JP2006101816A - Method and apparatus for controlling steering - Google Patents

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Yutaka Kaizu
裕 海津
Kenji Imoo
憲司 芋生
Yoshio Nakamura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling steering, with which only one straight line is determined for the whole one line of seedlings in a visual field transplanted before one traveling and a transplanter is traveled in parallel with the straight line. <P>SOLUTION: The method for controlling steering has a step for imaging a planted seedling line by an imaging means attached to the transplanter and acquiring image information on the seedling line, a step for acquiring a binary image obtained by extracting the seedling line region from the image information, a step for subjecting the binary image to inverse perspective transformation to acquire the virtual horizontal surface image of the binarized seedling line region, a step for approximating the seedling line region by a straight line in the virtual horizontal surface image and a step for controlling steering on the basis of position information of the transplanter relative to the straight line. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、走行車両の操向制御方法及び装置に係り、好適な例では、移植機(特に、田植機)の操向制御方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a steering control method and apparatus for a traveling vehicle, and in a preferred example relates to a steering control method and apparatus for a transplanter (particularly, a rice transplanter).

田植機は、1960年代に開発され、現在90%以上の水田において田植機による移植が行われている。その初期に於いては歩行型が主であったが、現在は乗用型が主流となっている。作業効率を高めるため、条数の増加(2条から10条)、作業速度の向上、植え付け爪の駆動方法の変化(クランク式からロータリー式)などさまざまな改良が施されてきた。また、植え付け深さを一定にするため油圧による高さやローリングの制御も取り入れられてきた。 Rice transplanters were developed in the 1960s and are currently being transplanted by more than 90% of paddy fields. In the early days, the walking type was the main, but now the riding type is the mainstream. In order to increase work efficiency, various improvements have been made, such as increasing the number of strips (2 to 10), increasing the working speed, and changing the driving method of the planting claws (from crank type to rotary type). Also, hydraulic height and rolling controls have been incorporated to keep the planting depth constant.

田植えは、決められた面積の圃場の有効利用、管理作業や、収穫の容易さという点から考えて、直線状に行うことが望ましい。通常田植えをするときには、次の行程のために、目印の線を泥の上に引きながら走行する。しかしながら、目印の線が明瞭に見えるとは限らない。また、水田の表面は平らなものの、実際に田植機が走行する耕盤は起伏が多い。さらに、泥の抵抗によりタイヤには常に予測できない力がかかっている。そのため熟練者であっても変化する状況の中で田植機を常に直進走行させることは困難な作業である。また、田植機の作業部に積載できる苗の量には限度があるため、作業者は数分に一度は停止してマット苗を補給しなければならない。これは、作業能率を下げる一つの要因となっている。近年、6mというこれまでの10倍の長さのマット苗を使い、補給作業回数を減らすことで圃場作業効率を高める試みが行われている。しかし、この長いマット苗を育てるために新しい育苗施設や田植機が必要となるため広く普及するには至っていない。 Rice planting is preferably performed in a straight line from the viewpoint of effective use of a field of a predetermined area, management work, and ease of harvesting. Usually, when planting rice, run for the next process while drawing the mark line on the mud. However, the mark line is not always clearly visible. In addition, although the paddy surface is flat, the cultivator on which the rice transplanter actually runs has many undulations. In addition, the tires always exert unpredictable forces due to mud resistance. For this reason, it is difficult for a skilled person to always run the rice transplanter straight in a changing situation. In addition, since there is a limit to the amount of seedlings that can be loaded onto the working part of the rice transplanter, workers must stop and replenish the mat seedlings once every few minutes. This is one factor that lowers work efficiency. In recent years, attempts have been made to increase field work efficiency by reducing the number of replenishment operations using mat seedlings that are 6 m longer than 6 m. However, in order to raise this long mat seedling, a new nursery facility and a rice transplanter are required, and it has not been widely spread.

農作業車が圃場内を決められた経路に沿って自動走行する方法に関する研究はこれまでに多く行われている。RTK-GPSを用いたもの、地磁気を用いたもの、光ファイバージャイロを用いたもの、トータルステーションを用いたもの、画像処理によるものである。これらは、単独で使われることもあるが、多くの場合、複数のセンサーを使いそれぞれの欠点を補い合っている。RTK-GPSとFOGを用いたシステムは、最も精度が高く、有望であるが、依然その価格は高い。また、事前の圃場の測量に手間がかかるという欠点がある。地磁気センサーは、方位に関してドリフト誤差がなく安価であるが、周辺環境の影響を受けやすく、誤差を防ぐことができない。トータルステーションを用いたシステムは、精度が高いものの、機械が高価なことと、やはり準備に時間がかかることから、一般的な農作業に於いては現実性に乏しい。 Many researches have been conducted on the method of automatically driving a farm vehicle along a predetermined route in a farm field. Those using RTK-GPS, using geomagnetism, using an optical fiber gyro, using a total station, and using image processing. These may be used alone, but often use multiple sensors to compensate for their shortcomings. RTK-GPS and FOG systems are the most accurate and promising, but they are still expensive. In addition, there is a drawback that it takes time to survey the field in advance. The geomagnetic sensor has no drift error in terms of direction and is inexpensive, but is easily affected by the surrounding environment and cannot prevent the error. Although the system using the total station has high accuracy, it is not realistic in general farm work because the machine is expensive and preparation takes time.

画像処理は、人間の眼にかわるものとして、期待をかけられてきた。これまではカメラ、処理装置共に高価であった。しかし、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話の普及によりシステムの価格は安価になりつつある。画像処理のみでは、車両の絶対位置や方位を検出することはできないが、外部指標となる圃場内の作物との距離を正確に検出することができる。これは他のセンサーには無い特徴である。そのため、画像処理は、防除や草取りなどの管理作業を行う車両に用いられる研究例が多い。管理作業では、車両は既に圃場内に存在する植物列に沿って走れれば良く、その走行軌跡は必ずしも直線である必要はない。一方移植作業に画像処理を用いると、瞬時の誤差は少ないかもしれないが、一行程ごとに誤差が増幅し、もともと直線だった経路が大きく湾曲する可能性が大いに有る。特に、水田では水面での光の反射が多く、それが誤差の要因となりうる。Chen(1997)らは、田植機の視覚部センサーとして画像処理を用いる手法を提案したが、あくまで、それは参照する苗列が直線上に並んでいるという仮定に基づいたものだった。また、実際の走行実験は行われていない。もし苗列が完全に直線上に存在するならば、画像処理によって計算された角度と距離の変化は、田植機の移動にのみよるものである。しかし実際の田植えの場合、参照される苗列は必ず湾曲している。そのためそれらの値の変化は、苗列の湾曲によるものなのか、または田植機の移動によるものなのか区別することができない。 Image processing has been expected to replace the human eye. Until now, both cameras and processing equipment have been expensive. However, with the widespread use of digital cameras and camera-equipped mobile phones, the price of the system is becoming cheaper. Although only the image processing cannot detect the absolute position and direction of the vehicle, it can accurately detect the distance from the crop in the field, which is an external index. This is a feature not found in other sensors. For this reason, image processing is often used in vehicles that perform management operations such as control and weeding. In the management work, the vehicle only needs to be able to travel along the plant line already existing in the field, and the travel locus does not necessarily have to be a straight line. On the other hand, when image processing is used for transplantation, the instantaneous error may be small, but the error is amplified for each stroke, and there is a great possibility that the path that was originally a straight line will be greatly curved. In particular, in paddy fields, there are many reflections of light on the surface of the water, which can cause errors. Chen (1997) and others proposed a method that uses image processing as a visual sensor for rice transplanters, but it was based on the assumption that the seedling rows to be referenced were arranged in a straight line. Also, no actual running experiment has been conducted. If the seedling line is completely in a straight line, the change in angle and distance calculated by image processing is only due to the movement of the rice transplanter. However, in the case of actual rice planting, the seedling line referred to is always curved. Therefore, it cannot be distinguished whether the change of those values is due to the curvature of the seedling row or due to the movement of the rice transplanter.

既に植付け済みの苗列の画像を取得し、取得した画像に基づいて田植機の操向制御を行う技術が特許文献1,2,3に記載されている。特許文献1には、植付け苗の色に対応した領域として抽出された抽出領域を結ぶ線分を直線近似する技術手段が記載されている。特許文献2には、植付け済の苗株の列条を撮像した画像を2値化し、2値化された画像を直線近似し、直線近似により求められた線分と機体の進行方向に設定してある基準腺とのなす角度及び基準線と線分との距離成分を算出し、該角度及び距離成分を操向情報として用いて苗株の列条に倣い自動操向する技術手段が記載されている。特許文献3には、走行機体に備えたカメラの撮像範囲を複数条の苗列を含むよう設定すると共に、カメラで撮影された複数条の苗列のうち特定の苗列のみを選択してディスプレイに表示する処理手段を備え、既植苗を基準にして苗植付に適切な距離を保って走行機体が走行した際にディスプレイに表示された苗列がディスプレイの所定の表示域内に表示されるようカメラとディスプレイの表示域を設定する技術手段が記載されている。しかしながら、これらのものは、いずれも、カメラにより取得した苗列の画像に対して直接仮想直線を計算するものである。 Patent Documents 1, 2, and 3 describe techniques for acquiring an image of a seedling row that has already been planted and performing steering control of the rice transplanter based on the acquired image. Patent Document 1 describes a technical means for linearly approximating a line segment connecting extracted areas extracted as areas corresponding to the colors of planted seedlings. In Patent Document 2, an image obtained by imaging a row of planted seedlings is binarized, the binarized image is linearly approximated, and the line segment obtained by the linear approximation and the traveling direction of the aircraft are set. The technical means for calculating the angle between the reference gland and the distance component between the reference line and the line segment and automatically steering the line by using the angle and distance component as steering information is described. ing. In Patent Literature 3, the imaging range of the camera provided in the traveling machine body is set so as to include a plurality of seedling rows, and only a specific seedling row is selected and displayed from the plurality of seedling rows photographed by the camera. So that the seedling row displayed on the display is displayed within a predetermined display area of the display when the traveling machine travels while maintaining an appropriate distance for seedling planting based on the existing seedlings. Technical means for setting the display area of the camera and display are described. However, all of these calculate a virtual straight line directly on the seedling row image acquired by the camera.

