JPH01319878A - Crop line detecting device - Google Patents
Crop line detecting deviceInfo
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- JPH01319878A JPH01319878A JP63153891A JP15389188A JPH01319878A JP H01319878 A JPH01319878 A JP H01319878A JP 63153891 A JP63153891 A JP 63153891A JP 15389188 A JP15389188 A JP 15389188A JP H01319878 A JPH01319878 A JP H01319878A
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Landscapes
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、列状に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、前記作物の色に対応する特定色領域
を抽出する特定色領域抽出手段と、その特定色領域抽出
手段の情報に基づいて、前記特定色領域を結ぶ線分を直
線近似する情報を求める直線演算手段とが設けられてい
る作物列検出装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is based on an imaging means for imaging a predetermined range of a field scene including a plurality of crops arranged in a row, and image information captured by the imaging means. , a specific color area extraction means for extracting a specific color area corresponding to the color of the crop, and a linear operation for obtaining information for linearly approximating a line segment connecting the specific color area based on the information of the specific color area extraction means. The present invention relates to a crop row detection device comprising means for detecting crop rows.
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植え付は苗
列に沿って自動走行させるための制御情報等として用い
るために、作物の色に対応する特定色領域を結ぶ線分を
直線近似する情報を求めるようにしたものである。This type of crop row detection device described above is used, for example, when planting seedlings as crops in a field at set intervals in units of plants, such as with a rice transplanter, the machine is aligned in the direction of movement of the machine and the planting is done in the seedling row. In order to use this as control information for automatically traveling along the crop, information is obtained by linearly approximating a line segment connecting specific color areas corresponding to the color of the crop.
ところで、従来では、抽出された特定色領域の大きさに
拘わらず、それら特定色領域を単に結ぶ線分を求めるよ
うにしていた(本出願人が先に提案した特願昭60−2
02688号参照)。By the way, in the past, regardless of the size of the extracted specific color areas, line segments that simply connect the specific color areas were found (see Japanese Patent Application No. 60-2, which the present applicant previously proposed).
(See No. 02688).
しかしながら、画像処理においては、撮像画像情報を設
定画素密度に基づいて二次元方向に量子化することにな
るため、作物の色に対応する特定色領域は、画像上にお
ける作物の大きさに対応した複数個の画素によって形成
されことになる。However, in image processing, captured image information is quantized in two-dimensional directions based on the set pixel density, so the specific color area corresponding to the color of the crop is It is formed by a plurality of pixels.
従って、上記従来のように、それら複数個の画素によっ
て形成される特定色領域を単に結ぶ線分を求めるように
させると、その線分に対応する直線が通る画像上の位置
は、特定色領域の大きさに対応した誤差が生じることに
なる。Therefore, if the line segment that simply connects the specific color area formed by the plurality of pixels is found as in the above conventional method, the position on the image where the straight line corresponding to that line segment passes will be in the specific color area. An error corresponding to the size of will occur.
又、例えば、ハフ変換等を利用して直線近似させる場合
には、ハフ変換処理の対象となる画素数つまり画像情報
量が多くなって、直線近似する情報を求めるための演算
時間が長くなり、例えば、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
いる場合には、制御遅れが大きくなる不利がある。For example, when performing linear approximation using Hough transform, etc., the number of pixels to be subjected to Hough transform processing, that is, the amount of image information increases, and the calculation time to obtain information to be linearly approximated becomes longer. For example, when the obtained information is used as steering control information for automatically driving a working vehicle along crop rows, there is a disadvantage that control delay becomes large.
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、求める近似直線の精度を向上させることにあ
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to improve the accuracy of the approximate straight line to be obtained.
本発明による作物列検出装置は、列状に並ぶ複数個の作
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、前記作物の色
に対応する特定色領域を抽出する特定色領域抽出手段と
、その特定色領域抽出手段の情報に基づいて、前記特定
色領域を結ぶ線分を直線近似する情報を求める直線演算
手段とが設けられているものであって、その特徴構成は
、前記特定色領域の画像上における位置を代表する前記
特定色領域内の一点の位置情報を求める代表点抽出手段
が設けられ、前記直線演算手段は、前記代表点抽出手段
の情報に基づいて、前記線分を直線近似する情報を求め
るように構成されている点にある。The crop row detection device according to the present invention includes an imaging means for imaging a field scene in a predetermined range including a plurality of crops arranged in rows, and an identification corresponding to the color of the crop based on image information captured by the imaging means. A specific color region extracting means for extracting a color region, and a straight line calculation means for obtaining information for linearly approximating a line segment connecting the specific color regions based on the information of the specific color region extracting means. The characteristic configuration is that representative point extraction means is provided for obtaining positional information of a point within the specific color area that is representative of the position of the specific color area on the image, and the linear calculation means is configured to extract the representative point. The present invention is configured to obtain information for linearly approximating the line segment based on the information of the means.
