JP7367131B1 - 作業機械用旋回角度測定装置、該方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に旋回角度を求め得る作業機械用旋回角度測定装置、該方法および該プログラムを提供する。【解決手段】作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、作業機械の旋回体の旋回に伴って移動するように設けられ、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する撮像部で生成した前記複数の画像を取得し、前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求め、前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求め、前記複数の画像それぞれについて、当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める。【選択図】図１

Description

本発明は、作業機械における旋回体の旋回角を求める作業機械用旋回角度測定装置、作業機械用旋回角度測定方法および作業機械用旋回角度測定プログラムに関する。

基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械では、オペレータ（ユーザ、作業員）は、前記旋回体を旋回させつつ所定の作業を実施することがある。このため、前記旋回体の旋回角度が知りたい場合があり、前記旋回体の旋回角度を求める技術として、例えば、特許文献１に開示された技術がある。

この特許文献１に開示された建設機械の角度検出装置は、走行体に対して旋回可能な旋回体に設置されており前記走行体を撮影するカメラと、前記カメラで撮影した画像を処理して、前記走行体の予め決められた部位のエッジを検出し、前記走行体に対する前記旋回体の相対角度を求める角度検出部とを備えている。

特開２０１７－５８２７２号公報

前記特許文献１に開示された建設機械の角度検出装置は、走行体の予め決められた部位を基準に、前記走行体に対する前記旋回体の相対角度を求めているが、作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に、前記旋回体の旋回角度を求めたいニーズがある。また、建設機械は、様々な現場での使用や、様々な仕様、改造等があり、走行体の予め決められた部位を基準にする等、特定の物体や目印等を基準にする従来の方法では旋回角度を検出できない場合がある。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、特定の物体や目印等を基準とすることなく、作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に、前記旋回体の旋回角度を求めることができる作業機械用旋回角度測定装置、作業機械用旋回角度測定方法および作業機械用旋回角度測定プログラムを提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる業機械用旋回角度測定装置は、基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得部と、前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算部と、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所（第１箇所）を旋回角度の基準として求める基準演算部と、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算部で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算部とを備える。好ましくは、上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記基体は、走行する走行体であり、前記作業機構は、上下方向に揺動可能に前記旋回体に連結されるブームと、上下方向に揺動可能に前記ブームに連結されるアームと、前記アームに連結され、開閉可能な１対の破砕刃を持つ開閉式破砕機とを備える機構であり、前記作業機械は、解体機械である。好ましくは、上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記撮像部は、前記旋回体の外部に取り付けられている。好ましくは、上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記撮像部は、前記外界を撮像可能に前記旋回体の内部に取り付けられている。

このような作業機械用旋回角度測定装置は、外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求め、この基準に対する旋回体の第２旋回角度を求めるので、作業中の旋回体が対向している外界中に基準が設けられるから、特定の物体や目印等を基準とすることなく、作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に、前記旋回体の旋回角度を求めることができる。

他の一態様では、上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記所定の作業は、前記外界中における所定の第２箇所に対し左右に前記旋回体を旋回させて実施される作業であり、前記外界中における所定の箇所（第１箇所）は、前記外界中における所定の第２箇所として推定される。

このような作業機械用旋回角度測定装置は、外界中における所定の第２箇所に対し左右に旋回体を旋回させて実施される作業において、前記推定される第２箇所を基準に、前記旋回体の第２旋回角度を求めることができる。したがって、同種の作業を、複数、実施した場合に、各作業で、作業開始時に旋回体が向いている方向が異なる場合でも、各作業の開始から、各作業における各タイミングでの各第２旋回角度の比較が可能となり、各作業における、経過時間に対する第２旋回角度の各プロファイルの比較が可能となる。

他の一態様では、これら上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記基準演算部は、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度の中から、前記基体に対し前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して、前記旋回角度の基準を求める。

このような作業機械用旋回角度測定装置は、前記基体に対し前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して、前記旋回角度の基準を求めるので、前記除外しない場合に較べて、より精度良く前記基準を求めることができる。

他の一態様では、これら上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記基準演算部は、所定の直線近似法を用いることによって、前記旋回角度の基準を求める。

これによれば、所定の直線近似法を用いることによって前記旋回角度の基準を求める作業機械用旋回角度測定装置が提供できる。

他の一態様では、これら上述の作業機械用旋回角度測定装置において、所定の除外領域を記憶する除外領域記憶部をさらに備え、前記第１旋回角度演算部は、前記複数の画像それぞれについて、前記除外領域を除いた当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ、前記除外領域を除いた画像とに基づいて、前記旋回体の第１旋回角度を求める。

このような作業機械用旋回角度測定装置は、前記旋回体の第１旋回角度を求める際に当該画像およびこれに隣接して並ぶ画像それぞれから除外領域を除くので、情報処理量を低減できる。

他の一態様では、これら上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記除外領域は、前記複数の画像において、同一位置に同一被写体を写し込んでいる画像領域である。好ましくは、上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記被写体は、前記旋回体が旋回しても前記撮像部によって画像の同一位置に写り込む物体である。好ましくは、上述の作業機械用旋回角度測定装置において、前記被写体は、前記撮像部が前記外界を撮像可能に前記旋回体の内部に取り付けられている場合に、前記旋回体のフレーム（窓枠）、操作レバーおよび床のうちの少なくとも何れかである。

このような作業機械用旋回角度測定装置は、前記複数の画像において、同一位置に同一被写体を写し込んでいる画像領域を除外領域とするので、前記旋回体の旋回に伴って旋回する物体を写り込んでいる領域を除外できる。

本発明の他の一態様にかかる業機械用旋回角度測定方法は、基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得工程と、前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算工程と、前記第１旋回角度演算工程で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求める基準演算工程と、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算工程で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算工程で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算工程とを備える。

