JPH01160402A - Seedling line detector in rice seedling transplanting machine - Google Patents
Seedling line detector in rice seedling transplanting machineInfo
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Landscapes
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、圃場に既に植付けられて略−直線の列状に並
ぶ、いわゆる植付苗列に対して略並行状に田植機等の農
作業機を走行できるようにする自動操向のための植付苗
列検出装置の構造に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to agricultural work using a rice transplanter or the like to run a rice transplanter or the like substantially parallel to so-called planted seedling rows, which are already planted in a field and lined up in a substantially straight row. This invention relates to the structure of a planted seedling row detection device for automatic steering that allows the machine to travel.
従来から田植機により圃場に苗を植付ける場合、田植機
にその進行方向左右に適宜間隔で植付機構を設け、田植
機の進行につれて上下回動する植付機構にて苗載台の苗
マットを適宜株数ごとに分割しながら圃場面に植付ける
ので、圃場面には、田植機の進行方向に沿って適宜の苗
植付間隔で、植付は苗箇所が並ぶと同時に、進行方向に
対して左右方向に適宜間隔で複数列にて植付けられるこ
とは周知である。Conventionally, when planting seedlings in a field using a rice transplanter, the rice transplanter is equipped with a planting mechanism at appropriate intervals on the left and right sides of the rice transplanter, and the planting mechanism that moves up and down as the rice transplanter advances moves the seedling mat on the seedling stand. Since the seedlings are divided into appropriate numbers of plants and planted in the field, the seedlings are planted at appropriate intervals along the direction of movement of the rice transplanter. It is well known that the seeds can be planted in multiple rows at appropriate intervals in the left and right direction.
そして、圃場に既に植付けられた植付苗列と略並行状に
田植機を走行できるようにする自動操向装置の先行技術
として、特開昭62二61509号公報では、前進させ
る田植機に搭載したカラービデオカメラにて、前記隣接
した部分の植付苗列のうちの適宜範囲を撮像し、この撮
像画面情報を2値化処理して各植付は苗箇所に対応する
領域を抽出して後、ハフ(Hough )変換等の処理
により前記複数の領域からなる列から直線を近似計算し
、この計算上の仮想直線と撮像画面の縦横中心線等の任
意の基準線及び基準点に対する横ずれ及び傾斜のずれを
一定の許容範囲内に納まるように機体の操向制御を実行
することを提案している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-61509 discloses a prior art technology for an automatic steering device that enables the rice transplanter to run approximately parallel to rows of seedlings that have already been planted in the field. A color video camera is used to image an appropriate area of the row of planted seedlings in the adjacent areas, and this imaged screen information is binarized to extract the area corresponding to the seedling location for each planting. After that, a straight line is approximately calculated from the row of the plurality of regions by processing such as Hough transform, and the horizontal deviation and lateral deviation with respect to this calculated virtual straight line and an arbitrary reference line and reference point such as the vertical and horizontal center line of the imaging screen are calculated. It is proposed to perform steering control of the aircraft so that the tilt deviation is within a certain allowable range.
この仮想直線の特定に際して、2値化された画像情報の
複数個の植付は苗箇所に対応する領域の座標を記憶させ
、各領域の座標毎にその座標を通過する線分を演算し、
この複数の線分を極座標系で表現される所定の式からハ
フ値(ρ)及び角度(θ)として定義する処理(ハフ変
換処理)を行い、同一ハフ値(ρ)をとる頻度を二次元
ヒストグラムとして計数し、その最大値となるハフ値(
ρ)及び角度(θ)から、植付苗列の仮想線を特定する
ものである。When specifying this virtual straight line, for planting multiple pieces of binarized image information, store the coordinates of the area corresponding to the seedling location, calculate a line segment passing through the coordinates for each area coordinate,
A process (Hough transform process) is performed to define these multiple line segments as a Hough value (ρ) and an angle (θ) from a predetermined formula expressed in a polar coordinate system, and the frequency of taking the same Hough value (ρ) is calculated in two dimensions. It is counted as a histogram, and its maximum value is the Hough value (
ρ) and the angle (θ), the virtual line of the row of planted seedlings is specified.
この仮想直線の特定に際して、ハフ変換による直線化の
近似計算を実行するときには、複数個の植付は苗箇所に
対応する領域の座標のバラツキが大きくてもある程度の
円滑さでもって近似の仮想線を得ることができるが、前
記の各座標毎に通過する線分の計算式には三角関数を含
む行列式を用いる必要があり、そのための演算ソフトが
複雑であると共に演算時間が掛かり過ぎることがら、田
植機の走行速度を早くすると、前記演算結果からの線分
の特定が間に合わず、隣接した植付苗列に沿って並行に
走行するという追従自動操向が不能になる。従って勢い
田植機の走行速度を遅くしなければならないので、苗植
え作業の効率が悪くなるという問題があった。When specifying this virtual straight line, when performing approximate linearization calculations using the Hough transform, even if there are large variations in the coordinates of the area corresponding to the seedling location, the approximate virtual line can be calculated with a certain degree of smoothness. However, it is necessary to use a determinant including trigonometric functions in the calculation formula for the line segment passing through each coordinate, and the calculation software for this is complicated and the calculation time is too long. If the traveling speed of the rice transplanter is increased, the line segments cannot be identified from the calculation results in time, and automatic follow-up steering to travel in parallel along adjacent rows of planted seedlings becomes impossible. Therefore, since the running speed of the rice transplanter must be slowed down, there is a problem in that the efficiency of seedling planting work is reduced.
