JP2907612B2 - Crop row detector - Google Patents

Crop row detector

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JP2907612B2
JP2907612B2 JP3331760A JP33176091A JP2907612B2 JP 2907612 B2 JP2907612 B2 JP 2907612B2 JP 3331760 A JP3331760 A JP 3331760A JP 33176091 A JP33176091 A JP 33176091A JP 2907612 B2 JP2907612 B2 JP 2907612B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、列状に沿って間隔を隔
てて並ぶ複数個の作物を含む所定範囲の圃場面を撮像す
る撮像手段と、その撮像手段による撮像画像情報に基づ
いて、前記作物に対応する画素を抽出する画素抽出手段
と、この画素抽出手段によって抽出された画素情報に基
づいて、前記画素を結ぶ線分を求める演算手段とが設け
られた作物列検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is, intervals apart along the rows
Imaging means for imaging the field plane in a predetermined range including a plurality of crop arranged in Te, based on the captured image information according to the imaging means, and pixel extracting means for extracting pixels corresponding to the crop, the pixel extracting means And a calculating means for calculating a line segment connecting the pixels based on the pixel information extracted by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記この種の作物列検出装置は、例え
ば、田植え機等のように、作物としての苗を株単位で設
定間隔毎に圃場に植え付ける際に、機体を機体進行方向
に並ぶ既植苗列に沿って自動走行させるための制御情報
を得るために、撮像画面上の苗列に対応して抽出された
画素を結ぶ線分を直線や曲線に近似処理して機体位置に
対する既植苗列の位置や方向を検出し、前記制御情報を
求めていた。
2. Description of the Related Art A crop row detecting apparatus of this kind, when planting seedlings as crops at a set interval in a unit of a plant, such as a rice planting machine, is arranged in the advancing direction of the machine. In order to obtain control information for automatic running along the seedling row, the line connecting the extracted pixels corresponding to the seedling row on the imaging screen is approximated as a straight line or curve, and the existing seedling row with respect to the aircraft position And the control information is obtained.

【0003】そして、上記線分を直線や曲線に近似処理
する場合、例えばハフ変換等を利用して直線近似させる
場合、あるいは、その他の変換により曲線近似させる場
合において、撮像画面上のすべての画像情報を処理の対
象とし、例えば、画面上に複数の苗列がある時には、こ
れら複数の苗列に対応して抽出されたすべての画素情報
を用いて上記線分を求めるようにしていた。
When the line segment is approximated to a straight line or a curve, for example, when a straight line is approximated using a Hough transform or the like, or when a curve is approximated by another transformation, all the images on the imaged screen are displayed. The information is to be processed. For example, when there are a plurality of seedling rows on the screen, the line segment is obtained by using all pieces of pixel information extracted corresponding to the plurality of seedling rows.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、撮像画面上のすべての画像情報を演算処理
の対象するので、本来検出すべき苗列以外の苗列の情報
をも処理することになり、したがって、これら不要な情
報の混入によって本来の苗列に対応する近似線分を求め
る際の検出精度が低下する不利があると同時に、変換処
理の対象となる画像情報量が多くなって線分近似するた
めの演算時間が長くなり、求めた情報を作業車を作物列
に沿って自動走行させるための操向制御情報として用い
る場合等において、制御遅れが大きくなるという不利も
あった。
However, in the above-mentioned prior art, since all the image information on the imaging screen is subjected to the arithmetic processing, the information of the seedling row other than the row of seedlings that should be detected is processed. Therefore, there is a disadvantage that the detection accuracy when obtaining an approximate line segment corresponding to the original seedling row is reduced due to the mixing of these unnecessary information, and at the same time, the amount of image information to be converted is increased, The calculation time for approximation becomes longer, and when the obtained information is used as steering control information for automatically driving the work vehicle along the crop line, there is a disadvantage that the control delay becomes longer.

【0005】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、求める近似線分の検出精度を確
保し、同時に、その際の処理速度の向上をも実現するこ
とができる作物列検出装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to secure the detection accuracy of a desired approximate line segment and at the same time, to improve the processing speed at that time. An object of the present invention is to provide a crop row detecting device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による作物列検出
装置の特徴構成は、前記画素抽出手段によって抽出され
た画素情報のうち、前記演算手段によって前回求めた線
の方向に沿う画面の全範囲において、前回求めた線分
の画面上の画素位置からその線分の方向に交差する方向
所定画素数以内に位置する画素のみを選別する画素選
別手段が設けられ、前記演算手段は、前記画素選別手段
によって選別された画素を演算の対象とするように構成
されている点にある。
The feature of the crop row detecting apparatus according to the present invention is that, out of the pixel information extracted by the pixel extracting means, the entirety of the screen along the direction of the line segment previously obtained by the arithmetic means is obtained. Direction from the pixel position on the screen of the previously obtained line segment to the direction of the line segment in the range
And a pixel selecting means for selecting only pixels located within a predetermined number of pixels in the above, and the calculating means is configured to set the pixels selected by the pixel selecting means as a calculation target.

