JPH02235115A - 作物検出用２値化装置 - 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］ 本発明は例えば田植機を自動操向により苗株を移植させ
てゆく場合に、倣いガイドとなる植付け済の苗列を検出
すべく、ビデオカメラ等を用いて苗株を撮像した画像を
２値化する作物２値化装置に関する。

〔従来技術〕

田植機においては、ビデオカメラを用いて植付け済の苗
列を過像し、その画像から苗列の方向及び機体との間隔
を検出し、これに倣って機体を自動操向させて移植させ
てゆく装置が開示されている（例えば特開昭６２−６１
５０９号公報等）。

このような装置にあっては、画像から苗株を抽出する場
合に画像情報を２値化するのが一般的であり、例えば画
像情報の緑色成分と青色成分との色差を演算し、この色
差の画像情報を設定闇値に基づいて２値化する回路を用
いた処理、又はコンピュータを用いた演算処理等がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、２値化を緑色成分と青色成分との色差レベル
によって闇値判別する回路は、苗株が緑色系をなし、水
面、又は泥面が背景として撮像されることに着目して苗
株を検出するのであるが、これを作物検出用の２値化装
置として捉えた場合、適用対象が田植機に限定されてし
まい、苗以外の他の作物を対象とした作業車輌には適用
不可能となり、汎用性に乏しいという問題がある。

一方、コンピュータによる演算処理では対象作物を限定
することなく、作物の色に応じた２値化が可能であるが
、２次元画像の演算処理に時間を要する為、自動操向時
の追従性が悪化する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、苗に
限らず、種々の作物を実時間で２値化し、認識すること
が可能な作物検出用２値化装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明に係る作物検出用２値化装置は、撮像情報から特
定色の作物をＬ’２識すべく、撮像信号から分離した赤
色，緑色及び青色の各成分信号を入力して２値化した映
像信号を出力する作物検出用２値化装置において、対象
作物の色に応じて前記成分信号の１つを選択する特定色
信号選択部と、該特定色信号選択部にて選択された成分
信号の前記赤色，緑色及び青色の成分信号全体に対する
割合を演算する演算部と、該演算部による前記割合に基
づいて、全ての成分信号、又は前記特定色信号選択部に
て選択された成分信号以外の２つの成分信号を出力する
出力部とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

撮像信号から分離された赤色，緑色及び青色の成分信号
の中から対象作物の色に応じて１つが選択されると、そ
れの成分信号全体に対する割合が演算される。

そうすると、出力部はこの割合に基づいて、対象作物で
あるか否かを判別する為に、対象作物と判定する場合は
全ての成分信号を出力し、対象作物でないと判定する場
合は選択された信号以外の２つの信号を出力する。

〔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図は本発明に係る作物検出用２値化装置（以下本
発明装置という）を装備し、自動操向を行うように構成
され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
しない主タラ・ソチ，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、走行機体八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１６，６，６、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！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｝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
！！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、数株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，１０ａ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、走行機体八
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、後輪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２ＬＬ．２１Ｒが固着してあり、該取付杆２
１Ｌ．２１Ｒの先端部には、苗列撮像装置２０Ｌ．２０
Ｒが取付けてある。第３図は苗列撮像装置２０ｔ，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ｉｆ２０Ｌ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
程度の苗株を撮像できるようシこその前後方向の取付角
度を設定され、その視野内にて撮像された画像を後述す
る画像処理部２２に伝達する。

ここで、苗列撮像装ｚ２ｏｔ，は、これのカラービデオ
カメラ２０Ｌａの撮像範囲の中心線Ｓ（以下、走行基準
線という）を今行程の自動操向による植え付け作業にお
いて目標となる前行程の最外側の苗列の列方向の中心線
と一致するように撮像した場合に、今行程で最も左側の
苗植装置６によって植え付けられる最左側の苗列と、前
行程で植え付けられた最外側の苗列との間隔が所定の間
隔、即ち苗植装置６．６．６によって同時に植え付けら
れる苗株同士の間隔になるようにセンサ取付杆２１Ｌの
走行機体Ａからの突出長を定めて取付けてある。

