JPH04290173A - 形状認識装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、苗等の３次元対象物を
認識する形状認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる装置には光切断法を使用した技術
があり、例えば特願平１−１３８８５３号に示すものが
考えられている。この技術は図６に示すように載置台１
上に苗２を載置し、例えばスリット光源４からスリット
光３を苗２の幹の延びている方向に対して交差する方向
に照射する。なお、このスリット光３は苗２に対して所
定の角度ψで照射され、この照射により苗２の光切断形
状が得られる。撮像装置５はこの光切断形状を撮像し、
このときに載置台１とスリット光源４とが相対的に移動
されて苗２に形成される光切断形状の位置が所定間隔で
移動される。

【０００３】一方、図７に示すように撮像装置５の撮像
により得られた画像データにおける各光切断形状データ
Ｓ（０）　〜Ｓ（ｎ−１）　から苗２おける各ピーク位
置Ｐ（０）　〜Ｐ（ｎ−１）　が検出され、例えばピー
ク位置Ｐ（０）　を始点として近接する各光切断形状デ
ータＳ（０）　〜Ｓ（ｎ−１）　ごとに順次ピーク位置
Ｐ（０）　〜Ｐ（ｎ−１）　を辿って幹の延びている方
向が認識される。

【０００４】しかしながら、上記技術では苗２の全体を
見るために撮像装置５の走査幅を広くしている。このた
め、狭い間隔で各光切断形状データＳ（０）　〜Ｓ（ｎ
−１）　を取り込もうとすると、苗２の全体を走査する
のに長時間かかる。

【０００５】又、幹を認識する場合、図７に示すように
ピーク位置Ｐ（０）　〜Ｐ（ｎ−１）　を含む狭い範囲
のデータによるため、例えば苗２の幹が葉や枝に隠れて
いると、幹の方向を見失って葉や枝を幹と間違って辿る
ことがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように苗２の全
体を走査するのに長時間かかり、又例えば苗２の幹が葉
や枝に隠れていると、幹の方向を見失って葉や枝を幹と
間違って辿ることがある。

【０００７】そこで本発明は、苗等の３次元対象物の存
在する方向を大まかに把握してから幹を認識するように
して高速に光切断形状を取り込むことができ、かつ幹が
葉や枝等により隠れていても確実に幹を認識できる形状
認識装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、幹線及び支線
から形成される３次元対象物のほぼ幹線方向に対して第
１所定間隔ごとに光を走査して第１光切断面形状データ
を得る第１形状データ取得手段と、この形状データ取得
手段により取得された各第１光切断形状データに追従し
て第１間隔よりも狭い第２間隔ごとに３次元対象物に対
して光を走査して第２光切断形状データを求める第２形
状データ取得手段手段と、第１及び第２光切断形状デー
タから幹候補を判断し、これら幹候補のうち最も隣接す
る幹候補を幹と判断する幹判断手段とを備えて上記目的
を達成しようとする形状認識装置である。

【０００９】

【作用】このような手段を備えたことにより、幹線及び
支線から形成される３次元対象物のほぼ幹線方向に対し
て第１形状データ取得手段は第１所定間隔ごとに光を走
査してこの走査箇所ごとに第１光切断面形状データを得
、第２形状データ取得手段は各第１光切断形状データに
追従して第１間隔よりも狭い第２間隔ごとに３次元対象
物に対して光を走査して第２光切断形状データを求める
。そして、幹判断手段は第１及び第２光切断形状データ
から幹候補を判断し、これら幹候補のうち最も隣接する
幹候補を幹と判断する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１１】図１は形状認識装置の構成図である。培養
地１０には苗１１が植え付けられている。この苗１１の
側方には光センサ１２が配置されている。この光センサ
１２はレーザ光の投光部１３及びその受光部１４を有し
ている。このうち投光部１３はレーザを所定の角度範囲
で走査出力するもので、センサ制御回路１５により投光
部１３のレーザ出力が制御されるとともにレーザ走査範
囲が制御される。又、光センサ１２は昇降機構１６に設
けられている。この昇降機構１６は光センサ１２を苗１
１の伸びている方向つまり矢印（イ）方向に昇降させる
機能を有している。

【００１２】一方、認識処理装置２０は苗１１の幹を認
識する機能を有するもので、次のような構成となってい
る。すなわち、主制御部２１から発する指令により第１
形状データ取得部２２、第２形状データ取得部２３及び
幹判断部２４が動作するとともに、主制御部２１に対し
て入出力部２５及びメモリ２６が接続されている。そし
て、入出力部２５には光センサ１２、センサ制御回路１
５及び昇降機構１６が接続されている。

【００１３】第１形状データ取得部２２はセンサ制御回
路１５及び昇降機構１６にそれぞれ指令を発して苗１１
のほぼ幹方向に対して粗い間隔、例えば４ｍｍごとに走
査幅３０ｍｍでレーザ光を走査し、この走査ごとに光セ
ンサ１２の受光部１４の出力信号を取り込んこれら走査
箇所ごとに第１光切断面形状データをメモリ１６に記憶
する機能を有している。

