JPH10116353A - 施工用移動体の遠隔操作支援画像システム - Google Patents
施工用移動体の遠隔操作支援画像システムInfo
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- JPH10116353A JPH10116353A JP8269940A JP26994096A JPH10116353A JP H10116353 A JPH10116353 A JP H10116353A JP 8269940 A JP8269940 A JP 8269940A JP 26994096 A JP26994096 A JP 26994096A JP H10116353 A JPH10116353 A JP H10116353A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】操作画像に重畳するグラフィック画像の変更が
容易なステレオ式操作支援画像システムを提供する。 【解決手段】遠隔操作で駆動する施工用移動体２の施工
域１に臨ませて所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角
Ｗでステレオ操作画像Iw（左右一対の操作画像IwL及びI
wR）を撮影する撮像機対４（左右一対の撮像機4L及び
4R）を設ける。操作室３に、施工域１内の案内点群の三
次元座標Ｔを入力する案内点入力手段44と、該三次元座
標Ｔに基づき所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角Ｗ
でステレオ案内画像Ig（左右一対の案内画像IgL及び
IgR）を作成する三次元グラフィック手段30と、ステレ
オ操作画像Iw及びステレオ案内画像Igの重畳によりステ
レオ操作支援画像Is（左右一対の操作支援画像IsL及びI
sR）を作成する画像重畳手段36を設け、ステレオ操作支
援画像Isを施工用移動体２の遠隔操作に供する。
容易なステレオ式操作支援画像システムを提供する。 【解決手段】遠隔操作で駆動する施工用移動体２の施工
域１に臨ませて所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角
Ｗでステレオ操作画像Iw（左右一対の操作画像IwL及びI
wR）を撮影する撮像機対４（左右一対の撮像機4L及び
4R）を設ける。操作室３に、施工域１内の案内点群の三
次元座標Ｔを入力する案内点入力手段44と、該三次元座
標Ｔに基づき所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角Ｗ
でステレオ案内画像Ig（左右一対の案内画像IgL及び
IgR）を作成する三次元グラフィック手段30と、ステレ
オ操作画像Iw及びステレオ案内画像Igの重畳によりステ
レオ操作支援画像Is（左右一対の操作支援画像IsL及びI
sR）を作成する画像重畳手段36を設け、ステレオ操作支
援画像Isを施工用移動体２の遠隔操作に供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は施工用移動体の遠隔操作
支援画像システムに関し、とくに撮像機による施工域の
ステレオ操作画像と三次元グラフィックによる該施工域
のステレオ案内画像との重畳によりステレオ操作支援画
像を作成する画像システムに関する。
支援画像システムに関し、とくに撮像機による施工域の
ステレオ操作画像と三次元グラフィックによる該施工域
のステレオ案内画像との重畳によりステレオ操作支援画
像を作成する画像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】人の立入り禁止区域や人に危険が伴う区
域で工事を行う場合に、遠隔操作可能としたブルドー
ザ、パワーショベル、ダンプトラック等の施工用機械
（以下、施工用移動体という。）を用いた遠隔施工が行
われる。例えば雲仙普賢岳周辺のように火山活動の被害
を受け且つ火山活動が継続している区域では、ダム建設
等の災害防止対策工事が遠隔施工で実施されている。
域で工事を行う場合に、遠隔操作可能としたブルドー
ザ、パワーショベル、ダンプトラック等の施工用機械
（以下、施工用移動体という。）を用いた遠隔施工が行
われる。例えば雲仙普賢岳周辺のように火山活動の被害
を受け且つ火山活動が継続している区域では、ダム建設
等の災害防止対策工事が遠隔施工で実施されている。
【０００３】図５は、そのような遠隔施工の一例を示
す。同図を参照するに、施工域１内で駆動させる複数の
施工用移動体２にそれぞれ撮像機５と画像送信機６を取
付け、撮像機５の画像（以下、移動体画像という。）を
遠隔操作室３の画像受信機10へ伝送し、操作室３の操作
員が移動体画像に基づいて施工用移動体２の遠隔操作を
する。撮像機５の一例は、施工用移動体２上にステレオ
方式で固定された一対の撮像機5L及び5Rからなり左右一
対の二眼視立体画像（以下、ステレオ画像という。）を
出力するものである。また同図では、施工域１内に撮像
機４と画像送信機７が取付けられた撮影用移動体13を配
置し、その撮像機４の画像（以下、監視画像という。）
も操作室３へ伝送し、施工用移動体２の遠隔操作及び施
工域１内の施工状況の監視に利用している。監視画像と
してもステレオ画像が利用される。なお各移動体２、13
には衛星航行システム（以下、ＧＰＳという。）による
座標計測手段22が取付けられ、座標計測手段22の計測座
標に基づき操作室３で各移動体２、13の施工域１内での
位置を把握している。図中の符号11はデータ伝送用タワ
ー、符号12は測量用ヘリコプターを示す。
す。同図を参照するに、施工域１内で駆動させる複数の
施工用移動体２にそれぞれ撮像機５と画像送信機６を取
付け、撮像機５の画像（以下、移動体画像という。）を
遠隔操作室３の画像受信機10へ伝送し、操作室３の操作
員が移動体画像に基づいて施工用移動体２の遠隔操作を
する。撮像機５の一例は、施工用移動体２上にステレオ
方式で固定された一対の撮像機5L及び5Rからなり左右一