〔作 用]
つまり、抽出された特定色領域毎に、その特定色領域内
における一点を作物の位置を代表する情報として求め、
特定色領域を代表する各−点を結ぶ線分を直線近似させ
るのである。[Operation] In other words, for each specific color area extracted, one point within that specific color area is determined as information representing the position of the crop,
Line segments connecting each point representing a specific color area are approximated as a straight line.
尚、特定色領域内の一点の位置情報としては、特定色領
域の画像上における重心の位置等の幾何学的特徴点や、
画像処理における縮小処理によって一画素分の大きさに
縮小した特定色領域等を用いることができる。又、直線
演算手段としては、請求項2に示すように、ハフ変換を
用いることができる。Note that the positional information of one point within the specific color area may include a geometric feature point such as the position of the center of gravity on the image of the specific color area,
It is possible to use a specific color area or the like that has been reduced to the size of one pixel by reduction processing in image processing. Further, as the linear calculation means, Hough transform can be used as shown in claim 2.
従って、作物に対応する特定色領域を代表する一点の位
置情報に基づいて、特定色領域を結ぶ線分を直線近似さ
せるので、抽出された特定色領域の大きさによって、直
線近似した情報に誤差が生じないようにできると共に、
直線近似のための情報量を減少できるので、高速処理で
きるに至った。Therefore, since the line segment connecting the specific color areas is approximated as a straight line based on the positional information of a single point representing the specific color area corresponding to the crop, there may be errors in the linear approximation information depending on the size of the extracted specific color area. can be prevented from occurring, and
Since the amount of information for linear approximation can be reduced, high-speed processing has become possible.
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。Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a device for detecting the position of a row of seedlings planted in a field by a rice transplanter will be described based on the drawings.
第7図及び第8図に示すように、前輪(IF)及び後輪
(IR)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、苗植え付は装置(2)が昇降自在
に設けられ、その苗植え付は装置(2)にて植え付けら
れた列状に並ぶ複数個の作物としての複数個の既植苗(
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(S I )が、前記機体
(V)の前方側に設けられている。As shown in Figures 7 and 8, a device (2) for planting seedlings is installed at the rear of the fuselage (V), which is configured so that both the front wheels (IF) and the rear wheels (IR) can be freely steered. It is installed so that it can be raised and lowered freely, and the seedlings are planted using the device (2), which is used to plant a plurality of already planted seedlings (as a plurality of crops lined up in rows).
A color image sensor (S I ) serving as an imaging means for capturing an image of a predetermined range of agricultural scenes including T) is provided on the front side of the body (V).
そして、詳しくは後述するが、前記イメージセンサ(S
l)の撮像情報に基づいて、前記機体(ν)が機体進行
方向に並ぶ前記既植苗(T)の列に沿って自動走行する
ように操向制御することになる。As will be described in detail later, the image sensor (S
Based on the imaging information in l), steering control is performed so that the aircraft (v) automatically travels along the rows of the planted seedlings (T) lined up in the aircraft traveling direction.
前記イメージセンサ(Sl)の取り付は構造について説
明すれば、前記機体(V)の横外側方に向かって突出さ
れた支持部材(4)の先端部に、前記機体(V)に対し
て機体構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、その既植苗列に
対応する走行基準線(La)が、前記イメージセンサ(
Sυの撮像視野の中央を前後方向に通る状態となるよう
にしである。In terms of structure, the image sensor (Sl) is attached to the tip of the support member (4) that protrudes laterally outward of the fuselage (V). It is installed so as to image the row of already planted seedlings adjacent to the outside of the plant from diagonally above. In other words, in a state where the aircraft (V) is properly aligned with a row of a plurality of already planted seedlings (T) lined up along the traveling direction of the aircraft, the travel reference line (La) corresponding to the row of already planted seedlings is , the image sensor (
It is arranged so that it passes through the center of the imaging field of view of Sυ in the front-back direction.
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)の撮像情報
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、詳しくは後述するが
、前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に基づいて、
一つの作業行程の終端部に達したか否かが判別され、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。Then, a plurality of work strokes from one end of the field to the other end are set in parallel to the width direction of the machine, and in each work stroke, based on the imaging information of the image sensor (S1), the The steering will be controlled so that it automatically travels along the rows of already planted seedlings. However, as will be described in detail later, based on the imaging information of the image sensor (S1),
It is determined whether or not the end of one work stroke has been reached, and as the end is reached, the direction is changed 180 degrees toward the start of the next work stroke adjacent to that work stroke,
It will automatically turn.
