JP2018154464A - 塵芥収集車およびこれに装備された人物認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塵芥収集車１００の塵芥投入口４の上方にカメラ７を配設し、撮影した画像のデータを画像処理ユニット８（画像処理装置）に入力して、塵芥投入口４近傍の人物Ｈを より正確に認識できるようにする。【解決手段】画像処理ユニット８では、画像における物体像の特徴データを、人物の頭部の特徴データと比較して、物体像が人物の頭部を表すものか否か判定する（ステップＳ３〜Ｓ５：人物識別部）。そして、人物の頭部を表す物体像が塵芥投入口近傍の所定エリアに入っているか否か判定する（ステップＳ６：人物位置判定部）。人物の頭部の特徴データには、例えば帽子やヘルメットなど装着物の大きさ、位置および形状を含める。【選択図】図６

Description

本発明は、塵芥収集車の塵芥投入口の近傍に居る作業者などを、画像処理技術によって認識するようにした人物認識装置に係り、特にカメラによって上方から撮影した画像における人物の認識に係る。

従来より塵芥収集車においては、車台の後部に設けられた塵芥投入箱内に塵芥積込装置が装備されており、その塵芥投入箱内に塵芥投入口から投入される塵芥を回転板や積込板などによって掻き込んで、塵芥収容箱に積み込むようになっている。また、そうして塵芥投入口に塵芥を投入する作業者などが、不注意によって塵芥積込装置に巻き込まれることを防止するために、塵芥投入口の近傍の人物を監視する監視システムが種々、提案されている。

例えば特許文献１に記載の監視システムでは、塵芥投入箱の後方上部に撮像手段としてのカメラを配設し、下方の塵芥投入口およびその後方を撮影するようにしている。そして、塵芥積込装置の作動中に前記のカメラによって撮影した画像のデータを画像処理装置に送信し、この画像において予め設定されている進入禁止領域内に人物が侵入したと判定すれば、塵芥積込装置の作動を停止させるようにしている。

特許第４２８３５６８号公報

ところで、前記従来例の監視システムにおいては、塵芥投入口の上方にカメラを配設し、その撮像レンズの光軸を鉛直下向きから後方に振り向けているので、同文献の図４〜６などに表れているように後方の人物の頭部だけでなく、その顔も画像に表れるようになる。このように画像に人物の顔が表れていて、特徴的な目、鼻、口の形状や位置関係などがはっきりしていれば、比較的容易に人物であることを認識できる。

但し、そのように光軸を後方に振り向けるほど、例えば朝夕の強い日射しが撮像レンズに入射してしまい、画像のコントラストが低下するおそれがある。また、撮像レンズに雨や雪が付着しやすくなるので、これらの付着物によって視野が遮られる懸念もある。そこで、これらの不具合を避けるために撮像レンズの光軸は、できるだけ下向きにすることが望ましい。

しかしながら、そうして撮像レンズを下向きにした場合には、カメラの視野が後方には狭くなってしまい、塵芥投入口の近傍を殆ど真上から見下ろすことになるので、そこに居る人物の顔が画像に表れ難くなってしまう。すなわち、人物を上から見下ろした画像では、目、鼻、口の形状や位置関係などがはっきりしないため、人物であることを認識するのが難しくなるのである。

そこで、その場合には例えば頭部の大きさや頭髪の状態などによって、人物であることを認識せざるを得ないが、塵芥の積み込みを行う作業者は、例えば雨の日などに帽子をかぶったり、フード付きの雨合羽を着用したりすることがある。また、作業者はヘルメットを着用していることもあり、このような場合は人物であることの認識に誤りを生じるおそれがある。

本発明は、そのような塵芥収集車に特有の事情に着目してなされたものであり、塵芥投入口の上方に配設したカメラによって撮影した画像に基づいて、人物をより正確に認識できるようにすることを目的とする。

本発明の人物認識装置は、塵芥収集車の塵芥投入口の上方にカメラを配設し、このカメラによって撮影された画像のデータを画像処理装置に入力して、塵芥投入口近傍の人物を認識するようにしたものを対象とする。

そして、前記画像処理装置には、前記画像における物体像の特徴データを人物の頭部の特徴データと比較して、物体像が人物の頭部を表すものか否か判定する人物識別部と、この人物識別部によって人物の頭部を表すと判定された物体像が、塵芥投入口近傍の所定エリアに入っているか否か判定する人物位置判定部と、が備えられ、前記人物の頭部の特徴データに、頭部への装着物の大きさ、位置および形状が含まれていることを特徴とする。

前記構成の人物認識装置では、塵芥投入口の上方に配設されたカメラによって、下方の塵芥投入口近傍の人物が撮影され、その画像のデータを入力した画像処理装置の人物識別部により、画像中の物体像の特徴データが人物の頭部の特徴データと比較される。この頭部の特徴データは、予め多種多様な人物の頭部を上方から撮影した画像において、頭部全体の大きさや形状以外に例えば頭髪の状態などの特徴を抽出したものである。

そして、本発明ではさらに前記頭部の特徴データに、例えば帽子やヘルメット、雨具のフードなど、頭部への装着物の大きさ、位置および形状が含まれている。このことで、塵芥の積み込みを行う作業者が帽子や雨合羽のフードをかぶっていたり、或いはヘルメットを着用していたりしても、それら装着物についての特徴に基づいて、物体像が人物であると判定できる。