対の二眼視立体画像（以下、ステレオ画像という。）を
出力するものである。また同図では、施工域１内に撮像
機４と画像送信機７が取付けられた撮影用移動体13を配
置し、その撮像機４の画像（以下、監視画像という。）
も操作室３へ伝送し、施工用移動体２の遠隔操作及び施
工域１内の施工状況の監視に利用している。監視画像と
してもステレオ画像が利用される。なお各移動体２、13
には衛星航行システム（以下、ＧＰＳという。）による
座標計測手段22が取付けられ、座標計測手段22の計測座
標に基づき操作室３で各移動体２、13の施工域１内での
位置を把握している。図中の符号11はデータ伝送用タワ
ー、符号12は測量用ヘリコプターを示す。
【０００４】しかし遠隔施工では、一般の施工で設計形
状等を示すために用いる縄等の指標（以下、丁張とい
う。）の設置が困難であるため、丁張を用いた施工に比
し作業効率が低下し施工品質も劣りがちとなる問題点が
あった。この問題点解決のため、本発明者らは、前記移
動体画像又は監視画像（以下、両者を纏めてステレオ操
作画像という。）上へ、丁張に代る三次元コンピュータ
グラフィックのステレオ設計画像を重畳してステレオ支
援画像とする遠隔施工用の画像システムを開発し、特願
平7-267549号に開示した。以下図６〜図８を参照して同
画像システムを簡単に説明する。
状等を示すために用いる縄等の指標（以下、丁張とい
う。）の設置が困難であるため、丁張を用いた施工に比
し作業効率が低下し施工品質も劣りがちとなる問題点が
あった。この問題点解決のため、本発明者らは、前記移
動体画像又は監視画像（以下、両者を纏めてステレオ操
作画像という。）上へ、丁張に代る三次元コンピュータ
グラフィックのステレオ設計画像を重畳してステレオ支
援画像とする遠隔施工用の画像システムを開発し、特願
平7-267549号に開示した。以下図６〜図８を参照して同
画像システムを簡単に説明する。
【０００５】図６は同画像システムの構成を示し、施工
対象1aのステレオ操作画像Iw（左右一対の操作画像IwL
及びIwRからなる。以下同じ。）を視点Ｖと光軸Ｏと画
角Ｗとに応じて与える撮像機対５（左右一対の撮像機5L
及び5Rからなる。以下同じ。）、ある座標に設計した点
のステレオ設計画像Ie（左右一対の設計画像IeL及びIeR
からなる。以下同じ。）を視点と光軸と画角とに応じて
作成する三次元グラフィック手段30、並びにステレオ操
作画像Iwとステレオ設計画像Ieとを重畳する重畳手段36
を備えてなる。ステレオ設計画像Ieの基になる「ある座
標に設計した点」とは、例えば施工対象1aの掘削位置や
切土・盛土位置、勾配等を示す丁張上の点又は設計図上
の点の群である。図６のグラフィック手段30は、設計さ
れた点の座標を記憶する記憶手段31と、その座標に基づ
き左右のグラフィック画像IkL、IkRを作成するグラフィ
ック作成装置32L、32Rと、グラフィック作成装置32L、3
2Rから同期信号SkL、SkRを入力してステレオ同期信号Se
を出力する左右同期装置33と、グラフィック画像IkL、I
kR及びステレオ同期信号Seから左右の設計画像IeL、I eR
を作成する画像変換機34L、34Rとを有する。また同図の
重畳手段36は、重畳同期手段37と画像合成手段38とを有
する。
対象1aのステレオ操作画像Iw（左右一対の操作画像IwL
及びIwRからなる。以下同じ。）を視点Ｖと光軸Ｏと画
角Ｗとに応じて与える撮像機対５（左右一対の撮像機5L
及び5Rからなる。以下同じ。）、ある座標に設計した点
のステレオ設計画像Ie（左右一対の設計画像IeL及びIeR
からなる。以下同じ。）を視点と光軸と画角とに応じて
作成する三次元グラフィック手段30、並びにステレオ操
作画像Iwとステレオ設計画像Ieとを重畳する重畳手段36
を備えてなる。ステレオ設計画像Ieの基になる「ある座
標に設計した点」とは、例えば施工対象1aの掘削位置や
切土・盛土位置、勾配等を示す丁張上の点又は設計図上
の点の群である。図６のグラフィック手段30は、設計さ
れた点の座標を記憶する記憶手段31と、その座標に基づ
き左右のグラフィック画像IkL、IkRを作成するグラフィ
ック作成装置32L、32Rと、グラフィック作成装置32L、3
2Rから同期信号SkL、SkRを入力してステレオ同期信号Se
を出力する左右同期装置33と、グラフィック画像IkL、I
kR及びステレオ同期信号Seから左右の設計画像IeL、I eR
を作成する画像変換機34L、34Rとを有する。また同図の
重畳手段36は、重畳同期手段37と画像合成手段38とを有
する。
【０００６】使用に際し、図７に示すように、撮像機対
５の視野内の既知座標Ｐにおける視標8aの初期ステレオ
操作画像Iw1（Iw1LとIw1R）を撮像機対５により初期視
点V1と初期光軸O1と一定画角Wwとで撮影し、既知座標Ｐ
の複数の視標8aの初期ステレオ設計画像Ie1（Ie1LとI
e1R）をグラフィック手段30により初期視点V1と初期光
軸O1と任意画角Wxとで作成し、重畳手段36で初期ステレ
オ操作画像Iw1と初期ステレオ設計画像Ie1とを同一向き
で重畳し、グラフィック手段30の任意画角Wxを変化させ
て前記重畳した初期ステレオ操作画像Iw1及び初期ステ
レオ設計画像Ie1の対応視標8aの像を一致させ、一致時
のグラフィック手段30の任意画角Wxを撮像機対応画角We
とする。撮像機対５の視点Ｖ及び光軸Ｏは、例えば施工
用移動体２上の座標計測手段22及び姿勢計測手段23で計
測し、無線送信装置24及び無線受信装置26経由で操作室
３のグラフィック手段30に伝送する（図６参照）。
５の視野内の既知座標Ｐにおける視標8aの初期ステレオ
操作画像Iw1（Iw1LとIw1R）を撮像機対５により初期視
点V1と初期光軸O1と一定画角Wwとで撮影し、既知座標Ｐ
の複数の視標8aの初期ステレオ設計画像Ie1（Ie1LとI
e1R）をグラフィック手段30により初期視点V1と初期光
軸O1と任意画角Wxとで作成し、重畳手段36で初期ステレ
オ操作画像Iw1と初期ステレオ設計画像Ie1とを同一向き