従来から、画像処理によって画像中の直線を検知し、逆透視変換によって実際の位置を推定する技術は存在した。直線が存在する平面に対するカメラの位置と姿勢が既知であれば、透視変換された結果である画像中の直線の位置と方向を推定することは可能とされてきた。しかしながら、これは直線が完全に直線であるという条件においてのみ成り立つ。一方、不整地でほぼ直線上に並んでいる対象物に対して、透視変換された画像中で直線の当てはめを行うと、カメラの近傍での局所的な対象物の列形状に沿った直線が検出される。そのため、推定される直線の方向は理想的な直線の方向と外れてしまう。水稲苗の移植では、移植機は、一行程前に移植された苗列に倣って繰り返し走行するため、移植行程が進むにつれて、走行軌跡の振動が増大してしまうという問題点があった。 Conventionally, there has been a technique for detecting a straight line in an image by image processing and estimating an actual position by inverse perspective transformation. If the position and orientation of the camera with respect to a plane on which a straight line exists are known, it has been possible to estimate the position and direction of the straight line in the image as a result of the perspective transformation. However, this is only true under the condition that the straight line is completely straight. On the other hand, when fitting a straight line in a perspective-transformed image to objects that are arranged almost on a straight line on an uneven terrain, a straight line along the local column shape of the object in the vicinity of the camera is obtained. Detected. For this reason, the estimated straight line direction deviates from the ideal straight line direction. In transplanting paddy rice seedlings, the transplanter repeatedly travels following the seedling row transplanted one stroke before, so that there was a problem that the vibration of the running trajectory increased as the transplanting process progressed.

また、田植機等の移植機に限らず、移動農機において、所定のターゲットを検出して、それに基づいて車両(例えば、耕うん機、整地機、施肥機、播種機、管理作業機、収穫機、畜産機械)の操向を制御させることが有利な場合がある。さらに、移動農機以外の移動車両においても、所定のターゲットを検出して、車両の操向を制御させたい場合もある。
特開昭62−61509 特開平2−131502 特開平9−154314
In addition, not only transplanters such as rice transplanters, but in mobile agricultural machines, a predetermined target is detected, and a vehicle (for example, a tiller, a leveling machine, a fertilizer, a seeder, a management machine, a harvester, It may be advantageous to control the steering of the livestock machinery. Furthermore, there are cases where it is desired to control the steering of the vehicle by detecting a predetermined target even in a moving vehicle other than the mobile agricultural machine.
JP 62-61509 A JP-A-2-131502 JP-A-9-154314

本発明は、視界に入っている一行程前に移植された苗一列全てに対してただ一つの直線を定め、これに対して平行に移植機を走行させることを目的とする。 An object of the present invention is to define a single straight line for all rows of seedlings transplanted before one stroke in the field of view, and to run the transplanter in parallel with this.

本発明の他の目的は、走行車両の操向制御において、画像処理のみを用いて元々直線でない経路に対して、初期条件としてある方角を指す直線をあてはめ、その方角に向かって直線的な経路に沿って走行車両を走行させることにある。 Another object of the present invention is to apply a straight line indicating a certain direction as an initial condition to a route that is not originally a straight line using only image processing in steering control of a traveling vehicle, and a straight route toward that direction. The traveling vehicle travels along the line.

本発明のさらに他の目的は、厳密な直線ではないが、直線と見なしたいターゲット(例えば、苗列)に対して直線近似を行うことにある。 Still another object of the present invention is to perform a linear approximation to a target (for example, a seedling row) that is not a strict straight line but is to be regarded as a straight line.

かかる課題を達成するために本発明が採用した第1の技術手段は、移植機に設けた撮像手段によって既植の苗列を撮像して苗列の画像情報を取得するステップと、該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得するステップと、該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得するステップと、該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似するステップと、該直線に対する移植機の位置情報に基づいて操向制御を行うステップとを有する移植機の操向制御方法、そして、移植機に設けた撮像手段によって撮像された既植の苗列の画像情報を入力する画像入力手段と、該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得する苗列領域抽出手段と、該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似する直線抽出手段とを有する苗列の検出装置である。 The first technical means adopted by the present invention in order to achieve such a problem includes a step of capturing an already-planted seedling row by an imaging means provided in the transplanter to obtain image information of the seedling row, and the image information Obtaining a binary image in which a seedling row region is extracted from, obtaining a virtual ground plane image of the seedling row region binarized by inverse perspective transformation of the binary image, and the virtual ground plane Steering control method of transplanter having a step of approximating the seedling row region with a straight line in an image, and a step of performing steering control based on position information of the transplanter with respect to the straight line, and imaging provided in the transplanter Image input means for inputting image information of an existing seedling row imaged by the means, seedling row region extraction means for obtaining a binary image in which a seedling row region is extracted from the image information, and the binary image Temporary seedling region binarized by inverse perspective transformation And inverse perspective transformation means for obtaining a horizontal plane image, a detection device seedling row and a line extraction section approximating in the virtual ground plane image 該苗 row region in a straight line.

本発明が採用した第2の技術手段は、移植機に設けた撮像手段によって既植の苗列を撮像して苗列の画像情報を取得するステップと、該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得するステップと、該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得するステップと、該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似するステップとを有する苗列の検出方法、そして、移植機に設けた撮像手段によって撮像された既植の苗列の画像情報を入力する画像入力手段と、該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得する苗列領域抽出手段と、該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似する直線抽出手段とを有する苗列の検出装置である。 The second technical means adopted by the present invention includes a step of capturing an already-planted seedling row by an imaging means provided in the transplanter to obtain image information of the seedling row, and a seedling row region is extracted from the image information Obtaining a binary image; obtaining a virtual ground plane image of a seedling row region binarized by inverse perspective transformation of the binary image; and extracting the seedling row region in the virtual ground plane image A method for detecting a seedling row having a step of approximating with a straight line, an image input means for inputting image information of an existing seedling row imaged by an imaging means provided in the transplanter, and a seedling row region from the image information Seedling row region extracting means for acquiring the extracted binary image, reverse perspective conversion means for obtaining a virtual ground plane image of the seedling row region binarized by reverse perspective transformation of the binary image, Line extraction that approximates the seedling region in a virtual ground plane image with a straight line A detection device seedling row and a stage.

本発明が採用した第3の技術手段は、走行車両に設けた撮像手段によって走行車両の走行方向に延出するターゲットを撮像してターゲットの画像情報を取得するステップと、該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得するステップと、該2値画像を逆透視変換してターゲット領域の仮想地平面画像を取得するステップと、該仮想地平面画像においてターゲット領域を直線で近似するステップと、該直線に対する走行車両の位置情報に基づいて操向制御を行うステップとを有する走行車両の操向制御方法、そして、走行車両に設けた撮像手段によって撮像された走行車両の走行方向に延出するターゲットの画像情報を入力する画像入力手段と、該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得する2値画像取得手段と、該2値画像を逆透視変換してターゲット領域の仮想地平面画像を取得する手段と、該仮想地平面画像においてターゲット領域を直線で近似する手段と、該直線に対する走行車両の位置情報に基づいて操向制御を行う手段とを有する走行車両の操向制御装置である。 According to a third technical means employed by the present invention, there is provided a step of capturing a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle by an imaging unit provided in the traveling vehicle and acquiring target image information, and a target region from the image information. Obtaining a binary image from which the binary image has been extracted, obtaining a virtual ground plane image of the target area by performing reverse perspective transformation on the binary image, and approximating the target area with a straight line in the virtual ground plane image And a steering control method for the traveling vehicle having a step of performing steering control based on position information of the traveling vehicle with respect to the straight line, and a traveling direction of the traveling vehicle imaged by an imaging means provided on the traveling vehicle. Image input means for inputting image information of a target to be output, and binary image acquisition means for acquiring a binary image obtained by extracting a target area from the image information , Based on reverse-perspective transformation of the binary image to obtain a virtual ground plane image of the target area, means for approximating the target area with a straight line in the virtual ground plane image, and position information of the traveling vehicle with respect to the straight line And a steering control device for a traveling vehicle having means for performing steering control.

本発明が採用した第4の技術手段は、走行車両に設けた撮像手段によって走行車両の走行方向に延出するターゲットを撮像してターゲットの画像情報を取得するステップと、該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得するステップと、該2値画像を逆透視変換して2値化されたターゲット領域の仮想地平面画像を取得するステップと、該仮想地平面画像において該ターゲット領域を直線で近似するステップとを有するターゲットの検出方法、そして、走行車両に設けた撮像手段によって撮像された走行車両の走行方向に延出するターゲットの画像情報を入力する画像入力手段と、該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得するターゲット領域抽出手段と、該2値画像を逆透視変換して2値化されたターゲット領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、該仮想地平面画像において該ターゲット領域を直線で近似する直線抽出手段とを有するターゲットの検出装置である。 According to a fourth technical means adopted by the present invention, the step of acquiring a target image information by imaging a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle by an imaging unit provided in the traveling vehicle, and a target area from the image information Obtaining a binary image from which the binary image has been extracted, obtaining a virtual ground plane image of the target area binarized by inverse perspective transformation of the binary image, and the target area in the virtual ground plane image And a target detection method having a step of approximating a straight line, and an image input means for inputting image information of a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle imaged by an imaging means provided on the traveling vehicle, and the image Target area extraction means for acquiring a binary image in which a target area is extracted from information, and a target that has been binarized by inverse perspective transformation of the binary image. And inverse perspective transformation means for obtaining a virtual ground plane image of the area, which is the target of the detection device and a straight line extracting means for approximating at the virtual locations, the planar image with a straight line the target area.

