械１が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、作業機械１を適宜、油圧ショベル１、と称する。
【００１７】
図１に示すように、油圧ショベル１は、車体１Ｂと、作業機２とを有する。車体１Ｂは、旋回体３と、旋回体３を旋回可能に支持する走行体５とを有する。
【００１８】
旋回体３は、運転室４を有する。油圧ポンプ及び内燃機関が旋回体３に配置される。旋回体３は、旋回軸Ｚｒを中心に旋回可能である。旋回軸Ｚｒは、車体座標系のＺｍ軸と平行である。車体座標系の原点は、例えば旋回体３のスイングサークルの中心に規定される。スイングサークルの中心は、旋回体３の旋回軸Ｚｒに位置する。
【００１９】
走行体５は、履帯５Ａ，５Ｂを有する。履帯５Ａ，５Ｂが回転することにより、油圧ショベル１が走行する。車体座標系のＺｍ軸は、履帯５Ａ，５Ｂの接地面と直交する。車体座標系の上方（＋Ｚｍ方向）は、履帯５Ａ，５Ｂの接地面から離れる方向であり、車体座標系の下方（−Ｚｍ方向）は、車体座標系の上方とは反対の方向である。
【００２０】
作業機２は、旋回体３に連結される。車体座標系において、作業機２の少なくとも一部は、旋回体３よりも前方に配置される。車体座標系の前方（＋Ｘｍ方向）は、旋回体３を基準として作業機２が存在する方向であり、車体座標系の後方（−Ｘｍ方向）は、車体座標系の前方とは反対の方向である。
【００２１】
作業機２は、旋回体３に連結されるブーム６と、ブーム６に連結されるアーム７と、アーム７に連結されるバケット８と、ブーム６を駆動するブームシリンダ１０と、アーム７を駆動するアームシリンダ１１と、バケット８を駆動するバケットシリンダ１２とを有する。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２はそれぞれ、油圧によって駆動される油圧シリンダである。
【００２２】
また、油圧ショベル１は、旋回体３の位置を検出する位置検出装置２３と、旋回体３の姿勢を検出する姿勢検出装置２４と、制御装置４０とを有する。
【００２３】
位置検出装置２３は、現場座標系における旋回体３の位置を検出する。位置検出装置２３は、油圧ショベル１の位置を検出する位置検出部として機能する。旋回体３の位置は、Ｘｇ軸方向の座標、Ｙｇ軸方向の座標、及びＺｇ軸方向の座標を含む。位置検出装置２３は、ＧＰＳ受信機を含む。位置検出装置２３は、旋回体３に設けられる。
【００２４】
ＧＰＳアンテナ２１が旋回体３に設けられる。ＧＰＳアンテナ２１は、例えば車体座標系のＹｍ軸方向に２つ配置される。ＧＰＳアンテナ２１は、ＧＰＳ衛星から電波を受信して、受信した電波に基づいて生成した信号を位置検出装置２３に出力する。位置検出装置２３は、ＧＰＳアンテナ２１からの信号に基づいて、現場座標系におけるＧＰＳアンテナ２１の位置を検出する。
【００２５】
位置検出装置２３は、２つのＧＰＳアンテナ２１の位置の少なくとも一方に基づいて演算処理を実施して、旋回体３の位置を算出する。旋回体３の位置は、一方のＧＰＳアンテナ２１の位置でもよいし、一方のＧＰＳアンテナ２１の位置と他方のＧＰＳアンテナ２１の位置との間の位置でもよい。
【００２６】
姿勢検出装置２４は、現場座標系における旋回体３の姿勢を検出する。姿勢検出装置２４は、油圧ショベル１の姿勢を検出する姿勢検出部として機能する。旋回体３の姿勢は、Ｘｍ軸を中心とする回転方向における旋回体３の傾斜角度を示すロール角と、Ｙｍ軸を中心とする回転方向における旋回体３の傾斜角度を示すピッチ角と、Ｚｍ軸と中心とする回転方向における旋回体３の傾斜角度を示す方位角とを含む。姿勢検出装置２４は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial  Measurement  Unit）を含む。姿勢検出装置２４は、旋回体３に設けられる。なお、姿勢検出装置２４としてジャイロセンサが旋回体３に搭載されてもよい。
【００２７】
姿勢検出装置２４は、姿勢検出装置２４に作用する加速度及び角速度を検出する。姿勢検出装置２４に作用する加速度及び角速度が検出されることにより、旋回体３に作用する加速度及び角速度が検出される。姿勢検出装置２４は、旋回体３に作用する加速度及び角速度に基づいて演算処理を実施して、ロール角、ピッチ角、及び方位角を含む旋回体３の姿勢を算出する。
【００２８】
なお、位置検出装置２３の検出データに基づいて方位角が算出されてもよい。位置検出装置２３は、一方のＧＰＳアンテナ２１の位置と他方のＧＰＳアンテナ２１の位置とに基づいて、現場座標系における基準方位に対する旋回体３の方位角を算出することができる。基準方位は、例えば北である。位置検出装置２３は、一方のＧＰＳアンテナ２１の位置と他方のＧＰＳアンテナ２１の位置とを結ぶ直線を算出し、算出した直線と基準方位とがなす角度に基づいて、基準方位に対する旋回体３の方位角を算出することができる。
【００２９】
次に、本実施形態に係るステレオカメラ３００について説明する。図２は、本実施形態に係る油圧ショベル１の一部を示す斜視図である。図２に示すように、油圧ショベル１は、ステレオカメラ３００を有する。ステレオカメラ３００とは、施工対象ＳＢを複数の方向から同時に撮影して視差データを生成することにより、施工対象ＳＢまでの距離を計測可能なカメラをいう。
【００３０】
ステレオカメラ３００は、油圧ショベル１の周辺の施工対象ＳＢを撮影する。施工対象ＳＢは、油圧ショベル１の作業機２で掘削される掘削対象を含む。なお、施工対象ＳＢは、油圧ショベル１とは別の作業機械によって施工される施工対象でもよいし、作業者によって施工される施工対象でもよい。また、施工対象ＳＢは、施工前の施工対象、施工中の施工対象、及び施工後の施工対象を含む概念である。
【００３１】
ステレオカメラ３００は、旋回体３に搭載される。ステレオカメラ３００は、運転室４に設けられる。ステレオカメラ３００は、運転室４の前方（＋Ｘｍ方向）かつ上方（＋Ｚｍ方向）に配置される。ステレオカメラ３００は、油圧ショベル１の前方の施工対象ＳＢを撮影する。
【００３２】
ステレオカメラ３００は、複数の撮像装置３０を有する。撮像装置３０は、旋回体３に搭載される。撮像装置３０は、光学系と、イメージセンサとを有する。イメージセンサは、ＣＣＤ（Couple  Charged  Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサを含む。本実施形態において、撮像装置３０は、４つの撮像装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを含む。
【００３３】
一対の撮像装置３０によってステレオカメラ３００が構成される。ステレオカメラ３００は、一対の撮像装置３０Ａ，３０Ｂによって構成される第１ステレオカメラ３０１と、一対の撮像装置３０Ｃ，３０Ｄによって構成される第２ステレオカメラ３０２とを含む。
【００３４】
撮像装置３０Ａ，３０Ｃは、撮像装置３０Ｂ，３０Ｄよりも＋Ｙｍ側（作業機２側）に配置される。撮像装置３０Ａと撮像装置３０Ｂとは、Ｙｍ軸方向に間隔をあけて配置される。撮像装置３０Ｃと撮像装置３０Ｄとは、Ｙｍ軸方向に間隔をあけて配置される。撮像装置３０Ａ，３０Ｂは、撮像装置３０Ｃ，３０Ｄよりも＋Ｚｍ側に配置される。Ｚｍ軸方向において、撮像装置３０Ａと撮像装置３０Ｂとは、実質的に同一の位置に配置される。Ｚｍ軸方向において、撮像装置３０Ｃと撮像装置３０Ｄとは、実質的に同一の位置に配置される。
【００３５】
撮像装置３０Ａ，３０Ｂは、上方（＋Ｚｍ方向）を向く。撮像装置３０Ｃ，３０Ｄは、下方（−Ｚｍ方向）を向く。また、撮像装置３０Ａ，３０Ｃは、前方（＋Ｘｍ方向）を向く。撮像装置３０Ｂ，３０Ｄは、前方よりも僅かに＋Ｙｍ側（作業機２側）を向く。すなわち、撮像装置３０Ａ，３０Ｃは、旋回体３の正面を向き、撮像装置３０Ｂ，３０Ｄは、撮像装置３０Ａ，３０Ｃ側を向く。なお、撮像装置３０Ｂ，３０Ｄが旋回体３の正面を向き、撮像装置３０Ａ，３０Ｃが撮像装置３０Ｂ，３０Ｄ側を向いてもよい。
【００３６】