つまり、カメラが人物を見下ろすように配置されている場合に、その頭髪の状態などだけでなく、予め想定される頭部への装着物の特徴によって人物であることを認識できる。よって、そうして人物を表すと判定された物体像について、塵芥投入口近傍の所定エリアに入っていると判定すれば、塵芥積込装置の作動を停止させることによって安全性の確保が図られる。

好ましくは前記頭部の特徴データに、前記のように頭部への装着物を含めるだけでなく、作業者が顔に装着すると想定されるもの（顔への装着物）の大きさ、位置および形状も含めることであり、具体的には眼鏡およびマスクが挙げられる。すなわち、上述したようにカメラの撮像レンズを下向きにすると、人物の顔が画像に表れ難くなり、目、鼻、口の情報に基づいて人物であると判定し難くなる。

しかしながら、眼鏡やマスクなどは、顔面から前方に突出するようにして装着されるので、上方から撮影した画像にもはっきりと表れる。しかも、例えば眼鏡であれば、その個々のデザインは異なっていても、これを上方から撮影した画像においては概ね扁平な左右に延びる帯状になるので、これが装着されている場合には、人物であると判定し易いからである。

より好ましいのは、そのようにして頭部の特徴データの条件を満たした物体像を、仮に頭部を表すと判定（仮判定）した上で、この物体像の移動速度を算出し、移動速度が予め設定した閾値以下であるときに初めて、頭部を表すものと判定（本判定）することである。こうすれば、作業者によって塵芥投入口に放り込まれるゴミ袋との移動速度の違いによって、このゴミ袋と人物の頭部とを識別することができる。

見方を変えると本発明は、前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の人物認識装置が装備された塵芥収集車である。すなわち、前記塵芥投入口は、塵芥収集車の後部に設けられた塵芥投入箱の背面に開口し、この塵芥投入箱内には、塵芥収容箱に塵芥を積み込み可能な塵芥積込装置が装備されている。そして、上述したように画像処理装置によって、塵芥投入口近傍の所定エリアに人物が居ると判定された場合に、前記塵芥積込装置の作動が緊急停止装置によって停止されるようになっている。

本発明に係る塵芥収集車の人物認識装置によれば、塵芥投入口の近傍を上方から見下ろすようにして撮影し、画像処理技術によって人物の頭部であることを判定する。すなわち、画像における物体像の特徴データを、頭部の大きさや頭髪の状態だけでなく、例えば帽子や雨具のフードなどの装着物も含めた特徴データと比較することで、人物の頭部であると正確に判定することができる。そして、この判定に基づき必要に応じて塵芥積込装置を停止させることによって、安全性の確保が図られる。

本発明の実施形態に係る塵芥収集車を示す側面図である。 図１の塵芥収集車に装備された塵芥積込装置の作動の説明図である。 図１の塵芥収集車の塵芥積込装置の油圧回路図である。 図１の塵芥収集車の制御装置とその入出力状態を示す概略図である。 図１の塵芥収集車に装備された人物認識装置の概略構成を示す説明図である。 画像処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 カメラによって撮影された画像の一例を示す説明図である。 人物の頭部の仮判定について示すフローチャートである。 上方から見た頭部の特徴データを説明する図であって、（ａ）は眼鏡を装着している場合、（ｂ）はさらにフードを装着している場合、（ｃ）はヘルメットおよびマスクの場合、（ｄ）はフードおよびマスクの場合について、それぞれ示す。

以下、本発明を回転式の塵芥収集車に適用した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては便宜上、塵芥収集車の前後左右を単に前後左右と呼ぶこともある。

図１には、本発明の実施形態に係る人物認識装置を装備した塵芥収集車１００を示し、その車台１上には塵芥収容箱２と塵芥投入箱３とが設けられていて、塵芥収容箱２の後方の開口部と塵芥投入箱３の前面の開口部とが連通されている。また、塵芥投入箱３は、その上部に設けられた左右方向の枢軸３ａによって軸支されており、図示しないが、左右一対の傾動シリンダによって傾動されるようになっている。

また、前記塵芥投入箱３の背面における下寄りの部位には、塵芥を投入するための矩形状の塵芥投入口４（図７も参照）が開口され、昇降可能なテールゲート５によって開閉されるようになっている。この塵芥投入口４の左側方には、塵芥積込装置の作動などの操作のためのスイッチボックス６が設けられており、また、塵芥投入口４の上方には、詳しくは後述するが、塵芥投入口４の近傍を撮影するようにカメラ７が配設されている。

図２に拡大して示すように塵芥投入箱３の内部には、投入された塵芥を塵芥収容箱２に積み込む塵芥積込装置が装備されている。本実施形態の塵芥積込装置は、回転板１０の回転によって塵芥を掻き上げるとともに、押込板２０によって塵芥収容箱２内へと押し込む、いわゆる回転式のものである。すなわち、まず、塵芥投入箱３内の下部においてその幅方向に延びるように回転軸１１が架設され、これに回転板１０の基端側が固定されている。

図示の例では前記回転軸１１の端部に減速機構１２を介して正逆回転可能な油圧モータ１３が連結されている。よって、油圧モータ１３の回転は減速機構１２によりトルクアップされて回転軸１１に伝達され、この回転軸１１と一体に回転板１０が回転されることで、その先端部は、断面略半円弧状に形成された塵芥投入箱３の底壁に沿って前後方向に移動するようになる。