また、苗植え作業後の適宜時期に施肥または薬剤散布す
る管理機は、前記既に植付けられた植付苗列に沿って進
行させつつ作業を実行することがあるので、このような
農作業機に自動操向装置を搭載する場合にも前記と同様
の問題が生じるのであった。In addition, a management machine that applies fertilizer or sprays chemicals at an appropriate time after planting seedlings may perform the work while moving along the rows of seedlings that have already been planted. The same problem as described above also occurs when a steering device is installed.
本発明は、この問題を解消することを目的とするもので
ある。The present invention aims to solve this problem.
そこで、本発明は、田植機等の農作業機の側方に沿って
既に植付けられた植付苗列のうち複数の植付は苗箇所を
撮像する撮像手段と、該撮像手段による画像情報から各
植付は苗箇所を領域として特定する2値化手段と、2値
化した前記各対象領域の重心位置を求め、次いで農作業
機の進行方向に沿って相隣接した前記3つ以上の重心位
置の群から各々その群の重心を求める重心位置決定手段
と、前記複数の群の重心位置から仮想線を近似する仮想
線計算手段とにより植付苗列の仮想線を決定する構成と
したものである。In view of the above, the present invention provides an image capturing means for capturing an image of a seedling location in a row of planted seedlings that have already been planted along the side of an agricultural machine such as a rice transplanter, and an image information provided by the image capturing means to determine each seedling. Planting is carried out using a binarization means that specifies the seedling location as a region, determines the center of gravity of each of the binarized target regions, and then calculates the center of gravity of the three or more adjacent center of gravity positions along the direction of movement of the agricultural machine. The imaginary line of the planted seedling row is determined by a centroid position determining means for determining the centroid of each group from the group, and an imaginary line calculation means for approximating the imaginary line from the centroid positions of the plurality of groups. .
仮想線の近似計算を実行する前処理として、植付苗列に
おける各植付は苗箇所の部分に相当する領域の重心位置
を求めることで、有限面積の各領域の略中心箇所を座標
として特定することができる。As pre-processing to perform virtual line approximation calculation, each planting in the planted seedling row is determined by determining the center of gravity of the area corresponding to the seedling location, and the approximately center point of each area of the finite area is specified as coordinates. can do.
次いで、前記計算された重心位置のうち一つの植付苗列
に沿った3つ以上の重心位置でもって一つの群を構成さ
せ、その一つの群毎に当該群の重心位置を決定する。こ
の群の重心位置の計算により、各植付は苗箇所の領域が
農作業機の進行方向左右にばらついていても群の重心は
、当該群を囲む領域内に位置することになり、農作業機
の左右方向のばらつきとしては少なくなる。Next, three or more of the calculated center of gravity positions along one row of planted seedlings constitute one group, and the center of gravity position of the group is determined for each group. By calculating the position of the center of gravity of the group, even if the area of seedlings for each planting varies from side to side in the direction of movement of the agricultural machine, the center of gravity of the group will be located within the area surrounding the group, and the center of gravity of the group will be located within the area surrounding the group. The variation in the left and right direction is reduced.
このように、ばらつきの少ない群の重心位置をもとにし
て仮想線の近似計算を実行すると、より一層滑らかな仮
想線を得ることができ、しかも、群の重心位置の計算ソ
フトは簡単であるので、直線の仮想線ばかりでなく、二
次曲線等の仮想線をも簡単計算することができるし、前
記のハフ変換に従うことなく、最小二乗誤差推定法によ
る等の種々の仮想線を計算も実行できるという効果を有
する。In this way, by performing approximate calculations of the virtual line based on the position of the center of gravity of the group with little variation, it is possible to obtain an even smoother virtual line, and the software for calculating the position of the center of gravity of the group is simple. Therefore, not only straight virtual lines, but also virtual lines such as quadratic curves can be easily calculated, and various virtual lines can be calculated using the least squares error estimation method without following the Hough transform described above. It has the effect of being executable.
本発明によれば、仮想線の計算が全体として迅速にでき
ると共に、誤差の少ない滑らかな仮想線を得ることがで
きるから、自動操舵制御も迅速且つ正確で追従性の良い
ものとすることができる効果を有する。According to the present invention, the virtual line can be calculated quickly as a whole, and a smooth virtual line with few errors can be obtained, so that automatic steering control can be performed quickly, accurately, and with good followability. have an effect.
以下、田植機に適用した実施例について説明すると、図
において1はフレーム2の前部左右両側の前車輪3,3
と後部左右両側の後車輪4.4にて支持された走行機体
で、この走行機体lの後部には、苗載台5と複数の植付
機構6とから成る多条植え式の苗植装置7が、リンク機
構8を介して上下昇降可能に装着されている。Hereinafter, an example applied to a rice transplanter will be described.
