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JP7633508B2 - System for detecting position of object around work machine, and program for detecting position of object around work machine - Google Patents
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JP7633508B2 - System for detecting position of object around work machine, and program for detecting position of object around work machine - Google Patents

System for detecting position of object around work machine, and program for detecting position of object around work machine Download PDF

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本発明は、建設機械等の作業機械の周囲にいる検出対象物を検出するシステム、及び作業機械周辺検出対象物位置検出プログラムに関するものである。 The present invention relates to a system for detecting objects around a work machine such as a construction machine, and a program for detecting the position of an object around the work machine.

例えば、下部走行体と、この下部走行体に旋回自在に装着される上部旋回体とを備えた油圧ショベル等、各種作業に特化した構造を有する作業機械(建設機械)では、操縦室に作業者(オペレータ)が乗り込んで操作レバー等の走行用操作部を操作することによって、車両を前進、後退、或いは旋回することができる。このような操作を行う場合、オペレータは、目視したり、車両の適宜箇所に設けた車載カメラによる映像を運転室内に設けたモニタで見ることで、車両周辺の状況を把握し、車両の動く方向に人や障害物が無いことを確認しているのが通常である。 For example, in a work machine (construction machine) with a structure specialized for various tasks, such as a hydraulic excavator with a lower traveling body and an upper rotating body that is rotatably attached to the lower traveling body, an operator can ride in the control room and operate a travel control part such as an operating lever to move the vehicle forward, backward, or turn. When performing such operations, the operator usually grasps the situation around the vehicle by visually checking or by viewing images taken by an on-board camera installed at an appropriate location on the vehicle on a monitor installed in the cab, and confirms that there are no people or obstacles in the direction the vehicle is moving.

また、目視不能または目視し難い周辺状況をカメラ映像によるモニタ表示で確認し、モニタに表示された映像中のオブジェクト(検出対象物)の位置を正確に把握することも事故を未然に防ぐ上で重要なことである。そこで、カメラに映った検出対象物までの距離を測定するセンサを作業機械に設ける構成も考えられるが、測距専用のセンサの実装はコスト増に直結する。 In addition, in order to prevent accidents, it is also important to check surrounding conditions that are invisible or difficult to see by displaying camera images on a monitor and to accurately grasp the position of objects (detection targets) in the images displayed on the monitor. Therefore, it is possible to configure the work machine to be equipped with a sensor that measures the distance to the detection target captured by the camera, but implementing a sensor dedicated to distance measurement directly leads to increased costs.

ところで、通常の乗用車等の車両では、交通事故予防のための装備(アクティブセーフティ)が搭載されている割合が多くなっている。アクティブセーフティの一例として、レーザーレーダなどの距離測定機器による認識や、車載カメラからの画像を解析することによる画像処理技術による認識を行うことにより、車両周辺に存在する障害物を運転者に警告する技術が知られている(例えば下記特許文献1)。 Meanwhile, an increasing proportion of vehicles, such as ordinary passenger cars, are equipped with equipment (active safety) for preventing traffic accidents. One example of active safety is a technology that warns the driver of obstacles around the vehicle by using distance measuring devices such as laser radar, or image processing technology that analyzes images from an on-board camera (for example, see Patent Document 1 below).

特開2011-48485号公報JP 2011-48485 A

しかしながら、上述の通り、コスト面や作業機械に搭載されるコントローラの規模や性能等を考慮すると、このようなアクティブセーフティ技術は作業機械に適用され難いのが実情である。 However, as mentioned above, when considering the cost and the size and performance of the controller installed in the work machine, it is difficult to apply such active safety technology to work machines.

そこで、本出願人は、距離を測定する専用のセンサやレーザーレーダを有しない作業機械においても、撮像装置に映った検出対象物の位置を高い精度で検出可能なシステムの開発を進めている。具体的には、撮像装置に映った人物を画像認識した時の検出枠の座標を重みとする重み付け処理の処理結果に基づいて検出対象物位置を算出する機能を発揮し、画像認識結果がばらついたとしても、算出結果に画像認識結果のばらつきがそのまま反映される事態を回避することができ、高い精度で検出対象物位置を検出して、撮像装置から検出対象物までの距離を高い精度で算出可能な作業機械周辺検出対象物位置検出システムを開発し、実用化を進めている。 The applicant is therefore developing a system that can detect the position of a detection target captured by an imaging device with high accuracy even in work machines that do not have a dedicated sensor or laser radar for measuring distance. Specifically, the system has a function for calculating the position of a detection target based on the results of a weighting process in which the coordinates of the detection frame when a person captured by the imaging device is image-recognized are used as weights, and even if the image recognition results vary, it is possible to avoid a situation in which the variation in the image recognition results is directly reflected in the calculation result. The system detects the position of a detection target with high accuracy and can calculate the distance from the imaging device to the detection target with high accuracy. The applicant is working to put the system into practical use.

ところが、画像中に二人の人物を検出した場合、例えば相対的に撮像装置に近い方の人物の位置を検出したい場合に、相対的に撮像装置から遠い方の人物の検出枠の座標も重み付け処理に用いられることによって、撮像装置に近い方の人物の位置の検出値に誤差が生じ、実際の距離よりも遠い位置を撮像装置に近い方の人物の検出位置として算出する事態が想定される。 However, when two people are detected in an image, for example when it is desired to detect the position of the person relatively closer to the imaging device, the coordinates of the detection frame of the person relatively farther from the imaging device are also used in the weighting process, which may result in an error in the detection value of the position of the person closer to the imaging device, and a position farther away than the actual distance may be calculated as the detected position of the person closer to the imaging device.

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、作業機械に適用可能な周辺検出対象物位置検出システムであって、距離を測定する専用のセンサやレーザーレーダを有しない作業機械においても、撮像装置に映った検出対象物の位置を高い精度で検出可能なシステム、さらには撮像画像中に複数の検出対象物が検出された場合であっても何れか1つの検出対象物について、撮像装置から当該検出対象物までの距離を高い精度で算出可能なシステムを提供することである。 The present invention was made with a focus on these problems, and its main objective is to provide a surrounding detection object position detection system that can be applied to a work machine, a system that can detect the position of a detection object captured by an imaging device with high accuracy even in a work machine that does not have a dedicated sensor or laser radar for measuring distance, and further, a system that can calculate the distance from the imaging device to any one of the detection objects with high accuracy even when multiple detection objects are detected in the captured image.

すなわち、作業機械周辺の検出対象物の位置を検出可能な本発明に係る作業機械周辺監視システムは、作業機械に取り付けられる撮像装置で撮像した映像に対して複数サイズの検出枠を用いて当該映像中における検出対象物の位置候補を検出する検出部と、検出部による検出結果に基づいて優先して検出する優先検出対象物に関する検知領域を映像中の所定領域内に限定する検出領域限定部と、検出領域限定部で限定した限定検出領域内における検出部による検出結果に基づいて優先検出対象物の位置を検出座標として算出する検出座標算出部とを備えたものである。そして、本発明に係る作業機械周辺監視システムは、検出領域限定部として、検出部による検出結果に基づいて映像中における複数の検出枠のうち基準となる基準検出枠について限定検出領域の基準となる基準座標を算出する基準座標算出部と、基準座標に基づいて限定検出領域を算出する限定検出領域算出部と、検出部による検出結果に基づいて映像中における複数の検出枠のうち基準検出枠以外の検出枠である非基準検出枠についてそれぞれ比較座標を算出する比較座標算出部と、非基準検出枠のうち比較座標算出部で算出した比較座標が限定検出領域内にある検出枠を優先検出枠として抽出する優先検出枠検出部とを備えたものを適用していることを特徴としている。 In other words, the work machine surroundings monitoring system of the present invention, which is capable of detecting the position of a detection object around a work machine, comprises a detection unit that detects candidate positions of a detection object in an image captured by an imaging device attached to the work machine by using detection frames of multiple sizes for the image, a detection area limiting unit that limits the detection area for a priority detection object that is detected with priority based on the detection result by the detection unit to within a specified area in the image, and a detection coordinate calculation unit that calculates the position of the priority detection object as detection coordinates based on the detection result by the detection unit within the limited detection area limited by the detection area limiting unit. The work machine periphery monitoring system according to the present invention is characterized by using, as the detection area limiting unit, a reference coordinate calculation unit that calculates reference coordinates that serve as the reference for the limited detection area for a reference detection frame that serves as a reference among multiple detection frames in the image based on the detection results by the detection unit, a limited detection area calculation unit that calculates a limited detection area based on the reference coordinates, a comparison coordinate calculation unit that calculates comparison coordinates for each of the non-reference detection frames that are detection frames other than the reference detection frame among the multiple detection frames in the image based on the detection results by the detection unit, and a priority detection frame detection unit that extracts, from among the non-reference detection frames, detection frames whose comparison coordinates calculated by the comparison coordinate calculation unit are within the limited detection area as priority detection frames.

このような、本発明に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムであれば、検出枠を用いて複数以上の検出対象物を検出した場合であっても何れかの検出対象物を優先対象物として設定し、当該優先検出対象物に関する検出枠を抽出することで、優先検出対象物の位置を検出座標として算出する際に優先検出対象物以外の検出対象物に関する検出枠を有効なデータとして扱わないようにすることができ、撮像装置に映った優先検出対象物の位置を高い精度で検出することが可能である。具体的には、本発明に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムであれば、映像中における複数の検出枠のうち基準となる基準検出枠を用いて限定検出領域の基準となる基準座標を算出し、基準座標に基づいて限定検出領域を算出する構成であるため、比較的単純な算出処理で限定検出領域を検知対象画像中に設定することができる。そして、本発明に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムでは、映像中における複数の検出枠のうち基準検出枠以外の検出枠である非基準検出枠についてそれぞれ比較座標を算出しておき、優先検出対象物の位置を算出する際に、限定検出領域内に比較座標を有する優先検出枠のみを基準検出枠とともに用いるため、優先検出対象物以外の検出対象物に関する非基準検出枠の座標値に影響を受けることなく、優先検出対象物の位置を検出することができる。 In this way, with the work machine surroundings detection object position detection system according to the present invention, even if multiple or more detection objects are detected using a detection frame, one of the detection objects is set as a priority object, and the detection frame related to the priority detection object is extracted, so that the detection frames related to detection objects other than the priority detection object are not treated as valid data when calculating the position of the priority detection object as a detection coordinate, and the position of the priority detection object captured by the imaging device can be detected with high accuracy. Specifically, with the work machine surroundings detection object position detection system according to the present invention, a reference detection frame that serves as a reference among multiple detection frames in the image is used to calculate reference coordinates that serve as the reference for the limited detection area, and the limited detection area is calculated based on the reference coordinates, so that the limited detection area can be set in the detection object image with a relatively simple calculation process. In addition, in the detection system for detecting the position of a detection object around a work machine according to the present invention, comparison coordinates are calculated for each of the non-reference detection frames, which are detection frames other than the reference detection frame, among the multiple detection frames in the image, and when calculating the position of the priority detection object, only the priority detection frames having comparison coordinates within the limited detection area are used together with the reference detection frame, so that the position of the priority detection object can be detected without being affected by the coordinate values of the non-reference detection frames for detection objects other than the priority detection object.