一方、押込板２０は、前記回転板１０の上方において塵芥投入箱３の幅方向全体に亘って設けられ、その上部に設けられた左右方向の揺動軸２１の周りに前後方向に揺動自在に支持されている。また、押込板２０には、揺動軸２１よりも上方に延びる延設部２２が設けられ、この延設部２２とその前方の支持ピン２３との間に押込シリンダ２４が架設されており、その伸縮作動によって押込板２０を前後方向に揺動させるようになっている。

すなわち、図２に実線で示すように押込板２０が塵芥収容箱２の側に最も揺動した位置（前進限界位置）にあるときは、この押込板２０に干渉することなく回転板１０が上方に回動するようになり、これに遅れて押込板２０が塵芥投入口４側へ揺動する。そして、押込板２０が塵芥投入口４側に最も揺動し、図２には仮想線で示す後退限界位置に達した後も、回転板１０の回動は継続される。

こうして回転する回転板１０は、塵芥を塵芥収容箱２側に掻き込んで、図２に実線で示すように前方の塵芥収容箱２側に延びる設定停止位置に一旦、停止する。そうすると今度は押込板２０が塵芥収容箱２側に揺動して、回転板１０上の塵芥を塵芥収容箱２に押し込んでゆく。そして、押込板２０が再び前記の前進限界位置に達すれば、再び回転板１０が上方へ回動するようになる。

このように互いに同期して回転板１０の回転および押込板２０の揺動が繰り返されることによって、塵芥投入箱３に投入された塵芥が連続的に塵芥収容箱２に積み込まれる（以下、塵芥積込作動と呼ぶ）。そのように回転板１０および押込板２０を作動させるための油圧回路および電子制御装置（制御系）の構成については以下に述べるが、そのために塵芥投入箱３の内部には、回転板１０および押込板２０の位置を検出するためのスイッチＬＳ１〜ＬＳ５が設けられている。

すなわち、図２に表れているように、押込板２０が前進限界位置または後退限界位置にあるときにそれぞれオンになるスイッチＬＳ１，ＬＳ２と、回転板１０が設定停止位置にあるときにオンになるスイッチＬＳ３と、その設定停止位置から回転板１０が正の向き（図１の時計回り）に所定角度回転したときにオンになるスイッチＬＳ４と、さらに所定角度回転したときにオンになるスイッチＬＳ５とが設けられている。

なお、スイッチＬＳ１，ＬＳ２は、押込板２０の揺動軸２１の端部に設けられた図示省略のドグを検出するようになっており、スイッチＬＳ３〜ＬＳ５は、回転板１０の回転軸１１の端部に設けられた図示省略のドグを検出するようになっている。また、これらのスイッチＬＳ１〜ＬＳ５としては例えば光電スイッチ、近接スイッチなどを使用することができる。

前記のスイッチＬＳ４，ＬＳ５は、図２にハッチングを入れて示すように、回転板１０が塵芥投入口４の前縁部４ａの真下から、その後方へ回転しつつ下降して塵芥投入口４の後縁部４ｂに最も近接するまでの角度範囲Ｚを検出するものである。この角度範囲Ｚにおいては回転板１０が作業者の体の一部を巻き込む危険性があるので、以下では危険な角度範囲Ｚと呼ぶ。

さらに、図１、２に表れているように塵芥投入口４の近傍には、塵芥積込装置の作動を停止させるための緊急停止ボタン６０，６１や緊急停止プレート６２などが配設されている。図１に表れているように塵芥投入口４の左側のスイッチボックス６に緊急停止ボタン６０が配設され、また、図２に破線で示すように塵芥投入口４の右側に緊急停止ボタン６１が配設されている。緊急停止プレート６２は、塵芥投入口４の下方においてスイッチＳＷ３をオンオフするように配設されている。

−塵芥積込装置の制御系−
次に、図３および図４を参照して、前記のように塵芥積込装置を作動させるための制御系について説明する。この制御系は、塵芥積込装置の油圧モータ１３や押込シリンダ２４などに供給する油圧を制御する油圧回路と、この油圧回路に設けられた電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２に制御信号を出力する制御装置ＰＬＣ（プログラマブル ロジック コントローラ）と、を備えている。

まず、図３を参照して油圧回路について説明すると、この油圧回路は、油圧ポンプＰと、オイルリザーバＴと、押込シリンダ２４を制御するための電磁制御弁Ｖ１と、油圧モータ１３を制御するための電磁制御弁Ｖ２と、を備えている。なお、油圧ポンプＰには、図示しないが、エンジンの駆動力がＰＴＯ（パワー テイク オフ）を介して伝達されるようになっている。

一例として電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２は、いずれも６ポート３位置の電磁式の方向切換弁からなる。電磁制御弁Ｖ１は、ソレノイドＳＯＬａが励磁されると第１連通位置（図の上位置）に切り換わって、油圧ポンプＰからの作動油を一対の押込シリンダ２４のロッド側油室に供給する一方、ソレノイドＳＯＬｂが励磁されると第２連通位置（図の下位置）に切り換わって、作動油をヘッド側油室に供給する。

そうして電磁制御弁Ｖ１から作動油がヘッド側油室に供給されると、一対の押込シリンダ２４が伸長作動して押込板２０を前方に揺動させる。一方、作動油がロッド側油室に供給されると、一対の押込シリンダ２４は収縮作動して、押込板２０を後方に揺動させる。また、いずれのソレノイドＳＯＬａ，ＳＯＬｂも励磁されていないときに、電磁制御弁Ｖ１は中立位置（図の中央位置）に復帰するようになる。

