JP2018206015A - Fruit detector and fruit detecting method - Google Patents

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Abstract

To provide a fruit detector and a fruit detecting method that can distinguish between fruits subject to harvest and the highlight area of other than the fruits subject to harvest, and that can harvest the fruits subject to harvest in a stable manner by precisely detecting the fruits subject to harvest.SOLUTION: A fruit detector comprises: an image acquisition part 102 for acquiring an image; a bright spot detection part 105 for detecting the bright spot of the image obtained by the image acquisition part 102; a dispersion calculation part 106 for calculating the dispersion value of the color distribution in a prescribed area around the bright spot detected by the bright spot detection part 105; and a determination part 107 for determining whether or not the bright spot is a bright spot corresponding to fruits on the basis of the dispersion value calculated by the dispersion calculation part 106.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、トマトなどの果実を自動的に収穫する収穫ロボットなどに搭載される果実検出装置および収穫ロボットなどで用いられる果実検出方法に関するものである。   The present invention relates to a fruit detection apparatus mounted on a harvesting robot or the like that automatically harvests fruits such as tomatoes, and a fruit detection method used in a harvesting robot or the like.

日本の農業を取り巻く環境は、高齢化が進んでいることによる労働不足の影響で、非常に厳しい状況にある。農業従事者、新規就農者が減少傾向にあり、また平均年齢も高齢化し、労働力不足が浮き彫りになっている。このことにより、耕作放棄地も増大する状況であり、地域の営農環境に悪影響を与える状況である。   The environment surrounding Japan's agriculture is in a very difficult situation due to the labor shortage due to the aging population. The number of farmers and new farmers is decreasing, the average age is aging, and the labor shortage is highlighted. As a result, the number of abandoned cultivated land increases, which adversely affects the local farming environment.

そのような中、農業の自動化による労働力不足への対応は重要な課題であり、経済産業省の「2012年ロボット産業の市場動向」によれば、2018年から2024年にかけて農業関連ロボットの国内市場は大きく伸びるとされ、約2200億円の規模になると予想されている。そのため果実などの収穫を自動化する取り組みが行われておりその収穫ロボットの開発が進められている。   Under such circumstances, dealing with labor shortages through automation of agriculture is an important issue, and according to the “2012 Robot Industry Market Trends” by the Ministry of Economy, Trade and Industry, domestic agriculture-related robots from 2018 to 2024 The market is expected to grow significantly and is expected to reach approximately 220 billion yen. For this reason, efforts are being made to automate the harvesting of fruits and the like, and development of the harvesting robot is underway.

そしてその収穫ロボットにおいて、実った果実を収穫するためには果実かどうかを識別するための画像処理が必要である。   In the harvesting robot, image processing for identifying whether the fruit is fruit is necessary to harvest the fruit.

従来の画像処理においては、収穫対象となる果実を撮像する撮像手段で得られた画像情報を処理して、収穫対象の果実の色に対応した特定色領域とその特定色領域内において明るさが大なるハイライト領域とを求める処理を行っている。   In conventional image processing, image information obtained by an imaging unit that images a fruit to be harvested is processed, and a specific color area corresponding to the color of the fruit to be harvested and brightness within the specific color area Processing for obtaining a large highlight area is performed.

そして、収穫対象となる果実を検出するために、同一の特定色領域に複数のハイライト領域が検出された時、ハイライト領域を中心とした特定色領域の輪郭に内接する所定形状の仮想領域を求め、それらの仮想領域がハイライト領域のそれぞれに対応する特定色領域、つまり果実に対応する領域であると推定することで、収穫対象とする果実を検出するという方法がある(例えば、特許文献1参照)。   Then, in order to detect a fruit to be harvested, when a plurality of highlight areas are detected in the same specific color area, a virtual area having a predetermined shape inscribed in the outline of the specific color area centered on the highlight area There is a method of detecting fruits to be harvested by estimating those virtual regions as specific color regions corresponding to the highlight regions, that is, regions corresponding to fruits (for example, patents) Reference 1).

特許第2813697号公報Japanese Patent No. 2813697

しかし、従来の検出方法では、収穫対象の果実の色と収穫対象の果実以外の箇所、たとえば葉や茎が収穫対象の果実と同じ色の場合、収穫対象の果実以外の箇所にハイライト領域が検出されると、収穫対象の果実以外の箇所を果実として、誤って検出することとなる。   However, in the conventional detection method, when the color of the fruit to be harvested and the part other than the fruit to be harvested, for example, the leaves and stems are the same color as the fruit to be harvested, the highlight region is located at a part other than the fruit to be harvested. When detected, a part other than the fruit to be harvested is erroneously detected as a fruit.