【0007】[0007]

【作用】本発明の特徴構成によれば、列方向に間隔を置
いて断続して位置する作物の画素を結ぶ演算により、
物列に対応する線分として前回求めた線分の方向に沿う
画面の全範囲において、前回求めた線分の画面上の画素
位置からその線分の方向に交差する方向で所定画素数以
内に位置する画素のみが選別され、これら選別された画
素が演算の対象とされるので、本来の作物列位置から大
きく外れた範囲に位置する画素が演算の対象から排除さ
れる一方、本来の作物列位置に位置する画素については
確実に選別して演算の対象とされ、それらの画素を結ぶ
演算により今回の作物列に対応する線分が求められる。
これにより、演算処理して求める近似線分の検出精度を
高くすることができると同時に、演算の対象となる画素
数、つまり、処理すべき情報量が少なくなって演算時間
が短縮される。
According to the characteristic structure of the present invention , an interval is provided in the column direction.
In the entire range of the screen along the direction of the previously obtained line segment as the line segment corresponding to the crop line, the calculation is performed from the pixel position on the screen of the previously obtained line segment. Only pixels located within a predetermined number of pixels in a direction intersecting with the direction of the line segment are selected, and since these selected pixels are to be calculated, pixels located in a range greatly deviated from the original crop row position. Is excluded from the target of the calculation, while the pixels located at the original crop row position are reliably selected and subjected to the calculation, and those pixels are connected.
Calculated by Ru line segment corresponding to the current crop row is required.
As a result, the detection accuracy of the approximate line segment obtained by the arithmetic processing can be increased, and at the same time, the number of pixels to be calculated, that is, the amount of information to be processed is reduced, and the calculation time is shortened.

【0008】[0008]

【発明の効果】従って、例えば撮像画面上に作物の画素
が列状に間隔を隔てて並ぶ作物列が複数あるような場合
においても、本来の作物列以外の画素を排除しながら、
本来の作物列位置に対応する画素を確実に選別できるよ
うにして、作物列に対応して求められる近似線分の検出
精度を確保することができ、同時に、処理速度の向上も
実現し、もって作業車の自動走行時等における操向制御
情報として有効に活用できるものとなった。
Therefore, for example , the pixel of the crop is displayed on the imaging screen.
When there are multiple crop rows that are arranged in rows at intervals
Also, while eliminating pixels other than the original crop row,
The pixels corresponding to the original crop row position can be reliably selected, and the detection accuracy of the approximate line segment required for the crop row can be ensured, and at the same time, the processing speed can be improved. It can be effectively used as steering control information during automatic running of a work vehicle.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を田植え機によって圃場に植え
付けられた苗列の位置を検出するための装置に適用した
場合の実施例を、図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to an apparatus for detecting the position of a row of seedlings planted in a field by a rice planting machine will be described below with reference to the drawings.

【0010】図7及び図8に示すように、前輪1F及び
後輪1Rの何れをもステアリング操作自在に構成された
機体Vの後方に、苗植え付け装置2が昇降自在に設けら
れ、その苗植え付け装置2によって列状に並ぶ複数個の
作物としての既植苗Tが植付けられる。そして、これら
の既植苗Tを含む所定範囲の圃場面を撮像する撮像手段
としてのカラー式のイメージセンサS1 が、前記機体V
の前方側に設けられている。
As shown in FIGS. 7 and 8, a seedling planting device 2 is provided at the rear of an airframe V having both a front wheel 1F and a rear wheel 1R operable for steering operation. The planted seedlings T as a plurality of crops arranged in a row are planted by the device 2. Then, the image sensor S 1 of the color type of the image pickup means for capturing a farm surface in a predetermined range including those already Uenae T is, the machine body V
Is provided on the front side.

【0011】前記イメージセンサS1 の取り付け構造に
ついて説明すれば、機体Vの後方に位置する苗植え付け
装置2に基端部を固定され、機体横側方で機体前方に向
かって延伸した支持部材4の先端部にイメージセンサS
1 が取り付けられ、機体Vに対して機体横外側方に隣接
する既植苗列を斜め上方から撮像するように設けられて
いる。つまり、前記機体Vが機体進行方向に沿って並ぶ
複数個の既植苗Tの列に対して適正に沿っている状態に
おいて、未植側領域に隣接する既植苗Tnに対応する線
分Lが、前記イメージセンサS1 の撮像視野の中央を前
後方向に通る走行基準線Laと一致する状態となるよう
にしてある。尚、前記苗植え付け装置2は圃場の泥面上
にフロート13を介して載置した状態に設置されてお
り、これによって機体Vのピッチングやローリングがあ
っても、その影響を極力取り除いて泥面に対する撮像姿
勢を安定させるようにしている。
[0011] If described mounting structure of the image sensor S 1, is fixed a base end portion to the seedling planting apparatus 2 located behind the machine body V, the support member 4 stretched toward the fuselage forward fuselage lateral side Image sensor S at the tip of
1 is attached, and is provided so that an image of an already-planted seedling row adjacent to the machine body V on the lateral outer side of the machine body is obliquely taken from above. That is, in a state where the body V is properly aligned with the row of the plurality of planted seedlings T arranged in the body traveling direction, the line segment L corresponding to the planted seedling Tn adjacent to the unplanted side area is: It is set to be state that matches the running reference line La that passes through the center of the imaging field of view of the image sensor S 1 in the longitudinal direction. The seedling planting apparatus 2 is mounted on a mud surface of a field via a float 13 so that even if pitching or rolling of the machine body V is performed, the influence of the pitching or rolling is reduced as much as possible. To stabilize the imaging posture.

【0012】そして、圃場の一端側から他端側に向かう
複数個の作業行程が、機体横幅方向に平行に並ぶ状態で
設定され、各作業行程では、前記イメージセンサS1
撮像情報に基づいて、前記既植苗列に沿って自動走行す
るように操向制御されることになる。但し、1つの作業
行程の終端部に達するに伴って、その作業行程に隣接す
る次の作業行程の始端部に向けて180度方向転換する
状態で、自動的にターンさせることになる。
A plurality of work steps from one end to the other end of the field are set in a state of being arranged in parallel in the machine width direction, and in each work step, based on the imaging information of the image sensor S 1. Thus, the steering is controlled so as to automatically travel along the already planted seedling row. However, as the end of one work stroke is reached, the vehicle is automatically turned in a state of turning 180 degrees toward the start end of the next work stroke adjacent to the work stroke.