なお、これは走行機体Ａの右側に取付けられている苗列
撮像装置２ＯＲについても全く同様である。

走行機体Ａの後部には運転席ＯＳが設けてあり、該運転
席ＯＳ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１ｌが、また
運転席ＤＳの右側には、作業選択レハ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てある一方、走行機体Ａ
の上部に固設された案内板ｌ３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、該孔１４に沿って、これを前後方向又は左右方向に
回動操作し、所定の係正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、図示しない植付け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正させた場合
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１０が突出されると同時に、逆例の
マ一カＩＯ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
機体八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
と夫々連結させてある．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
機体八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
部に夫々係止してある。該方向切換弁４１は、４ボート
３位置切換式であり、運転席ＯＳ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
、前記スブール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４ｌ、動力部３から駆動力を伝達されて回転
する油圧ボンプＰ、及び４ポート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、油圧ボンブ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てあ
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、ナソク
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ｌ５が左方向に回動操作された場
合、方向切換弁４ｌを通過した圧油が操向シリンダ４０
の退人側油室に送給され、ピストン口・シド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Ｓ２（又はソ
レノイドＳｒ）が励磁された場合には、油圧ボンプＰか
らの圧油が、該弁■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、前記キングビン３１．３１の一方に、該ピン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４ｌ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）が配設してある。

さて、第７図は制御系のブロック図であり、第８図は本
発明装置の要旨である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の入カボートａ
Ｉ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は縦横夫々２５６画素の分解能を有し、本発明
に係る２値化ユニット２２５、マイクロプロセッサを用
いてなる画像処理ユニット２２７等を有しており、該画
像処理ユニット２２７の出力が操向制御部５０の入カボ
ートａｔに与えてある。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１
４ｃ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１０が突出された場合に、左右の苗
列撮像装置２ＯＬ，　２０Ｒを選択する選択スイッチ２
２１が切換わるようになっており、これによって選択さ
れる一方の苗列撮像装置のＮＴＳＣ方式のビデオカメラ
信号がＮＴＳＣデコーダからなるカメラ入力信号変換部
２２２に入力され、画素毎に赤色、緑色、青色の各色信
号Ｒ，　Ｇ，　Ｒに分離される。

カメラ入力信号変換部２２２は分離したＲ，Ｇ，Ｒの色
信号をＲＧＢ人力切換器２２３へ与えると共に、同期信
号を前記画像処理ユニット２２７へ与えている。

ＲＧＢ人力切換器２２３は、人力したＲ，Ｇ，Ｂの各色
信号を前記２値化ユニット２２５の各入力端子２２５ａ
．２２５ｂ．　２２５ｃのどれに与えるかを切換える機
能を有しており、この切換動作の指令は操自制御部５０
からの信号によってなされ、操向制御部５０の入カボー
トａ　，〜ａ４には、その為の切換スイッチ２３の切換
側端子２３Ｒ．　２３Ｇ．　２３Ｂが夫々接続してある
。

２値化ユニット２２５は内蔵するコンパレータに下記に
示す演算式（１）を設定してあり、入力端子２２５ａに
人力される信号ＩＮ−１の色を検出対象の作物に対応し
た色として２値化するようにしてある。

ＩＮ−１＞ｋ　（ＩＮ−１−１−ＩＮ−２＋ＩＮ−３）
・・・（１）ここで係数ｋの値はコンパレータ係数設定
ボリューム２２６にて０．２〜０．５の値が可変設定さ
れるようになっている。本実施例においては、苗株を検
出するので、切換スイッチ２３を緑色を注目色とする切
換側端子２３Ｇに接続することにより、ＩＮ−１がＧの
色信号となるようにＲ（Ｊ入力切換器２２３が切換えら
れると共に、ｋの最適な値として０．３８が定められる
。

さて、２値化ユニット２２５は入力信号ＩＮ−１　，　
ＩＮ−２，ＩＮ−３が上記（１）式を満足した場合は、
出力端子２２５ｄ．２２５ｅ．　２２５ｆからＯＵＴ−
１　（＝ＩＮ−１）　．　ＯＵＴ−２　（＝ＩＮ−２）
，ＯＵＴ−３　（　＝　ＩＮ−３）の各信号を、また、
上記（１）式を満足しない場合はＯＩＪＴ−１　（＝　
Ｏ）．　ＯＵＴ−２　（−ＪＮ−２），ＯＵＴ−３　（
＝ＩＮ−３）　ＯＵＴ−１の各信号を出力する。