本発明は、上記課題を解決するものであり、収穫対象の果実と収穫対象の果実以外のハイライト領域(以下、「輝点」という。)とを区別することが可能となり、収穫対象となる果実を確実に検出することで、収穫対象の果実の安定的な収穫ができるようにする果実検出装置および果実検出方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problem, and makes it possible to distinguish between a fruit to be harvested and a highlight area other than the fruit to be harvested (hereinafter referred to as “bright spot”), and is a target to be harvested. It is an object of the present invention to provide a fruit detection apparatus and a fruit detection method that enable a fruit to be harvested stably by reliably detecting a fruit.

上記目的を達成するために、本発明の果実検出装置は、画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された前記画像の輝点を検出する輝点検出部と、前記輝点検出部により検出された前記輝点を中心とした所定の領域における色の分布の分散値を算出する分散算出部と、前記分散算出部により算出された前記分散値に基づいて前記輝点が果実に対応する輝点か否かを判断する判断部と、を備える。   In order to achieve the above object, the fruit detection device of the present invention includes an image acquisition unit that acquires an image, a bright spot detection unit that detects a bright spot of the image acquired by the image acquisition unit, and the bright check. A dispersion calculating unit that calculates a dispersion value of a color distribution in a predetermined region centered on the bright spot detected by the output unit; and the bright spot is a fruit based on the dispersion value calculated by the dispersion calculating unit And a determination unit for determining whether or not the bright spot corresponds to the above.

また、上記目的を達成するために、本発明の果実検出方法は、画像を取得する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにより取得された前記画像の輝点を検出する輝点検出ステップと、前記輝点検出ステップにより検出された前記輝点を中心とした所定の領域における色の分布の分散値を算出する分散算出ステップと、前記分散算出ステップにより算出された前記分散値に基づいて前記輝点が果実に対応する輝点か否かを判断する判断ステップと、を備える。   In order to achieve the above object, the fruit detection method of the present invention includes an image acquisition step of acquiring an image, a bright spot detection step of detecting a bright spot of the image acquired by the image acquisition step, A dispersion calculating step for calculating a dispersion value of a color distribution in a predetermined region centered on the bright spot detected by the bright spot detecting step, and the bright spot based on the dispersion value calculated by the dispersion calculating step Determining whether or not is a bright spot corresponding to a fruit.

本発明の果実検出装置および果実検出方法によれば、収穫対象の果実と収穫対象の果実以外の輝点を区別することが可能となり、収穫対象となる果実を確実に検出することで、収穫対象の果実の安定的な収穫ができる。   According to the fruit detection device and the fruit detection method of the present invention, it becomes possible to distinguish the fruit to be harvested from the bright spot other than the fruit to be harvested, and to reliably detect the fruit to be harvested. A stable harvest of berries.

果実検出装置の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of a fruit detection apparatus 果実収穫処理の処理手順の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of the process sequence of a fruit harvesting process 色相の閾値を算出するフローを説明する図The figure explaining the flow which calculates the threshold value of hue 房の生り方を説明する図Illustration explaining how to grow a bunch 房の構成を説明する図The figure explaining the composition of a bunch IR光を照射して得られたIR画像の一例を示すAn example of an IR image obtained by irradiating IR light is shown. 色相の分散値を求める領域を示す図The figure which shows the field which calculates the dispersion value of hue 果実の輝点の領域における色相の分布を示す図Diagram showing the distribution of hues in the bright spot area of fruits 果実以外の輝点の領域における色相の分布を示す図Diagram showing the distribution of hues in bright spot areas other than fruits

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において、同じ構成要素には同じ符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.

まず、本発明の実施の形態における果実検出方法の理解を助けるために、図4、図5を用いて収穫対象であるトマトの形態について説明する。図4は、房の生り方を説明する図であり、図5は、房の構成を説明する図である。   First, in order to help the understanding of the fruit detection method according to the embodiment of the present invention, the form of tomatoes to be harvested will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram for explaining how a tuft grows, and FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the tuft.

本発明の収穫対象であるトマトは、図4に示すとおり、果実が複数密集して構成され、ぶどうの房のように生っている。そして、その房は、果梗305が主茎201に連なるように生っている。また、収穫の際は、房に付いている果実の成熟度合いが異なることもあり、房として収穫するのではなく、収穫対象の赤く熟した果実を一つ一つもぎ取ることで収穫している。つまりもぎ取る際に、収穫対象の赤く熟した果実を検出する必要がある。   As shown in FIG. 4, the tomato that is the harvest target of the present invention is composed of a plurality of fruits, and grows like a bunch of grapes. And the tuft grows so that the orchard 305 continues to the main stem 201. Also, when harvesting, the degree of maturity of the fruits attached to the bunches may differ, and instead of harvesting them as bunches, they are harvested by picking up the red ripe fruits to be harvested one by one. In other words, it is necessary to detect red ripe fruits to be harvested when tearing.