前記第3の技術手段、第4の技術手段において、一つの態様では、前記走行車両は移動農機であり、前記ターゲットは作物列であり、さらに移動農機としては移植機が、作物列としては苗列が例示される。また、走行車両が移動農機であっても、ターゲットは作物列に限定されるものではなく、例えば、畦をターゲットとして移動農機を操向させるものでもよい。さらに、走行車両は移動農機に限定されるものではなく、例えば、白線や路肩をターゲットとして走行車両を操向させるものでもよい。 In the third technical means and the fourth technical means, in one aspect, the traveling vehicle is a mobile agricultural machine, the target is a crop row, a transplanter is a mobile agricultural device, and a seedling is a crop row. A column is illustrated. Further, even if the traveling vehicle is a mobile farm machine, the target is not limited to the crop line, and for example, the mobile farm machine may be steered using a straw as a target. Further, the traveling vehicle is not limited to a mobile agricultural machine, and for example, the traveling vehicle may be steered with a white line or a shoulder as a target.

前記技術手段において、一つの好ましい態様では、前記撮像手段はターゲット(例えば、苗列)の無限遠方まで撮像するものである。こうすることで、苗一列全てに対してただ一つの直線を定めることができ、これに対して車両を平行に走行させることができる。また、ターゲットの無限遠方まで撮像するためには、ターゲットの入力画像はいわゆる縦型画像であることが有利である。 In the technical means, in one preferable aspect, the imaging means images up to infinity of a target (for example, a seedling row). In this way, only one straight line can be defined for all the rows of seedlings, and the vehicle can be driven in parallel to this. Further, in order to capture an image up to infinity of the target, it is advantageous that the input image of the target is a so-called vertical image.

前記技術手段において、ターゲットが苗列のように緑色を主色とする場合には、一つの好ましい態様では、前記二値画像を取得するステップは、苗列のRGBカラー画像をLab表色系に変換し、知覚色度bの値に閾値を設定して2値化を行うものである。 In the above-mentioned technical means, when the target has a main color of green as in a seedling row, in one preferred embodiment, the step of acquiring the binary image comprises converting an RGB color image of the seedling row to L * a * b * Convert to color system and binarize by setting a threshold to perceptual chromaticity b * .

前記技術手段において、一つの好ましい態様では、前記仮想地平面画像において、水平方向の解像度を低く設定したものである。ターゲットの画像の横方向の解像度を低くすることで、ターゲットが多少蛇行したり曲がったりしていても、ターゲットに対して一つの直線の近似を抽出しることが容易となる。 In the technical means, in one preferred embodiment, the virtual horizontal plane image is set with a low horizontal resolution. By reducing the horizontal resolution of the target image, it is easy to extract an approximation of one straight line for the target even if the target is somewhat meandering or bent.

前記技術手段において、前記ターゲット領域(例えば、苗列領域)の直線近似は、好ましい態様では、ハフ変換あるいは最小二乗法によって行うものである。また、一行程前に移植された苗一列に対して直線近似を行う場合に、一行程前に移植された苗列を含む既植の複数の苗列の領域に基づいて直線近似を行っても良い。 In the technical means, linear approximation of the target region (for example, seedling row region) is performed by a Hough transform or a least square method in a preferred embodiment. In addition, when performing linear approximation for a single row of seedlings transplanted one stroke before, linear approximation may be performed based on the areas of a plurality of seedling rows that have been transplanted including the seedling rows transplanted one stroke before good.

前記直線に対する車両(移植機)の位置情報は、一つの態様では、該直線に対する角度及び/あるいは横方向のずれ量(オフセット)である。直線に対する車両の角度は、車両の進行方向(あるいは撮像手段の撮像方向)に設定された基準線と検出された直線との角度として算出される。横方向のずれ量(オフセット)は、検出された直線と車両との距離(直線と直交する方向)として算出される。直線に対する角度と横ずれ量の情報と車両の速度がわかれば、車両の操向制御を行うことができる。 In one embodiment, the position information of the vehicle (transplanter) with respect to the straight line is an angle with respect to the straight line and / or a lateral displacement (offset). The angle of the vehicle with respect to the straight line is calculated as the angle between the reference line set in the traveling direction of the vehicle (or the imaging direction of the imaging means) and the detected straight line. The lateral shift amount (offset) is calculated as the distance between the detected straight line and the vehicle (direction orthogonal to the straight line). If the information about the angle with respect to the straight line and the amount of lateral deviation and the speed of the vehicle are known, the steering control of the vehicle can be performed.

本発明によれば、特に移植機において、視界に入っている一行程前に移植された苗一列全てに対してただ一つの直線を定め、これに対して平行に車両を走行させることができる。これによって、前の行程において耕盤が不整であったことによる苗列の乱れを修正し、走行軌跡の振動が増加するのではなく、より減少する方向に向かうように操向制御することができる。 According to the present invention, in particular, in a transplanter, a single straight line can be defined for all rows of seedlings transplanted before the one-stroke period that is in the field of view, and the vehicle can be driven in parallel with this. As a result, the disturbance of the seedling row due to the irregularity of the tiller in the previous stroke is corrected, and the steering control can be performed so as not to increase the vibration of the traveling locus but to decrease further. .

また、走行車両の操向制御において、元々直線でない経路に対して、初期条件としてある方角を指す直線をあてはめ、その方角に向かって直線的な経路に沿って走行車両を操向制御することができる。 Further, in the steering control of the traveling vehicle, it is possible to apply a straight line indicating a certain direction as an initial condition to a route that is not originally a straight line, and to steer the traveling vehicle along the linear route toward the direction. it can.

また、厳密な直線ではないが、直線と見なしたいターゲット(例えば、苗列)に対して直線近似を行うことができる。 Further, although it is not a strict straight line, a linear approximation can be performed on a target (for example, a seedling row) that is desired to be regarded as a straight line.

図1の上図は田植機の平面図、下図は田植機の側面図であって、田植機は、左右一対の前輪1および後輪2によって支持された走行機体3と、走行機体3の前部に搭載された動力部4と、ステアリングホイール5と、走行機体3の後方にリンク機構を介して設けた苗供給装置6及び植付け装置7を有する四条植えの乗用田植機である。苗供給装置6のフレームには左右のサイドバンパー8の上方に位置して撮像手段9が搭載されている。走行機体3の後部には運転席10が設けてある。苗供給装置6はフロートを含む姿勢制御機構によって田植機の走行中に水平姿勢制御・上下動位置制御されているので、撮像手段9を苗供給装置6に設けることで、撮像手段9が走行機体3の姿勢の影響を受け難いようになっている。 1 is a plan view of the rice transplanter, and the lower figure is a side view of the rice transplanter. The rice transplanter includes a traveling machine body 3 supported by a pair of left and right front wheels 1 and a rear wheel 2, and a front of the traveling machine body 3. This is a four-row riding rice transplanter having a power unit 4, a steering wheel 5, and a seedling supply device 6 and a planting device 7 provided behind the traveling machine body 3 via a link mechanism. An imaging means 9 is mounted on the frame of the seedling supply device 6 so as to be positioned above the left and right side bumpers 8. A driver's seat 10 is provided at the rear of the traveling machine body 3. Since the seedling supply device 6 is controlled in horizontal posture control and vertical movement position during traveling of the rice transplanter by a posture control mechanism including a float, the image pickup means 9 is provided in the seedling supply device 6 so that the image pickup means 9 is a traveling machine body. It is difficult to be affected by the attitude of 3.

撮像手段9は、RGBカラーテレビカメラであって、カメラを前方を向けて、俯角を付けた状態で、90度回転させて水稲移植機の移植部(苗供給装置)の両側に取り付ける。カメラを90度回転させることで、苗列の画像を縦型の画像情報として得ることができる。田植機には図示しないディスプレイが搭載されており、カメラによって撮像された画像情報はディスプレイに表示される。車両の左側に畦が有る場合、また車両の左側にターゲットとなる苗列が有る場合は、左側のカメラを用い、逆の場合は右側のカメラを用いる。カメラの左右の切り替えは手動、もしくは自動によって行う。ここでは、田植機の苗供給装置の両側に二つのカメラを前方に向けて配設したものを示したが、カメラの個数、搭載位置、撮像方向はこれには限定されない。例えば、田植機の左右のぞれぞれの側に位置して二台のカメラを、一方を前方に、他方を後方に向けて配設してもよい。 The imaging means 9 is an RGB color TV camera, and is attached to both sides of the transplanting part (seedling supply device) of the rice transplanter by rotating it 90 degrees with the camera facing forward and a depression angle. By rotating the camera 90 degrees, an image of the seedling row can be obtained as vertical image information. The rice transplanter is equipped with a display (not shown), and image information captured by the camera is displayed on the display. When there is a cocoon on the left side of the vehicle, or when there is a target seedling row on the left side of the vehicle, the left camera is used, and in the opposite case, the right camera is used. The camera can be switched manually or automatically. Here, although two cameras are disposed on both sides of the seedling feeder of the rice transplanter, the number of cameras, the mounting position, and the imaging direction are not limited thereto. For example, two cameras may be disposed on the left and right sides of the rice transplanter, with one facing forward and the other facing backward.

