JPH01243910A - 移植機の自動操向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は植付は済の菌株の列条を倣いガイドとして、移
植機を自動的に操向せしめる移植機の自動操向装置に関
する。

〔従来技術〕

田植機は、走行機体と該機体の後部に連結された植付部
とからなり、走行機体を走行させつつ、植付部に搭載し
た苗株を、該植付部に装備された植付爪の動作により、
所定の間隔にて田面上に植付けるものである。

ところで、苗株相互間の植付は間隔が過度に狭いと、苗
株の生育不良を招来する虞があり、逆に植付は間隔が過
度に広いと、単位面積当たりの収ＩＩが少なくなるため
、菌株の植付けは、適正な植付は間隔にて行われること
が望ましい。田植機においては、前記植付爪が走行機体
の走行速度と同期して動作するようになっており、走行
機体の進行方向の植付は間隔は、走行速度の如何に拘わ
らず、自動的に前記適正値に保たれるが、走行機体の進
行方向と直交する方向の植付は間隔（以下条間隔という
）を前記適正値に保つためには、既に植付けられた苗株
の列条に沿って走行機体を操向させつつ植付けを行わせ
る必要がある。そこで条間隔を前記適正値に保った状態
で植付は作業が行えるように、走行機体を前記苗株の列
条に沿って自動的に操向せしめる自動操向装置を装備し
た田植機がある。

この自動操向装置の一例として、特開昭５３−１２７１
１３号に開示されている発明がある。これは、現状の植
付は条に隣接する既植苗の列条に赤外線を照射し、走行
機体の側部に左右方向に並設した複数個の受光素子から
なるセンサにより前記既植苗からの反射光を受光する場
合に、これらのセンサの内、前記の列条の直上に位置す
るセンサにより前記反射光の受光がなされることを利用
し、所定のセンサにより常に受光がなされるように操向
制御を行うことにより、既植苗の列条に対する走行機体
の相対位置を適正位置に保つものであり、前記所定のセ
ンサよりも左側（又は右側）に位置するセンサにより受
光がなされた場合には、走行機体の相対位置が右（又は
左）にずれていると判断して、このずれを解消すべく、
左方向く又は右方向）に所要量の操舵を行う構成となっ
ている。

しかしながら前記発明においては、赤外線の菌株の列条
からの反射波の時系列的検出値を操向制御に用いている
ため、前記苗株の列条が僅かでも不規則となっていると
、前輪操舵装置に不必要動作を指令し、その動きがハン
チング的挙動を示し、植えられた苗が不規則となり、ま
たセンサから発せられた赤外線が前記苗株の列条から逸
脱する虞があった。これを解決するために２次元的に前
記苗株の列条を撮像するビデオカメラ等を用いて自動操
向装置がある。この自動操向装置は撮像した画像を画像
処理装置にて苗株の列条を抽出する２値化を行い、その
苗株の列条を直線又は曲線近似し、それに倣い自動操向
する。

一般に画像処理においては、縦横５１２　Ｘ　５１２画
素又は２５６　ｘ　２５６画素の解像度が普通であるが
、自動操向に画像処理を用いる場合は処理時間を短縮す
る目的で走査を所定画素毎に行うことがある。

例えば２５６　ｘ　２５６画素の画像に対して８画素毎
に走査し、３２　Ｘ　３２画素についてだけ画像処理の
演算を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、所定画素毎に走査を行うと、対象の苗列
の画像が細く、また走査線と平行になった場合に苗列が
走査線の間に入ったとき、苗列が走査されず見失うこと
になる。

本発明は斯かる事情に鑑みなれたものであり、前記所定
画素毎に走査し２値化する場合に、苗列が走査線の間に
かくれ苗列を見失ったとき、走査する画素を機体の進行
方向と直交する方向に所定値シフトすることにより、見
失なった苗列の再発見を可能とし、広い視野の画像にあ
っても、苗列を瞬時に検出可能とし、精度の良い自動操
向装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る移植機の自動操向装置は、植付は済の苗株
の列条に倣い自動操向する移植機の゛自動操向装置にお
いて、前記苗株の列条を描像する苗列１最像装置と、該
苗列描像装置にて撮像された画像を時系列的に所定画素
毎に走査し、抽出する２値化手段と、２値化された画素
のうち所定範囲の画素間距離を有する画素を抽出する手
段と、該手段により抽出された画素を結ぶ線分を計数し
、この計数値が第１設定値より小さい場合、又は前記計
数値と過去の計数値との差が第２設定値より大きい場合
に、走査する画素を機体の進行方向と直交する方向に所
定値シフトする手段と、抽出された画素を夫々結ぶ線分
により前記苗株の列条の近似直線を計算する手段と、該
手段により計算された前記苗株の列条の近似直線に倣い
自動操向する手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、抽出された画素を結ぶ線分を計数し
、この計数値が第１設定値より小さい場合、又は前記計
数値と過去の計数値との差が第２設定値より大きい場合
には苗列の１部が走査線の間にかくれ見失ったとみなし
、走査する画素を機体の進行方向と直交する方向に所定
値シフトし、苗列を再検出する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る田植機の自動操向装置（以下本
発明装置という）を装備した乗用田植機の側面図、第２
図はその平面図である。