【0013】従って、前記機体Vは、1行程走行する毎
に、圃場に対する走行方向が反転して、機体Vに対する
既植苗Tの位置が、左右反転する状態となることから、
前記イメージセンサS1 は、機体Vの左右夫々に各1個
が設けられ、使用する側のセンサを1行程毎に左右切り
換えることになる。尚、図7では、既植苗Tの位置が、
機体Vの右側になるので、右側のイメージセンサS1
使っている。
Therefore, the running direction of the machine body V with respect to the field is reversed every time the machine body travels one stroke, and the position of the planted seedlings T with respect to the machine body V is in a state of being reversed left and right.
The image sensor S 1 is the one that provided the people left respectively of the machine body V, resulting in switching the left and right sensors on the side to be used for each stroke. In FIG. 7, the position of the planted seedling T is
Since the right side of the fuselage V, are using the right-hand side of the image sensor S 1.

【0014】前記機体Vの構成について説明すれば、図
1に示すように、エンジンEの出力が変速装置5を介し
て前記前輪1F及び前記後輪1Rの夫々に伝達され、前
記変速装置5による変速操作状態が予め設定された設定
走行速度に対応する操作状態となるように、変速状態検
出用ポテンショメータR3 が設けられ、そして、その変
速状態検出用ポテンショメータR3 の検出情報に基づい
て、変速用電動モータ6を駆動するように構成されてい
る。
The structure of the body V will be described. As shown in FIG. 1, the output of the engine E is transmitted to each of the front wheel 1F and the rear wheel 1R via a transmission 5, and the transmission 5 as the operation state of the speed change operation state corresponds to a preset speed, the shifting state detection potentiometer R 3 provided, and, on the basis of the detection information of the shifting state detecting potentiometer R 3, shift It is configured to drive the electric motor 6 for use.

【0015】又、前記前輪1F及び前記後輪1Rは、夫
々油圧シリンダ7F,7Rによって各別にパワーステア
リング操作されるように構成され、車輪のステアリング
操作に連動するステアリング角検出用ポテンショメータ
1 ,R2 による検出ステアリング角が目標ステアリン
グ角となるように、前記油圧シリンダ7F,7Rを作動
させる電磁操作式の制御弁8F,8Rを駆動するように
構成されている。
Further, the front wheel 1F and the rear wheel 1R are configured so that power steering operation is separately performed by hydraulic cylinders 7F and 7R, respectively, and potentiometers R 1 and R for steering angle detection interlocked with the steering operation of the wheels. The electromagnetically operated control valves 8F and 8R for operating the hydraulic cylinders 7F and 7R are configured to be driven such that the steering angle detected by 2 becomes the target steering angle.

【0016】従って、前記前輪1F及び前記後輪1Rを
同位相で且つ同角度に操向する平行ステアリング形式、
前記前輪1F及び前記後輪1Rを逆位相で且つ同角度に
操向する4輪ステアリング形式、及び、前記前輪1Fの
みを向き変更する2輪ステアリング形式の三種類のステ
アリング形式を選択使用できるようになっている。
Accordingly, a parallel steering system in which the front wheel 1F and the rear wheel 1R are steered in the same phase and at the same angle,
Three types of steering types, that is, a four-wheel steering type in which the front wheel 1F and the rear wheel 1R are steered in opposite phases and at the same angle, and a two-wheel steering type in which only the front wheel 1F is turned, can be selected and used. Has become.

【0017】但し、前記イメージセンサS1 の撮像情報
に基づいて自動的に操向操作する時には、前記2輪ステ
アリング形式を用いると共に、1つの作業行程を終了し
て次の作業行程に移動する時には、前記4輪ステアリン
グ形式や平行ステアリング形式を用いるようになってい
る。尚、図1中、S2 は前記変速装置5の出力回転数に
基づいて走行距離を検出するための距離センサである。
[0017] However, the when automatically steering operation based on the image capturing information of the sensor S 1, together with use of the two-wheel Steering, when completed one working stroke moves to the next work stroke The four-wheel steering type and the parallel steering type are used. In FIG 1, S 2 is the distance sensor for detecting a travel distance based on the output rotational speed of the transmission 5.

【0018】次に、前記イメージセンサS1 の撮像情報
に基づいて、前記未植側苗列と既植側苗列との境界に対
応する線分Lを近似処理するための制御構成について説
明する。
Next, on the basis of the image capturing information of the sensor S 1, the control arrangement will be described for approximating processing line L corresponding to the boundary between the non-plant-side seedling row and SundeUe side seedlings column .

【0019】図1に示すように、前記イメージセンサS
1 は、三原色情報R,G,Bを各別に出力するように構
成され、そして、苗Tの色成分を含む緑色情報Gから苗
Tの色成分を含まない青色情報Bを減算して2値化する
ことにより、前記苗Tに対応する画素Taを抽出するよ
うに構成されている。
As shown in FIG. 1, the image sensor S
1 is configured to output the three primary color information R, G, and B separately, and subtracts the blue information B not including the color component of the seedling T from the green information G including the color component of the seedling T to obtain a binary value. Thus, the pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted.