で重畳し、グラフィック手段30の任意画角Wxを変化させ
て前記重畳した初期ステレオ操作画像Iw1及び初期ステ
レオ設計画像Ie1の対応視標8aの像を一致させ、一致時
のグラフィック手段30の任意画角Wxを撮像機対応画角We
とする。撮像機対５の視点Ｖ及び光軸Ｏは、例えば施工
用移動体２上の座標計測手段22及び姿勢計測手段23で計
測し、無線送信装置24及び無線受信装置26経由で操作室
３のグラフィック手段30に伝送する（図６参照）。
【０００７】その後、図８に示すように、施工対象1aの
ステレオ操作画像Iw（IwLとIwR）を撮像機対５により所
定視点Viと所定光軸Oiと一定画角Wwとで撮影し、施工対
象1aのステレオ設計画像Ie（IeLとIeR）をグラフィック
手段30により所定視点Viと所定光軸Oiと撮像機対応画角
Weとで作成し、重畳手段36により施工対象1aのステレオ
操作画像Iwとステレオ設計画像Ieとを重畳してステレオ
支援画像It（左右一対の支援画像ItL及びItRからなる。
以下同じ。）を作成する。ステレオ支援画像Itをステレ
オ画像生成機42へ入力し、例えば1/120秒程度の高速度
で交互に切替えながらディスプレイ14に時分割表示す
る。操作室３の操作員は、ステレオ画像生成機42の画像
切替と同期して左眼及び右眼が交互に閉鎖される液晶シ
ャッター眼鏡16を介してディスプレイ14上のステレオ支
援画像Itを観察することにより、ステレオ支援画像Itを
立体視しながら遠隔操作をする。この画像システムを用
いた遠隔施工では、例えば図８に示すように、丁張が表
示されたステレオ支援画像Itを立体観察しながら作業を
行なえるので、作業の指標が得られると共に作業効率の
向上が期待できる。
ステレオ操作画像Iw（IwLとIwR）を撮像機対５により所
定視点Viと所定光軸Oiと一定画角Wwとで撮影し、施工対
象1aのステレオ設計画像Ie（IeLとIeR）をグラフィック
手段30により所定視点Viと所定光軸Oiと撮像機対応画角
Weとで作成し、重畳手段36により施工対象1aのステレオ
操作画像Iwとステレオ設計画像Ieとを重畳してステレオ
支援画像It（左右一対の支援画像ItL及びItRからなる。
以下同じ。）を作成する。ステレオ支援画像Itをステレ
オ画像生成機42へ入力し、例えば1/120秒程度の高速度
で交互に切替えながらディスプレイ14に時分割表示す
る。操作室３の操作員は、ステレオ画像生成機42の画像
切替と同期して左眼及び右眼が交互に閉鎖される液晶シ
ャッター眼鏡16を介してディスプレイ14上のステレオ支
援画像Itを観察することにより、ステレオ支援画像Itを
立体視しながら遠隔操作をする。この画像システムを用
いた遠隔施工では、例えば図８に示すように、丁張が表
示されたステレオ支援画像Itを立体観察しながら作業を
行なえるので、作業の指標が得られると共に作業効率の
向上が期待できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図５に示すような遠隔
施工では、操作ミス等に起因して、例えば施工用移動体
２が施工域１内の盛土等（図１参照）から転落し又は施
工域１内の所定作業区域から逸脱すること（以下、纏め
て作業区域からの逸脱という。）を避ける必要がある。
施工域１を無人化した遠隔施工では逸脱した施工用移動
体２の復旧が難しく、また予定作業区域からの逸脱は施
工管理上の問題を生じることがあるからである。前記特
願平7-267549号の画像システムにおいて、施工用移動体
２の作業区域を案内点として示すグラフィック画像と操
作画像Iwとの重畳ステレオ支援画像Itが提供できれば、
操作員は作業区域を確認しながら遠隔操作ができるの
で、施工用移動体２の作業区域からの逸脱防止に貢献で
きる。
施工では、操作ミス等に起因して、例えば施工用移動体
２が施工域１内の盛土等（図１参照）から転落し又は施
工域１内の所定作業区域から逸脱すること（以下、纏め
て作業区域からの逸脱という。）を避ける必要がある。
施工域１を無人化した遠隔施工では逸脱した施工用移動
体２の復旧が難しく、また予定作業区域からの逸脱は施
工管理上の問題を生じることがあるからである。前記特
願平7-267549号の画像システムにおいて、施工用移動体
２の作業区域を案内点として示すグラフィック画像と操
作画像Iwとの重畳ステレオ支援画像Itが提供できれば、
操作員は作業区域を確認しながら遠隔操作ができるの
で、施工用移動体２の作業区域からの逸脱防止に貢献で
きる。
【０００９】しかし実際の遠隔施工では、施工域１の地
形等が工事の進捗に応じて変化するので、施工用移動体
２の作業区域もそれに応じて変らざるを得ない。例えば
施工域１内の盛土等（図１参照）から施工用移動体２が
転落するのを防止する場合において、盛土等の形状は一
定ではなく、その形状に応じて施工用移動体２の作業区
域が決まる。従って施工域１内の作業区域を案内点とし
て示す画像は、例えば図６のグラフィック手段30の記憶
手段31に記憶した「設計した点」のような一定の座標に
基づいて作成するのは難しく、施工域１の地形等の変化
に応じて案内点の座標を変更しなければならない。図６
〜図８の従来の画像システムでは、操作画像Iwに重畳さ
せるグラフィック画像を施工域１の地形等に応じて変更
することが難しい。
形等が工事の進捗に応じて変化するので、施工用移動体
２の作業区域もそれに応じて変らざるを得ない。例えば
施工域１内の盛土等（図１参照）から施工用移動体２が
転落するのを防止する場合において、盛土等の形状は一
定ではなく、その形状に応じて施工用移動体２の作業区
域が決まる。従って施工域１内の作業区域を案内点とし
て示す画像は、例えば図６のグラフィック手段30の記憶
手段31に記憶した「設計した点」のような一定の座標に
基づいて作成するのは難しく、施工域１の地形等の変化
に応じて案内点の座標を変更しなければならない。図６
〜図８の従来の画像システムでは、操作画像Iwに重畳さ
せるグラフィック画像を施工域１の地形等に応じて変更
することが難しい。
【００１０】そこで本発明の目的は、操作画像に重畳す
