JP3314109B2 - 自律走行作業車の自己位置検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定の作業領域周辺に
設置された複数の標識を撮像して自己位置を検出し、草
刈、芝刈作業等における作業走行を行なう自律走行作業
車の自己位置検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフ場、河川敷堤防、公園等の
各種フィールドで行う草刈、芝刈作業等を無人で行なう
ことのできる自律走行作業車が開発されている。この自
律走行作業車の自律走行制御においては、作業領域周辺
に立設した標識を利用して自己位置を検出する技術を採
用するものがあり、例えば、特開平３−１３５６０６号
公報には、特定区域内に立設した複数の再帰性反射ポー
ル（光反射標識）に投光し、反射光を光センサで受光し
て隣合う反射ポールを臨む角度を検出し、検出した角度
と標識の既知の座標とから三点挟角法（三角測量法）に
より自己位置を検出する技術が開示されている。

【０００３】この場合、光センサによって標識を検出す
る技術では、作業領域に不整地やうねりがあると、車輌
の傾斜や車輌の振動等の影響によって、投光した光ビー
ムが標識をはずれたり、標識からの反射光を受光するこ
とが困難な場合があるため、最近では、標識を含む周囲
の風景を撮像して画像処理することにより標識を認識
し、自己位置を検出する技術が提案されており、例え
ば、特開平３−７１３１２号公報には、農用トラクタの
自動的な操向制御において、農用トラクタに登載したカ
メラで指標（標識）を撮影し、その画像認識位置の、設
定基準位置に対するずれに基づいて自己位置を検出する
技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、撮像画像から標識を認識する場合には多くの画像情
報が必要であるため、標識に焦点の合った鮮明な撮像画
像から標識を認識するようにしているが、通常のカメラ
等の撮像手段では、鮮明な撮像画像が得られる範囲には
制限がある。

【０００５】従って、自車輌に対して標識が遠方に位置
するような状況では、撮像画像内で標識が小さくなり過
ぎて見えにくい状態となり、撮像画像から標識を抽出す
るための情報が不足して標識を見失うおそれがある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、標識検知範囲を拡大し、自車輌と標識との距離に影
響されることなく常に正確に自己位置を検出することの
できる自律走行作業車の自己位置検出方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、特定の作業領域周辺に設置
した複数の標識を撮像し、撮像画像から標識を認識して
三角測量により自己位置を検出する自律走行作業車の自
己位置検出方法において、前記撮像画像上の標識の面積
を予め設定した基準面積と比較し、撮像標識面積が標識
面積基準値よりも大きいときは、焦点を遠方向に移動し
て単位面積当たりの輝度を増加し、撮像標識面積が標識
面積基準値よりも小さいときには、焦点を近方向に移動
して意図的にピントをぼけさせて撮像標識面積を大きく
することを特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項
１記載の発明において、さらに、撮像標識面積における
輝度情報としての撮像標識輝度と予め設定された標識輝
度基準値とを比較し、撮像標識輝度が標識輝度基準値よ
り明るいときは、予め設定した制御量で絞りを絞り、撮
像標識輝度が標識輝度基準値より暗いときは、予め設定
した制御量で絞りを開けることを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明は、特定の作業領域周辺に
設置した複数の標識を撮像し、撮像画像から標識を認識
して三角測量により自己位置を検出するに際し、撮像画
像上の標識の面積を予め設定した基準面積と比較する。
そして、撮像標識面積が標識面積基準値よりも大きいと
きは、焦点を遠方向に移動して単位面積当たりの輝度を
増加する。また、撮像標識面積が標識面積基準値よりも
小さいときには、焦点を近方向に移動して意図的にピン
トをぼけさせて撮像標識面積を大きくする。 請求項２記
載の発明は、さらに、撮像標識面積における輝度情報と
しての撮像標識輝度と予め設定された標識輝度基準値と
を比較する。そして、撮像標識輝度が標識輝度基準値よ
り明るいときは、予め設定した制御量で絞りを絞り、撮
像標識輝度が標識輝度基準値より暗いときは、予め設定
した制御量で絞りを開ける。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図面は本発明の一実施例に係わり、図１は撮像制
御ルーチンのフローチャート、図２は主制御ルーチンの
フローチャート、図３は自己位置検出ルーチンのフロー
チャート、図４は芝刈作業車の外観を示す概略説明図、
図５は制御系のブロック図、図６は自車輌位置検出部の
回路構成図、図７は走行経路及び作業領域を示す説明
図、図８は三角測量による自己位置検出の説明図であ
る。