図においてＡは、左右各一対の前輪１．１及び後輪２，
２に支持された走行機体であり、該走行機体Ａは、その
前部に搭載した動力部３にて発生された動力を、図示し
ない主クラッチ、変速機等の伝動機構を介して後輪２．
２に伝達し、該後輪２．２の回転により、田面上を自走
する。

またＢは、走行機体Ａの後部に装着された３点リンク機
構４の後端部に、該機構４の昇降動作に伴って、走行機
体Ａに対して昇降自在となるように取付られた植付部で
あり、該植付部Ｂは、６条植えの田植機の場合、第２図
に示す如く、その後端部の左右両側に一対の植付爪７，
７を備え、左右方向に互いに適長離隔させて並設された
３組の苗植装置６，６．６、該苗植装置６，６．６の上
側に左右方向への摺動自在に取付けられた苗載台８、及
び苗植装置６．６．６の下側に、左右方向に互いに適長
離隔させて、前後方向に揺動自在に取付けられた３個の
フロート９，９．９等から構成されている。而して、３
点リンク機構４の動作により田面上に降下された植付部
Ｂは、走行機体Ａに牽引されて、フロート９，９．９の
作用により田面上を滑走しつつ、苗植装置６，６．６の
夫々の植付爪７．７・・・の動作により、苗載台８上に
載置されこれに沿って滑動落下する苗マットを、苗載台
８の最下部において、数珠づつの苗株に切り分け、田面
上に列条をなして植付ける。

走行機体Ａの、前輪１，１の中心よりもやや前方の左右
両側には、一対のマーカ取付杆１０ａ、ｌｏａの基端部
が、水平面内での回動自在に取付けてあり、該取付杆１
０ａ、　１０ａの下方に向けて屈曲された先端部には、
容易に視認可能なように、黄色のプラスチックにて円柱
状に成形されたマーカ１０．１０が、田面の上方に適長
離隔させて夫々固着されている。マーカ取付杆１０ａ、
１０ａは夫々の先端部を、第１図及び第２図に示す如く
、左前方又は右前方に突出させた位置と、走行機体Ａの
下部に収納された位置とのいずれか一方の位置にて選択
的に拘束できるようにしてあり、左側（又は右側）の取
付杆１０ａが突出位置にある場合に、この先端の前記マ
ーカ１０を、走行機体Ａの左側（又は右側）の既植苗の
列条に一致させることにより、植付部Ｂにより植付けら
れる苗株と、前記既植苗の列条との間の条間隔を所定値
に保つことができる。

また、走行機体Ａの、後端２，２の上端よりもやや前上
方の左右両側には、その先端部を左右に突出させて、セ
ンサ取付杆２１Ｌ、　２１Ｒが固着してあり、該取付杆
２１Ｌ、２１Ｒの先端部には、苗列撮像装置２ＯＬ、２
０１？が取付けである。第３図は苗列撮像装置２０Ｌの
取付状態を示す拡大側面図、第４図はその平面図である
。

苗列撮像装置２ＯＬは、カラービデオカメラ２０Ｌａを
用い、走行機体の進行方向に対して前下方にそのレンズ
部の中心を向け、その取付位置から所定距離前下方の田
面上に前行程で植えられた苗列のうちの最外側の４株程
度の苗株を描像できるようにその前後方向の取付角度を
設定され、その視野内にて描像された画像を後述する画
像処理部２２に伝達する。

走行機体Ａの右側に位置する苗列撮像装置２ＯＲは前記
左側の苗列撮像装置２ＯＬと同様に取付けられている。

走行機体Ａの後部には運転席ＤＳが設けてあり、該運転
席ＤＳの左側には、前記変速機の変速段の変更及び前記
主クラッチの係脱を行うための主変速レバ１１が、また
運転席ＤＳの右側には、作業選択レバ１２が夫々配設さ
れている。

第５図は、作業選択レバ１２の取付位置近傍の上方から
の拡大平面図である。作業選択レバ１２は、その下部を
走行機体Ａの適宜位置に枢支しである一方、走行機体Ａ
の上部に固設された案内板１３に前後方向を長手方向と
して形成された案内孔１４にその中途部を挿通させてあ
り、副孔１４に沿って、これを前後方向又は左右方向に
回動操作し、所定の係止位置にて係止せしめることによ
り、種々の作業状態を選択できるようにしたものである
。