るグラフィック画像の変更が容易なステレオ式操作支援
画像システムを提供するにある。
るグラフィック画像の変更が容易なステレオ式操作支援
画像システムを提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１及び図４の実施例を
参照するに、本発明の施工用移動体の遠隔操作支援画像
システムは、遠隔操作で駆動する施工用移動体２の施工
域１に臨む所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角Ｗで
ステレオ操作画像Iw（左右一対の操作画像IwLとIwR）を
撮影する撮像機対４（左右一対の撮像機4L及び4Rからな
る。以下同じ。）、施工域１内の案内点群の三次元座標
Ｔを入力する案内点入力手段44、案内点群の三次元座標
Ｔに基づき所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角Ｗで
ステレオ案内画像Ig（左右一対の案内画像IgLとIgRから
なる。以下同じ。）を作成する三次元グラフィック手段
30、並びにステレオ操作画像Iwとステレオ案内画像Igと
の重畳によりステレオ操作支援画像Is（左右一対の操作
支援画像IsLとIsRからなる。以下同じ。）を作成する画
像重畳手段36を備えてなる。
参照するに、本発明の施工用移動体の遠隔操作支援画像
システムは、遠隔操作で駆動する施工用移動体２の施工
域１に臨む所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角Ｗで
ステレオ操作画像Iw（左右一対の操作画像IwLとIwR）を
撮影する撮像機対４（左右一対の撮像機4L及び4Rからな
る。以下同じ。）、施工域１内の案内点群の三次元座標
Ｔを入力する案内点入力手段44、案内点群の三次元座標
Ｔに基づき所定視点Ｖから所定光軸Ｏ及び所定画角Ｗで
ステレオ案内画像Ig（左右一対の案内画像IgLとIgRから
なる。以下同じ。）を作成する三次元グラフィック手段
30、並びにステレオ操作画像Iwとステレオ案内画像Igと
の重畳によりステレオ操作支援画像Is（左右一対の操作
支援画像IsLとIsRからなる。以下同じ。）を作成する画
像重畳手段36を備えてなる。
【００１２】撮像機対４の所定視点Ｖは、左撮像機4Lの
撮影位置（VLと表す。）と右撮像機4Rの撮影位置（VRと
表す。）とからなる。撮像機４の所定光軸Ｏは、左撮像
機4Lの撮影向き及びローリング角（両者を纏めてOLと表
す。）と、右撮像機4Rの撮影向き及びローリング角（両
者を纏めてORと表す。）とからなる。撮像機４の所定画
角Ｗは左撮像機4Lと右撮像機4Rとに共通の画角Ｗとす
る。
撮影位置（VLと表す。）と右撮像機4Rの撮影位置（VRと
表す。）とからなる。撮像機４の所定光軸Ｏは、左撮像
機4Lの撮影向き及びローリング角（両者を纏めてOLと表
す。）と、右撮像機4Rの撮影向き及びローリング角（両
者を纏めてORと表す。）とからなる。撮像機４の所定画
角Ｗは左撮像機4Lと右撮像機4Rとに共通の画角Ｗとす
る。
【００１３】また図４を参照するに、三次元グラフィッ
ク手段30の所定視点Ｖは、左案内画像IgLに対する左視
点座標VLと右案内画像IgRに対する右視点座標VRとから
なる。また三次元グラフィック手段30の光軸は、左案内
画像IgLに対する光軸向き及びローリング角OLと、右案
内画像IgRに対する光軸向き及びローリング角ORとから
なる。三次元グラフィック手段30の画角は左案内画像I
gLと右案内画像IgRとに共通の画角Ｗとする。
ク手段30の所定視点Ｖは、左案内画像IgLに対する左視
点座標VLと右案内画像IgRに対する右視点座標VRとから
なる。また三次元グラフィック手段30の光軸は、左案内
画像IgLに対する光軸向き及びローリング角OLと、右案
内画像IgRに対する光軸向き及びローリング角ORとから
なる。三次元グラフィック手段30の画角は左案内画像I
gLと右案内画像IgRとに共通の画角Ｗとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１、図３(ａ)及び図４は、施工
域１内の盛土上で駆動する施工用移動体２の遠隔施工に
本発明を適用した実施例を示す。撮像機対4L、4Rは、例
えば撮影用移動体13（図５参照）に取付けて盛土等の作
業状況が撮影可能な位置へ移動させる。撮像機対４の所
定視点Ｖ即ち各撮像機4L、4Rの撮影位置VL、VRを移動体
13上の座標計測手段20で計測し、撮像機４の所定光軸Ｏ
即ち各撮像機4L、4Rの撮影向き及びローリング角OL、OR
を移動体13上の姿勢計測手段23で計測する。座標計測手
段20の一例はＧＰＳ利用の座標計測装置又は三次元測量
用プリズムであり、姿勢計測手段23の一例は角度計測装
置である。撮像機対４の一例は２台のＣＣＤカメラであ
り、その画角は撮像機対４に固有とするか又は遠隔操作
で調整可能とする。撮像機対４の出力するステレオ操作
画像Iwは画像送信機７及び画像受信機10経由で操作室３
へ伝送する。
域１内の盛土上で駆動する施工用移動体２の遠隔施工に
本発明を適用した実施例を示す。撮像機対4L、4Rは、例
えば撮影用移動体13（図５参照）に取付けて盛土等の作
業状況が撮影可能な位置へ移動させる。撮像機対４の所
定視点Ｖ即ち各撮像機4L、4Rの撮影位置VL、VRを移動体
13上の座標計測手段20で計測し、撮像機４の所定光軸Ｏ
即ち各撮像機4L、4Rの撮影向き及びローリング角OL、OR
を移動体13上の姿勢計測手段23で計測する。座標計測手
段20の一例はＧＰＳ利用の座標計測装置又は三次元測量
用プリズムであり、姿勢計測手段23の一例は角度計測装
置である。撮像機対４の一例は２台のＣＣＤカメラであ
り、その画角は撮像機対４に固有とするか又は遠隔操作
で調整可能とする。撮像機対４の出力するステレオ操作
画像Iwは画像送信機７及び画像受信機10経由で操作室３
へ伝送する。
【００１５】図１の案内点入力手段44は、ステレオ操作
画像Iw上に案内点群の二次元座標T0を入力する座標入力