またトマトの房の構成について、図5を用いて説明する。図5に示すように、一つの房は、果梗305といわれる茎を中心に構成されている。この果梗305から、小果梗301、ガク303が生り、その先に果実304が生っている。小果梗301の途中部分には、離層302とよばれる箇所があり、小果梗301に力を加えたときに、離層302で小果梗301が分断される。   The configuration of the tomato bunch will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, one tuft is configured around a stem called the fruit fold 305. From this incision 305, small infarction 301 and gaku 303 are grown, and a fruit 304 is growing ahead. There is a portion called a delamination 302 in the middle portion of the prunus 301, and when the force is applied to the prunus 301, the prunus 301 is divided by the delamination 302.

また、収穫対象となる果実を検出し、検出した果実を収穫するためには、房に果実がどのような構成で生っているかを知る必要がある。これは、房の下部にある果実は比較的収穫することが難しいためで、赤く熟した果実であっても、房の下部に生っている果実であれば、その果実の収穫を行わないと判断しなければならない場合があるためである。   Further, in order to detect the fruit to be harvested and harvest the detected fruit, it is necessary to know what kind of structure the fruit is growing in the bunch. This is because it is relatively difficult to harvest the fruit at the bottom of the bunches. Even if the fruit is red and ripe, it must be harvested as long as it grows at the bottom of the bunches. This is because it may be necessary to judge.

そのため、緑色の果実を含め、房に生っているすべての果実を検出することで、赤く熟した果実が房の下部に位置するかどうか判断する。   Therefore, it is determined whether or not red ripe fruits are located in the lower part of the tress by detecting all the berries growing in the tress, including the green fruits.

すなわち、房全体になっている果実の位置を知ることで、房の下部に緑色の果実があれば、検出した赤い果実は緑の果実の上部にある、つまり房の下部には生っていないことがわかる。この場合、その赤い果実は収穫しやすいと判断し、その赤い果実の収穫を行う。   That is, by knowing the position of the fruit in the whole cluster, if there is a green fruit at the bottom of the cluster, the detected red fruit is at the top of the green fruit, that is, not growing at the bottom of the cluster I understand that. In this case, it is determined that the red fruit is easy to harvest, and the red fruit is harvested.

また、房の下部に緑の果実が無ければ、検出した赤い果実のうち、下部に位置する赤い果実は、房の下部にあるということで、その赤い果実の収穫を行わないと判断する場合がある。   In addition, if there are no green fruits at the bottom of the bunches, among the detected red fruits, the red berries located at the bottom are at the bottom of the bunches, so it may be determined that the red fruits will not be harvested. is there.

このように、本発明の実施の形態においては、緑色の果実を検出する必要もある。また、房に生っている緑色の果実以外にも、その周囲に主茎201などの緑色の箇所もあるので、後述する画像取得部102(図1参照。)は、その主茎201などの画像も取得する。   Thus, in the embodiment of the present invention, it is necessary to detect a green fruit. In addition to the green fruit growing in the bunches, there are also green spots such as the main stem 201 around it, so that the image acquisition unit 102 (see FIG. 1) described later can display the main stem 201 or the like. Acquire images.

そして、その主茎201の箇所に輝点が現れた場合、従来の方法では、ハイライト領域、つまり輝点の有無のみで果実であることを判断しているため、同じ緑色である主茎201を果実304であると誤って判定することとなる。   And when a bright spot appears in the location of the main stem 201, in the conventional method, since it is judged that it is a fruit only by highlight area, ie, the presence or absence of a bright spot, the main stem 201 which is the same green. Is erroneously determined to be the fruit 304.

また、主茎201を誤って収穫対象の果実304と判定しないために、検出対象の果実の色を赤色に限定すると、緑色の果実を検出できなくなってしまう。すなわち本方法は、果実のみを検出し、果実以外の部分、例えば主茎201を誤って収穫対象の果実として検出することを防止するものである。   Further, if the color of the fruit to be detected is limited to red in order not to mistakenly determine the main stem 201 as the fruit 304 to be harvested, the green fruit cannot be detected. That is, this method detects only the fruit and prevents a part other than the fruit, for example, the main stem 201 from being erroneously detected as the fruit to be harvested.