即ち、該レバ１２を前記案内孔１４の後半部（第５図に
おいては右半部）において、前後方向に回動操作するこ
とにより、前記３点リンク機構４の図示しない昇降用油
圧シリンダへの圧油の送給方向を切換え、該シリンダの
動作により植付部Ｂが走行機体Ａに対して上昇又は下降
し、前記後半部の中途部に右向きに分岐形成された係止
部１４ａに係止せしめることにより、植付部Ｂが適宜の
高さ位置にて停止するようになっている。また、前記作
業選択レバ１２を案内孔１４の前半部に回動操作するこ
とにより、図示しない植付はクラッチが係合され、動力
部３からの動力が伝達されて、植付部Ｂがその動作を開
始するようになっており、該レバ１２を案内孔１４の最
前部に係止させた場合には、植付部Ｂの動作速度が高速
となり、案内孔１４の前半部の中途部に係止させた場合
には、植付部Ｂの動作速度が低速となる。更に、前記２
個所の係止位置の夫々において、案内孔１４に左右に分
岐形成された横孔１４ｂ、　１４ｃに沿って、作業選択
レバ１２を右又は左に回動操作することにより、右側又
は左側の前記マーカＩＯが突出されると同時に、逆側の
マーカ１０が収納されるようになっている。

第６図は前輪１．１の操舵機構の模式的平面図である。

図において３０は、その長手方向を左右方向として走行
機体Ａの下部に水平に固着されたフロントアクスルであ
り、該フロントアクスル３０の左、右両端部には、左、
右の前輪１．１を夫々軸支するナックルアーム３２，３
２が、キングピン３１，３１を介して水平面内での回動
自在に枢支されている。また、前記フロントアクスル３
０の上面の適宜位置には、枢軸３３が上向きに立設され
ており、該枢軸３３には、第６図に示す如き変形丁字形
の平面形状を存する回動部材３４が、丁字形の交叉部を
水平面内での回動自在に枢支して取付けられている。該
回動部材３４の丁字形の縦線に相当する部分は、前方に
突出させてあり、その端部は、各別のリンク部材３５．
３６を介して前記ナックルアーム３２．３２の前端部と
夫々連結させである。また、回動部材３４の丁字形の横
線に相当する部分の右側の端部は、その基端部を走行機
体Ａの前部に水平面内での回動自在に枢支してなる操向
シリンダ４０のピストンロッド４０ａの先端部に、また
左側の端部は、前記操向シリンダ４０への圧油の送給方
向を切換える方向切換弁４１のスプール４１ａの一端部
に夫々係止しである。該方向切換弁４１は、４ボ一ト３
位置切換式であり、運転席ＤＳの前部に配設された前輪
操舵用のハンドル１５が左又は右方向に回動操作された
場合に、これに応動して鉛直面内にて回動し、その下部
が後又は前方向に移動する回動アーム１６の下端部に、
前記スプール４１ａの他端部を係止させて配設′されて
いる。

本発明装置の油圧回路は、前記操向シリンダ４０、前記
方向切換弁４１、動力部３から駆動力を伝達されて回転
する油圧ポンプＰ、及び４ボ一ト３位置切換式の電磁方
向切換弁Ｖ等から構成されており、油圧ポンプＰからの
圧油は、分配弁４２により２方向に分岐され、一方が方
向切換弁４１を経て、また他方が電磁方向切換弁Ｖを経
て、夫々操向シリンダ４０に送給されるようになしであ
る。

前述の如く、方向切換弁４１のスプール４１ａは、回動
アーム１６の下端部に係止してあり、ハンドル１５が右
方向に回動操作され、回動アーム１６が第６図における
時計廻りに回動した場合、前記スプール４１ａは該アー
ム１６の下端部によって押圧され、方向切換弁４１を通
過した圧油が操向シリンダ４０の進出側油室に送給され
、ピストンロッド４０ａが進出する結果、前記回動部材
３４が第６図における時計廻りに回動し、該部材３４の
前端に係止したリンク部材３５．３６を介して、ナック
ルアーム３２，３２と共に、前輪１．１は右に操舵され
る。また前記ハンドル１５が左方向に回動操作された場
合、方向切換弁４１を通過した圧油が操向シリンダ４０
の退入側油室に送給され、ピストンロッド４０ａが退入
する結果、操舵機構が前述の場合と逆方向に動作して前
輪１．１は左に操舵される。

また、前記電磁方向切換弁■のソレノイドＳＲ（又はソ
レノイドＳｒ）が励磁された場合には、油圧ポンプＰか
らの圧油が、副弁Ｖを通過して操向シリンダ４０の退入
側（又は進出側）油室に送給され、この圧油によりピス
トンロッド４０ａが退入（又は進出）する結果、前記ハ
ンドル１５が左方向（又は右方向）に回動操作された場
合と同様に、前記回動部材３４が第６図における時計廻
り（又は反時計廻り）に回動し、該部材３４の前端に係
止したリンク部材３５　、３６を夫々介して、ナックル
アーム３２，３２と共に左右の前輪１．１は左（又は右
）に操舵される。