【0020】説明を加えれば、前記緑色情報Gから前記
青色情報Bをアナログ信号の状態で減算する減算器9、
その減算器9の出力を前記苗Tの色に対応して予め設定
された設定閾値に基づいて2値化して前記画素Taに対
応する2値化情報を出力するコンパレータ10、そのコ
ンパレータ10の出力信号を予め設定された画素密度
(32×32画素/1画面に設定してある)に対応した
画像情報として記憶する画像メモリ11、及び、この画
像メモリ11に記憶された前記苗Tに対応する画素情報
のうち、後述の演算手段101によって前回求めた線分
0 の方向に沿う画面の全範囲において、前回求めた線
分L 0 の画面上の画素位置からその線分L 0 の方向に交
差する方向で所定画素数(±d画素)以内に位置する画
素Taのみを選別し(図4参照)、これらの選別された
画素Taを演算の対象としてこれらの画素Taを結ぶ線
分Lを直線や曲線に近似する情報を求めると共に、その
情報に基づいて走行制御するマイクロコンピュータ利用
の制御装置12の夫々が設けられている。
In addition, a subtracter 9 for subtracting the blue information B from the green information G in the form of an analog signal,
A comparator 10 for binarizing the output of the subtracter 9 based on a preset threshold value corresponding to the color of the seedling T and outputting binarized information corresponding to the pixel Ta; an output of the comparator 10 An image memory 11 for storing the signal as image information corresponding to a preset pixel density (set to 32 × 32 pixels / one screen), and corresponding to the seedlings T stored in the image memory 11 In the pixel information , the previously obtained line is obtained in the entire range of the screen along the direction of the line segment L 0 previously obtained by the calculating means 101 described later.
Transportation from the pixel position on the screen of the minute L 0 in the direction of the line segment L 0
Only pixels Ta located within a predetermined number of pixels (± d pixels) in the direction of difference are selected (see FIG. 4), and a line segment L connecting these pixels Ta is calculated using these selected pixels Ta as objects of calculation. A microcomputer-based control device 12 that obtains information that approximates a straight line or a curve and that controls travel based on the information is provided.

【0021】つまり、前記減算器9及び前記コンパレー
タ10が、作物としての前記苗Tの色に対応する画素T
aを抽出する画素抽出手段100に対応することにな
り、そして、前記制御装置12及び画像メモリ11を利
用して、前記画素Taのうち、後述の演算手段101に
よって前回求めた線分L0 の方向に沿う画面の全範囲に
おいて、前回求めた線分L 0 の画面上の画素位置から
の線分L 0 の方向に交差する方向で所定画素数(±d画
素)以内に位置する画素Taのみを選別する画素選別手
段102、及び、この選別された画素Taを結ぶ線分L
を直線や曲線に近似して求める演算手段101の夫々が
構成されることになる。
That is, the subtractor 9 and the comparator 10 determine whether the pixel T corresponding to the color of the seedling T
This corresponds to the pixel extracting means 100 for extracting a. Then, by utilizing the control device 12 and the image memory 11, of the pixels Ta, of the line segment L 0 previously obtained by the calculating means 101 described later . To cover the entire area of the screen along the direction
Oite, its from a pixel position on the screen of the line segment L 0 previously obtained
A pixel selecting means 102 for selecting only pixels Ta located within a predetermined number of pixels (± d pixels) in a direction intersecting the direction of the line segment L 0 , and a line segment L connecting the selected pixels Ta.
Of the calculation means 101 that obtains the values by approximating the values by a straight line or a curve.

【0022】次に、図2に示すフローチャートに基づい
て、前記制御装置12の動作を説明しながら、各部の構
成について詳述する。
Next, the configuration of each part will be described in detail while explaining the operation of the control device 12 based on the flowchart shown in FIG.

【0023】前記機体Vが設定距離を走行する毎、又
は、設定時間毎に、前記イメージセンサS1 による撮像
処理が実行されて、前記画素抽出手段100によって前
記苗Tに対応する画素Taが抽出されることになる。
Each time the machine V travels a set distance or every set time, an image pickup process is executed by the image sensor S 1, and the pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted by the pixel extracting means 100. Will be done.

【0024】前記画素Taの抽出について説明を加えれ
ば、前記苗Tの色は緑色系であることから、圃場面を撮
像した三原色情報のうちの緑色情報Gに着目すると、苗
Tを撮像した画素に対応する値が圃場の泥面等の他の部
分を撮像した画素の値よりも大となる。但し、水面では
自然光がほぼ全反射するために、その反射光には全ての
色成分を含む状態となる。従って、水面を撮像した画素
に対応する前記緑色情報Gの値は、前記苗Tを撮像した
画素と同様に、他の部分を撮像した画素の値よりも大と
なる。但し、前記苗Tは緑色系であり、且つ、泥面は褐
色系や灰色系であることから、その色成分に含まれる青
色成分の値は低いものとなる。
To explain the extraction of the pixel Ta, since the color of the seedling T is green, focusing on green information G among the three primary color information obtained by imaging the field scene, Is larger than the value of a pixel that has imaged another portion such as a mud surface of a field. However, since natural light is almost totally reflected on the water surface, the reflected light contains all color components. Therefore, the value of the green information G corresponding to the pixel capturing the water surface is larger than the value of the pixel capturing the other portion, similarly to the pixel capturing the seedling T. However, since the seedling T is green, and the mud surface is brown or gray, the value of the blue component contained in the color component is low.

【0025】つまり、圃場面を撮像した三原色情報のう
ちの青色情報Bに着目すると、水面からの反射光は全色
成分を含むことから水面を撮像した画素の値は大となる
が、前記苗Tや泥面を撮像した画素の値は小となる。
That is, focusing on the blue information B among the three primary color information obtained by imaging the field scene, the reflected light from the water surface contains all the color components, so that the pixel value obtained by imaging the water surface becomes large. The value of the pixel that has captured T or the mud surface is small.