従って、前記機体(V)は、−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、
詳述はしないが、前記イメージセンサ(Sl)は、機体
(V)の左右夫々に各−個が設けられ、使用する側のセ
ンサを一行程毎に左右切り換えることになる。Therefore, each time the machine (V) travels in the -stroke, the direction of travel with respect to the field is reversed, and the position of the planted seedlings (T) with respect to the machine (V) is reversed left and right.
Although not described in detail, the image sensors (Sl) are provided on each of the left and right sides of the fuselage (V), and the sensor to be used is switched from left to right for each stroke.
前記機体(V)の構成について説明すれば、第1図に示
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(IF)及び前記後輪(IR)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(R1)が設けら
れ、そして、その変速状態検出用ボテンシッメータ(R
1)の検出上方に基づいて、変速用電動モータ(6)を
駆動するように構成されている。To explain the configuration of the aircraft (V), as shown in FIG. 1, the output of the engine (E) is transmitted to each of the front wheels (IF) and the rear wheels (IR) via a transmission (5). A potentiometer (R1) for detecting a shift state is provided so that the shift operation state of the transmission device (5) corresponds to a preset traveling speed. Botensimeter (R
The transmission electric motor (6) is configured to be driven based on the detected upper part (1).
又、前記前輪(IF)及び前記後輪(IR)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(R1)、(Rz)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 wheels (IF) and the rear wheels (IR) are configured to be operated by power steering separately by hydraulic cylinders (7F) and (7R), respectively, and a steering angle detection system linked to the steering operation of the wheels is configured. The electromagnetically operated control valves (8F) and (8R) that operate the hydraulic cylinders (7F) and (7R) are driven so that the steering angle detected by the potentiometers (R1) and (Rz) becomes the target steering angle. It is configured as follows.
従って、前記前輪(IF)及び前記後輪(IR)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(IF)及び前記後輪(IR)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(
IF)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。Therefore, there is a parallel steering type in which the front wheels (IF) and the rear wheels (IR) are steered in the same phase and at the same angle, and a type in which the front wheels (IF) and the rear wheels (IR) are steered in opposite phases and at the same angle. 4-wheel steering type, and the front wheels (
It is possible to select and use three types of steering types, including a two-wheel steering type that changes the direction of only the IF).
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、一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。However, when automatically steering based on the imaging information of the image sensor (S1), the two-wheel steering method is used, and when one work process is completed and the next work process is completed, the above-mentioned two-wheel steering method is used. Four-wheel steering type and parallel steering type are now used.
尚、第1図中、(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。In FIG. 1, (S2) is a distance sensor for detecting the traveling distance based on the output rotation speed of the transmission (5).
次に、前記イメージセンサ(Sl)の撮像情報に基づい
て、前記既植苗列に対応する線分を直線近似する情報を
得るための制御構成について説明する。Next, a control configuration for obtaining information for linearly approximating a line segment corresponding to the already planted seedling row based on the imaging information of the image sensor (Sl) will be described.
第1図に示すように、前記イメージセンサ(S1)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)に対応する特定色領域(Ta)を抽出するように構
成されている。As shown in FIG. 1, the image sensor (S1) is
It is configured to output the three primary color information (R), (G), and (B) separately, and the green information (G) includes the color component of the seedling (T) but does not include the color component of the seedling (T). By subtracting the blue information (B) and binarizing it, the seedling (
It is configured to extract a specific color area (Ta) corresponding to color T).
説明を加えれば、前記緑色情報(G)から前記青色情報
(El)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闇値に基づいて2値化して前記特
定色領域(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(32X32画素/1画面
に設定しである)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
憶された情報に基づいて前記特定色領域(Ta)を結ぶ
線分を直線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。To explain, a subtracter (9) subtracts the blue information (El) from the green information (G) in an analog signal state.
, the output of the subtractor (9) is binarized based on a preset darkness value corresponding to the color of the seedling (T) to obtain binarized information corresponding to the specific color area (Ta). A comparator (10) for outputting, an image memory (11) for storing the output signal of the comparator (10) as image information corresponding to a preset pixel density (set to 32×32 pixels/one screen), and Based on the information stored in the image memory (11), information for linearly approximating the line segment connecting the specific color area (Ta) is obtained, and the control device (12) using a microcomputer performs travel control based on the information. ) are provided.