A traveling machine is supported by rear wheels 4.4 on both the left and right rear sides, and a multi-row seedling planting device consisting of a seedling platform 5 and a plurality of planting mechanisms 6 is installed at the rear of the traveling machine 1. 7 is attached via a link mechanism 8 so as to be able to move up and down.
走行機体lのフレーム2の上面に搭載したエンジン9の
動力は、クラッチ10及びミッションケース11を介し
て前後両車軸3,4に伝達する一方、この走行ミッショ
ンケース11から突出するPTO軸12を介して前記苗
植装置7に動力伝達する。なお、符号13はクラッチ1
0のON・OFF用アクチエータ、14は走行変速用ア
クチエータ、15はPTO軸変軸周速用アクチエータる
。The power of the engine 9 mounted on the upper surface of the frame 2 of the traveling aircraft l is transmitted to both the front and rear axles 3 and 4 via the clutch 10 and the transmission case 11, and is transmitted via the PTO shaft 12 protruding from the traveling mission case 11. power is transmitted to the seedling planting device 7. In addition, the code 13 is the clutch 1
0 is an ON/OFF actuator, 14 is an actuator for traveling speed change, and 15 is an actuator for changing the circumferential speed of the PTO shaft.
前記走行機体1の上面には、操縦座席16の前方にステ
アリングギヤボックス17を設け、該ステアリングギヤ
ボックス17から立設したステアリングコラム18の上
端に、当該ステアリングコラム18内に挿通したステア
リング軸19に対する操縦ハンドル20を取付けている
。A steering gear box 17 is provided on the upper surface of the traveling aircraft 1 in front of the pilot seat 16, and a steering shaft 19 inserted into the steering column 18 is attached to the upper end of a steering column 18 that stands up from the steering gear box 17. The control handle 20 is attached.
符号21は左右両端にナックル22.22を介して前輪
2,2を装着し、内部にミッションケース11からの動
力伝達機構を収納した左右長手の伝動ケースで、該伝動
ケース21を、それに取付く平面視コ字型のブラケット
21aと、前記フレーム2の下面左右中央部の支持部材
21bに回動自在に支持された揺動軸21Cとを介して
連結して左右上下揺動できるように構成されている。Reference numeral 21 denotes a left and right long transmission case, to which the front wheels 2, 2 are attached via knuckles 22. The bracket 21a, which is U-shaped in plan view, is connected via a swing shaft 21C rotatably supported by a support member 21b at the center of the lower surface of the frame 2, so that it can swing horizontally and vertically. ing.
操向装置26は前記伝動ケース15の片側から立設する
回動支点軸23に水平回動自在に装着された平面視り字
型のステアリングアーム24、該ステアリングアーム2
4に連結する左右一対のタイロッド25,25、油圧シ
リンダ26、操舵制御弁27ならびに該操舵制御弁27
を操作するステアリングギアボックス7の前後揺動自在
なピットマンアーム2日から成る。The steering device 26 includes a steering arm 24 which is horizontally rotatably mounted on a rotation fulcrum shaft 23 erected from one side of the transmission case 15;
4, a pair of left and right tie rods 25, 25, a hydraulic cylinder 26, a steering control valve 27, and the steering control valve 27.
It consists of two pitman arms that can freely swing back and forth of the steering gear box 7 that operates the steering gear box 7.
前記ステアリングアーム24におけるフレーム4の前後
方向に延びるアーム部24aには、前記左右一対のタイ
ロッド25.25の一端を各々球関節を介して連結し、
該両タイロンド25.25を伝動ケース15に略沿わせ
て走行機体lの進行左右に延ばし、その各他端を前記各
ナックル22゜22から前方に延びるナックルアーム2
9.29に揺動自在に連結する。One ends of the pair of left and right tie rods 25, 25 are connected to the arm portion 24a of the steering arm 24 extending in the front-rear direction of the frame 4 via a ball joint, respectively.
Both tie ronds 25, 25 are extended along the transmission case 15 to the left and right of the movement of the traveling machine body l, and each other end thereof is a knuckle arm 2 extending forward from each of the knuckles 22.
9. Connect to 29 so that it can swing freely.
前記ステアリングアーム24からフレーム2の側面に向
かって内向きに延びるアーム部の支軸30には鵠操舵制
御弁27を球関節を介して後向きに連結する一方、該操
舵制御弁27の後端のスプールと前記ピットマンアーム
28とを連杆31を介して連結する。A steering control valve 27 is connected rearward via a ball-and-socket joint to a support shaft 30 of an arm extending inwardly from the steering arm 24 toward the side surface of the frame 2. The spool and the pitman arm 28 are connected via a connecting rod 31.
また、フレーム2の外側面に略平行状に沿って配設する
油圧シリンダ26の後端を前記支軸30に球関節を介し
て連結する一方、ピストンロッド26aの前端を球関節
を介してフレーム2外側面から突出するブラケット横軸
32に連結する。Further, the rear end of a hydraulic cylinder 26 disposed substantially parallel to the outer surface of the frame 2 is connected to the support shaft 30 via a ball joint, while the front end of the piston rod 26a is connected to the frame via a ball joint. 2 is connected to a bracket horizontal shaft 32 protruding from the outer surface.