撮像装置３０は、旋回体３の前方に存在する施工対象ＳＢを撮影する。一対の撮像装置３０が撮影した一対の画像が制御装置４０においてステレオ処理されることにより、施工対象ＳＢの三次元形状を示す三次元データが算出される。制御装置４０は、撮像装置座標系における施工対象ＳＢの三次元データを現場座標系における施工対象ＳＢの三次元データに変換する。三次元データは、施工対象ＳＢの三次元位置を示す。施工対象ＳＢの三次元位置は、施工対象ＳＢの表面の複数の部位のそれぞれの三次元座標を含む。
【００３７】
複数の撮像装置３０のそれぞれに撮像装置座標系が規定される。撮像装置座標系は、撮像装置３０に固定された原点を基準とする座標系である。撮像装置座標系のＺｓ軸は、撮像装置３０の光学系の光軸と一致する。
【００３８】
なお、本実施形態においては、旋回体３に２組のステレオカメラ（第１ステレオカメラ３０１及び第２ステレオカメラ３０２）が搭載されることとするが、１組のステレオカメラが搭載されてもよいし、３組以上のステレオカメラが搭載されてもよい。
【００３９】
また、図２に示すように、油圧ショベル１は、運転席４Ｓと、入力装置３２と、操作装置３５とを有する。運転席４Ｓ、入力装置３２、及び操作装置３５は、運転室４に配置される。油圧ショベル１の運転者は、運転席４Ｓに着座する。
【００４０】
入力装置３２は、撮像装置３０による撮影の開始又は終了のために運転者に操作される。入力装置３２は、運転席４Ｓの近傍に設けられる。入力装置３２が操作されることにより、撮像装置３０による撮影が開始又は終了する。
【００４１】
操作装置３５は、作業機２の駆動又は駆動停止、旋回体３の旋回又は旋回停止、及び走行体５の走行又は走行停止のために運転者に操作される。操作装置３５は、作業機２及び旋回体３を操作するための右操作レバー３５Ｒ及び左操作レバー３５Ｌを含む。また、操作装置３５は、走行体５を操作するための右走行レバー及び左走行レバー（不図示）を含む。操作装置３５が操作されることにより、作業機２の駆動又は駆動停止、旋回体３の旋回又は旋回停止、及び走行体５の走行又は走行停止が実施される。
【００４２】
［計測システム］
次に、本実施形態に係る計測システム５０について説明する。図３は、本実施形態に係る計測システム５０の一例を示す機能ブロック図である。計測システム５０は、油圧ショベル１に設けられる。
【００４３】
計測システム５０は、制御装置４０と、第１ステレオカメラ３０１及び第２ステレオカメラ３０２を含むステレオカメラ３００と、位置検出装置２３と、姿勢検出装置２４と、操作装置３５の操作量を検出する操作量センサ３６と、入力装置３２とを備える。
【００４４】
制御装置４０は、油圧ショベル１の旋回体３に設けられる。制御装置４０は、コンピュータシステムを含む。制御装置４０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置４１と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）のような不揮発性メモリを含む記憶装置４２と、入出力インターフェース４３とを有する。
【００４５】
演算処理装置４１は、画像取得部４１０と、信号取得部４１１と、画像処理部４１２と、共通部分抽出部４１３と、撮像位置算出部４１６と、三次元位置算出部４１７と、判定部４１８とを有する。
【００４６】
画像取得部４１０は、油圧ショベル１の動作中に旋回体３に搭載された撮像装置３０によって撮影された施工対象ＳＢの複数の画像ＰＣを取得する。また、画像取得部４１０は、油圧ショベル１が動作停止状態、すなわち走行も旋回も停止した状態において撮像装置３０によって撮影された施工対象ＳＢの画像ＰＣを取得する。
【００４７】
油圧ショベル１が動作中とは、旋回体３が旋回中であること及び走行体５が走行中であることの一方又は両方を含む。油圧ショベル１が動作停止中とは、旋回体３が旋回停止中であること及び走行体５が走行停止中であることを含む。
【００４８】
画像取得部４１０は、走行体５が走行停止中であり旋回体３が旋回中に撮像装置３０によって撮影された対象ＳＢの複数の画像ＰＣを取得する。また、画像取得部４１０は、走行体５が走行停止中であり旋回体３が旋回停止中において撮像装置３０によって撮影された対象ＳＢの画像ＰＣを取得する。
【００４９】
信号取得部４１１は、入力装置３２が操作されることにより生成された指令信号を取得する。入力装置３２は、撮像装置３０による撮影の開始又は終了のために操作される。指令信号は、撮影開始指令信号及び撮影終了指令信号を含む。演算処理装置４１は、信号取得部４１１に取得された撮影開始指令信号に基づいて、撮像装置３０に撮影を開始させる制御信号を出力する。また、演算処理装置４１は、信号取得部４１１に取得された撮影終了指令信号に基づいて、撮像装置３０に撮影を終了させる制御信号を出力する。
【００５０】
なお、信号取得部４１１が撮影開始指令信号を取得した時点と撮影終了指令信号を取得した時点との期間に撮影された画像ＰＣが記憶装置４２に記憶され、その記憶装置４２に記憶されている画像ＰＣがステレオ処理に使用されてもよい。
【００５１】
画像処理部４１２は、画像取得部４１０に取得された画像ＰＣのコントラスト分布を補正する。画像処理部４１２は、ヒストグラム補正方法の一種であるヒストグラム平坦化アルゴリズム（Histogram  Equalization  Algorithm）に基づいて画像ＰＣのコントラスト分布を補正する。ヒストグラム平坦化とは、画像ＰＣのそれぞれの画素の階調と頻度との関係を示すヒストグラムが階調の全域に亘って均等に分布するように画像ＰＣを変換する処理をいう。画像処理部４１２は、ヒストグラム平坦化アルゴリズムに基づいて画像処理を実施して、コントラストが改善された画像ＰＣを生成する。画像処理部４１２は、画像ＰＣのそれぞれの画素の輝度（Luminance）を補正して、画像ＰＣのコントラストを向上させる。
【００５２】
共通部分抽出部４１３は、油圧ショベル１の旋回体３の旋回中において撮像装置３０によって撮影された複数の画像ＰＣの共通部分ＫＳを抽出する。共通部分ＫＳについては後述する。
【００５３】
撮像位置算出部４１６は、撮影時の撮像装置３０の位置Ｐ及び姿勢を算出する。旋回体３が旋回中である場合、撮影時の撮像装置３０の位置Ｐは、旋回方向ＲＤの撮像装置３０の位置を含む。走行体５が走行状態である場合、撮影時の撮像装置３０の位置Ｐは、走行方向ＭＤの撮像装置３０の位置を含む。また、撮像位置算出部４１６は、旋回体３の旋回角度θを算出する。撮像位置算出部４１６は、位置検出装置２３により検出された油圧ショベル１の位置データ、姿勢検出装置２４により検出された油圧ショベル１の姿勢データ、及び共通部分抽出部４１３に抽出された共通部分ＫＳに基づいて、画像ＰＣが撮影された時点における撮影装置３０の位置Ｐ及び姿勢を算出する。
【００５４】
三次元位置算出部４１７は、一対の撮像装置３０によって撮影された一対の画像ＰＣをステレオ処理することにより、撮像装置座標系における施工対象ＳＢの三次元位置を算出する。三次元位置算出部４１７は、撮像位置算出部４１６に算出された撮像装置３０の位置Ｐ及び姿勢に基づいて、撮像装置座標系における施工対象ＳＢの三次元位置を現場座標系における施工対象ＳＢの三次元位置に変換する。
【００５５】
記憶装置４２は、画像記憶部４２３を有する。画像記憶部４２３は、撮像装置３０によって撮影された複数の画像ＰＣを順次記憶する。
【００５６】
入出力インターフェース４３は、演算処理装置４１及び記憶装置４２と外部機器とを接続するインターフェース回路を含む。入出力インターフェース４３には、ハブ３１、位置検出装置２３、姿勢検出装置２４、操作量センサ３６、入力装置３２が接続される。
【００５７】
