JPH02301810A - 移動作業機の画像処理装置 - 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」 本発明は圃場を撮像するカメラ及びこの画像を処理する
画像処理装置を搭載して機体を無人自動走行させるコン
バインなど移動作業機の画像処理装置に関する。

「従来の技術」 この種画像情報が得られた場合、例えば稲の栽培領域と
非栽培領域との境界エツジラインを検出するときにあっ
ては、２値化後の画面より得られる画像出力変化点を走
査検索することにより行っているが、通常この場合画面
の端から端まで横及び縦方向にラスク走査して変化点の
検索を行っている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかし乍ら、稲など作物の栽培領域と非栽培領域が予め
明確に確認できるような条件の場合、画面の端から端ま
で全てラスク走査を行うことはこの処理作業中において
多大な時間ロスを生じさせるなどの欠点があった。

「問題点を解決するための手段」 したがって本発明は、撮像した画像の出力変化点を走査
検索して作物領域と非作物領域との境界線を検知するよ
うにした作物領域エツジ検出手段にあって、画像出力変
化点検索時における走査を、非作物領域側より作物領域
側に向け行うように設けたものである。

「作　用」 而して本発明によれば、非作物領域より作物領域側に向
け走査を行い、画像出力の変化点が検索されるとその時
点でその列の走査を中断し、次の列の走査を順次行うも
ので、したがってエツジ検出作業での高速化を可能にで
きて処理能力を向上させることができ、しかも変化点の
検索も正確で検出精度の向上も図れる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。第１
図は制御回路図、第２図はコンバインの全体側面図、第
３図は同平面図であり、図中（１）は走行うローラ（２
）をトラックフレーム（３）に装備する機台、（４）は
軸流式のスクリュ形扱胴（５）及び選別機構（６）を備
えていて前記機台（１）に搭載する脱穀部、（７）は揚
穀筒（８）を介して取出す脱穀部（４）の穀粒を溜める
穀物タンク、（９）は前記脱穀部（４）の下部前方に油
圧シリンダ（１０）を介して昇降可能に装設する刈取部
、（１１）は運転席（１２）及び運転操作部（１３）を
備えていて前記穀物タンク（７）の前方に固設させる運
転台、（１４）は前記穀物タンク（７）の後方に備えて
いてエンジン（１５）を内設するエンジン室、（１６）
は前記穀物タンク（７）内の穀粒な取出す穀粒搬出オー
ガである。

そして前記刈取部（９）は、未刈り穀稈を取入れる穀物
刈取ヘッダー（１７）と、該ヘッダー（１７）の後部略
中夫に連結させて刈取殻稈を脱穀部（４）に送給するフ
ィーダハウスである供給室（１８）によって構成すると
共に、未刈り穀稈掻込み用リール（］Ａ９と、往復駆動
型筒１及び第２刈刃（２０）　＋２１）と、殻稈掻込オ
ーガ（２２）と、穀稈強制引起装置（２３）とを前記穀
物ヘッダー（１７）に備え、前記ヘッダー（１７）に取
込まれる刈取殻稈を供給室（１８）に内股する供給ヂエ
ンコンベア（２４）を介し脱穀部（４）に送り込んで脱
穀処理するように構成している。

また前記運転操作部（１３）の左側位置にカメラ支柱（
２５）を立設させ、該支柱（２５）上端に走行方向前方
の圃場を撮像するＣＣＤ　（固体撮像素子）カラーカメ
ラ（２６）を設けて、ｘ−ｙ平面のような撮像画面に圃
場の画像情報を得るように構成している。

さらに、第１図に示す如く前記カメラ（２６）で撮像さ
れるカラー画像よりＲＧＢ信号（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ
）、青色（Ｂ））により苗を圃場面より分離抽出する２
値化回路（２７）と、この２値化されたｘ−ｙ平面上の
画像に表わされる稲栽培領域（Ｎ）　と非栽培領域ＦＭ
）との境界線である垂直及び水平エツジライン（ａ、）
　（Ａ２）をハウ（Ｈｏｕｇｈ）変換し、極座標のρ−
θ平面の正弦曲線（ρ＝　ｘｃｏｓθ十ｙｓｉｎθ）に
変換してこのエツジライン（ａｌ）（Ａ２）の直線近似
エツジライン（ＡＩ）ｆＡ２）を求めると共に、これら
ライン（Ａ、ｌ　（Ａ２１の交点（Ｃ２）を算出する画
像処理回路（２８）と、該回路（２８）で検出されるラ
イン（Ａｌｅ（Ａ２）及び交点（Ｃ２）の出力信号に基
づいて左右サイドクラッチの大切を行うサイドクラッチ
ソレノイド（２９）　（３０）を操作し機体の自動操向
を行わしめる中央演算装置である制御回路（３１）と、
機体の操向量を検出する操向量センサ（３２）と、機体
の走行停止及び走行速度の変速を行う走行変速機構（３
３）とを備える。