前記操舵制御弁27と油圧シリンダ26とを各々油圧ホ
ースにて繋ぐ一方、エンジン5により駆動される油圧ポ
ンプ33から操舵制御弁27に油圧を送る。The steering control valve 27 and the hydraulic cylinder 26 are each connected by a hydraulic hose, while hydraulic pressure is sent to the steering control valve 27 from a hydraulic pump 33 driven by the engine 5.
そして、前記操縦ハンドル10の回動角度に対応して揺
動するピットマンアーム28により、操舵制御弁27の
スプールを進退動させて油圧シリンダ26におけるピス
トンロッド26aを出没動させ、ステアリングアーム2
4の回動に応じて、左右両前車輪2.2の向きを変える
。Then, the pitman arm 28, which swings in accordance with the rotation angle of the steering handle 10, moves the spool of the steering control valve 27 forward and backward, causing the piston rod 26a in the hydraulic cylinder 26 to move in and out.
4, the directions of both left and right front wheels 2.2 are changed.
この油圧シリンダ26は、後述の植付苗列検出装置37
からの信号に応じて出力信号を出す自動操向・走行用の
中央制御装置35にて作動する電磁ソレノイド式制御弁
34によっても駆動され、その際前輪3の舵取り角度は
、回動支点軸23に取付くポテンショメータ36にてス
テアリングアーム24の回動角度を検出することにより
実行される。This hydraulic cylinder 26 is connected to a planted seedling row detection device 37 which will be described later.
It is also driven by an electromagnetic solenoid type control valve 34 operated by a central control device 35 for automatic steering and driving that outputs an output signal in response to a signal from the fulcrum shaft 23. This is executed by detecting the rotation angle of the steering arm 24 with a potentiometer 36 attached to the steering arm 24.
なお、前記クラッチlOのON・OFF用アクチエータ
13、走行変速用アクチエータ14、PTo軸変軸周速
用アクチエータ15央制御装置35にて作動する。The actuator 13 for ON/OFF of the clutch lO, the actuator 14 for traveling speed change, the actuator 15 for changing the circumferential speed of the PTo shaft are operated by the central control device 35.
植付苗列検出装置37は、対象を撮像する撮像手段40
と、撮像された画像を処理して必要な情報(データ)を
出すための画像処理装置41とからなり、その作動の概
略のフローチャートは第9図及び第1θ図に示すような
ものである。The planted seedling row detection device 37 includes an imaging means 40 for imaging an object.
and an image processing device 41 for processing the captured image and outputting necessary information (data), and a schematic flowchart of its operation is shown in FIG. 9 and FIG. 1θ.
撮像手段40は、カラービデオカメラのように検出対象
を撮像してその画面を電気信号として出力できるもので
あり、二次元MO≦撮像素子や二次元CCD撮像素子を
内臓した撮像手段・4めでは、レンズを通して結ばれた
像は、その結像画に二次元的アレイ状に配列された各光
電素子にて感知されて1画面の情報を電気信号として出
力できるものである。 パ”
この場合、1枚の画像を構成するための表示要素を画素
といい、換言すれば1枚の画像を微小面積め素片に分割
したときの各素片が画素となる。The imaging means 40 is capable of imaging a detection target and outputting the screen as an electrical signal, such as a color video camera, and is an imaging means incorporating a two-dimensional MO≦imaging element or two-dimensional CCD imaging element. The image formed through the lens is sensed by each photoelectric element arranged in a two-dimensional array, and the information of one screen can be output as an electrical signal. In this case, the display elements that constitute one image are called pixels.In other words, when one image is divided into minute area segments, each element becomes a pixel.
前記二次元撮像素子では各撮像素子が1つの画素に対応
し、例えば1枚の画面を256X256の画素に標本化
する。In the two-dimensional image sensor, each image sensor corresponds to one pixel, and for example, one screen is sampled into 256×256 pixels.
画像処理装置41は、前記撮像手段40にて撮像された
撮像画面42のデータを読み込み、そのデータから植付
けられた苗箇所(NAE)を泥面等の他の圃場面箇所4
3から抽出する2値化の後、次いで画像処理装置41に
組み込まれたソフトによる予め定められた計算手法によ
り、前記特定された対象領域の位置データから、2値化
した前記各対象領域の重心位置を求め、次いで田植機の
進行方向に沿う3つ以上の対象領域の群から各々その群
の重心を求める重心位置決定手段と、前記複数の群の重
心位置から直線または曲線近位する仮想線計算手段を使
って、植付苗列の仮想線゛Kを決定するものである。The image processing device 41 reads the data of the image capture screen 42 captured by the image capture means 40, and based on the data, transfers the planted seedling location (NAE) to another field scene location 4 such as a mud surface.
After the binarization extracted from 3, the center of gravity of each of the binarized target areas is calculated from the position data of the identified target areas using a predetermined calculation method using software built into the image processing device 41. a center of gravity position determining means for determining the position and then determining the center of gravity of each of three or more target areas from a group of three or more target areas along the traveling direction of the rice transplanter; and an imaginary line that is straight or curved proximal to the center of gravity of the plurality of groups. A calculation means is used to determine the virtual line K of the row of planted seedlings.