本発明における「基準検出枠の基準座標」の好適な一例としては、基準検出枠の中心X座標を挙げることができる。また、「非基準検出枠の比較座標」は、「基準検出枠の基準座標」に準じたものであることが好ましく、好適な一例として、非基準検出枠の中心X座標を挙げることができる。 A suitable example of the "reference coordinates of the reference detection frame" in the present invention is the central X coordinate of the reference detection frame. It is also preferable that the "comparison coordinates of the non-reference detection frame" are similar to the "reference coordinates of the reference detection frame", and a suitable example of the comparison coordinates is the central X coordinate of the non-reference detection frame.

また、本発明に係る作業機械周辺監視システムにおいて、検出座標算出部が、映像中の検知対象画像を複数に分割した領域ごとに、基準検出枠から優先検出対象物の位置を特定可能な検出対象物特定座標と、限定検出領域内に比較座標を有する優先検出枠から優先検出対象物の位置を特定可能な検出対象物特定座標、これらの検出対象物特定座標のカウント数(密度数)に応じた重み付けを行った処理結果に基づいて、検知対象画像における優先検出対象物の位置を検出座標として算出するものであれば、検出枠を用いた検出結果がばらついた場合であっても、カウント数が多いほど重みを大きくする重み付け処理によってばらつきを低減し、検知対象画像の優先検出対象物の位置を特定する検出座標を高い精度で算出することができる。なお、映像中に単一の検出対象物が検出部によって検出された場合、当該検出対象物が優先検出対象物になる。 In addition, in the work machine periphery monitoring system according to the present invention, if the detection coordinate calculation unit calculates the position of the priority detection object in the detection target image as detection coordinates based on the processing results of weighting according to the count number (density number) of detection object specific coordinates that can identify the position of the priority detection object from the reference detection frame and detection object specific coordinates that can identify the position of the priority detection object from the priority detection frame having comparison coordinates within the limited detection area for each region into which the detection target image in the video is divided, then even if the detection results using the detection frame vary, the variation can be reduced by weighting processing that increases the weight as the count number increases, and the detection coordinates that identify the position of the priority detection object in the detection target image can be calculated with high accuracy. Note that when a single detection object is detected by the detection unit in the video, the detection object becomes the priority detection object.

本発明における重み付け処理部の好適な構成として、検知対象画像全体を複数に分割した大領域ごとに、検出対象物特定座標のカウント数に応じた重み付けを行う大領域重み付け処理部と、各大領域をさらに複数に分割した小領域ごとに、検出対象物特定座標のカウント数に応じた重み付けを行う小領域重み付け処理部とを有するものを挙げることができる。この場合、大領域重み付け処理部及び小領域重み付け処理部による処理結果に基づいて検出座標を算出すれば、検知対象画像を細分化して検出対象物特定座標の密集度がより一層反映された高い精度で検出座標を算出することができる。 A preferred configuration of the weighting processing unit in the present invention includes a large area weighting processing unit that performs weighting for each large area obtained by dividing the entire detection target image into multiple areas according to the number of counts of the detection target object identification coordinates, and a small area weighting processing unit that performs weighting for each small area obtained by further dividing each large area into multiple areas according to the number of counts of the detection target object identification coordinates. In this case, if the detection coordinates are calculated based on the processing results by the large area weighting processing unit and the small area weighting processing unit, the detection target image can be divided into smaller areas, and the detection coordinates can be calculated with high accuracy that further reflects the density of the detection target object identification coordinates.

重み付け処理部における重み付けの具体例としては、検出対象物特定座標のカウント数に基づく加重平均処理を挙げることができる。 A specific example of weighting in the weighting processing unit is weighted average processing based on the count number of specific coordinates of the detected object.

また、作業機械の周辺における検出対象物を検出する際、立った姿勢の検出対象物(人物)を検出対象とすれば十分であり、特に人物の足元の位置を特定すれば十分である。したがって、本発明では、矩形状をなす検出枠のうち下辺に相当する座標を優先検出対象物特定座標として設定すればよい。 When detecting a detection target in the vicinity of a work machine, it is sufficient to detect a detection target (person) in a standing posture, and in particular to identify the position of the person's feet. Therefore, in the present invention, the coordinates corresponding to the bottom side of the rectangular detection frame are set as the priority detection target identification coordinates.

本発明は、リアルタイムの検出座標を速やかに優先検出座標として算出する構成も含むものであるが、検知対象画像中の同じ検出対象物に対して時系列の移動を考慮した検出座標を算出するには、リアルタイムの検出座標と直近の過去を含む複数回分の検出座標の移動平均を取ることで最終の検出座標を算出するように構成することが好ましい。特に、リアルタイムの検出座標が、作業機械から所定範囲内の近い位置である場合、つまり、作業機械の近傍に人がいる場合は即応性が必要となることから、リアルタイムの検出座標に応じて移動平均の重みを変更する(重みを動的に切り換える)構成を採用することで、作業機械から所定範囲内の近い位置に人がいる危険な状況を算出結果として即座に出力することが可能になる。 The present invention also includes a configuration for quickly calculating the real-time detection coordinate as the priority detection coordinate, but in order to calculate the detection coordinate considering the time series movement of the same detection object in the detection target image, it is preferable to configure it so that the final detection coordinate is calculated by taking the moving average of the real-time detection coordinate and multiple detection coordinates including the most recent past. In particular, when the real-time detection coordinate is in a close position within a specified range from the work machine, that is, when there is a person near the work machine, a quick response is required. Therefore, by adopting a configuration for changing the weight of the moving average according to the real-time detection coordinate (dynamically switching the weight), it becomes possible to immediately output the calculation result of a dangerous situation where a person is in a close position within a specified range from the work machine.

本発明に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムが、算出した検出座標に基づいて撮像装置から優先検出対象物までの距離を測定するように構成したものであれば、検出枠を用いた画像認識結果(具体例として検出枠の下辺の位置)のばらつきを抑えた算出結果である対象画像中の優先検出対象物の位置に基づいて、当該優先検出対象物までの距離を高い精度で算出することが可能になる。 If the detection system for detecting the position of a detection target around a work machine according to the present invention is configured to measure the distance from the imaging device to the priority detection target based on the calculated detection coordinates, it becomes possible to calculate the distance to the priority detection target with high accuracy based on the position of the priority detection target in the target image, which is a calculation result that reduces the variability in the image recognition results using the detection frame (specifically, the position of the bottom edge of the detection frame).

また、本発明に係る作業機械周辺検出対象物位置検出プログラムは、コンピュータを、作業機械周辺の検出対象物の位置を検出する作業機械周辺検出対象物位置検出システムとして実行させるソフトウェアプログラムであって、作業機械に取り付けられる撮像装置で撮像した映像に対して複数サイズの検出枠を用いて映像中における検出対象物の位置候補を検出する検出ステップと、検出ステップによる検出結果に基づいて優先して検出する優先検出対象物に関する検知領域を映像中の所定領域内に限定する検出領域限定ステップと、検出領域限定ステップで限定した限定検出領域内における検出ステップによる検出結果に基づいて映像中における優先検出対象物の位置を検出座標として算出する検出座標算出ステップとを含み、検出領域限定ステップが、検出ステップによる検出結果に基づいて映像中における複数の検出枠のうち基準となる基準検出枠について限定検出領域の基準となる基準座標を算出する基準座標算出ステップと、基準座標に基づいて限定検出領域を算出する限定検出領域算出ステップと、検出ステップによる検出結果に基づいて映像中における複数の検出枠のうち基準検出枠以外の検出枠である非基準検出枠についてそれぞれ比較座標を算出する比較座標算出ステップと、非基準検出枠のうち比較座標算出ステップで算出した比較座標が限定検出領域内にある検出枠を優先検出枠として抽出する優先検出枠検出ステップとを含むものであることを特徴としている。 Further, a work machine surroundings detection object position detection program according to the present invention is a software program executed by a computer as a work machine surroundings detection object position detection system for detecting the position of a detection object around the work machine, and includes a detection step for detecting position candidates of a detection object in an image captured by an imaging device attached to the work machine using detection frames of multiple sizes, a detection area limiting step for limiting a detection area for a priority detection object to be detected with priority based on a detection result by the detection step, to within a predetermined area in the image, and a calculation step for calculating a position of the priority detection object in the image as detection coordinates based on the detection result by the detection step within the limited detection area limited in the detection area limiting step. the detection area limiting step includes a reference coordinate calculation step of calculating reference coordinates that serve as the reference of the limited detection area for a reference detection frame that serves as a reference among the multiple detection frames in the image based on the detection result by the detection step; a limited detection area calculation step of calculating a limited detection area based on the reference coordinates; a comparison coordinate calculation step of calculating comparison coordinates for non-reference detection frames that are detection frames other than the reference detection frame among the multiple detection frames in the image based on the detection result by the detection step ; and a priority detection frame detection step of extracting, from the non-reference detection frames, detection frames whose comparison coordinates calculated in the comparison coordinate calculation step are within the limited detection area as priority detection frames.

このような作業機械周辺検出対象物位置検出プログラムによれば、優先検出対象物の位置を算出する際に優先検出対象物以外の検出対象物に関する検出結果(検出枠の座標)を除外することができ、優先検出対象物の位置を高い精度で算出することができる。 This program for detecting the position of a detection object around a work machine can exclude detection results (detection frame coordinates) related to detection objects other than the priority detection object when calculating the position of the priority detection object, and can calculate the position of the priority detection object with high accuracy.

本発明によれば、画像中に複数の撮像画像中に2以上の検出対象物が検出された場合であっても優先検出対象物の検出に寄与した検出枠の座標値のみを有効データとして用いてことができ、高い精度で優先検出対象物の位置を検出可能な作業機械周辺検出対象物位置検出システムを提供することができる。このような本発明は、専用のセンサやレーザーレーダを有しない作業機械に適用することで、高コスト化を回避しつつ、作業機械周辺の検出対象物の位置を高精度で特定することができ、実用性に優れた技術である。 According to the present invention, even if two or more detection objects are detected in multiple captured images, only the coordinate values of the detection frame that contributed to the detection of the priority detection object can be used as valid data, and a detection object position detection system around a work machine that can detect the position of the priority detection object with high accuracy can be provided. By applying this invention to a work machine that does not have a dedicated sensor or laser radar, it is possible to identify the position of a detection object around the work machine with high accuracy while avoiding high costs, making it a highly practical technology.