【0026】そこで、前記緑色情報Gから前記青色情報
Bを減算すると、前記苗Tに対応する画素の値のみが他
の部分を撮像した画素の値よりも大となり、その減算値
を設定閾値に基づいて2値化すると、前記苗Tのみに対
応した画素Taの情報を抽出できるのである(図4
(イ),(ロ)参照)。尚、図では、8個の画素Ta1
〜Ta8 が抽出されている状態を示す。但し、これら8
個の各画素Ta1 〜Ta8 は、実際には、前記画素密度
(32×32画素/1画面)でいう1画素の場合もある
が、1個以上複数の画素からなる場合もある。
Therefore, when the blue information B is subtracted from the green information G, only the value of the pixel corresponding to the seedling T becomes larger than the value of the pixel obtained by imaging the other portion. When the binarization is performed based on the information, the information of the pixel Ta corresponding to only the seedling T can be extracted (FIG. 4).
(See (a) and (b).) In the figure, eight pixels Ta 1
状態 Ta 8 is extracted. However, these 8
Actually, each of the pixels Ta 1 to Ta 8 may be one pixel in the pixel density (32 × 32 pixels / one screen), but may be one or more pixels.

【0027】次に、前記画素選別手段102によって、
前記画像メモリ11の記憶情報において、前記複数個の
既植苗Tに対応する画素Ta1 〜Ta8 の情報のうち、
前回求めた線分L0 の方向に沿う画面の全範囲におい
て、前回求めた線分L 0 の画面上の画素位置からその線
分L 0 の方向に交差する方向で所定画素数(±d画素)
以内に位置する画素Ta1 〜Ta4 のみを選別する(図
4(ハ)参照)。ここでは、画面の上下縦方向が苗列方
向、つまり、求めるべき線分Lに沿うように操向制御さ
れていることから、処理の簡略化のために、前回求めた
線分L0 の画面上の画素位置から画面横方向(x軸)の
両側方向に沿って上記所定画素数(±d画素)以内に位
置する画素を選別している。
Next, the pixel selecting means 102
In the information stored in the image memory 11, of the information of the pixel Ta 1 to Ta 8 corresponding to the plurality of already Uenae T,
Full range smell of the screen along the direction of the line segment L 0 previously obtained
Te, the line from the pixel position on the screen of the line segment L 0 previously obtained
A predetermined number of pixels (± d pixels) in the direction intersecting the direction of minute L 0
Selecting only pixels Ta 1 to Ta 4 is located within (see FIG. 4 (c)). Here, the vertical longitudinal seedlings column direction of the screen, that is, because it is steering control so as to follow the line segment L to be determined, in order to simplify the process, the screen of the line segment L 0 previously obtained Pixels located within the above-mentioned predetermined number of pixels (± d pixels) are selected from the upper pixel position along both sides in the horizontal direction of the screen (x-axis).

【0028】次に、上記選別された画素Ta1 〜Ta4
を結んだ線分Lを、演算手段101により直線あるいは
曲線に近似計算することになる。ここでは、直線近似の
変換手段である、ハフ変換処理により、前記線分Lを直
線として算出する。
Next, the selected pixels Ta 1 to Ta 4 are selected.
Is approximated to a straight line or a curve by the calculation means 101. Here, the line segment L is calculated as a straight line by a Hough transform process, which is a straight line approximation converting means.

【0029】ハフ変換について説明すれば図6に示すよ
うに、前記イメージセンサS1 の撮像視野の中心を通る
x軸を極座標系における基準線として、前記各画素Ta
1 〜Ta4 を通る複数本の直線を、下記(i)式に基づ
いて前記x軸に対して0乃至180度の範囲において予
め複数段階に設定された傾きθと、原点つまり撮像視野
中心に対応する画面中央からの距離ρとの組み合わせと
して求める。 ρ=y・sinθ+x・cosθ ……(i)
[0029] If described Hough transform, as shown in FIG. 6, the x axis passing through the center of the imaging field of view of the image sensor S 1 as a reference line in the polar coordinate system, each pixel Ta
A plurality of straight lines passing through 1 to Ta 4 are defined by a gradient θ previously set in a plurality of steps in the range of 0 to 180 degrees with respect to the x axis based on the following equation (i), and the origin, that is, the center of the imaging visual field. It is obtained as a combination with the corresponding distance ρ from the center of the screen. ρ = y · sinθ + x · cosθ (i)

【0030】そして、1つの画素について、前記複数段
階に設定された傾きθの値が180度に達するまで、求
めた各直線の頻度を計数するための二次元ヒストグラム
を加算する処理を繰り返した後、前記各画素Ta1 〜T
4 を通る複数種の直線の頻度を、全画素毎に計数する
ことになる。
After repeating the process of adding a two-dimensional histogram for counting the frequency of each straight line obtained until the value of the inclination θ set in the plurality of steps reaches 180 degrees for one pixel. , The pixels Ta 1 to T 1
The frequency of a plurality of types of straight lines passing through a 4, will be counted for each all the pixels.