このようにして操舵される前輪１．１の操舵角を検出す
べく、前記キングピン３１，３１の一方に、該ビン３１
の回動位置に応じた電位を出力するポテンショメータを
用いてなる操舵角センサ３８が装着されている。該操舵
角センサ３８は、直進に対して右に操向されているとき
は負の電位を出力し、また左に操向されているときは正
の電位を夫々出力する。

またハンドル１５に操作力が加えられていない場合には
、電磁方向切換弁■を通過した圧油による油圧シリンダ
４０の動作により回動部材３４の回動位置が変化したと
きにおいても、方向切換弁４１は、スプール４１ａに設
けたばねの作用によりその中立位置をとるようにしてあ
り、これと共にハンドル１５は直進走行状態に復帰する
ようになっている。

そしてハンドル１５に連結されたステアリングコラム１
５ａの基端部には、該ハンドル１５が直進状態から右又
は左方向に回動操作された場合にオンする手動操舵検出
スイッチ５４（第７図参照）が配設しである。

さて、第７図は本発明装置の要旨である制御系のブロッ
ク図であり、第８図は画像処理部の構成を示すブロック
図である。図において５０はマイクロプロセッサを用い
てなる操向制御部であり、該制御部５０の入力ボートａ
、には画像処理部２２の出力が与えられている。画像処
理部２２はマイクロプロセッサを用いてなり、その分解
能は縦横夫々２５６画素を有している。また画像処理部
２２は作業選択レバ１２が案内孔１４の前記横孔１４ｂ
もしくは横孔１４Ｃに沿って左方向又は右方向に回動操
作され、左側又は右側の前記マーカｌＯが突出された場
合に切換わり、左右の苗列撮像装置２０Ｌ、　２０Ｒを
選択する選択スイッチ２２１　、ＮＴＳＣ方式のビデオ
カメラ入力信号をこの画像処理部の画素毎に赤色、緑色
、青色の各色信号１？、Ｇ、Ｂに分離するＮＴＳＣデコ
ーダからなるカメラ入力信号変換部２２２、分離された
赤、緑、青の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに基づき、後述する演
算により画像情報を２値化する２値化演算部、２値化さ
れた画素のうち所定の画素間距離を有する画素を抽出す
る画素抽出部２２６、抽出された画素により直線近似を
行うハフ変換部２２７の順で接続されてなり、前記２値
化演算部２２５、画素抽出部２２６、ハフ変換部２２７
は前記マイクロプロセッサによりその演算を行っている
。またハフ変換部２２７及びカメラ人力信号変換部２２
２は画像情報演算結果及び直線近似結果等の各種情報を
ビデオ信号出力に変換するモニタ出力信号変換部２２３
に接続され、変換されたビデオ信号により前記各種情報
を表示するカラーモニタ２２４がモニタ出力信号変換部
２２３に接続されている。そしてハフ変換部２２７から
の出力が操向制御部５０の入カポ−）ａ＋　に与えられ
る。

また操向制御部５０の入力ボートａｘには、前記操舵角
センサ３８の出力電位が与えられており、該入カポ−１
−ａｚに入力される信号は、操向制御部５０の入力イン
タフェースにて所定の処理を施され、前輪１．１の現状
の操舵角に対応するディジタルデータＤとして、操向制
御部５０のＣＰＵに取込まれるようになっている。

また操向制御部５０の入力ポートａ、には、運転席ＤＳ
に着座した作業者による手動操作可能な位置に配設され
、自動操向を行わせる場合に、オンされる自動スイッチ
５１が接続されており、該スイッチ５１がオンされた場
合に、入力ボートａ、はハイレベルに転じる。

入力ポートａ＜には、作業選択レバ１２が案内孔１４前
半部の回動位置にある場合にオンする植付けスイッチ５
２が接続されており、操向制御部５０は、該スイッチ５
２のオンに伴って入力ボートａ４がハイレベルになるこ
とにより、植付部Ｂが動作していることを認識する。

入力ボートａｓには、主変速レバＩＩの操作により主ク
ラッチが係合された場合にオンする主クラツチスイッチ
５３が接続されており、操向制御部５０は、該スイッチ
５３のオンに伴って入力ボートａＳがハイレベルになる
ことにより、走行機体Ａが走行していることを認識する
。

更に操向制御部５０の入カポ−）ａ６には、前述の如く
配設された手動操作検出スイッチ５４が接続されており
、該スイッチ５４がオンされた場合に入力ボートａ、が
ハイレベルに転じるようになしである。

