JP3396905B2 - 果菜収穫機の果菜類検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、果菜収穫機の果菜類
検出方式に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来は、果菜類が、例えばきゅうりであ
り、このきゅうりの検出は、栽培された植条に沿って自
走しながら、きゅうりの形状を撮像して検出する撮像装
置を設け、この撮像装置で撮像した画像を２値化し、更
にこの２値化後に各々の画像中心線の長さを検出して、
この検出した中心線長さが、設定した所定値以上である
と検出するときゅうりであると判定し、所定値以下であ
ると検出するときゅうり以外の葉等であると判定する検
出方式であった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】果菜収穫機で、例えば
果菜類のきゅうりを検出して収穫では、栽培された植条
に沿って自走しながら、きゅうりであるか、又はきゅう
り以外の葉等であるかを判定して、この判定によってき
ゅうりを収穫するが、きゅうりの判定は、形状を撮像装
置で撮像し、この撮像は２値化され、更にこの２値化後
に各々の画像中心線長さが検出されて、この検出した中
心線長さと、設定した所定値とを比較し、比較結果が設
定の所定値以上であると検出したときには、きゅうりで
あると判定され、所定値以下であると検出したときは、
きゅうり以外の葉等であると判定されて、きゅうりのみ
が収穫される。 【０００４】上記のきゅうり収穫作業のときに、きゅう
りの形状を撮像したときに、このきゅうりの中間部に、
例えば葉が撮像されると、きゅうりは上下２分割された
画像となり、この２分割された画像が２値化及び画像中
心線長さが検出されることにより、２分割された画像の
画像中心線長さは、実際のきゅうり長さより短かくな
り、このため検出した画像中心線長さが所定値より短か
くなることが多くなり、実際にはきゅうりであるが、き
ゅうり以外の葉等であると誤検出されることがあった
が、これを解消しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明は、果菜類を含
む所定範囲を撮像装置４によって撮像してこれによって
得られる検出画像信号を２値化した後に、該２値化画像
上の中心線を算出して該複数の中心線が、各々所定長さ
以下であり、かつ、同一方向性を示す場合にはこれらを
結合し、これによって得られる結合中心線の長さに基づ
いて該撮像対象物が収穫対象の果菜類であるか否かを判
定することを特徴とする果菜収穫機の果菜類検出方式の
構成とする。 【０００６】 【発明の作用】果菜収穫機で、きゅうりを検出して収穫
では、栽培された植条に沿って自走しながら、きゅうり
であるか、又はきゅうり以外の葉等であるかを判定し
て、この判定に基づいてきゅうりを収穫するが、きゅう
りの判定は、形状を撮像装置４で撮像して画像が検出さ
る。 【０００７】きゅうりか否かの判定は、形状を撮像装置
４で撮像し、この画像を２値化し、更にこの２値化後に
各々の２値化画像上の中心線と長さとが検出され、この
検出した中心線が、各々所定長さ以下であり、かつ、同
一方向性のものについては、個別に結合されて結合中心
線長さが算出される。検出した中心線長さが、各々所定
長さ以上であり、又ほぼ同一方向性でないものは、個別
に結合されない。この算出した結合中心線長さと、設定
した所定値とが比較され、比較結果が結合中心線長が、
設定の所定値以上であると検出したときには、きゅうり
であると判定され、又所定値以下であると検出したとき
は、きゅうり以外の葉等であると判定されて、きゅうり
のみが収穫される。 【０００８】 【発明の効果】この発明により、２値化画像上の中心線
が、各々所定値以下で、かつ、同一方向性を示すもの
は、これらを結合し、これらによって得られた中心線長
さによって、きゅうりであるか否かが検出されることに
より、画像が上下に２分割されても、算出される結合さ
れた結合中心線長さによって、きゅうりと判定されるこ
とにより、正確にきゅうりを検出することができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図例は、果菜収穫機１を示す図であり、この果