操向制御装置は、田植機に設けた撮像手段によって撮像された既植の苗列の画像情報を入力する画像入力手段と、該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得する苗列領域抽出手段と、該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似する直線抽出手段と、該直線に対する田植機の位置情報に基づいて操向制御を行う制御手段とから構成され、これらの手段は主としてコンピュータにより実行される。 The steering control device acquires an image input unit that inputs image information of an already-planted seedling row imaged by an imaging unit provided in the rice transplanter, and acquires a binary image in which a seedling row region is extracted from the image information. Seedling row region extracting means, reverse perspective transformation means for obtaining a virtual ground plane image of the seedling row region binarized by reverse perspective transformation of the binary image, and the seedling row region in the virtual ground plane image A straight line extracting means approximated by a straight line and a control means for performing steering control based on the position information of the rice transplanter with respect to the straight line are constituted, and these means are mainly executed by a computer.

図2は、田植機の操向制御装置による制御の流れを示すブロック図である。CCDカメラにより取得された画像信号は信号線を通してコンピュータを主要構成要素とする画像処理装置に入力される。詳細に説明する。カラーCCDカメラ(Watec WAT231S)は、作業機の左右に一つずつ取り付けてある。撮影対象の苗列は縦方向に並んでいるため、カメラの光軸を中心に90度回転させた。これによって縦長の画像情報を取得することができ、縦方向の解像度を高めることができる。実験では、縦方向の画角は33.4度、横方向は25.3度とした。無限遠方まで画面に入るようにカメラの俯角は15度とした。車両の左側に苗列が有るときは、左側のカメラを使い、右側に有るときは右側のカメラを使った。CCDカメラから出力された画像情報はDVレコーダー(SONY DV1000)により記録される。パーソナルコンピュータ(Pentium 4、 3.0GHz、 512MB)は、DVレコーダから、IEEE1394ケーブルを介してデジタル画像をリアルタイムで取り込む。DV画像を取り込むためにDirect X 8.0を使用した。 FIG. 2 is a block diagram showing a flow of control by the steering control device of the rice transplanter. An image signal acquired by the CCD camera is input to an image processing apparatus having a computer as a main component through a signal line. This will be described in detail. One color CCD camera (Watec WAT231S) is attached to each side of the work machine. Since the seedling rows to be photographed were arranged in the vertical direction, they were rotated 90 degrees around the optical axis of the camera. Thereby, vertically long image information can be acquired, and the resolution in the vertical direction can be increased. In the experiment, the angle of view in the vertical direction was 33.4 degrees and the horizontal direction was 25.3 degrees. The depression angle of the camera was set to 15 degrees so that it could enter the screen to infinity. When there was a seedling on the left side of the vehicle, the left camera was used, and when it was on the right side, the right camera was used. Image information output from the CCD camera is recorded by a DV recorder (SONY DV1000). A personal computer (Pentium 4, 3.0 GHz, 512 MB) captures a digital image from a DV recorder via an IEEE1394 cable in real time. Direct X 8.0 was used to capture DV images.

画像処理装置は、苗列領域抽出手段と逆透視変換手段と直線抽出手段とを有しており、CCDカメラから取り込んだ画像に画像処理を施すことで既植の苗列に対する田植機の位置、すなわちオフセット距離e、方位角θを計算する。苗領域抽出手段は、カメラによって撮像された既植の苗列の画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を生成する手段である。本明細書では、好ましい態様として、苗列領域抽出手段として、苗列のRGBカラー画像をLab表色系に変換し、知覚色度bの値に閾値を設定して2値化を行う手法について後述するが、苗列領域を良好に抽出できるものであればいかなる領域抽出手段であってもよい。逆透視変換手段は、苗列領域抽出手段で生成された2値画像の各構成画素を、圃場面を構成する仮想地平面上に透視変換して苗列のマップを生成する手段である。カメラにより取得された2次元投影画像をカメラパラメータに基づいてカメラ視点座標系から実平面座標系へと変換する逆透視変換自体は公知であるので、逆透視変換についての説明は省略する。直線抽出手段は、仮想地平面画像(苗列のマップ)における苗列領域を直線で近似する手段である。直線抽出手段としては、好ましい態様として、ハフ変換による直線検出、最小2乗法による直線検出が例示されるが、他の手法を用いて直線抽出してもよい。苗列領域の直線近似する線分が得られれば、該線分に対する田植機の角度θおよびオフセットeを求めることができる。検出された直線に対しての田植機の角度とオフセットは、苗列マップに対するハフ変換や最小2乗法によって求められる。また、オフセットの求め方については、他に、速度と角度から求める方法(デッドレコニング)、マップに対するハフ変換で求めた角度を透視画像に戻して、消失点から引いた直線に対するマッチングの度合いで求める方法がある。また、本発明において、一つの好ましい態様では、直前の行程によって植設された苗列条に対して角度、オフセットを求めるものであるが、オフセットを求める際に、隣接条ではなく、一つずれた条を検出してもよい。この場合は、それまでの履歴から、一つ隣だと判断しオフセットをずらす(例えば30cm)という処理を行う。 The image processing apparatus has a seedling row region extraction means, a reverse perspective conversion means, and a straight line extraction means, and performs image processing on the image captured from the CCD camera to thereby position the rice transplanter with respect to the existing seedling rows, That is, the offset distance e and the azimuth angle θ are calculated. The seedling region extraction means is a means for generating a binary image in which the seedling row region is extracted from the image information of the existing seedling row captured by the camera. In this specification, as a preferred embodiment, as a seedling row region extracting unit, an RGB color image of a seedling row is converted into an L * a * b * color system, and a threshold is set to the value of the perceptual chromaticity b *. Although the method of performing the value conversion will be described later, any region extracting means may be used as long as it can extract the seedling row region satisfactorily. The reverse perspective conversion means is a means for generating a map of the seedling row by perspective-transforming each constituent pixel of the binary image generated by the seedling row region extracting means on a virtual ground plane constituting the farm scene. Since the reverse perspective transformation itself for converting the two-dimensional projection image acquired by the camera from the camera viewpoint coordinate system to the real plane coordinate system based on the camera parameters is known, the description of the reverse perspective transformation is omitted. The straight line extraction means is means for approximating a seedling row region in a virtual ground plane image (a seedling row map) with a straight line. Examples of the straight line extraction means include straight line detection by Hough transform and straight line detection by the least square method as a preferred embodiment, but straight lines may be extracted using other methods. If a line segment that approximates the straight line of the seedling row region is obtained, the angle θ and the offset e of the rice transplanter with respect to the line segment can be obtained. The angle and offset of the rice transplanter with respect to the detected straight line are obtained by the Hough transform or the least square method for the seedling row map. In addition, as to how to obtain the offset, other methods include obtaining from the speed and angle (dead reckoning), returning the angle obtained by the Hough transform to the map to the fluoroscopic image, and obtaining the degree of matching with the straight line drawn from the vanishing point. There is a way. In the present invention, in one preferred embodiment, an angle and an offset are obtained with respect to a seedling row planted in the immediately preceding process. You may detect a streak. In this case, from the history so far, it is determined that one is next and the offset is shifted (for example, 30 cm).

そして、制御手段によって、苗列領域に近似させた直線に対する田植機の位置情報に基づいて田植機の操向制御を行う。エンジンの回転数と変速レバー位置とから田植機の速度vを計算する。エンジンプーリに光電センサーを取り付け、エンジンプーリが一回転する間のパルス出力に基づいてエンジン回転数を検出する。また、変速レバーにポテンショメータを取り付けて、変速レバー位置を検出する。パルスのカウント数及びポテンショメータの電圧は、PICボードによって測定され、エンジン回転数と変速レバー位置の情報は、ケーブルを介してコンピュータに送信される。スリップ率を一定として、コンピュータでエンジンの回転数と変速レバー位置の情報を用いて田植機の速度を計算する。 Then, the control unit performs steering control of the rice transplanter based on the position information of the rice transplanter with respect to the straight line approximated to the seedling row region. The speed v of the rice transplanter is calculated from the engine speed and the shift lever position. A photoelectric sensor is attached to the engine pulley, and the engine speed is detected based on a pulse output during one rotation of the engine pulley. In addition, a potentiometer is attached to the shift lever to detect the shift lever position. The pulse count and potentiometer voltage are measured by the PIC board, and the engine speed and shift lever position information is sent to the computer via a cable. The slip rate is fixed, and the speed of the rice transplanter is calculated by the computer using the information on the engine speed and the shift lever position.

画像処理装置により得られた田植機の位置(角度θ及びオフセットe)と田植機の速度vからステアリングの切れ角を決定する。ステアリングホイールを回転させるため、ステアリング軸にモータが取り付けてある。DCサーボドライバは、コンピュータからの指令電圧に基づいてモータを駆動してステアリングの角度制御を行う。実際のステアリングの角度は、前輪中央のピットマンアームに取り付けたポテンショメータによって検出される。DAボードから、決められたステアリング角に相当する電圧をサーボドライバに出力し、ポテンショメータにより検出された実際のステアリング角の情報を制御することで決定されたステアリング角を実現する。 The steering angle is determined from the position (angle θ and offset e) of the rice transplanter obtained by the image processing apparatus and the speed v of the rice transplanter. A motor is attached to the steering shaft to rotate the steering wheel. The DC servo driver controls the steering angle by driving the motor based on the command voltage from the computer. The actual steering angle is detected by a potentiometer attached to the pitman arm at the center of the front wheel. A voltage corresponding to the determined steering angle is output to the servo driver from the DA board, and the determined steering angle is realized by controlling information on the actual steering angle detected by the potentiometer.

