(57)【要約】【課題】画像処理を行わなくても物体の高さを求めることのできる高さ検出装置を提供する。【解決手段】作業機の伸縮ブームの先端部に設けられた監視カメラ３２と、この監視カメラ３２で撮像した画像を表示するモニタ４０とを備え、モニタ４０の画面に映し出されている物体の高さを求める高さ検出装置１００であって、モニタの画面に貼られたタッチパネル４１と、ブーム姿勢検出センサが検出する検出信号に基づいて監視カメラ３２の高さを求めるカメラ高さ演算部６１と、モニタ４０に表示されているビルの下端及びその屋上をタッチパネル４１を介してタッチすると、このタッチ位置とカメラの高さ位置とに基づいて物体の高さを演算する物体高さ演算部６２とを設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機のブームの先端部に設けられたカメラと、このカメラで撮像した画像を表示するモニタとを備え、該モニタの画面に映し出されている物体の高さを求める高さ検出装置であって、
前記モニタの画面に表示されている物体像の下端及びその物体像の上端の位置と、カメラの高さ位置とに基づいて物体の高さを演算する演算手段を設けたことを特徴とする高さ検出装置。
【請求項２】
前記モニタの画面に設けたタッチパネルを備え、
前記演算手段は、前記物体像の下端及び上端をタッチパネルを介してタッチすることにより物体像の下端及び上端の位置を演算する位置演算部を有し、この位置演算部が求めた物体像の下端及び上端の位置と、カメラの高さ位置とに基づいて物体の高さを求めることを特徴とする請求項１に記載の高さ検出装置。
【請求項３】
前記カメラの真下の地面上の基準位置に対応するモニタの画面上の光学中心位置を通るとともに、前記ブームの伸長方向と同方向に延びたガイドラインを前記モニタに表示し、このガイドラインと物体像の下端及び上端との交点をタッチすることにより物体の高さを求めることを特徴とする請求項２に記載の高さ検出装置。
【請求項４】
カメラの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、ブームの姿勢を検出するブーム姿勢検出手段とを備え、
前記演算手段は、前記傾斜角検出手段が検出したカメラの傾斜角とブーム姿勢検出手段が検出したブームの長さ及び起伏角とに基づいて前記基準位置を求める基準位置算出部と、この基準位置算出部が求めた基準位置に対応するモニタの画面上の基準画像位置を求める座標位置算出部とを有し、
前記ガイドラインは、前記座標位置算出部が求めた基準画像位置を通るように表示されることを特徴とする請求項３に記載の高さ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブーム先端部に設けたカメラで撮像した画像から物体の高さを検出する高さ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ブームの先端部にカメラを設けたクレーン用監視カメラ装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
係るクレーン用監視カメラ装置は、カメラハウジングをブームの先端に取り付け、このカメラハウジング内に軸を支点にしてＸ軸方向に回転可能に揺動台が設けられており、この揺動台に軸を支点にしてＹ軸方向に回転可能にカメラ台が設けられている。このカメラ台にテレビカメラが固定され、モータによって揺動台がＸ軸方向に回転し、別なモータによってカメラ台がＹ軸方向に回転し、これにより、フック周辺領域を広範囲に亘って撮影することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平８-１５９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなクレーン用監視カメラ装置では、撮像される画像から物体の高さを求めることができないという問題がある。この問題を解消するためには、ステレオカメラを設ければよいが、このステレオカメラで撮像された２つの画像を画像処理しなければならず、このため、その高さを求めるための演算処理の構成が複雑になってしまうという問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、画像処理を行わなくても物体の高さを求めることのできる高さ検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、このカメラで撮像した画像を表示するモニタとを備え、該モニタの画面に映し出されている物体の高さを求める高さ検出装置であって、
