JP4858280B2

JP4858280B2 - コンテナ車両傾き角度検出装置

Info

Publication number: JP4858280B2
Application number: JP2007102337A
Authority: JP
Inventors: 伸行藤原; 信夫大島; 雅律古川
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-04-10
Also published as: JP2008261632A

Description

本発明は、コンテナ車両の傾き角度を検出する装置に関する。特に通路に設置されたカメラによりコンテナ車両を撮影した画像から、コンテナ車両の傾き角度を検出する、コンテナ車両傾き角度検出装置に関するものである。

特許文献１は、地磁気を検出するＸＹ２軸地磁気センサを自動二輪車に搭載し、地磁気センサの出力より自動二輸車の傾き角度を計算する。
特許文献２は、四輪車両の各車輪を支えるサスペンションの伸縮量を計測し、その伸縮量から車両の傾き角度を算出する。
特開２００３−２２６２７６特開２００５−２３９０７８

特許文献１，２はいずれも車両に物理量を計測するセンサを搭載し、そのセンサ情報を基に車両の傾き角度を検出する。
この方法は計測した物理量から車両の傾き角度を計算するため、確実に車両傾き角度を検出できる利点がある。

しかしながら、センサを含めた装置を車両毎に搭載する必要があるため、不特定多数のコンテナ車両が走行する港湾施設や工場内でコンテナ車両の傾き角度を検出しようとした場合、センサを搭載していないコンテナ車両に対する傾き角度の検出は不可能である。
また、全ての車両に対して傾き角度を検出する場合は、施設内を走行する全てのコンテナ車両にセンサを搭載する必要がありコスト高となってしまう。

さらに、各車両の傾き角度データについては各車両に搭載されたセンサを含めた装置に保存されており、各車両の傾き角度データを一括管理するためには、それぞれの車両からデータを読み取る必要があり、煩雑な手段を必要とする。

本発明の目的は、通路に設置されたカメラによりコンテナ車両を撮影した画像から、コンテナ車両の傾き角度を検出する、コンテナ車両傾き角度検出装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係るコンテナ車両傾き角度検出装置は、コンテナ車両を撮影するカメラ等の画像撮影部、前記画像撮影部で撮影された画像をメモリヘ入力する画像入力部、前記画像入力部で前記メモリに入力された前記画像中から前記コンテナ車両の位置及び前記コンテナ車両が存在する領域を特定する車両抽出部、前記車両抽出部で特定された前記コンテナ車両の位置及び前記コンテナ車両が存在する領域に基づいて前記コンテナ車両の傾き角度を検出する傾き角度検出部、前記傾き角度検出部で検出した傾き角度を出力する傾き角度出力部及び各種データを保存しておく前記メモリからなるコンテナ車両傾き角度検出装置において、前記画像撮影部は、コンテナ車両を撮影して画像データを作成し、また、前記画像入力部は、前記画像撮影部が作成した画像データを前記メモリヘ入力し、また、前記車両抽出部は、予め作成しておいた車両の映っていない背景画像と前記画像入力部で前記メモリに入力された画像の差分を取り、当該画像中でのコンテナ車両の存在する領域を抽出し、前記領域を囲む画像軸に平行な矩形枠を計算すると共に、前記領域に関する各種データをメモリヘ保存し、また、前記傾き角度検出部は、予め作成しておいたコンテナ四隅の部分画像を用い、前記画像入力部で前記メモリに入力された画像の車両領域から画像のテンプレートマッチングによりコンテナ四隅の位置を検出し、検出されたコンテナ四隅の位置関係から前記コンテナ車両の傾き角度を計算し、計算した傾き角度データを前記メモリヘ保存し、また、前記傾き角度出力部は、前記メモリに保存された前記コンテナ車両の傾き角度データを取り出して出力することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係るコンテナ車両傾き角度検出装置は、請求項１記載の前記傾き角度検出部に代えて、前記領域からSobelフィルタ、LOGフィルタ等の鮮鋭化フィルタを用いてコンテナ両端部の縦方向のエッジを抽出し、抽出した縦方向エッジを直線近似して直線特徴を検出し、検出された直線特徴の角度データから前記コンテナ車両の傾き角度を検出することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項３に係るコンテナ車両傾き角度検出装置は、請求項１記載の前記傾き角度検出部に代えて、前記領域からSobelフィルタ、LOGフィルタ等の鮮鋭化フィルタを用いてコンテナ輪郭線のエッジを抽出し、抽出した輪郭線エッジを直線近似して直線特徴を検出し、検出した直線特徴の角度データからコンテナ車両の傾き角度を検出することを特徴とする。