カメラから入力された画像は、圃場に移植された水稲苗列を透視変換した結果である。もし苗列が完全に直線ならば画像中で当てはめられた直線は正確にカメラと苗列の角度と距離を表す。しかし、苗列は不規則に乱れているためこの直線が誤差を含まないことは現実にはあり得ない。したがって、厳密には直線ではない苗列を、いかにして直線とみなして検出するかが問題となる。 The image input from the camera is the result of perspective transformation of the rice seedling row transplanted to the field. If the seedling row is perfectly straight, the straight line fitted in the image accurately represents the angle and distance between the camera and the seedling row. However, since the seedling rows are irregularly disordered, it is impossible in reality that this straight line does not include an error. Therefore, there is a problem of how to detect a seedling row that is not strictly a straight line as a straight line.

画像処理装置では、苗列領域抽出手段によって、まずカメラによって取得されたRGBカラー画像をLab表色系に変換する。水稲苗は知覚色度b成分が高いので、画像を複数のバンドに分割し、それぞれのバンドの中で上から任意の割合の画素を苗の領域であると認識する。図3において、左図のような元画像が取り込まれる。元画像の色は、RGBで表されているが、これをLab表色系に変換する。変換後の画像情報では、苗が存在する場所は知覚色度bの値が高くなる。ここで、bについてp-タイル法によって閾値を決定し、2値化を行う。すなわち、bが閾値以上であるピクセル値を1とし、それ以外のピクセル値を0とする。また、画像の上や横の隅の領域は、苗とは関係ない部分が映ることが多いため、ピクセル値を0とした。結果として、中央図のような二値画像が得られる。撮像手段によって取得されたRGBカラー画像をLab表色系に変換し、変換された画像情報において知覚色度閾値を設定して画像を2値化することで対象物領域を抽出する手法は、それ単独として技術思想として成立するものであり、その適用は水稲苗領域の検出に限定されるものではなく、本発明に係る操向制御に限定されるものでもない。例えば、緑色を主色とする作物列の検出であれば、水稲苗と同様に、知覚色度bの値に閾値を設定して2値化することで作物列領域を抽出することができる。画像に占める作物列領域のおおよその面積が既知であれば、同様に、p-タイル法によって閾値を決定することができる。また、対象物の色が緑色でなくても、対象物の色に応じて、知覚色度の閾値を適切に設定することで対象物領域を抽出することができる。また、ここで述べた画像処理手段は一つの好ましい例であって、苗列領域の2値画像を取得する手段はLab表色系に変換するものに限定されず、例えば、HSV変換すると共に、各ピクセルのHSVでの値を用いて苗列領域を検出してもよい。 In the image processing apparatus, the RGB color image acquired by the camera is first converted into the L * a * b * color system by the seedling row region extracting means. Since the rice seedling has a high perceptual chromaticity b * component, the image is divided into a plurality of bands, and an arbitrary ratio of pixels from the top in each band is recognized as a seedling region. In FIG. 3, the original image as shown in the left figure is captured. The color of the original image is expressed in RGB, but this is converted to the L * a * b * color system. In the converted image information, the perceived chromaticity b * is high at the place where the seedling exists. Here, a threshold value is determined for b * by the p-tile method, and binarization is performed. That is, a pixel value where b * is equal to or greater than a threshold value is set to 1, and other pixel values are set to 0. In addition, in the area at the top and side corners of the image, there are many portions that are not related to the seedling, so the pixel value is set to zero. As a result, a binary image as shown in the center diagram is obtained. The RGB color image acquired by the imaging means is converted into the L * a * b * color system, and the object region is extracted by setting the perceptual chromaticity threshold in the converted image information and binarizing the image. This technique is established as a technical idea by itself, and its application is not limited to the detection of paddy rice seedling regions, and is not limited to the steering control according to the present invention. For example, in the case of detection of a crop row having a main color of green, a crop row region can be extracted by setting a threshold value to the value of perceptual chromaticity b * and binarizing the same as in paddy rice seedlings. . If the approximate area of the crop row area in the image is known, the threshold value can be similarly determined by the p-tile method. Even if the color of the object is not green, the object region can be extracted by appropriately setting the threshold value of the perceptual chromaticity according to the color of the object. Further, the image processing means described here is one preferable example, and the means for acquiring the binary image of the seedling row region is not limited to the one that converts to the L * a * b * color system, for example, In addition to HSV conversion, the seedling row region may be detected using the HSV value of each pixel.

次に、逆透視変換手段によって、得られた2値画像に対して逆透視変換を行い、圃場のXY平面に画像中の苗の領域を逆投影する(図4、図5)。先ず、得られた二値画像を、仮想的に地平面に投影する。つまり、2値化の結果、苗の一部であると判断されたあるピクセルが、実空間で、どの位置に相当するかを求める。カメラの俯角、高さ、焦点距離をもとに、カメラ焦点の位置と二値画像の位置を決める。そして、図4のように二値画像を仮想地平面に投影する。二値画像上の点を、実空間上の地平面に仮想的に投影することにより、苗列のマップを作成する。これにより角度がより確実に求められる。マップの分解能を粗くすることで、苗列が多少曲がっていてもだいたい直線として認識することが出来る。得られたマップから、ハフ変換を用いて苗列の角度θを求める。 Next, reverse perspective conversion is performed on the obtained binary image by the reverse perspective conversion means, and the seedling region in the image is back-projected onto the XY plane of the field (FIGS. 4 and 5). First, the obtained binary image is virtually projected onto the ground plane. That is, it is determined which position in the real space a certain pixel determined to be a part of the seedling as a result of binarization corresponds to. Based on the depression angle, height, and focal length of the camera, the camera focus position and binary image position are determined. And a binary image is projected on a virtual ground plane like FIG. A seedling row map is created by virtually projecting points on the binary image onto a ground plane in real space. Thereby, an angle is calculated | required more reliably. By roughening the resolution of the map, even if the seedling row is slightly bent, it can be recognized as a straight line. The angle θ of the seedling row is obtained from the obtained map using the Hough transform.

図5において、左の二値画像から、横方向の解像度が異なる二つの仮想地平面の画像を取得した。二つの仮想地平面画像において、左側の仮想地平面画像では、投影する際に地平面における1ピクセルの大きさを、縦方向に5cm、横方向に1cmにしてある。右側の仮想地平面画像では、1ピクセルの大きさが縦に5cm、横に5cmとなっている。つまり、左側の仮想地平面画像では、横方向に関して解像度が高いイメージになっているのに対して、右側の仮想地平面画像では、横方向の解像度が低いイメージとなっている。この仮想地平面の画像に直線抽出手段として例示するハフ変換を用いることによって近似直線を求め、苗の条(近似直線)と田植機との角度θを求める。実際に走行する際には、右側のイメージを用いた。右側のイメージでは、画像が横方向に粗くなっているため、見ている苗の条が多少蛇行したり曲がったりしていても、条の角度を検出することが出来る。 In FIG. 5, two virtual ground plane images having different horizontal resolutions were acquired from the left binary image. In the two virtual ground plane images, in the left virtual ground plane image, the size of one pixel on the ground plane is 5 cm in the vertical direction and 1 cm in the horizontal direction when projected. In the virtual ground plane image on the right, the size of one pixel is 5cm vertically and 5cm horizontally. That is, the left virtual ground plane image has a high resolution in the horizontal direction, whereas the right virtual ground plane image has a low horizontal resolution. An approximate straight line is obtained by using the Hough transform exemplified as the straight line extraction means for the image of the virtual ground plane, and the angle θ between the seedling strip (approximate straight line) and the rice transplanter is obtained. The right image was used when actually driving. In the image on the right, the image is rough in the horizontal direction, so that the angle of the stripe can be detected even if the stripe of the seedling being viewed is somewhat meandering or bent.

このように、仮想地平面画像において、水平方向の解像度を低く取り、奥行き方向の解像度を高くする。苗の形状と移植間隔からすると、1ピクセルにおいて、水平方向は1cm、奥行き方向は20cmとするのが、正確な苗のマップを作るためには適切な値だと予想されるが、上述のように、1ピクセルにおいて、水平方向は5cm、奥行き方向は5cmとした。まず、水平方向の解像度を低く取ることによって、苗列は多少水平方向にずれていても同一の直線上に載る。また、俯角をつけて苗列を撮影した場合、苗の高さによって苗同士が接続して見える。これによって逆透視変換したときには、苗同士の間隔は無くなる。マップに対してより正確に苗列の方向検出を行うためには奥行き方向に苗の点数が多い方が望ましい。そのため奥行き方向の解像度を高めた。 In this way, in the virtual ground plane image, the horizontal resolution is set low and the depth resolution is set high. Based on the shape of the seedling and the transplanting interval, it is expected that 1 cm in the horizontal direction and 20 cm in the depth direction are appropriate values for making an accurate seedling map in one pixel. Further, in one pixel, the horizontal direction is 5 cm and the depth direction is 5 cm. First, by taking a low horizontal resolution, the seedlings are placed on the same straight line even if they are slightly displaced in the horizontal direction. In addition, when a seedling row is photographed with a depression angle, the seedlings appear to be connected depending on the height of the seedling. Thus, when reverse perspective transformation is performed, the interval between the seedlings disappears. In order to detect the direction of the seedling row more accurately with respect to the map, it is desirable that the number of seedlings is large in the depth direction. Therefore, the resolution in the depth direction was increased.