即ち、注目色の信号ＩＮ−１以外の２つの信号ＩＮ−２
ＩＮ−３は演算結果にかかわらず、そのまま出力される
ようになっており、２値化ユニット２２５における２値
化が不十分な場合であっても、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの信号
を用いてソフトウエアによる画像処理を行え、その際、
不要なデータは除去されているのでソフトウエアによる
処理時間を短縮できるのである。

２値化ユニット２２５の出力信号ＯＵＴ−１　，　ＯＵ
Ｔ−２，　ＯＵＴ−３は、前記ＲＧＢ入力切換器２２３
と同構成のＲＧＢ出力切換器２２４に与えてあり、ＲＧ
Ｂ出力切換器２２４は、カメラ入力信号変換部２２２か
らの出力信号Ｐ，Ｇ，ＢがＲＧＢ人力切換器２２３によ
って切換えられて２値化ユニット２２５から出力される
信号ＯＵＴ−１，ＯＵＴ−２，ＯＵＴ−３を画像処理ユ
ニット２２７ノ所定（７）Ｒ．Ｇ，Ｂ端子に入力する為
に切換えて元に戻すものである。

これの動作は切換スイッチ２３が切換側端子２３Ｇに接
続されることにより、ＲＧＢ人力切換器２２３の切換動
作と同時に行われる。

以上のように本実施例では色信号Ｇが２イ直化されて画
像処理ユニット２２７へ他の２つの色信号Ｒ，Ｂと共に
人力される。画像処理ユニット２２７では入力されるＲ
，Ｇ．Ｂ信号を用いて更にマイクロプロセノサに搭載し
たソフトウエアによる２値化を行う。これは苗の検出精
度を高める為であり、下記条件式（２）を用いて２値化
する。

Ｇ＞ＲかつＧ＞Ｂ・・・（２） この場合、２値化ユニット２２５からＧの色信号が出力
されていない画素については判定する必要がないので、
処理時間を短縮でき、（１）、（２）式共、闇値を用い
ずに２値化できる為、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である． 画像処理ユニット２２７は上述の如く２値化した画素の
うち所定の画素間距離を有する画素を抽出し、抽出した
画素によってハフ変換による直線近イ以を行うようにな
っている。

操向制御部５０の入力ボートａｓには、前記操舵角セン
サ３８の出力電位が与えられており、該人力ボー｝ａｓ
に入力される信号は、操向制御部５０の入カインタフェ
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５
０のＣＰＩＪ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ａ６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５ｌがオンされた場
合に、入力ボートａ６はハイレベルに転じる。

入力ボートａ？には、作業選沢レバ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のオンに伴って人力ボートａ，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ａ＝には、主変速レバ１ｌ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ッチスイッチ
５３が接続されており、操向制御部５ｏは、該スイッチ
５３のオンに伴って人カボートａ＝がハイレヘルになる
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の入カボートａｑ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ａ９が
ハイレベルに転じるようになしてある。

一方、操向制御部５ｏの出カボートｂ＋　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６ｏに接続されており、
同様に、出力ボート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６ｌに
接続されている。そして出力ボートｂ，（又は出カボー
トｂ２）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の出力ボートｂ，，ｂ．は前記画像処理
部２２のＲＧＢ入力切換器２２３及びＲＧＢ出力切換器
２２４に夫々接続されており、切換スイッチ２３の切換
位置に応じた切換動作が行われるようになっている。出
力ボー｝ｂｓ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ブ６２に、また出力ボー
トｂｈは、前記苗列撮像装置２ＯＬ．　２０Ｒ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、出力ボートｂｓ，ｂｂ
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、出力ボートｂ？，ｂｓは、各種警報出力のための
警報ランプ６４，警報プザ６５に夫々接続されており、
出力ボートｂｙのハイレベル出力に応じて警報ランブ６
４が点灯し、出力ボートｂ８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，　２ＯＲ及びソ
レノイドＳｆｆｉ，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７０を介して電源に接続されており、該スイッチ７
０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け
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５ｌが
オン操作され、入カボー’ｔ”ａｂがハイレベルに転じ
ると、操向制御部５０は、出力ボートｂ，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、前記植付けスイッ
チ５２がオンされて入力ボートａ，がハイレベルに転じ
ると、操向制御部５０は、出力ボートｂｓ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、作業選沢レバｌ２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ＩＯを機体八の左側
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、走行機体八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ｌ５を操作して、走行機体八の初
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２０シによ
って連続的に撮像され、この逼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、前記走
行基準線Ｓ（本実施例においてはカラービデオカメラ２
０Ｌａ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
あり苗列盪像装置２０Ｌによって既植苗が盪像されると
、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、前述した如く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と、縦横
２５６画素×２５６画素＝　６５　．　５３６画素とな
り計算処理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１）。