本実施例において、撮像された画像をカラー画面にて構
成するときには、RGB表色系〔赤色(R)、緑色(G
)、青色(B)の色光を原色光とし、加先により白が得
られる〕による赤色成分、緑色成分、青色成分との各色
成分の信号にて圃場面の特徴を抽出し、この三色成分の
信号出力の総和(R+G十B=1)に対する緑色(G)
成分の信号出力比率が所定の値以上のときを苗と判別し
てその領域(A)を複数の画素の集合にて画面の他の箇
所から分割(Seg■entation)特定する2値
化処理を実行する。In this embodiment, when configuring a captured image on a color screen, the RGB color system [red (R), green (G
), blue (B) color light is used as the primary color light, white is obtained by adding the color light)], the characteristics of the field scene are extracted from the signals of each color component: red component, green component, and blue component. Green (G) for the total signal output (R + G + B = 1)
When the signal output ratio of the component is above a predetermined value, it is determined that it is a seedling, and the area (A) is segmented from other parts of the screen using a set of multiple pixels (Segmentation). Binarization processing is performed. Execute.
その他、画像において色信号のうち緑色成分から青色成
分を引いた色差画像データ(G−B)が一定以上の出力
である箇所を苗と判断する色差処理による2値化を実行
しても良い。Alternatively, binarization may be performed using color difference processing in which a portion of the image where the color difference image data (GB) obtained by subtracting the blue component from the green component of the color signal is output at a certain level or more is determined to be a seedling.
前述のように2値化された各領域(A)は適宜平面形状
の面積を有するものと考えられ、撮像画面42において
前記各領域(A)の面積に対応する複数の画素の集合と
みなせるので、2値化の値として領域(A)に相当する
画素のレベルを「1」、その他の箇所43の画素のレベ
ルを「0」と置く。As described above, each binarized area (A) is considered to have an appropriate planar area, and can be regarded as a set of a plurality of pixels corresponding to the area of each area (A) on the imaging screen 42. , the level of the pixels corresponding to the area (A) is set as "1" and the level of the pixels in the other part 43 is set as "0" as the binarized value.
一方各領域(A)の位置近傍を通る仮想線を決定する前
処理として各領域(A)の位置座標を特定しなければな
らない。On the other hand, the position coordinates of each area (A) must be specified as preprocessing to determine a virtual line passing near the position of each area (A).
そこで、撮像画面42において前記各領域(A)の位置
座標を当該領域(A)の面積の重心位置にて代表させる
ことする。Therefore, the positional coordinates of each area (A) on the imaging screen 42 are represented by the center of gravity of the area of the area (A).
この重心位置決定の計算法は種々考えるられるが、本実
施例では、撮像画面の縦軸(Y軸)と横軸(X軸)にて
行列的に並べられた複数の画素の集合において、領域(
A)の面積に対応した画素のレベルV−1の部分を、当
該領域の外周から渦巻状に順々にレベルv=0に置き換
える等、いわゆる面積の収縮と同様の手法にて重心位置
の座標を決定するのである。Various calculation methods can be considered for determining the center of gravity position, but in this example, the area is (
The coordinates of the center of gravity are determined using a method similar to so-called area contraction, such as replacing the level V-1 part of the pixel corresponding to the area of A) with level v = 0 in a spiral pattern from the outer periphery of the area. It is decided.
次に前述のようにして重心位置の座標(Xi、Yj )
(i、j =L2.3.・・・・)が計算された領域(
A)のうち植付苗列の方向に沿って隣接する各々3つの
領域(A)で一つの群を構成し、この一つの群毎に当該
群の重心位置(XGi、YGi ) (i =1.2
,3.・・)を計算する。Next, as described above, the coordinates of the center of gravity (Xi, Yj)
(i, j = L2.3...) is calculated area (
Among A), three areas (A) adjacent to each other along the direction of the planted seedling row constitute one group, and for each group, the center of gravity position of the group (XGi, YGi) (i = 1 .2
,3. ) is calculated.
例えば、第7図に示すように(Xl、Yl ) 。For example, as shown in FIG. 7 (Xl, Yl).
(X2.Y2 ) 、 (X3.Y3 )の3つの座
標からなる一つの群の重心位置(XGI、YGI )は
、幾何学の式%式%)
YG1= (Y1+Y2+Y3) /3にて求められる
。このようにして各群の重心位置(XG1.YGl )
。The center of gravity position (XGI, YGI) of one group consisting of the three coordinates (X2.Y2) and (X3.Y3) is determined by the geometrical formula YG1=(Y1+Y2+Y3)/3. In this way, the center of gravity position of each group (XG1.YGl)
.
(XG2.YG2 ) 、 ” (XGi、YGi )
を計算した後、この群の重心位置の座標に対して近似し
た仮想線Kを計算するのである。(XG2.YG2), ” (XGi, YGi)
After calculating this, an imaginary line K that approximates the coordinates of the center of gravity of this group is calculated.