このマップに対してDudaとHartによる直線検出のためのハフ変換を適用する。得られたマップ上には、隣接条だけではなく、複数の条が存在する。前の行程に対して平行に走行するためには、より多くの条から得られた角度を参照することが望ましい。そこで、ハフ変換によって、単に一本の直線を検出するのではなく、最も、多くの並行した直線が存在する角度を推定した。ハフ平面上の最大値の半分以上の値を持つものを各角度ごとの二乗和を計算し、最大の合計が得られる角度を採用した。 Hough transform for line detection by Duda and Hart is applied to this map. On the obtained map, there are not only adjacent strips but also multiple strips. In order to run parallel to the previous stroke, it is desirable to refer to the angles obtained from more strips. Therefore, instead of simply detecting a single straight line by the Hough transform, the angle at which the most parallel straight lines exist was estimated. The sum of squares for each angle was calculated for those with values greater than half of the maximum value on the Hough plane, and the angle that gave the maximum total was adopted.

次に、横ずれ量の検出について説明する。前記仮想地平面画像(マップ)では水平方向の解像度を低く取ったため、このマップからカメラと苗列の距離を直接推定することはできない。一方透視変換された画像は角度の誤差は大きいが距離の誤差は小さい。そこで、マップから推定された角度から、透視変換された画像中での平行な直線群の消失点を求め、そこから引かれる直線の中で、もっとも苗の領域を通過している直線の位置をカメラと苗列の距離とした。これを図6に基づいて説明する。苗列条と田植機の角度がわかると、苗列条が向かっていく消失点が求められる。消失点から伸びる直線はさまざまな角度のものが考えられる。その中で、二値画像における白点を最も多く通る線(図6では真ん中の直線)を最もよく苗列条を表しているものとして採用した。この直線から、横ずれの量が求められる。たとえば、この直線がより右側にあると、田植機はより左側にある、ということになる。 Next, detection of the lateral shift amount will be described. In the virtual ground plane image (map), since the resolution in the horizontal direction is set low, the distance between the camera and the seedling row cannot be directly estimated from this map. On the other hand, the perspective transformed image has a large angle error but a small distance error. Therefore, from the angle estimated from the map, the vanishing point of the parallel straight line group in the perspective-transformed image is obtained, and the position of the straight line passing through the seedling region most of the straight lines drawn from there is determined. The distance between the camera and the seedling row was used. This will be described with reference to FIG. When the angle between the seedling line and the rice transplanter is known, the vanishing point where the seedling line heads is required. The straight line extending from the vanishing point can be of various angles. Among them, the line that passes through the most white spots in the binary image (the straight line in the middle in FIG. 6) is adopted as the one that best represents the shoots. From this straight line, the amount of lateral deviation is obtained. For example, if this straight line is on the right side, the rice transplanter is on the left side.

走行制御は、カメラに対する苗列の方向と距離から、ステアリングをまっすぐにして任意の距離進んだ後の予想される偏差を計算し、それに対して定数を乗じてステアリングの角度を計算することで行う。方向に対して、距離の誤差が大きいことが予想されるので、距離を定数で除した後、偏差を計算することで、より方向性を重視したなめらかな走行を行うことができる。 The travel control is performed by calculating the expected deviation after driving an arbitrary distance by straightening the steering from the direction and distance of the seedling row with respect to the camera, and multiplying by a constant to calculate the steering angle . Since the distance error is expected to be large with respect to the direction, by dividing the distance by a constant and calculating the deviation, it is possible to perform smooth traveling with more emphasis on directionality.

圃場内で、低速で実際に植付けを行いながら走行した。畦際の1行程目は、畦際のエッジを検出し、それに沿って走行、植付けを行った。田植機にプリズムを取り付けて、自動追尾トータルステーションを用いて、田植機の軌跡を記録した。図7、図8に実験結果を示す。図7はトータルステーションで記録した軌跡を示し、縦軸、横軸とも、単位はメートルである。横方向の目盛り線が、畦と平行な直線になっている。下側から、一行程目、二行程目、三行程目、と進んで行く。反射鏡(プリズム)は車体の右側についているため、左から右へ行く行程と、右から左へ行く行程での軌跡の間隔は違っている。各行程について、最小二乗法により、直線で近似した。その直線の、畦との角度差と、各データ点の近似直線との横ずれの量の標準偏差をまとめると、図8のようになる。角度差については、だんだんと蓄積する傾向にある。横ずれの標準偏差については、蓄積していく様子はなかった。むしろ、前の行程での小さな蛇行を無視して植えつけていくような様子が観察できた。実験結果に示すとおり、低速では、略まっすぐに植付けを行うことができた。 I drove in the field while planting at low speed. In the first stroke of the shore, the edge of the shore was detected, and traveling and planting were performed along the edge. A prism was attached to the rice transplanter, and the locus of the rice transplanter was recorded using an automatic tracking total station. The experimental results are shown in FIGS. FIG. 7 shows the trajectory recorded by the total station, and the unit is meters for both the vertical and horizontal axes. The horizontal scale line is a straight line parallel to the ridge. From the bottom, proceed in the first, second and third strokes. Since the reflecting mirror (prism) is on the right side of the vehicle body, the distance between the trajectories in the stroke from left to right and the stroke from right to left is different. Each stroke was approximated by a straight line by the method of least squares. FIG. 8 summarizes the standard deviation of the amount of lateral deviation between the angle difference of the straight line and the approximate straight line of each data point. The angle difference tends to accumulate gradually. The standard deviation of the lateral slip did not appear to accumulate. Rather, I was able to observe the appearance of planting ignoring the small meanders in the previous stroke. As shown in the experimental results, it was possible to plant the plant almost straight at low speed.

次に、いわゆるバーチャル田植機による操向シミュレーションについて説明する。3次元CGを使って、バーチャルな水田を作り、その中をバーチャル田植機が走行するプログラムを作成した。このプログラムによって、様々な苗列形状に対する各種の画像処理アルゴリズムや、制御則のテストを行うことができる。プログラムの開発には、Visual C++ 6.0と、OpenGLを用いた。プログラムの流れを図11に示す。走行を開始する前に、まず水田に目標となる苗を配置する。苗の位置は、正弦波状に変化させて配置した。これは、前の行程で、田植機の進行方向が何らかの原因によって変化し、苗の位置がずれてしまったことを意味する。既述の通り、そもそも苗が完全な直線上に移植されることはあり得ない。前行程で植えた苗列の形状は任意に変化させることができるが、まず、最初のステップとして正弦波を用いた。図11は、長さ100mの水田に、12列の苗が植えられているところを示している。苗列の間隔は横300mm、縦200mmである。苗の位置の変化の周期は40m、振幅は10cmである。苗の高さは水面から70mmである。 Next, steering simulation using a so-called virtual rice transplanter will be described. Using 3D CG, we created a virtual paddy field and created a program in which a virtual rice transplanter runs. With this program, it is possible to test various image processing algorithms and control laws for various seedling row shapes. Visual C ++ 6.0 and OpenGL were used for program development. The flow of the program is shown in FIG. Before starting the run, first place the target seedling in the paddy field. The position of the seedling was changed in a sinusoidal shape. This means that in the previous stroke, the traveling direction of the rice transplanter has changed for some reason, and the position of the seedling has shifted. As already mentioned, seedlings cannot be transplanted on a complete straight line. Although the shape of the seedling row planted in the previous stroke can be arbitrarily changed, first, a sine wave was used as the first step. FIG. 11 shows a case where 12 rows of seedlings are planted in a 100 m long paddy field. The seedling spacing is 300 mm wide and 200 mm long. The period of seedling change is 40 m, and the amplitude is 10 cm. The height of the seedling is 70mm from the water surface.

OpenGLが描いた3Dシーンを仮想カメラによってキャプチャーし、屋外の実験と同じように、2次元の投影画像に対して画像処理を行い、苗列に対するカメラの方位角θとオフセットeを計算する。カメラの方位角θとオフセットeからステアリング角度を決定する。ステアリング角度と速度から、一定時間後の位置と方向を計算し、OpenGLが画像を更新する。時間刻みは0.1秒とした。上述の田植機も0.1秒ごとに処理を行っているのでこれに倣った。実際の状況に近づけるため、個々の苗はランダムな姿勢をとっている。さらにその位置も大きな正弦波から少しだけランダムにずれている。また、ランダムな外乱をカメラの方位角に加えている。そのためもし、ステアリング角度がずっと0度でも、田植機は直進しない。このプログラムでは、仮想コントローラによる自動運転の他に、マニュアル走行を行うことも可能である。人間がなにを基準にして直線走行を行っているかを知るのに役立つと考えられる。 A 3D scene drawn by OpenGL is captured by a virtual camera, and image processing is performed on a two-dimensional projection image in the same manner as in an outdoor experiment, and the camera's azimuth θ and offset e with respect to the seedling row are calculated. The steering angle is determined from the camera azimuth θ and the offset e. The position and direction after a certain time are calculated from the steering angle and speed, and OpenGL updates the image. The time increment was 0.1 seconds. The rice transplanter mentioned above was also processed every 0.1 seconds, so this was followed. To get closer to the actual situation, each seedling takes a random posture. Furthermore, the position is slightly deviated from the large sine wave. It also adds random disturbances to the camera azimuth. Therefore, even if the steering angle is always 0 degree, the rice transplanter does not go straight. In this program, in addition to automatic driving by a virtual controller, it is also possible to perform manual driving. It is thought that it is useful for knowing what a human being is running on a straight line with reference to.

画像処理方法について説明する。RGBやHSV、L*a*b*といった色空間情報と、閾値、シャッタースピード、絞りを用いれば、キャプチャーされた画像から苗を抽出することは可能である。苗列領域の二値画像取得までの苗領域抽出手段については、既述の記載を参照することができるので、2値化が済んだ後の画像に対する処理について述べる。ここでは、ハフ変換を用いた2種類の方法について説明すると共に、両方法を比較する。 An image processing method will be described. Using color space information such as RGB, HSV, L * a * b *, threshold, shutter speed, and aperture, it is possible to extract seedlings from captured images. Regarding the seedling region extraction means until the acquisition of the binary image of the seedling row region, the above description can be referred to, so the processing for the image after binarization is described. Here, two types of methods using the Hough transform will be described, and both methods will be compared.