複数の撮像装置３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、ハブ３１を介して演算処理装置４１と接続される。撮像装置３０は、信号取得部４１１からの撮影開始指令信号に基づいて、施工対象ＳＢの画像ＰＣを撮影する。撮像装置３０が撮影した施工対象ＳＢの画像ＰＣは、ハブ３１及び入出力インターフェース４３を介して演算処理装置４１及び記憶装置４２のそれぞれに入力される。画像取得部４１０及び画像記憶部４２３のそれぞれは、撮像装置３０が撮影した施工対象ＳＢの画像ＰＣを、ハブ３１及び入出力インターフェース４３を介して取得する。なお、ハブ３１は省略されてもよい。
【００５８】
入力装置３２は、撮像装置３０による撮影の開始又は終了のために操作される。入力装置３２が操作されることにより、撮影開始指令信号又は撮影終了指令信号が生成される。入力装置３２として、操作スイッチ、操作ボタン、タッチパネル、音声入力、及びキーボードの少なくとも一つが例示される。
【００５９】
［旋回地形計測］
次に、本実施形態に係る油圧ショベル１の動作の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る油圧ショベル１の動作の一例を模式的に示す図である。計測システム５０は、旋回体３が旋回中において撮像装置３０によって油圧ショベル１の周辺の施工対象ＳＢの画像ＰＣを連続撮影する。撮像装置３０は、旋回体３が旋回中において、所定の周期で施工対象ＳＢの画像ＰＣを順次撮影する。
【００６０】
撮像装置３０は、旋回体３に搭載されている。旋回体３が旋回することにより、撮像装置３０の撮影領域ＦＭは、旋回方向ＲＤに移動する。旋回体３が旋回中において撮像装置３０が施工対象ＳＢの画像ＰＣを連続撮影することによって、撮像装置３０は、施工対象ＳＢの複数の領域のそれぞれの画像ＰＣを取得することができる。三次元位置算出部４１７は、一対の撮像装置３０で撮影された一対の画像ＰＣをステレオ処理することにより、油圧ショベル１の周辺の施工対象ＳＢの三次元位置を算出することができる。
【００６１】
ステレオ処理により算出された施工対象ＳＢの三次元位置は、撮像装置座標系において規定される。三次元位置算出部４１７は、撮像装置座標系における三次元位置を現場座標系における三次元位置に変換する。撮像装置座標系における三次元位置を現場座標系における三次元位置に変換するため、現場座標系における旋回体３の位置及び姿勢が必要となる。現場座標系における旋回体３の位置及び姿勢は、位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４によって検出可能である。
【００６２】
油圧ショベル１が旋回中において、油圧ショベル１に搭載されている位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４のそれぞれは変位する。動いている状態の位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４のそれぞれから出力される検出データは、不安定であったり検出精度が低下したりする可能性がある。
【００６３】
位置検出装置２３は、所定の周期で検出データを出力する。そのため、油圧ショベル１が旋回中において位置検出装置２３による位置の検出と撮像装置３０による撮影とが並行して実施される場合、位置検出装置２３が動いていると、撮像装置３０が画像を撮影するタイミングと位置検出装置２３が位置を検出するタイミングとが同期しない可能性がある。撮影のタイミングとは異なるタイミングで検出された位置検出装置２３の検出データに基づいて施工対象ＳＢの三次元位置が座標変換されると、三次元位置の計測精度が低下する可能性がある。
【００６４】
本実施形態において、計測システム５０は、後述する方法に基づいて、旋回体３が旋回中において撮像装置３０によって画像ＰＣが撮影された時点における旋回体３の位置及び姿勢を高精度に算出する。これにより、計測システム５０は、現場座標系における施工対象ＳＢの三次元位置を高精度に算出することができる。
【００６５】
撮像位置算出部４１６は、油圧ショベル１が動作停止状態において検出された位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４のそれぞれの検出データを取得する。油圧ショベル１が動作停止状態において位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４によって検出された検出データは安定している可能性が高い。撮像位置算出部４１６は、旋回体３の旋回開始前及び旋回終了後のそれぞれの動作停止状態において検出された検出データを取得する。撮像装置３０は、旋回体３の旋回開始前及び旋回終了後のそれぞれの動作停止状態において施工対象ＳＢの画像ＰＣを撮影する。撮像位置算出部４１６は、油圧ショベル１が動作停止状態において取得された位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４のそれぞれの検出データに基づいて、油圧ショベル１が動作停止状態において撮影された画像ＰＣから算出された撮像装置座標系における施工対象ＳＢの三次元位置を現場座標系における三次元位置に変換する。
【００６６】
一方、撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回中において撮像装置３０によって施工対象ＳＢの画像ＰＣが撮影された場合、後述する方法に基づいて、旋回体３が旋回中において撮像装置３０によって画像ＰＣが撮影した時点における旋回体３の位置及び姿勢を算出する。撮像位置算出部４１６は、算出された旋回体３の位置及び姿勢に基づいて、撮影された画像ＰＣから算出された撮像装置座標系における三次元位置を現場座標系における三次元位置に変換する。
【００６７】
図５は、本実施形態に係る計測システム５０の動作の一例を模式的に示す図である。図５は、旋回体３が旋回中において撮像装置３０が施工対象ＳＢを撮影することを説明するための模式図である。
【００６８】
以下の説明においては、走行体５が走行停止状態であることとする。図５に示すように、旋回体３が旋回することにより、旋回体３に搭載されている撮像装置３０及び撮像装置３０の撮影領域ＦＭは、旋回方向ＲＤに移動する。撮像装置３０の撮影領域ＦＭは、撮像装置３０の光学系の視野に基づいて規定される。撮像装置３０は、撮影領域ＦＭに配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣを取得する。旋回体３の旋回により、撮像装置３０の撮影領域ＦＭは、旋回体３の旋回方向ＲＤに移動する。撮像装置３０は、移動する撮影領域ＦＭに順次配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣを撮影する。
【００６９】
図５は、旋回体３の旋回により、撮影領域ＦＭが旋回方向ＲＤに、撮影領域ＦＭ１、撮影領域ＦＭ２、及び撮影領域ＦＭ３の順に移動する例を示す。撮影領域ＦＭ１は、旋回方向ＲＤにおける第１位置ＰＪ１に規定される。撮影領域ＦＭ２は、旋回方向ＲＤにおける第２位置ＰＪ２に規定される。撮影領域ＦＭ３は、旋回方向ＲＤにおける第３位置ＰＪ３に規定される。第２位置ＰＪ２は、第１位置ＰＪ１から旋回角度Δθ１だけ旋回した位置である。第３位置ＰＪ３は、第２位置ＰＪ２から旋回角度Δθ２だけ旋回した位置である。撮像装置３０は、撮影領域ＦＭ１に配置された施工対象ＳＢの画像ＰＣ１、撮影領域ＦＭ２に配置された施工対象ＳＢの画像ＰＣ２、及び撮影領域ＦＭ３に配置された施工対象ＳＢの画像ＰＣ３のそれぞれを撮影する。画像ＰＣ１、画像ＰＣ２、画像ＰＣ３は、同一の撮像装置３０（図５に示す例では撮像装置３０Ｃ）により撮像された画像である。
【００７０】
撮像装置３０は、隣り合う撮影領域ＦＭに重複領域ＯＢが設けられるように、所定のタイミングで撮影する。図５は、撮影領域ＦＭ１と撮影領域ＦＭ２とに重複領域ＯＢ１が設けられ、撮影領域ＦＭ２と撮影領域ＦＭ３との間に重複領域ＯＢ２が設けられる例を示す。重複領域ＯＢ１は、画像ＰＣ１と画像ＰＣ２の一部とが重複する重複領域ＯＢである。重複領域ＯＢ２は、画像ＰＣ２と画像ＰＣ３の一部とが重複する重複領域ＯＢである。
【００７１】