一方、操向制御部５０の出力ポートｂｌは、電磁方向切
換弁■のソレノイドＳｌとボディーアースの間に介装し
たスイッチングトランジスタ６０に接続されており、同
様に、出カポ−）ｂｚは、ソレノイドＳｒとボディーア
ースの間に介装したスイッチングトランジスタ６１に接
続されている。そして出力ポートｂ＋　　（又は出力ポ
ートｂｚ）がハイレベルとなった場合には、スイッチン
グトランジスタ６０（又は同６１）が動作して、ソレノ
イドｓｌ（又は同Ｓｒ）に励磁電流が流れるようになっ
ている。

操向制御部５０の出力ポートｂ、は、操向制御が行われ
ていることを作業者に報知せしめるための自動ランプ６
２に、また出力ポートｂ４は、前記萌列撮像装置２ＯＬ
、　２ＯＲのいずれかにより既植苗が検出されており、
操向制御が適正に行われていることを作業者に報知せし
めるための苗検出ランプ６３に夫々接続されており、出
力ポートｂ１．ｂ４のハイレベル出力に応じて各ランプ
が点灯するようになっている。

また、出力ポートｂｓ、ｂｂは、各種警報出力のための
警報ランプ６４．警報ブザ６５に夫々接続されており、
出力ポートｂ５のハイレベル出力に応じて警報ランプ６
４が点灯し、出力ポートｂ６のハイレベル出力に応じて
警報ブザ６５が鳴動するようになっている。

操向制御部５０、苗列撮像装置２ＯＬ、２０Ｒ及びソレ
ノイドＳｌ、Ｓｒは、前記操舵角センサ３８及び各スイ
ッチと共に、いずれもエンジン始動用のキースイッチ７
０を介して電源に接続されており、該スイッチ７０がオ
ンされている場合にのみ夫々の動作を行うことができる
。

さて以上の如く構成された操向制御部５ｏの動作内容に
ついて、本発明装置を装備した乗用田植機による植付は
作業手順と共に説明する。

運転席ＤＳに着座した作業者により自動スイッチ５１が
オン操作され、入力ボートａ、がハイレベルに転じると
、操向制御部５０は、出力ポートｂ３を断続的にハイレ
ベルとし、自動ランプ６２を点滅せしめて、制御動作の
準備段階にあることを作業者に報知する。

次いで作業者は、作業選択レバ１２を前方に回動操作し
て植付部Ｂを田面上に降下せしめ、更に走行機体Ａの走
行速度に応じて植付部Ｂの動作速度を選択し、作業選択
レバ１２を前記案内孔１４前半部の所定の係止位置まで
回動操作する。このレバ操作により、前記植付はスイッ
チ５２がオンされて人力ボートａ＜がハイレベルに転じ
ると、操向制御部５０は、出カポ−）ｂｉを連続的にハ
イレベルとし、自動ランプ６２を点灯させ、以後その制
御動作を開始する。

さて作業者は、作業選択レバ１２を所定の係止位置にて
係止せしめた後、例えば、倣いガイドとなる既植苗の列
条が走行機体Ａの左側にある場合には、該レバ１２を左
方向に回動操作して、左側のマーカ１０を機体Ａの左側
に突出させる。

作業者は、左側に突出された前記マーカ１０を視認しつ
つ、これが、前行程において植付けた苗株の列条の内、
最も右側に位置する列条の直上に位置するようにハンド
ル１５を操作して、走行機体Ａの大略の位置決めを行っ
た後、更に、苗検出ランプ６３を視認しつつ、これが点
灯されるまでハンドル１５を操作して、走行機体Ａの初
期位置設定を行えば、その後は、前記列条中に所定の間
隔にて植付けられている苗が、苗列撮像装置２ＯＬによ
って連続的に↑層像され、この撮像結果に基づく画像処
理部２２及び操向制御部５０の後述の動作により、所定
の基準位置Ｓ（本実施例においてはカラービデオカメラ
２０Ｌａの撮像範囲の中心線）に前記苗が常に位置する
ように走行機体Ａは自動操向される。

第９図は画像処理部の制御内容を示すフローチャートで
あり苗列撮像装置２０Ｌによって既植苗が１最像される
と、画像処理部２２は、カラービデオカメラ２０Ｌａの
画像情報であるビデオカメラ入力信号を設定タイミング
毎に取り込みカメラ入力信号変換部２２２にて赤色信号
、緑色信号、青色信号の各色信号Ｒ，Ｇ、　Ｂに分離す
る。これを全ての画素について行うのであるが、縦横２
５６画素×２５６画素＝６５．５３６画素について行う
と計算時間に多大な時間を要するので、縦横３２画素×
３２画素−１０２４画素について行う。即ち所定画素で
ある８画素毎にサンプリングして前記各信号Ｒ，Ｇ、Ｂ
を分離する（ステップｌ）。

次に分離された各画素の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂにより下記
条件式を用い、画像情報を２値化演算部２２５で２値化
し、苗による画素を抽出する（ステップ２）。