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)の色に対応する特定色
領域(Ta)を抽出する特定色領域抽出手段(100)
に対応することになり、そして、前記制御装置(12)
を利用して、前記特定色領域(Ta)を結ぶ線分(L)
を直線近似する情報を求める直線演算手段(101)、
及び、前記特定色領域(Ta)の画像上における位置を
代表する前記特定色領域(Ta)内の一点の位置情報を
求める代表点抽出手段(102)の夫々が構成されるこ
とになる。That is, the subtracter (9) and the comparator (10
) extracts a specific color area (Ta) corresponding to the color of the seedling (T) as a crop (100);
and the control device (12)
A line segment (L) connecting the specific color area (Ta) is created using
linear calculation means (101) for obtaining information for linear approximation of
Further, representative point extraction means (102) for obtaining positional information of a point within the specific color area (Ta) representing the position of the specific color area (Ta) on the image are configured.
次に、第2図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.
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(Sl)による撮像処理が
実行されて、前記特定色抽出手段(100)によって前
記苗(T)に対応する特定色領域(Ta)が抽出される
ことになる。Every time the aircraft (V) travels a set distance or every set time, the image sensor (Sl) performs imaging processing, and the specific color extraction means (100) corresponds to the seedling (T). A specific color area (Ta) is extracted.
前記特定色領域(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
I静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録色情報(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。To explain the extraction of the specific color area (Ta), since the color of the seedling (T) is greenish, if we focus on the green information (G) of the three primary color information obtained by statically imaging the field scene, , the value corresponding to the pixel that imaged the seedling (T) is larger than the value of the pixel that imaged other parts such as the mud surface of the field. However, since almost all natural light is reflected on the water surface, the reflected light contains all color components. Therefore, the value of the pre-recorded color information (G) corresponding to the pixel that imaged the water surface is larger than the value of the pixel that imaged other parts, similar to the pixel that imaged the seedling (T).
但し、前記苗(T)は緑色系であり、且つ、泥面ば褐色
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。However, since the seedling (T) is green in color and its muddy surface is brown or gray, the value of the blue component included in its color components is low.
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金色成分を含
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。In other words, if we focus on the blue information (B) of the three primary color information captured in the image of the field scene, the value of the pixel that captured the water surface will be large because the reflected light from the water surface contains a golden component, but the value of the pixel that captured the water surface will be large. ) or the pixel that captured the mud surface will have a small value.
そこで、前記録色情報(B)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
を設定闇値に基づいて2値化すると、前記苗(T)のみ
に対応した画像情報つまり前記特定色領域(Ta)に対
応する情報を抽出できるのである(第3図(イ)、([
1)参照)。Therefore, when the blue information (B) is subtracted from the previously recorded color information (B), only the value of the pixel corresponding to the seedling (T) becomes larger than the value of the pixel that captured the other part, and the subtracted value If it is binarized based on the set darkness value, it is possible to extract image information corresponding only to the seedling (T), that is, information corresponding to the specific color area (Ta) (Fig. 3 (a), ([
1)).
次に、前記画像メモリ(11)の記憶情報に基づいて、
前記複数個の苗(T)に対応する特定色領域(Ta)の
夫々をラベリング処理して、それら各特定色領域(Ta
)夫々の重心(P)(第3図(0) 、 (ハ)参照)
の画像上における位置を、各特定色領域(Ta)を代表
する一点の位置情報として求めることになる。Next, based on the information stored in the image memory (11),
Each of the specific color areas (Ta) corresponding to the plurality of seedlings (T) is labeled, and each of the specific color areas (Ta) is labeled.
) respective centers of gravity (P) (see Figure 3 (0) and (c))
The position on the image is determined as position information of one point representing each specific color area (Ta).
つまり、この各特定色領域(Ta)夫々の重心(P)の
画像上における位置を求める処理が、代表点抽出手段(
102)に対応することになる。In other words, the process of determining the position of the center of gravity (P) of each specific color area (Ta) on the image is performed by the representative point extraction means (
102).
そして、前記代表点抽出手段(102)によって求めら
れた各特定領域(Ta)を代表する重心(P)同士を結
ぶ線分を、ハフ変換処理によって直線近似することにな
る。Then, a line segment connecting the centroids (P) representing each specific area (Ta) found by the representative point extracting means (102) is linearly approximated by Hough transform processing.