次に分離された各画素の各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂにより前記
２値化ユニット２２５による演算式（１）を用いた２値
化を行い、更に（１）式を満足する画素に対して画像処
理ユニット２２７による条件式（２）を用いた２値化を
行うことにより苗としての可能性がある画素を抽出する
（ステップ２）。

次に得られた２値化画像から苗列を検出する為の抽出及
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↑最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軸正方向とし、
また左右方向をＸ軸方向となしている。またＳは前記走
行基準線を示し、本実施例ではｙ軸と一致している。さ
らにａ　−　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図左上から
順に画素αを抽出する（第１０図では画素ａ，）。

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ｘ．，ｙ．、画素βのｘ
，ｙ座標を夫々Ｘβ，ｙ，とすると、条件弐を下記の如
く設定する。

ｘ．−ｘβ　≦４　　　　　　　　　・・・（３）ｙ．
−ｙβ≧８　　　　　　　　　　・・・（４）一般に既
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．が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（３）にて傾きの小さな画素を抽出し、条件式（４
）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（３），　（４）にて画素ｂ，〜ｂｓ，
ｄ＋〜ｄ４が抽出され、画素Ｃ１　〜Ｃａ　ｒ　　ｅ＋
　＋　　ｅ２　ｒ　　ｆｌ　ｒ’ｚ　＋　　ｇ＋　＊　
　ｇｚは抽出されない。次の画素α（第１０図では画素
ａｚ）について同じように条件式（３）．　（４）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とを結ぶ直線を算出し、そ
の直線の数に、その直線と中心Ｏとの距離ρ１，ρ２・
・・及びその角度θ，．θ２・・・を求める（ステップ
５）。

次に求められた距離ρ，．ρ２・・・及び角度θ１．θ
２・・・の夫々の平均値を求め、求められた距離をρ．
角度を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６）。

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７）。

このように本実施例においては、２値化した画素のうち
所定の画素間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以外
の画素に直線近似が影響を受けることがない。

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ρ。

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？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ρｔ１
、その角度をθ，１．最新より前の設定タイミングＴｔ
のときのハフ値ρ■、その角度をθ１１ハフ値の差（ρ
．−ρ，２）をΔρ、角度の差（θｔ１−θｔｚ）をΔ
θ、操向操作指示量をＳとすると以下のとおりｌ８の制
御ルールを操向制御部５０に設定している。

■ρｔ１が大きく右でΔρが０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。

■ρ■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。

■ρｔ１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。

？ρ１，が０でΔρが大きく右であればＳは小さく左に
切る。

■ρｔ１が０でΔρが大きく左であればＳは小さく右に
切る。

■ρ１＋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■がＯでΔｐもＯであればＳは直進とする。

［相］θ，１が大きく左でΔθが０であればＳは小さく
右に切る。

■θｔ１が大きく右でΔθがＯであればＳは小さく左に
切る。

＠θ，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。

■θ■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］θ■がＯ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．が小さく左でΔθが小さく右であればＳは直
進とする。

■θ，，が小さく右でΔθが小さく左であればＳは直進
とする。

■θＬ１がＯでΔθもＯであればＳは直進とする。

次にハフ値ρｔｌ＋角度θｔｌ＋夫々のΔρ，Δθ．操
向操作指示量Ｓの値を下記表により重みづけする。第１
表はハフ値ρ．．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の夫々の値と操同量と重みづけ量との関係を示
している。