本発明の他の一態様にかかる業機械用旋回角度測定プログラムは、コンピュータを、基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得部、前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算部、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求める基準演算部、および、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算部で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算部、として機能させるためのプログラムである。

これら業機械用旋回角度測定方法および業機械用旋回角度測定プログラムは、外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求め、この基準に対する旋回体の第２旋回角度を求めるので、作業中の旋回体が対向している外界中に基準が設けられるから、特定の物体や目印等を基準とすることなく、作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に、前記旋回体の旋回角度を求めることができる。

本発明にかかる作業機械用旋回角度測定装置、作業機械用旋回角度測定方法および作業機械用旋回角度測定プログラムは、特定の物体や目印等を基準とすることなく、作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に、前記旋回体の旋回角度を求めることができる。

実施形態における作業機械用旋回角度測定装置の構成を示すブロック図である。 一例として、前記作業機械用旋回角度測定装置を備える解体機械を示す側面図である。 一例として、画像および前記画像から抽出される特徴点を説明するための図である。 一例として、第１および第２画像間で互いに対応する第１および第２特徴点を説明するための図である。 一例として、旋回体の旋回角度における実測値と解析値とを示すグラフである。 一例として、時系列に並ぶ複数の第１旋回角度およびこれに基づき求められた旋回角度の基準を示すグラフである。 一例として、時系列に並ぶ複数の第１および第２旋回角度を示すグラフである。 前記作業機械用旋回角度測定装置の動作を示すフローチャートである。 一例として、旋回体が静止している場合を含む、時系列に並ぶ複数の第１旋回角度およびこれに基づき求められた旋回角度の基準を示すグラフである。 図９に示す場合において、旋回体が静止しているか否かを判定した判定結果を示す図である。 図９に示す場合において、時系列に並ぶ複数の第１旋回角度、および、前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して求めた旋回角度の基準を示すグラフである。 除外領域の手動設定を説明するための図である。 除外領域の自動設定に関する、前記作業機械用旋回角度測定装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

実施形態における作業機械用旋回角度測定装置は、基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得部と、前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算部と、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求める基準演算部と、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算部で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算部とを備える。以下、このような作業機械用旋回角度測定装置ならびにこれに実装される作業機械用旋回角度測定方法および作業機械用旋回角度測定プログラムについて、これを備える解体機械を例に、より具体的に説明する。

図１は、実施形態における作業機械用旋回角度測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、一例として、前記作業機械用旋回角度測定装置を備える解体機械を示す側面図である。図３は、一例として、画像および前記画像から抽出される特徴点を説明するための図である。図３Ａは、画像の一例を示し、図３Ｂは、図３Ａに示す画像から抽出される特徴点を示す。図４は、一例として、第１および第２画像間で互いに対応する第１および第２特徴点を説明するための図である。図４Ａは、誤対応を除去するためのフィルタリング処理前における第１および第２特徴点を示し、図４Ｂは、前記フィルタリング処理後における第１および第２特徴点を示す。図５は、一例として、旋回体の旋回角度における実測値と解析値とを示すグラフである。図５の横軸は、時間であり、その縦軸は、角度であり、破線は、実測値を表し、実線は、解析値を表す。図６は、一例として、時系列に並ぶ複数の第１旋回角度およびこれに基づき求められた旋回角度の基準を示すグラフである。図６の横軸は、時間であり、その縦軸は、角度である。図７は、一例として、時系列に並ぶ複数の第１および第２旋回角度を示すグラフである。図７Ａは、複数の第２旋回角度を示す各グラフを示し、図７Ｂは、複数の第１旋回角度を示す各グラフを示す。図７の横軸は、時間であり、その縦軸は、角度である。

実施形態における作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、例えば、図１に示すように、画像取得部１と、制御処理部２と、入力部３と、出力部４と、インターフェース部（ＩＦ部）５と、記憶部６とを備え、例えば、作業機械ＨＳに備えられる。

この作業機械用旋回角度測定装置Ｄを用いる作業機械ＨＳは、作業機構によって実行可能な作業を行うための機械（例えば建機等）であって、例えば、図２に示すように、左走行クローラ１０１Ｌおよび右走行クローラ（不図示）を有し、走行する下部走行体１０１と、この下部走行体１０１上に旋回可能に設けられ、ベースとなるアッパーフレーム１０２と、このアッパーフレーム１０２上に設けられ、その内部に、図略の、例えば内燃機関等のエンジン、および、後述の作業アタッチメント１０４を駆動するための動力を生じさせる油圧ポンプ等を配置した機械室１０３と、アッパーフレーム１０２上に起伏可能に設けられた作業アタッチメント１０４と、作業アタッチメント１０４を操作するための操作レバー等の図略の操作部材（不図示）と、この操作部材を設けたキャブ室（操作室）１０５とを備える。

作業アタッチメント１０４は、当該作業機械ＨＳの種類に応じた所定の作業を行うための作業機構である。本実施形態では、作業機械ＨＳは、例えば、解体機械であり、作業アタッチメント１０４は、例えば、上下方向に揺動可能にアッパーフレーム１０２に連結されるブーム１４１と、上下方向に揺動可能に前記ブーム１４１の先端部に連結されるアーム１４２と、前記アーム１４２の先端部に連結され、開閉可能な１対の破砕刃を持つ開閉式破砕機１４３とを備える機構である。ブーム１４１は、ブームシリンダ１４４ａの伸縮動作によってアッパーフレーム１０２に対して起伏する。アーム１４２は、アームシリンダ１４４ｂの伸縮動作によってブーム１４１に対して揺動する。開閉式破砕機１４３は、破砕機シリンダ１４４ｃの伸縮動作によって開閉する。ブームシリンダ１４４ａ、アームシリンダ１４４ｂおよび破砕機シリンダ１４４ｃは、それぞれ、前記油圧ポンプによって駆動される油圧式の油圧シリンダからなる。