（１）通路に設置したカメラの画像からコンテナ車両の傾き角度を検出することができる。
（２）通路に設置したカメラの画像からコンテナ車両の傾き角度を検出するために、特別な装置を車両に搭載する必要がない。
（３）コンテナ車両の傾き角度を検出する装置をコンテナ外部に設置するため、コンテナ車両の画像が撮影できるならば不特定多数のコンテナ車両の傾き角度データの検出に対応できる。
（４）コンテナ車両毎に特別な装置を搭載する必要がないため、計測対象となるコンテナ車両が多数になった場合でもコストを小さく抑えることができる。

以下に実施例として説明する態様が本発明を実施するための最良の形態である。

（１）基本的な考え方
本発明の第１実施例に係るコンテナ車両傾き角度検出装置を図１に示す。

本実施例では、コンテナ車両を撮影するカメラ等の画像撮影部１０、画像撮影部１０で撮影された画像をメモリ２５ヘ入力する画像入力部２１、入力画像中からコンテナ車両の位置やコンテナ車両が存在する領域を特定する車両抽出部２２、入力画像からコンテナ車両の傾き角度を検出する傾き角度検出部２３、検出した傾き角度を出力する傾き角度出力部２４、および、各種データを保存しておくメモリ２５から構成する。

画像撮影部１０は、通路に設置され、通路を走行するコンテナ車両を真後ろから撮影して画像データを作成する。コンテナ車両は、「積荷を積載するコンテナ」と「コンテナを牽引するトレーラ」から構成されるため、作成された画像データにおける矩形部分はコンテナである。
画像入力部２１は、画像撮影部１０が作成した画像データをメモリ２５ヘ入力する。

車両抽出部２２は、予め作成しておいた車両の映っていない背景画像と、画像入力部２１でメモリ２５へ入力された画像（以下、入力画像という）の差分をとり、入力画像中でのコンテナ車両の存在する領域（以下、車両領域という）を抽出し、車両領域を囲む画像軸に平行な矩形枠を計算すると共に、車両領域に関する各種データをメモリ２５ヘ保存する。

車両抽出部２２による画像処理の例を図４、図５及び図６に示す。図４は、コンテナ車両の写っていない背景画像であり、図５は、コンテナ車両の写っている入力画像であり、何れも同一位置の画像撮影部１０から撮影されたものである。図６は、背景画像と入力画像との差分により、車両位置及び車両領域を抽出した画像である。

傾き角度検出部２３は、予め作成しておいたコンテナ四隅の部分画像（コンテナ角テンプレート画像）を用い、入力画像の車両領域から画像のテンプレートマッチングによりコンテナ四隅の位置を検出し、コンテナ四隅の位置関係からコンテナ車両の傾き角度を計算し、計算した傾き角度データをメモリ２５ヘ保存する。

コンテナ角テンプレート画像の例を図７に示す。コンテナ角テンプレート画像１，２，３，４は、図７に示すように、コンテナ車両のうちコンテナにおける上左、上右、下左、下右の４隅をそれぞれ含む。
傾き角検出部２３では、コンテナ四隅の位置関係から次のようにコンテナ車両の傾き角度を計算する。

まず、コンテナ四隅の位置が次のように検出されたとする。
左上隅の位置：ｐ₁（ｕ₁，ｖ₁）
左下隅の位置：ｐ₂（ｕ₂，ｖ₂）
右下隅の位置：ｐ₃（ｕ₃，ｖ₃）
右上隅の位置：ｐ₄（ｕ₄，ｖ₄）