【００１０】図４において、符号１は無人で自律走行が
可能な自律走行作業車を示し、本実施例においてはゴル
フ場等の草・芝刈り作業を行う芝刈作業車である。この
芝刈作業車１は、エンジン駆動で走行し、前後輪の操舵
角を独立して制御することができるようになっており、
車輌本体下部に、草・芝刈作業を行うためのモーア等の
刈刃機構部２を備えるとともに、走行履歴に基づいて現
在位置を測定するための推測航法用センサ、走行障害物
を検出するための障害物検出用センサ、草・芝刈作業領
域において刈跡境界に沿った倣い走行を行うための倣い
走行用センサ等が搭載されるとともに、草・芝刈作業領
域の周辺に立設された複数の標識を撮像し、この撮像画
像から標識を認識して三角測量により自己位置を検出す
るための撮像手段を備えている。

【００１１】前記推測航法用センサとしては、地磁気セ
ンサ３と車輪エンコーダ４とが前記芝刈作業車１に備え
られ、前記障害物検出用センサとしては、超音波センサ
あるいは光センサ等からなる無接触型センサ５ａ，５ｂ
が前記芝刈作業車１の前後部に取り付けられるととも
に、マイクロスイッチ等を使用した接触型センサ６ａ，
６ｂが前記芝刈作業車１の前後端に取り付けられてい
る。

【００１２】また、倣い走行用センサとしては、例え
ば、草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり
状の板を支持する部材の回動角を検出するロータリエン
コーダ等を組合わせて既刈部と未刈部との刈跡境界を検
出する刈跡境界検出センサ７が前記芝刈作業車１の車輌
本体下部に備えられている。

【００１３】また、標識を撮像するための撮像手段とし
ては、例えば固体撮像素子（ＣＣＤ）を使用したＣＣＤ
カメラが使用される。このＣＣＤカメラは、芝刈作業車
１の前方側に立設された回転機構部１０に、ＣＣＤカメ
ラの視野をカバーする照明用ライトと一体になった撮像
ユニット８として取付軸と直角方向に撮像面を向けた状
態で取付けられており、取付軸に対して３６０°全周に
回転させられて全周撮像が可能なようになっている。さ
らに、前記ＣＣＤカメラには、カメラレンズ部にレンズ
焦点及び絞り調整機構が内蔵されており、後述するよう
に、遠方にある標識に対して焦点及び絞りを制御し、標
識認識能力を拡大することができるようになっている。

【００１４】以上の芝刈作業車１における自己位置検出
・自律走行制御は、図５に示す制御装置３０によって行
なわれ、この制御装置３０は、複数のマイクロコンピュ
ータからなる検出部と制御部とで構成される。

【００１５】各センサ・アクチュエータ類の信号を処理
する検出部としては、自車輌位置検出部３１、刈跡境界
検出部３５、及び、障害物検出部３６が備えられ、前記
各検出部３１，３５，３６からの信号に基づいて制御を
行なう制御部としては、走行制御を行なうための走行制
御部３７、この走行制御部３７によって参照される作業
データ・マップが格納されている作業データ蓄積部３
８、前記走行制御部３７からの指示によって車輌制御を
行う車輌制御部３９が備えられ、さらに、この車輌制御
部３９からの出力に基づいて芝刈作業車１の各機構部を
駆動するため、駆動制御部４０、操舵制御部４１、刈刃
制御部４２が備えられている。