第1の方法は、投影画像に対してハフ変換を行う方法である。DudaとHartによるハフ変換は画像上の直線を検出する方法としてしばしば用いられる。ハフ変換では、画像中の点r(θ)=xcosθ+ysinθという曲線に変換される。もし苗列がまっすぐであれば、逆透視変換によって投影面上で得られた直線を再び三次元空間に戻すことで苗列とカメラの角度とオフセットを求めることができる。図12に直線の検出例を示す。DudaとHartによるハフ変換では値が1の曲線を重ね合わせてそのピークを検出し直線の方程式とする。ピークの大きさはある直線上に載っている点の数を表しているため、点の空間的な分布を考慮に入れていない。つまり、10個の点が集中して直線上に分布していても、広く分布していても同じ結果が得られる。苗列を撮影すると手前の苗が大きく撮影されることと、苗の葉が直線形状をしていることから、苗列ではなく局所的な苗そのものを最も確からしい直線として検出してしまうケースが確認された。今回対象とする画像では、縦方向に長く、より多くの点がのっている直線を検出したい。そこで、曲線の値が1のものに加えて、値がy座標のもの、y座標の二乗のものを作った。そして3つの画像から、ハフ平面の各座標における分散を求めた。そして、直線上の点数と、分散の線形和をとりそのピークから直線の方程式を求めた。 The first method is a method of performing Hough transform on the projection image. The Hough transform by Duda and Hart is often used as a method to detect straight lines on images. In the Hough transform, a point r (θ) = xcos θ + ysin θ in the image is converted. If the seedling row is straight, the angle and offset between the seedling row and the camera can be obtained by returning the straight line obtained on the projection plane by reverse perspective transformation to the three-dimensional space again. FIG. 12 shows an example of detecting a straight line. In the Hough transform by Duda and Hart, a curve with a value of 1 is overlapped to detect its peak and form a straight line equation. Since the size of the peak represents the number of points on a straight line, the spatial distribution of the points is not taken into consideration. In other words, the same result can be obtained regardless of whether 10 points are concentrated and distributed on a straight line. When the seedling row is photographed, the seedling in the foreground is photographed large, and the leaves of the seedling are in a straight line shape, so there are cases where the local seedling itself is detected as the most probable straight line instead of the seedling row confirmed. In the target image, I want to detect a straight line that is longer in the vertical direction and has more points. Therefore, in addition to the curve value of 1, the value of y coordinate and the square of y coordinate were made. And the dispersion | distribution in each coordinate of a Hough plane was calculated | required from three images. Then, a linear equation was obtained from the peak by taking the linear sum of the points on the straight line and the variance.

第2の手法は、逆透視変換画像に対してハフ変換を行う方法である。田植えをする際、作業者は圃場に対してただ一つの方位を持った直線を設定しそれに沿って走行する。それと同時に前行程で植え付けた苗との距離を時々チェックし走行経路の修正を行う。理想的な走行経路の方位は水田の垂直上方からヘリコプターなどの飛翔物体から明確に観察できるであろう。そこで、逆透視変換を投影画像に対して先に行い、苗列のマップを作る。このマップに対してハフ変換による直線検出を行えば、局所的なカーブに左右されない苗列全体の方位を検出することができる。図9は湾曲した苗列の元画像であり、図10は図9に対して逆透視変換を行った結果得られた苗列のマップである。同様に、図13に元の画像と、逆透視変換を行った結果を示す。元の画像中の最も右にある苗列だけを変換した。逆変換後の横軸の解像度は5cm、縦方向の解像度は20cmである。図13の右図の点群に対してハフ変換を行い直線を検出すれば、一つの行程に対して一つの方位を決定することができる。方位を求めた後は、車両の速度が既知であれば、位置を推定することができる。

Figure 2006101816
The second method is a method of performing Hough transform on an inverse perspective transformation image. When planting rice, the operator sets a straight line with only one direction with respect to the field and travels along it. At the same time, the distance from the seedling planted in the previous process is checked from time to time to correct the driving route. The direction of the ideal route can be clearly observed from flying objects such as helicopters from above the paddy field. Therefore, reverse perspective transformation is first performed on the projection image to create a seedling row map. By performing straight line detection by Hough transform on this map, it is possible to detect the orientation of the entire seedling row that is not affected by local curves. FIG. 9 is an original image of a curved seedling row, and FIG. 10 is a map of the seedling row obtained as a result of performing reverse perspective transformation on FIG. Similarly, FIG. 13 shows the original image and the result of inverse perspective transformation. Only the rightmost seedling row in the original image was transformed. The resolution on the horizontal axis after inverse transformation is 5 cm, and the resolution in the vertical direction is 20 cm. If a Hough transform is performed on the point group in the right diagram of FIG. 13 to detect a straight line, one azimuth can be determined for one stroke. After obtaining the azimuth, the position can be estimated if the speed of the vehicle is known.
Figure 2006101816

制御方法について説明する。阿部(2003)によると最も簡単な人の車両制御モデルは、図14のように目標コースが直線ならば次の様に表される。

Figure 2006101816
A control method will be described. According to Abe (2003), the simplest vehicle control model of a person is represented as follows if the target course is a straight line as shown in FIG.
Figure 2006101816

バーチャル田植機による自動走行実験について述べる。テストコースは100mの経路の途中に3つのサイン波を入れた。サイン波の振幅は400mm、波長は10mである。バーチャル田植機は、この苗列に沿って走行する。ノイズは方向角に対してランダムに与えた。Lは1m、hは0.02とした。バーチャル田植機を走行させ、実際のオフセット、角度、推定オフセット、推定角度を記録した。 This paper describes an automated driving experiment using a virtual rice transplanter. The test course put three sine waves along the 100m path. The amplitude of the sine wave is 400mm and the wavelength is 10m. The virtual rice transplanter travels along this seedling line. Noise was given randomly with respect to the direction angle. L was 1 m and h was 0.02. The virtual rice transplanter was run and the actual offset, angle, estimated offset, and estimated angle were recorded.

図15乃至図18に2つの画像処理による走行の結果を示す。図15、図17は、透視変換画像に対してハフ変換を行ったもの、図16、図18は逆透視変換を行った画像に対してハフ変換を行った結果である。図15、図17より、透視変換画像に対してハフ変換を行った後に実空間上での位置を求めようとすると、対象の苗列が直線の時は角度、オフセット共に正確な値が得られるが、局所的に苗列が湾曲していると適切な直線を検出することができず、直線走行を行うことができなかったことがわかる。これは直線走行において致命的な欠点である。一方逆透視変換を行った画像をハフ変換すると、1本の苗列全体の角度を求めることができるので、局所的な変化に左右されず、直線走行を行うことができた。しかし、逆透視変換の場合、ここでは横方向の解像度が20cmなので、ハフ変換から直接オフセットを求めることができず、デッドレコニングによってオフセットを求めている。そのため、故意に与えた方角のノイズと方向角の検出誤差によって徐々にオフセットが増加する傾向が見られた。このシミュレーションでは50mの走行の後6mmのオフセット誤差が見られた。 FIGS. 15 to 18 show the results of traveling by two image processes. FIGS. 15 and 17 show the results of the Hough transform performed on the perspective-transformed image, and FIGS. 16 and 18 show the results of the Hough transform performed on the image subjected to the reverse perspective transform. From FIG. 15 and FIG. 17, when trying to obtain the position in the real space after performing the Hough transform on the perspective transformation image, an accurate value for both the angle and the offset is obtained when the target seedling row is a straight line. However, it can be seen that if the seedling row is locally curved, an appropriate straight line cannot be detected, and the straight running cannot be performed. This is a fatal drawback in straight running. On the other hand, when the image subjected to reverse perspective transformation is Hough transformed, the angle of one whole seedling row can be obtained, so that the straight running can be performed regardless of local changes. However, in the case of inverse perspective transformation, since the horizontal resolution is 20 cm here, the offset cannot be obtained directly from the Hough transform, and the offset is obtained by dead reckoning. Therefore, there was a tendency for the offset to gradually increase due to intentionally applied direction noise and direction angle detection error. In this simulation, an offset error of 6 mm was seen after running 50 m.

本発明は、走行車両の操向制御に用いることができ、好適な例では、田植機の操向制御に利用可能である。 The present invention can be used for steering control of a traveling vehicle. In a preferred example, the present invention can be used for steering control of a rice transplanter.