手段45と、ステレオ操作画像Iw上の任意点の二次元座標
から施工域１内の三次元座標を算出するステレオ画像計
測法の変換パラメタ50と、前記案内点群の二次元座標T0
及び前記変換パラメタ50から該案内点群の三次元座標Ｔ
を算出する座標算出手段52とを有する。ステレオ画像計
測法とはステレオ画像上の対象の像の二次元座標から該
対象の三次元座標を求める座標計測方法であり、施工域
１内の三次元座標が既知の複数の基準対象に対するステ
レオ画像上の二次元座標を検出することによりステレオ
画像計測法の変換パラメタ50が求められる。本発明者ら
は無人施工域で変換パラメタ50を正確に同定する方法を
開発し特開平8-101035号公報に開示した。例えば同公報
の方法で同定した変換パラメタ50を本発明で利用するこ
とができる。変換パラメタ50は座標算出手段52に接続さ
れた記憶手段49へ記憶する。
画像Iw上に案内点群の二次元座標T0を入力する座標入力
手段45と、ステレオ操作画像Iw上の任意点の二次元座標
から施工域１内の三次元座標を算出するステレオ画像計
測法の変換パラメタ50と、前記案内点群の二次元座標T0
及び前記変換パラメタ50から該案内点群の三次元座標Ｔ
を算出する座標算出手段52とを有する。ステレオ画像計
測法とはステレオ画像上の対象の像の二次元座標から該
対象の三次元座標を求める座標計測方法であり、施工域
１内の三次元座標が既知の複数の基準対象に対するステ
レオ画像上の二次元座標を検出することによりステレオ
画像計測法の変換パラメタ50が求められる。本発明者ら
は無人施工域で変換パラメタ50を正確に同定する方法を
開発し特開平8-101035号公報に開示した。例えば同公報
の方法で同定した変換パラメタ50を本発明で利用するこ
とができる。変換パラメタ50は座標算出手段52に接続さ
れた記憶手段49へ記憶する。
【００１６】図１の座標入力手段45は、ステレオ操作画
像Iw用の左右一対のフレームメモリ47L、47Rと、フレー
ムメモリ47L、47Rの内容を表示するモニタ46aと、モニ
タ46aに表示されたステレオ操作画像Iw上に案内点群の
位置を指示するライトペン等の座標指示手段46bと、指
示された案内点群の二次元座標を検出する座標検出手段
48とを有する。座標指示手段46bから入力された案内点
群の位置指示はフレームメモリ47L、47R経由で座標検出
手段48へ送られ、座標検出手段48がステレオ操作画像Iw
上の案内点群の二次元座標T0を検出する。座標算出手段
52は、検出された案内点群の二次元座標T0とステレオ画
像計測法の変換パラメタ50とに基づいて該案内点群の三
次元座標Ｔを算出し、三次元グラフィック手段30へ出力
する。
像Iw用の左右一対のフレームメモリ47L、47Rと、フレー
ムメモリ47L、47Rの内容を表示するモニタ46aと、モニ
タ46aに表示されたステレオ操作画像Iw上に案内点群の
位置を指示するライトペン等の座標指示手段46bと、指
示された案内点群の二次元座標を検出する座標検出手段
48とを有する。座標指示手段46bから入力された案内点
群の位置指示はフレームメモリ47L、47R経由で座標検出
手段48へ送られ、座標検出手段48がステレオ操作画像Iw
上の案内点群の二次元座標T0を検出する。座標算出手段
52は、検出された案内点群の二次元座標T0とステレオ画
像計測法の変換パラメタ50とに基づいて該案内点群の三
次元座標Ｔを算出し、三次元グラフィック手段30へ出力
する。
【００１７】三次元グラフィック手段30は、案内点群の
三次元座標Ｔと、一対の視点座標すなわち所定視点Ｖ
と、一対の光軸向き及びローリング角すなわち所定光軸
Ｏと、所定画角Ｗとに基づき、ステレオ案内画像Igを作
成する。撮像機対４の所定視点Ｖ及び所定光軸Ｏの信号
は、例えば無線式又は有線式の送信装置24及び受信装置
26経由で三次元グラフィック手段30へ伝送する。ステレ
オ案内画像Igの画角をステレオ操作画像Iwの画角と一致
させるため、図６の場合と同様に、初期処理において三
次元グラフィック手段30の画角を撮像機対４の所定画角
Ｗに一致させることができる。図４は、画像重畳手段36
が撮像機４によるステレオ操作画像Iwと三次元グラフィ
ック手段30によるステレオ案内画像Igとを重畳し、ステ
レオ操作支援画像Isを作成することを示す。三次元グラ
フィック手段30及び画像重畳手段36は、図６の例と同じ
構成とすることができる。
三次元座標Ｔと、一対の視点座標すなわち所定視点Ｖ
と、一対の光軸向き及びローリング角すなわち所定光軸
Ｏと、所定画角Ｗとに基づき、ステレオ案内画像Igを作
成する。撮像機対４の所定視点Ｖ及び所定光軸Ｏの信号
は、例えば無線式又は有線式の送信装置24及び受信装置
26経由で三次元グラフィック手段30へ伝送する。ステレ
オ案内画像Igの画角をステレオ操作画像Iwの画角と一致
させるため、図６の場合と同様に、初期処理において三
次元グラフィック手段30の画角を撮像機対４の所定画角
Ｗに一致させることができる。図４は、画像重畳手段36
が撮像機４によるステレオ操作画像Iwと三次元グラフィ
ック手段30によるステレオ案内画像Igとを重畳し、ステ
レオ操作支援画像Isを作成することを示す。三次元グラ
フィック手段30及び画像重畳手段36は、図６の例と同じ
構成とすることができる。
【００１８】図３(Ａ)及び図４は、盛土の法肩に沿った
案内点群（以下、法肩案内点群という。）を表示したス
テレオ操作支援画像Isの一例を示す。このようなステレ
オ案内画像Igを作成する場合は、法肩案内点群の三次元
座標Ｔを三次元グラフィック手段30へ入力する。即ち図
１で説明するに、モニタ46aに表示されたステレオ操作
画像Iw上で盛土法肩の位置を座標指示手段46bで指示す
ることにより法肩案内点群の二次元座標を入力し、座標
検出手段52で法肩案内点群の二次元座標T0を検出し、そ
の二次元座標T0と変換パラメタ50とから座標算出手段52
で法肩案内点群の三次元座標Ｔを算出する。なお図示例
のステレオ案内画像Igは、法肩案内点群を所定厚さで所
定高さの壁板状案内点群として表示している。この場合