仮想線Kを求めるための近似計算の一つの手法として、
一般に良く知られているように、最小二乗誤差推定によ
るものがあり、これは、複数の座標(XGi、YGi
) (i =1.2.3.・・・・、 n )が与え
られているとき、求める関数
F (x) =aO+alx +a2x”+a3
x3+・・−+anx″とすると、
が最小となるような関数F (x)を求める問題と同じ
であり、第10図において苗列の計算サブルーチンのフ
ローチャートの概略を示し、第7図の実施例では仮想線
Kを直線と仮定した場合を示すものである。As one method of approximate calculation to find the virtual line K,
As is generally well known, there is a method based on least squares error estimation, which is based on multiple coordinates (XGi, YGi
) (i = 1.2.3..., n), the function to be sought is F (x) = aO+alx +a2x"+a3
x3+...-+anx'', the problem is the same as finding a function F(x) such that This shows the case where the virtual line K is assumed to be a straight line.
このように仮想線Kを計算するにあたって、各植付は苗
箇所(NAE)の重心位置を求めると共に、その3つの
重心位置から成る群の重心位置を計算することにより、
植付苗列における各植付は苗箇所が左右にばらついてい
ても、群の重心位置による列はより一層なめらかなもの
となり、仮想線の近似計算にあたっての誤差が少なくな
って、近似直線や近似曲線を得るためのハフ変換のよう
な複雑な計算アルゴリズムを使用する必要が無くなり、
演算速度を早めて迅速な自動操舵制御を実現することが
できる。In calculating the virtual line K in this way, each planting determines the center of gravity of the seedling location (NAE) and calculates the center of gravity of a group consisting of the three center of gravity positions.
Even if the seedling locations in the planted seedling row vary from side to side, the row based on the center of gravity of the group will be smoother, and the error in the approximation calculation of the virtual line will be reduced, and the approximate straight line and approximation It is no longer necessary to use complex calculation algorithms such as Hough transform to obtain curves.
It is possible to increase the calculation speed and realize quick automatic steering control.
このように画像処理した後、゛画像処理装置41におい
て第8図に示すように、撮像画面42の縦中心線■と横
中心線Hとの交点を基準点(0,O)とし、且つ縦中心
線■を機体の進行方向に沿う基準線に設定すると、縦中
心線■に対する仮想線にの傾き角度(θ)と、基準点(
0,0)からその横中心線Hに沿って仮想線にとの交点
迄の距離を横ずれ(δ)を計算するのである。After image processing is performed in this way, the image processing device 41 sets the intersection of the vertical center line (■) and the horizontal center line H of the imaging screen 42 as a reference point (0, O), and When the center line ■ is set as the reference line along the aircraft's traveling direction, the inclination angle (θ) of the virtual line with respect to the vertical center line ■ and the reference point (
Lateral shift (δ) is calculated as the distance from the horizontal center line H (0, 0) to the intersection with the virtual line.
そして第9図のフローチャートに従う画像処理装置41
の計算にて、前記仮想線にの傾き角度(θ)及び横ずれ
(δ)が予め定められた誤差の許容範囲内(第8図の二
点鎖線で示す斜線内)であるか否かを判別し、誤差の許
容範囲内であるときには、中央制御装置35の制御に必
要な情報(データ)の信号を出力して操舵制御弁34の
電磁ソレノイドを作動させステアリングNu +lにお
けるステアリングアーム24の回動角度を変える油圧シ
リング26を駆動させて修正操舵し、所定の誤差許容範
囲内に納まるように自動操舵制御を実行するのである。And the image processing device 41 according to the flowchart of FIG.
In the calculation, it is determined whether the inclination angle (θ) and lateral deviation (δ) of the virtual line are within a predetermined error tolerance range (within the diagonal line shown by the two-dot chain line in Fig. 8). When the error is within the allowable range, a signal of information (data) necessary for control of the central controller 35 is output, and the electromagnetic solenoid of the steering control valve 34 is activated to rotate the steering arm 24 at the steering Nu+l. The hydraulic sill 26 that changes the angle is driven to perform corrective steering, and automatic steering control is executed so that the error falls within a predetermined error tolerance range.
次に夕暮時等において苗植え作業を実行しているとき、
撮像手段40が圃場面44にて太陽の光が全反射した部
分を撮像しないようにする逆光防止手段について述べる
。Next, when planting seedlings at dusk,
A backlight prevention means that prevents the imaging means 40 from imaging a portion of the field scene 44 where sunlight is totally reflected will be described.