一方、電磁制御弁Ｖ２は、ソレノイドＳＯＬｃが励磁されると第１連通位置（図の下位置）に切り換わって、作動油を油圧モータ１３の正転側油室に供給し、当該油圧モータ１３を正転作動させる。一方、ソレノイドＳＯＬｄが励磁されると電磁制御弁Ｖ２は第２連通位置（図の上位置）に切り換わって、作動油を油圧モータ１３の逆転側油室に供給し、当該油圧モータ１３を逆転作動させる。

また、いずれのソレノイドＳＯＬｃ，ＳＯＬｄも励磁されていないときに、電磁制御弁Ｖ２は中立位置（図の中央位置）に復帰するようになる。電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２の両方が中立位置にあるとき、作動油はオイルリザーバＴへ還流するようになる。なお、図示の油圧回路において符号Ｖ３はチェック弁であり、また、符号Ｖ４は、油圧ポンプＰの吐出圧の上限を設定するためのリリーフ弁である。

次に、図４を参照して制御装置ＰＬＣにおける信号の入出力状態について説明する。まず、制御装置ＰＬＣへの電力供給は図の左上に示すバッテリＢＴによって行われるものである。このバッテリＢＴと図の右側のグランドラインＫ１との間に、図の最上部を左右に延びるように通電ラインＫ２が接続されていて、ここには、塵芥収集車１００のキースイッチＳＷＫ、ＰＴＯスイッチＳＷＰ、リレーコイルＣＲ１などが介設されている。

また、前記キースイッチＳＷＫおよびバッテリＢＴの中間において通電ラインＫ２から分岐するように、通電ラインＫ３の上流端が接続されており、この通電ラインＫ３を介して制御装置ＰＬＣの信号用電力供給部（図示せず）に電力が供給されるようになっている。すなわち、通電ラインＫ３の上流側（バッテリＢＴに近い側）には前記リレーコイルＣＲ１の接点ｃｒ１が介設されており、リレーコイルＣＲ１がオンになると接点ｃｒ１が閉じられて、通電ラインＫ３に通電するようになる。

この通電ラインＫ３は、塵芥積込装置の塵芥積込作動中には必ず通電されるものであって、図２を参照して上述した緊急停止ボタン６０，６１および緊急停止プレート６２の操作に対応して開閉されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が介設されている。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって通電が遮断されると、制御装置ＰＬＣの作動が停止されることによって塵芥積込装置の作動が停止される。そして、詳しくは後述するが通電ラインＫ３には画像処理ユニット８も介設されている。

さらに、図４の左側に表れているように、前記の接点ｃｒ１よりも下流側（バッテリＢＴから遠い側）で通電ラインＫ３から分岐するように複数の分岐ラインの上流端が接続されており、これらの分岐ラインのそれぞれに図２を参照して上述したスイッチＬＳ１〜ＬＳ５が介設されている。これらのスイッチＬＳ１〜ＬＳ５からの信号に基づいて、塵芥積込装置の回転板１０および押込板２０の位置、即ち作動状況が検出される。

なお、前記のスイッチＬＳ１〜ＬＳ５の他に制御装置ＰＬＣへの入力側には、図示はしないが塵芥積込装置の始動および停止スイッチ、塵芥積込作動の単動または連続の選択スイッチ、塵芥積込作動および塵芥排出作動の選択スイッチ、回転板１０や押込板２０を単独で作動させるスイッチ、塵芥投入箱３を傾動させて開放するスイッチなども接続されている。

前記のように各種スイッチが入力側に接続されている一方、制御装置ＰＬＣの出力側（図４の右側）には、電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２のソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄなどが接続されている。そして、制御装置ＰＬＣは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３，ＬＳ１〜ＬＳ５などから入力する信号に基づいて、予め設定された手順に従い油圧モータ１３や押込シリンダ２４などを作動させるべく、対応するソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄに出力するようにプログラムされている。

すなわち、例えば塵芥積込装置が塵芥積込作動するときには、通電ラインＫ２上のキースイッチＳＷＫおよびＰＴＯスイッチＳＷＰがいずれも閉じられて、リレーコイルＣＲ１に通電される。これにより、リレーコイルＣＲ１の接点ｃｒ１が閉じられるので、通電ラインＫ３によって通電されることにより、制御装置ＰＬＣが作動可能な状態になって適宜、ソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄに制御信号を出力するようになる。

この制御信号を受けてソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄが励磁され、電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２の位置が適宜、切り換えられることで、油圧モータ１３や押込シリンダ２４などに作動油圧が供給される。これにより、油圧モータ１３や押込シリンダ２４などがそれぞれ作動し、図２を参照して上述したように、回転板１０の回転および押込板２０の揺動が互いに同期して繰り返されることになる。

詳しくは、まず図２に実線で示すように押込板２０が前進限界位置にあって、スイッチＬＳ１からオン信号が出力されるとともに、回転板１０が設定停止位置にあって、スイッチＬＳ３からもオン信号が出力されるときに、これらの信号を受けた制御装置ＰＬＣから制御信号が出力され、電磁制御弁Ｖ２が第１連通位置に切り換えられて、油圧モータ１３が正転作動を開始する。これにより、回転板１０は上方に回動し始める。