前記モニタの画面に表示されている物体像の下端及びその物体像の上端の位置と、カメラの高さ位置とに基づいて物体の高さを演算する演算手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、画像処理を行わなくても、しかも１つのカメラで撮像した画像から物体の高さを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】監視カメラの光学中心位置とビルとの位置関係を示した説明図である。
【図３Ａ】ビルの高さを求める原理を示した説明図である。
【図４】監視カメラが真下に向けられている場合のモニタに表示される画像の一例を示した説明図である。
【図５】監視カメラが傾斜した場合の光軸と光学中心とビルとの位置関係を示した説明図である。
【図６】監視カメラが傾斜した場合のモニタに表示される画像の一例を示した説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明に係る高さ検出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。
【実施例１】
【００１１】
［第１実施例］
【００１２】
図１に高さ検出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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
先端ブーム１６Ｃの先端部にはシーブ２３（図３Ａ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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、カメラユニット３０内には、監視カメラ３２のパン方向の傾きを検出するパンセンサＳ１と、チルト方向の傾きを検出するチルトセンサＳ２とが設けられている。パンセンサＳ１及びチルトセンサＳ２は筺体３１に対する監視カメラ３２のパン方向及びチルト方向の傾斜角度を検出するが、筺体３１は自重により真下を向くようになっているので、垂直線に対する監視カメラ３２のパン方向及びチルト方向の傾斜角度を検出することになる。
【００２０】
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。
［高さ検出装置］
【００２１】
図２は、物体の高さを検出する高さ検出装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２２】
高さ検出装置１００は、カメラユニット３０と、監視カメラ３２の傾斜角度を検出するパンセンサＳ１及びチルトセンサＳ２と、監視カメラ３２で撮像された画像を表示するモニタ４０と、モニタ４０の表示画面(図示せず)に貼られたタッチパネル４１と、タッチパネル４１のタッチ位置を検出するタッチ位置検出センサ４２と、ブーム姿勢検出センサ５０と、コントローラ６０とを備えている。
［ブーム姿勢検出センサ］
【００２３】
ブーム姿勢検出センサ５０は、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)を有している。
［コントローラ］
【００２４】
コントローラ６０は、カメラ高さ演算部６１及び物体高さ演算部（演算手段）６２の他にモータ制御部６３を有している。モータ制御部６３は、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。
【００２５】
また、コントローラ６０は、キャビン２０内に設けた操作部(図示せず)の操作によって各種のシリンダ(図示せず)を制御して伸縮ブーム１６の伸縮動作や起伏動作や旋回動作を行わせるようになっている。
［カメラ高さ演算部］
【００２６】
カメラ高さ演算部６１は、ブーム姿勢検出センサ５０が検出した検出信号（伸縮ブーム１６の長さと起伏角）と、監視カメラ３２の光学中心点と伸縮ブーム１６の先端部のシーブ中心点との位置関係とに基づいて、地上から監視カメラ３２の光学中心点までの高さを求める。光学中心点と伸縮ブーム１６の先端部のシーブ中心点との位置関係は既知なので、カメラ位置のデータとしてカメラ高さ演算部６１に予め入力されている。
［物体高さ演算部］
【００２７】
物体高さ演算部６２は、カメラ高さ演算部６１が求めた地上から監視カメラ３２の光学中心点までの高さと、タッチパネル４１のタッチ位置とに基づいて物体の高さを求めるものであり、タッチパネル４１のタッチ位置に基づいて後述する物体像の下端及び上端の位置を演算する位置演算部(図示せず)を有している。また、物体高さ演算部６２は、後述する基準位置Ｅ１を求める基準位置算出部(図示せず)と、この基準位置Ｅ１に対応するモニタ４０の画面上の基準画像位置ＧＥ１（図４参照）を求める座標位置算出部(図示せず)を有している。以下に、物体の高さを求める原理について説明する。
［原  理］
【００２８】