菜収穫機１で、例えばきゅうり１８であるか、又はきゅ
うり１８以外の葉等であるかを検出する検出方式につい
て説明する。 【００１０】前記果菜収穫機１は、電動式の走行部２上
には、果菜類収穫用のマニピュレ−タ３、収穫するきゅ
うり１８の形状を撮像する撮像装置４、きゅうり１８の
位置を検出する位置センサ５等を設けた構成としてい
る。前記果菜収穫機１を使用する栽培圃場は、斜めに設
けた支持体６にきゅうり１８の樹体７を支持させて生育
させる。 【００１１】前記マニピュレ−タ３は、対面する樹体７
の傾斜とほぼ平行となるように傾斜させた傾斜枠８と、
該傾斜枠８のガイドレ−ル９に沿って昇降自在に取り付
けた基台１０と、該基台１０の上に水平状に回動自在に
設けた本体１１と、該本体１１に設けた関節型を形成す
るア−ム１２と、該ア−ム１２の先端部に設けた摘果用
のハンド部１３からなる構成としている。 【００１２】前記傾斜枠８は、ヒンジ１４を用いて走行
部２に装着させ、背面側を支持リンク１５で支えてい
る。該支持リンク１５の下端部は、支持板１６の長孔１
７の任意位置へ装着され、この装着位置を調節して該傾
斜枠８の傾斜角度を任意に調節することのできる構成と
している。マニピュレ−タ３の各部を作動させることに
より、ハンド部１３を収穫対象とするきゅうり１８を把
持してその果柄を切断する構成としている。 【００１３】前記撮像装置４は、図２の如く、多板式Ｃ
ＣＤカメラ１９よりなり、この多板式ＣＣＤカメラ１９
の視野内を水平及び垂直に走査して、対象物までの距離
を測定する位置センサ（ＰＳＤ）５と、これらからの入
力信号を分析処理するＣＰＵ２１及びこれらのデ−タを
記憶するメモリ２２等よりなる操作機構２３であり、こ
の操作機構２３はマニピュレ−タ３の本体１１上部の該
撮像装置４内に装着した構成としている。 【００１４】前記撮像装置４の多板式ＣＣＤカメラ１９
は、この多板式ＣＣＤカメラ１９で撮像して、これによ
って得られる検出画像信号をＣＰＵ２１へ取り込み、２
値化して２値化画像を作成し、この２値化画像によっ
て、きゅうり１８か、又はきゅうり１８以外の葉等かを
判定する構成としている。次に、以上のように構成する
本発明実施例のきゅうり１８であるか否かの制御は、図
３のフロ−チャ−トを参照に説明する。 【００１５】きゅうり１８の収穫作業が開始され（ステ
ップ１０１）、多板式ＣＣＤカメラ１９で撮像したきゅ
うり１８の画像がＣＰＵ２１へ入力され（ステップ１０
２）、入力画像から２値化画像が作成され（ステップ１
０３）、例えば図４の如く２値化後の個々の画像（イ）
〜（ホ）が、図５の如く個々の画像（イ）〜（ホ）の上
下の横方向の中心点を結ぶ縦方向中心線（ｌ），
（ｌ₁），（ｌ₂）等が検出され（ステップ１０４）、縦
方向の各中心線が、所定値（ＬＢ）以下でほぼ同一方向
性にある中心線（ｌ），（ｌ）を結合して、結合中心線
長さ（Ｌ）が算出され（ステップ１０５）、算出された
結合中心線長さ（Ｌ）と、該ＣＰＵ２１へ設定して記憶
させた所定値（ＬＡ）とが比較され、（Ｌ）≧（ＬＡ）
であるか検出され（ステップ１０６）、ＹＥＳと検出さ
れると結合しないと判定され（ステップ１０７）、検出
した結合前中心線長さ（ｌ₁）が所定値（ＬＡ）以上で
あればきゅうり１８と判定され、（ステップ１０８）、
このきゅうり１８は切断されて終了する構成としている
（ステップ１０９）。 【００１６】ステップ１０６でＮＯと検出されると中心
線（ｌ），（ｌ）を結合すると判定されて結合中心線長
さ（Ｌ）が算出され、ステップ１０８へ進む構成として
いる（ステップ１１０）。結合中心線長さ（Ｌ）が所定
値（ＬＣ）以上であればきゅうり１８と判定され、以下
であればきゅうり１８以外の葉等である判定される（ス
テップ１０８と同じ）。 【００１７】更に、例えば図４及び図５の画像（イ）〜
（ホ）でのきゅうり１８の検出制御を説明すると、画像
（イ）と（ロ）とが、共に所定値（ＬＢ）以下でほぼ同
一方向性にあると検出されると、これを結合して結合中
心線長さ（Ｌ）が算出され、この算出された結合中心線
長さ（Ｌ）と所定値（ＬＡ）とが比較され、この結合中
心線長さ（Ｌ）が所定値（ＬＡ）以上か同じと検出する
と結合しない、又以下と検出されると、結合されてこの
結合中心線長さ（Ｌ）と所定値（ＬＣ）とが比較され、