なお、この例では、作業機械ＨＳは、その一例として、解体機械であるが、これに限定されず、例えば油圧ショベル等であってもよい。また、この例では。下部走行体１０１は、基体の一例に相当し、アッパーフレーム１０２、機械室１０３およびキャブ室１０５は、前記基体に旋回可能に連結された旋回体の一例に相当し、作業アタッチメント１０４は、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構の一例に相当する。

作業機械ＨＳには、本実施形態では、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部１０６がさらに備えられている。この撮像部１０６は、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する。図２に示す例では、前記旋回体の一例であるキャブ室１０５の外部、例えば天井部分の外側天面に、作業機械ＨＳのオペレータの視界と重なるようにその光軸をやや下方に向けて取り付けられている。このような撮像部１０６は、例えば、動画を生成できる、例えばモノクロデジタルカメラやカラーデジタルカメラ等である。

図１に戻って、画像取得部１は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、前記撮像部１０６で生成した前記複数の画像を取得する装置であり、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路である。本実施形態では、画像取得部１は、前記撮像部１０６から、前記時系列に並ぶ複数の画像の一例として、前記動画を取得する。

なお、画像取得部１は、例えば、前記複数の画像を記憶した、例えばＵＳＢメモリやＳＤカード（登録商標）等の記憶媒体から前記複数の画像を取得してよく、あるいは、例えば、前記複数の画像を記録した、例えばＣＤ－Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）やＤＶＤ－Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の記録媒体からドライブ装置を介して前記複数の画像を取得してよく、あるいは、例えば、前記複数の画像を管理する、サーバ装置からネットワークを介して前記複数の画像を取得してよい。

このような画像取得部１は、例えば、後述のＩＦ部５と兼用されてよく、あるいは、例えば、前記ＩＦ部５と別体であってよい。

入力部３は、制御処理部２に接続され、例えば、旋回角度の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、作業名や日付等の作業機械用旋回角度測定装置Ｄを動作させる上で必要な各種データを作業機械用旋回角度測定装置Ｄに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチやキーボードやマウス等である。出力部４は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、入力部３から入力されたコマンドやデータ、および、旋回角度等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。これら入力部３および出力部４は、例えば、作業機械ＨＳにおける操作パネルおよび表示パネルと兼用されてよく、あるいは、例えば、前記操作パネルおよび表示パネルと別体であってよい。

なお、入力部３および出力部４からいわゆるタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部３は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部４は、表示装置である。このタッチパネルでは、前記表示装置の表示面上に前記位置入力装置が設けられ、前記表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として作業機械用旋回角度測定装置Ｄに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い作業機械用旋回角度測定装置Ｄが提供される。

ＩＦ部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部５は、外部機器との間で通信を行う回路であり、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等であってもよい。

記憶部６は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、作業機械用旋回角度測定装置Ｄの各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、画像取得部１で取得した前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算プログラムや、前記第１旋回角度演算プログラムで前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所（第１箇所）を旋回角度の基準として求める基準演算プログラムや、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算プログラムで当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算プログラムで求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば、前期複数の画像、前記複数の第１旋回角度、前記基準（前記外界中における所定の箇所）および前記複数の第２旋回角度等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部６は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部６は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部２のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。なお、記憶部６は、大容量を記憶可能なハードディスク装置を備えてもよい。

制御処理部２は、作業機械用旋回角度測定装置Ｄの各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、旋回角度の基準として外界中に求められた所定の箇所に対する前記旋回体の第２旋回角度を求めるための回路である。制御処理部２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２には、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２１、第１旋回角度演算部２２、基準演算部２３および第２旋回角度演算部２４が機能的に構成される。

制御部２１は、作業機械用旋回角度測定装置Ｄの各部１、３～６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、作業機械用旋回角度測定装置Ｄ全体の制御を司るものである。制御部２１は、画像取得部１で取得した前記複数の画像を記憶部６に記憶する。

第１旋回角度演算部２２は、前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求めるものである。

より具体的には、第１旋回角度演算部２２は、前記複数の画像それぞれについて、当該画像（第１画像）から特徴点（第１特徴点）を抽出し、当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像（第２画像）から、前記第１画像から抽出した第１特徴点に対応する特徴点（第１特徴点）を抽出し、これら第１および第２特徴点間の移動量に基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める。前記特徴点は、画像において、他と区別できる箇所であり、例えば、画像に写り込んだ物体の角やエッジ等である。

より詳しくは、第１旋回角度演算部２２は、本実施形態では、画像取得部１で取得した前記複数の画像が撮像部１０６で生成された動画であるので、まず、前記動画を各フレームごとに分けて前記複数の画像とし、これら前記複数の画像を、前記複数の画像それぞれに時系列順に１から整数の通し番号ｋをラベル（第１ラベル、画像のシリアル番号、画像ＩＤ）として付して記憶部６に記憶する（ｋ＝１、２、・・・、Ｋ、Ｋは前記複数の画像の総数である）。

続いて、第１旋回角度演算部２２は、前記複数の画像それぞれについて、当該画像（第１画像）から特徴点を抽出し、当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像（第２画像）から特徴点を抽出する。この特徴点の抽出には、様々な手法があるが、例えばＡ－ＫＡＺＥが用いられる。例えば、図３Ａに示す画像では、図３Ｂに示す特徴点●が抽出される。