（以下余白） ？ま１例として ρＬ２−３　ρ■＝４　θｔ　ｚ　＝　　Ｉ　Ｘ　１　
／　３０　（ｒａｄ）θｔ　＋　＝　　２　Ｘ　１　／
　３０　（ｒａｄ）　とするとΔρ＝１　八〇＝　−　
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■，■，０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。

制御ルール■ではρ．が“大きく右゜゛なので第一表よ
りρ１，＝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（ｒａ
ｄ）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表の操向操作指示量Ｓ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表の操向操作指示量Ｓが“小さ《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■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ょり｛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量Ｓ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
力ボートｂ１又はｂ２にハイレベル出力を与え、ソレノ
イドＳｌ又は同Ｓｒを励磁し自動操向する。前記操向操
作指示ｔＳ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｛Ｊ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。

一方、前記２値化ユニット２２５により、２値化が不能
の場合、又は画像処理ユニット２２７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、出力ボートｂｔ，ｂｅ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
る間にその入力ボートａｓのレベルを常時監視しており
、該入力ボ―トａｑがハイレベルに転じた場合には、作
業者によりハンドルエ５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、操自制御動作を直
ちに停止する。そしてこの停止は、ハンドル１５の操作
が終了し、前記入力ボートａｑ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。

なお、本実施例においては、検出対象を苗とした場合の
２値化の例について説明したが、この２値化装置及び操
向制御装置をコンハインに通用して自動操向を行う場合
には未刈地と、既刈地とを２値化し、その境界を倣いガ
イドとする構成になる。このような場合は、未刈地が緑
色をなし、既刈地に落とされた藁よりも籾の分だけ黄色
味を帯びた色をしていることを利用して２値化ユニット
２２５の演算式（１）及び画像処理ユニット２２７の条
件式（２）を夫々次のように定める。

Ｒ　＜　０．２　（Ｒ　＋Ｇ　＋８　）・・・（】）“
Ｇ　＞ＲかつＧ　＞８　　　　・・・（２）１つまり、
２値化ユニットの注目色を青にするように切換スイッチ
を切換え、上記２式が共に成立する部分を未刈地、それ
以外の部分を既刈地及び背景として２値化するのである
。

〔効果〕

以上の如く本発明に係る作物検出用２値化装置において
は、注目色及び演算式の係数ｋの値、即ち注目色の成分
信号の成分信号全体に対する割合を変更することにより
、種々の色の認識、つまり種々の色の作物を実時間で認
識することが可能であり、特に認識データを用いて行う
自動操向制御等に利用した場合に高い操向精度及び追従
性を確保できる。

また、中間色のように２値化が不十分となる場合でも、
赤，緑，青の３つの出力信号を用いることによってソフ
トウェアによる画像処理を行うことができ、その際、不
要なデータは既に本発明装置によって２値化され除去さ
れているのでコンピュータの負荷を軽減でき、処理時間
の短縮化が図れる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

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図は自動操向制御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図は操同操作指示量の推論手順を示すグラフで
ある。 Ａ・・・走行機体　Ｂ・・・植付部　１・・・前輪２・
・・後輪　１０・・・マーカ　１２・・・作業選択レバ
２０Ｌ，　２ＯＲ・・・苗列撮像装置　２２・・・画像
処理部３８・・・操舵角センサ　５０・・・操向制御部
２２３・・・ＲＧＢ入力切換器　２２４・・・ＲＧＢ２
２５・・・２値化ユニット 出力切換器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮像情報から特定色の作物を認識すべく、撮像信号
   から分離した赤色、緑色及び青色の各成分信号を入力し
   て２値化した映像信号を出力する作物検出用２値化装置
   において、 対象作物の色に応じて前記成分信号の１つ を選択する特定色信号選択部と、 該特定色信号選択部にて選択された成分信 号の前記赤色、緑色及び青色の成分信号全体に対する割
   合を演算する演算部と、 該演算部による前記割合に基づいて、全て の成分信号、又は前記特定色信号選択部にて選択された
   成分信号以外の２つの成分信号を出力する出力部と を具備することを特徴とする作物検出用２ 値化装置。