JPH05165518A - Crop string detector - Google Patents

Crop string detector

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JPH05165518A
JPH05165518A JP3331760A JP33176091A JPH05165518A JP H05165518 A JPH05165518 A JP H05165518A JP 3331760 A JP3331760 A JP 3331760A JP 33176091 A JP33176091 A JP 33176091A JP H05165518 A JPH05165518 A JP H05165518A
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pixels
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line segment
seedling
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Masanori Fujiwara
正徳 藤原
Masahiko Hayashi
正彦 林
Yasuo Fujii
保生 藤井
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Abstract

PURPOSE:To secure the detection accuracy of a derived approximate line and also, to improve the processing speed by setting only a selected picture element as an object of an arithmetic operation. CONSTITUTION:By a selective means 102, only picture elements Ta1-Ta4 positioned in less than the number of prescribed picture element (+ or - d picture elements) from a pixel position on the screen of a segment L0 derived in the previous time are selected, in information picture elements Ta1-Ta8 corresponding to plural pieces of already planted seedlings, in storage information of an image memory. Subsequently, the segment for connecting the selected picture elements Ta1-Ta4 is subjected to approximate calculation to a straight line or a curve by an arithmetic means 101. In such a manner, the detection accuracy of a derived approximate segment can be secured and also, the processing speed in that case can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、前記作物に対
応する画素を抽出する画素抽出手段と、この画素抽出手
段によって抽出された画素情報に基づいて、前記画素を
結ぶ線分を求める演算手段とが設けられた作物列検出装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup means for picking up an image of a field scene in a predetermined range including a plurality of crops arranged in a row, and a pixel corresponding to the crop based on imaged image information by the image pickup means. The present invention relates to a crop row detecting device provided with a pixel extracting means for extracting a line segment and an arithmetic means for obtaining a line segment connecting the pixels based on the pixel information extracted by the pixel extracting means.

【0002】[0002]

【従来の技術】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
に並ぶ既植苗列に沿って自動走行させるための制御情報
を得るために、撮像画面上の苗列に対応して抽出された
画素を結ぶ線分を直線や曲線に近似処理して機体位置に
対する既植苗列の位置や方向を検出し、前記制御情報を
求めていた。
2. Description of the Related Art A crop row detecting device of the above type has a structure in which, when a seedling as a crop is planted in a field in set intervals at a set unit, such as a rice planting machine, the machines are aligned in the machine traveling direction. In order to obtain control information for automatic traveling along the seedling row, the line segment connecting the pixels extracted corresponding to the seedling row on the imaging screen is approximated to a straight line or a curve and the seedling row that has already been planted for the machine position The control information is obtained by detecting the position and direction of the.

【0003】そして、上記線分を直線や曲線に近似処理
する場合、例えばハフ変換等を利用して直線近似させる
場合、あるいは、その他の変換により曲線近似させる場
合において、撮像画面上のすべての画像情報を処理の対
象とし、例えば、画面上に複数の苗列がある時には、こ
れら複数の苗列に対応して抽出されたすべての画素情報
を用いて上記線分を求めるようにしていた。
When the above-mentioned line segment is approximated to a straight line or a curved line, for example, when the Hough transform is used to perform the linear approximation, or when the curve is approximated by another conversion, all the images on the imaging screen are displayed. Information is processed, and for example, when there are a plurality of seedling rows on the screen, all the pixel information extracted corresponding to the plurality of seedling rows is used to obtain the line segment.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、撮像画面上のすべての画像情報を演算処理
の対象するので、本来検出すべき苗列以外の苗列の情報
をも処理することになり、したがって、これら不要な情
報の混入によって本来の苗列に対応する近似線分を求め
る際の検出精度が低下する不利があると同時に、変換処
理の対象となる画像情報量が多くなって線分近似するた
めの演算時間が長くなり、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
る場合等において、制御遅れが大きくなるという不利も
あった。
However, in the above-mentioned prior art, since all image information on the image pickup screen is subject to arithmetic processing, information on seedlings other than the seedlings to be originally detected is also processed. Therefore, there is a disadvantage in that the detection accuracy when obtaining the approximate line segment corresponding to the original seedling is reduced due to the mixing of these unnecessary information, and at the same time, the amount of image information to be converted becomes large and the line information increases. There is also a disadvantage that the calculation time for the minute approximation becomes long and the control delay becomes large when the obtained information is used as steering control information for automatically traveling the work vehicle along the crop row.