続いて、第１旋回角度演算部２２は、第１画像から抽出した特徴点に対応する、第２画像から抽出した特徴点を、対応点探索により探索して選定する（特徴点のマッチング）。この対応点探索には、ｋＮＮ等の様々な手法があるが、例えば総当たりマッチング（Ｂｒｕｔｅ－Ｆｏｒｃｅ Ｍａｔｃｈｅｒ）が用いられる。例えば、（ｋ－１）番目のフレームの画像ＰＣ１とｋ番目のフレームの画像ＰＣ２との間において、図４Ａに示すように画像ＰＣ１の特徴点が画像ＰＣ２の特徴点を対応付けられる。図４Ａでは、互いに対応付けられた特徴点同士が線分で連結されている。図４Ｂも同様である。

続いて、第１旋回角度演算部２２は、対応点探索によって互いに対応付けられた特徴点同士において、誤対応を除去するためのフィルタリング処理を実施する。このフィルタリング処理には、例えば、隣接フレーム間では、互いに対応付けられた特徴点同士間の移動量が小さいため、前記特徴点同士間の移動量が予め設定された所定の閾値（第１閾値）以上である場合には、前記特徴点同士を除去する処理（第１態様のフィルタリング処理）が用いられる。あるいは例えば、前記フィルタリング処理には、前記特徴点同士の移動量は、前記旋回体の旋回によって生じるので、主に水平方向（左右方向）の成分を持ち、垂直方向（上下方向）の成分をほとんど持たないため、前記特徴点同士の移動量における垂直方向の成分が予め設定された所定の閾値（第２閾値）以上である場合には、前記特徴点同士を除去する処理（第２態様のフィルタリング処理）が用いられる。あるいは例えば、前記フィルタリング処理には、いわゆる外れ値を除去するために、前記特徴点同士の移動量における標準化変量が予め設定された所定の閾値（第３閾値）以上である場合には、前記特徴点同士を除去する処理（第３態様のフィルタリング処理）が用いられる。当該特徴点同士の前記標準化変量は、当該特徴点同士の移動量から、全特徴点同士における移動量の平均値を減算し、この減算結果を、全特徴点同士における移動量の標準偏差を除算することによって、この除算結果として求められる（（当該特徴点同士の前記標準化変量）＝（（当該特徴点同士の移動量）－（全特徴点同士における移動量の平均値））／（全特徴点同士における移動量の標準偏差））。あるいは例えば、前記フィルタリング処理には、いわゆるいいとこ取りするために、全特徴点同士の中から、前記特徴点同士の移動量が小さい特徴点同士から順に、予め設定された個数だけ、前記特徴点同士を選出する処理（第４態様のフィルタリング処理）が用いられる。例えば、図４Ａに示す例では、前記第２態様のフィルタリング処理によって、図４Bに示すように画像ＰＣ１の特徴点に対応付けられた画像ＰＣ２の特徴点が残る。これによって、前記第１画像から抽出した第１特徴点に対応する前記第２画像の第２特徴点が抽出される。これら第１ないし第３閾値は、例えば、複数のサンプルから予め適宜に設定される。

続いて、第１旋回角度演算部２２は、前記フィルタリング処理後における全特徴点同士の移動量の平均値を、前記第１および第２画像間の移動量として求め、この求めた前記第１および第２画像間の移動量を、前記第１および第２画像間の旋回角度（角度変化量）Δγに変換する。より具体的には、次式１によって前記第１および第２画像間の旋回角度（角度変化量）Δγが求められる。すなわち、前記第１および第２画像間の移動量に、１画素当たりの角度を乗算した乗算結果を平均値で求めることによって、前記第１および第２画像間の旋回角度（角度変化量）Δγが求められる。

ここで、θ_ｈは、撮像部１０６の水平画角であり、Ｗは、前記撮像部１０６で生成した画像における水平方向の画素数であり、ｘ_ｋ、ｎは、図３および図４に示すように、正面視にて左上角を座標原点とし、水平方向をｘ軸とし、垂直方向をｙ軸とするｘｙ直交座標系を画像に設定した場合に、ｋ番目のフレームの画像から抽出されたｎ番目の特徴点におけるｘ座標であり、Ｎは、特徴点の総数である。なお、前記フィルタリング処理後の各特徴点には、ラベル（第２ラベル、特徴点のシリアル番号、特徴点ＩＤ）として、１から順に整数の通し番号ｎが割り振られる。互いに対応する第１および第２特徴点には、同一の番号（ラベル）が割り振られる。

そして、第１旋回角度演算部２２は、当該第１画像に時系列で前に隣接して並ぶ第２画像について求めた前記旋回体の第１旋回角度γ_ｋ－１に、前記第１および第２画像間の旋回角度Δγを加算することによって、当該第１画像についての前記旋回体の第１旋回角度γ_ｋを求める（γ_ｋ＝γ_ｋ－１＋Δγ）。

これによって、前記複数の画像における最初の画像での前記旋回体の旋回角度を０として（すなわち、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に）、前記複数の画像それぞれについて、前記旋回体の第１旋回角度が求められる。

このように求められた前記旋回体の第１旋回角度が解析値として、その実測値と共に図５に示されている。実測値は、ロータリエンコーダによって測定された測定結果である。図５に示すように、解析値は、実測値とほぼ一致しており、上述の手法により、前記旋回体の第１旋回角度が精度良く推定できている。

基準演算部２３は、前記第１旋回角度演算部２２で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求めるものである。より具体的には、基準演算部２３は、前記第１旋回角度演算部２２で前記複数の画像それぞれについて求めた時系列に並ぶ複数の第１旋回角度を近似する、時間に対する角度の直線を、例えば、最小二乗法やＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）等の所定の直線近似法を用いることによって求め、前記求めた直線の角度を前記旋回角度の基準として求める。前期最小二乗法を用いて求めた前記旋回角度の基準γ_０の例が図６に示されている。図６に示す例では、前記旋回角度の基準γ_０は、前記時系列に並ぶ複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準（γ_１＝０）に表されている。