但し、前記苗(T)は機体横幅方向に複数列が同時に植
え付けられるようになっていることから、前記イメージ
センサ(Sl)の撮像画像には、前後方向に設定植え付
は間隔で且つ機体横幅方向にも設定植え付は間隔で格子
状に並ぶ複数個の苗(T)に対応する複数個の特定色領
域(Ta)が存在する状態となる。However, since the seedlings (T) are planted in multiple rows at the same time in the width direction of the aircraft, the image captured by the image sensor (Sl) shows that the seedlings (T) are set at intervals in the front and back direction and are planted at intervals in the width direction of the aircraft. Also in the direction of planting, a plurality of specific color areas (Ta) corresponding to a plurality of seedlings (T) are arranged in a grid pattern at intervals.
そこで、詳述はしないが、前記機体(V)に対して最も
未植側に位置する既植苗(T)が左右何れの側に位置す
る状態で走行しているかに基づいて、撮像視野(八)内
において最も未植側に位置する特定色領域(Ta)の重
心(P)のみをハフ変換の対象として処理することにな
る。Therefore, although it will not be described in detail, the imaging field of view (eighth ), only the center of gravity (P) of the specific color area (Ta) located furthest to the unpopulated side will be processed as a Hough transform target.
ハフ変換について説明すれば、第6図に示すように、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、前記各特定領域(T
a)の重心(P)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、原点っ
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ことになる。To explain the Hough transform, as shown in FIG. 6, each of the specific regions (T
a) A plurality of straight lines passing through the center of gravity (P) are set at a plurality of inclinations (θ) in advance in a range of 0 to 180 degrees with respect to the X axis based on the following formula (i), Distance from the center of the screen corresponding to the origin or the center of the imaging field of view (ρ)
It is required as a combination of
p = x−srnθ+y−cosθ = −(i )
そして、一つの画素について1.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、抽出された全画素つまり前記
各特定領域の重心(P)の夫々を通る複数種の直線の頻
度を、各重心(P)に対応する全画素毎に計数すること
になる。p = x-srnθ+y-cosθ = −(i)
For each pixel, 1. After repeating the process of adding two-dimensional histograms for counting the frequency of each straight line until the value of the slope (θ) set in the plurality of stages reaches 180 degrees, all the extracted pixels, that is, the The frequency of a plurality of types of straight lines passing through each of the centroids (P) of each specific region is counted for each pixel corresponding to each centroid (P).
全特定色領域(Ta)の重心(P)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)(第6図参照)を決定し、その直
線(Lx)を、前記イメージセンサ(S1)の描像面に
おいて前記既植苗(T)を結ぶ線分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 straight lines with respect to the center of gravity (P) of all specific color areas (Ta) is completed, the combination of the slope (θ) and the distance (ρ) that results in the maximum frequency is determined from the values added to the two-dimensional histogram. By determining the maximum frequency, one straight line (Lx) (see Fig. 6) is determined, and that straight line (Lx) is connected to the already planted seedlings (T) on the imaging surface of the image sensor (S1). This information is obtained by approximating the line segment to a straight line.
次に、前記描像面における直、viI(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)(第4図及び第6図参照)とに基づいて、地表面に
おける直線(L)の情報に変換する。Next, the straight line viI (Lx) on the image plane is determined based on the stored information of the shape and size of the imaging field of view (A) of the image sensor (S1) on the ground surface measured in advance, and the straight line (Lx) of the maximum frequency. The position of the pixel (a, b,
c) (see FIGS. 4 and 6), the information is converted into information about a straight line (L) on the ground surface.
すなわち、第4図に示すように、前記撮像視野(八)の
横幅方向中央を前後方向に通る前記操向基準線(L)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。That is, as shown in FIG. 4, the inclination (ψ) with respect to the steering reference line (L) passing through the center of the width direction of the imaging field of view (8) in the front-rear direction and the position (δ) in the width direction This will be converted into information about a straight line (L) on the ground surface, which is set as a value.
説明を加えれば、前記既植苗(T)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2辺の長さく1 1)、(j23□)、画面中央
(x=16.y=0となる画素位置)における前記撮像
視野(八)の横幅方向での長さ(Lh)、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。To explain, the imaging field of view (A) is in a direction intersecting a straight line (L) corresponding to a line segment connecting the already planted seedlings (T).
The length of the two front and rear sides of , the distances (h) between the front and rear sides are measured in advance and stored in the control device (12).