【0005】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、求める近似線分の検出精度を確
保し、同時に、その際の処理速度の向上をも実現するこ
とができる作物列検出装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to secure the detection accuracy of an approximate line segment to be obtained, and at the same time, to improve the processing speed at that time. An object is to provide a crop row detection device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による作物列検出
装置の特徴構成は、前記画素抽出手段によって抽出され
た画素情報のうち、前記演算手段によって前回求めた線
分の画面上の画素位置から所定画素数以内に位置する画
素のみを選別する画素選別手段が設けられ、前記演算手
段は、前記画素選別手段によって選別された画素を演算
の対象とするように構成されている点にある。
The feature structure of the crop row detecting device according to the present invention is that, from among the pixel information extracted by the pixel extracting means, from the pixel position on the screen of the line segment previously obtained by the calculating means, Pixel selection means for selecting only pixels located within a predetermined number of pixels is provided, and the calculation means is configured to target the pixels selected by the pixel selection means.

【0007】[0007]

【作用】本発明の特徴構成によれば、作物列に対応する
線分として前回求めた線分の画面上の画素位置から所定
画素数以内に位置する画素のみが選別され、これら選別
された画素が演算の対象とされるので、本来の作物列位
置から大きく外れた範囲に位置する画素が演算の対象か
ら排除される。これにより、演算処理して求める近似線
分の検出精度を高くすることができると同時に、演算の
対象となる画素数、つまり、処理すべき情報量が少なく
なって演算時間が短縮される。
According to the characteristic configuration of the present invention, only the pixels located within a predetermined number of pixels from the pixel position on the screen of the line segment obtained last time as the line segment corresponding to the crop row are selected, and these selected pixels are selected. Is the target of the calculation, so that the pixels located in the range largely deviating from the original crop row position are excluded from the target of the calculation. As a result, it is possible to increase the detection accuracy of the approximate line segment obtained by the arithmetic processing, and at the same time reduce the number of pixels to be arithmetically operated, that is, the amount of information to be processed, and shorten the arithmetic time.

【0008】[0008]

【発明の効果】従って、作物列に対応して求められる近
似線分の検出精度を確保しながら、同時に、処理速度の
向上も実現し、もって作業車の自動走行時等における操
向制御情報として有効に活用できるものとなった。
As described above, the processing speed can be improved at the same time while ensuring the detection accuracy of the approximate line segment that is obtained corresponding to the crop row, and as a result, it can be used as steering control information when the work vehicle is automatically traveling. It can be used effectively.

【0009】[0009]

【実施例】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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a device for detecting the position of a seedling row planted in a field by a rice transplanter will be described below with reference to the drawings.

【0010】図7及び図8に示すように、前輪1F及び
後輪1R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、苗植え付け装置2が昇降自在に設けら
れ、その苗植え付け装置2によって列状に並ぶ複数個の
作物としての既植苗Tが植付けられる。そして、これら
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S1 が、前記機体V
の前方側に設けられている。
As shown in FIGS. 7 and 8, a seedling planting device 2 is provided to be movable up and down behind a machine body V in which both front wheels 1F and rear wheels 1R are steerable, and the seedlings are planted. With the device 2, the planted seedlings T as a plurality of crops arranged in rows are planted. Then, the color type image sensor S 1 as an image pickup means for picking up an image of a field scene in a predetermined range including these already planted seedlings T is the body V.
Is provided on the front side of.