【００１６】さらに、前記自車輌位置検出部３１は、前
記車輪エンコーダ４によって検出される車速を積分して
走行距離を求め、この走行距離を前記地磁気センサ３に
より検出した走行方向の変化に対応させて累積すること
により、基準地点からの走行履歴を算出して自車輌の現
在位置を測定する推測航法位置検出部３２と、前記撮像
ユニット８のＣＣＤカメラ８ａによる撮像のための各種
信号、すなわち、ＣＣＤカメラ８ａに対する電子シャッ
タ制御信号、焦点制御信号、絞り制御信号、照明用ライ
ト８ｂの駆動信号、前記回転機構部１０に内蔵されたス
テップモータあるいはサーボモータ等の回転駆動用モー
タ１１に対する駆動信号を出力する標識撮像制御部３３
と、前記ＣＣＤカメラ８ａからのビデオ信号を処理して
複数の標識を認識し、前記回転機構部１０に取付けられ
た回転角センサ１２からの回転角度信号、前記推測航法
位置検出部３２からの測位データ、及び、予め記憶して
ある各標識の位置データを照らし合わせて個々の標識を
識別して予め記憶してある標識の位置データから三角測
量原理により自己位置を検出する三角測量位置検出部３
４とから構成されている。

【００１７】一方、前記刈跡境界検出部３５は、刈跡境
界検出センサ７からの草・芝丈に応じた信号を処理して
草・芝の境界位置を検出する。前記刈跡境界検出センサ
７が、前述したように、草・芝丈に応じて上下するそり
状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角を検
出するロータリエンコーダ等から構成される場合、草・
芝丈に応じたそり状の板の上下の変位が回動角に変換さ
れてロータリエンコーダからの検出信号が入力される
と、前記刈跡境界検出部３５では、この検出信号から草
・芝刈作業済みの領域と未作業領域とを識別して刈跡境
界を検出し、その位置データを前記走行制御部３７に出
力する。

【００１８】また、前記障害物検出部３６は、無接触型
センサ５ａ，５ｂ，接触型センサ６ａ，６ｂによって予
測できない障害物を検出し、検出信号を前記走行制御部
３７に出力する。

【００１９】前記走行制御部３７では、前記推測航法位
置検出部３２、前記三角測量位置検出部３４、前記刈跡
境界検出部３５、前記障害物検出部３６からの情報に基
づいて、作業データ蓄積部３８のマップ（作業内容及び
草・芝刈り作業を行う作業領域の地形データ等の走行用
地図）を参照して自己の現在位置と目標位置との誤差量
を算出し、この誤差量分を補正すべく走行経路指示や車
輌制御指示を決定し、前記車輌制御部３９に出力する。

【００２０】前記車輌制御部３９では、前記走行制御部
３７からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を前記駆動制御部４０、操舵制御部４１、刈刃
制御部４２に出力する。これにより、前記駆動制御部４
０で油圧モータ１３を駆動して芝刈作業車１の各機構部
を駆動するための油圧を発生させ、前記操舵制御部４１
で、それぞれ、前輪操舵用油圧制御弁１４、後輪操舵用
油圧制御弁１５を介して、図示しない前輪操舵機構、後
輪操舵機構をそれぞれサーボ制御し、また、前記刈刃制
御部４２で、刈刃制御用油圧制御弁１６を介して刈刃機
構部２をサーボ制御する。

【００２１】図６は、前記自車輌位置検出部３１の具体
的回路構成を示し、ＣＰＵ５０に、ワークデータを保持
するためのＲＡＭ５１、作業対象となる特定の領域の周
辺に設置された標識の位置データやその他の制御用固定
データ、及び、制御用プログラムが格納されているＲＯ
Ｍ５２、各種のデータ、制御信号の入出力のためのＩ／
Ｏインターフェース５３が、データバス５４及びアドレ
スバス５５を介して接続されたマイクロコンピュータを
中心として構成され、ＣＣＤカメラ８ａで撮像した画像
を処理して三角測量による自己位置検出を行なう際に、
ＣＣＤカメラ８ａの焦点及び絞りを制御し、標識が遠方
にある場合においても標識認識能力を拡大することによ
り、常に正確な自車輌位置検出を実現する。