Ｇ＞ＲかつＧ＞ＢかつＧ＞０．３８（Ｒ＋Ｇ　＋Ｂ）・
・・（１１上記条件式＋１１は各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂの値
を闇値を用いず２値化するために発明されたものであり
、これにより時刻毎に変化する外乱光の明暗等の外部条
件に応じた闇値の変更が不要となった。

次に得られた２値化画像の抽出及び直線近似の手段につ
いて説明する。第１０図は２値化された画像を描像範囲
内に表示した模式図であり、撮像範囲の中心０を原点と
し進行方向をｙ軸止方向とし、また左右方向をＸ軸方向
となしている。またＳは前記基準位置を示し、本実施例
ではｙ軸と一致している。さらに３−ｗ　ｇは２値化さ
れた画像を示しており、各画像ａ、ｂ・・・の添字は各
画素を示している。

画像ａ、ｂ・・・が２値化されると、第１０図左上より
３２　Ｘ　３２画素を走査し、上から順に画素αを抽出
する　（第１０図では画素ａｌ）。次に抽出された画素
αと下記の条件の範囲にある画素βを全て抽出する（ス
テップ３）。

いま画素αのｘ、　　ｙ座標を夫々ｘｃｔ、ｙ、！、画
素βのｘ、ｙ座標を夫々Ｘβ、ｙβとすると、条件式を
下記の如く設定する。

ＩＸｔｒ　ＸＪＩ≦４　　　　　　　　　・・・（２）
Ｙａ　　Ｙβ≧８　　　　　　　　　　・・・（３）−
ＩＩに既植苗に倣う田植作業を行う場合、田植機の進行
方向に対して既植苗の苗列の傾きは小さく、また苗株毎
の画像に表われた直線成分は苗株の長さはほぼ一定長以
下なので、ある一定画素以下となる。これらのことより
前記条件式（２）にて傾きの小さな画素を抽出し、条件
式（３）にて同一苗株を抽出するのを防止し、苗株の直
線成分が近似直線に影響を与えないようにしている。本
実施例では上記条件式（２）、　＋３１にて画素ｂ１〜
ｂ３．ｄ、〜ｄ４が抽出され、画素ＣＩ　””　Ｃ４ｒ
　　ｅＩ＋　ｅ２＋　「Ｉ＋　ｆ２＋ｇ＋、ｇｚは抽出
されない。次の画素α（第１Ｏ図では画素ａｘ）につい
て同じように条件式（２１（３１を用いて画素βを抽出
し、この動作を画素βが抽出不可となるまで繰返す（ス
テップ４）。

次にハフ変換部２２７にて画素αと抽出された画素βと
を結ぶ線分を算出及び計数し、その計数値ｎｉ、その直
線と中心Ｏとの距離ρ、、ρ２・・・及びその角度θ１
．θ２・・・を求めると共にそのタイミングの計数値ｎ
ｉを記憶する（ステップ５）。

次に前記計数値ｎｉが予め設定された第１設定値より小
さいか、又は計数値ｎｉ　、直前のタイミングにて求め
られた計数値ｎ１−１　との差が予め設定された第２設
定値より大きいかを比較しくステップ６）、ＹＥＳの場
合は苗株の１部を見失ったとみなし、走査する画素を機
体の進行方向と直交する方向に４画素シフトする（ステ
ップ７）。そしてステップ１に戻り、再度以上のステッ
プを繰返す。またＮＯの場合は次に求められた距離ρ１
．ρ２・・・及び角度θ１．θ２・・・の夫々の平均値
を求め、求められた距離をρ、周角度θとすると、この
ρが求めるハフ値となりθがその角度となる。そして、
このハフ値ρ及び角度θの算出を設定タイミング毎に演
算する（ステップ８）。

画像処理部２２が設定タイミング毎にハフ値ρ及び角度
θを算出するとその値が操向制御部５０に出力される（
ステップ９）。

このように本実施例においては、３２画素にて画像をサ
ンプリングし色信号を分離しているので演算速度を高速
化でき、２値化を闇値を使用せずに行っているので、外
乱光等の明暗による闇値の変更等の設定動作を不要とな
し、また２値化した画素のうち所定の範囲画素距離を有
する画素を抽出し、直線近似しているので、苗列の直線
成分の画素及びノイズ等の苗取外の画素に直線近似が影
響を受けることがない。また苗列が走査線の間にかくれ
、２値化された画素が少なくなった場合は、前記計数値
が少なくなるか、又は計数値の時間変動が大きくなるの
で、それを検出し、その検出に基づき画像の走査をシフ
トするので、走査線の間にかくれた苗列も瞬時に再検出
できる。

通常ハフ値を用いる自動操向制御では得られた画像上の
ハフ値ρ及び角度θを圃面上のハフ値ρ０及び角度θ。

（第４図参照）に換算し、それにより求めた目標操舵角
と操舵角センサ３８で得られたディジタルデータＤとを
比較して操向制御するのであるが、前記自動操向制御で
は圃面上へのハフ値の換算に多くの計算を必要とするの
で、本実施例ではファジー制御の手法を用い目標操舵角
を算出するための操向操舵量を推論し自動操向すること
とした。