そして、所定の期間が経過すると制御装置ＰＬＣから電磁制御弁Ｖ１のソレノイドＳＯＬａへ制御信号が出力されて、電磁制御弁Ｖ１が第１連通位置に切り換えられ、押込シリンダ２４が収縮作動を開始する。これにより押込板２０は後方の塵芥投入口４側へ揺動するようになり、この押込板２０が後退限界位置に達すると、スイッチＬＳ２からオン信号が出力される。

これを受けて制御装置ＰＬＣがソレノイドＳＯＬａへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁Ｖ１が中立位置に復帰し、押込板２０の揺動が停止する。また、そうして押込板２０が揺動している間も回転板１０の回動は継続しており、塵芥を塵芥収容箱２側に掻き込んでゆくが、こうして回動する押込板２０が設定停止位置に至り、スイッチＬＳ３からオン信号が出力される。

これを受けて制御装置ＰＬＣが、電磁制御弁Ｖ２のソレノイドＳＯＬｃへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁Ｖ２が中立位置に復帰し、油圧モータ１３の回動が停止する。また、制御装置ＰＬＣは、電磁制御弁Ｖ１のソレノイドＳＯＬｂへ制御信号を出力し、電磁制御弁Ｖ１が第２連通位置に切り換えられて、押込シリンダ２４が伸長作動を開始することで、押込板２０が前方へ揺動し始める。

こうして前方の塵芥収容箱２側に揺動する押込板２０が、回転板１０上の塵芥を塵芥収容箱２に押し込んでゆき、前進限界位置に達すれば、スイッチＬＳ１からオン信号が出力される。これを受けて制御装置ＰＬＣがソレノイドＳＯＬｂへの制御信号の出力を停止することで、電磁制御弁Ｖ１が中立位置に復帰し、押込シリンダ２４の伸長作動、即ち、押込板２０の前方への揺動が停止する。

−人物認識装置および緊急停止装置−
ところで、前記のように塵芥積込装置が塵芥積込作動をしているときには、塵芥投入口４に塵芥を投入している作業者が不注意から回転板１０などに巻き込まれるおそれがある。そこで、本実施形態の塵芥収集車１００においては、塵芥投入口４の近傍を撮影するようにカメラ７を配設し、画像処理によって塵芥投入口４近傍の危険なエリアに人物が居ると判定すれば、直ちに塵芥積込装置の作動を停止させるようにしている。

すなわち、前記の図１、２に表れている他、図５にも示すように、塵芥投入箱３の背面の上部、即ち塵芥投入口４の上方にはカメラ７が配設され、その撮像レンズ７０が下方の塵芥投入口４近傍に向けられている。このカメラ７によって撮影された画像のデータは画像処理ユニット８（画像処理装置であり、例えば図１に破線で示すように運転席周辺に配設されている）に送信され、塵芥投入口４の前縁部４ａおよび後縁部４ｂの間の危険なエリア（図５にハッチングを入れて示す）に人物Ｈが居るか否かの判定が行われる。

上述したように塵芥積込装置の積込作動時にはキースイッチＳＷＫおよびＰＴＯスイッチＳＷＰがいずれも閉じられており、通電ラインＫ３によって制御装置ＰＬＣに通電されている。そして、図４に表れているように通電ラインＫ３の途中に画像処理ユニット８が介設されており、ここにおいて危険なエリアに人物Ｈが居ると判定すれば、制御装置ＰＬＣへの通電を遮断するようになっている。

以下に、画像処理による人物認識の手法について説明すると、図５に模式的に示すように画像処理ユニット８には、所定のプログラムを実行して各種の制御を行う中央処理部ＣＰＵ、カメラ７からの画像データを入力して、以下のような公知の画像処理を行う画像処理部ＤＳＰ、それら中央処理部ＣＰＵや画像処理部ＤＳＰにおいて使用されるデータを記憶するメモリＭ、中央処理部ＣＰＵの指令を受けて開閉されるリレースイッチＳＷ４などが設けられている。

なお、前記のカメラ７としては、運転者が後方を監視するためのバックカメラを利用しており、図示しないが運転席周辺には、カメラ７によって撮影された画像を表示するモニタが配設されている。そして、画像処理ユニット８には、そのモニタに前記の画像とともに、画像処理の結果なども表示させる画像出力部ＶＯＰが設けられている。また、図示はしないが画像処理ユニット８には、種々のデータを一時記憶するバッファ、中央処理部ＣＰＵの指令を受けてカメラ７の制御を行うカメラ制御回路なども設けられている。

−画像処理のルーチン−
前記の画像処理部ＤＳＰは、公知の画像処理ロジックを高速で行う一般的な集積回路であり、例えば入力画像データの二値化処理と、この二値化された画像データにおいて互いに近接する各画素について領域化するラベリング処理と、ラベリングにより領域化された物体像の領域が人物像であることを識別する人物識別処理と、人物像と識別された物体像の位置が危険なエリアか否か判定する人物位置判定処理とを行う。

具体的に、図６のフローチャートを参照して画像処理のルーチンについて説明すると、まず、スタート後のステップＳ１において二値化処理が行われる。これは例えば、入力画像データについて各画素毎の輝度値が予め設定された閾値以上である場合に最大輝度値とし、閾値未満であれば最小輝度値とする処理である。生成される二値化画像データは、ノイズや光量変化の影響の多くが除去されたものとなる。

次にステップＳ２ではラベリング処理が行われる。これは、前記の二値化画像データにおいて互いに近接する各画素を領域化するものであり、例えば同じ輝度値に属するとともに、所定距離内で密接する複数の画素について１つの領域と見なす処理である。ラベリング処理は画像平面全体について行われ、これにより１つの領域とされたものが、それぞれ物体像として認識される。