図３及び図３Ａに示すように、地上から監視カメラ３２の光学中心点Ｑ１までの高さをＨＧｎとし、この光学中心点Ｑ１の真下の地上Ｆの位置を基準位置Ｅ１とする。監視カメラ３２が真下に向けられている場合、図３及び図３Ａの基準位置Ｅ１に対応するモニタ４０（図４参照）の画面４０Ｇ上の位置を基準画像位置ＧＥ１とすると、この基準画像位置ＧＥ１は画面４０Ｇの画像中心位置ＧＰａとなる。
【００２９】
また、監視カメラ３２が撮像しているビル（物体）Ｔの高さをＨ１、ビルＴの屋上の境界である縁部（上端）の位置をＰ１とし、この位置Ｐ１と光学中心点Ｑ１とを結ぶ直線をＬ１、この直線Ｌ１と地上Ｆとの交点の位置をＰ２とし、この位置Ｐ２と基準位置Ｅ１との間の距離をＢ、ビルＴの下端の位置をＰ３とし、この位置Ｐ３と基準位置Ｅ１との間の距離をＡ、光学中心点Ｑ１と基準位置Ｅ１とを結ぶ直線をＬ２、直線Ｌ１と直線Ｌ２とのなす角度をθとすると、ビルＴの壁面Ｔａと直線Ｌ１とのなす角度はθとなる。
【００３０】
そして、図３Ａ及び図４に示すように、光学中心点Ｑ１と基準位置Ｅ１と位置Ｐ２を頂点とする三角形と、位置Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３を頂点とする三角形は相似形であるから、ＨＧｎ：Ｂ＝Ｈ１：（Ｂ−Ａ）である。これにより、Ｈ１＝ＨＧｎ・（１−Ａ/Ｂ）となる。
【００３１】
すなわち、高さＨＧｎと距離Ａ,Ｂが分かれば、ビルＴの高さを求めることができる。
【００３２】
高さＨＧｎは、図３Ａに示すように、地上Ｆから伸縮ブーム１６の先端部のシーブ２３の中心軸２３Ｊまでの高さＨ２からオフセット量Ｗ２を差し引いた値として求めることができる。高さＨ２は、伸縮ブーム１６の長さと起伏角により求めることができ、オフセット量Ｗ２はシーブ２３と監視カメラ３２の位置関係が分かっているので、伸縮ブーム１６の起伏角が分かればオフセット量Ｗ２を求めることができる。
【００３３】
また、図３Ａに示す位置Ｐ２,Ｐ３は、図４に示すように、モニタ４０の画面４０Ｇに映し出されているビル像ＧＴの交点ＧＰ２,ＧＰ３であるから、画面上において図３Ａに示す距離Ａは、図４に示す画面４０Ｇ上の基準画像位置ＧＥ１（ＧＰａ）から交点ＧＰ３までの距離ＧＡであり、距離Ｂは基準画像位置ＧＥ１から交点ＧＰ２までの距離ＧＢである。この距離ＧＡ,ＧＢはピクセル数として求める。
【００３４】
したがって、高さＨＧｎが分かっているので、監視カメラ３２の画角とズーム倍率と画面４０Ｇ上のピクセル数ＧＡ,ＧＢとから距離Ａ,Ｂを求めることができる。
【００３５】
監視カメラ３２がチルトやパンしている場合、例えば、図５に示すように、角度αだけ監視カメラ３２が垂直線Ｌｏに対して傾斜している場合、監視カメラ３２の光軸をＬａ、この光軸Ｌａと地上Ｆの交点をＰａとすると、この交点Ｐａが図６に示す画面４０Ｇの画像中心位置ＧＰａとなる。また、図５において、監視カメラ３２の光学中心点Ｑ１の真下の位置が基準位置Ｅ１であり、この基準位置Ｅ１と交点Ｐａとの離間距離Ｄは、Ｄ＝ＨＧｎ・ｔanαで求めることができる。
【００３６】
したがって、図６に示すように、画像中心位置ＧＰａから下方（図６において）に、距離Ｄに対応したピクセル数ＧＤだけ離れた画面４０Ｇ上の位置が基準画像位置ＧＥ１となる。
【００３７】
そして、画面４０Ｇ上の基準画像位置ＧＥ１から交点ＧＰ３,ＧＰ２までの距離(ピクセル数)を求めれば、上記と同様にしてビルＴの高さを求めることができる。
［動  作］
【００３８】
次に、上記のように構成される高さ検出装置１００の動作について説明する。
【００３９】
いま、監視カメラ３２が真下に向けられて、例えば図３及び図３Ａに示すようにビルＴが撮像され、モニタ４０の画面に図４に示すように画面４０Ｇが表示されているものとする。
【００４０】
図２に示すブーム姿勢検出センサ５０は、このときの伸縮ブーム１６の伸縮長さや起伏角を検出し、コントローラ６０のカメラ高さ演算部６１がブーム姿勢検出センサ５０の検出信号と監視カメラ３２の取付位置などに基づいて監視カメラ３２の高さ位置ＨＧｎ（図３及び図３Ａ参照）を求める。
【００４１】
一方、コントローラ６０の物体高さ演算部６２は、パンセンサＳ１及びチルトセンサＳ２が検出する検出信号に基づいて、監視カメラ３２が真下に向けられていると判断するとともに、監視カメラ３２の光学中心点Ｑ１の真下の基準位置Ｅ１に対応したモニタ４０の画面４０Ｇの基準画像位置ＧＥ１を求める。監視カメラ３２が真下に向けられている場合、基準画像位置ＧＥ１は画面４０Ｇの画像中心位置ＧＰａとなる。
【００４２】
また、物体高さ演算部６２は、基準画像位置ＧＥ１を通るとともに伸縮ブーム１６の伸長方向に延びるガイドラインＮを図４に示すようにモニタ４０の画面４０Ｇ上に表示する。
【００４３】