【００２２】すなわち、ＣＰＵ５０で後述する図１の撮
像制御ルーチン及び図３の自己位置検出ルーチンのプロ
グラムを時分割で実行し、Ｉ／Ｏインターフェース５３
からＣＣＤカメラ８ａの焦点調整用モータ及び絞り調整
用モータに、それぞれ、焦点制御信号、絞り制御信号を
出力してレンズ焦点及び絞りを設定した後、Ｉ／Ｏイン
ターフェース５３からモータ駆動回路５６、ライト駆動
回路５７へ制御信号を出力して照明用ライト８ｂを点灯
させるとともに回転駆動用モータ１１により回転機構部
１０を駆動して照明用ライト８ｂ及びＣＣＤカメラ８ａ
を回転させ、設定した時間間隔毎に電子シャッタ制御信
号をＣＣＤカメラ８ａに出力して全周の撮像を行なう。

【００２３】ＣＣＤカメラ８ａで撮像した画像はＮＴＳ
Ｃ方式のビデオ信号としてアンプ５８に送られ、増幅さ
れて同期回路５９、ＡＤ変換器６０にそれぞれ供給され
る。同期回路５９では、ビデオ信号から同期信号を分離
してタイミング信号を生成し、ＡＤ変換器６０及びアド
レス制御回路６１に供給する。

【００２４】ＡＤ変換器６０ではアンプ５８からのビデ
オ信号を、タイミング信号に同期してデジタル画像デー
タに変換し、データバス６２を介して切換回路６４に出
力する。また、アドレス制御回路６１では、タイミング
信号に同期してアドレスデータを生成し、アドレスバス
６３を介して切換回路６４に供給する。

【００２５】切換回路６４は、ＣＰＵ５０側のデータバ
ス５４及びアドレスバス５５と、ＡＤ変換器６０側のデ
ータバス６２及びアドレスバス６３とのいずれか一方を
選択的にビデオメモリ６５に接続するものであり、アド
レス制御回路６１から切換回路６４にアドレスデータが
供給されている間は、ＡＤ変換器６０側のデータバス６
２をビデオメモリ６５に接続して画像データが書込まれ
るようにし、この間、ＣＰＵ５０によるビデオメモリ６
５へのアクセスを禁止する。

【００２６】そして、ＣＣＤカメラ８ａからのビデオ信
号の供給が停止し、ＣＰＵ５０のビデオメモリ６５への
アクセスが可能になると、ビデオメモリ６５から画像デ
ータが読出され、この画像データが処理されて作業領域
周辺の複数の標識が認識された後、Ｉ／Ｏインターフェ
ース５３を介して読込んだ地磁気センサ３、車輪エンコ
ーダ４、回転角センサ１２からの各信号に基づいて個々
の標識を識別し、三角測量により自車輌の位置を算出し
てＩ／Ｏインターフェース５３から前記走行制御部３７
に自車輌位置情報が出力される。

【００２７】以下、図７に示すような作業領域に対し、
無人で草・芝刈作業を行なう場合について説明する。こ
の場合、芝刈作業車１は、作業開始に当たって、予め任
意の準備位置７０から作業領域７２の草・芝刈作業の開
始点７４に有人運転により移動させられているものと
し、作業領域７２における草・芝刈作業が図１及び図２
のフローチャートに示すプログラムに従って自律的に行
われる。そして、作業終了後には、作業終了点７５から
待機位置７８に再び有人運転により移動させられる。

【００２８】尚、図７において符号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ
は、作業領域７２の周辺に予め設置した標識であり、本
実施例においては光反射型の標識であるが、自発光型の
標識でも良く、その場合には、撮像ユニット８内の照明
用ライト８ｂは不要となる。

【００２９】図２は走行制御部３７で実行される主制御
ルーチンであり、この主制御ルーチンでは、まず、ステ
ップS101で、後述する図１の撮像制御ルーチン及び図３
の自己位置検出ルーチンを自車輌位置検出部３１で実行
させ、標識ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを認識して三角測量により
自己位置を計測すると、草・芝刈作業の開始点７４に芝
刈作業車１が到達していることを確認し、ステップS102
で、刈刃制御用油圧制御弁１６を開弁して刈刃機構部２
に油圧を供給し、刈刃を作動させて草・芝刈り作業を開
始する。