いま最新の設定タイミングＴ、のときのハフ値をρ、い
その角度をθ１２．最新より前の設定タイミングＴ２の
ときのハフ値ρ、！、その角度をθＬ２ハフ値の差（ρ
、−ρ、２）をΔρ、角度の差（θ、１−θ、２）をΔ
θ、操向操作指示量をＳとすると以下のとおり１８の制
御ルールを操向制御部５０に設定している。

■ρ、が大きく右でΔρがＯであればＳは小さく左に切
る。

■ρ、が大きく左でΔρが０であればＳは小さく右にき
る。

■ρＬ１が小さく右でΔρも小さく右であればＳは大き
く左に切る。

■ρＬ１が小さく左でΔρも小さく左であればＳは大き
く右に切る。

■ρｔ１がＯでΔρが大きく右であればＳは小さく左に
切る。

■ρ□が０でΔρが大きく左であればＳは小さく右に切
る。

■ρ。が小さく右でΔρが小さく左であればＳは直進と
する。

■ρ□が小さく左でΔρが小さく右であればＳは直進と
する。

■ρ、１がＯでΔρもＯであればＳは直進とする。

０θ２．が大きく左でΔθが０であればＳは小さく右に
切る。

０θＬ１が大きく右でΔθがＯであればＳは小さく左に
切る。

０θ、Ｉが小さく左でΔθも小さく左であればＳは大き
く右に切る。

［相］θｔ１が小さく右でΔθも小さく右であればＳは
大きく左に切る。

［相］θｔ１が０でΔθが大きく左であればＳは小さく
右に切る。

■θｔｌがＯでΔθが大きく右であればＳは小さく左に
切る。

［相］θ、Ｉが小さく左でΔθが小さく右であればＳは
直進とする。

Ｏθ、Ｉが小さ（右でΔθが小さく左であればＳは直進
とする。

［相］θ１＋がＯでΔθも０であればＳは直進とする。

次にハフ値ρ、、角度θ、、夫々のΔρ、Δθ。

操向操作指示３１ｓの値を下記表により重みづけする。

第１表はハフ値ρ１７．第２表は角度θ、、第３表はハ
フ値の差Δρ、第４表は角度の差Δθ及び第５表は操向
操作指示量Ｓの夫々の値と操向量と重みづけ量との関係
を示している。

（以　下　余　白） （以　下　余　白） いま１例として ρＬ２＝３　ρｔ＋＝４　　θｔｚ　＝　　Ｉ　Ｘ　１
　／　３０（ｒａｄ）θｔ＋　＝　　２　Ｘ　１　／　
３０（ｒａｄ）　　とするとΔρ＝１　Δθ＝　　Ｉ　
Ｘ　１　／３０（ｒａｄ）となる。これを前述の制御ル
ールにあてはめると、制御ルール■、■、■が成立する
。

第１１図は操向操作指示量の推論手順を示すグラフであ
り、縦軸に重みづけの値を、また横軸に操向操作指示量
をとっている。

また制御ルール■の場合のグラフを第１１図（ａ）に、
制御ルール■の場合のグラフを第１１図（ｂ）に、制御
ルール■の場合のグラフを第１１図（ｃ）に、そして推
論結果の合成を第１１図（ｄ）に示している。

ＩＩ　ｉＢルール■ではρ、が“大きく右゛なので第−
表よりρ５．＝４のとき、重みづけ値Ｗは８となる。

また第三表よりΔρ＝　　Ｉ　Ｘ　１　／３０（ｒａｄ
）のとき重みづけ値Ｗは７となる。この２つの重みづけ
値ｗ、　ｗの小さい方の重みづけ値をｗ＝７を最大値と
し第５表の操向操作指示１ｓが“小さく左“の場合のＸ
軸と重みづけ値Ｗとで閉じられた図形を求める（第１１
図（ａ）参照）制御ルール■では同様に、第２表にて重
みづけ値ｗ＝３、第４表にて重みづけ値ｗ＝７が求めら
れ、その小さい方の重みけづけ値ｗ＝３を最大値として
第５表の操向操作指示１ｓが“小さく左“の場合の同様
の図形を求める（第１１図（ｂ）参照）。

制御ルール０も同様に第２表、第４表より小さい重みづ
け値ｗ＝７を求め、第５表の操向操作指示量Ｓの図形を
求める（第１１図（ｃ）参照）。

次に得られた３個の図形を重ね合わせ、重ね合わせてで
きた図形の重心位置を求めることにより（第１１図（ｄ
）参照）、操向操作指示量Ｓを算出する。この例の場合
、操向操作指示量Ｓは２．２６となる。