本発明の一実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムの適用例を模式的に示す図。1 is a diagram illustrating an example of application of a system for detecting the position of a detection target around a work machine according to an embodiment of the present invention; 同実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムの全体構成図。2 is an overall configuration diagram of a detection system for detecting the position of a detection target around a work machine according to the embodiment; 同実施形態における検出座標算出処理実行直後の検知対象画像の一例を模式的に示す図。13 is a diagram showing an example of a detection object image immediately after execution of a detection coordinate calculation process in the embodiment; FIG. 同実施形態において検知対象画像に対する検出部の処理内容を模式的に示す図。5A and 5B are diagrams illustrating processing performed by a detection unit on a detection target image in the embodiment. 同実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出プログラムのフローチャート。5 is a flowchart showing a detection program for detecting a position of a detection target around a work machine according to the embodiment; 同実施形態において検知対象画像に対する基準座標算出部の処理内容を模式的に示す図。5A and 5B are diagrams illustrating processing contents of a reference coordinate calculation unit for a detection target image in the embodiment. 同実施形態において検知対象画像に対する限定検出領域算出部の処理内容を模式的に示す図。5A and 5B are diagrams illustrating processing performed by a limited detection area calculation unit on a detection target image in the embodiment. 同実施形態において検知対象画像に対する比較座標算出部の処理内容を模式的に示す図。5A and 5B are diagrams illustrating processing performed by a comparison coordinate calculation unit for a detection target image in the embodiment. 同実施形態において正確な検出座標を算出できていない画像を図3に対応して示す図。4 is a diagram corresponding to FIG. 3 and showing an image in which accurate detection coordinates cannot be calculated in the embodiment; FIG. 同実施形態における大領域重み付け部の処理内容を説明する図。5A to 5C are diagrams for explaining the processing content of a large area weighting unit in the embodiment. 同実施形態における小領域重み付け部の処理内容を説明する図。5A to 5C are diagrams for explaining the processing content of a small region weighting unit in the embodiment. 同実施形態における検出座標算出処理に使用する式を示す図。5 is a diagram showing an equation used in a detection coordinate calculation process in the embodiment.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXは、図1に示すように、例えば油圧ショベル(バックホーとも称される)等の作業機械Hの周辺を監視する用途で利用可能なものである。作業機械周辺検出対象物位置検出システムXは、作業機械Hに取り付けられた撮像装置Iの映像を取り込んで出力先に出力可能なコントローラCを備えている。本実施形態に用いる撮像装置Iは、一般的な車載カメラである。撮像装置Iを作業機械Hに取り付ける位置は、操縦室H1に入室中のオペレータから見えない範囲(死角)や見えにくい範囲を撮像可能な位置であれば特に限定されず、本実施形態では、油圧ショベルHの後方の所定範囲を撮像可能な位置に撮像装置Iを取り付けている。なお、オペレータ室の上空から作業機械周辺を360度鳥瞰可能な撮像装置を適用することもできる。図1では、作業機械周辺検出対象物位置検出システムXの実施に用いる機器(撮像装置Iや後述する表示部D)をそれぞれ誇張して模式的に示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the detection system X for detecting a position of a detected object around a work machine according to this embodiment can be used to monitor the periphery of a work machine H, such as a hydraulic excavator (also called a backhoe). The detection system X for detecting a position of a detected object around a work machine includes a controller C capable of capturing an image of an imaging device I attached to the work machine H and outputting the image to an output destination. The imaging device I used in this embodiment is a general vehicle-mounted camera. The position at which the imaging device I is attached to the work machine H is not particularly limited as long as it is a position at which it can capture an image of a range (blind spot) or a range that is difficult to see from an operator who is in the cockpit H1. In this embodiment, the imaging device I is attached to a position at which it can capture an image of a predetermined range behind the hydraulic excavator H. Note that an imaging device that can provide a 360-degree bird's-eye view of the periphery of the work machine from the sky above the operator's cabin can also be applied. In FIG. 1, the devices (the imaging device I and the display unit D described later) used in implementing the detection system X for detecting a detected object around a work machine are each exaggerated and typically shown.

コントローラCは、図1及び図2に示すように、撮像装置Iで撮像した映像に対して検出枠F(図3参照)を用いて映像中における検出対象物の位置候補を検出する検出部C1と、検出部C1による検出結果に基づいて優先して検出する優先検出対象物に関する位置候補を限定する検出領域限定部C2と、検出領域限定部C2で限定(特定)した位置候補に基づいて優先検出対象物の位置を検出座標として算出する検出座標算出部C3とを備えている。 As shown in Figs. 1 and 2, the controller C includes a detection unit C1 that detects position candidates of a detection object in an image captured by the imaging device I using a detection frame F (see Fig. 3), a detection area limiting unit C2 that limits position candidates for a priority detection object to be detected on the basis of the detection result by the detection unit C1, and a detection coordinate calculation unit C3 that calculates the position of the priority detection object as detection coordinates on the basis of the position candidates limited (specified) by the detection area limiting unit C2.

本実施形態における検出対象物は作業機械周辺の人物Wである。また、撮像装置Iは、作業機械Hの周辺環境の検出対象物を含む映像(画像)を撮影し、それを画像データとして取り込むものである。検出部C1が検出枠Fを用いて検出する検知対象画像V(映像画面)は、画像データそのもの(加工されていない生データ)であってもよいが、処理用にデータサイズを小さくした画像データであってもよい。図3に、後述する検出座標算出ステップS3実行直後の検知対象画像Vの一例を示す。 The detection object in this embodiment is a person W in the vicinity of the work machine. The imaging device I captures a video (image) including the detection object in the environment surrounding the work machine H and imports it as image data. The detection object image V (video screen) detected by the detection unit C1 using the detection frame F may be the image data itself (unprocessed raw data), or it may be image data whose data size has been reduced for processing. Figure 3 shows an example of the detection object image V immediately after execution of the detection coordinate calculation step S3 described below.

検出部C1は、例えば、図4に示すように、検知対象画像Vに対して、矩形の検出枠Fを用いて画像全体を漏れなく探索するように走査しながら、人物Wの存在する領域を検出するものである。また、検出部C1における検出枠Fは、検出対象とする人物Wの想定される身長や体型等に応じてサイズを変えるようにしてもよい。本実施形態では、検知対象画像中の人物Wの検出に用いる特徴量として例えばHOG(Histograms of Oriented Gradients)を適用し、検出の学習に用いる学習手法として例えばSVM(Support Vector Machine)を適用している。 As shown in FIG. 4, for example, the detection unit C1 uses a rectangular detection frame F to scan the entire detection target image V without missing anything, and detects the area where the person W exists. The size of the detection frame F in the detection unit C1 may be changed depending on the expected height, body type, etc. of the person W to be detected. In this embodiment, for example, HOG (Histograms of Oriented Gradients) is applied as the feature amount used to detect the person W in the detection target image, and SVM (Support Vector Machine) is applied as the learning method used for learning the detection.

本実施形態における検出部C1の検出対象物検出ロジック(検出ステップS1;図5参照)は以下の通りである。なお、図5は、作業機械Hに搭載したコンピュータを作業機械周辺検出対象物位置検出システムXとして実行させるソフトウェアプログラムである作業機械周辺検出対象物位置検出プログラムのフローチャートである。このコンピュータは、コントローラCにその構成要素として備えられたもの又はコントローラC自体の何れかである。 The detection logic (detection step S1; see FIG. 5) of the detection unit C1 in this embodiment is as follows. Note that FIG. 5 is a flowchart of a detection program for detecting the position of a detected object around a work machine, which is a software program that causes a computer mounted on the work machine H to execute the detection program as a detection system X for detecting the position of a detected object around the work machine. This computer is either one provided as a component of the controller C or the controller C itself.

先ず、検出処理開始時の検知対象画像Vに対して検出枠Fでサーチし、検出対象物である人物Wの位置候補を検出する。次いで、検知対象画像Vを規定比率分縮小し、同じサイズの検出枠Fで再度サーチして人物Wの位置候補を検出する。そして、検知対象画像Vの縮小を所定回数実施するか、検知対象画像Vが検出枠Fよりも小さくなった時点で検出処理を終了する。以上の処理を行うことで、人物W一人あたりにつき複数の位置候補が検出され、しかも候補毎に検知対象画像Vにおける検出枠Fの位置やサイズが異なる。図4には、同じ人物Wに対して複数の位置候補が検出された(複数の検出枠Fが表示された)場合の検知対象画像Vを模式的に示す。同図に示すように、人物Wの位置候補を、人物Wに密着した検出枠F(人物Wの画像と同じサイズの検出枠F)で検出する場合もあれば、人物Wに密着する検出枠よりも一回り大きい枠で検出する場合もある。 First, the detection target image V at the start of the detection process is searched with the detection frame F to detect position candidates of the person W, which is the detection target. Next, the detection target image V is reduced by a specified ratio, and the same size detection frame F is used to search again to detect position candidates of the person W. Then, the detection target image V is reduced a specified number of times, or the detection process ends when the detection target image V becomes smaller than the detection frame F. By performing the above processing, multiple position candidates are detected for each person W, and the position and size of the detection frame F in the detection target image V are different for each candidate. Figure 4 shows a schematic diagram of the detection target image V when multiple position candidates are detected for the same person W (multiple detection frames F are displayed). As shown in the figure, the position candidates of the person W may be detected with a detection frame F that is closely attached to the person W (a detection frame F of the same size as the image of the person W), or may be detected with a frame one size larger than the detection frame that is closely attached to the person W.

また、図4に示すように、検知対象画像V中に2名以上の人物(同図では2名の人物W1、W2)が映し出されている場合、それぞれの人物W1,W2に関して複数の位置候補が検出され、人物W1,W2毎に検知対象画像Vにおける検出枠Fの位置やサイズが異なる。同図では、各人物W1,W2についてそれぞれ4つの検出枠Fによる位置候補(合計8つの検出枠Fによる位置候補)が検出された状態を示している。 Also, as shown in Figure 4, when two or more people (two people W1 and W2 in the figure) are shown in the detection target image V, multiple position candidates are detected for each of the people W1 and W2, and the position and size of the detection frame F in the detection target image V differs for each of the people W1 and W2. The figure shows a state in which position candidates based on four detection frames F are detected for each of the people W1 and W2 (a total of eight position candidates based on detection frames F).

本実施形態では、撮像装置Iに近い方の人物W1を遠い方の人物W2よりも優先して検出する対象(優先検出対象物)に設定している。したがって、撮像装置Iに遠い方の人物W2に関する4つの検出枠Fによる位置候補は、優先検出対象物である人物W1の座標を算出する際に影響を与えない(除外される)ことが望ましい。 In this embodiment, the person W1 closer to the imaging device I is set as a detection target (priority detection target) that is given priority over the person W2 that is further away. Therefore, it is desirable that the position candidates based on the four detection frames F for the person W2 that is farther away from the imaging device I do not affect (are excluded from) calculation of the coordinates of the person W1, which is the priority detection target.