【００３０】次に、ステップS103へ進み、芝刈作業が１
回目であるか否かを調べ、作業一回目の第１の行程（第
１列）であればステップS104に進み、また２回目以後の
第２列以後であればステップS109へ分岐する。

【００３１】ここで作業一回目であり、ステップS103か
らステップS104へ進むと、再び自車輌位置検出部３１で
撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチンを実行さ
せ、三角測量及び推測航法により自車輌の車輌位置及び
進行方向を検出した後、続くステップS105で作業データ
蓄積部３８を参照し、作業領域７２における１回目（第
１列）の終端点位置を目標位置として現在位置との誤差
量を求める。

【００３２】次にステップS106へ進むと、前記ステップ
S105にて求められた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵
量を決定し、続くステップS107で、前輪操舵用油圧制御
弁１４、後輪操舵用油圧制御弁１５を介して前輪操舵機
構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよ
う制御する。

【００３３】その後、ステップS108で、芝刈作業車１が
１回目（第１列）の終端点位置に達したか否かを調べ、
終端点位置に達していないときには前述のステップS104
へ戻って草・芝刈作業を続行し、終端点に達したとき、
ステップS116へ進んで、全作業を終了したか否かを調べ
る。この場合、作業１回目であるため、前述のステップ
S103へ戻って、再び作業１回目か否かを調べ、作業２回
目以降になると、ステップS109へ分岐して刈跡境界に沿
った作業経路７３の倣い走行を行なう。

【００３４】すなわち、ステップS109で刈刃の幅分だけ
車体を横シフトさせて次作業位置へ移動すると、ステッ
プS110で刈跡境界検出センサ７によって前回作業による
刈跡境界を検出し、ステップS111で、この刈跡境界と車
輌位置とを比較して設定された芝刈りオーバラップ量を
実現するための誤差量を求める。

【００３５】続くステップS112では、前記ステップS111
で求めた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定
し、ステップS113において、前輪操舵用油圧制御弁１
４、後輪操舵用油圧制御弁１５を介して前輪操舵機構、
後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制
御する。

【００３６】その後、ステップS114へ進み、自車輌位置
検出部３１で撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチ
ンを実行させて三角測量及び推測航法により自車輌の車
輌位置及び進行方向を検出すると、ステップS115で、芝
刈作業車１が２回目以後（第２列以後）の終端点位置に
達したか否かを調べる。

【００３７】そして、終端点位置に達していないときに
は、ステップS115から前述のステップS110へ戻って刈跡
境界に沿った倣い走行を続け、２回目以後（第２列以
後）の終端点位置に達すると、ステップS115からステッ
プS116へ進んで、作業領域７２の草・芝刈作業が終了し
たか否かを判断する。

【００３８】その結果、作業領域７２の草・芝刈作業が
終了していなければステップS116からステップS103に戻
って作業を継続し、作業領域７２の草・芝刈作業が終了
したとき、この主制御ルーチンによる草・芝刈作業を終
了して車輌を停止させる。

【００３９】次に、ＣＣＤカメラ８ａの撮像制御処理及
び標識認識処理について説明する。これらの処理は、自
車輌位置検出部３１のＣＰＵ５０において時分割で実行
される撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチンのマ
ルチタスクであり、ＣＣＤカメラ８ａにより標識を含む
周辺の風景を撮像する際に、ＣＣＤカメラ８ａの焦点及
び絞りが制御され、遠方にある標識に対しても検知範囲
が拡大される。

【００４０】まず、図３の自己位置検出ルーチンについ
て説明すると、ステップS201で、ライト駆動回路５７を
介して照明用ライト８ｂを点灯させ、モータ駆動回路５
６を介してモータ１１を駆動し、回転機構部１０を介し
て撮像ユニット８（照明用ライト８ｂ及びＣＣＤカメラ
８ａ）を設定速度で回転させる。