そして、続くステップＳ３〜Ｓ５において、前記それぞれの物体像についての人物識別処理が行われる。本実施形態では、図５を参照して上述したように塵芥投入口４の上方にカメラ７を配設し、下方の塵芥投入口４近傍をほぼ真上から撮影するようにしている。このため、その画像には、図７に一例を示すように人物Ｈの頭部が大きく表示されるとともに、上方から見た顔の一部も表示されることになる。

詳しくは後述するが、そうして上方から撮影した画像においては目、鼻、口の形状や位置関係などがはっきりせず、これに基づいて人物の顔であることを判定するのは難しい。そこで、ステップＳ３では、予め設定されている頭部（顔も含む）の特徴データ、即ち例えば頭部の大きさや形状、頭髪の状態、さらには頭部や顔への装着物の大きさや形状などを示すデータを参照し、この特徴データの条件を満たすような物体像を、仮に人物Ｈの頭部と判定する。

そうして頭部と仮判定した物体像について、それ以外の物体像と識別する処理をステップＳ４，Ｓ５で行う。まず、ステップＳ４では、カメラ７から時系列に入力される複数の画像データの差分処理（各画素毎の輝度値の差を求める処理）によって、物体像の位置の変化を検出する。そして、この位置の変化、即ち物体像の移動距離を、それに要した時間（画像データを取得する時間間隔）で除算して、物体像の移動速度を算出する。

そして、算出した移動速度が予め設定した閾値以下であるか否か、ステップＳ５において判定する。この閾値は、塵芥投入口４に塵芥を投入する作業者の頭部の移動速度と、投入される塵芥の移動速度とを区別できるように、予め実験などによって設定されている。よって、算出した移動速度が閾値よりも高ければ、動作が速すぎるので人物Ｈの頭部ではないと識別し、否定判定して（ＮＯ）ルーチンを終了する（エンド）。

一方、前記ステップＳ５において移動速度が閾値以下であると肯定判定すれば（ＹＥＳ）、物体像は人物Ｈの頭部であると判定（本判定）してステップＳ６に進み、この物体像が予め設定されている危険なエリアに入っているか否か判定する。これは、物体像を形成する領域の外形をなす画素の位置座標が危険なエリアの境界線Ｂ（塵芥投入口４の後縁部４ｂ）よりも前方にあるか否かによって判定できる。

よって、人物Ｈの頭部と識別した物体像が危険なエリアに入っていると肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで塵芥積込装置の作動を停止させるべく、中央処理部ＣＰＵへ停止信号を出力し、画像処理ルーチンを終了する（エンド）。一方、物体像が危険なエリアに入っていないと否定判定すれば（ＮＯ）、停止信号は出力せずに画像処理ルーチンを終了する（エンド）。

そうして画像処理部ＤＳＰから停止信号が発せられると、これを受けた中央処理部ＣＰＵはリレースイッチＳＷ４を開放させる。すなわち、図示しないリレーコイルに通電してスイッチの接点を開くことにより、通電ラインＫ３による制御装置ＰＬＣへの通電を遮断する。これにより制御装置ＰＬＣの作動が強制的に停止されるので、仮に制御装置ＰＬＣに何らかの異常があっても、電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２の全てのソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄへの通電が停止されることになる。

よって、第１連通位置または第２連通位置にある電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２が全て中立位置に復帰するようになり、その結果、直ちに油圧モータ１３および押込シリンダ２４の作動が停止される。このように本実施形態では、画像処理ユニット８の中央処理部ＣＰＵと、リレースイッチＳＷ４とによって、塵芥積込装置の作動を停止させる緊急停止装置が構成されている。

また、前記図６のフローのステップＳ３〜Ｓ５を実行することによって、画像処理部ＤＳＰが、物体像の特徴データを人物の頭部の特徴データと比較して、物体像が人物の頭部を表すものか否か判定する人物識別部を構成し、さらに、ステップＳ６を実行することによって、人物の頭部を表す物体像が塵芥投入口近傍の所定エリアに入っているか否か判定する人物位置判定部を構成する。

−人物の頭部の仮判定−
次に、前記図６のフローのステップＳ３における人物の頭部の仮判定について、図８および図９を参照して詳細に説明する。上述したように本実施形態では、塵芥投入口４の上方に配設するカメラ７を下向きにして、塵芥投入口４の近傍を撮影するようにしている。このため、例えば朝夕の強い日射しが入射してしまい、画像のコントラストが低下したり、撮像レンズ７０に雨や雪が付着したりする心配は少ない。

しかしながら、そのように撮像レンズ７０を下向きにしていることから、カメラ７は塵芥投入口４の近傍を殆ど真上から見下ろすようになり、図７に表れているように、そこに居る人物Ｈの頭部が大きく表示される一方で、その顔については上下に潰れてしまう。このことから、顔において特徴的な目、鼻、口の形状や位置関係などがはっきりせず、この情報から頭部であることを認識するのは難しい。

そこで、主として物体像の大きさや形状、さらには頭髪の状態などに基づいて人物の頭部か否か判定することになるが、塵芥の積み込みを行う作業者は、例えば雨の日などに帽子をかぶったり、フード付きの雨合羽を着用したりすることがあり、また、ヘルメットを着用していることもあるので、この点を考慮しないと、人物であることの認識に誤りを生じるおそれがあった。