田植機の平面図及び側面図である。It is the top view and side view of a rice transplanter. 操向制御装置による制御の流れを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the flow of control by a steering control apparatus. 左図は圃場上の既植の苗列の元画像であり、中央図は元画像をLab表色系に変換すると共にbに閾値を設定することで得た二値画像である。The left figure is the original image of the existing seedling rows on the field, and the middle figure is a binary image obtained by converting the original image to L * a * b * color system and setting a threshold value for b *. It is. 二値画像の仮想地平面への投影(逆透視変換)の説明図である。It is explanatory drawing of the projection (reverse perspective transformation) of the binary image on the virtual ground plane. 左図は二値画像であり、中央図及び右図は二値画像を逆透視変換することで取得した仮想地平面画像である。The left figure is a binary image, and the center figure and the right figure are virtual ground plane images obtained by inverse perspective transformation of the binary image. 横ずれ量の検出を説明する図である。It is a figure explaining the detection of lateral deviation | shift amount. 実験結果を示す図である。It is a figure which shows an experimental result. 実験結果を示す図である。It is a figure which shows an experimental result. バーチャル田植機における画像処理装置の表示画面に表示された苗列の画像である。It is the image of the seedling row displayed on the display screen of the image processing device in the virtual rice transplanter. 図9に示す画像を逆透視変換して得られた画像である。10 is an image obtained by inverse perspective transformation of the image shown in FIG. 9. バーチャル田植機における操向制御の説明図である。It is explanatory drawing of the steering control in a virtual rice transplanter. 表示画面上の透視画像に対してハフ変換を適用して近似直線を取得した図である。It is the figure which applied the Hough transform with respect to the fluoroscopic image on a display screen, and acquired the approximate straight line. 左図は苗列の透視画像であり、右図は左図を逆透視変換して得られたマップである。The left figure is a perspective image of the seedling row, and the right figure is a map obtained by reverse perspective transformation of the left figure. 走行車両の制御方法を説明する図である。It is a figure explaining the control method of a traveling vehicle. カメラから入力された透視変換画像(2次元投影画像)に対してハフ変換を行ったものに基づく走行結果である。It is a running result based on what performed Hough transform to a perspective transformation image (two-dimensional projection image) inputted from a camera. カメラから入力された透視変換画像(2次元投影画像)に対して逆透視変換を行った画像に対してハフ変換を行った基づく走行結果である。It is the driving | running | working result based on having performed Hough transformation with respect to the image which performed reverse perspective transformation with respect to the perspective transformation image (two-dimensional projection image) input from the camera. カメラから入力された透視変換画像(2次元投影画像)に対してハフ変換を行ったものに基づく走行結果である。It is a running result based on what performed Hough transform to a perspective transformation image (two-dimensional projection image) inputted from a camera. カメラから入力された透視変換画像(2次元投影画像)に対して逆透視変換を行った画像に対してハフ変換を行った基づく走行結果である。It is the driving | running | working result based on having performed Hough transformation with respect to the image which performed reverse perspective transformation with respect to the perspective transformation image (two-dimensional projection image) input from the camera.

符号の説明Explanation of symbols

3 走行機体
5 ステアリングホイール
6 苗供給装置
9 撮像手段
3 traveling machine body 5 steering wheel 6 seedling supply device 9 imaging means

Claims (13)

移植機に設けた撮像手段によって既植の苗列を撮像して苗列の画像情報を取得するステップと、
該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得するステップと、
該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得するステップと、
該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似するステップと、
該直線に対する移植機の位置情報に基づいて操向制御を行うステップと、
を有する移植機の操向制御方法。
Capturing an image of an existing seedling row by an imaging means provided in the transplanter to obtain image information of the seedling row;
Obtaining a binary image in which a seedling row region is extracted from the image information;
Obtaining a virtual ground plane image of a seedling row region binarized by inverse perspective transformation of the binary image;
Approximating the seedling region with a straight line in the virtual ground plane image;
Performing steering control based on position information of the transplanter relative to the straight line;
Steering control method of transplanter having
前記撮像手段は苗列の無限遠方まで撮像するものである請求項1に記載の操向制御方法。 The steering control method according to claim 1, wherein the imaging unit is configured to take an image up to infinity of a seedling row. 前記二値画像を取得するステップは、苗列のRGBカラー画像をLab表色系に変換し、知覚色度bの値に閾値を設定して2値化を行うものである請求項1,2いずれかに記載の操向制御方法。 In the step of obtaining the binary image, the RGB color image of the seedling row is converted into the L * a * b * color system, and the threshold value is set to the value of the perceptual chromaticity b * to perform binarization. The steering control method according to any one of claims 1 and 2. 前記仮想地平面画像において、水平方向の解像度を低く設定した請求項1乃至3いずれかに記載の操向制御方法。 The steering control method according to any one of claims 1 to 3, wherein a horizontal resolution is set low in the virtual ground plane image. 前記苗列領域の直線近似は、ハフ変換あるいは最小二乗法によって行う請求項1乃至4いずれかに記載の操向制御方法。 5. The steering control method according to claim 1, wherein the linear approximation of the seedling row region is performed by a Hough transform or a least square method. 前記直線に対する移植機の位置情報は、該直線に対する角度及び/あるいは横方向のずれ量である請求項1乃至5いずれかに記載の操向制御方法。 6. The steering control method according to claim 1, wherein the position information of the transplanter with respect to the straight line is an angle with respect to the straight line and / or a lateral shift amount. 移植機に設けた撮像手段によって撮像された既植の苗列の画像情報を入力する画像入力手段と、
該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得する苗列領域抽出手段と、
該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、
該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似する直線抽出手段と、
該直線に対する移植機の位置情報に基づいて操向制御を行う制御手段と、
を有する移植機の操向制御装置。
An image input means for inputting image information of an already-planted seedling row imaged by an imaging means provided in the transplanter;
Seedling row region extraction means for obtaining a binary image in which the seedling row region is extracted from the image information;
Reverse perspective transformation means for obtaining a virtual ground plane image of a seedling row region binarized by performing reverse perspective transformation of the binary image;
Straight line extraction means for approximating the seedling row region with a straight line in the virtual ground plane image;
Control means for performing steering control based on the position information of the transplanter with respect to the straight line;
Steering control device of transplanter having
移植機に設けた撮像手段によって既植の苗列を撮像して苗列の画像情報を取得するステップと、
該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得するステップと、
該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得するステップと、
該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似するステップと、
を有する苗列の検出方法。
Capturing an image of an existing seedling row by an imaging means provided in the transplanter to obtain image information of the seedling row;
Obtaining a binary image in which a seedling row region is extracted from the image information;
Obtaining a virtual ground plane image of a seedling row region binarized by inverse perspective transformation of the binary image;
Approximating the seedling region with a straight line in the virtual ground plane image;
Method for detecting seedling row having
移植機に設けた撮像手段によって撮像された既植の苗列の画像情報を入力する画像入力手段と、
該画像情報から苗列領域が抽出された2値画像を取得する苗列領域抽出手段と、
該2値画像を逆透視変換して2値化された苗列領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、
該仮想地平面画像において該苗列領域を直線で近似する直線抽出手段と、
を有する苗列の検出装置。
An image input means for inputting image information of an already-planted seedling row imaged by an imaging means provided in the transplanter;
Seedling row region extraction means for obtaining a binary image in which the seedling row region is extracted from the image information;
Reverse perspective transformation means for obtaining a virtual ground plane image of a seedling row region binarized by performing reverse perspective transformation of the binary image;
Straight line extraction means for approximating the seedling row region with a straight line in the virtual ground plane image;
A device for detecting a seedling row.
走行車両に設けた撮像手段によって走行車両の走行方向に延出するターゲットを撮像してターゲットの画像情報を取得するステップと、
該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得するステップと、
該2値画像を逆透視変換してターゲット領域の仮想地平面画像を取得するステップと、
該仮想地平面画像においてターゲット領域を直線で近似するステップと、
該直線に対する走行車両の位置情報に基づいて操向制御を行うステップと、
を有する走行車両の操向制御方法。
Capturing a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle by an imaging means provided in the traveling vehicle and acquiring image information of the target;
Obtaining a binary image in which a target area is extracted from the image information;
Obtaining a virtual ground plane image of the target region by performing reverse perspective transformation on the binary image;
Approximating a target area with a straight line in the virtual ground plane image;
Performing steering control based on position information of the traveling vehicle with respect to the straight line;
A steering control method for a traveling vehicle.
走行車両に設けた撮像手段によって撮像された走行車両の走行方向に延出するターゲットの画像情報を入力する画像入力手段と、
該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得する2値画像取得手段と、
該2値画像を逆透視変換してターゲット領域の仮想地平面画像を取得する手段と、
該仮想地平面画像においてターゲット領域を直線で近似する手段と、
該直線に対する走行車両の位置情報に基づいて操向制御を行う手段と、
を有する走行車両の操向制御装置。
Image input means for inputting image information of a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle imaged by the imaging means provided in the traveling vehicle;
Binary image acquisition means for acquiring a binary image in which a target area is extracted from the image information;
Means for inverse perspective transformation of the binary image to obtain a virtual ground plane image of the target area;
Means for approximating the target area with a straight line in the virtual ground plane image;
Means for performing steering control based on position information of the traveling vehicle with respect to the straight line;
A steering control device for a traveling vehicle having
走行車両に設けた撮像手段によって走行車両の走行方向に延出するターゲットを撮像してターゲットの画像情報を取得するステップと、
該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得するステップと、
該2値画像を逆透視変換して2値化されたターゲット領域の仮想地平面画像を取得するステップと、
該仮想地平面画像において該ターゲット領域を直線で近似するステップと、
を有するターゲットの検出方法。
Capturing a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle by an imaging means provided in the traveling vehicle and acquiring image information of the target;
Obtaining a binary image in which a target area is extracted from the image information;
Obtaining a virtual ground plane image of a target area binarized by inverse perspective transformation of the binary image;
Approximating the target area with a straight line in the virtual ground plane image;
A method for detecting a target having
走行車両に設けた撮像手段によって撮像された走行車両の走行方向に延出するターゲットの画像情報を入力する画像入力手段と、
該画像情報からターゲット領域が抽出された2値画像を取得するターゲット領域抽出手段と、
該2値画像を逆透視変換して2値化されたターゲット領域の仮想地平面画像を取得する逆透視変換手段と、
該仮想地平面画像において該ターゲット領域を直線で近似する直線抽出手段と、
を有するターゲットの検出装置。
Image input means for inputting image information of a target extending in the traveling direction of the traveling vehicle imaged by the imaging means provided in the traveling vehicle;
Target area extraction means for acquiring a binary image in which the target area is extracted from the image information;
A reverse perspective transformation means for obtaining a virtual ground plane image of a target area binarized by performing a reverse perspective transformation on the binary image;
Straight line extraction means for approximating the target area with a straight line in the virtual ground plane image;
A target detection apparatus having:
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