本方法を実現する果実検出装置の構成について、図1を用いて説明する。この果実検出装置は、果実を収穫する果実収穫装置などに搭載される。図1は、果実検出装置の構成の一例を示すブロック図である。   The structure of the fruit detection apparatus which implement | achieves this method is demonstrated using FIG. This fruit detection apparatus is mounted on a fruit harvesting apparatus or the like that harvests fruits. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a fruit detection apparatus.

この果実検出装置は、光源101、画像取得部102、画像処理部103、判断部107を有する。また、画像処理部103は、色相変換部104、輝点検出部105、分散算出部106を有する。   The fruit detection apparatus includes a light source 101, an image acquisition unit 102, an image processing unit 103, and a determination unit 107. The image processing unit 103 includes a hue conversion unit 104, a bright spot detection unit 105, and a variance calculation unit 106.

光源101は、収穫対象であるトマトの房方向に向けて光を照射する。画像取得部102は、光が照射された領域を撮像する。   The light source 101 irradiates light toward the bunch of tomatoes to be harvested. The image acquisition unit 102 images a region irradiated with light.

ここでは果実304を検出するために、光源101としてIR(InfraRed)光源を使用しているが、収穫対象の果実に輝点が現れやすくするために、収穫対象となる果実に対応した光源を用いても良い。   Here, an IR (InfraRed) light source is used as the light source 101 in order to detect the fruit 304, but a light source corresponding to the fruit to be harvested is used in order to make bright spots appear easily on the fruit to be harvested. May be.

また、画像取得部102としては、RGB(Red,Green,Blue)カラー画像、IR画像を取得することができるカメラを用いている。画像取得部102は、取得したRGBカラー画像とIR画像とを画像処理部103に入力する。   The image acquisition unit 102 uses a camera that can acquire RGB (Red, Green, Blue) color images and IR images. The image acquisition unit 102 inputs the acquired RGB color image and IR image to the image processing unit 103.

画像処理部103は、以下で説明する画像処理を施し、判断部107は、画像処理の結果得られた画像に基づいて、撮像された物体が収穫対象の果実かどうか判定し、果実を検出する。   The image processing unit 103 performs image processing described below, and the determination unit 107 determines whether the imaged object is a fruit to be harvested based on an image obtained as a result of the image processing, and detects the fruit. .

次に、本実施形態にかかる果実収穫処理の処理手順について図2を用いて説明する。図2は、果実収穫処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。   Next, the process procedure of the fruit harvesting process concerning this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the fruit harvesting process.

まず、光源101からIR光を発光する(ステップS10)。画像取得部102は、RGBカラー画像とIR画像とを同タイミング、同軸で取得する(ステップS10)。RGBカラー画像は太陽光による反射により得られるものであり、IR画像は光源101により発光されたIR光の反射により得られるものである。   First, IR light is emitted from the light source 101 (step S10). The image acquisition unit 102 acquires the RGB color image and the IR image at the same timing and on the same axis (step S10). The RGB color image is obtained by reflection by sunlight, and the IR image is obtained by reflection of IR light emitted from the light source 101.

本発明では画像取得部102としてRGBカラー画像とIR画像とを同タイミング、同軸で取得するカメラを用いているが、RGBカラー画像を取得するカメラとIR画像を取得するカメラとが別々のカメラであっても良い。   In the present invention, a camera that acquires the RGB color image and the IR image at the same timing and coaxial is used as the image acquisition unit 102, but the camera that acquires the RGB color image and the camera that acquires the IR image are separate cameras. There may be.

また、本発明において、光源101から照射された光の反射光を利用しているのは、光を画像取得部102の方向から照射することで、画像取得部102がより顕著に現れた輝点を撮像できるからである。   In addition, in the present invention, the reflected light of the light emitted from the light source 101 is used because the bright spot where the image acquisition unit 102 appears more noticeably by irradiating light from the direction of the image acquisition unit 102. This is because the image can be captured.

すなわち、太陽光は、房や主茎201に対して全方向から照射されており、輝点が鮮明に現れ難いからである。また、IR光を用いることにより、特定の波長の光を画像取得部102が撮像することで、外乱光(太陽光の乱反射など)による影響を低減できる利点があるからである。   That is, sunlight is emitted from all directions to the tuft and the main stem 201, and the bright spot is difficult to appear clearly. In addition, by using IR light, the image acquisition unit 102 captures light of a specific wavelength, so that there is an advantage that the influence of disturbance light (such as irregular reflection of sunlight) can be reduced.