重複領域ＯＢに画像ＰＣの共通部分ＫＳが存在する。重複領域ＯＢ１に存在する共通部分ＫＳ１は、画像ＰＣ１と画像ＰＣ２との共通部分ＫＳである。重複領域ＯＢ２に存在する共通部分ＫＳ２は、画像ＰＣ２と画像ＰＣ３との共通部分ＫＳである。共通部分抽出部４１３は、撮像装置３０によって撮影された複数の二次元の画像ＰＣの共通部分ＫＳを抽出する。
【００７２】
図６は、本実施形態に係る計測システム５０の処理の一例を説明するための模式図である。図６は、旋回体３が旋回中において撮影された画像ＰＣ（ＰＣ１，ＰＣ２）の一例を示す図である。共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣから共通部分ＫＳを抽出する。
【００７３】
図６に示すように、共通部分抽出部４１３は、撮影領域ＦＭ１に配置された施工対象ＳＢの画像ＰＣ１と、撮影領域ＦＭ２に配置された施工対象ＳＢの画像ＰＣ２とから、画像ＰＣ１と画像ＰＣ２との共通部分ＫＳ１を抽出する。撮像位置算出部４１６は、共通部分抽出部４１３で抽出された共通部分ＫＳ１に基づいて、旋回体３の推定角度θｓ（図５においてはΔθ１）を算出する。また、撮像位置算出部４１６は、推定角度θｓに基づいて、撮影時の撮像装置３０の推定位置Ｐｓ（図５においてはＰＪ２）を算出する。
【００７４】
共通部分ＫＳは、画像ＰＣにおける特徴点である。共通部分抽出部４１３は、例えばＯＲＢ（Oriented  FAST  and  Rotated  BRIEF）又はHarrisコーナー検出のような既知の特徴点検出アルゴリズムに基づいて、共通部分ＫＳを抽出する。共通部分抽出部４１３は、複数の画像ＰＣのそれぞれから複数の特徴点を抽出し、抽出した複数の特徴点から類似する特徴点を探索することによって、共通部分ＫＳを抽出する。共通部分抽出部４１３は、共通部分ＫＳを複数点抽出してもよい。共通部分抽出部４１３は、例えば画像ＰＣにおける施工対象ＳＢの角部を特徴点として抽出する。
【００７５】
旋回体３の旋回により撮像装置３０の撮影領域ＦＭが旋回方向ＲＤに移動し、撮影領域ＦＭの移動により、画像ＰＣにおける共通部分ＫＳが変位する。図６に示す例では、共通部分ＫＳは、画像ＰＣ１においては画素位置ＰＸ１に存在し、画像ＰＣ２においては画素位置ＰＸ２に存在する。画像ＰＣ１と画像ＰＣ２とにおいて、共通部分ＫＳが存在する位置が異なる。すなわち、共通部分ＫＳ１は、画像ＰＣ１と画像ＰＣ２との間において変位したことになる。撮像位置算出部４１６は、複数の画像ＰＣにおける共通部分ＫＳの位置に基づいて、位置ＰＪ１から位置ＰＪ２までの旋回角度Δθ１を算出することができる。
【００７６】
図７は、本実施形態に係る計測システム５０の処理の一例を説明するための模式図である。図７は、旋回体３が旋回することにより撮像装置座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が移動することを説明する図である。図７に示すように、旋回体３は、車体座標系のＸｍ−Ｙｍ平面内において旋回軸Ｚｒを中心に旋回する。旋回体３が旋回軸Ｚｒを中心に旋回角度Δθだけ旋回すると、撮像装置座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が旋回軸Ｚｒを中心に旋回角度Δθだけ移動する。撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回軸Ｚｒを中心に旋回することを拘束条件として、旋回前角度θｒａから旋回角度Δθだけ旋回したときの旋回体３の推定角度θｓ及び撮像装置３０の推定位置Ｐｓを算出することができる。
【００７７】
［推定角度の算出］
図８は、本実施形態に係る計測システム５０の処理の一例を説明するための模式図である。図８は、旋回体３の旋回角度θ及び撮像装置３０の位置Ｐを算出する例を示す模式図である。図８は、車体座標系における旋回体３の旋回角度θ及び撮像装置３０の位置Ｐを示す。
【００７８】
図８に示す例において、旋回体３は、旋回前角度θｒａ、第１推定角度θｓ１、第２推定角度θｓ２、第３推定角度θｓ３、及び旋回後角度θｒｂの順に、旋回方向ＲＤに旋回する。撮像装置３０は、旋回体３の旋回により、旋回前位置Ｐｒａ、第１推定位置Ｐｓ１、第２推定位置Ｐｓ２、第３推定位置Ｐｓ３、及び旋回後位置Ｐｒｂの順に移動する。撮像装置３０の撮影領域ＦＭは、旋回方向ＲＤの撮像装置３０の移動により、撮影領域ＦＭｒａ、撮影領域ＦＭｓ１、撮影領域ＦＭｓ２、撮影領域ＦＭｓ３、及び撮影領域ＦＭｒｂの順に移動する。
【００７９】
旋回前角度θｒａ及び旋回後角度θｒｂのとき、旋回体３は旋回停止状態である。旋回前角度θｒａにおいて旋回停止状態の旋回体３は、第１推定角度θｓ１、第２推定角度θｓ２、及び第３推定角度θｓ３を経由して、旋回後角度θｒｂに到達するように、旋回前角度θｒａから旋回後角度θｒｂまで旋回する。
【００８０】
撮像装置３０は、旋回前位置Ｐｒａに配置されている状態で、撮影領域ＦＭｒａに配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣｒａを取得する。撮像装置３０は、第１推定位置Ｐｓ１に配置されている状態で、撮影領域ＦＭｓ１に配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣｓ１を取得する。撮像装置３０は、第２推定位置Ｐｓ２に配置されている状態で、撮影領域ＦＭｓ２に配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣｓ２を取得する。撮像装置３０は、第３推定位置Ｐｓ３に配置されている状態で、撮影領域ＦＭｓ３に配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣｓ３を取得する。撮像装置３０は、旋回後位置Ｐｒｂに配置されている状態で、撮影領域ＦＭｒｂに配置される施工対象ＳＢの画像ＰＣｒｂを取得する。
【００８１】
上述のように、撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回開始前の旋回停止状態において位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４によって検出された旋回体３の位置及び姿勢に基づいて、旋回前角度θｒａを算出する。また、撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回終了後の旋回停止状態において位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４によって検出された旋回体３の位置及び姿勢に基づいて、旋回後角度θｒｂを算出する。また、撮像位置算出部４１６は、旋回前角度θｒａに基づいて、旋回前位置Ｐｒａを算出する。また、撮像位置算出部４１６は、旋回後角度θｒｂに基づいて、旋回後位置Ｐｒｂを算出する。
【００８２】
旋回前角度θｒａ、旋回後角度θｒｂ、旋回前位置Ｐｒａ、及び旋回後位置Ｐｒｂは、位置検出装置２３の検出データ及び姿勢検出装置２４の検出データに基づいて、高精度に算出される。
【００８３】
上述のように、撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回中において撮影された複数の画像ＰＣの共通部分ＫＳに基づいて、推定角度θｓ（第１推定角度θｓ１、第２推定角度θｓ２、及び第３推定角度θｓ３）を算出する。また、撮像位置算出部４１６は、推定角度θｓに基づいて、推定位置Ｐｓ（第１推定位置Ｐｓ１、第２推定位置Ｐｓ２、及び第３推定位置Ｐｓ３）を算出する。
【００８４】
共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣｒａと画像ＰＣｓ１との共通部分ＫＳ１を抽出する。撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回軸Ｚｒを中心に旋回することを拘束条件として、旋回体３の旋回前角度θｒａと、画像ＰＣｒａと画像ＰＣｓ１との共通部分ＫＳ１に基づいて、旋回角度Δθ１を算出する。第１推定角度θｓ１は、旋回前正解角度θｒａと旋回角度Δθ１との和である（θｓ１＝θｒａ＋Δθ１）。