第２旋回角度演算部２４は、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部２２で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算部２３で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求めるものである。より具体的には、第２旋回角度演算部２４は、前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部２２で当該画像について求めた第１旋回角度から前記基準演算部２３で求めた基準を減算することによって、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める。

その一例が図７Ａに示されている。例えば、開閉式破砕機で自動車を解体するような、外界中における所定の第２箇所に対し左右に旋回体を旋回させて実施される作業である場合、解体対象の自動車ごとに、同じような動作を行うため、前記旋回体の第１旋回角度における各プロファイルは、図７Ｂに示すように、同じような形状となるが、解体作業開始時の初期位置（解体作業開始時における開閉式破砕機が向いている方向）が異なるため、一致しない。図７Ｂには、自動車ａを解体する解体作業の動画Ａから求めた第１旋回角度のグラフＧＲＡと、他の自動車ｂを解体する解体作業の動画Ｂから求めた第１旋回角度のグラフＧＲＢとが図示されており、グラフＧＲＡとグラフＧＲＢは、同じような形状となるが、一致していない。しかしながら、本実施形態における作業機械用旋回角度測定装置Ｄでは、前記外界中における所定の箇所が前記外界中における所定の第２箇所として推定され、前記旋回体が解体対象の自動車に向く方向を旋回角度の基準とした前記旋回体の第２旋回角度が求められることになる。このため、解体対象の自動車ごとにおける前記旋回体の第２旋回角度の各プロファイルは、図７Ａに示すように略一致し、解体対象の自動車ごとにおける各解体作業を比較、分析することが可能となる。

このような画像取得部１、制御処理部２、入力部３、出力部４、ＩＦ部５および記憶部６は、例えば、デスクトップ型やノート型やタブレット型等のコンピュータによって構成可能である。このコンピュータは、例えば、作業機械ＨＳに組み込まれてよく、あるいは例えば、作業機械ＨＳがコンピュータを実装している場合には、この作業機械ＨＳのコンピュータと兼用されてもよい。

次に、本実施形態の動作について説明する。図８は、前記作業機械用旋回角度測定装置の動作を示すフローチャートである。

このような構成の作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部２には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部２１、第１旋回角度演算部２２、基準演算部２３および第２旋回角度演算部２４が機能的に構成される。

図８において、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、まず、制御処理部２の制御部２１によって、画像取得部１で撮像部１０６から、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を取得し、記憶部６に記憶する（Ｓ１）。本実施形態では、上述したように、動画が取得される。例えば、１つの作業の開始からその終了までの作業時間に相当する所定の時間長の動画が取得される。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、制御処理部２の第１旋回角度演算部２２によって、前記動画を各フレームごとに分けて前記時系列に並ぶ複数の画像とし、これら複数の画像を、１からＫまで整数の通し番号ｋを付して記憶部６に記憶する（Ｓ２）。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、１番目の画像ＰＣ（１）に対し、特徴点を抽出し、記憶部６に記憶し、ループカウンタｋに２を設定し（ｋ＝２）、１番目の画像ＰＣ（１）についての前記旋回体の第１旋回角度γ_１に初期値０を設定する（γ_１＝０、Ｓ３）。前記通し番号ｋは、ループカウンタｋと兼用される。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、ｋ番目の画像ＰＣ（ｋ）に対し、特徴点を抽出し、記憶部６に記憶する（Ｓ３）。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、ｋ番目の画像（第１画像）ＰＣ（ｋ）から抽出した特徴点に対応する、（ｋ－１）番目の画像（第２画像）ＰＣ（ｋ－１）から抽出した特徴点を、対応点探索により探索して選定し（特徴点のマッチング）、記憶部６に記憶する（Ｓ５）。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、対応点探索によって互いに対応付けられた特徴点同士において、誤対応を除去するためのフィルタリング処理を実施し、記憶部６に記憶する（Ｓ６）。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、前記フィルタリング処理後における全特徴点同士の移動量の平均値を、ｋ番目の画像（第１画像）ＰＣ（ｋ）と（ｋ－１）番目の画像（第２画像）ＰＣ（ｋ－１）との間の移動量として求め、この求めた前記移動量に基づき旋回角度（角度変化量）Δγを求め、記憶部６に記憶する（Ｓ７）。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、（ｋ－１）番目の画像（第２画像）ＰＣ（ｋ－１）について求めた前記旋回体の第１旋回角度γ_ｋ－１に、前記求めた旋回角度（角度変化量）Δγを加算することによって、ｋ番目の画像（第１画像）ＰＣ（ｋ）についての前記旋回体の第１旋回角度γ_ｋを求める（γ_ｋ＝γ_ｋ－１＋Δγ、Ｓ８）。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、第１旋回角度演算部２２によって、ループカウンタｋが前記複数の画像の総数Ｋであるか否かを判定する（Ｓ９）。この判定の結果、ループカウンタｋが総数Ｋである場合には、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、次に、処理Ｓ１１を実行する。一方、前記判定の結果、ループカウンタｋが総数Ｋではない場合には、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、ループカウンタｋを１だけインクリメントし（ｋ＝ｋ＋１、Ｓ１０）、処理を処理Ｓ４に戻す。

この処理Ｓ１１では、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、制御処理部２の基準演算部２３によって、前記第１旋回角度演算部２２で前記複数の画像ＰＣ（１）～ＰＣ（Ｋ）それぞれについて求めた複数の第１旋回角度γ_１～γ_Ｋに基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準γ_０として求める。

次に、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、制御処理部２の第２旋回角度演算部２４によって、前記複数の画像それぞれＰＣ（１）～ＰＣ（Ｋ）について、前記第１旋回角度演算部２２で当該画像ＰＣ（ｋ）について求めた第１旋回角度γ_ｋと前記基準演算部２３で求めた基準γ_０に基づいて、前記基準γ_０に対する前記旋回体の第２旋回角度を求め、本処理を終了する（Ｓ１２）。なお、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、必要に応じて第２旋回角度を出力部４に出力し、必要に応じて第２旋回角度をＩＦ部５を介して外部の機器に出力する。