得られた操向操作指示１ｓを操舵角データＺに変換し、
操舵角データＺと前記ディジタルデータＤとを比較し、
その差Ｕ　（Ｕ＝Ｚ−Ｄ）に応じて操向制御部５０の出
カポ−Ｆｂ＋又はｂ２にハイレベル出力を与え、ソレノ
イドＳＲ又は同Ｓｒを励磁し自動操向する。前記操向操
作指示量Ｓが正のとき左に、負のとき右に操向するよう
に設定しており、また前記ディジタルデータＤは直進に
対して右に操向されているときは負、左に操向している
ときは正としているので、前記差Ｕが正のとき（又は負
のとき）は出力ポートｂｌ　（又はｂｚ）がハイレベル
出力され、ソレノイドＳＮ　　（又はＳｒ）が励磁され
、走行機体Ａは左に（又は右に）操向制御されることに
なる。そしてこの自動操向制御が各設定タイミング毎に
行なわれる。

このように、本実施例においては、２値化演算部２２６
にて２値化された画素と所定距離を有する画素を抽出し
てハフ変換しているので、苗株の直線成分、ノイズ等に
よる画素等の影響を受けずに精度の高い直線近似か可能
となる。

一方、前記２値化演算部２２５により、２値化が不能の
場合、又は画素抽出部２２６にて画素が抽出不能の場合
、操向制御部５０は、その制御動作を直ちに停止すると
共に、出力ポートｂｓ、ｂｉをハイレベルとして、警報
ランプ６４を点灯させ、警報ブザ６５を鳴動させて作業
者に自動操向が不可能であることを報知する。

また操向制御部５０は、前述の如き制御動作を行ってい
る間にその入力ポートａｈのレベルを常時監視しており
、該入力ポートａｈがハイレベルに転じた場合には、作
業者によりハンドル１５の手動操作がなされたと判断し
、この操作による操舵を優先すべく、操向制御動作を直
ちに停止する。そしてこの停止は、ハンドルＩ５の操作
が終了し、前記人力ボートａｂがローレベルに復帰して
から所定時間経過後に解除され、これ以後、操向制御部
５０は前述の制御動作を継続して行う。

尚本実施例では苗列撮像装置としてカラービデオカメラ
を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、苗株を
検出でき、それを２値化できる撮像装置であれば何でも
よい。

また本実施例では過去のタイミングの線分の計数値を直
前のタイミングの線分の計数値としているが、本発明は
これに限るものではなく、過去のタイミングは過去であ
れば直前でなくてもよく、また線分の数は過去の移動平
均でもよい。

さらに本実施例では基準位置を撮像範囲の進行方向の中
心線とし、ハフ値及びその角度を撮像範囲の中心点から
求めたが、本発明はこれに限るものではな（、その基準
位置は１最像範囲であればどこでもよく、ハフ値及び角
度を求める点も撮像範囲であればどこでもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明装置においては、縦横２５６
　Ｘ　２５６画素の画像のうち、３２　Ｘ　３２画素を
走査して２値化し、２値化された画素のうち所定範囲の
画素間距離を有する画素を抽出し、その画素を結ぶ線分
の計数値が小さいか、又はその変化が大きい場合、苗列
の一部が走査線の間にかくれ、見失なったとみなし走査
する画素を機体の進行方向と直交する方向に所定値シフ
トするので、再度苗列を検出できると共に、広い視野の
画像にあっても、苗列を瞬時に検出可能となり、操向精
度が向上する優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明装置を装備した乗用田植機の側面図、第２図はその
平面図、第３図は苗列撮像装置の拡大側面図、第４図は
その平面図、第５図は作業選択レバの操作位置説明のた
めの平面図、第６図は前輪の操舵機構の模式的平面図、
第７図は本発明装置の構成を示すブロック図、第８図は
画像処理部の構成を示すブロック図、第９図は画像処理
部の制御内容を示すフローチャート、第１０図は撮像範
囲内の２値化された画像を示す模式図、第１１図は操向
操作指示量の推論手順を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、植付け済の苗株の列条に倣い自動操向する移植機の
   自動操向装置において、 前記苗株の列条を撮像する苗列撮像装置と、該苗列撮像
   装置にて撮像された画像を時系列的に所定画素毎に走査
   し、抽出する２値化手段と、 ２値化された画素のうち所定範囲の画素間距離を有する
   画素を抽出する手段と、 該手段により抽出された画素を結ぶ線分を計数し、この
   計数値が第１設定値より小さい場合、又は前記計数値と
   過去の計数値との差が第２設定値より大きい場合に、走
   査する画素を機体の進行方向と直交する方向に所定値シ
   フトする手段と、 抽出された画素を夫々結ぶ線分により前記苗株の列条の
   近似直線を計算する手段と、 該手段により計算された前記苗株の列条の近似直線に倣
   い自動操向する手段と を具備することを特徴とする移植機の自動操向装置。