【００４１】次いで、ステップS202へ進むと、ＣＣＤカ
メラ８ａの回転速度とＣＣＤカメラ８ａの横方向の視野
角とから死角のできない撮像時間間隔を求め、この撮像
時間間隔毎に、ＣＣＤカメラ８ａの電子シャッタをトリ
ガして周囲の風景を全周に渡って撮像し、ＡＤ変換器６
０でデジタル信号に変換してビデオメモリ６５に書込
む。

【００４２】そして、画像データのビデオメモリ６５へ
の書込みが終了すると切換回路６４によってＣＰＵ５０
によるビデオメモリ６５のアクセスが可能となるため、
ステップS203で、撮像画像データを読込み、読込んだ撮
像画像の輝度情報や色情報、あるいは形状等から標識に
対応する特徴量を求めて標識を認識し、後述する撮像制
御ルーチンに対する標識認識情報としてＲＡＭ５１にス
トアするとともに、個々の標識ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを識別
する。

【００４３】すなわち、各標識ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを、例
えば再帰性反射板を所定の長さに渡って貼った光反射標
識として標識撮像部分の輝度を大きくし、画像を２値化
して標識を抽出した後、推測航法により推測される現在
位置と予め記憶してある標識との位置を比較することに
より、個々の標識を識別することができる。あるいは、
また、例えば各標識ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを異なる色の標識
とすることにより、撮像画像の色情報から標識の抽出及
び識別を行なうことができる。さらには、例えば各標識
ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの形状をそれぞれ異なるものとし、撮
像画像の輝度情報に基づいて抽出した形状が記憶してあ
る個々の標識の形状に一致するか否かを調べることによ
り、個々の標識を識別することができる。

【００４４】この場合、ＣＣＤカメラ８ａから得られる
画像は水平方向及び垂直方向に画角を持っているため、
不整地やうねりのある作業領域での車輌の傾斜や車輌自
身の振動によって標識を見失うことがなく、確実に標識
を認識することができる。

【００４５】次に、ステップS2O4へ進み、認識した標識
の画像上の重心と、回転機構部１０に取り付けれた回転
角センサ１２からの回転角度信号によって得られる芝刈
作業車１に対する各画像撮像時のカメラ角度とから各標
識の方角を算出し、自車輌を中心として標識ＰＡと標識
ＰＢとによって形成される角度α、標識ＰＢ，ＰＣ間の
角度βを算出して予め記憶してある各標識ＰＡ，ＰＢ，
ＰＣの位置から周知の三角測量法により現在の車輌位置
を算出すると、算出した自己位置データを、ステップS2
05で走行制御部３７に送出してステップS202へ戻る。

【００４６】すなわち、図８に示すように、標識ＰＡを
原点とするＸ，Ｙ座標系において、予めＲＯＭ５２に記
憶してある各データに基づき、標識ＰＡ（座標原点）か
ら自車輌中心位置までの距離Ｌ、及び、標識ＰＡ（座標
原点）から自車輌中心を結ぶ線と標識ＰＡ，ＰＢ間を結
ぶ線とのなす角度θ1を以下の(1)，(2)式で求め、自車
輌位置（Ｘ1、Ｙ1）を(3),(4)式で求めることができ
る。 Ｌ ＝Ｌ1×ｓｉｎ(α＋θ1)／ｓｉｎα …(1) θ1＝ａｔｎ(−Ｌ2×ｓｉｎα×ｓｉｎ(θB＋α＋β) ／(Ｌ1×ｓｉｎβ＋Ｌ2×ｓｉｎα×ｃｏｓ(θB＋α＋β)))…(2) Ｌ1；標識ＰＡ，ＰＢ間の距離 Ｌ2；標識ＰＢ，ＰＣ間の距離 θB；標識ＰＡ，ＰＢ間を結ぶ線と標識ＰＢ，ＰＣ間を
結ぶ線のなす角度 θA；標識ＰＡ，ＰＢを結ぶ線のＸ軸に対する角度 Ｘ1＝Ｌ×ｃｏｓ(θA−θ1) …(3) Ｙ1＝Ｌ×ｓｉｎ(θA−θ1) …(4)