第11図は、撮像手段40と俯角センサー45及び太陽
光線46との関係を示す概略説明図で、撮像手段40が
圃場面44に対して俯角の角度(劣)−にて撮像してい
るとき、太陽光線46が圃場面44の水面にて全反射す
るものとすると、いわゆるカメラにおける逆光現象と同
様に、撮像手段40における撮像画面42には太陽光線
の全反射による非常に明るい光(略白色光)の反射光4
6′が入ることになり前記全反射する部分に植付は苗箇
所(NAE)があっても、当該箇所(NAE)を判別す
ることができない。FIG. 11 is a schematic explanatory diagram showing the relationship between the imaging means 40, the depression angle sensor 45, and the sunlight 46, when the imaging means 40 is imaging the field scene 44 at an angle of depression (inferior). , assuming that the sunlight 46 is totally reflected on the water surface of the field scene 44, similar to the so-called backlighting phenomenon in a camera, very bright light (approximately white) will appear on the imaging screen 42 of the imaging means 40 due to total reflection of the sunlight. light) reflected light 4
6' is included, and even if there is a seedling planting point (NAE) in the totally reflected part, the said point (NAE) cannot be determined.
そこで、俯角センサー45をブラケットなどを介して撮
像手段40と一体的に上下回動ずように取付け、両者を
サーボモータ50にて一体的に回動するように構成する
。その場合、俯角センサー45と撮像手段40とは、圃
場面44に対してなす俯角の角度(α)が同じ略並行状
の直線46′、47であるように配設する。なお、俯角
センサー45における一方のセンサー45aと他方のセ
ンサー45bとは前記直線47に対して適宜角度(β)
を有するように傾斜させである。これにより、両センサ
ー45a、45bに入力する光エネルギが略等しいとき
には、前記直線47に沿って入光する状態で圃場面44
での太陽光線の全反射が起こっていると判断する。Therefore, the depression angle sensor 45 is attached via a bracket or the like so that it cannot move up and down integrally with the imaging means 40, and the two are configured to be rotated together by a servo motor 50. In that case, the depression angle sensor 45 and the imaging means 40 are arranged so that the depression angles (α) formed with respect to the field scene 44 are substantially parallel straight lines 46' and 47. Note that one sensor 45a and the other sensor 45b in the depression angle sensor 45 are set at an appropriate angle (β) with respect to the straight line 47.
It is slanted to have a As a result, when the light energy input to both sensors 45a and 45b is approximately equal, the field scene 44 is illuminated with light incident along the straight line 47.
It is determined that total reflection of sunlight is occurring.
この俯角センサー45の出力信号を増幅回路付きの比較
″l548に入力し、前記のように全反射していると判
断するときには、駆動回路49を介して田植機に取付く
号−ポモーク50を適宜駆動し、俯角センサー45と一
体的に撮像手段40の取付は角度を適宜角度(r)だけ
上または下に変更するのである。The output signal of this depression angle sensor 45 is input to a comparator 1548 equipped with an amplification circuit, and when it is determined that total reflection has occurred as described above, the number - POMOK 50 attached to the rice transplanter is adjusted as appropriate via the drive circuit 49. When driving and mounting the imaging means 40 integrally with the depression angle sensor 45, the angle is changed upward or downward by an appropriate angle (r).
これにより、撮像手段40をいわゆる逆光状態の圃場面
部分を撮像することを防止し、且つ、その全反射する箇
所以外の植付は苗箇所の撮像画面を得ることができ、早
朝及び夕暮時にも苗植え作業を可能とすることができる
。This prevents the image capturing means 40 from capturing an image of a so-called backlit field scene part, and also allows an image of a seedling area to be captured for planting other than the area where total reflection occurs, even in the early morning and at dusk. It is possible to carry out seedling planting work.
なおサーボモータ50にはポテンショメータを装備して
あり、撮像手段40の俯角を認識できるようになってい
る。Note that the servo motor 50 is equipped with a potentiometer so that the depression angle of the imaging means 40 can be recognized.
図面の本発明の実施例を示し、第1図は乗用型田植機の
平面図、第2図は側面図、第3図は操向装置の要部平面
図、第4図は操向・走行自動制御装置のブロック図と油
圧回路とを含む作用説明図、第5図は撮像画面の図、第
6図は2値化された撮像画面の図、第7図は重心位置と
仮想線との関係を示す図、第8図は撮像画面における仮
想線と基準との関係を示す図、第9図及び第1θ図は概
略フローチャート図、第11図は逆光防止手段の説明図
である。
1・・・・走行機体、2・・・・フレーム、3,4・・
・・車輪、5・・・・苗載台、6・・・・植付機構、7
・・・・苗植装置、8・・・・リンク機構、9・・・・
エンジン、11・・・・ミッションケース、17・・・
・ステアリングギヤボックス、20・・・・操縦ハンド
ル、NAE・・・・植付は苗箇所、K・・・・仮想線、
23・・・・回動支点軸、24・・・・ステアリングア
ーム、26・・・・油圧シリンダ、34・・・・操舵制
御弁、35・・・・中央制御装置、36・・・・ポテン
ショメータ40・・・・撮像手段、41・・・・画像処
理装置、42・・・・撮像画面、A・・・・領域、45
・・・・俯角センサー、49・・・・駆動回路。
手蹟補正書(自発)
昭和63年 1月27日
特a′Fiig ’4゛Jll j(l 、Al: 1
ffl 音1.1件の表示
特1昭62−322182号
2、発明の名称
田植機における植付苗列検出装置
3、?!正をする考
事件との関係 持 許 出 廓 人住所
大阪市北区茶屋町1番32号名称
(685) ヤンマー農機株式会社
4、代 理 人
住所 ■530大阪市北区天神橋
2丁目北1121号明 ’lfJ7M
ill、 WM書に最初に添付した明細書、第1頁第1
6行の「考案の詳細な説明」を「発明の詳細な説明」に
訂正する。 ゛
(2)、同第1頁第18行の「本考案は」を「本発明は
」に訂正する。The drawings show an embodiment of the present invention, and Fig. 1 is a plan view of a riding rice transplanter, Fig. 2 is a side view, Fig. 3 is a plan view of main parts of the steering device, and Fig. 4 is a steering/travelling diagram. An action explanatory diagram including a block diagram and a hydraulic circuit of the automatic control device, Fig. 5 is a diagram of the imaging screen, Fig. 6 is a diagram of the binarized imaging screen, and Fig. 7 is a diagram of the center of gravity position and the virtual line. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the virtual line on the imaging screen and the reference, FIG. 9 and FIG. 1θ are schematic flowcharts, and FIG. 11 is an explanatory diagram of the backlight prevention means. 1... Traveling body, 2... Frame, 3, 4...