【００８５】
同様に、共通部分抽出部４１３は、旋回角度Δθ２、旋回角度Δθ３、及び旋回角度Δθ４を算出することができ、撮像位置算出部４１６は、第２推定角度θｓ２（θｓ２＝θｒａ＋Δθ１＋Δθ２）、第３推定角度θｓ３（θｓ３＝θｒａ＋Δθ１＋Δθ２＋Δθ３）、第４推定角度θｓ４（θｓ４＝θｒａ＋Δθ１＋Δθ２＋Δθ３＋Δθ４）を算出することができる。
【００８６】
このように、撮像位置算出部４１６は、旋回体３が旋回中において撮像装置３０が撮影時の旋回体３の推定角度θｓ（θｓ１、θｓ２、θｓ３、θｓ４）を段階的に算出することができる。また、旋回体３の推定角度θｓが算出されることにより、撮像位置算出部４１６は、推定角度θｓに基づいて、旋回体３が旋回中における撮像装置３０の推定位置Ｐｓ（Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，Ｐｓ４）を算出することができる。
【００８７】
また、撮像位置算出部４１６は、複数の画像ＰＣ（ＰＣｒａ，ＰＣｓ１，ＰＣｓ２，ＰＣｓ３，ＰＣｓ４，ＰＣｒｂ）のそれぞれが撮影された時点を示す時点データを撮像装置３０から取得する。撮像装置４１６は、複数の画像ＰＣのそれぞれが撮影された時点と、旋回角度Δθ（Δθ１，Δθ２，Δθ３，Δθ４）とに基づいて、旋回速度Ｖを算出することができる。例えば、画像ＰＣｓ１が撮影された時点から画像ＰＣｓ２が撮影された時点までの時間と、画像ＰＣｓ１が撮影されたときの推定角度θｓ１から推定角度θｓ２までの移動量とに基づいて、旋回体３が推定角度θｓ１から推定角度θｓ２まで旋回するときの旋回角度Ｖを算出することができる。また、撮像装置４１６は、複数の画像ＰＣのそれぞれが撮影された時点と旋回角度Δθとに基づいて、旋回方向Ｒを算出することができる。
【００８８】
このように、本実施形態においては、撮像位置算出部４１６は、複数の画像ＰＣの共通部分ＫＳに基づいて、旋回角度θを算出することができる。
【００８９】
［推定角度の補正］
旋回後角度θｒｂは、位置検出装置２３の検出データ及び姿勢検出装置２４の検出データに基づいて高精度に算出される。一方、推定角度θｓ４は、共通部分ＫＳの変位量に基づいて算出される。共通部分ＫＳを使って算出された推定角度θｓ４及び推定位置Ｐｓ４が正確であれば、推定角度θｓ４と旋回後角度θｒｂとの差は小さく、推定位置Ｐｓ４と旋回後位置Ｐｒｂとの差は小さい。
【００９０】
一方、例えば共通部分ＫＳの変位量の累積誤差などに起因して、共通部分ＫＳを使って算出された推定角度θｓ４及び推定位置Ｐｓ４の誤差が大きくなる可能性がある。推定角度θｓ４及び推定位置Ｐｓ４の誤差が大きいと、推定角度θｓ４と旋回後角度θｒｂとの差は大きくなり、推定位置Ｐｓ４と旋回後位置Ｐｒｂとの差は大きくなる。
【００９１】
撮像位置算出部４１６は、推定角度θｓ４と旋回後角度θｒｂとに差があるとき、旋回停止状態における旋回角度θである角度θｒ（旋回前角度θｒａ及び旋回後角度θｒｂ）に基づいて、旋回中における旋回角度θである推定角度θｓ（第１推定角度θｓ１、第２推定角度θｓ２、第３推定角度θｓ３、及び第４推定角度θｓ４）を補正する。また、撮像位置算出部４１６は、補正後の推定角度θｓに基づいて、推定位置Ｐｓを補正する。
【００９２】
撮像位置算出部４１６は、補正後の推定角度θｓ１’に基づいて、画像ＰＣｓ１を撮影時の撮像装置３０の推定位置Ｐｓ１を精度良く算出することができる。同様に、撮像位置算出部４１６は、補正後の推定角度θｓ２’に基づいて、画像ＰＣｓ２を撮影時の撮像装置３０の推定位置Ｐｓ２を精度良く算出することができ、補正後の推定角度θｓ３’に基づいて、画像ＰＣｓ３を撮影時の撮像装置３０の推定位置Ｐｓ３を高精度に算出することができる。したがって、三次元位置算出部４１７は、高精度に算出された撮影時の撮像装置３０の推定位置Ｐｓとその撮像装置３０に撮影された画像ＰＣｓとに基づいて、現場座標系の施工対象ＳＢの三次元位置を高精度に算出することができる。
【００９３】
［抽出対象領域の分割及びヒストグラム平坦化］
次に、抽出対象領域ＷＤの分割について説明する。図６においては、共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣ全体から共通部分ＫＳを抽出する例について説明した。共通部分抽出部４１３は、例えば画像ＰＣの一部に共通部分ＫＳを抽出するための抽出対象領域ＷＤを設定し、その抽出対象領域ＷＤから共通部分ＫＳを抽出してもよい。以下、画像ＰＣにおける中央部分に抽出対象領域ＷＤを設定した場合を想定して説明する。共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣの中央部分に設定した抽出対象領域ＷＤを複数の分割領域に分割し、複数の分割領域のそれぞれから共通部分ＫＳを抽出することができる。
【００９４】
図９は、画像ＰＣに抽出対象領域ＷＤが１つ設定されている状態を模式的に示す図である。図９は、例えば下方向を向く撮像装置３０Ｃによって撮像された画像ＰＣである。上述のＯＲＢのような特徴点検出アルゴリズムによって特徴点（共通部分ＫＳ）が抽出される場合、施工対象ＳＢの形状又は画像ＰＣの撮影条件によっては、図９に示すように、抽出対象領域ＷＤにおいて共通部分ＫＳが分散されずに特定の領域に集中する可能性がある。共通部分ＫＳが特定の領域に集中する原因として、特徴点検出アルゴリズムによっては、特徴の度合い（特徴量）が高い点から順に共通部分ＫＳが抽出されることが挙げられる。そのため、画像ＰＣにコントラストが高い部位が存在する場合、例えば、施工対象ＳＢに人工的な直線部、角部、及び円弧部等が存在する場合には、その部分に共通部分ＫＳが集中してしまう。例えば、図９のように、施工対象ＳＢが油圧ショベル１のバケットによって掘削され、施工対象ＳＢに穴ＨＬが形成された場合、画像ＰＣにおいて穴ＨＬの内側は暗部となり、穴ＨＬの周囲は明部となる。暗部と明部との境界である穴ＨＬの縁は、画像ＰＣにおいてコントラストが高い部位であるため、穴ＨＬの縁に集中するように共通部分ＫＳが抽出される可能性が高い。また、穴ＨＬの内側である暗部は、コントラストが低いため、共通部分ＫＳが抽出され難い。
【００９５】
特徴点である共通部分ＫＳが画像ＰＣの特定の領域に集中すると、その共通部分ＫＳに基づいて算出される推定角度θｓ及び推定位置Ｐｓの精度が低下する可能性がある。一方、特徴点である共通部分ＫＳが画像ＰＣ又は抽出対象領域ＷＤにおいて分散されることにより、その共通部分ＫＳに基づいて算出される推定角度θｓ及び推定位置Ｐｓの精度が向上する。
【００９６】
そこで、共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣの抽出対象領域ＷＤを複数の分割領域に分割して、複数の分割領域のそれぞれから共通部分ＫＳを抽出する。これにより、画像ＰＣにおいて抽出される共通部分ＫＳは分散される。例えば、特徴点検出アルゴリズムに基づいて特徴量が高い点から順に１００点の共通部分ＫＳを抽出する場合、抽出対象領域ＷＤが分割されないと、図９に示すように、穴ＨＬの縁に１００点の共通部分ＫＳが集中してしまう。一方、抽出対象領域ＷＤが例えば４分割されることにより、４分割された分割領域のそれぞれにおいて特徴量が高い点から順に２５点の共通部分ＫＳが抽出される。そのため、画像ＰＣにおいて抽出される共通部分ＫＳは分散される。撮像位置算出部４１６は、分散された共通部分ＫＳに基づいて、推定角度θｓ及び推定位置Ｐｓを高精度に算出することができる。
【００９７】