【００４７】一方、この自己位置検出ルーチンと時分割
して実行される図１の撮像制御ルーチンでは、まず、ス
テップS301で、ＣＣＤカメラ８ａのカメラレンズ部のモ
ータを制御し、予め全ての標識に対して適切な値に設定
されたピント（焦点）・絞り位置に固定する。

【００４８】次いで、前述の自己位置検出ルーチンによ
って撮像ユニット８が回転させられている状態で、ステ
ップS302において標識を撮像し、ステップS303で、前述
の自己位置検出ルーチンのステップS203でＲＡＭ５１に
ストアした標識認識情報を読出し、撮像画面上での標識
の見掛け上の面積に関する情報すなわち撮像標識面積
と、この撮像標識面積における輝度（平均値）情報すな
わち撮像標識輝度とを得る。

【００４９】次に、ステップS304へ進み、前記ステップ
S303で得た撮像標識面積と、安定した標識認識が可能な
よう最適な値に予め設定された標識面積基準値とを比較
し、ステップS305で、撮像標識面積と標識面積基準値が
等しいか否かを判断し、等しいときステップS308へジャ
ンプし、大きいときにはステップS306へ、小さいときに
はステップS307へと進む。

【００５０】撮像標識面積が標識面積基準値より大き
く、ステップS306へ進んだときには、標識に対してＣＣ
Ｄカメラ８ａの焦点が近距離側に合っており、ピントが
ぼけて標識が大きく見え過ぎる状態であるため、単位面
積当たりの輝度が低下して標識を誤認識する可能性が高
い。このため、ステップS306では、予め設定した制御量
でＣＣＤカメラ８ａの焦点調整用モータを動かすことに
より焦点を遠方向に移動し、単位面積当たりの輝度を増
加させてステップS308へ進む。

【００５１】また、撮像標識面積が標識面積基準値より
小さく、ステップS307へ進んだときには、遠方にある標
識に対してもＣＣＤカメラ８ａの焦点が合い、撮像画面
上で標識が小さくなり過ぎて見えにくい状態であるため
撮像画像から標識を抽出するための情報が不足し、標識
を見失うおそれがある。このため、ステップS307では、
予め設定した制御量でＣＣＤカメラ８ａの焦点調整用モ
ータを動かすことにより焦点を近方向に移動し、標識に
対して意図的にピントをぼけさせて大きく写るように
し、ステップS308へ進む。

【００５２】ステップS308では、前記ステップS303で得
た撮像標識輝度と、安定した標識認識が可能なよう最適
な値に予め設定された標識輝度基準値とを比較し、ステ
ップS309で、撮像標識輝度が標識輝度基準値と等しいか
否かを判断する。すなわち、焦点を移動して撮像標識面
積を増減させると、その増減に応じて単位面積当たりの
輝度も増減するため、標識認識に適した明るさか否かを
判断するのである。

【００５３】そして、撮像標識輝度が標識輝度基準値と
等しいときには前述のステップS302へ戻って同様に処理
を繰返し、撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいと
きには、ステップS309からステップS310へ進み、予め設
定した制御量でＣＣＤカメラ８ａの絞り調整用モータを
動かすことにより絞りを絞り、前述のステップS302へ戻
る。

【００５４】また、撮像標識輝度が標識輝度基準値より
暗いときには、ステップS309からステップS311へ進み、
予め設定された制御量でＣＣＤカメラ８ａの絞り調整用
モータを動かすことにより絞りを開け、前述のステップ
S302へ戻る。

【００５５】これにより、芝刈作業車１に対して標識Ｐ
Ａ，ＰＢ，ＰＣの全てあるいは一部が、ＣＣＤカメラ８
ａによって鮮明な画像が得られる焦点範囲を越えて遠方
に位置するような状況となっても、撮像画像上で標識を
認識するための情報を確保することができ、確実に標識
を認識することができるのである。