続いて、色相変換部104は、画像取得部102で得られたRGBカラー画像の色表現を色相表現に変換する(ステップS11)。   Subsequently, the hue conversion unit 104 converts the color representation of the RGB color image obtained by the image acquisition unit 102 into a hue representation (step S11).

また、輝点検出部105は、画像取得部102で得られたIR画像から輝点を検出する(ステップS12)。   Further, the bright spot detection unit 105 detects a bright spot from the IR image obtained by the image acquisition unit 102 (step S12).

図6は、IR光を照射して得られたIR画像の一例を示す図である。図6に示すように、果実部輝点401や主茎部輝点402などの輝点ではIR画像の輝度が周辺より大きくなっている。   FIG. 6 is a diagram showing an example of an IR image obtained by irradiating IR light. As shown in FIG. 6, the brightness of the IR image is higher than the surroundings at the bright spots such as the fruit bright spot 401 and the main stem bright spot 402.

果実部輝点401は、果実の凸部においてIR光の反射により輝度が高くなっている箇所である。主茎部輝点402は、主茎201に生っていた房の果梗305を切り取った箇所で、IR光の反射により輝度が高くなっている箇所である。   The fruit part bright spot 401 is a part where the brightness is increased by reflection of IR light in the convex part of the fruit. The main stem portion bright spot 402 is a portion where the bunch of fruit 305 born on the main stem 201 is cut off, and the luminance is high due to reflection of IR light.

果実部輝点401や主茎部輝点402以外にもガク303や葉に輝点が発生することもあるが、ここでは果実部輝点401と主茎部輝点402を用いて説明する。   In addition to the fruit portion bright spot 401 and the main stem bright spot 402, bright spots may occur in the gourd 303 and leaves. Here, the fruit spot bright spot 401 and the main stem bright spot 402 will be described.

次に、分散算出部106は、輝点検出部105が検出した輝点を中心とした所定の領域の色相の情報を色相変換部104から取得し、その情報から色相の分散値を算出する(ステップS13)。   Next, the variance calculation unit 106 acquires the hue information of a predetermined region centered on the bright spot detected by the bright spot detection unit 105 from the hue conversion unit 104, and calculates the hue variance value from the information ( Step S13).

図7は、色相の分散値を求める領域を示す図である。図7における破線の矩形部分が、色相の分散値を算出する領域である。分散検出部106は、この領域に現れる色相の頻度のバラつきを分散値として算出する。図7では、果実部輝点401の色相の分散値を算出する領域501と主茎部輝点402の色相の分散値を算出する領域502とが示されている。   FIG. 7 is a diagram illustrating a region for obtaining a hue dispersion value. 7 is an area for calculating the hue dispersion value. The variance detection unit 106 calculates a variation in the frequency of hues appearing in this region as a variance value. In FIG. 7, an area 501 for calculating the hue dispersion value of the fruit portion luminescent spot 401 and an area 502 for calculating the hue dispersion value of the main stem luminescent spot 402 are shown.

本実施形態では、色相の分散値を算出する所定の領域として、あらかじめ計測した複数の果実304の半径の平均値を短辺とする矩形が用いられる。ただし、このような矩形の代わりに正方形が用いられても良い。また、短辺の長さは、輝点または果実304の大きさ、形状を考慮して設定されてもよい。   In the present embodiment, a rectangle having a short side as an average value of the radii of a plurality of fruits 304 measured in advance is used as the predetermined region for calculating the hue dispersion value. However, a square may be used instead of such a rectangle. Further, the length of the short side may be set in consideration of the size and shape of the bright spot or the fruit 304.

図8は、果実304の輝点、つまり果実部輝点401を中心とした領域の色相の分布を示す図である。果実304は一様な赤色や緑色となるため、色相の頻度の分布のバラつきは小さい。   FIG. 8 is a diagram showing the hue distribution of a region centering on the bright spot of the fruit 304, that is, the fruit bright spot 401. FIG. Since the fruit 304 becomes uniform red or green, the variation in the distribution of hue frequency is small.

つまり、赤い果実は色相として赤の頻度が大きく、緑色の果実は色相として緑の頻度が大きくなるので、いずれの場合もその頻度の分布のバラつきは小さくなり、分散値が小さくなる。   That is, red fruits have a high frequency of red as a hue, and green fruits have a high frequency of green as a hue. Therefore, in any case, variation in the frequency distribution becomes small and the variance value becomes small.

図9は、果実304以外の輝点の領域における色相の分布を示す図である。ここでは、主茎201に現れた輝点、つまり主茎部輝点402を中心とした領域の色相の分布が示されている。   FIG. 9 is a diagram showing a hue distribution in the bright spot region other than the fruit 304. Here, the distribution of hues in the region centered on the bright spot appearing on the main stem 201, that is, the main stem bright spot 402 is shown.