このような塵芥収集車に特有の事情に着目して本実施形態では、前記したように図６のフローのステップＳ３において、頭部の大きさや形状、頭髪の状態の他に、帽子やヘルメットなど想定される頭部への装着物も考慮し、さらに、眼鏡やマスクなど顔への装着物も考慮して、それら装着物の大きさや形状などの特徴データを参照し、人物の頭部か否か判定するようにしている。

具体的には、まず、図８のフローのスタート後のステップＳ３１において、予め設定されている頭部の特徴データ、即ち、例えば頭部の大きさや形状、頭髪の状態（頭髪の領域の広さや形状）などを示す特徴データを参照し、この特徴データの条件を画像中の物体像が満たすか否か判定する。なお、特徴データは、予め多くの人物の頭部を上方から撮影してその特徴を抽出たものであり、画像処理ユニット８のメモリＭに格納されている。

一例を図９（ａ）に模式的に示すように、例えば物体像の輪郭が、頭部の大きさおよび形状を表す楕円Ｏの形状とマッチしており、かつその全体が頭髪に覆われていて、黒色であるときには、人物Ｈの頭部であると肯定判定（ＹＥＳ）する。一方、図９（ｂ）のように雨合羽のフードＦをかぶっている場合、このフードＦの後側は頭部と同様の凸の円弧状になるが、前側には凹の円弧状が表れ、その輪郭は前記の楕円Ｏとはマッチしない。

この場合には前記ステップＳ３１で条件を満たさないと否定判定（ＮＯ）して、ステップＳ３２に進むことになり、ここでは予め設定されている頭部への装着物（帽子、雨合羽のフード、ヘルメットなど）の特徴データを参照して、この特徴データの条件を満たすか否か判定する。前記図９（ｂ）の場合は、後側が凸の円弧状で前側が凹の円弧状となる特徴から、物体像がフードＦをかぶった頭部であると肯定判定（ＹＥＳ）する。

一方、例えば図９（ｃ）のように人物Ｈがヘルメットｈをかぶっていると、その輪郭が前記楕円Ｏとはマッチせず、また、図の例のようにヘルメットｈが白色であると、頭部とは判定され難い。この場合はステップＳ３２でも条件を満たさないと否定判定（ＮＯ）してステップＳ３３に進み、今度は予め設定されている顔への装着物（眼鏡、マスクなど）の特徴データを参照して、この特徴データの条件を満たすか否か判定する。

前記図９（ｃ）の例では人物ＨはマスクＭを装着しており、これがヘルメットｈの前側の庇よりも前方に突出しているので、この形状の特徴によって頭部であると肯定判定（ＹＥＳ）する。なお、前記図９（ａ）、（ｂ）の例についてもステップＳ３１，Ｓ３２において頭部ではない（ＮＯ）と誤判定することもあり得るが、この場合でも眼鏡Ｇを装着していることから、ステップＳ３３において肯定判定（ＹＥＳ）することになる。

このように人物Ｈが眼鏡Ｇを装着している場合は、眼鏡の個々のデザインが異なっていても、これを上方から撮影すると概ね扁平な左右に延びる帯状になることから、眼鏡Ｇを装着していること、ひいては人物Ｈの頭部であることを認識し易い。また、図９（ｄ）に一例を示すように眼鏡ＧおよびマスクＭの両方を装着している場合も、それら両方の特徴が表れることから、より人物Ｈであることを認識し易い。

前記ステップＳ３１〜Ｓ３３のいずれかにおいて条件を満たすと肯定判定（ＹＥＳ）した物体像については、ステップＳ３４において仮に人物Ｈの頭部と判定する。そして、ステップＳ３５に進んで、画像中の全ての物体像について判定が済んだか否か判定し、否定判定（ＮＯ）であれば前記ステップＳ３１に戻って、前述の手順を繰り返す。また、全ての物体像についての判定が済んでおり、ステップＳ３５で肯定判定（ＹＥＳ）すれば、処理を終了して（エンド）図６のフローのステップＳ３に戻る。

なお、画像中の全ての物体像について、前記ステップＳ３１〜Ｓ３３のいずれにおいても条件を満たさないと否定判定（ＮＯ）し、前記のステップＳ３５において全ての物体像について判定が済んだと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、処理を終了した（エンド）後に図６のフローのステップＳ３には戻らず、ルーチンを終了する。

以上、説明したように本実施形態に係る塵芥収集車の人物認識装置によると、まず、塵芥収集車１００の後部の塵芥投入口４の上方にカメラ７を配設し、その撮像レンズ７０をほぼ真下に向けているので、朝夕の強い日射しが入射したり、雨や雪が付着したりする心配は少ない。また、撮影された画像における危険なエリアの境界線と後方の人物との間隔が、ほぼ実際の間隔を表すようになるので、画像処理によって人物が危険なエリアに居るか否か極めて正確に判定できる。

そうして人物を上方から見下ろすように撮影する場合、画像にはその頭部が大きく表れる一方、顔については潰れて表れるようになるので、頭部の大きさや形状および頭髪の状態だけでなく、雨合羽のフードなど頭部への装着物、さらには眼鏡やマスクのように顔面から突出する装着物も考慮して、頭部の特徴データを設定している。よって、この特徴データの条件を満たす場合に、物体像が人物の頭部を表すものであると正確に判定することができる。