図１０は、本実施形態に係る画像ＰＣの抽出対象領域ＷＤの一例を示す図である。図１０に示すように、共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣの抽出対象領域ＷＤを複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４に分割して、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから、複数の画像ＰＣの共通部分ＫＳを抽出する。撮像位置算出部４１６は、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから抽出された共通部分ＫＳ１、ＫＳ２，ＫＳ３，ＫＳ４に基づいて、撮影時の推定角度θｓ及び推定位置Ｐｓを取得する。
【００９８】
共通部分抽出部４１３は、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから、共通部分ＫＳを少なくとも１つ抽出する。共通部分抽出部４１３は、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから、共通部分ＫＳを規定数以上抽出する。図１０は、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから、共通部分ＫＳ（ＫＳ１，ＫＳ２，ＫＳ３，ＫＳ４）が少なくとも６つ抽出されている例を示す。これにより、画像ＰＣにおいて抽出される共通部分ＫＳは分散される。
【００９９】
本実施形態において、抽出対象領域ＷＤは、長方形状である。旋回方向ＲＤにおける抽出対象領域ＷＤの中心が第１の分割線によって分割され、旋回方向ＲＤと直交する縦方向における抽出対象領域ＷＤの中心が第２の分割線によって分割される。分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４の外形及び面積は、同一である。
【０１００】
なお、抽出対象領域ＷＤ及び分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４の形状は、任意に定めることができる。抽出対象領域ＷＤは、長方形状でなくてもよく、正方形状でもよいし、円形状でもよい。また、分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４の外形及び面積は、同一でもよいし異なってもよい。また、分割領域の数は、４つに限定されず、任意の複数に定めることができる。
【０１０１】
上述のように、穴ＨＬの内側のような暗部はコントラストが低いため、共通部分ＫＳが抽出され難い。そのため、抽出対象領域ＷＤを複数の分割領域に分割した場合、施工対象ＳＢのうちコントラストの低い部位が分割領域に配置されると、その分割領域における暗部において共通部分ＫＳを抽出することが困難となる。
【０１０２】
そこで、画像処理部４１２は、画像ＰＣのコントラスト分布を補正する。画像処理部４１２は、例えばヒストグラム平坦化アルゴリズムに基づいて、画像ＰＣのコントラスト分布を補正する。共通部分抽出部４１３は、コントラスト分布が補正された画像ＰＣの抽出対象領域ＷＤから複数の画像ＰＣの共通部分ＫＳを抽出する。これにより、コントラストが低い部位が分割領域に存在しても、その分割領域のコントラストが高くなるように、コントラスト分布が補正される。分割領域のコントラストが高くなることにより、共通部分抽出部４１３は、分割領域から共通部分ＫＳを抽出することができる。
【０１０３】
図１１は、ヒストグラム平坦化アルゴリズムにより各分割領域のコントラスト分布を補正した画像ＰＣにおいて共通部分ＫＳを抽出した図である。ヒストグラム平坦化とは、画像ＰＣのそれぞれの画素の階調と頻度との関係を示すヒストグラムが階調の全域に亘って均等に分布するように画像ＰＣを変換する処理をいう。
【０１０４】
図１１では、画像処理部４１２が分割領域のそれぞれの画素の輝度を補正して画像ＰＣのコントラストを向上させることにより、共通部分抽出部４１２は、各分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４における穴ＨＬにおいて共通部分ＫＳを抽出することができる。
【０１０５】
図９に示すように、抽出対象領域ＷＤは、画像ＰＣの中央部に規定される。画像ＰＣにおいて、抽出対象領域ＷＤの周囲には、枠状の非対象領域ＷＥが規定される。
【０１０６】
抽出対象領域ＷＤが、旋回方向ＲＤにおける画像ＰＣの中央部に規定されているので、旋回体３が右旋回又は左旋回したとき、抽出対象領域ＷＤにおいて抽出された共通部分ＫＳは、抽出対象領域ＷＤの左側又は右側の非対象領域ＷＥに移動する。すなわち、旋回体３が旋回したとき、抽出対象領域ＷＤにおいて抽出された共通部分ＫＳは、画像ＰＣから直ちに無くならずに、非対象領域ＷＥに移動するため、継続的に共通部分ＫＳを抽出することができ、精度良く旋回角度θを推定することができる。
【０１０７】
また、抽出対象領域ＷＤは、画像ＰＣにおいて走行体５が抽出対象領域ＷＤの外側に位置するように、換言すれば、走行体５の画像が抽出対象領域ＷＤに入り込まないように、縦方向における画像ＰＣの中央部に規定される。これにより、走行体５の特徴点が抽出されることが抑制され、共通部分抽出部４１３は、より多くの施工対象ＳＢの特徴点を抽出することができる。
【０１０８】
なお、画像処理部４１２は、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４毎にコントラスト分布を補正してもよいし、分割されていない抽出対象領域ＷＤ全体のコントラスト分布を補正してもよいし、画像ＰＣにおいてコントラスト分布を補正してもよい。
【０１０９】
なお、抽出対象領域ＷＤは、画像ＰＣの中央部からずれた位置に設定されてもよい。また、非対象領域ＷＥを設けずに、画像ＰＣの全域が抽出対象領域ＷＤに設定されてもよい。
【０１１０】
［入力装置］
本実施形態において、入力装置３２は、旋回連続撮影モードの開始を指令する撮影開始指令信号及び旋回連続撮影モードの終了を指令する撮影終了指令信号を生成可能な旋回連続撮影スイッチ３２Ａを有する。
【０１１１】
［計測方法］
図１２は、本実施形態に係る計測方法の一例を示すフローチャートである。図１３は、本実施形態に係る計測方法のタイミングチャートである。
【０１１２】
油圧ショベル１の運転者は、撮像装置３０が施工対象ＳＢの計測開始位置を向くように、操作装置３５を操作して旋回体３を旋回させる。旋回体３の旋回を含む油圧ショベル１の作動が停止した時点ｔ０から予め規定された時間が経過して時点ｔ１になったとき、判定部４１８は、位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４のそれぞれが検出データを安定して出力できる静定状態であると判定する。
【０１１３】
油圧ショベル１が動作停止状態であり、位置検出装置３２及び姿勢検出装置２４が静定状態において、撮影開始指令信号を取得すると、撮像位置算出部４１６は、位置検出装置２３から旋回体３の位置を示す検出データを取得し、姿勢検出装置２４から旋回体３の姿勢を示す検出データを取得する（ステップＳ１０）。
【０１１４】
撮像位置算出部４１６は、旋回前角度θｒａ、及び旋回前位置Ｐｒａを取得する。
【０１１５】
位置検出装置２３の検出データ及び姿勢検出装置２４の検出データは、一時的に記憶装置４２に記憶される。
【０１１６】
旋回連続撮影モードを開始する場合、油圧ショベル１の運転者は、旋回連続撮影スイッチ３２Ａを操作（押下）する。図１３に示す例では、時点ｔ２において旋回連続撮影スイッチ３２Ａが操作される。旋回連続撮影スイッチ３２Ａが操作されることにより生成された撮影開始指令信号は、演算処理装置４１に出力される。信号取得部４１１は、撮影開始指令信号を取得する（ステップＳ２０）。
【０１１７】
また、旋回連続撮影スイッチ３２Ａが操作され、撮影開始指令信号を取得すると、演算処理装置４１は、撮像装置３０の撮像を開始する（ステップＳ３０）。画像取得部４１０は、油圧ショベル１が動作開始前の動作停止状態において撮像装置３０によって撮影された対象ＳＢの画像ＰＣｒａを取得する。また、画像記憶部４２３は、画像ＰＣｒａを記憶する。
【０１１８】