主茎201には、緑色の色成分以外にも、赤色、青色の色成分も含まれている。特に、果梗305を切り取ったあとの切り口の部分は白色や茶色に変色しており、緑色の色成分以外にも赤色、青色の色成分も多く含まれる。   The main stem 201 includes red and blue color components in addition to the green color component. In particular, the cut portion after cutting off the curd 305 is changed to white or brown, and many red and blue color components are included in addition to the green color component.

また、主茎201は果実304の半径よりも細い場合がある。この場合、主茎201の直径は設定した矩形の短辺の長さより短いため、設定した矩形の領域に主茎201の背景も映り込むこととなる。   In addition, the main stem 201 may be thinner than the radius of the fruit 304. In this case, since the diameter of the main stem 201 is shorter than the length of the short side of the set rectangle, the background of the main stem 201 is also reflected in the set rectangular area.

そうすると、主茎201の緑色以外の色成分が多分に含まれることとなり、主茎201に現れた輝点を中心とした領域の色相の分布のバラつきは大きくなり、分散値も大きくなる。   As a result, color components other than the green color of the main stem 201 are likely to be included, the variation in hue distribution in the region centered on the bright spot appearing on the main stem 201 becomes large, and the variance value also increases.

判断部107は、分散算出部106で算出された各輝点の色相の分散値が閾値以上であるか否かを判断する(ステップS14)。   The determination unit 107 determines whether or not the hue dispersion value of each bright spot calculated by the dispersion calculation unit 106 is equal to or greater than a threshold value (step S14).

分散算出部106で算出された各輝点の色相の分散値が閾値未満であれば(ステップS14においてNOの場合)、判断部107は、その輝点は果実304の輝点であると判断する(ステップS15)。   If the hue variance value of each bright spot calculated by the variance calculation unit 106 is less than the threshold value (NO in step S14), the determination unit 107 determines that the bright spot is the bright spot of the fruit 304. (Step S15).

分散値が閾値以上であれば(ステップS14においてYESの場合)、判断部107は、その輝点は果実304以外の輝点であると判断し(ステップS16)、そのままこの果実収穫処理を終了する。   If the variance value is equal to or greater than the threshold value (YES in step S14), determination unit 107 determines that the bright spot is a bright spot other than fruit 304 (step S16), and ends the fruit harvesting process as it is. .

そして、ステップS15で輝点が果実304の輝点であると判断されると、判断部107は、その輝点の位置に対応した色相が赤いか否かを判断することにより、その輝点に対応する果実304が収穫対象となる赤い果実であるか否かを判断する(ステップS17)。   When it is determined in step S15 that the bright spot is a bright spot of the fruit 304, the determination unit 107 determines whether the hue corresponding to the position of the bright spot is red, thereby determining the bright spot. It is determined whether or not the corresponding fruit 304 is a red fruit to be harvested (step S17).

そして、輝点に対応する果実304が収穫対象となる赤い果実である場合には(ステップS17においてYESの場合)、果実検出装置を搭載した果実収穫装置は、その果実の収穫を行う(ステップS18)。   If the fruit 304 corresponding to the bright spot is a red fruit to be harvested (YES in step S17), the fruit harvesting device equipped with the fruit detection device harvests the fruit (step S18). ).

また、輝点に対応する果実304が収穫対象となる赤い果実でない場合には(ステップS17においてNOの場合)、未熟な果実304として、収穫を行わず、そのままこの果実収穫処理を終了する。   If the fruit 304 corresponding to the bright spot is not a red fruit to be harvested (NO in step S17), the fruit harvesting process is terminated without performing harvesting as an immature fruit 304.

なお、果実304は、アクチュエータなどを使用して収穫される。その場合、果実収穫装置は、収穫対象となる果実304の輝点の位置に対応したRGBカラー画像の位置を画像情報から求め、その位置を目標位置として、アクチュエータを動作させ、果実304を収穫する。   The fruit 304 is harvested using an actuator or the like. In that case, the fruit harvesting device obtains the position of the RGB color image corresponding to the position of the bright spot of the fruit 304 to be harvested from the image information, operates the actuator with that position as the target position, and harvests the fruit 304. .

また、果実収穫装置は、距離を計測できるセンサを用い、収穫対象の果実までの距離を求めることで、より精度よくアクチュエータを動作させることができる。   In addition, the fruit harvesting device can operate the actuator with higher accuracy by using a sensor capable of measuring the distance and obtaining the distance to the fruit to be harvested.