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(Xl、X3□)と、前記直線(Lx)が画
面中央を通るX軸に交差する画素位置(c)のX座標の
値(Xl6)とを、上記(i)式を変形した下記(ii
)式から求める。Then, the position where the straight line (Lx) on the imaging plane intersects the X axis corresponding to the front and back two sides of the imaging field of view (A) is the pixel position (a, b) (y・16.y・−16). ) and the X coordinate value (Xl6) of the pixel position (c) where the straight line (Lx) intersects the X-axis passing through the center of the screen using the above formula (i). The following (ii
) is obtained from the formula.
COSθ
但し、Yiは、夫々16,0.−16を代入することに
なる。COSθ However, Yi is 16 and 0, respectively. -16 will be substituted.
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)に対する傾き(ψ)と、横幅方
向での位置(δ)とを求め、求めた傾き(ψ)と位置(
δ)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 value on the X axis determined by the above equation (ii), from the following equation (iii) and (iv),
The slope (ψ) with respect to the running reference line (La) and the position (δ) in the width direction are determined, and the calculated slope (ψ) and position (
δ) is calculated as the positional information of the straight line (L) corresponding to the row of planted seedlings on the ground surface.
つまり、ハフ変換を利用して、前記代表点抽出手段(1
02)によって抽出された各特定色領域(Ta)の重心
(P)を結ぶ線分を直線近似した情報、すなわち前記走
行基準線(La)に対する傾き(ψ)と横幅方向での位
置(δ)とを求める処理が、直線演算手段(101)に
対応することになる。In other words, the representative point extraction means (1
Information obtained by linearly approximating the line segment connecting the center of gravity (P) of each specific color area (Ta) extracted by 02), that is, the inclination (ψ) and position (δ) in the width direction with respect to the traveling reference line (La). The process of obtaining the above corresponds to the linear calculation means (101).
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, the above-mentioned aircraft (V) is arranged in the direction of movement of the aircraft (
In the steering control for automatically traveling along the row T), two wheels are set so that both the inclination (ψ) with respect to the traveling reference line (La) and the position (δ) in the width direction approach zero.
It will be steered using wheel steering.
尚、前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に基づいて
、作業行程の終端部に達したか否かを判別させる場合に
は、第5図に示すように、機体横幅方向に並ぶ複数個の
苗(T)に対応する前記特定色領域(Ta)の重心(P
)の夫々を機体横幅方向に結ぶ線分を直線近似すること
になり、そして、その直線近似した直線(L)の撮像視
野(A)の左右両端部夫々での画面中央を機体横幅方向
に通る基準線(Lb)に対する距離(p1)、 (pg
)の値を、作業行程終端部までの距離に対応する位置情
報として求めることになる。In addition, when determining whether or not the end of the work process has been reached based on the imaging information of the image sensor (S1), as shown in FIG. The center of gravity (P) of the specific color area (Ta) corresponding to (T)
) in the aircraft width direction is approximated as a straight line, and the straight line (L) that is the linear approximation passes through the center of the screen at both left and right ends of the imaging field of view (A) in the aircraft width direction. Distance (p1) to the reference line (Lb), (pg
) is obtained as position information corresponding to the distance to the end of the work process.
つまり、作業行程終端部において機体横幅方向に並ぶ既
植苗(T)の列は、前記X軸方向に向かう直線として検
出されることから、前記ハフ変換の処理において最大頻
度となる直線(Lx)が画面の左右両端部を通る位置(
a) 、 (b)に対応することになり、従って、作業
行程終端部の位置は、地表面における前記撮像視野(A
)の前後方向中央を通る基準線(Lb)に対する左右両
端部での距1(PI)、 (h)の値に基づいて判別す
ることができるのである。In other words, since the row of already planted seedlings (T) lined up in the width direction of the machine at the end of the working stroke is detected as a straight line heading in the X-axis direction, the straight line (Lx) that has the maximum frequency in the Hough transform process is The position that passes through both the left and right edges of the screen (
a) and (b). Therefore, the position of the end of the working process is within the imaging field of view (A) on the ground surface.
) can be determined based on the values of the distance 1 (PI) and (h) at both left and right ends with respect to the reference line (Lb) passing through the center in the front-rear direction.
前記操向制御について説明すれば、前記走行基準線(L
a)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(IF)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
(IF)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(R3
)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。To explain the steering control, the driving reference line (L
Based on the values of the inclination (ψ) and the position (δ) in the width direction with respect to a), and the value of the current steering angle (φ) of the front wheel (IF), the above-mentioned A target steering angle (θf) for the front wheels (IF) is set, and a steering angle detection potentiometer (R3) for the front wheels is set.
control valve (8F) of the front wheel hydraulic cylinder (7F) so that the current steering angle (φ) detected at
will be driven.