しかも、本実施形態ではそうして頭部と仮判定した物体像の移動速度に基づいて、これが人物の頭部か否か識別するようにしており、作業者によって塵芥投入口４に放り込まれるゴミ袋との移動速度の違いによって、このゴミ袋と作業者（人物）の頭部とを識別できる。そして、作業者の頭部が危険なエリアに入っていると判定すれば、塵芥積込装置を停止させることによって、安全性の確保が図られる。

−その他の実施形態−
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、これは１つの具体例を示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではないから、具体的な構成などは適宜、設計変更可能である。例えば前記の実施形態では、画像処理ユニット８を制御装置ＰＬＣへの通電ラインＫ３に介設して、リレースイッチＳＷ４の開放により制御装置ＰＬＣへの通電を遮断するようにしているが、これには限定されない。

すなわち、例えば画像処理ユニット８において人物Ｈが危険なエリアに居ると判定したときに、制御装置ＰＬＣに停止信号を出力し、これを受けた制御装置ＰＬＣによって電磁制御弁Ｖ１，Ｖ２のソレノイドＳＯＬａ〜ＳＯＬｄへの制御信号の出力を停止させるようにしてもよく、その他、塵芥積込装置の作動を停止させることができる構成であれば採用可能である。

また、前記の実施形態では、カメラ７の撮像レンズ７０を塵芥投入口４の後縁部４ｂのほぼ真上に配置し、その撮像レンズ７０の光軸を鉛直下向きとしているが、これにも限定されない。図示はしないが、カメラ７は塵芥投入口４の前縁部４ａから後縁部４ｂの中間に配置するのが好ましいが、前縁部４ａよりも前方に配設してもよい。また、撮像レンズ７０の光軸は鉛直下向きからあまり後方に傾斜させず、例えば塵芥投入口４の後縁部４ｂに向けることが好ましい。

また、前記の実施形態では、画像処理によって人物の頭部と仮判定したものについて、その移動速度に基づいてゴミ袋などと識別するようにしているが、これにも限定されず、移動速度に基づく識別はしなくてもよい。

さらに、人物の頭部と仮判定するための特徴データには、フードやヘルメットなどの装着物の他に、眼鏡やマスクのような顔への装着物も含めているが、これにも限定されず、例えば顔への装着物は含めずに、頭部への装着物のみ特徴データに含めるようにしてもよい。

さらにまた、前記実施形態では、いわゆる回転式の塵芥積込装置を装備した塵芥収集車１００に本発明を適用した場合について説明しており、塵芥積込装置の主要部は回転板１０および押込板２０により構成されているが、これにも限定されず、塵芥積込装置の主要部は昇降板および押込板によって構成されていてもよく、その構造を特に限定するものではない。

１００ 塵芥収集車
１ 車台
２ 塵芥収容箱
３ 塵芥投入箱
４ 塵芥投入口
７ カメラ
８ 画像処理ユニット（画像処理装置）
１０ 回転板（塵芥積込装置）
１３ 油圧モータ（塵芥積込装置）
２０ 押込板（塵芥積込装置）
２４ 押込シリンダ（塵芥積込装置）
Ｈ 人物
Ｆ，ｈ フード、ヘルメット（頭部への装着物）
Ｇ，Ｍ 眼鏡、マスク（顔への装着物）
ＣＰＵ 画像処理ユニットの中央処理部（緊急停止装置）
ＤＳＰ 画像処理ユニットの画像処理部（人物識別部、人物位置判定部）
ＳＷ４ 画像処理ユニットのリレースイッチ（緊急停止装置）

Claims (6)

1. 塵芥収集車の塵芥投入口の上方にカメラを配設し、このカメラによって撮影された画像のデータを画像処理装置に入力して、塵芥投入口近傍の人物を認識するようにした人物認識装置であって、
   前記画像処理装置には、
   前記画像における物体像の特徴データを人物の頭部の特徴データと比較して、物体像が人物の頭部を表すものか否か判定する人物識別部と、
   前記人物識別部によって人物の頭部を表すと判定された物体像が、塵芥投入口近傍の所定エリアに入っているか否か判定する人物位置判定部と、を備えており、
   前記人物の頭部の特徴データには、頭部への装着物の大きさ、位置および形状が含まれていることを特徴とする塵芥収集車の人物認識装置。
2. 前記頭部への装着物には帽子、ヘルメットおよび雨具のフードが含まれる、請求項１に記載の塵芥収集車の人物認識装置。
3. 前記頭部の特徴データには、顔への装着物の大きさ、位置および形状が含まれている、請求項１または２のいずれかに記載の塵芥収集車の人物認識装置。
4. 前記顔への装着物には眼鏡およびマスクが含まれる、請求項３に記載の塵芥収集車の人物認識装置。
5. 前記人物識別部は、物体像の特徴データが前記頭部の特徴データの条件を満たせば、仮に頭部を表すと判定し、この仮判定した物体像の移動速度を算出して、移動速度が予め設定した閾値以下であれば、頭部を表すものと判定する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の塵芥収集車の人物認識装置。
6. 前記塵芥投入口は、塵芥収集車の後部に設けられた塵芥投入箱の背面に開口し、この塵芥投入箱内に、塵芥収容箱に塵芥を積み込み可能な塵芥積込装置が装備されており、
   前記画像処理装置によって、人物が塵芥投入口近傍の所定エリアに居ると判定された場合に、前記塵芥積込装置の作動を停止する緊急停止装置を備えている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の人物認識装置が装備された塵芥収集車。

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