そこで、本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXでは、検出部C1による検出結果に基づいて優先検出対象物に関する検知領域を検出領域限定部C2によって映像V中の所定領域内に限定する(検出領域限定ステップS2;図5参照)。 Therefore, in the work machine surrounding detection object position detection system X according to this embodiment, the detection area for the priority detection object is limited to a predetermined area in the image V by the detection area limiting unit C2 based on the detection result by the detection unit C1 (detection area limiting step S2; see FIG. 5).

検出領域限定部C2は、基準座標算出部C21と、限定検出領域算出部C22と、比較座標算出部C23と、優先検出枠抽出部C24とを備えている。 The detection area limiting unit C2 includes a reference coordinate calculation unit C21, a limited detection area calculation unit C22, a comparison coordinate calculation unit C23, and a priority detection frame extraction unit C24.

基準座標算出部C21は、図6に示すように、検出部C1による検出結果に基づいて映像V中における複数の検出枠Fのうち基準となる基準検出枠FAを特定し、当該基準検出枠FAについて限定検出領域の基準となる基準座標を算出するものである。撮像装置Iに一番近い人物W1を優先検出対象物に設定している本実施形態において、基準座標算出部C21は、検知対象画像V中の複数の検出枠Fによる位置候補のうち、撮像装置Iに一番近い検出枠F(図6において相対的に太い線で示す検出枠Fであって、同図において一番手前の検出枠F(映像Vにおいて一番下にある検出枠F))を基準検出枠FAとして設定し、基準検出枠FAについて、限定検出領域の基準となる基準座標を算出する(基準座標算出ステップS21)。基準座標算出部C21における具体的な算出処理として、本実施形態では、以下の式(11)よって基準検出枠FAの中心X座標(図6において符号「FSa」を付した直線で示すX座標)を基準座標として算出する処理を適用している。
基準検出枠の中心X座標=基準検出枠のX座標+基準検出枠の検出枠幅×0.5 …式(11)
As shown in Fig. 6, the reference coordinate calculation unit C21 specifies a reference detection frame FA that is a reference among the multiple detection frames F in the video V based on the detection result by the detection unit C1, and calculates reference coordinates that are the reference of the limited detection area for the reference detection frame FA. In this embodiment in which the person W1 closest to the imaging device I is set as the priority detection object, the reference coordinate calculation unit C21 sets the detection frame F that is closest to the imaging device I (the detection frame F shown by a relatively thick line in Fig. 6, which is the detection frame F that is the foreground in the figure (the detection frame F at the bottom in the video V)) among the position candidates of the multiple detection frames F in the detection target image V as the reference detection frame FA, and calculates reference coordinates that are the reference of the limited detection area for the reference detection frame FA (reference coordinate calculation step S21). As a specific calculation process in the reference coordinate calculation unit C21, in this embodiment, a process is applied in which the center X coordinate of the reference detection frame FA (the X coordinate shown by the straight line with the symbol "FSa" in Fig. 6) is calculated as the reference coordinate by the following formula (11).
Center X coordinate of reference detection frame=X coordinate of reference detection frame+detection frame width of reference detection frame×0.5 Equation (11)

ここで、検知対象画像V内での検出枠Fの位置は、所定の計算によって座標値として求めることができる。したがって、検出部C1による検出結果から検出枠Fの座標上のサイズも特定することができ、基準検出枠FAを含む全ての検出枠Fの位置座標(X座標)や検出枠幅(検出枠のX軸方向長さ)も特定することができる。本実施形態では、矩形の検出枠Fのうち向かって左下の角(左端下)の位置を検出枠FのX座標としている。また、映像画面(検知対象画像V)のうち向かって左下の角をXY座標の原点としている。 The position of the detection frame F within the detection target image V can be found as coordinate values by a specified calculation. Therefore, the coordinate size of the detection frame F can be identified from the detection results by the detection unit C1, and the position coordinates (X coordinate) and detection frame width (length of the detection frame in the X-axis direction) of all detection frames F including the reference detection frame FA can also be identified. In this embodiment, the position of the bottom left corner (bottom left edge) of the rectangular detection frame F is set as the X coordinate of the detection frame F. Also, the bottom left corner of the video screen (detection target image V) is set as the origin of the XY coordinates.

限定検出領域算出部C22は、基準検出枠FAの座標に基づいて限定検出領域を算出するものである。本実施形態では、基準検出枠FAのX座標及び検出枠幅に基づいて、以下の式(12)、式(13)によって検知領域の最小X座標と最大X座標を算出し、図7に示すように、最小X座標と最大X座標との間の領域を限定検出領域Eとして算出する(限定検出領域算出ステップS22)。
検知領域最小X座標=基準検出枠のX座標+基準検出枠の検出枠幅×0.25 …式(12)
検知領域最大X座標=基準検出枠のX座標+基準検出枠の検出枠幅×0.75 …式(13)
The limited detection area calculation unit C22 calculates the limited detection area based on the coordinates of the reference detection frame FA. In this embodiment, the minimum and maximum X coordinates of the detection area are calculated by the following formulas (12) and (13) based on the X coordinate and detection frame width of the reference detection frame FA, and the area between the minimum and maximum X coordinates is calculated as the limited detection area E as shown in Fig. 7 (limited detection area calculation step S22).
Minimum X coordinate of detection area=X coordinate of reference detection frame+width of reference detection frame×0.25 (Formula (12))
Maximum X coordinate of detection area=X coordinate of reference detection frame+detection frame width of reference detection frame×0.75 (Equation (13))

図7では、検知領域最小X座標及び検知領域最大X座標をそれぞれ一点鎖線で示している。このような処理によって、図7に示すように、検知領域最小X座標以上であって且つ検知領域最大X座標以下の領域(グレーで塗った領域)、すなわち基準検出枠FAの中心X座標FSaからX軸正方向及びX軸負方向にそれぞれ所定寸法の範囲内の領域を限定検出領域Eとする。 In FIG. 7, the minimum and maximum X coordinates of the detection area are indicated by dashed lines. Through this process, as shown in FIG. 7, the area that is equal to or greater than the minimum X coordinate of the detection area and equal to or less than the maximum X coordinate of the detection area (area shaded in gray), that is, the area within a range of a predetermined dimension in the positive and negative directions of the X axis from the center X coordinate FSa of the reference detection frame FA, is defined as the limited detection area E.

比較座標算出部C23は、検出部C1による検出結果に基づいて映像V中における複数の検出枠Fのうち基準検出枠FA以外の検出枠Fである非基準検出枠Fについてそれぞれ比較座標を算出するものである。本実施形態では、検出枠Fのうち基準検出枠FA以外の検出枠F(計7つの検出枠F)について、それぞれの検出枠Fの中心X座標(図8において符号「FSb」を付した破線で示すX座標)を比較座標として算出する処理(比較座標算出ステップS23)であり、以下の式(14)によって算出することができる。
非基準検出枠の中心X座標=非基準検出枠のX座標+非基準検出枠の検出枠幅×0.5 …式(14)
The comparison coordinate calculation unit C23 calculates comparison coordinates for each of the non-reference detection frames F, which are detection frames F other than the reference detection frame FA, among the multiple detection frames F in the video V, based on the detection results by the detection unit C1. In this embodiment, for the detection frames F other than the reference detection frame FA among the detection frames F (seven detection frames F in total), the process calculates the center X coordinate of each detection frame F (the X coordinate indicated by the dashed line labeled with "FSb" in FIG. 8) as the comparison coordinate (comparison coordinate calculation step S23), and this can be calculated using the following formula (14).
Center X coordinate of non-reference detection frame=X coordinate of non-reference detection frame+detection frame width of non-reference detection frame×0.5 Equation (14)

優先検出枠抽出部C24は、比較座標算出部C23で算出された比較座標に基づいて限定検出領域E内に有する検出枠Fである優先検出枠FBを抽出するものである。つまり、本実施形態における検出領域限定部C2は、非基準検出枠Fのうち比較座標算出部C23で算出された比較座標が限定検出領域E内にある検出枠Fを優先検出枠FBとして抽出する優先検出枠抽出部C24を有するものである。図8に示す例であれば、7つの非基準検出枠Fのうち画面Vに向かって左側の4つの非基準検出枠Fについては、比較座標である中心X座標FSbがそれぞれ限定検出領域Eの最小X座標値未満であり、画面V中央部分の3つの非基準検出枠Fについては、比較座標である中心X座標FSbがそれぞれ限定検出領域Eの最小X座標値以上であって且つ最大X座標値以下である。したがって、図8に示す例であれば、画面V中央部分の3つの非基準検出枠Fを優先検出枠FBとして抽出する(優先検出枠抽出ステップS24)。限定検出領域E内に比較座標を有する優先検出枠FBは、何れも優先検出対象物である人物W1の検知に用いられた検出枠Fであることが同図から特定できる。 The priority detection frame extraction unit C24 extracts the priority detection frame FB, which is the detection frame F that is located within the limited detection area E based on the comparison coordinates calculated by the comparison coordinate calculation unit C23. That is, the detection area limiting unit C2 in this embodiment has a priority detection frame extraction unit C24 that extracts the detection frame F whose comparison coordinates calculated by the comparison coordinate calculation unit C23 are located within the limited detection area E as the priority detection frame FB from among the non-reference detection frames F. In the example shown in FIG. 8, for the four non-reference detection frames F on the left side of the screen V among the seven non-reference detection frames F, the center X coordinate FSb, which is the comparison coordinate, is less than the minimum X coordinate value of the limited detection area E, and for the three non-reference detection frames F in the center of the screen V, the center X coordinate FSb, which is the comparison coordinate, is equal to or greater than the minimum X coordinate value of the limited detection area E and equal to or less than the maximum X coordinate value. Therefore, in the example shown in FIG. 8, the three non-reference detection frames F in the center of the screen V are extracted as the priority detection frame FB (priority detection frame extraction step S24). It can be determined from the figure that the priority detection frames FB that have comparison coordinates within the limited detection area E are all detection frames F that were used to detect the person W1, who is the priority detection object.

以上が検出領域限定部C2における処理内容(検出領域限定ステップS2)であり、このような処理を行うことによって、優先検出対象物以外の検出対象物に関する検出枠Fが検出座標算出部C3による算出処理に影響を与えないように排除することができる。 The above is the processing content (detection area limiting step S2) in the detection area limiting unit C2. By performing such processing, it is possible to eliminate the detection frame F relating to detection objects other than the priority detection object so that it does not affect the calculation processing by the detection coordinate calculation unit C3.