運転者は、操作装置３５を操作して、走行体５の走行を停止した状態で、旋回体３の旋回を開始する（ステップＳ４０）。運転者は、撮像装置３０が対象ＳＢの計測開始位置を向いている旋回開始位置から、撮像装置３０が対象ＳＢの計測終了位置を踏む旋回終了位置まで旋回するように、操作装置３５を操作して、旋回体３の旋回を開始する。
【０１１９】
図１３に示す例では、時点ｔ３において操作装置３５が操作され、旋回体３の旋回が開始される。複数の撮像装置３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）のそれぞれは、旋回体３が旋回状態において時間の間隔をあけて対象ＳＢの画像ＰＣｓを複数回撮影する。
【０１２０】
画像取得部４１０は、旋回体３が旋回中において撮像装置３０によって撮影された施工対象ＳＢの複数の画像ＰＣｓを順次取得する。また、画像記憶部４２３は、複数の画像ＰＣｓを順次記憶する。
【０１２１】
旋回体３が旋回終了位置に到達すると、運転者は、操作装置３５の操作を解除し、旋回体３の旋回を終了する（ステップＳ６０）。図１３に示す例では、時点ｔ４において操作装置３５の操作が解除され、旋回体３の旋回が終了される。
【０１２２】
旋回体３の旋回が停止した時点ｔ４から予め規定された時間が経過して時点ｔ５になったとき、判定部４１８は、位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４のそれぞれが検出データを安定して出力できる静定状態であると判定する。
【０１２３】
油圧ショベル１が動作停止状態であり、位置検出装置３２及び姿勢検出装置２４が静定状態において、撮影位置算出部４１６は、位置検出装置２３から旋回体３の位置を示す検出データを取得し、姿勢検出装置２４から旋回体３の姿勢を示す検出データを取得する（ステップＳ７０）。
【０１２４】
撮像位置算出部４１６は、旋回後角度θｒｂ、及び旋回後位置Ｐｒｂを取得する。
【０１２５】
位置検出装置２３の検出データ及び姿勢検出装置２４の検出データは、一時的に記憶装置４２に記憶される。
【０１２６】
また、画像取得部４１０は、油圧ショベル１が動作終了後の動作停止状態において撮像装置３０によって撮影された施工対象ＳＢの画像ＰＣｒｂを取得する。また、画像記憶部４２３は、画像ＰＣｒｂを記憶する。
【０１２７】
旋回連続撮影モードを終了する場合、油圧ショベル１の運転者は、旋回連続撮影スイッチ３２Ａを操作（押下）する。図１３に示す例では、時点ｔ６において旋回連続撮影スイッチ３２Ａが操作される。旋回連続撮影スイッチ３２Ａが操作されることにより生成された撮影終了指令信号は、演算処理装置４１に出力される。信号取得部４１１は、撮影終了指令信号を取得する（ステップＳ８０）。
【０１２８】
撮影終了信号が取得されることにより、撮像装置３０の撮影が終了する（ステップＳ９０）。撮像装置３０は、撮影不可状態に遷移する。
【０１２９】
共通部分抽出部４１３は、画像記憶部４２３に記憶されている複数の画像ＰＣのそれぞれから共通部分ＫＳを抽出する（ステップＳ１２０）。
【０１３０】
共通部分抽出部４１３は、旋回体３が旋回停止中及び旋回中において撮像装置３０によって撮影された少なくとも２つの画像ＰＣからそれら２つの画像ＰＣの共通部分ＫＳを抽出する。共通部分ＫＳの抽出は、旋回体３の旋回方向Ｒにおいて、旋回体３の旋回が開始されてから終了するまでに取得された全ての画像ＰＣについて実施されてもよいし、所定のルールに基づいて選定された画像ＰＣについて実施されてもよい。
【０１３１】
図１０を参照して説明したように、共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣの抽出対象領域ＷＤを複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４に分割して、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから規定数以上の共通部分ＫＳを抽出する。
【０１３２】
また、図１１を参照して説明したように、共通部分抽出部４１３は、ヒストグラム平坦化アルゴリズムを用いて、画像ＰＣのコントラスト分布を補正することができる。共通部分抽出部４１３は、コントラスト分布が補正された画像ＰＣの抽出対象領域ＷＤから共通部分ＫＳを抽出することができる。
【０１３３】
次に、撮像位置算出部４１６は、複数の画像ＰＣの共通部分ＫＳに基づいて、旋回体３の推定角度θｓを推定する（ステップＳ１４０）。撮像位置算出部４１６は、複数の画像ＰＣにおける共通部分ＫＳの位置に基づいて、旋回角度Δθを算出して、推定角度θｓを推定することができる。
【０１３４】
撮像位置算出部４１６は、旋回終了後の推定角度θｓと旋回後角度θｒｂとの差が規定値未満であるとき、角度θｒ（旋回前角度θｒａ、旋回後角度θｒｂ）に基づいて、旋回中における推定角度θｓを補正する。また、撮像位置算出部４１６は、補正後の推定角度θｓに基づいて、旋回中における撮像装置３０の推定位置Ｐｓを補正する。撮像位置算出部４１６は、上述した手順に基づいて、推定角度θｓの補正を実施することができる。
【０１３５】
三次元位置算出部４１７は、撮影時の画像ＰＣをステレオ処理して、複数の施工対象ＳＢの撮像装置座標系における三次元位置を算出する（ステップＳ１６０）。また、三次元位置算出部４１７は、撮像装置座標系における三次元位置を現場座標系における三次元位置に変換する。
【０１３６】
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の画像ＰＣで共通する特徴点である共通部分ＫＳに基づいて撮影装置３０の位置を取得するとき、共通部分ＫＳを抽出する抽出対象領域ＷＤが複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４に分割される。共通部分抽出部４１３は、複数の分割領域ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４のそれぞれから共通部分ＫＳを抽出する。これにより、画像ＰＣにおいて抽出される共通部分ＫＳは分散される。そのため、撮像位置算出部４１６は、分散された共通部分ＫＳに基づいて、撮像装置３０の推定位置Ｐｓを高精度に算出することができる。したがって、対象ＳＢの三次元形状の計測精度の低下が抑制される。
【０１３７】
また、本実施形態においては、画像処理部４１２によって画像ＰＣのコントラスト分布が補正される。これにより、コントラストが低い部位が抽出対象領域ＷＤに存在しても、その抽出対象領域ＷＤのコントラストが高くなるようにコントラスト分布が補正される。抽出対象領域ＷＤのコントラストが高くなることにより、共通部分抽出部４１３は、抽出対象領域ＷＤから共通部分ＫＳを抽出することができる。そのため、撮像位置算出部４１６は、抽出された共通部分ＫＳに基づいて、撮像装置３０の推定位置Ｐｓを高精度に算出することができる。
【０１３８】
第２実施形態．
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【０１３９】
図１４は、本実施形態に係る計測システム３０の処理の一例を説明するための模式図である。上述の実施形態においては、油圧ショベル１が動作中であることとは、走行体５が走行停止中であり旋回体３が旋回中であることとした。油圧ショベル１が動作中であるとは、旋回体３が旋回停止中であり走行体５が走行中であることでもよいし、旋回体３が旋回中であり走行体５が走行中であることでもよい。
【０１４０】
図１４に示すように、走行体５が走行方向ＭＤに走行することによって、撮像装置３０及び撮像装置３０の撮影領域ＦＭが走行方向ＭＤに移動する。撮影装置３０は、撮影領域ＦＭ１と撮影領域ＦＭ２とに重複領域が設けられ、撮影領域ＦＭ１と撮影領域ＦＭ２とに重複領域が設けられるように、対象ＳＢを撮影する。撮影装置３０は、撮影領域ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ３のそれぞれに配置された対象ＳＢの画像ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３を撮影する。