θf−に1・δ+に2・ψ十によ・φ ・・・・・・(
V)尚、K+、Kg、Ksは、操向特性に応じて予め設
定された定数である。1 for θf−, 2 for δ+, 2 for ψ1, φ ・・・・・・(
V) Note that K+, Kg, and Ks are constants that are preset according to the steering characteristics.
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、前述の如く、前記撮像視野中央を横幅方
向に通る基準線(Lb)に対する前後方向での距離(p
I) 。If we explain the turn control for reaching the end of a working stroke and turning towards the starting end of the next working stroke,
As the traveling distance detected by the distance sensor (S2) exceeds the set distance set corresponding to the length of one work process, as described above, the distance sensor (S2) passes through the center of the imaging field of view in the width direction. Distance (p) in the front-back direction with respect to the reference line (Lb)
I).
(Pt)の夫々を求め、それらの値が予め設定した設定
値より小になるに伴って、作業行程終端部に達したと判
断させることになる。(Pt), and as these values become smaller than preset values, it is determined that the end of the work process has been reached.
そして、作業行程の終端部に達すると、前記苗植え付は
装置(2)による植え付は作業を中断して、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。When the end of the working process is reached, the seedling planting device (2) interrupts the planting operation and switches from the two-wheel steering type to the four-wheel steering type, and for a set time, By maintaining the maximum cutting angle, the direction is turned 180 degrees toward the next working stroke, and then by switching to the parallel steering type and maintaining the maximum cutting angle for a set time, the next working stroke is performed. The turn will be completed by correcting the aircraft's position in the width direction. After completing the turn, the two-wheel steering mode is restored and steering control is resumed in the next working stroke.
(別実流側)
上記実施例では、緑色情報(G)から青色情報(B)を
減算して設定闇値に基づいて2値化することにより、苗
(T)に対応する特定色領域(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特
定色領域(Ta)として抽出するようにしてもよく、特
定色領域抽出手段(100)の具体構成は、各種変更で
きる。(Separate actual flow side) In the above embodiment, by subtracting the blue information (B) from the green information (G) and binarizing it based on the set darkness value, the specific color area ( For example, the three primary color information (R)
, (G), and (B), the area whose ratio falls within a set ratio range corresponding to the color of the seedling (T) may be extracted as the specific color area (Ta). The specific configuration of the color area extracting means (100) can be modified in various ways.
又、上記実施例では、ハフ変換を利用して抽出した特定
色領域(Ta)を結ぶ線分を直線近似する情報を求めさ
せ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した情報を求めることもできるもの
であって、直線演算手段(101)の具体構成は、各種
変更できる。In addition, in the above embodiment, information for linearly approximating a line segment connecting specific color areas (Ta) extracted using Hough transform is obtained. It is also possible to obtain information approximated by a straight line, and the specific configuration of the straight line calculation means (101) can be changed in various ways.
又、上記実施例では、特定色領域(Ta)を代表する一
点の位置情報として、前記特定色領域(Ta)の重心(
P)の位置情報を用いた場合を例示したが、例えば、前
記特定色領域(Ta)を一画素分の大きさとなるまで縮
小して、その縮小された一画素の特定色領域(Ta)の
画像上における座標値を、特定色領域(Ta)を代表す
る一点の位置情報として用いるようにしてもよく、代表
点抽出手段(102)の具体構成は、各種変更できる。Furthermore, in the above embodiment, the center of gravity (
Although the case where the position information of P) is used is illustrated, for example, the specific color area (Ta) is reduced to the size of one pixel, and the specific color area (Ta) of the reduced one pixel is Coordinate values on the image may be used as positional information of a single point representing the specific color area (Ta), and the specific configuration of the representative point extracting means (102) can be modified in various ways.
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直線の情
報を、操向制御やターン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直線の情報を検出するだめの装
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
列に対応する近似直線の情報の利用形態は、各種変更で
きる。Furthermore, in the above embodiment, the present invention is applied to a device for automatically driving a rice transplanter along rows of seedlings planted in a field, and information on approximate straight lines corresponding to detected rows of crops is used to operate a rice transplanter. Although the case where the present invention is configured to be used as control information for direction control or turn control has been exemplified, the present invention can also be applied to a device for detecting information on approximate straight lines corresponding to various crop rows. The specific configuration of each part, such as the type of crops and the configuration of the traveling system of the aircraft, and the usage form of the information on the approximate straight line corresponding to the detected crop rows can be changed in various ways.
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。Incidentally, although reference numerals are written in the claims section for convenient comparison with the drawings, the present invention is not limited to the structure shown in the accompanying drawings.