検出座標算出部C3は、基準検出枠FAと優先検出枠FBとを用いて、これら各検出枠FA,FBからそれぞれ検知対象画像V中における優先検出対象物である人物Wの位置を特定可能な検出対象物特定座標FLを設定する検出対象物特定座標設定部C31を備えている(図2参照)。検出座標算出部C3では、限定検出領域E外に比較座標を有する非基準検出枠Fを用いない。したがって、検出対象物特定座標設定部C31は、限定検出領域E外に比較座標を有する非基準検出枠Fに基づいて検出対象物特定座標FLを設定することはない。 The detection coordinate calculation unit C3 includes a detection target specific coordinate setting unit C31 that uses the reference detection frame FA and the priority detection frame FB to set detection target specific coordinates FL that can identify the position of the person W, the priority detection target in the detection target image V, from each of these detection frames FA and FB (see FIG. 2). The detection coordinate calculation unit C3 does not use a non-reference detection frame F that has comparison coordinates outside the limited detection area E. Therefore, the detection target specific coordinate setting unit C31 does not set the detection target specific coordinates FL based on a non-reference detection frame F that has comparison coordinates outside the limited detection area E.

検知対象画像V内での各検出枠Fの位置は、上述の通り所定の計算によって座標値として求めることができる。本実施形態では、検出部C1において矩形の検出枠Fを適用し、図3に示すように、検出対象物特定座標設定部C31が、検出枠Fのうち下辺F1の位置を検出対象物特定座標FLに設定するように構成している。すなわち、本実施形態の検出対象物特定座標設定部C31は、検知対象画像Vにおける優先検出対象物である人物W1の足元の位置を検出対象物特定座標FLとして算出するものである。 The position of each detection frame F in the detection target image V can be found as a coordinate value by a predetermined calculation as described above. In this embodiment, a rectangular detection frame F is applied in the detection unit C1, and as shown in FIG. 3, the detection target specific coordinate setting unit C31 is configured to set the position of the bottom side F1 of the detection frame F as the detection target specific coordinate FL. That is, the detection target specific coordinate setting unit C31 of this embodiment calculates the position of the feet of the person W1, who is the priority detection target in the detection target image V, as the detection target specific coordinate FL.

限定検出領域E内に基準座標、比較座標がある基準検出枠FA及び優先検出枠FBには、上述したように、優先検出対象物W1に密着する検出枠Fのみならず、優先検出対象物W1に密着しない検出枠Fも含まれる。このような場合に、検出座標算出部C3において優先検出対象物W1に密着しない検出枠Fで検出した検出結果を、前者のような優先検出対象物W1に密着する検出枠Fで検出した検出結果と同等に扱って算術平均を行い、検知対象画像Vにおける優先検出対象物W1の位置を検出座標として算出した場合、その算出結果による優先検出対象物W1の位置は、実際の優先検出対象物W1の位置から離れた不正確な位置になる。例えば、図9から把握できるように、検出対象物特定座標設定部C31が算出・設定した検出対象物特定座標FL(検知対象画像V中における優先検出対象物W1の位置であり、本実施形態では検出枠Fの下辺F1)の位置にばらつきがある。このような複数の位置候補F1(検出枠Fの下辺F1の座標)から、検知対象画像V中の優先検出対象物W1の位置を検出座標(代表座標)として算出する場合に、複数の位置候補F1の算術平均を行い、検知対象画像Vの優先検出対象物W1の位置を検出座標として算出した場合、その算出結果による優先検出対象物W1の位置FL’は、同図に示すように、大きいサイズの検出枠Fの座標に影響されて、同図中1点鎖線で示す本来算出したい座標FL(実際の距離)よりも手前側(カメラIに近い側)に算出されるという問題がある。また逆に、実際の検出対象よりも小さいサイズの検出枠Fで検出される場合があり、この場合は、実際の距離よりも奥方側(カメラIから遠い側)に算出される。以上の通り、検知対象画像Vに対して検出枠Fでサーチして複数の検出対象の候補を検出する処理を採用する場合、算術平均であれば算出結果が安定しない。 The reference detection frame FA and the priority detection frame FB, which have reference coordinates and comparison coordinates within the limited detection area E, include not only the detection frame F that is in close contact with the priority detection object W1, but also the detection frame F that is not in close contact with the priority detection object W1, as described above. In such a case, when the detection result detected by the detection frame F that is not in close contact with the priority detection object W1 in the detection coordinate calculation unit C3 is treated as equivalent to the detection result detected by the detection frame F that is in close contact with the priority detection object W1 like the former, and the arithmetic average is performed, and the position of the priority detection object W1 in the detection target image V is calculated as the detection coordinate, the position of the priority detection object W1 according to the calculation result becomes an inaccurate position far from the actual position of the priority detection object W1. For example, as can be seen from FIG. 9, there is a variation in the position of the detection object specific coordinate FL (the position of the priority detection object W1 in the detection target image V, which is the lower side F1 of the detection frame F in this embodiment) calculated and set by the detection object specific coordinate setting unit C31. When calculating the position of the priority detection object W1 in the detection target image V as detection coordinates (representative coordinates) from such multiple position candidates F1 (coordinates of the lower side F1 of the detection frame F), if the arithmetic average of the multiple position candidates F1 is performed and the position of the priority detection object W1 in the detection target image V is calculated as the detection coordinates, the position FL' of the priority detection object W1 based on the calculation result is affected by the coordinates of the large-sized detection frame F as shown in the figure, and there is a problem that it is calculated to be closer (closer to the camera I) than the coordinate FL (actual distance) that is originally to be calculated and shown by the dashed line in the figure. Conversely, there are cases where it is detected with a detection frame F that is smaller than the actual detection object, in which case it is calculated to be deeper (farther from the camera I) than the actual distance. As described above, when adopting a process of searching the detection target image V with the detection frame F to detect multiple detection target candidates, the calculation result is not stable if it is an arithmetic average.

このような不具合を解消すべく、本実施形態では、優先検出対象物W1の位置を検出座標として算出する検出座標算出部C3において、重み付け処理部C32による所定の重み付け処理を実施する。重み付け処理部C32による所定の重み付け処理は、検出対象物特定座標設定部C31によって検出対象物特定座標FLを設定する処理に続いて行う処理である。 To resolve such problems, in this embodiment, a predetermined weighting process is performed by the weighting process unit C32 in the detection coordinate calculation unit C3, which calculates the position of the priority detection object W1 as a detection coordinate. The predetermined weighting process by the weighting process unit C32 is a process that is performed following the process of setting the detection object specific coordinate FL by the detection object specific coordinate setting unit C31.

本実施形態の重み付け処理部C32は、図2に示すように、検知対象画像全体を複数に分割した大領域毎に、検出枠Fのうち優先検出対象物W1の位置を特定可能な検出対象物特定座標FL(検出枠Fの下辺F1)のカウント数(密集度)に応じた所定の重み付けを行う大領域重み付け処理部C33と、各大領域をさらに複数に分割した小領域毎に、検出対象物特定座標FL(検出枠Fの下辺F1)のカウント数(密集度)に応じた所定の重み付けを行う小領域重み付け処理部C34とを有している。このような大領域重み付け処理部C33及び小領域重み付け処理部C34を用いた検出座標算出部C3の処理内容を以下に説明する。 As shown in FIG. 2, the weighting processing unit C32 of this embodiment has a large area weighting processing unit C33 that performs a predetermined weighting for each large area obtained by dividing the entire detection target image into a plurality of areas according to the count number (density) of the detection target object identification coordinates FL (the lower side F1 of the detection frame F) that can identify the position of the priority detection target object W1 in the detection frame F, and a small area weighting processing unit C34 that performs a predetermined weighting for each small area obtained by further dividing each large area into a plurality of areas according to the count number (density) of the detection target object identification coordinates FL (the lower side F1 of the detection frame F). The processing contents of the detection coordinate calculation unit C3 that uses such large area weighting processing unit C33 and small area weighting processing unit C34 will be described below.

図10(a)に、幅720ピクセル、高さ480ピクセルの検知対象画像に対して検出対象物特定座標設定部C31で算出・設定した検出対象物特定座標FL(検出枠Fのうち下辺F1の位置、人物W1の足元の座標位置)を水平線で表現した一例を示す。図10(a)には、検知対象画像Vを高さ方向に10等分した複数の領域である大領域毎に分けて、5つの検出対象物特定座標FLが検出されたとして5本の水平線を記載している。また、図10(b)は、大領域毎に検出対象物特定座標FLがいくつ属しているか(検出対象物特定座標FLのカウント数)を表したヒストグラムであり、同図から、大領域1に1つの検出対象物特定座標FLが属し、大領域3に4つの検出対象物特定座標FLが属していることが把握できる。 Figure 10(a) shows an example of horizontal lines representing the detection target identification coordinates FL (the position of the bottom side F1 of the detection frame F, the coordinate position of the feet of the person W1) calculated and set by the detection target coordinate setting unit C31 for a detection target image with a width of 720 pixels and a height of 480 pixels. In Figure 10(a), five horizontal lines are drawn, assuming that five detection target identification coordinates FL have been detected by dividing the detection target image V into multiple large regions, which are regions that are equally divided in the height direction into 10 regions. Also, Figure 10(b) is a histogram showing how many detection target identification coordinates FL belong to each large region (the count number of detection target identification coordinates FL). From this figure, it can be seen that one detection target identification coordinate FL belongs to large region 1, and four detection target identification coordinates FL belong to large region 3.

図11(a)は、図10(a)に示す複数の大領域のうち検出対象物特定座標FLのカウント数が最大であった大領域3を更に高さ方向に8等分した小領域(高さ48ピクセル)に分割した状態を示す図である。図11(b)は、小領域毎に検出対象物特定座標FLがいくつ属しているか(検出対象物特定座標FLのカウント数)を表したヒストグラムであり、同図から、小領域3に3つの検出対象物特定座標FLが属し、小領域4に1つの検出対象物特定座標FLが属していることが把握できる。なお、大領域の数及び小領域の数は、それぞれ10、8に限らず適宜の値に変更してもよい。 Figure 11(a) is a diagram showing the state in which large region 3, which had the largest number of counts of the detection object identification coordinates FL among the multiple large regions shown in Figure 10(a), has been further divided into eight small regions (48 pixels high) in the height direction. Figure 11(b) is a histogram showing how many detection object identification coordinates FL belong to each small region (the number of counts of the detection object identification coordinates FL). From this figure, it can be seen that three detection object identification coordinates FL belong to small region 3 and one detection object identification coordinate FL belongs to small region 4. Note that the number of large regions and the number of small regions are not limited to 10 and 8, respectively, and may be changed to any appropriate value.