【0031】前記各画素Ta1 〜Ta4 に対する直線の
頻度の計数が完了すると、前記二次元ヒストグラムに加
算された値から、最大頻度となる前記傾きθと前記距離
ρの組み合わせを求めることにより、最大頻度となる一
つの直線Lx (図6参照) を決定し、その直線Lxを、
前記イメージセンサS1 の撮像面において前記未植側領
域に隣接する既植苗Tnを結ぶ線分Lを直線近似した情
報として求めることになる。
When the counting of the frequency of the straight line with respect to each of the pixels Ta 1 to Ta 4 is completed, the combination of the inclination θ and the distance ρ which has the maximum frequency is obtained from the value added to the two-dimensional histogram. One straight line Lx (see FIG. 6) having the maximum frequency is determined, and the straight line Lx is
Will be obtained as the information linear approximation segment L connecting the already Uenae Tn adjacent the non-plant-side region in the imaging plane of the image sensor S 1.

【0032】次に、前記撮像面における直線Lxを、予
め実測した地表面での前記イメージセンサS1 の撮像視
野Aの形状と大きさの記憶情報と、前記最大頻度の直線
Lxが通る撮像面での画素の位置a,b,c(図5及び
図6参照) とに基づいて、地表面における直線Lの情報
に変換する。すなわち、図5に示すように、前記撮像視
野Aの横幅方向中央を前後方向に通る走行基準線Laに
対する傾きψと、横幅方向での位置δとの値として設定
される地表面上における直線Lの情報に変換することに
なる。
Next, a straight line Lx in the imaging surface, the shape and size of the storage information of the image sensor S 1 of the imaging field of view A in measuring beforehand the ground surface, the imaging plane a straight line Lx passes the maximum frequency Is converted into information of a straight line L on the ground surface based on the pixel positions a, b, c (see FIGS. 5 and 6). That is, as shown in FIG. 5, a straight line L on the ground surface set as a value of an inclination ψ with respect to a running reference line La passing through the center of the imaging visual field A in the width direction in the front-rear direction and a position δ in the width direction. Will be converted into information.

【0033】説明を加えれば、前記未植側領域に隣接す
る既植苗Tnを結ぶ線分に対応する直線Lに交差する方
向となる前記撮像視野Aの前後位置(y=16及びy=
−16)での2辺の長さl1 ,l32、画面中央(x=1
6,y=0となる画素位置)における前記撮像視野Aの
横幅方向での長さl16、及び、前記前後2辺間の距離h
の夫々を予め実測して、前記制御装置12に記憶させて
おくことになる。
In addition, the front and rear positions (y = 16 and y = 16) of the imaging visual field A in a direction intersecting a straight line L corresponding to a line segment connecting the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side area.
−16), the lengths l 1 and l 32 of the two sides and the center of the screen (x = 1)
6, the pixel position at which y = 0), the length l 16 of the imaging field of view A in the horizontal width direction, and the distance h between the front and rear sides.
Are measured in advance and stored in the control device 12.

【0034】そして、前記撮像面における直線Lxが、
前記撮像視野Aの前後位置での2辺に対応するx軸に交
差する画素の位置a,b(y=16,y=−16となる
位置)のx座標の値X1,X32と、前記直線Lxが画面中
央を通るx軸に交差する画位置cのx座標の値X16
を、上記(i)式を変形した下記(ii)式から求めるこ
とになる。 Xi=(ρ−Yi・sinθ)/cosθ ……(ii) 但し、Yiは、夫々16,0,−16を代入する。
Then, a straight line Lx on the imaging plane is
X-coordinate values X 1 and X 32 at pixel positions a and b (positions where y = 16, y = −16) intersecting the x-axis corresponding to two sides at the front and rear positions of the imaging visual field A; The x-coordinate value X 16 of the image position c where the straight line Lx intersects the x-axis passing through the center of the screen is obtained from the following equation (ii) obtained by modifying the above equation (i). Xi = (ρ−Yi · sin θ) / cos θ (ii) Here, Yi is substituted with 16, 0 and −16, respectively.

【0035】そして、上記(ii)式にて求められたx軸
での座標値に基づいて、下記(iii)式及び(iv)式か
ら、前記走行基準線Laに対する横幅方向での位置δ
と、傾きψとを求め、求めた位置δと傾きψとの値を、
地表面において前記既植苗列に対応する直線Lの位置情
報として算出することになる。
Then, based on the coordinate values on the x-axis obtained by the above equation (ii), from the following equations (iii) and (iv), the position δ in the lateral width direction with respect to the traveling reference line La is obtained.
And the slope ψ, and the obtained values of the position δ and the slope ψ
The position information is calculated as the position information of the straight line L corresponding to the already planted seedling row on the ground surface.

【0036】[0036]

【数1】 (Equation 1)

【0037】従って、前記機体Vを機体進行方向に並ぶ
既植苗Tの列に沿って自動走行させるための操向制御に
おいては、前記直線Lの前記走行基準線Laに対する傾
きψと横幅方向での位置δとを共に零に近づけるよう
に、2輪ステアリング形式で操向操作することになる。
Therefore, in the steering control for automatically moving the machine body V along the rows of the planted seedlings T arranged in the machine body traveling direction, the inclination of the straight line L with respect to the running reference line La and the width の in the width direction are determined. The steering operation is performed in a two-wheel steering system so that both the position δ and the position δ approach zero.