は、座標算出手段52に所定厚さ及び所定高さを記憶し、
座標算出手段52により法肩案内点群の二次元座標T0と変
換パラメタ50と前記所定厚さ及び所定高さとから壁板状
案内点群の三次元座標Ｔを算出し、その三次元座標を三
次元グラフィック手段30へ出力する。但し案内点群の像
の形や大きさは図示例に限定されない。
案内点群（以下、法肩案内点群という。）を表示したス
テレオ操作支援画像Isの一例を示す。このようなステレ
オ案内画像Igを作成する場合は、法肩案内点群の三次元
座標Ｔを三次元グラフィック手段30へ入力する。即ち図
１で説明するに、モニタ46aに表示されたステレオ操作
画像Iw上で盛土法肩の位置を座標指示手段46bで指示す
ることにより法肩案内点群の二次元座標を入力し、座標
検出手段52で法肩案内点群の二次元座標T0を検出し、そ
の二次元座標T0と変換パラメタ50とから座標算出手段52
で法肩案内点群の三次元座標Ｔを算出する。なお図示例
のステレオ案内画像Igは、法肩案内点群を所定厚さで所
定高さの壁板状案内点群として表示している。この場合
は、座標算出手段52に所定厚さ及び所定高さを記憶し、
座標算出手段52により法肩案内点群の二次元座標T0と変
換パラメタ50と前記所定厚さ及び所定高さとから壁板状
案内点群の三次元座標Ｔを算出し、その三次元座標を三
次元グラフィック手段30へ出力する。但し案内点群の像
の形や大きさは図示例に限定されない。
【００１９】図４を参照するに、画像重畳手段36で作成
したステレオ操作支援画像Isをステレオ画像生成機42へ
入力し、例えばディスプレイ14上に時分割表示する。操
作員はディスプレイ14上に表示されたステレオ操作支援
画像Isを液晶シャッター眼鏡16を介して立体視する。ス
テレオ画像生成機42、ディスプレイ14及び液晶シャッタ
ー眼鏡16は従来技術に属するものである。本発明によれ
ば、ステレオ案内画像Igの変更が必要な場合に、案内点
入力手段45から案内点群の三次元座標Ｔを入力すること
により、その変更が簡単にできる。例えば図４のように
盛土上で駆動する施工用移動体２を遠隔操作する場合に
おいて、進捗に応じて盛土の形状等が変化しても法肩案
内点群の座標を適宜入力することにより常に法肩案内点
群の明示された操作支援画像Isが提供できるので、操作
ミス等に起因する施工用移動体２の盛土からの転落その
他作業区域からの逸脱の防止が期待できる。
したステレオ操作支援画像Isをステレオ画像生成機42へ
入力し、例えばディスプレイ14上に時分割表示する。操
作員はディスプレイ14上に表示されたステレオ操作支援
画像Isを液晶シャッター眼鏡16を介して立体視する。ス
テレオ画像生成機42、ディスプレイ14及び液晶シャッタ
ー眼鏡16は従来技術に属するものである。本発明によれ
ば、ステレオ案内画像Igの変更が必要な場合に、案内点
入力手段45から案内点群の三次元座標Ｔを入力すること
により、その変更が簡単にできる。例えば図４のように
盛土上で駆動する施工用移動体２を遠隔操作する場合に
おいて、進捗に応じて盛土の形状等が変化しても法肩案
内点群の座標を適宜入力することにより常に法肩案内点
群の明示された操作支援画像Isが提供できるので、操作
ミス等に起因する施工用移動体２の盛土からの転落その
他作業区域からの逸脱の防止が期待できる。
【００２０】こうして本発明の目的である「操作画像に
重畳するグラフィック画像の変更が容易なステレオ式操
作支援画像システム」の提供が達成できる。
重畳するグラフィック画像の変更が容易なステレオ式操
作支援画像システム」の提供が達成できる。
【００２１】
【実施例】図２及び図３(Ｂ)は、施工用移動体２を所定
移動計画線分上で移動させる場合に、その移動計画線分
を案内点群として表示した本発明の実施例を示す。コン
クリートダムの施工等では、打設コンクリートの仕上り
品質を確保するため固化前のコンクリート上で締固め用
の施工用移動体（以下、締固めローラという。）を転が
す作業（以下、転圧作業という。）が不可欠である。転
圧作業は、締固めローラをコンクリート打設後の所定移
動計画線分（線分の集合としての曲線を含む。以下同
じ）上で所定回数往復させて該移動計画線分上のローラ
幅の帯状域（以下、ローラ加圧域という。）を転圧し、
続いて締固めローラを隣接移動計画線分上へ移動させ且
つ隣接移動計画線分上で再度締固めローラを所定回数往
復させて隣接移動計画線分上のローラー加圧域を転圧
し、前記所定回数の往復移動と隣接移動計画線分への移
動とを繰返す作業である。転圧作業はコンクリート品質
を確保する重要な工程であるため、同一移動計画線分上
での締固めローラの往復回数、隣接するローラ加圧域の
重なり幅等が施工管理の対象とされている。しかし遠隔
施工では、締固めローラを同一移動計画線分上で移動さ
せる操作や所定重なり幅の隣接移動計画線分上へ移動さ
せる操作が難しい場合があり、締固めローラが所定移動
計画線分から逸脱し易く、所望のコンクリート品質が確
保できない虞がある。移動計画線分を案内画像として表
示できれば、締固めローラの移動計画線分からの逸脱防
止を図り、施工品質の向上も期待できる。
移動計画線分上で移動させる場合に、その移動計画線分
を案内点群として表示した本発明の実施例を示す。コン
クリートダムの施工等では、打設コンクリートの仕上り
品質を確保するため固化前のコンクリート上で締固め用
の施工用移動体（以下、締固めローラという。）を転が
す作業（以下、転圧作業という。）が不可欠である。転
圧作業は、締固めローラをコンクリート打設後の所定移
動計画線分（線分の集合としての曲線を含む。以下同
じ）上で所定回数往復させて該移動計画線分上のローラ
幅の帯状域（以下、ローラ加圧域という。）を転圧し、
続いて締固めローラを隣接移動計画線分上へ移動させ且
つ隣接移動計画線分上で再度締固めローラを所定回数往
復させて隣接移動計画線分上のローラー加圧域を転圧
し、前記所定回数の往復移動と隣接移動計画線分への移
動とを繰返す作業である。転圧作業はコンクリート品質
を確保する重要な工程であるため、同一移動計画線分上