コンテナの４辺の水平方向又は鉛直方向に対する傾き角度は、以下の通りに求められる。
ｔ₁₂＝ａｔａｎ（（ｕ₂−ｕ₁）／（ｖ₂−ｖ₁））
ｔ₂₃＝ａｔａｎ（（ｖ₃−ｖ₂）／（ｕ₃−ｕ₂））
ｔ₃₄＝ａｔａｎ（（ｕ₄−ｕ₃）／（ｖ₄−ｖ₃））
ｔ₄₁＝ａｔａｎ（（ｖ₁−ｖ₄）／（ｕ_l−ｕ₄））

上記各位置の組み合わせから計算された傾き角度を平均して、コンテナ傾き角度ｔを求める。
ｔ＝（ｔ₁₂＋ｔ₂₃＋ｔ₃₄＋ｔ₄₁）／４
傾き角度出力部２４では、メモリ２５に保存されたコンテナ車両の傾き角度データを取り出して出力する。

本実施例の効果としては、通路に設置したカメラ等の画像撮影部１０で撮影された画像からコンテナ車両の傾き角度を検出できるため、コンテナ車両の傾きを検出する装置を車両毎に搭載する必要がなく、画像が撮影できれば不特定多数のコンテナ車両の傾き角度を検出することができる。
また、カメラ等の画像撮影部１０を通路に設置すればコンテナ車両の傾きを検出できるため、計測対象となる全ての車両に装置を搭載する方法に比べてコストを小さく抑えることができる。

カメラ等の画像撮影部１０を通路に設置するほか、画像入力部２１、車両抽出部２２、傾き角度検出部２３、傾き角度出力部２４については、ソフトウェアで実現し、メモリ２５を備えるコンピュータ２０にインストールすることにより、本実施例のコンテナ車両傾き角度検出装置を実現するようにしても良い。

（２）コンテナ縦線からコンテナ車両傾き角度を求める方法
本発明の第２実施例に係るコンテナ車両傾き角度検出装置を図２に示す。
本実施例では、前述した第１実施例のコンテナ車両傾き角度検出装置を構成する「傾き角度検出部２３」に代えて「傾き角度検出部２３２」を用いて構成するものである。その他の構成については、実施例１同様であるので、同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

即ち、傾き角度検出部２３２は、入力画像の車両領域から鮮鋭化フィルタ（Sobelフィルタ、LOGフィルタ等）を用いてコンテナ両端部の縦方向のエッジを抽出し、抽出した縦方向エッジを直線近似して直線特徴を検出し、直線特徴の角度データからコンテナ車両の傾き角度を検出する。

傾き角度検出部２３２の画像処理を図８，９に示す。図８に示すように、コンテナ両端部の縦方向のエッジを抽出し、図９に示すように、抽出した縦方向エッジを直線近似して直線特徴を検出する。
傾き角度検出部２６では、検出した直線特徴データからコンテナ傾き角度ｔを次のように求める。
ｔ＝（ｔ₁＋ｔ₂）／２
ｔ₁，ｔ₂は、何れも検出された直線特徴の鉛直方向に対する角度である。

本実施例の効果としては、実施例１の効果に加え、コンテナ車両の傾き角度を、コンテナ両端部の縦線から検出した直線特徴を基に計算するため、より精度の良いコンテナ車両の傾き角度データを得ることができる。

（３）コンテナ輪郭線からコンテナ車両傾き角度を求める方法
本発明の第３実施例に係るコンテナ車両傾き角度検出装置を図３に示す。
本実施例では、前述した第１実施例のコンテナ車両傾き角度検出装置を構成する「傾き角度検出部２３」に代えて「傾き角度検出部２３３」を用いて構成する。その他の構成については、実施例１同様であるので、同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

即ち、傾き角度検出部２３３では、入力画像の車両領域から鮮鋭化フィルタ（Sobelフィルタ、LOGフィルタ等）を用いてコンテナ輪郭線の縦方向及び横方向のエッジを抽出し、抽出した縦方向及び横方向の輪郭線エッジを直線近似して直線特徴を検出し、直線特徴の角度データからコンテナ車両の傾き角度を検出する。

傾き角度検出部２３３の画像処理を図１０，１１に示す。図１０に示すように、コンテナ４辺の縦方向及び横方向のエッジを抽出し、図１１に示すように、抽出した縦方向及び横方向エッジを直線近似して直線特徴を検出する。
傾き角度検出部２３３では、検出した直線特徴データからコンテナ傾き角度ｔを次のように求める。
ｔ＝（ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃＋ｔ₄）／４
ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，ｔ₄は、何れも検出された直線特徴の縦方向及び横方向に対する角度である。