所定値（ＬＣ）以上と検出されるときゅうり１８と判定
され、又所定値（ＬＣ）以下と検出されるときゅうり１
８以外の葉等であると判定されて、きゅうり１８のみが
収穫される構成である。画像（ハ）と（ニ）とがほぼ同
一方向性にあると検出されると、これを結合するとき
に、この（ニ）の中心線長さ（ｌ₁）が所定値（ＬＡ）
と同じか大きいと判定されると、（ハ）と（ニ）とは結
合せず結合中心線長さ（Ｌ）を検出せずに、この（ニ）
の中心線長さ（ｌ₁）は、きゅうり１８と判定され、又
この（ハ）の中心線長さ（ｌ）はきゅうり１８以外で葉
等であると判定されて、（ニ）の中心線長さ（ｌ₁）の
きゅうり１８が収穫される構成である。又画像（ホ）の
ほぼ同一線上に他の画像がないときは、この（ホ）の中
心線長さ（ｌ₂）が所定値（ＬＡ）と同じか大きいと判
定されると、この（ホ）の中心線長さ（ｌ₂）はきゅう
り１８と判定され、又所定値（ＬＡ）以下と検出される
ときゅうり１８以外の葉等と判定され、（ホ）の中心線
長さ（ｌ ₂ ）のきゅうり１８が収穫される構成としてい
る。 【００１８】以下、上記実施例の作用について説明す
る。野菜収穫機１で、例えば果菜類の内のきゅうり１８
を検出して収穫するときは、栽培された植条に沿って、
この果菜収穫機１を自走させながら、きゅうり１８であ
るか、又はきゅうり１８以外の葉等であるかを判定し
て、この判定によってきゅうり１８を収穫するが、きゅ
うりの判定は、撮像装置４の多板式ＣＣＤカメラ１９で
撮像して画像され、この画像を取り込み２値化画像が作
成され、この画像によって、きゅうり１８か、又はきゅ
うり１８以外の葉等であるか判定される。 【００１９】きゅうり１８の検出は、これら２値化後の
各々の画像中心線とこの中心線長さ（ｌ），（ｌ₁），
（ｌ₂）等が検出され、この検出した中心線が各々所定
値（ＬＢ）以下で、ほぼ同一方向性のものについては、
個別に結合されて結合中心線長さ（Ｌ）が算出され、こ
の算出した結合中心線長さ（Ｌ）と設定した所定値（Ｌ
Ａ）とが比較されて、（Ｌ）≧（ＬＡ）であるか検出さ
れ、ＹＥＳと検出されると結合しないと判定されて、結
合中心線長さ（Ｌ）が算出されず、結合前中心線
（ｌ₁）とされて、結合前中心線（ｌ₁）はきゅうり１８
と判定される。又ＮＯと検出されると結合すると判定さ
れて、結合中心線長さ（Ｌ）が算出され、この算出した
結合中心線長さ（Ｌ）と所定値（ＬＣ）とが比較され、
比較結果が結合中心線長さ（Ｌ）が、設定の所定値（Ｌ
Ｃ）以上であると検出したときは、きゅうり１８である
と判定される。又所定値（ＬＣ）以下であると検出され
たときは、きゅうり１８以外の葉等であると判定され
る。きゅうり１８の位置は位置センサ５で検出され、該
果菜収穫機１のマニピュレ−タ３のハンド部１３がきゅ
うり１８位置へ制御され、この検出されたきゅうり１８
は該ハンド部１３で把持して切断されて収穫される。 【００２０】他の実施例の果菜収穫機３０の撮像装置２
４は、図６及び図７の如く、赤外線カメラ２５よりな
り、この赤外線カメラ２５の視野内を水平及び垂直に走
査して、対象物までの距離を測定する位置センサ（ＰＳ
Ｄ）２６と、これらからの入力信号を分析処理するＣＰ
Ｕ２７及びこれらのデ−タを記憶するメモリ２８等より
なる操作機構２９であり、この操作機構２９はマニピュ
レ−タ３の本体１１上部の該撮像装置２４内に装着した
構成としている該果菜収穫機３０は、該撮像装置２４及
び該操作機構２９以外は図１と同じ構成としている。 【００２１】次に、以上のように構成する本発明の他の
実施例の果菜収穫機３０でのきゅうり１８であるか否か
の検出制御は、図８のフロ−チャ−トを参照に説明す
る。きゅうり１８の収穫作業が開始され（ステップ２０
１）、赤外線カメラ２５で撮像したきゅうり１８の画像
がＣＰＵ２７へ入力され（ステップ２０２）、図９の如
く、きゅうり１８の一部分の輪郭（Ｗ１）が抽出され
（ステップ２０３）、抽出されたきゅうり１８の一部の
輪郭（Ｗ１）の中心点（Ａ）が検出され（ステップ２０
４）、検出した中心点（Ａ）の光の強度が該ＣＰＵ２７
へ設定して記憶させたきゅうり１８の眞の輪郭（Ｗ）の
光の強度ときゅうり１８の一部の中心点（Ａ）の光の強
度との関係グラフ図１０より、眞の輪郭（Ｗ）の光の強
度が検出され（ステップ２０５）、検出したこれを２値