ここで、図2のステップS14で用いた閾値の算出方法について、図3を用いて説明する。   Here, the threshold value calculation method used in step S14 in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

まず、分散算出部106は、あらかじめ複数の果実304の輝点を中心とした領域の色相の分散値を算出する(ステップS20)。また、分散算出部106は、果実304以外の箇所に発生した輝点を中心とした領域の色相の分散値を算出する(ステップS21)。   First, the variance calculation unit 106 calculates the variance value of the hue in the region centered on the bright spots of the plurality of fruits 304 in advance (step S20). In addition, the variance calculating unit 106 calculates the variance value of the hue in the region centered on the bright spot generated in a place other than the fruit 304 (step S21).

そして、分散算出部106は、果実304の輝点を中心とした領域の色相の分散値の最大値Vaを算出し(ステップS22)、さらに果実304以外の箇所を中心とした領域の色相の分散値の最小値Vbを算出する(ステップS23)。   Then, the variance calculating unit 106 calculates the maximum value Va of the hue dispersion value in the region centered on the bright spot of the fruit 304 (step S22), and further the variance of the hue in the region centered on a place other than the fruit 304. The minimum value Vb is calculated (step S23).

そして、分散算出部106は、以下の式1から閾値Vtを求める(ステップS24)。
Vt=(Va+Vb)/2 ・・・・(1)
Then, the variance calculation unit 106 obtains the threshold value Vt from the following formula 1 (step S24).
Vt = (Va + Vb) / 2 (1)

分散値を算出する果実304は、赤く熟した収穫対象となる果実304はもちろんであるが、緑色で収穫に未熟な果実304も含まれる。これは先述の通り、房に生っている果実304のすべてを検出する必要があるためである。   The fruit 304 for which the variance value is calculated includes not only the fruit 304 to be harvested that is ripe in red, but also the fruit 304 that is green and immature for harvesting. This is because it is necessary to detect all the fruits 304 growing in the bunches as described above.

また、果実304以外の箇所の輝点の色相の分散値も算出される。具体的には、画像取得部102が、あらかじめ房以外の箇所、例えば、主茎201や葉、また房の背後に映る果実304の栽培施設の器具などを撮像し、輝点検出部105が輝点を検出し、分散算出部106が、検出された輝点を中心とした領域の色相の分散値を求める。   Further, the hue dispersion value of the bright spots other than the fruit 304 is also calculated. Specifically, the image acquisition unit 102 previously captures a part other than the tuft, for example, the main stem 201 and leaves, and the equipment of the cultivation facility of the fruit 304 reflected behind the tuft, and the bright spot detection unit 105 shines. The point is detected, and the variance calculation unit 106 obtains the variance value of the hue in the area centered on the detected bright spot.

なお、本実施形態では、色相変換部104を設けて、RGBカラー画像の色表現を色相表現に変換しているが、色相変換部104を設けず、RGBカラー画像におけるR、G、Bの各色成分の値、あるいは、R、G、Bの各色成分の値から算出される値の分散値を色の分布の分散値として算出し、その分散値に基づいて輝点が果実に対応する輝点か否かを判断するようにしてもよい。   In this embodiment, the hue conversion unit 104 is provided to convert the color expression of the RGB color image into the hue expression. However, the hue conversion unit 104 is not provided, and each color of R, G, and B in the RGB color image is provided. The dispersion value of the value calculated from the component value or the value of each color component of R, G, B is calculated as the dispersion value of the color distribution, and based on the dispersion value, the bright spot corresponds to the fruit. It may be determined whether or not.

この場合、図2のステップS13において、分散算出部106は、輝点検出部105が検出した輝点を中心とした所定の領域のRGBの各値から色の分布の分散値を算出する。そして、ステップS15において、判断部107は、分散算出部106で算出された各輝点の色の分布の分散値が閾値以上であるか否かを判断する。   In this case, in step S13 of FIG. 2, the variance calculating unit 106 calculates the variance value of the color distribution from the RGB values of a predetermined area centered on the bright spot detected by the bright spot detecting unit 105. In step S15, the determination unit 107 determines whether the dispersion value of the color distribution of each bright spot calculated by the dispersion calculation unit 106 is equal to or greater than a threshold value.

なお、本実施形態においては、房状に生る果実を例に挙げて説明したが、本発明の適用範囲は房状に生る果実に限定されるものではなく、また収穫対象の果実の色も赤色に限定されるものではない。   Note that, in the present embodiment, description has been given by taking, as an example, a fruit that grows in a tuft, but the scope of application of the present invention is not limited to a fruit that grows in a tuft, and the color of the fruit to be harvested Is not limited to red.