【００５６】尚、前記ステップS306,S307において、焦
点調整用モータを撮像標識面積と標識面積基準値との差
分に応じた制御量で動かし、前記ステップS310,S311に
おいて、絞り調整用モータを撮像標識輝度と標識輝度基
準値との差分に応じた制御量で動かすようにしても良
い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、特定の作業領域周辺に設置した複数の標識を
撮像し、撮像画像から標識を認識して三角測量により自
己位置を検出するに際し、撮像画像上の標識の面積を予
め設定した基準面積と比較する。そして、撮像標識面積
が標識面積基準値よりも大きいときは、焦点を遠方向に
移動して単位面積当たりの輝度を増加するので、撮像標
識面積が標識面積基準値よりも大きく撮像手段による焦
点（ピント）が標識に対し近距離側にありピントがぼけ
て標識が大きく見えすぎる状態であって、単位面積当た
りの輝度が低下して標識を誤認識する可能性が高いた
め、このときは、焦点を遠方向に移動して単位面積当た
りの輝度を増加して標識の誤認識を確実に防止すること
ができ、自律走行精度を著しく向上することができる。
また、撮像標識面積が標識面積基準値よりも小さいとき
には、焦点を近方向に移動して意図的にピントをぼけさ
せて撮像標識面積を大きくするので、撮像標識面積が標
識面積基準値よりも小さく、遠方にある標識に対し撮像
画面上で標識が小さくなり過ぎて見え難い状態のときに
は、撮像画像から表紙を抽出するための情報が不足して
標識を見失う虞があるため、このときは、標識に対して
意図的にピントをぼけさせて大きく写るようにして、標
識を見失うことを確実に防止することができ、この場合
においても、自律走行精度を著しく向上することができ
る。 さらに、焦点（ピント）の調整により対処するの
で、ズーム機能を備えていない撮像手段であっても適用
することができ、汎用性に優れる。 請求項２記載の発明
によれば、撮像標識面積における輝度情報としての撮像
標識輝度と予め設定された標識輝度基準値とを比較し
て、撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいときは、
予め設定した制御量で絞りを絞り、撮像標識輝度が標識
輝度基準値より暗いときは、予め設定した制御量で絞り
を開けるので、上記請求項１記載の発明の効果に加え、
焦点（ピント）を移動させて撮像標識面積を増減させる
と、その増減に応じて単位面積当たりの輝度も増減する
が、これに対応して絞りを調整するため、標識認識に適
した画像上における明るさを得ることが でき、より確実
に標識を認識することができて、更なる自律走行精度の
向上を図ることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】撮像制御ルーチンのフローチャート

【図２】主制御ルーチンのフローチャート

【図３】自己位置検出ルーチンのフローチャート

【図４】芝刈作業車の外観を示す概略説明図

【図５】制御系のブロック図

【図６】自車輌位置検出部の回路構成図

【図７】走行経路及び作業領域を示す説明図

【図８】三角測量による自己位置検出の説明図

【符号の説明】

１ 芝刈作業車（自律走行作業車） ８ａ ＣＣＤカメラ（撮像手段） ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ 標識

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特定の作業領域周辺に設置した複数の標識
   を撮像し、撮像画像から標識を認識して三角測量により
   自己位置を検出する自律走行作業車の自己位置検出方法
   において、 前記撮像画像上の標識の面積を予め設定した基準面積と
   比較し、撮像標識面積が標識面積基準値よりも大きいときは、焦
   点を遠方向に移動して単位面積当たりの輝度を増加し、
   撮像標識面積が標識面積基準値よりも小さいときには、
   焦点を近方向に移動して意図的にピントをぼけさせて撮
   像標識面積を大きくする ことを特徴とする自律走行作業
   車の自己位置検出方法。
2. 【請求項２】さらに、撮像標識面積における輝度情報と
   しての撮像標識輝度と予め設定された標識輝度基準値と
   を比較し、 撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいときは、予め
   設定した制御量で絞りを絞り、撮像標識輝度が標識輝度
   基準値より暗いときは、予め設定した制御量で絞りを開
   けることを特徴とする請求項１記載の自律走行作業車の
   自己位置検出方法。