... Wheels, 5 ... Seedling stand, 6 ... Planting mechanism, 7
...Seedling planting device, 8...Link mechanism, 9...
Engine, 11...Mission case, 17...
・Steering gear box, 20...Control handle, NAE...Seedling location for planting, K...Virtual line,
23...Rotation fulcrum shaft, 24...Steering arm, 26...Hydraulic cylinder, 34...Steering control valve, 35...Central control device, 36...Potentiometer 40... Imaging means, 41... Image processing device, 42... Imaging screen, A... Area, 45
... Depression angle sensor, 49... Drive circuit. Manual Correction (Spontaneous) January 27, 1986 Special a'Fiig '4゛Jll j (l, Al: 1
ffl sound 1. 1 display Special 1 No. 62-322182 2, Name of invention Device for detecting planted seedling rows in rice transplanter 3, ? ! Relationship with the case to be corrected
1-32 Chayamachi, Kita-ku, Osaka City Name
(685) Yanmar Agricultural Machinery Co., Ltd. 4, Agent Address ■530 1121 Kita 2-chome Tenjinbashi, Kita-ku, Osaka Akira 'lfJ7Mill, Specification originally attached to the WM document, page 1, No. 1
Correct "Detailed description of the invention" in line 6 to "Detailed description of the invention".゛(2), ``This invention'' in line 18 of page 1 is corrected to ``This invention is''.
Claims (1)
られた植付苗列のうち複数の植付け苗箇所を撮像する撮
像手段と、該撮像手段による画像情報から各植付け苗箇
所を領域として特定する2値化手段と、2値化した前記
各対象領域の重心位置を求め、次いで農作業機の進行方
向に沿って相隣接した前記3つ以上の重心位置の群から
各々その群の重心を求める重心位置決定手段と、前記複
数の群の重心位置から仮想線を近似する仮想線計算手段
とにより植付苗列の仮想線を決定することを特徴とする
農作業機における植付苗列検出装置。(1) An imaging means for taking images of a plurality of planted seedling locations in a row of planted seedlings that have already been planted along the side of an agricultural machine such as a rice transplanter; The binarization means identifies the area as a region, determines the center of gravity position of each binarized target area, and then calculates the center of gravity of each of the three or more adjacent groups of center of gravity along the direction of movement of the agricultural machine. A planted seedling row in an agricultural working machine, characterized in that a virtual line of the planted seedling row is determined by a center of gravity position determination means for determining the center of gravity, and a virtual line calculation means for approximating a virtual line from the center of gravity positions of the plurality of groups. Detection device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62322182A JP2593164B2 (en) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Seedling row detecting device in rice transplanter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62322182A JP2593164B2 (en) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Seedling row detecting device in rice transplanter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01160402A true JPH01160402A (en) | 1989-06-23 |
JP2593164B2 JP2593164B2 (en) | 1997-03-26 |
Family
ID=18140860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62322182A Expired - Lifetime JP2593164B2 (en) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Seedling row detecting device in rice transplanter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2593164B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020105123A1 (en) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 本田技研工業株式会社 | Autonomous work machine, autonomous work machine control method, and program |
WO2020105124A1 (en) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 本田技研工業株式会社 | Autonomous work machine, autonomous work machine control method, and program |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62322182A patent/JP2593164B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020105123A1 (en) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 本田技研工業株式会社 | Autonomous work machine, autonomous work machine control method, and program |
WO2020105124A1 (en) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 本田技研工業株式会社 | Autonomous work machine, autonomous work machine control method, and program |
JPWO2020105124A1 (en) * | 2018-11-20 | 2021-10-28 | 本田技研工業株式会社 | Autonomous work machine, control method and program of autonomous work machine |
JPWO2020105123A1 (en) * | 2018-11-20 | 2021-10-28 | 本田技研工業株式会社 | Autonomous work machine, control method and program of autonomous work machine |
US11782447B2 (en) | 2018-11-20 | 2023-10-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Autonomous work machine, method of controlling the same, and storage medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2593164B2 (en) | 1997-03-26 |
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