図面は本発明に係る作物列検出装置の実施例を示し、第
1図は制御構成のブロック図、第2図は制御作動のフロ
ーチャート、第3図(イ)乃至(ハ)は画像処理の説明
図、第4図は地表面における撮像視野と機体前後方向に
向かう近似直線との関係を示す説明図、第5図は作業行
程終端部における撮像視野と機体横幅方向に向かう近似
直線との関係を示す説明図、第6図はハフ変換の説明図
、第7図は田植え機の概略平面図、第8図は同概略側面
図である。
(Sl)・・・・・・撮像手段、(T)・・・・・・作
物、(Ta)・・・・・・特定色領域、(L)・・・・
・・特定色領域を結ぶ線分、(100)・・・・・・特
定色領域抽出手段、(101)・旧・・直線演算手段、
(102)・・・・・・代表点抽出手段。The drawings show an embodiment of the crop row detection device according to the present invention, FIG. 1 is a block diagram of the control configuration, FIG. 2 is a flowchart of control operation, and FIGS. 3 (A) to (C) are explanations of image processing. Figure 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the imaging field of view on the ground surface and an approximate straight line that goes in the longitudinal direction of the aircraft, and Figure 5 shows the relationship between the imaging field of view at the end of the work stroke and an approximate straight line that goes in the width direction of the aircraft. FIG. 6 is an explanatory diagram of Hough transform, FIG. 7 is a schematic plan view of the rice transplanter, and FIG. 8 is a schematic side view of the same. (Sl)...imaging means, (T)...crops, (Ta)...specific color area, (L)...
...Line segment connecting specific color areas, (100)...Specific color area extraction means, (101) Old...Line line calculation means,
(102)...Representative point extraction means.
Claims (1)
場面を撮像する撮像手段(S_1)と、その撮像手段(
S_1)による撮像画像情報に基づいて、前記作物(T
)の色に対応する特定色領域(Ta)を抽出する特定色
領域抽出手段(100)と、その特定色領域抽出手段(
100)の情報に基づいて、前記特定色領域(Ta)を
結ぶ線分(L)を直線近似する情報を求める直線演算手
段(101)とが設けられている作物列検出装置であっ
て、前記特定色領域(Ta)の画像上における位置を代
表する前記特定色領域(Ta)内の一点の位置情報を求
める代表点抽出手段(102)が設けられ、前記直線演
算手段(101)は、前記代表点抽出手段(102)の
情報に基づいて、前記線分(L)を直線近似する情報を
求めるように構成されている作物列検出装置。 2、前記直線演算手段(101)は、ハフ変換によって
前記線分(L)を直線近似する情報を求めるように構成
されている請求項1記載の作物列検出装置。[Claims] 1. An imaging means (S_1) for imaging a predetermined range of field scenes including a plurality of crops (T) arranged in a row;
Based on the image information captured by S_1), the crop (T
); a specific color area extracting means (100) for extracting a specific color area (Ta) corresponding to the color of the color;
100), the crop row detection device is provided with a straight line calculation means (101) for obtaining information for linearly approximating a line segment (L) connecting the specific color area (Ta), based on the information of the above-mentioned Representative point extraction means (102) for obtaining positional information of a point within the specific color area (Ta) representing the position of the specific color area (Ta) on the image is provided, and the linear calculation means (101) A crop row detection device configured to obtain information for linearly approximating the line segment (L) based on information from a representative point extraction means (102). 2. The crop row detection device according to claim 1, wherein the linear calculation means (101) is configured to obtain information for linearly approximating the line segment (L) by Hough transform.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63153891A JPH01319878A (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Crop line detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63153891A JPH01319878A (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Crop line detecting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01319878A true JPH01319878A (en) | 1989-12-26 |
Family
ID=15572372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63153891A Pending JPH01319878A (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Crop line detecting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01319878A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1529428A1 (en) | 2003-11-06 | 2005-05-11 | Deere & Company | Method and system for automatic steering of an agricultural vehicle |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61207910A (en) * | 1985-03-13 | 1986-09-16 | Agency Of Ind Science & Technol | Attitude measuring instrument |
JPS6261509A (en) * | 1985-09-12 | 1987-03-18 | 株式会社クボタ | Adjacent seedling detector for rice planter |
-
1988
- 1988-06-21 JP JP63153891A patent/JPH01319878A/en active Pending
Patent Citations (2)
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US7400957B2 (en) | 2003-11-06 | 2008-07-15 | Deere & Company | Process and steering system for the automatic steering of an agricultural vehicle |
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