以上説明したように、実施形態における作業機械用旋回角度測定装置Ｄならびにこれに実装された作業機械用旋回角度測定方法および作業機械用旋回角度測定プログラムは、外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求め、この基準に対する旋回体の第２旋回角度を求めるので、作業中の旋回体が対向している外界中に基準が設けられるから、特定の物体や目印等を基準とすることなく、作業中に旋回体が主として向いている方向を基準に、前記旋回体の旋回角度を求めることができる。

上記作業機械用旋回角度測定装置Ｄ、作業機械用旋回角度測定方法および作業機械用旋回角度測定プログラムは、外界中における所定の第２箇所に対し左右に旋回体を旋回させて実施される作業において、前記推定される第２箇所を基準に、前記旋回体の第２旋回角度を求めることができる。したがって、同種の作業を、複数、実施した場合に、各作業で、作業開始時に旋回体が向いている方向が異なる場合でも、各作業の開始から、各作業における各タイミングでの各第２旋回角度の比較が可能となり、各作業における、経過時間に対する第２旋回角度の各プロファイルの比較が可能となる。

なお、上述の実施形態において、基準演算部２３は、前記第１旋回角度演算部２２で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度の中から、前記基体（図２に示す例では下部走行体１０１）に対し前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して、前記旋回角度の基準を求めてもよい。これによれば、前記基体に対し前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して、前記旋回角度の基準を求めるので、前記除外しない場合に較べて、より精度良く前記基準を求めることができる。

図９は、一例として、旋回体が静止している場合を含む、時系列に並ぶ複数の第１旋回角度およびこれに基づき求められた旋回角度の基準を示すグラフである。図９の横軸は、時間であり、その縦軸は、角度である。図１０は、図９に示す場合において、旋回体が静止しているか否かを判定した判定結果を示す図である。図１０の横軸は、時間であり、その縦軸は、判定結果である。“１．０”は、判定結果が静止であることを表し、“０．０”は、判定結果が静止ではないことを表す。図１１は、図９に示す場合において、時系列に並ぶ複数の第１旋回角度、および、前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して求めた旋回角度の基準を示すグラフである。図１１の横軸は、時間であり、その縦軸は、角度である。

例えば、オペレータの小休止等の何らかの原因によって、旋回体が静止している場合があると、前記旋回体の第１旋回角度は、例えば、図９に示すように、略一定になり、そのまま、前記旋回体の第１旋回角度に基づき旋回角度の基準γ_０を求めると、前記略一定となっている前記旋回体の第１旋回角度によって、前記旋回角度の基準γ_０を正しく求めることができない。このため、基準演算部２３は、さらに、旋回体の静止か否かを判定したい注目時刻（注目タイミング）の近傍にある一定数の画像に基づく移動量の分散を求め、前記求めた分散が予め設定した閾値（第４閾値）以下である場合に、前記注目時刻で前記旋回体が静止していると判定し、前記求めた分散が前記第４閾値を超えている場合に、前記注目時刻で前記旋回体が静止していないと判定する。前記第４閾値は、例えば複数のサンプルから予め適宜に設定される。前記注目時刻の近傍にある一定数の画像は、例えば、前記注目時刻の画像およびその前後に時系列に並ぶ５枚や１０枚等の画像である。そして、基準演算部２３は、上述したように、前記第１旋回角度演算部２２で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度の中から、前記基体に対し前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して、前記旋回角度の基準γ_０を求める。図９に示す場合において、旋回体が静止しているか否かを判定した判定結果が図１０に示されており、前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して求めた旋回角度の基準γ_０が図１１に示されている。図１１に示す旋回角度の基準γ_０は、図９に示す旋回角度の基準γ_０に較べ是正されている。

また、上述の実施形態では、撮像部１０６は、前記旋回体の外部に、図２に示す例では、キャブ室１０５の外部に取り付けられているが、前記撮像部１０６は、前記外界を撮像可能に前記旋回体の内部に、例えばキャブ室１０５の内部に取り付けられてもよい。

また、上述の実施形態において、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、例えば、図１に破線で示すように、所定の除外領域を記憶する除外領域記憶部６１を記憶部６に機能的にさらに備え、前記第１旋回角度演算部２２は、前記複数の画像それぞれについて、前記除外領域を除いた当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ、前記除外領域を除いた画像とに基づいて、前記旋回体の第１旋回角度を求めてもよい。これによれば、前記旋回体の第１旋回角度を求める際に当該画像およびこれに隣接して並ぶ画像それぞれから除外領域を除くので、情報処理量が低減できる。

前記時系列に並ぶ複数の画像において、同一位置に同一被写体を写し込んでいる画像領域は、前記第１および第２特徴点間の移動量の算出に寄与せず、このような画像領域が除外領域に設定される。この除外領域の前記被写体は、例えば、前記旋回体が旋回しても前記撮像部１０６によって画像の同一位置に写り込む物体である。特に、上述したように、前記撮像部１０６が前記外界を撮像可能に前記旋回体の内部（図２に示す例ではキャブ室１０５の内部）に取り付けられている場合に、前記旋回体のフレーム（窓枠）、操作レバーおよび床等は、前記旋回体が旋回しても前記撮像部１０６によって画像の同一位置に写り込む物体となり、前記除外領域の前記被写体は、前記旋回体のフレーム（窓枠）、操作レバーおよび床のうちの少なくとも何れかである。これによれば、前記複数の画像において、同一位置に同一被写体を写し込んでいる画像領域を除外領域とするので、前記旋回体の旋回に伴って旋回する物体を写り込んでいる領域が除外できる。