本実施形態の重み付け処理部C32は、これらの情報を用いて、検出対象物特定座標FLが密集している座標近辺の重みを大きくし、検出対象物特定座標FLが密集している座標から離れていれば重みを小さくする加重平均を取る重み付け処理を行う。具体的には、ヒストグラムから把握可能な検出対象物特定座標FLのカウント数を何乗倍(例えば3乗)する重み付け処理を行う。重みを何乗倍にするかは、演算コストとのトレードオフとなり、乗数が大きいほど特徴がより強くなる。 The weighting processing unit C32 of this embodiment uses this information to perform weighting processing to take a weighted average, increasing the weight near the coordinates where the detection object identification coordinates FL are densely concentrated, and decreasing the weight when the detection object identification coordinates FL are far from the densely concentrated coordinates. Specifically, weighting processing is performed to multiply the count number of the detection object identification coordinates FL that can be grasped from the histogram by some power (for example, cube). The power of the weight is determined as a trade-off with the computation cost, and the larger the multiplier, the stronger the feature.

検出対象物特定座標設定部C31による検出対象物特定座標FLの算出・設定処理、及び重み付け処理部C32による重み付け処理を伴う検出座標算出部C3による検出座標算出処理(検出座標算出ステップS3;図5参照)は、図12に示す式による演算処理にて実施される。 The calculation and setting process of the detection target object specific coordinate FL by the detection target object specific coordinate setting unit C31, and the detection coordinate calculation process by the detection coordinate calculation unit C3 involving weighting processing by the weighting processing unit C32 (detection coordinate calculation step S3; see FIG. 5) are performed by calculation processing using the formula shown in FIG. 12.

先ず、同図に示す式(1)を用いて、各大領域の代表座標を算出する。具体的には、各大領域を小領域に分け、小領域毎に属する検出対象物特定座標FL(足元座標)の個数を何乗倍かし、それを重みとする。各小領域に属する検出対象物特定座標FL(足元座標)の算術平均を小領域の代表座標とし、これらから加重平均を算出する。算出結果が各大領域の代表座標である。このように、各大領域の代表座標を算出する際に小領域重み付け処理部C34による小領域重み付け処理を行っている。 First, the representative coordinates of each large area are calculated using equation (1) shown in the figure. Specifically, each large area is divided into small areas, and the number of detection object identification coordinates FL (foot coordinates) belonging to each small area is multiplied by a certain power to determine the weight. The arithmetic mean of the detection object identification coordinates FL (foot coordinates) belonging to each small area is determined as the representative coordinates of the small area, and a weighted average is calculated from these. The calculation results are the representative coordinates of each large area. In this way, small area weighting processing is performed by the small area weighting processing unit C34 when calculating the representative coordinates of each large area.

次いで、図12に示す式(2)を使用して今回の検知対象画像(現検知対象画像)の検出座標(検出対象物特定座標FL)を算出する。具体的には、各大領域に属する足元座標の個数を何乗倍かし、それを重みとする。式(1)で算出した各大領域の代表座標を用いて、これらから加重平均を算出する。算出結果が現検知対象画像の検出対象物特定座標FL(リアルタイムの検出座標)である。このように、現検知対象画像の検出対象物特定座標FLを算出する際に大領域重み付け処理部C33による大領域重み付け処理を行っている。 Next, the detection coordinates (detection target object specific coordinates FL) of the current detection target image (current detection target image) are calculated using equation (2) shown in FIG. 12. Specifically, the number of feet coordinates belonging to each large area is multiplied by a certain power, and this is used as the weight. The representative coordinates of each large area calculated using equation (1) are used to calculate a weighted average. The calculation result is the detection target object specific coordinates FL of the current detection target image (real-time detection coordinates). In this way, large area weighting processing is performed by the large area weighting processing unit C33 when calculating the detection target object specific coordinates FL of the current detection target image.

ここで、撮像装置Iの取付位置及び取付角度と検知対象画像V上の座標との関係から、検知対象画像Vの検出対象物特定座標FL(足元座標)に基づいて撮像装置Iから優先検出対象物W1までの距離を算出することが可能である。本実施形態では、予め検知対象画像V上の座標毎に撮像装置Iから検出対象物Wまでの距離を対応付けたテーブルを用意しておき、テーブルを参照することで検知対象画像Vの検出対象物特定座標FLから瞬時に撮像装置Iから検出対象物Wまでの距離を算出するように設定している。 Here, from the relationship between the mounting position and mounting angle of the imaging device I and the coordinates on the detection target image V, it is possible to calculate the distance from the imaging device I to the priority detection target W1 based on the detection target specific coordinates FL (foot coordinates) on the detection target image V. In this embodiment, a table is prepared in advance that associates the distance from the imaging device I to the detection target W with each coordinate on the detection target image V, and the system is set up so that the distance from the imaging device I to the detection target W is instantly calculated from the detection target specific coordinates FL on the detection target image V by referring to the table.

続いて、図12に示す式(3)を使用して検出座標を算出する。具体的には、式(2)で算出した現検知対象画像の検出座標と過去の検出座標(直近の過去を含む複数回分の検出座標)を使い、移動平均を取ることで検出座標を算出する。ただし、作業機械Hの近傍に人がいる場合は、即応性が必要となることから、現検知対象画像の検出座標に応じて移動平均の重みを変更する(図12の式(3)参照)。なお、式(3)の例では、撮像装置Iからの危険な距離を2mとしているが、この距離は適宜変更してもよい。さらに、式(3)の例では、今回画像とn回前画像の重みの値をそれぞれ明示しているが、重みの値はこの限りではない。また、式(3)の例では、移動平均の個数を5(リアルタイムの検出座標1つと、直近の過去を含む4回分の検出座標の5つを用いる式)としているが、移動平均の個数もこれに限定されない。このように、本実施形態では、検出座標を算出する際に、加重平均で算出した距離(検出座標)に応じて、検出座標が危険距離より大きい場合には移動平均の重み付けをしない処理と、検出座標が危険距離以下の場合には移動平均の処理が進むほど重み付けを徐々に小さくしていく処理とを選択して行う手法を採用し、早く警告をする必要がある場合には、精度よりも即応性を優先している。 Next, the detection coordinates are calculated using the formula (3) shown in FIG. 12. Specifically, the detection coordinates of the current detection target image calculated by the formula (2) and the past detection coordinates (detection coordinates for multiple times including the most recent past) are used to calculate the detection coordinates by taking a moving average. However, if there is a person near the work machine H, a quick response is required, so the weight of the moving average is changed according to the detection coordinates of the current detection target image (see formula (3) in FIG. 12). In the example of formula (3), the dangerous distance from the imaging device I is set to 2 m, but this distance may be changed as appropriate. Furthermore, in the example of formula (3), the weight values of the current image and the nth previous image are each clearly indicated, but the weight values are not limited to this. In the example of formula (3), the number of moving averages is set to 5 (a formula using one real-time detection coordinate and five detection coordinates for four times including the most recent past), but the number of moving averages is not limited to this. In this way, in this embodiment, when calculating the detected coordinates, a method is adopted in which, depending on the distance (detected coordinates) calculated using the weighted average, a process is selected in which no weighting is applied to the moving average if the detected coordinates are greater than the danger distance, and a process in which the weighting is gradually decreased as the moving average processing progresses if the detected coordinates are equal to or less than the danger distance, and when a quick warning is required, responsiveness is prioritized over accuracy.

そして、本実施形態では、コントローラCが備える測距部C4が、検出座標算出部C3による算出結果(検出座標)に基づき、上述のテーブルを参照することで作業機械H(具体的には撮像装置I)から優先検出対象物W1までの距離を測定(特定)する(測距ステップS4;図5参照)。本実施形態の測距部C4は、測定結果(優先検出対象物W1までの距離)をモニタDに映像として出力する。本実施形態では、モニタDへの測定結果の出力例として、図3に示すように、何れの検出枠Fよりも幅方向に長い水平線FLによって測定結果(優先検出対象物W1までの距離)を表示する処理を採用している。特に、検出枠Fと異なる色で水平線FLをモニタDに表示することで、オペレータは優先検出対象物W1までの距離を直感的に把握することができる。なお、測距部C4が、適宜のスピーカや発光機を介して音または光を出力して、人が作業機械Hに近い位置にいることを報知・警告する機能を備えたものであってもよい。 In this embodiment, the distance measuring unit C4 of the controller C measures (specifies) the distance from the work machine H (specifically, the imaging device I) to the priority detection object W1 by referring to the above table based on the calculation result (detection coordinates) by the detection coordinate calculation unit C3 (distance measuring step S4; see FIG. 5). The distance measuring unit C4 of this embodiment outputs the measurement result (distance to the priority detection object W1) as an image to the monitor D. In this embodiment, as an example of outputting the measurement result to the monitor D, as shown in FIG. 3, a process is adopted in which the measurement result (distance to the priority detection object W1) is displayed by a horizontal line FL that is longer in the width direction than any of the detection frames F. In particular, by displaying the horizontal line FL on the monitor D in a color different from the detection frame F, the operator can intuitively grasp the distance to the priority detection object W1. The distance measuring unit C4 may be provided with a function of outputting sound or light via an appropriate speaker or light emitter to notify or warn that a person is in a position close to the work machine H.

このように、本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXによれば、検出座標を算出する際に、検出対象物特定座標FL(足元座標)の数が多い領域ほど重みを大きくする上述の重み付け処理を行うため、検知対象画像Vの優先検出対象物W1の位置を検出座標として算出したその算出結果には、検出枠Fの密集度で重み付けした処理内容が反映されることになる。その結果、検出枠Fを用いた画像認識で作業機械周辺における優先検出対象物W1の位置候補にばらつきがある場合でも、検知対象画像Vの優先検出対象物W1の位置を特定する検出座標のばらつきが小さくなり、検知対象画像V中の優先検出対象物W1に関する検出座標を高い精度で算出することができる。 In this way, according to the work machine surroundings detection object position detection system X of this embodiment, when calculating the detection coordinates, the above-mentioned weighting process is performed in which the weight is increased for areas with a larger number of detection object specific coordinates FL (foot coordinates), so that the calculation result in which the position of the priority detection object W1 in the detection target image V is calculated as the detection coordinates reflects the processing content weighted by the density of the detection frame F. As a result, even if there is variation in the position candidates of the priority detection object W1 around the work machine in image recognition using the detection frame F, the variation in the detection coordinates that identify the position of the priority detection object W1 in the detection target image V is reduced, and the detection coordinates for the priority detection object W1 in the detection target image V can be calculated with high accuracy.