本実施例は上記の如（構成するものにして、第５図乃至
第６図に示す如く圃場内にあって該コンバイン機体を無
人自動走行させる場合、平面視略９０度で交差する稲栽
培領域（Ｎｌのコーナ（Ｃ１）を正確に検出して機体の
方向姿勢を変換させ、この領域のエツジラインに適正に
沿わせての走行を行わしめるもので、以下第４図のフロ
ーチャートを参照してこのコーナ（Ｃ１）を画像処理に
よって検出する手段を説明する。

今ディジタル化された画像が取込まれるとＲＧＢ信号レ
ベルのそれぞれの稲抽出条件を満たすときを「１」それ
以外のときを「０」とする２値化処理が行われ、次に第
７図に示す如く画面の上方よりＸ軸と平行に右側の非栽
培領域（Ｍ）より左側の栽培領域（Ｎ）に向け実線矢印
の如く走査が行われ、連続した「０」から連続した「１
」に変化する微分点となる変化点を検索する。つまりこ
の変化点が領域（Ｍ）　（Ｎ）の境界点となるもので、
画面上を上から下方向に一定の定められた順序に従って
なぞることにより領域（Ｍ）　（Ｎ）との境界垂直エツ
ジライン（ａ、ｌには多数の変化点である垂直エツジ候
補点（ｘｎ、ｙｎｌが抽出される。そして栽培領域（Ｎ
ｌのコーナ（Ｃ，）である垂直エツジライン（ａｌ）の
最下端のコーナ候補点（ｘｅ、ｙｊ　を抽出するとき、
画面の左側よりｙ軸と平行に下側の領域ＦＭ）より上側
の領域（Ｎ）に向け破線矢印の如（走査し、何冊がｒＯ
Ｊから「１」に変わる変化点を前述同様に検索し、領域
（Ｍｌ　（Ｎ）との境界水平エツジライン（ａ２）上に
多数の水平エツジ候補点（Ｘｍ、　３’ｍ）を抽出する
。またこのような走査時にあっては稲の存在する領域は
予め分っているため、稲の存在しない画面の端から走査
を開始し変化点を抽出するとき、その時点で次の列の走
査に移り、これら処理動作を繰り返すことによってこの
検索時での高速化を可能にできるものである。またこの
場合、何冊が連続したｒＯＪから連続した「１」に変化
してこの「１」が一定数連続するような、この「１」に
変化がないことが確認されたとき次の列の走査に移るも
のであって、非栽培領域（Ｍ）走査中に例え刈残し稈や
異物など抽出して「１」に一時的に変化することがあっ
てもこれらの影響を受けることがないように設けたもの
である。

そしてこれら各候補点（ｘｎ、ｙｎ）、（ｘｃ、ｙｅ）
、（Ｘｍ、　ｙｍ）が抽出されると、各エツジライン（
ａ、）（ａ２）の直線近似を求める如くハウ変換処理が
行われるもので、各候補点（ｘｎ、ｙ、ｌ　、（Ｘｃ、
ｙｅｌ、（ｘ−１ｙ−）　”ｋ第８図に示す如（、ρ−
θ平面上にρ＝　ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθの正弦曲線で
表わされる極座標の幾何学的パラメータに変換する。即
ち、ｘ−ｙ平面とρ−θ平面との間にあっては、ｘ−ｙ
平面上における直線上の１点（ｘ＋、ｙ＋）はρ−θ平
面」二で正弦曲線ｐ−Ｘ＋ＣＯ３θ＋ｙ、ｓｉｎθに変
換され、ｘ−ｙ平面上における直線ｐ　＋　＝ｘｃｏｓ
１９１　＋ｙｓｔｎθ１はｐ−θ平面上で１点（ρ０、
ａｌ）に変換されるもので、したがってｘ−ｙ平面上で
同一直線上に多数の点がある場合、ρ−θ平面上でこれ
ら点に対応して多数描かれる正弦曲線の一つの交点を見
い出すことによってｘ−ｙ平面上での直線が求められる
ものである。そしてこの場合ｘ−ｙ平面上での同一直線
上に多数の点がある程、ρ−θ平面上にあっては多数の
曲線により交点が形成されるもので、該実施例の場合第
６図に示す如く画面に対し垂直なエツジライン（ａｌ）
は比較的に鮮鋭に検出できるが、水平なエツジライン（
ａ２）は左右稲列の隔たりなどもあって稲殻稈の一つ一
つが画像データとして得られる状態となって鮮鋭さに欠
け、したがって１本の直線上にあるエツジ候補点（ｘｎ
、ｙｎ）、（ｘｍ、ｙｍ）をみた場合垂直エツジライン
（ａ）側の候補点（ｘｎ、ｙｎ）の数が通常上回り、ρ
−θ平面上にあっては最も多く曲線が交差するところの
交点（ρ１、θ１）を特定値として見出すことにより垂
直の近似エツジライン（Ａ１）が求められるものである
。