【0038】前記操向制御について説明すれば、前記直
線Lの前記走行基準線Laに対する傾きψと横幅方向で
の位置δ夫々の値、及び、前記前輪1Fの現在のステア
リング角φの値とから、下記(v)式に基づいて、前記
前輪1Fの目標操向角θfを設定し、そして、前記前輪
用のステアリング角検出用ポテンショメータR1 にて検
出される現在のステアリング角φが、目標操向角θfに
対して設定不感帯内に維持されるように、前記前輪用油
圧シリンダ7Fの制御弁8Fを駆動することになる。 θf=K1・δ+K2・ψ+K3 ・φ ……(v) 尚、K1,K2,K3 は、操向特性に応じて予め設定され
た定数である。
The steering control will now be described. The inclination ψ of the straight line L with respect to the travel reference line La, the position δ in the lateral width direction, and the value of the current steering angle φ of the front wheel 1F are calculated from the following. , based on (v) below formula, and sets the target steering angle θf of the front wheel 1F, and the current steering angle φ is detected by the steering angle detecting potentiometer R 1 for the front wheel, the target steering The control valve 8F of the front wheel hydraulic cylinder 7F is driven so as to be maintained within the setting dead zone with respect to the direction angle θf. θf = K 1 δ + K 2 ψ + K 3 φ (v) K 1 , K 2 , and K 3 are constants set in advance according to the steering characteristics.

【0039】作業行程の終端部に達して次の作業行程の
始端部に向けてターンさせるためのターン制御について
説明すれば、前記距離センサS2 にて検出される走行距
離が、一つの作業行程の長さに対応して設定された設定
距離を超えるに伴って、詳述はしないが、前記撮像手段
1 の画像情報から作業行程終端部に達したことを検出
させる。そして、作業行程の終端部に達した判断される
と、前記苗植え付け装置2による植え付け作業を中断し
て、前記2輪ステアリング形式から前記4輪ステアリン
グ形式に切り換えると共に、設定時間の間、最大切り角
に維持することにより、次の作業行程側に180度方向
転換させ、次に、前記平行ステアリング形式に切り換え
て、設定時間の間、最大切り角に維持することにより、
次の作業行程に対する機体横幅方向での位置を修正させ
て、ターンを終了することになる。尚、ターン終了後
は、前記2輪ステアリング形式に復帰させて、次の作業
行程での操向制御を再開することになる。
[0039] To describe reaches the end of the working stroke for turning control for turning toward the starting end of the next working stroke, the travel distance detected by said distance sensor S 2 is one of the working stroke with a to exceed the length the set distance that is set in correspondence, detail but are not, thereby detecting that has reached the working stroke termination from the image information of the imaging unit S 1. When it is determined that the end of the work process has been reached, the planting operation by the seedling planting apparatus 2 is interrupted to switch from the two-wheel steering mode to the four-wheel steering mode, and to cut the maximum cutting time for a set time. By maintaining the angle, the vehicle turns 180 degrees to the next working stroke side, and then switches to the parallel steering type, and maintains the maximum turning angle for a set time.
The position in the lateral direction of the aircraft for the next work process is corrected, and the turn is completed. After the end of the turn, the steering is returned to the two-wheel steering mode, and the steering control in the next work process is restarted.

【0040】〔別実施例〕上記実施例では、圃場面を撮
像する撮像手段としてカラー式のイメージセンサS1
用いて、緑色情報Gから青色情報Bを減算して設定閾値
に基づいて2値化することにより、苗Tに対応する画素
Taを抽出するように構成した場合を例示したが、例え
ば、三原色情報R,G,Bの全部を用いて、それらの比
が苗Tの色に対応する設定比率範囲となる領域を前記画
素Taとして抽出するようにしてもよく、あるいは、前
記撮像手段として白黒式のイメージセンサS1 を用い
て、苗箇所と泥面等の他の箇所の明度信号を適当な閾値
設定に基づいて2値化することにより、簡便な装置で画
素を抽出するようにしてもよく、画素抽出手段100の
具体構成は、各種変更できる。
[0040] In [Other Embodiment] The above embodiment uses an image sensor S 1 of the color formula as an imaging means for capturing an field surface, 2 value based on a set threshold from the green information G by subtracting the blue information B In the above example, the pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted. However, for example, using all of the three primary color information R, G, and B, their ratio corresponds to the color of the seedling T. the region to be a preset ratio range may be extracted as the pixel Ta, or using an image sensor S 1 for monochrome type as the imaging means, the brightness signal elsewhere, such as seedling locations and mud surface May be binarized based on an appropriate threshold setting to extract pixels with a simple device. The specific configuration of the pixel extracting means 100 can be variously changed.

【0041】又、上記実施例では、前記イメージセンサ
1 が先端部に取り付けられた支持部材4が、その基端
部を機体Vの後方に位置する苗植え付け装置2に固定さ
れ、先端部を機体横側方で機体前方に向かって延伸させ
るように構成したが、上記支持部材4を機体Vの前部側
位置に固定させるような構造でもよい。
[0041] Further, in the above embodiment, the support member 4 in which the image sensor S 1 is attached to the distal end portion is fixed to the seedling planting device 2 located its base end portion to the rear of the machine body V, and the tip portion Although it is configured to extend toward the front of the fuselage on the lateral side of the fuselage, a structure in which the support member 4 is fixed at a position on the front side of the fuselage V may be employed.

【0042】又、上記実施例では、画素選別手段102
を、処理の簡略化のために、前回求めた線分L0 の画面
上の画素位置から画面横方向(x軸方向)の両側方向に
沿って所定画素数(±d画素)以内に位置する画素を選
別するように構成したが、厳密には、走行方向と画面横
方向とは直交していないので、更に精度良く画素選別を
行うには、上記線分L0 の画面上の画素位置から上記線
分L0 に直交する方向の所定画素数(±d画素)以内に
位置する画素を選別するように構成することも可能であ
る。
In the above embodiment, the pixel selecting means 102
The, for simplification of the process, it is located within a predetermined number of pixels (± d pixels) along both direction of the last calculated line segments L 0 screen pixel position from the screen horizontal (x-axis direction) was adapted to screen pixels, strictly speaking, since the running direction and the screen horizontal direction not orthogonal, further accurately performed pixel sorting, from a pixel position on the screen of the line segment L 0 it is also possible to configure so as to screen pixels located within the direction of the predetermined number of pixels (± d pixels) perpendicular to the line segment L 0.