【００１４】第２形状データ取得部２３は、第１形状デ
ータ取得手段により取得された各第１光切断形状データ
に追従して粗い間隔よりも狭い間隔、例えば１ｍｍ間隔
ごとに苗１１に対してレーザ光を走査幅１０ｍｍで走査
して第２光切断形状データを求めてメモリ２６に記憶す
る機能を有している。

【００１５】幹判断部２４はメモリ２６に記憶されてい
る第１及び第２光切断形状データから幹候補を判断し、
これら幹候補のうち最も隣接する幹候補を幹と判断する
機能を有している。次に上記の如く構成された装置の作
用について説明する。

【００１６】第１形状データ取得部２２はセンサ制御回
路１５にレーザ出力指令及び広走査範囲のレーザ走査指
令を発するとともに昇降機構１６に粗い間隔の上昇指令
を発する。なお、光センサ１２が苗１１の上方に位置し
ていれば、形状データ取得部２２は昇降機構１６に下降
指令を発して光センサ１２を苗１１の根元と対応する位
置に配置し、この後に上記上昇指令を発する。光センサ
１２はセンサ制御回路１５の制御により図２に示すよう
に位置Ａ０　で走査幅３０ｍｍをもってレーザ光を走査
する。この走査が終了すると、光センサ１２は昇降機構
１６の制御により４ｍｍ上方に移動して位置Ａ１　に達
する。 この位置Ａ１　で光センサ１２は再び走査幅３０ｍｍを
もってレーザ光を走査する。以下、同様に光センサ１２
は４ｍｍ間隔で上方に移動して各位置Ａ２　、Ａ３　…
Ａｋ　で走査幅３０ｍｍをもってレーザ光を走査する。

【００１７】レーザ光を走査したとき、レーザ光が苗１
１に照射されると、その反射レーザ光は光センサ１２の
受光部１４に入射する。この受光部１４は受光光量に応
じた信号を出力し、この信号は入出力部２５を通して形
状データ取得部２２で取り込まれる。この形状データ取
得部２２は受光部１４からの信号を走査位置Ａ２　、Ａ
３　…Ａｋ　ごとに第１光切断面形状データとしてメモ
リ２６に記憶する。なお、各位置Ａ２　、Ａ５　では反
射レーザ光を受光してピークが２箇所以上となるので、
これら位置Ａ２　、Ａ５　では第１光切断面形状データ
として取り扱わない。ここで、主制御部２１はメモリ２
６に記憶された各第１光切断面形状データの第１重心位
置ＡＰ０　、ＡＰ１　…を求める。

【００１８】次に第２形状データ取得部２３は昇降機構
１６に下降指令を発して光センサ１２を位置Ａ０　に配
置し、この状態からセンサ制御回路１５にレーザ出力指
令及び狭い走査範囲のレーザ走査指令を発するとともに
昇降機構１６に細い間隔の上昇指令を発する。そして、
光センサ１２はその視野の中心が位置Ａ０　の光切断面
形状データの第１重心位置ＡＰ０　となるように配置さ
れる。 この配置位置Ａ０　（＝Ｓ０　）で光センサ１２はセン
サ制御回路１５の制御により走査幅１０ｍｍをもってレ
ーザ光を走査する。この走査により幹線候補部２４は第
２光切断形状データを得てメモリ１６に記憶するととも
に図３に示すように第２光切断形状データの重心位置Ｓ
Ｐ０　を求めてメモリ２６に記憶する。

【００１９】次に第２形状データ取得部２３は図３に示
すように間隔１ｍｍ上方の位置Ｓ１　で重心位置ＳＰ０
　の真上の位置ＳＰ１−１　を求め、この位置ＳＰ１−
１　と重心位置ＡＰ１　との加重平均を求め、さらにこ
の加重平均をローパスフィルタを通して位置Ｓ１　での
視野中心ＳＰ１−２　を求める。次に第２形状データ取
得部２３は視野中心ＳＰ１−２　を中心として苗１１に
対してレーザ光を走査幅１０ｍｍで走査して第２光切断
形状データを求めてメモリ２６に記憶し、この第２光切
断形状データの重心位置ＳＰ１　を求める。以下、同様
に第２形状データ取得部２３は間隔１ｍｍ上方の位置Ｓ
２　で重心位置ＳＰ１　の真上の位置ＳＰ２−１　を求
め、この位置ＳＰ２−１　と重心位置ＡＰ２　との加重
平均を求め、さらにこの加重平均をローパスフィルタを
通して位置Ｓ２　での視野中心ＳＰ２−２　を求める。 次に第２形状データ取得部２３は視野中心ＳＰ２−２　
を中心として苗１１に対してレーザ光を走査幅１０ｍｍ
で走査して第２光切断形状データを求めてメモリ２６に
記憶し、この第２光切断形状データの重心位置ＳＰ２　
を求める。