特に、本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXによれば、検出枠Fを用いて2以上の検出対象物W1,W2を検出した場合であっても何れかの検出対象物を優先検出対象物W1として設定し、優先検出対象物W1に関する検出枠Fを抽出することで、優先検出対象物W1の位置を検出座標として算出する際に優先検出対象物W1以外の検出対象物に関する検出枠Fを有効なデータとして扱わないようにすることができ、撮像装置Iに映った優先検出対象物W1の位置を高い精度で検出することが可能である。具体的には、本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXによれば、映像V中における複数の検出枠Fのうち基準となる基準検出枠FAを用いて限定検出領域Eの基準となる基準座標FSaを算出し、基準座標FSaに基づいて限定検出領域Eを算出する構成であるため、比較的単純な算出処理で限定検出領域Eを検知対象画像V中に設定することができる。そして、本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXでは、映像V中における複数の検出枠Fのうち非基準検出枠Fについてそれぞれ比較座標FSbを算出して、非基準検出枠Fのうち限定検出領域E内に比較座標FSbを有する検出枠Fを優先検出枠FBとして抽出し、優先検出対象物W1の位置を算出する際に、基準検出枠FAと抽出した優先検出枠FBのみを用いるため、優先検出対象物W1以外の検出対象物に関する非基準検出枠Fの座標値に影響を受けることなく、優先検出対象物W1の位置を検出することができる。 In particular, according to the work machine surroundings detection object position detection system X of this embodiment, even if two or more detection objects W1, W2 are detected using the detection frame F, one of the detection objects is set as the priority detection object W1, and the detection frame F related to the priority detection object W1 is extracted, so that the detection frame F related to the detection object other than the priority detection object W1 is not treated as valid data when calculating the position of the priority detection object W1 as a detection coordinate, and the position of the priority detection object W1 captured by the imaging device I can be detected with high accuracy. Specifically, according to the work machine surroundings detection object position detection system X of this embodiment, the reference coordinate FSa serving as the reference of the limited detection area E is calculated using the reference detection frame FA serving as the reference among the multiple detection frames F in the image V, and the limited detection area E is calculated based on the reference coordinate FSa, so that the limited detection area E can be set in the detection object image V by a relatively simple calculation process. In the work machine surroundings detection object position detection system X according to this embodiment, a comparison coordinate FSb is calculated for each of the non-reference detection frames F among the multiple detection frames F in the image V, and the detection frame F having the comparison coordinate FSb within the limited detection area E among the non-reference detection frames F is extracted as the priority detection frame FB. When calculating the position of the priority detection object W1, only the reference detection frame FA and the extracted priority detection frame FB are used, so that the position of the priority detection object W1 can be detected without being affected by the coordinate values of the non-reference detection frames F for detection objects other than the priority detection object W1.

また、本実施形態に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システムXによれば、リアルタイムの検出座標と直近の過去を含む複数回分の検出座標の移動平均を取ることで最終の検出座標を算出するように構成しているため、リアルタイムの検出座標を最終の検出座標とする態様と比較して、検知対象画像V中の同じ優先検出対象物W1に対して時系列の移動を考慮した高い精度で最終の検出座標を算出することができる。特に、リアルタイムの検出座標に応じて移動平均の重みを変更する(重みを動的に切り換える)構成を採用し、最寄りの優先検出対象物W1である人物が作業機械Hから離れている場合には、移動平均の重みを相対的に大きく設定することで、最終の検出座標を精度良く検出することができる一方、リアルタイムの検出座標が作業機械Hから所定範囲内の近い位置である場合、作業機械Hから所定範囲内の近い位置に人がいる危険な状況を算出結果として即座に出力することが可能になり、即応性を優先した検出処理ができる。 In addition, according to the present embodiment, the detection system X for detecting the position of a detection target around a work machine is configured to calculate the final detection coordinates by taking a moving average of the real-time detection coordinates and the detection coordinates for multiple times including the most recent past. Therefore, compared to a mode in which the real-time detection coordinates are the final detection coordinates, the final detection coordinates can be calculated with high accuracy taking into account the movement over time for the same priority detection target W1 in the detection target image V. In particular, by adopting a configuration in which the weight of the moving average is changed (the weight is dynamically switched) according to the real-time detection coordinates, when a person who is the nearest priority detection target W1 is far from the work machine H, the weight of the moving average is set relatively large, so that the final detection coordinates can be detected with high accuracy. On the other hand, when the real-time detection coordinates are in a position close to the work machine H within a predetermined range, a dangerous situation in which a person is in a position close to the work machine H within a predetermined range can be immediately output as a calculation result, and detection processing that prioritizes responsiveness can be performed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではない。例えば、上述の実施形態では、作業機械として油圧ショベルを例示したが、油圧ショベル以外の作業機械(建設機械、農林作業機械等、特定の用途で特殊な性能を発揮する機械、あるいは船や飛行機以外の各種車両)にも本発明の周辺検出対象物位置検出システムを適用することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations of the above embodiments. For example, in the above-mentioned embodiments, a hydraulic excavator is exemplified as a work machine, but the peripheral detection target position detection system of the present invention can also be applied to work machines other than hydraulic excavators (construction machines, agricultural and forestry work machines, and other machines that exhibit special performance for specific applications, or various vehicles other than ships and airplanes).

また、上述の実施形態では。検出枠による検出処理で検知対象画像中に複数の検出対象物を検出した場合、作業機械から最寄りの検出対象物を優先検出対象物として、当該優先検出対象物の位置のみを検出する構成を採用したが、作業機械から最寄りの検出対象物以外の検出対象物を優先検出対象物として、当該優先検出対象物の位置のみを検出する構成を採用したり、複数の検出対象物について優先度を決定し、それぞれの検出対象物(例えば、第1優先検出対象物、第2優先検出対象物、第3優先検出対象物・・・)について、上述の検出領域限定処理、検出座標算出処理を行う構成を採用することも可能である。この場合、まず、作業機械から最寄りの検出対象物を第1優先検出対象物として設定し、検出領域特定部C2の優先検出枠抽出部C24により第1優先検出対象物に関する優先検出枠FBを抽出する。次に、検出枠Fから第1優先検出対象物に関する優先検出枠FBを除いて、作業機械から第1優先検出対象物の次に最寄りの検出対象物を第2優先検出対象物として設定し、同様に第2優先検出対象物に関する優先検出枠FBを抽出する。検出対象物の数に応じてこの処理を繰り返すことにより、各々の検出対象物に関する優先検出枠を抽出することができる。そして、検出座標算出部による処理結果(算出結果)に基づいて全てまたは任意の検出対象物に関して、作業機械(具体的には撮像装置)からの距離を測定(特定)するように構成することもできる。 In the above embodiment, when multiple detection objects are detected in the detection target image by the detection process using the detection frame, the detection object closest to the work machine is set as the priority detection object and only the position of the priority detection object is detected. However, it is also possible to adopt a configuration in which a detection object other than the detection object closest to the work machine is set as the priority detection object and only the position of the priority detection object is detected, or a configuration in which a priority is determined for multiple detection objects and the above-mentioned detection area limiting process and detection coordinate calculation process are performed for each detection object (for example, a first priority detection object, a second priority detection object, a third priority detection object, etc.). In this case, first, the detection object closest to the work machine is set as the first priority detection object, and the priority detection frame extraction unit C24 of the detection area specification unit C2 extracts the priority detection frame FB for the first priority detection object. Next, the priority detection frame FB for the first priority detection object is removed from the detection frame F, and the detection object next closest to the first priority detection object from the work machine is set as the second priority detection object, and the priority detection frame FB for the second priority detection object is similarly extracted. By repeating this process according to the number of detection objects, it is possible to extract a priority detection frame for each detection object. Then, it is also possible to configure the system to measure (identify) the distance from the work machine (specifically, the imaging device) for all or any of the detection objects based on the processing result (calculation result) by the detection coordinate calculation unit.

また、複数の検出対象物を画像中に検出した場合に、各検出枠の所定の座標(例えばX座標)を元にグルーピング処理を行い、その処理結果に基づいて各検出対象物の座標をそれぞれ算出することも可能である。 In addition, when multiple detection objects are detected in an image, it is possible to perform a grouping process based on a specific coordinate (e.g., X coordinate) of each detection frame, and calculate the coordinates of each detection object based on the processing results.

基準枠の基準座標や非基準枠の比較座標として中心X軸座標以外の座標(例えば、基準枠や非基準枠の中心座標、X座標、Y座標、中心Y座標等)を適用してもよい。また、基準枠の基準座標に基づいて限定検出領域を算出する際に、基準座標を利用した計算式に用いる係数の値(上述の実施形態であれば、(式12)における「0.25」、(式13)における「0.75」)は適宜変更しても構わない。これにより、限定検出領域の範囲を適宜選択・変更することができる。 Coordinates other than the central X-axis coordinate (for example, the central coordinate, X coordinate, Y coordinate, central Y coordinate, etc. of the reference frame or non-reference frame) may be used as the reference coordinate of the reference frame or the comparison coordinate of the non-reference frame. In addition, when calculating the limited detection area based on the reference coordinate of the reference frame, the value of the coefficient used in the calculation formula using the reference coordinate (in the above embodiment, "0.25" in (Equation 12) and "0.75" in (Equation 13)) may be changed as appropriate. This allows the range of the limited detection area to be selected and changed as appropriate.

図4、図6乃至図8に示す処理内容(検知対象画像に対する検出部の処理内容、基準座標算出部の処理内容、限定検出領域算出部の処理内容、比較座標算出部の処理内容)は作業機械の表示部Dに実際に表示されるものではないが、敢えて表示部Dに表示する設定にしてもよい。 The processing contents shown in Figures 4, 6 to 8 (processing contents of the detection unit for the detection target image, processing contents of the reference coordinate calculation unit, processing contents of the limited detection area calculation unit, and processing contents of the comparison coordinate calculation unit) are not actually displayed on the display unit D of the work machine, but may be set to be displayed on the display unit D.

また、上述の実施形態では、大領域重み付け処理部及び少領域重み付け処理部の両方を備えた態様を例示したが、何れか一方の重み付け処理部のみを備えた態様(例えば、精度は落ちるものの、大領域の代表座標は算術平均で求める態様)を採用したり、あるいは小領域をさらに複数に分割した領域ごとに、検出対象物特定座標のカウント数に応じた重み付けを行う態様を採用することもできる。 In addition, in the above embodiment, an example was given of an aspect having both a large area weighting processing unit and a small area weighting processing unit, but it is also possible to adopt an aspect having only one of the weighting processing units (for example, an aspect in which the representative coordinates of the large area are calculated by arithmetic averaging, although this reduces accuracy), or to adopt an aspect in which the small area is further divided into a plurality of areas and weighting is performed for each area according to the count number of the detection target object specific coordinates.

1機(1台)の作業機械に複数の撮像装置を取り付け、各撮像装置の映像ごとに個別に検出領域限定処理を実施したり、重み付け処理を伴う検出座標算出処理を実施してもよいし、各撮像装置の現在の映像であって且つ同時刻の映像をまとめて検出領域限定処理を実施したり、重み付け処理を伴う検出座標算出処理を実施してもよい。オペレータが視認可能なモニタの数も複数設定しても構わない。 Multiple imaging devices may be attached to one work machine, and the detection area limiting process may be performed individually for each image captured by each imaging device, or the detection coordinate calculation process may be performed with weighting. Alternatively, the current images captured by each imaging device that are taken at the same time may be combined to perform the detection area limiting process, or the detection coordinate calculation process may be performed with weighting. Multiple monitors that the operator can view may also be set.