而してｐ−θ平面上には各候補点（Ｘｎ、　３’ｎ）　
、　（Ｘｍ。

ｙｍ）、（ｘｃ、ｙｊの数に応じただけの曲線群が得ら
れ、次にこの曲線群のうち最も多く曲線が交差する座標
点つまり交点（ρ１、θ１）を検索するもので、△θ１
の幅で区切った交点検索用の窓（Ｗｌ）を−π／２から
π／２までの間を順次移動させて、上記交点　（ρ１、
θ、）を検索する。そしてコーナ候補点（ｘｃ、ｙｏ）
がｐ−θ平面上で１本の正弦曲線（Ｓ）で表わされると
き、該曲線（Ｓ）も交点　（ρ１、θ１）近傍を通る状
態にあるため（点（ｘｅ、ｙｃ）が近似エツジライン（
Ａ１）上にあるときには曲線（Ｓ）は交点（ｐ＋、θ１
）を通る）、水平の近似エツジライン（Ａ２）を求める
に際しては、その特定値である交点（ρ２、θ２）は前
記交点　（ρ１、θ１）に対し略９０度（π／２）のコ
ーナ角度分離された位置の正弦曲線（Ｓ）上かその近傍
部にあると推測され、ρ−Ｏ平面上でのこの交点（ρ２
．６＋２＋検索時にあっては、Ｏ位置がＯ３＋π／２近
傍でρ位置が曲線（Ｓ）に沿う近傍の区域（Ｚ）内に特
定される状態となって、該区域（Ｚｌ　で最も多数の曲
線が多く交差するところを見つけ出すことによってｘ−
ｙ平面上での水平近似エツジライン（Ａ２）に対応する
交点　（ρ２．０゜）を容易に求めることができるもの
である。したがってこの交点　（ρ２、θ２）検索時に
あっては前記Δθ１の幅より小のΔθ２　（Δθ２〈Δ
θ１）の幅で区切った交点検索用窓（Ｗ２）を区域（Ｚ
）の０３内で移動させて、交点　（ρ２、θ２）の検索
幅を一定範囲内に絞っての効率的にして確実な交点　（
ρ２、θ２）の検索を可能にできるものである。

そして第８図に示す如（、これら交点（ρ１、θ１）、
（ρ２．０□）が検索されると、ｐ　、：ＸＣＯ３θｌ
＋ｙｓｉｎθ１、／）　２＝ＸＣＯ３θ２＋ｙｓｉｎθ
２の関係式よりｘ−ｙ平面において２本の近似エツジラ
イン（Ａ１）（Ａ２）が特定され、これらライン（Ａ、
）　（Ａ２）から求められる交点が栽培領域［Ｎ）での
近似エツジラインコーナ点（Ｃ２）となり、該コーナ点
（Ｃ２）の検出後にあってはこの検出値に基づいて前記
クラッチソレノイド（２９１（３０）が適宜操作され、
機体の操向制御が行われるものである。

「発明の効果Ｊ 以上実施例からも明らかなように本発明は、撮像した画
像の出力変化点（Ｘイ、ｙＪ、（ｘｎ、ｙｎ）を走査検
索して作物領域（Ｎ）と非作物領域（Ｍｌ　との境界線
を検知するようにした作物領域エツジ検出手段にあって
、画像出力変化点ｆｘｍ、　ｙｍ）　、　（ｘｎ、　ｙ
、）検索時における走査を、非作物領域ＣＭｌ側より作
物領域（Ｎ）側に向け行うものであるから、画面端から
の走査にあって出力変化点が検索されるとその時点でそ
の列の走査を中断し次の列の走査を順次行うようにして
、このエツジ検出作業での高速化を可能にでき、処理能
力の向上化が図れると共に、検出精度の向上も図れるな
ど顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御回路図、第２図はコンバインの全体側面図
、第３図は同平面図、第４図はフローヂャート、第５図
は作業説明図、第６図は撮像画面の説明図、第７図はエ
ツジ候補点の説明図、第８図はハウ変換座標における説
明図、第９図は近似エツジラインの説明図である。 （Ｍ）・・・　非作物領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像した画像の出力変化点を走査検索して作物領域と非
   作物領域との境界線を検知するようにした作物領域エッ
   ジ検出手段にあって、画像出力変化点検索時における走
   査を、非作物領域側より作物領域側に向け行うように設
   けたことを特徴とする移動作業機の画像処理装置。