【0043】又、上記実施例では、ハフ変換を利用して
作物Tに対応する画素Taを結ぶ線分Lを直線近似する
ようにした場合を例示したが、例えば、最小二乗法等を
用いて直線近似あるいは曲線近似した情報を求めること
もできるものであって、演算手段101の具体構成は、
各種変更できる(図3参照)。
Further, in the above embodiment, the case where the line segment L connecting the pixel Ta corresponding to the crop T is linearly approximated by utilizing the Hough transform has been exemplified. However, for example, the least square method or the like is used. It is also possible to obtain information obtained by linear approximation or curve approximation.
Various changes can be made (see FIG. 3).

【0044】又、上記実施例では、本発明を田植え機を
圃場に植え付けられた苗列に沿って自動走行させるため
の装置に適用し、そして、検出された作物列に対応する
近似線分の情報を、操向制御のための制御情報として利
用するように構成した場合を例示したが、本発明は各種
の作物列に対応する近似線分の情報を検出するための装
置に適用できるものであって、作物の種類や機体の走行
系の構成等、各部の具体構成、並びに、検出された作物
列に対応する近似線分の情報の利用形態は、各種変更で
きる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to an apparatus for automatically running a rice planting machine along a seedling row planted in a field, and an approximate line segment corresponding to a detected crop row is applied. Although the case where the information is configured to be used as control information for steering control has been described as an example, the present invention can be applied to an apparatus for detecting information on approximate line segments corresponding to various crop rows. The specific configuration of each unit, such as the type of crop and the configuration of the running system of the machine, and the use form of the information on the approximate line corresponding to the detected crop row can be variously changed.

【0045】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
In the claims, reference numerals are provided for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration of the attached drawings by the entry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】制御構成のブロック図FIG. 1 is a block diagram of a control configuration.

【図2】制御作動のフローチャートFIG. 2 is a flowchart of a control operation;

【図3】別実施例の制御作動のフローチャートFIG. 3 is a flowchart of a control operation according to another embodiment.

【図4】画像処理の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of image processing.

【図5】撮像視野における機体進行方向と近似直線の関
係を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between an aircraft traveling direction and an approximate straight line in an imaging visual field.

【図6】ハフ変換の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of the Hough transform.

【図7】田植え機の概略平面図FIG. 7 is a schematic plan view of a rice transplanter.

【図8】同概略側面図FIG. 8 is a schematic side view of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L 線分 L0 線分 S1 撮像手段 T 作物 Ta 画素 Ta1 〜Ta4 画素 100 画素抽出手段 101 演算手段 102 画素選別手段L segment L 0 segment S 1 imaging means T crops Ta pixel Ta 1 to Ta 4 pixel 100 pixel extracting means 101 computing means 102 pixel selection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−19606(JP,A) 特開 平4−293109(JP,A) 特開 昭64−74680(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A01B 69/00 303 A01C 11/02 331 G05D 1/02 G06T 1/00 G06T 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-19606 (JP, A) JP-A-4-293109 (JP, A) JP-A-64-74680 (JP, A) (58) Investigation Field (Int.Cl. 6 , DB name) A01B 69/00 303 A01C 11/02 331 G05D 1/02 G06T 1/00 G06T 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 列状に沿って間隔を隔てて並ぶ複数個の
作物(T)を含む所定範囲の圃場面を撮像する撮像手段
(S1 )と、その撮像手段(S1 )による撮像画像情報
に基づいて、前記作物(T)に対応する画素(Ta)を
抽出する画素抽出手段(100)と、この画素抽出手段
(100)によって抽出された画素情報に基づいて、前
記画素(Ta)を結ぶ線分(L)を求める演算手段(1
01)とが設けられた作物列検出装置であって、 前記画素抽出手段(100)によって抽出された画素情
報のうち、前記演算手段(101)によって前回求めた
線分(L0 )の方向に沿う画面の全範囲において、前回
求めた線分(L0 )の画面上の画素位置からその線分
(L0 )の方向に交差する方向で所定画素数以内に位置
する画素(Ta1 〜Ta4 )のみを選別する画素選別手
段(102)が設けられ、前記演算手段(101)は、
前記画素選別手段(102)によって選別された画素
(Ta1 〜Ta4 )を演算の対象とするように構成され
ている作物列検出装置。
1. A with imaging means for imaging the field plane in a predetermined range including a plurality of crop arranged at intervals along the rows (T) (S 1), an image captured by the imaging means (S 1) Pixel extracting means (100) for extracting a pixel (Ta) corresponding to the crop (T) based on the information; and the pixel (Ta) based on the pixel information extracted by the pixel extracting means (100). Calculating means (1) for obtaining a line segment (L) connecting
01) is provided, wherein the pixel information extracted by the pixel extracting means (100) in the direction of the line segment (L 0 ) previously obtained by the calculating means (101). Pixels (Ta 1 to Ta) located within a predetermined number of pixels in a direction intersecting the direction of the line segment (L 0 ) from the pixel position on the screen of the previously obtained line segment (L 0 ) in the entire range of the screen along the line. 4 ) A pixel selecting means (102) for selecting only the above is provided, and the calculating means (101) comprises:
A crop row detecting device configured to target the pixels (Ta 1 to Ta 4 ) selected by the pixel selecting means (102) for calculation.
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