【００２０】以下、第２形状データ取得部２３は苗１１
の先に至るまで第２光切断形状データを求めてその重心
位置ＳＰ２　、ＳＰ３　…を求める。この際、加重平均
のデータとして用いるＡＰｎ　は常に位置Ｓｎ　より上
で最も近い値を使う。

【００２１】次に幹判断部２４はメモリ２６に記憶され
ている第１及び第２光切断形状データから幹候補を判断
し、これら幹候補のうち最も隣接する幹候補を幹と判断
する。すなわち、幹判断部２４は、例えば図５に示すよ
うに各光切断形状データＳｎ〜Ｓｎ−４　の各島ごとに
ラベリングつまり番号付け「１」「２」…を行う。次に
幹判断部２５は各光切断形状データＳｎ　〜Ｓｎ−４　
の各島ごとに重心を求め、さらにその幅から茎に相当す
るかを判断する。図５ではラベリングした符号に下線を
施した島が茎と判断されている。次に幹判断部２４は光
切断形状データＳｎ　の島「２」が幹と判断されている
場合、この島「２」の重心と光切断形状データＳｎ−１
の各島「２」「３」の各重心との各距離を比較する。こ
の比較の結果、幹判断部２４は光切断形状データＳｎ　
の島「２」と光切断形状データＳｎ−１　の島「２」と
の距離の方が短いので、これら島「２」のラインを幹と
判断する。次に幹判断部２４は光切断形状データＳｎ−
２　において島「３」のみを幹の候補とするが、光切断
形状データＳｎ　の島「２」と光切断形状データＳｎ−
１　の島「２」とを結ぶ幹ラインから見た光切断形状デ
ータＳｎ−２　の島「３」の角度が所定角度、例えば４
５°以上となるので、光切断形状データＳｎ−２　の島
「３」を除く。次に幹判断部２４は光切断形状データＳ
ｎ−１　の島「２」の重心と光切断形状データＳｎ−３
　の各島「２」「３」の各重心との各距離を比較し、上
記同様に距離の短い島「２」のラインを幹と判断する。 以下、同様にして幹を判断する。

【００２２】このように上記一実施例においては、苗１
１のほぼ幹線方向に対して第１形状データ取得部２２に
より粗い間隔でレーザ光を走査して第１光切断面形状デ
ータを得、第２形状データ取得部２３により各第１光切
断形状データに追従して狭い間隔ごとに苗１１にレーザ
光を走査して第２光切断形状データを求め、幹判断部２
４により第１及び第２光切断形状データから幹候補を判
断し、これら幹候補のうち最も隣接する幹候補を幹と判
断する構成としたので、第２光切断形状データは第１光
切断面形状データの重心位置に沿い、かつ走査範囲を狭
くできて取り込む時間を短縮できる。又、幹を判断する
場合、幹ラインから所定角度以上の角度に島があるとそ
の島は除くので、幹が葉や枝により隠れていても苗１１
の先端から根元まで確実に幹を辿ることができる。

【００２３】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい
。例えば、光切断形状データは光センサ１２に限らず、
光切断法を用いた装置であれば適用できる。又、認識す
る対象は苗１１に限らず、例えば畑の畝を辿ることにも
適用でき、さらに原子炉や貯水槽内における汚濁槽内検
査装置の配管の認識にも適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、苗
等の３次元対象物の存在する方向を大まかに把握してか
ら幹を認識するようにして高速に光切断形状を取り込む
ことができ、かつ幹が葉や枝等により隠れていても確実
に幹を認識できる形状認識装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る形状認識装置の一実施例を示す構
成図。

【図２】同装置における光切断形状データの取り込み作
用を説明するための図。

【図３】同装置における光切断形状データの重心位置を
求める作用を示す図。

【図４】同装置における光切断形状データの重心位置を
求める作用を示す図。

【図５】同装置における幹の認識作用を説明するための
図。

【図６】従来装置の構成図。

【図７】同装置の作用を示す図。

【符号の説明】

１０…培養地、１１…苗、１２…光センサ、１５…セン
サ制御回路、１６…昇降機構、２０…認識処理装置、２
１…主制御部、２２…第１形状データ取得部、２３…第
２形状データ取得部、２４…幹判断部、２５…入出力部
２５、２６…メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　幹線及び支線から形成される３次元対
   象物のほぼ幹線方向に対して第１所定間隔ごとに光をス
   キャンして第１光切断面形状データを得る第１形状デー
   タ取得手段と、この形状データ取得手段により取得され
   た各第１光切断形状データに追従して前記第１間隔より
   も狭い第２間隔ごとに前記３次元対象物に対して光を走
   査して第２光切断形状データを求める第２形状データ取
   得手段手段と、前記第１及び第２光切断形状データから
   幹候補を判断し、これら幹候補のうち最も隣接する幹候
   補を幹と判断する幹判断手段とを具備したことを特徴と
   する形状認識装置。