オペレータは、モニタ４０に表示されているガイドラインＮとビルＴの屋上の境界線を示す境界線像（上端）ＧＴ１との交点ＧＰ２上と、ビルＴの地上Ｆとの境界線を示す境界線像（下端）ＧＴ２とガイドラインＮとの交点ＧＰ３上とをタッチパネル４１を介してタッチする。タッチパネル４１がタッチされると、タッチ位置検出センサ４２がタッチされた位置を検出する。
【００４４】
物体高さ演算部６２は、タッチ位置検出センサ４２が検出したタッチ位置に基づいて図４に示す距離ＧＡ,ＧＢのピクセル数を求め、このピクセル数ＧＡ,ＧＢと、監視カメラ３２の高さＨＧｎとに基づいて、原理で説明したように幾何学的にビルＴの高さＨ１を求める。この高さＨ１はモニタ４０の画面に表示する。
【００４５】
このように、物体高さ演算部６２は、監視カメラ３２の高さ位置ＨＧｎと、タッチ位置検出センサ４２が検出したタッチ位置とに基づいて、幾何学的にビルＴの高さを求めるものであるから、画像処理が不要となり、しかも１つの監視カメラ３２で撮像した画像から物体の高さを求めることができるので、物体高さ演算部６２の演算処理の構成は簡単なものとなり、安価な高さ検出装置１００を提供することができる。
［監視カメラ３２がチルトやパンしている場合］
【００４６】
図５に示すように、監視カメラ３２が傾斜して例えば監視カメラ３２の光軸Ｌａが垂直線Ｌｏに対して角度α傾斜している場合、物体高さ演算部６２は、パンセンサＳ１及びチルトセンサＳ２が検出する検出信号に基づいて、監視カメラ３２が垂直線に対して角度αで傾斜していると判断する。そして、物体高さ演算部６２は、監視カメラ３２の光学中心点Ｑ１の真下の基準位置Ｅ１に対応したモニタ４０の画面４０Ｇ上の基準画像位置ＧＥ１を原理で説明したように求め、この基準画像位置ＧＥ１を通り、伸縮ブーム１６の伸長方向に延びたガイドラインＮを図６に示すようにモニタ４０の画面４０Ｇ上に表示させる。
【００４７】
オペレータは、図６に示すように、モニタ４０に表示されているガイドラインＮとビルＴの屋上の境界線を示す境界線像（上端）ＧＴ１との交点ＧＰ２上と、ビルＴの地上Ｆとの境界線を示す境界線像（下端）ＧＴ２とガイドラインＮとの交点ＧＰ３上とをタッチパネル４１を介してタッチすれば、物体高さ演算部６２は、上記と同様に幾何学的にビルＴの高さを求めてモニタ４０に表示する。
【００４８】
このように、監視カメラ３２がチルトやパンしている場合であっても、幾何学的にビルＴの高さを求めることができ、画像処理が不要となり、しかも１つの監視カメラ３２で撮像した画像から物体の高さを求めることができるので、物体高さ演算部６２の演算処理の構成は簡単なものとなり、安価な高さ検出装置１００を提供することができる。
ところで、上記実施例では、タッチパネル４１のタッチ位置を交点ＧＰ２,ＧＰ３としているが、そのタッチ位置付近の画像の輪郭線の位置を画像認識により求めて、そのタッチ位置に近い輪郭線の位置を交点ＧＰ２,ＧＰ３として求めてもよい。この場合、タッチ位置付近の画像部分だけを画像処理すればよいので、画像処理の負荷が小さくて済むとともに、正確な交点ＧＰ２,ＧＰ３を求めることができ、ビルＴの正確な高さを求めることができることになる。
また、ビルＴの建物のような場合、上端と下端の境界線が平行になっていることを利用して、その上端と下端の境界線をパターン認識によって求めてもよい。この場合、その境界線の位置が画像認識によって分かるので、交点ＧＰ２,ＧＰ３の位置を求めることができ、このためタッチパネル４１は不要となる。また、この場合も、パターン認識を利用するので画像処理の負荷が小さく、しかも建物の正確な高さを求めることができる。
さらに、モニタ４０の表示画面にカーソルを表示させ、このカーソルを交点位置ＧＰ２,ＧＰ３に移動させて、この交点位置ＧＰ２,ＧＰ３をカーソルで指定して求めるようにしてもよい。この場合、画像認識とタッチパネル４１は不要となる。
【００４９】
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許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。
【符号の説明】
【００５０】
１０        クレーン
１６        伸縮ブーム
３２        監視カメラ（カメラ）
４０        モニタ
４１        タッチパネル
５０        ブーム姿勢検出センサ
６０        コントローラ
６１        カメラ高さ演算部
６２        物体高さ演算部
Ｓ１        パンセンサ
Ｓ２        チルトセンサ
ＳＷ１        パンスイッチ（姿勢操作手段）
ＳＷ２        チルトスイッチ（姿勢操作手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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