このような除外領域は、例えば、手動で設定され、除外領域記憶部６１に記憶される。例えば、初期設定において、前記撮像部１０６で生成した画像が画像取得部１で取得され、この取得した画像が出力部４に出力される。例えば、出力部４は、表示装置であり、例えば、図１２に示す画像ＳＰが表示される。図１２は、除外領域の手動設定を説明するための図である。そして、オペレータ（ユーザ）は、例えばマウス等の入力部３を用いることによって、除外領域ＡＲとして設定したい領域の外輪郭をマウスカーソルでなぞることによって、前記除外領域を入力する。図１２に示す例では、操作レバーを写し込んだ３個の第１ないし第３画像領域ＡＲ１～ＡＲ３が３個の除外領域ＡＲ１～ＡＲ３として入力されている。そして、このように入力された除外領域ＡＲが除外領域記憶部６１に記憶される。前記初期設定は、前記撮像部１０６を作業機械ＨＳに取り付け、作業機械用旋回角度測定装置Ｄの使用を開始する際に実施される。なお、前記撮像部１０６が作業機械ＨＳに取り付け直されたり、所定の時間が経過したタイミングでも、前記初期設定と同様に、除外領域ＡＲが設定されてもよい。

また、上述では、除外領域ＡＲの設定は、手動で実施されたが、作業機械用旋回角度測定装置Ｄによって前記初期設定等で自動的に実施されてもよい。この場合では、作業機械用旋回角度測定装置Ｄの制御処理部２には、図１に破線で示すように、画像に基づき除外領域を抽出し、前記抽出した除外領域を除外領域記憶部６１に記憶する除外領域抽出部２５が機能的にさらに備えられる。

より具体的には、例えば、除外領域の前記被写体を表す画像（例えば操作レバーの画像等）がテンプレートとして予め用意され、記憶部６に記憶される。そして、除外領域抽出部２５は、前記撮像部１０６で生成した画像を画像取得部１で取得し、この取得した画像から、前記テンプレートと最も一致する領域を、いわゆるテンプレートマッチングによって検索して抽出し、この抽出した領域を前記除外領域として除外領域記憶部６１に記憶する。

あるいは、例えば、上述のテンプレートマッチングに代え、いわゆる幾何形状マッチングが用いられてもよい。この幾何形状マッチングでは、前記幾何形状として例えばエッジが用いられ、前記テンプレートおよび前記画像それぞれからエッジが抽出され、前記テンプレートと前記画像とが前記エッジで比較され、前記テンプレートのエッジと最も一致するエッジを持つ領域が前記画像から前記除外領域として抽出される。

あるいは、例えば、前記画像取得部１は、前記旋回体の旋回中における互いに異なるタイミングｔ１、ｔ２で生成された２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）を取得する。前記除外領域抽出部２５は、前記画像取得部１で取得した２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）のうちの一方の画像、例えばＰＣ（ｔ１）から特徴点（第３特徴点）を抽出し、他方の画像ＰＣ（ｔ２）から、前記一方の画像ＰＣ（ｔ１）から抽出した第３特徴点に対応する特徴点（第４特徴点）を抽出し、前記抽出した、互いに対応する第３特徴点と第４特徴点とを一致させて前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）を重ねた場合に、互いに重なる領域における画素それぞれについて、同じ画素位置同士で前記一方の画像ＰＣ（ｔ１）の画素値と前記他方の画像ＰＣ（ｔ２）の画素値と比較してこれら各画素値が一致する画素を前記除外領域の画素として抽出し、前記抽出した画素で構成される領域を前記除外領域として除外領域記憶部６１に記憶する。前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）において、同一の被写体を写し込んでいる場合には、前記各画素値が一致するため、前記各画素値が比較されている。前記特徴点の抽出や対応点探索には、第１旋回角度演算部２２と同様な手法、例えばＡ－ＫＡＺＥや総当たりマッチングが用いられる。対応点探索後に必要に応じて、第１旋回角度演算部２２で用いたフィルタリング処理が実施されてもよい。前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）をより高い位置精度で重ねるために、第３および第４特徴点を、複数、抽出することが好ましく、また、必要に応じて、前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）のうちの少なくとも一方がアフィン変換される。前記抽出した画素で構成される領域は、前記抽出した画素のうち、互いに連続する画素で構成される領域であり、１または複数となる。除外領域内では、単一色の場合も複数色の場合もあり得ることから、前記互いに連続する画素の各画素値は、同一であっても異なってもよい。なお、予め設定された画素数（例えば１画素や２画素等）だけ離間した画素も１つの領域として纏められてもよい。

図１３は、除外領域の自動設定に関する、前記作業機械用旋回角度測定装置の動作を示すフローチャートである。

この除外領域の自動設定では、図１３において、まず、旋回開始か否かが判定され（Ｓ２１）、この判定の結果、旋回開始ではない場合（Ｎｏ）には、処理が処理Ｓ２１に戻され、一方、旋回開始である場合（Ｙｅｓ）には、撮像部１０６によって画像が生成され、記憶（保存）され（Ｓ２２）、旋回終了か否かが判定される（Ｓ２３）。この判定の結果、旋回終了ではない場合（Ｎｏ）には、処理が処理Ｓ２２に戻され、一方、旋回開始である場合（Ｙｅｓ）には、次に、処理Ｓ２４が実行される。旋回開始および旋回終了は、例えば、前記旋回体に取り付けられた、加速度を検出する加速度センサによって実施される。前記加速度センサで加速度を検出すると旋回開始が判定され、予め設定された時間長、連続して加速度を検出しないと旋回終了が判定される。なお、旋回開始は、操作レバーの操作量の検出値の増加や、ジャイロセンサによる角速度の増加によって検出されてもよく、旋回終了は、操作レバーの操作量の検出値の減少や、ジャイロセンサによる角速度の減少によって検出されてもよい。また、上述の除外領域の自動設定では、前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）が必要であるので、前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）が生成され、記憶されたタイミングで旋回中でも旋回終了が判定されてもよい。