での締固めローラの往復回数、隣接するローラ加圧域の
重なり幅等が施工管理の対象とされている。しかし遠隔
施工では、締固めローラを同一移動計画線分上で移動さ
せる操作や所定重なり幅の隣接移動計画線分上へ移動さ
せる操作が難しい場合があり、締固めローラが所定移動
計画線分から逸脱し易く、所望のコンクリート品質が確
保できない虞がある。移動計画線分を案内画像として表
示できれば、締固めローラの移動計画線分からの逸脱防
止を図り、施工品質の向上も期待できる。
【００２２】図２の実施例では、施工域１における施工
用移動体２の位置座標を計測する座標計測手段22a及び2
2bを案内点入力手段44に接続させて設けている。また同
図の案内点入力手段44は、施工用移動体２の案内方位Ｄ
を入力する方位入力手段54と、座標計測手段22a及び22b
が計測する位置座標Ｒ及び案内方位Ｄから案内点群の三
次元座標Ｔを算出する座標算出手段55とを有する。座標
計測手段22a及び22bの一例はＧＰＳ利用による座標計測
装置であり、その場合は計測装置22bで地表既知座標の
操作室３の三次元座標を計測し、同時に計測装置22aで
移動体３の三次元座標を計測し、両計測装置22a、22bの
計測値から相対測位法で操作室３から施工用移動体２に
至る三次元ベルトルを求め、操作室３の既知座標と前記
三次元ベクトルとから施工用移動体２の位置座標Ｒを算
出する。但し座標計測手段22はＧＰＳ計測に限定され
ず、例えば操作室３に設けた自動追尾式トータルステー
ション等の測量機器とすることができる。
用移動体２の位置座標を計測する座標計測手段22a及び2
2bを案内点入力手段44に接続させて設けている。また同
図の案内点入力手段44は、施工用移動体２の案内方位Ｄ
を入力する方位入力手段54と、座標計測手段22a及び22b
が計測する位置座標Ｒ及び案内方位Ｄから案内点群の三
次元座標Ｔを算出する座標算出手段55とを有する。座標
計測手段22a及び22bの一例はＧＰＳ利用による座標計測
装置であり、その場合は計測装置22bで地表既知座標の
操作室３の三次元座標を計測し、同時に計測装置22aで
移動体３の三次元座標を計測し、両計測装置22a、22bの
計測値から相対測位法で操作室３から施工用移動体２に
至る三次元ベルトルを求め、操作室３の既知座標と前記
三次元ベクトルとから施工用移動体２の位置座標Ｒを算
出する。但し座標計測手段22はＧＰＳ計測に限定され
ず、例えば操作室３に設けた自動追尾式トータルステー
ション等の測量機器とすることができる。
【００２３】コンクリートを打込み、ブルドーザで敷均
し作業を行った後、締固めローラをコンクリート上の初
期位置へ移動させる。例えばこの初期位置の位置座標Ｒ
を座標計測手段22で計測して座標算出手段55へ入力す
る。他方、所定移動計画線分の方位を案内方位Ｄとして
方位入力手段54から座標算出手段55へ入力する。座標算
出手段55は位置座標Ｒと案内方位Ｄとに基づいて所定移
動計画線分上の三次元座標Ｔを算出し、該三次元座標Ｔ
を三次元グラフィック手段30に出力する。三次元グラフ
ィック手段30は三次元座標Ｔに基づいて所定移動計画線
分のステレオ案内画像Igを作成し、そのステレオ案内画
像Igとステレオ操作画像Iwとから画像重畳手段36がステ
レオ操作支援画像Isを作成する。
し作業を行った後、締固めローラをコンクリート上の初
期位置へ移動させる。例えばこの初期位置の位置座標Ｒ
を座標計測手段22で計測して座標算出手段55へ入力す
る。他方、所定移動計画線分の方位を案内方位Ｄとして
方位入力手段54から座標算出手段55へ入力する。座標算
出手段55は位置座標Ｒと案内方位Ｄとに基づいて所定移
動計画線分上の三次元座標Ｔを算出し、該三次元座標Ｔ
を三次元グラフィック手段30に出力する。三次元グラフ
ィック手段30は三次元座標Ｔに基づいて所定移動計画線
分のステレオ案内画像Igを作成し、そのステレオ案内画
像Igとステレオ操作画像Iwとから画像重畳手段36がステ
レオ操作支援画像Isを作成する。
【００２４】なお図３(Ｂ)のステレオ案内画像Igは、案
内点群をローラ幅の帯状案内点群として表している。同
図のようなステレオ案内画像Igを作成する場合は、座標
算出手段55にローラ幅を記憶し、上記方法で算出した所
定移動計画線分の三次元座標と該ローラ幅とから帯状案
内点群の三次元座標Ｔを算出する。
内点群をローラ幅の帯状案内点群として表している。同
図のようなステレオ案内画像Igを作成する場合は、座標
算出手段55にローラ幅を記憶し、上記方法で算出した所
定移動計画線分の三次元座標と該ローラ幅とから帯状案
内点群の三次元座標Ｔを算出する。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の施工用移動
体の遠隔操作支援画像システムは、撮像機対で撮影した
施工域のステレオ操作画像と、案内点入力手段から入力
した案内点群の三次元座標に基づき三次元グラフィック
手段が作成したステレオ案内画像との重畳によりステレ
オ操作支援画像を作成するので、次の顕著な効果を奏す
る。
体の遠隔操作支援画像システムは、撮像機対で撮影した
施工域のステレオ操作画像と、案内点入力手段から入力
した案内点群の三次元座標に基づき三次元グラフィック
手段が作成したステレオ案内画像との重畳によりステレ
オ操作支援画像を作成するので、次の顕著な効果を奏す
る。
【００２６】(イ)案内点入力手段から案内点群の座標を
入力するだけで、ステレオ操作画像に重畳するステレオ
案内画像を比較的簡単に変更できる。 (ロ)施工用移動体の作業区域が工事の進捗に応じて変化
する場合でも、その作業区域が明示されたステレオ操作
支援画像を遠隔操作員に提供できるので、操作ミス等に
起因する作業区域からの逸脱事故の発生防止が期待でき
る。 (ハ)施工用移動体を所定移動計画線分上で移動させる場
合に、その移動計画線分を明示したステレオ操作支援画
像が提供できるので、遠隔施工における施工品質の向上
が期待できる。
入力するだけで、ステレオ操作画像に重畳するステレオ