本実施例の効果としては、実施例１の効果に加え、コンテナ車両の傾き角度を、コンテナ輪郭線から検出した直線特徴を基に計算するため、さらに精度の良いコンテナ車両の傾き角度データを得ることができる。

本発明は、通路に設置されたカメラによりコンテナ車両を撮影した画像から、コンテナ車両の傾き角度を検出するコンテナ車両傾き角度検出装置として広く利用可能なものである。

本発明の第１実施例に係るコンテナ車両傾き角度検出装置を示すブロック図である。本発明の第２実施例に係るコンテナ車両傾き角度検出装置を示すブロック図である。本発明の第３実施例に係るコンテナ車両傾き角度検出装置を示すブロック図である。コンテナ車両の写っていない背景画像である。コンテナ車両の写っている入力画像である。背景画像と入力画像との差分により、車両位置及び車両領域を抽出した画像である。コンテナ角テンプレート画像である。コンテナ両端部の縦方向エッジを示す説明図である。縦方向エッジから直線特徴の抽出を示す説明図である。コンテナ輪郭線のエッジ抽出を示す説明図である。コンテナ輪郭線からの直線特徴の抽出を示す説明図である。

符号の説明

１，２，３，４コンテナ角テンプレート画像
１０カメラ等の画像撮影部
２０コンピュータ
２１画像入力部
２２車両抽出部
２３，２３２，２３３傾き角度検出部
２４傾き角度出力部
２５メモリ

Claims

コンテナ車両を撮影するカメラ等の画像撮影部、前記画像撮影部で撮影された画像をメモリヘ入力する画像入力部、前記画像入力部で前記メモリに入力された前記画像中から前記コンテナ車両の位置及び前記コンテナ車両が存在する領域を特定する車両抽出部、前記車両抽出部で特定された前記コンテナ車両の位置及び前記コンテナ車両が存在する領域に基づいて前記コンテナ車両の傾き角度を検出する傾き角度検出部、前記傾き角度検出部で検出した傾き角度を出力する傾き角度出力部及び各種データを保存しておく前記メモリからなるコンテナ車両傾き角度検出装置において、
前記画像撮影部は、コンテナ車両を撮影して画像データを作成し、また、
前記画像入力部は、前記画像撮影部が作成した画像データを前記メモリヘ入力し、また、
前記車両抽出部は、予め作成しておいた車両の映っていない背景画像と前記画像入力部で前記メモリに入力された画像の差分を取り、当該画像中でのコンテナ車両の存在する領域を抽出し、前記領域を囲む画像軸に平行な矩形枠を計算すると共に、前記領域に関する各種データをメモリヘ保存し、また、
前記傾き角度検出部は、予め作成しておいたコンテナ四隅の部分画像を用い、前記画像入力部で前記メモリに入力された画像の車両領域から画像のテンプレートマッチングによりコンテナ四隅の位置を検出し、検出されたコンテナ四隅の位置関係から前記コンテナ車両の傾き角度を計算し、計算した傾き角度データを前記メモリヘ保存し、また、
前記傾き角度出力部は、前記メモリに保存された前記コンテナ車両の傾き角度データを取り出して出力することを特徴とするコンテナ車両傾き角度検出装置。
請求項１記載の前記傾き角度検出部に代えて、
前記領域からSobelフィルタ、LOGフィルタ等の鮮鋭化フィルタを用いてコンテナ両端部の縦方向のエッジを抽出し、抽出した縦方向エッジを直線近似して直線特徴を検出し、検出された直線特徴の角度データから前記コンテナ車両の傾き角度を検出することを特徴とするコンテナ車両傾き角度検出装置。
請求項１記載の前記傾き角度検出部に代えて、
前記領域からSobelフィルタ、LOGフィルタ等の鮮鋭化フィルタを用いてコンテナ輪郭線のエッジを抽出し、抽出した輪郭線エッジを直線近似して直線特徴を検出し、検出した直線特徴の角度データからコンテナ車両の傾き角度を検出することを特徴とするコンテナ車両傾き角度検出装置。