上述の実施形態における大領域の区分数や小領域の区分数は適宜変更することができる。 The number of divisions in the large area and the number of divisions in the small areas in the above-mentioned embodiments can be changed as appropriate.

さらには、重み付け処理部における重み付けが、検出対象物特定座標のカウント数に基づく加重平均とは異なる重み付けであってもよい。 Furthermore, the weighting in the weighting processing unit may be weighting different from the weighted average based on the count number of the detection target object specific coordinates.

本発明では、検出枠による検出処理で検知対象画像中に複数の検出対象物を検出した場合、それぞれの検出対象物について上述の重み付け処理を伴う検出座標算出処理で位置を検出するように構成することもできる。 In the present invention, when multiple detection objects are detected in a detection target image using a detection frame, the position of each detection object can be detected using a detection coordinate calculation process involving the above-mentioned weighting process.

上述の実施形態では、検出対象物特定座標が矩形状をなす検出枠のうち下辺に相当する座標である態様を例示したが、検出枠の下辺以外の辺あるいは角に相当する座標を検出対象物特定座標としても構わない。 In the above embodiment, the detection target identification coordinates are coordinates corresponding to the bottom side of a rectangular detection frame, but the detection target identification coordinates may be coordinates corresponding to a side or corner of the detection frame other than the bottom side.

検知対象画像中の検出対象物の検出に用いる特徴量として例えばHOG(Histograms of Oriented Gradients)以外の特徴量、例えばCoHOG、LBP、edgelet、Haar、Joint-Haar等を適用したり、検出の学習に用いる学習手法としてSVM(Support Vector Machine)以外の手法、例えば、boosting、random trees、k-NN、Perceptron、Passive Agressive、AROW、Confidence weighted等を適用することもできる。 Feature quantities other than HOG (Histograms of Oriented Gradients), such as CoHOG, LBP, edgelet, Haar, and Joint-Haar, can be used as features used to detect objects in the target image, and methods other than SVM (Support Vector Machine), such as boosting, random trees, k-NN, Perceptron, Passive Aggressive, AROW, and Confidence weighted, can be used as learning methods used for detection training.

表示部として、モニタ以外に、ヘッドアップディスプレイ(HUD)、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)を適用してもよい。 In addition to a monitor, a head-up display (HUD) or a head-mounted display (HMD) may also be used as the display unit.

また、本発明における検出対象物は人物に限らず、人以外の生物(動物等)、あるいは小型の建設機械、作業支援ロボット(例えば、災害支援ロボット、地上ドローン等)を検出対象物とする場合であっても本発明に係る作業機械周辺検出対象物位置検出システム及び作業機械周辺検出対象物位置検出プログラムによれば検出対象物の位置を検出することができる。 In addition, the detection target in the present invention is not limited to a person. Even if the detection target is a living thing other than a human (such as an animal), or a small construction machine or a work support robot (for example, a disaster support robot, a ground drone, etc.), the position of the detection target can be detected by the work machine surrounding detection target position detection system and work machine surrounding detection target position detection program according to the present invention.

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

C1…検出部
C2…検出領域限定部
C21…基準座標算出部
C22…限定検出領域算出部
C23…比較座標算出部
C24…優先検出枠抽出部
C3…検出座標算出部
C31…重み付け処理部
C32…大領域重み付け処理部
C33…小領域重み付け処理部
E…限定検出領域
FA…基準検出枠
FB…優先検出枠
FSa…基準座標
FSb…比較座標
H…作業機械
I…撮像装置
X…作業機械周辺検出対象物位置検出システム
C1...detection unit C2...detection area limiting unit C21...reference coordinate calculation unit C22...limited detection area calculation unit C23...comparison coordinate calculation unit C24...priority detection frame extraction unit C3...detection coordinate calculation unit C31...weighting processing unit C32...large area weighting processing unit C33...small area weighting processing unit E...limited detection area FA...reference detection frame FB...priority detection frame FSa...reference coordinate FSb...comparison coordinate H...work machine I...imaging device X...work machine surroundings detection target position detection system

Claims (5)

作業機械周辺の検出対象物の位置を検出可能な作業機械周辺検出対象物位置検出システムであって、
作業機械に取り付けられる撮像装置で撮像した映像に対して複数サイズの検出枠を用いて当該映像中における検出対象物の位置候補を検出する検出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて優先して検出する優先検出対象物に関する検知領域を映像中の所定領域内に限定する検出領域限定部と、
前記検出領域限定部で限定した限定検出領域内における前記検出部による検出結果に基づいて前記優先検出対象物の位置を検出座標として算出する検出座標算出部とを備え、
前記検出領域限定部が、
前記検出部による検出結果に基づいて映像中における複数の前記検出枠のうち基準となる基準検出枠について前記限定検出領域の基準となる基準座標を算出する基準座標算出部と、
前記基準座標に基づいて前記限定検出領域を算出する限定検出領域算出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて映像中における複数の前記検出枠のうち前記基準検出枠以外の検出枠である非基準検出枠についてそれぞれ比較座標を算出する比較座標算出部と、
前記非基準検出枠のうち前記比較座標算出部で算出した前記比較座標が前記限定検出領域内にある検出枠を優先検出枠として抽出する優先検出枠検出部とを備えたものであることを特徴とする作業機械周辺検出対象物位置検出システム。
A work machine surrounding detection object position detection system capable of detecting a position of a detection object around a work machine, comprising:
a detection unit that detects position candidates of a detection target object in an image captured by an imaging device attached to the work machine by using detection frames of a plurality of sizes for the image;
a detection area limiting unit that limits a detection area for a priority detection object that is to be preferentially detected based on a detection result by the detection unit to within a predetermined area in the image;
a detection coordinate calculation unit that calculates a position of the priority detection object as a detection coordinate based on a detection result by the detection unit within the limited detection area limited by the detection area limiting unit,
The detection area limiting unit is
a reference coordinate calculation unit that calculates reference coordinates that serve as a reference for the limited detection area for a reference detection frame that serves as a reference among the plurality of detection frames in the image based on a detection result by the detection unit;
a limited detection area calculation unit that calculates the limited detection area based on the reference coordinates;
a comparison coordinate calculation unit that calculates comparison coordinates for each of the non-reference detection frames, which are detection frames other than the reference detection frame, among the plurality of detection frames in the video based on a detection result by the detection unit;
a priority detection frame detection unit that extracts, from the non-reference detection frames, a detection frame whose comparison coordinates calculated by the comparison coordinate calculation unit are within the limited detection area, as a priority detection frame.
前記検出座標算出部が、前記映像中の検知対象画像を複数に分割した領域ごとに、前記基準検出枠及び前記限定検出領域内に前記比較座標を有する前記優先検出枠からそれぞれ前記優先検出対象物の位置を特定可能な検出対象物特定座標のカウント数に応じた重み付けを行った処理結果に基づいて、前記検知対象画像における前記優先検出対象物の位置を検出座標として算出するものである請求項1に記載の作業機械周辺検出対象物位置検出システム。 The detection coordinate calculation unit calculates the position of the priority detection object in the detection object image as detection coordinates based on the processing results of weighting according to the count number of detection object identification coordinates that can identify the position of the priority detection object from the reference detection frame and the priority detection frame having the comparison coordinates within the limited detection area for each of the regions into which the detection object image in the video is divided. The detection object position detection system around the work machine according to claim 1. 前記基準座標が前記基準検出枠の中心X座標であり、前記比較座標が前記非基準検出枠の中心X座標である請求項1又は2に記載の作業機械周辺検出対象物位置検出システム。 The system for detecting the position of an object to be detected around a work machine according to claim 1 or 2, wherein the reference coordinate is the center X coordinate of the reference detection frame, and the comparison coordinate is the center X coordinate of the non-reference detection frame. 算出した前記検出座標に基づいて前記撮像装置から前記優先検出対象物までの距離を測定するように構成している請求項1乃至3の何れに記載の作業機械周辺検出対象物位置検出システム。 A detection object position detection system around a work machine according to any one of claims 1 to 3, configured to measure the distance from the imaging device to the priority detection object based on the calculated detection coordinates. コンピュータを、作業機械周辺の検出対象物の位置を検出する作業機械周辺検出対象物位置検出システムとして実行させるソフトウェアプログラムであって、
作業機械に取り付けられる撮像装置で撮像した映像に対して複数サイズの検出枠を用いて当該映像中における検出対象物の位置候補を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによる検出結果に基づいて優先して検出する優先検出対象物に関する検知領域を映像中の所定領域内に限定する検出領域限定ステップと、
前記検出領域限定ステップで限定した限定検出領域内における前記検出ステップによる検出結果に基づいて映像中における優先検出対象物の位置を検出座標として算出する検出座標算出ステップとを含み、
前記検出領域限定ステップが、
前記検出ステップによる検出結果に基づいて映像中における複数の前記検出枠のうち基準となる基準検出枠について前記限定検出領域の基準となる基準座標を算出する基準座標算出ステップと、
前記基準座標に基づいて前記限定検出領域を算出する限定検出領域ステップと、
前記検出ステップによる検出結果に基づいて映像中における複数の前記検出枠のうち前記基準検出枠以外の検出枠である非基準検出枠についてそれぞれ比較座標を算出する比較座標算出ステップと、
前記非基準検出枠のうち前記比較座標算出ステップで算出した前記比較座標が前記限定検出領域内にある検出枠を優先検出枠として抽出する優先検出枠検出ステップとを含むものであることを特徴とする作業機械周辺検出対象物位置検出プログラム。
A software program for causing a computer to function as a work machine surroundings detection object position detection system for detecting the position of a detection object around a work machine,
a detection step of detecting position candidates of a detection target object in an image captured by an imaging device attached to the work machine using detection frames of a plurality of sizes for the image;
a detection area limiting step of limiting a detection area for a priority detection object to be preferentially detected based on a detection result by the detection step to within a predetermined area in the image;
a detection coordinate calculation step of calculating a position of a priority detection object in an image as a detection coordinate based on a detection result by the detection step within a limited detection area limited by the detection area limiting step,
The detection area limiting step includes:
a reference coordinate calculation step of calculating reference coordinates serving as a reference for the limited detection area for a reference detection frame serving as a reference among the plurality of detection frames in the image based on a detection result by the detection step ;
a limited detection area step of calculating the limited detection area based on the reference coordinates;
a comparison coordinate calculation step of calculating comparison coordinates for each of the non-reference detection frames, which are detection frames other than the reference detection frame, among the plurality of detection frames in the image based on a detection result in the detection step;
and a priority detection frame detection step of extracting, from the non-reference detection frames, a detection frame whose comparison coordinates calculated in the comparison coordinate calculation step are within the limited detection area, as a priority detection frame.
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