案内画像を比較的簡単に変更できる。 (ロ)施工用移動体の作業区域が工事の進捗に応じて変化
する場合でも、その作業区域が明示されたステレオ操作
支援画像を遠隔操作員に提供できるので、操作ミス等に
起因する作業区域からの逸脱事故の発生防止が期待でき
る。 (ハ)施工用移動体を所定移動計画線分上で移動させる場
合に、その移動計画線分を明示したステレオ操作支援画
像が提供できるので、遠隔施工における施工品質の向上
が期待できる。
【図１】は、本発明の一実施例の説明図である
【図２】は、本発明の他の実施例の説明図である。
【図３】は、ステレオ操作支援画像の説明図である。
【図４】は、本発明による画像重畳方法の説明図であ
る。
る。
【図５】は、遠隔施工の説明図である。
【図６】は、従来技術の画像システムの説明図である
【図７】は、従来の画像システムの画角決定方法の説明
図である
図である
【図８】は、従来の画像システムにおける画像重畳方法
の説明図である
の説明図である
１…施工域 1a…施工対象 ２…施工用移動体 ３…操作室 ４、５…撮像機 ６、７…画像送信機 8a…視標 10…画像受信機 11…データ伝送用タワー 12…測量用ヘリコプター 13…撮影用移動体 14…ディスプレイ 16…液晶シャッター眼鏡 20、22…座標計測手段 23…姿勢計測手段 24…無線送信装置 26…無線受信装置 30…三次元グラフィック手段 31…記憶手段 32…グラフィック作成手段 33…左右同期手段 34…画像変換機 36…重畳手段 37…重畳同期手段 38…画像合成手段 40…録画・再生手段 42…ステレオ画像生成機 44…案内点入力手段 45…座標入力手段 46a…モニタ 46b…座標指示手段 47…フレームメモリ 48…座標検出手段 49…記憶手段 50…変換パラメタ 52…座標算出手段 54…方位入力手段 55…座標算出手段 Iw…ステレオ操作画像 Ie…ステレオ設計画像 Ik…グラフィック画像 It…ステレオ支援画像 Ig…ステレオ案内画像 Is…ステレオ操作支援画像 Ｖ…視点 Ｏ…光軸 Ｐ…視標の座標 Ｗ…画角 Ww…一定画角 We…撮像機対応画角 Wx…任意画角 Sk…同期信号 Se…ステレオ同期信号 Sw…ステレオ撮影同期信号 Ｒ…移動体の座標 Ｄ…案内方位 T0…案内点群の二次元座標 Ｔ…案内点群の三次元座標。
Claims (4)
- 【請求項１】遠隔操作で駆動する施工用移動体の施工域
に臨む所定視点から所定光軸及び所定画角でステレオ操
作画像を撮影する撮像機対、施工域内の案内点群の三次
元座標を入力する案内点入力手段、前記案内点群の三次
元座標に基づき前記所定視点から前記所定光軸及び所定
画角でステレオ案内画像を作成する三次元グラフィック
手段、並びに前記ステレオ操作画像と前記ステレオ案内
画像との重畳によりステレオ操作支援画像を作成する画
像重畳手段を備えてなる施工用移動体の遠隔操作支援画
像システム。 - 【請求項２】請求項１の画像システムにおいて、前記案
内点入力手段に、前記ステレオ操作画像上へ案内点群の
二次元座標を入力する座標入力手段と、前記ステレオ操
作画像上の任意点の二次元座標から施工域内の三次元座
標を算出するステレオ画像計測法の変換パラメタと、前
記案内点群の二次元座標及び前記変換パラメタから該案
内点群の三次元座標を算出する座標算出手段とを設けて
なる施工用移動体の遠隔操作支援画像システム。 - 【請求項３】請求項１の画像システムにおいて、施工域
における施工用移動体の位置座標を計測する座標計測手
段を前記案内点入力手段に接続させて設け、前記案内点
入力手段に、前記移動体の案内方位を入力する方位入力
手段と、前記座標計測手段が計測する位置座標及び前記
案内方位から前記案内点群の三次元座標を算出する座標
算出手段とを設けてなる施工用移動体の遠隔操作支援画
像システム。 - 【請求項４】請求項３の画像システムにおいて、前記座
標計測手段を衛星航行システムによる座標計測装置とし
てなる施工用移動体の遠隔操作支援画像システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26994096A JP3344902B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 施工用移動体の遠隔操作支援画像システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26994096A JP3344902B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 施工用移動体の遠隔操作支援画像システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116353A true JPH10116353A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3344902B2 JP3344902B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=17479329
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26994096A Expired - Fee Related JP3344902B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 施工用移動体の遠隔操作支援画像システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3344902B2 (ja) |
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- 1996-10-11 JP JP26994096A patent/JP3344902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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