前記処理Ｓ２４では、撮像部１０６は、前記旋回体の旋回中における互いに異なるタイミングｔ１、ｔ２で生成された２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）を出力し、これら２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）が画像取得部１で取得され、記憶部６に記憶される。次に、除外領域抽出部２５は、前記画像取得部１で取得した前記２個の画像ＰＣ（ｔ１）、ＰＣ（ｔ２）に基づいて除外領域ＡＲを抽出し（Ｓ２５）、この抽出した除外領域ＡＲを除外領域記憶部６１に記憶して設定し（Ｓ２６）、本処理を終了する。

また、上述の実施形態では、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、コンピュータに一体的に構成されたが、作業機械用旋回角度測定装置Ｄは、上述の実施形態および上述の変形形態を含めて、通信ネットワークを介して相互に通信可能に接続される作業機械ＨＳ、携帯端末装置および管理サーバを備えたシステムで構成されてもよい。この場合において、作業機械ＨＳは、前記撮像部１０６で生成した動画を、前記通信ネットワークを介して前記管理サーバに送信し、前記管理サーバは、この動画を記憶し、管理する。なお、作業機械ＨＳは、前記撮像部１０６で生成した動画を、前記通信ネットワークを介して前記携帯端末装置に送信し、前記携帯端末装置は、この動画を記憶し、表示可能に構成されてもよい。前記携帯端末装置は、前記管理サーバに対し、前記入力部３および前記出力部４として機能するように構成される。前記管理サーバは、前記画像取得部１、制御処理部２および記憶部６として機能するように構成される。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｄ 作業機械用旋回角度測定装置
ＨＳ 作業機械
１ 画像取得部
２ 制御処理部
３ 入力部
４ 出力部
５ インターフェース部（ＩＦ部）
６ 記憶部
２１ 制御部
２２ 第１旋回角度演算部
２３ 基準演算部
２４ 第２旋回角度演算部
２５ 除外領域抽出部
６１ 除外領域記憶部
１０１ 下部走行体
１０２ アッパーフレーム
１０３ 機械室
１０４ 作業アタッチメント
１０５ キャブ室
１４１ ブーム
１４２ アーム
１４３ 開閉式破砕機

Claims (7)

1. 基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算部と、
   前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求める基準演算部と、
   前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算部で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算部とを備え、
   前記基準演算部は、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた時系列に並ぶ複数の第１旋回角度を近似する、時間に対する角度の直線を、所定の直線近似法を用いることによって求め、前記求めた直線の角度を前記旋回角度の基準として求める、
   作業機械用旋回角度測定装置。
2. 前記所定の作業は、前記外界中における所定の第２箇所に対し左右に前記旋回体を旋回させて実施される作業であり、
   前記外界中における所定の箇所は、前記外界中における所定の第２箇所として推定される、
   請求項１に記載の作業機械用旋回角度測定装置。
3. 前記基準演算部は、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度の中から、前記基体に対し前記旋回体が静止している場合の第１旋回角度を除外して、前記旋回角度の基準を求める、
   請求項１に記載の作業機械用旋回角度測定装置。
4. 所定の除外領域を記憶する除外領域記憶部をさらに備え、
   前記第１旋回角度演算部は、前記複数の画像それぞれについて、前記除外領域を除いた当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ、前記除外領域を除いた画像とに基づいて、前記旋回体の第１旋回角度を求める、
   請求項１に記載の作業機械用旋回角度測定装置。
5. 前記除外領域は、前記複数の画像において、同一位置に同一被写体を写し込んでいる画像領域である、
   請求項４に記載の作業機械用旋回角度測定装置。
6. 基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得工程と、
   前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算工程と、
   前記第１旋回角度演算工程で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求める基準演算工程と、
   前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算工程で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算工程で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算工程とを備え、
   前記基準演算工程は、前記第１旋回角度演算工程で前記複数の画像それぞれについて求めた時系列に並ぶ複数の第１旋回角度を近似する、時間に対する角度の直線を、所定の直線近似法を用いることによって求め、前記求めた直線の角度を前記旋回角度の基準として求める、
   作業機械用旋回角度測定方法。
7. コンピュータを、
   基体と、前記基体に旋回可能に連結された旋回体と、前記旋回体に設けられ、所定の作業を実施可能な作業機構とを備えた作業機械に、前記旋回体の旋回に伴って移動するように設けられた撮像部であって、前記旋回体から見える外界の、時系列に並ぶ複数の画像を生成する前記撮像部で生成した前記複数の画像を取得する画像取得部、
   前記複数の画像それぞれについて、当該画像と当該画像に時系列で前に隣接して並ぶ画像とに基づいて、前記複数の画像における最初の画像での前記基体に対する前記旋回体の位置を基準に、前記旋回体の第１旋回角度を求める第１旋回角度演算部、
   前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた複数の第１旋回角度に基づいて、前記外界中における所定の箇所を旋回角度の基準として求める基準演算部、および、
   前記複数の画像それぞれについて、前記第１旋回角度演算部で当該画像について求めた第１旋回角度と前記基準演算部で求めた基準に基づいて、前記基準に対する前記旋回体の第２旋回角度を求める第２旋回角度演算部、
   として機能させるための作業機械用旋回角度測定プログラムであって、
   前記基準演算部は、前記第１旋回角度演算部で前記複数の画像それぞれについて求めた時系列に並ぶ複数の第１旋回角度を近似する、時間に対する角度の直線を、所定の直線近似法を用いることによって求め、前記求めた直線の角度を前記旋回角度の基準として求める、
   作業機械用旋回角度測定プログラム。

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