また、房になっているトマトをはじめ、果梗に果実が集まり房を構成している他の果実に対してはもちろん、果実が個別に生っている場合にも本発明は適用され得る。   Further, the present invention can be applied not only to tomatoes that are in bunches, but also to other berries that have gathered in the fruit stem and constitute bunches, as well as in the case where the fruits are growing individually.

本発明は、果実を検出する果実検出装置に用いるのに好適である。   The present invention is suitable for use in a fruit detection device that detects fruits.

101 光源
102 画像取得部
103 画像処理部
104 色相変換部
105 輝点検出部
106 分散算出部
107 判断部
201 主茎
301 小果梗
302 離層
303 ガク
304 果実
305 果梗
401 果実部輝点
402 主茎部輝点
501 果実の色相の分散値を算出する領域
502 主茎の色相の分散値を算出する領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light source 102 Image acquisition part 103 Image processing part 104 Hue conversion part 105 Bright spot detection part 106 Variance calculation part 107 Judgment part 201 Main stem 301 Small pedicel 302 Delamination 303 Gaku 304 Fruit 305 Infection 401 Fruit part bright spot 402 Main Stem luminescent point 501 Area for calculating the variance value of the hue of the fruit 502 Area for calculating the variance value of the hue of the main stem

Claims (5)

画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記画像の輝点を検出する輝点検出部と、
前記輝点検出部により検出された前記輝点を中心とした所定の領域における色の分布の分散値を算出する分散算出部と、
前記分散算出部により算出された前記分散値に基づいて前記輝点が果実に対応する輝点か否かを判断する判断部と、
を備える果実検出装置。
An image acquisition unit for acquiring images;
A bright spot detection unit for detecting a bright spot of the image acquired by the image acquisition unit;
A dispersion calculation unit that calculates a dispersion value of a color distribution in a predetermined region centered on the bright spot detected by the bright spot detection unit;
A determination unit that determines whether the bright spot is a bright spot corresponding to a fruit based on the variance value calculated by the variance calculation unit;
A fruit detection apparatus comprising:
前記判断部は、前記分散算出部により算出された前記分散値と、果実の色の分布の分散値、および、果実以外の色の分布の分散値から決定された閾値とを比較することにより、前記輝点が果実に対応する輝点か否かを判断する請求項1に記載の果実検出装置。   The determination unit compares the variance value calculated by the variance calculation unit, the variance value of the fruit color distribution, and a threshold value determined from the variance value of the color distribution other than the fruit, The fruit detection apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not the bright spot is a bright spot corresponding to a fruit. 前記輝点は、光源から照射された光の反射により生じた輝度が周囲より大なる領域である請求項1または2に記載の果実検出装置。   The fruit detection apparatus according to claim 1, wherein the bright spot is an area in which luminance generated by reflection of light emitted from a light source is larger than that of the surrounding area. 前記画像取得部により取得された前記画像の色表現を色相表現に変換する色相変換部をさらに備え、前記分布算出部は、前記輝点を中心とした所定の領域における色相の分布の分散値を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載の果実検出装置。   A hue conversion unit that converts the color representation of the image acquired by the image acquisition unit into a hue representation; and the distribution calculation unit calculates a variance value of the distribution of the hue in a predetermined region centered on the bright spot. The fruit detection apparatus of any one of Claims 1-3 calculated. 画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにより取得された前記画像の輝点を検出する輝点検出ステップと、
前記輝点検出ステップにより検出された前記輝点を中心とした所定の領域における色の分布の分散値を算出する分散算出ステップと、
前記分散算出ステップにより算出された前記分散値に基づいて前記輝点が果実に対応する輝点か否かを判断する判断ステップ、
を含む果実検出方法。
An image acquisition step of acquiring an image;
A bright spot detecting step for detecting a bright spot of the image acquired by the image acquiring step;
A dispersion calculating step for calculating a dispersion value of a color distribution in a predetermined region centered on the bright spot detected by the bright spot detecting step;
A determination step of determining whether the bright spot is a bright spot corresponding to a fruit based on the variance value calculated in the variance calculating step;
A fruit detection method comprising:
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JP2021175396A (en) * 2020-04-28 2021-11-04 株式会社椿本チエイン Harvesting device, harvesting system, harvesting method and computer program

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111201896A (en) * 2019-12-28 2020-05-29 苏州博田自动化技术有限公司 Picking robot based on visual navigation and control method
JP2021175396A (en) * 2020-04-28 2021-11-04 株式会社椿本チエイン Harvesting device, harvesting system, harvesting method and computer program
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