【０１４１】
共通部分抽出部４１３は、画像ＰＣ１と画像ＰＣ２との共通部分ＫＳ１、及び画像ＰＣ２と画像ＰＣ３との共通部分ＫＳ２を抽出することができる。
【０１４２】
撮像位置算出部４１６は、共通部分ＫＳ１の変位量に基づいて、撮像装置３０の移動量ΔＤ１を算出する。また、撮像位置算出部４１６は、共通部分ＫＳ２の変位量に基づいて、撮像装置３０の移動量ΔＤ２を算出する。撮像位置算出部４１６は、撮像装置３０の移動量Δ（ΔＤ１，ΔＤ２）に基づいて、走行体５が走行中における撮影時の撮像装置３０の位置を取得する。上述の実施形態においては、撮像位置算出部４１６は、旋回角度θを算出したが、本実施形態においては、撮像装置３０の位置として、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、Ｚ軸方向の位置、ロール角、ピッチ角、及びヨー角の６変数を算出する。三次元位置算出部４１７は、撮影時の撮像装置３０の位置と撮像装置３０が撮影した画像ＰＣとに基づいて対象ＳＢの三次元位置を算出する。
【０１４３】
なお、上述の実施形態においては、油圧ショベル１が旋回中においては、撮像装置３０の位置が共通部分ＫＳに基づいて算出されることとしたが、その実施形態に限られない。例えば、油圧ショベル１が旋回中における撮像装置３０の位置が、位置検出装置２３の検出データ及び姿勢検出装置２４の検出データに基づいて算出されてもよい。
【０１４４】
なお、上述の実施形態において、撮像位置算出部４１６は、旋回軸Ｚｒを拘束条件として、変数を旋回角度θのみとして撮影位置を算出したが、旋回軸Ｚｒを拘束条件とすることなく、撮像装置３０の位置及び姿勢を、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、Ｚ軸方向の位置、ロール角、ピッチ角、及びヨー角の６変数に基づいて算出してもよい。
【０１４５】
なお、上述の実施形態において、入力装置３２は、例えば操作装置３５の右操作レバー３５Ｒ及び左操作レバー３５Ｌの少なくとも一方に取り付けられていてもよいし、運転室４に配置されるモニタパネルに設けられていてもよいし、携帯端末装置に設けられてもよい。また、入力装置３２が油圧ショベル１の外部に設けられ、撮像装置３０の撮影の開始又は終了が遠隔操作されてもよい。
【０１４６】
なお、上述の実施形態においては、撮像位置算出部４１６が共通部分ＫＳに基づいて旋回角度を算出したが、撮像位置算出部４１６は、検出装置の検出結果に基づいて旋回角度を算出してもよい。例えば、撮像位置算出部４１６は、位置検出装置２３の検出データまたは姿勢検出装置２４の検出データに基づいて、旋回体３の旋回角度θを算出してもよいし、操作量センサ３６の検出データに基づいて旋回角度θを算出してもよいし、旋回体３の旋回角度を検出可能な角度センサ、例えばロータリーエンコーダの検出データに基づいて旋回角度θを算出してもよい。この場合、演算処理装置４１は、角度検出センサの検出値である旋回角度θを角度検出センサから取得するタイミングと、少なくとも一対の撮像装置３０が施工対象ＳＢを撮影するタイミングとを同期させる。このようにして、少なくとも一対の撮像装置３０によって画像ＰＣが撮影されたタイミングと、そのタイミングにおける旋回体３の旋回角度θとが対応付けられる。
【０１４７】
なお、上述の実施形態においては、演算処理装置４１が少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された画像ＰＣをステレオ処理して三次元計測を実現したが、このようなものには限定されない。例えば、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された油圧ショベル１の周囲の掘削対象ＳＢの画像ＰＣと、位置検出装置２３及び姿勢検出装置２４によって求められた油圧ショベル１の静止時における位置及び姿勢とが、例えば油圧ショベル１の外部の管理装置（携帯端末、サーバ装置等）に送信される。そして、外部の管理装置が油圧ショベル１の周囲の掘削対象ＳＢの画像ＰＣをステレオ処理するとともに、旋回体３の旋回時における旋回角度θ、油圧ショベル１の位置及び姿勢を求め、得られた結果を用いて旋回時における油圧ショベル１の周囲の掘削対象ＳＢの三次元位置を求めてもよい。この場合、油圧ショベル１の外部の管理装置が、演算処理装置４１に相当する。すなわち、他の実施形態において、計測システム５０は、油圧ショベル１のみにおいてすべての機能を実現する必要はなく、外部の管理装置が一部の機能、例えば演算処理装置４１の機能を備えていてもよい。
【０１４８】
上述の実施形態において、撮像装置は少なくとも一対の撮像装置３０を含むステレオカメラである。ステレオカメラで撮影する際には、各カメラの撮影タイミングを同期させる。撮像装置は１つのカメラによりステレオ撮影可能なものであってもよい。すなわち、１つのカメラにより撮影タイミングの異なる２つの画像に基づいてステレオ処理可能な撮像装置であってもよい。撮像装置はステレオカメラに限定されない。撮像装置は、例えば、ＴＯＦ（Time  Of  Flight）カメラのような、画像と三次元データとの両方が得られるセンサであってもよい。撮像装置は一つのカメラにより三次元データが得られる撮像装置であってもよい。撮像装置は一つのカメラによりステレオ計測可能な撮像装置であってもよい。撮像装置は、レーザスキャナであってもよい。
【０１４９】
なお、上述の実施形態においては、作業機械１が旋回体３を有する油圧ショベル１であることとした。作業機械１は、旋回体を有しない作業機械でもよい。例えば、作業機械は、ブルドーザ、ホイールローダ、ダンプトラック、及びモーターグレーダの少なくとも一つでもよい。
【符号の説明】
【０１５０】
１…油圧ショベル（作業機械）、１Ｂ…車体、２…作業機、３…旋回体、４…運転室、４Ｓ…運転席、５…走行体、５Ａ，５Ｂ…履帯、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、９…カウンタウエイト、１０…ブームシリンダ、１１…アームシリンダ、１２…バケットシリンダ、２１…ＧＰＳアンテナ、２３…位置検出装置、２４…姿勢検出装置、３０…撮像装置、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ…撮像装置、３１…ハブ、３２…入力装置、３２Ａ…旋回連続撮影スイッチ、３５…操作装置、３５Ｌ…左操作レバー、３５Ｒ…右操作レバー、３６…操作量センサ、３７…旋回センサ、４０…制御装置、４１…演算処理装置、４２…記憶装置、４３…入出力インターフェース、５０…計測システム、３００…ステレオカメラ、３０１…第１ステレオカメラ、３０２…第２ステレオカメラ、４１０…画像取得部、４１１…信号取得部、４１２…画像処理部、４１３…共通部分抽出部、４１６…撮像位置算出部、４１７…三次元位置算出部、４１８…判定部、４２３…画像記憶部、ＦＭ…撮影領域、ＫＳ…共通部分、ＭＤ…走行方向、ＰＣ…画像、ＰＫ…演算用画像、Ｐｒ…旋回位置、Ｐｒａ…旋回前位置、Ｐｒｂ…旋回後位置、Ｐｓ…推定位置、ＲＤ…旋回方向、ＳＢ…施工対象、ＷＤ…抽出対象領域、ＷＤ１，ＷＤ２，ＷＤ３，ＷＤ４…分割領域、ＷＥ…非対象領域、Ｚｒ…旋回軸、θｒ…旋回角度、θｒａ…旋回前角度、θｒｂ…旋回後角度、θｓ…推定角度。
【図１】
2019049460.tif 000003
【図２】
2019049460.tif 000004
【図３】
2019049460.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019049460.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019049460.tif 000014
【図１３】
2019049460.tif 000015
【図１４】
2019049460.tif 000016