化レベルとして、この検出したきゅうり１８の画像を２
値化してこのきゅうり１８の輪郭（Ｗ）が検出され（ス
テップ２０６）、この検出されたきゅうり１８は切断さ
れて終了する構成としている（ステップ２０７）。 【００２２】上記により、きゅうり１８の果体の正確な
輪郭（Ｗ）が検出され、このきゅうり１８の検出率が向
上する。次に、前記果菜収穫機３０でのきゅうり１８で
あるか否かの検出制御は、図１１のフロ−チャ−トを参
照に説明する。きゅうり１８の収穫作業が開始され（ス
テップ３０１）、赤外線カメラ２５で撮像したきゅうり
１８の画像がＣＰＵ２７へ入力され（ステップ３０
２）、図１２の如く、きゅうり１８の一部分の輪郭（Ｗ
３）が抽出され（ステップ３０３）、抽出されたきゅう
り１８の一部の輪郭（Ｗ３）の中心点（Ｂ）が検出され
（ステップ３０４）、検出した中心点（Ｂ）から水平方
向及び垂直方向に位置センサ２６が走査され（ステップ
３０５）、距離の急変する箇所（Ｘ）と（Ｙ）とが検出
され（ステップ３０６）、この急変した箇所（Ｘ）と
（Ｙ）との光の強度を２値化レベルと検出され（ステッ
プ３０７）、きゅうり１８の画像を２値化して、このき
ゅうり１８の輪郭（Ｗ２）が検出され（ステップ３０
８）、この検出されたきゅうり１８は切断されて終了す
る構成としている（ステップ３０９）。 【００２３】上記により、きゅうり１８の一部の中心点
（Ｂ）を基に、位置センサ２６を走査して、距離が急変
する箇所（Ｘ）と（Ｙ）とをきゅうり１８のエッジと見
なし、そのエッジに対応する光の強度を２値化レベルと
することにより、正確なきゅうり１８の輪郭を正確に検
出することができる。次に、前記果菜収穫機３０でのき
ゅうり１８であるか否かの検出制御は、図１３のフロ−
チャ−トを参照に説明する。 【００２４】きゅうり１８の収穫作業が開始され（ステ
ップ４０１）、赤外線カメラ２５で撮像したきゅうり１
８の画像がＣＰＵ２７へ入力され（ステップ４０２）、
図１４の如く、きゅうり１８の一部分の輪郭（Ｗ５）が
抽出され（ステップ４０３）、図１５の如く、この抽出
した一部分の輪郭（Ｗ５）の水平ライン（Ｘ）及び垂直
ライン（Ｙ）の中心線ライン上の光の強度エッジが検出
され（ステップ４０４）、この検出したエッジの光の強
度をもとにきゅうり１８の画像を２値化して、このきゅ
うり１８の輪郭（Ｗ４）が検出され（ステップ４０
５）、この検出されたきゅうり１８は切断されて終了す
る構成としている（ステップ４０６）。 【００２５】上記により、きゅうり１８の画像を入力し
たときに、立体的なきゅうり１８から入力される光の強
度は、その形状により変化し、一定とならずにあるしき
い値で２値化したとき、そのきゅうり１８の一部分しか
検出できない。その一部分の中心線上の画面内の水平ラ
イン及び垂直ラインの光の強度の変化を再び検出し、そ
のエッジを見つけることにより、きゅうり１８の眞の輪
郭を検出することができる。

【図面の簡単な説明】 図はこの発明の一実施例を示す。 【図１】果菜類栽培圃場における果菜収穫機の全体正面
図。 【図２】ブロック図。 【図３】フロ−チャ−ト。 【図４】きゅうりの画面図。 【図５】きゅうり中心線画面図。 【図６】他の実施例の果菜類栽培圃場における果菜収穫
機の全体正面図。 【図７】他の実施例のブロック図。 【図８】他の実施例のフロ−チャ−ト。 【図９】他の実施例のきゅうりの画面図。 【図１０】他の実施例のきゅうりの光の強度関係図。 【図１１】他の実施例のフロ−チャ−ト。 【図１２】他の実施例のきゅうりの画面図。 【図１３】他の実施例のフロ−チャ−ト。 【図１４】他の実施例のきゅうりの画面図。 【図１５】他の実施例のきゅうりの光の強度関係図。 【符号の説明】 ４ 画像装置 ５ 位置センサ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 果菜類を含む所定範囲を撮像装置４によ
   って撮像してこれによって得られる検出画像信号を２値
   化した後に、該２値化画像上の中心線を算出して該複数
   の中心線が、各々所定長さ以下であり、かつ、同一方向
   性を示す場合にはこれらを結合し、これによって得られ
   る結合中心線の長さに基づいて該撮像対象物が収穫対象
   の果菜類であるか否かを判定することを特徴とする果菜
   収穫機の果菜類検出方式。