【0011】前記イメージセンサS1 の取り付け構造に
ついて説明すれば、機体Vの後方に位置する苗植え付け
装置2に基端部を固定され、機体横側方で機体前方に向
かって延伸した支持部材4の先端部にイメージセンサS
1 が取り付けられ、機体Vに対して機体横外側方に隣接
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、未植側領域に隣接する既植苗Tnに対応する線
分Lが、前記イメージセンサS1 の撮像視野の中央を前
後方向に通る走行基準線Laと一致する状態となるよう
にしてある。尚、前記苗植え付け装置2は圃場の泥面上
にフロート13を介して載置した状態に設置されてお
り、これによって機体Vのピッチングやローリングがあ
っても、その影響を極力取り除いて泥面に対する撮像姿
勢を安定させるようにしている。
Explaining the mounting structure of the image sensor S 1 , the base member is fixed to the seedling planting device 2 located at the rear of the machine V, and the support member 4 extending laterally to the front of the machine is provided. Image sensor S on the tip of
1 is attached to the machine body V so as to capture an image of a row of planted seedlings adjacent to the machine body laterally outward from obliquely above. That is, in a state where the machine body V is properly along the row of the plurality of planted seedlings T arranged in the machine body traveling direction, the line segment L corresponding to the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side region is The image sensor S 1 is arranged in such a state that it coincides with a traveling reference line La that passes through the center of the image pickup visual field in the front-rear direction. The seedling planting device 2 is installed on the mud surface of the field via the float 13, so that even if there is pitching or rolling of the machine body V, the effect is removed as much as possible. The image pickup posture with respect to is stabilized.

【0012】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
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、1つの作業
行程の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 side to the other end side of the field are set in a state of being arranged parallel to the machine lateral width direction, and in each work stroke, based on the image pickup information of the image sensor S 1. The steering control is carried out so that the vehicle automatically travels along the already planted seedling row. However, as it reaches the end of one work stroke, it is automatically turned in a state where the direction is changed by 180 degrees toward the start end of the next work stroke adjacent to the work stroke.

【0013】従って、前記機体Vは、1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、
前記イメージセンサS1 は、機体Vの左右夫々に各1個
が設けられ、使用する側のセンサを1行程毎に左右切り
換えることになる。尚、図7では、既植苗Tの位置が、
機体Vの右側になるので、右側のイメージセンサS1
使っている。
Therefore, the traveling direction of the machine body V with respect to the field is reversed every time the vehicle travels one stroke, and the position of the planted seedlings T with respect to the machine body V is laterally reversed.
One image sensor S 1 is provided on each of the left and right sides of the machine body V, and the sensor on the side to be used is switched between the left and right for each stroke. In addition, in FIG. 7, the position of the planted seedling T is
Since it is on the right side of the airframe V, the image sensor S 1 on the right side is used.

【0014】前記機体Vの構成について説明すれば、図
1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1F及び前記後輪1R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R3 が設けられ、そして、その変
速状態検出用ポテンショメータR3 の検出情報に基づい
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。
Explaining the structure of the machine body V, as shown in FIG. 1, the output of the engine E is transmitted to each of the front wheel 1F and the rear wheel 1R via a transmission device 5, and the transmission device 5 operates. as the operation state of the speed change operation state corresponds to a preset speed, the shifting state detection potentiometer R 3 provided, and, on the basis of the detection information of the shifting state detecting potentiometer R 3, shift The electric motor 6 is driven.

【0015】又、前記前輪1F及び前記後輪1R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
1 ,R2 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 wheel 1F and the rear wheel 1R are constructed so that power steering is individually operated by hydraulic cylinders 7F and 7R, respectively, and steering angle detecting potentiometers R 1 and R interlocked with the steering operation of the wheels. The electromagnetically operated control valves 8F and 8R for operating the hydraulic cylinders 7F and 7R are driven so that the detected steering angle by 2 becomes the target steering angle.

【0016】従って、前記前輪1F及び前記後輪1R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1F及び前記後輪1R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1F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, a parallel steering system for steering the front wheels 1F and the rear wheels 1R at the same phase and at the same angle,
It is possible to selectively use three types of steering types: a four-wheel steering type in which the front wheels 1F and the rear wheels 1R are steered in opposite phases and at the same angle, and a two-wheel steering type in which only the front wheels 1F are turned. Is becoming

【0017】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、1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。尚、図1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。
However, when the steering operation is automatically performed based on the image pickup information of the image sensor S 1 , the two-wheel steering type is used, and when one work stroke is completed and the operation is moved to the next work stroke. The four-wheel steering type and the parallel steering type are used. In FIG. 1, S 2 is a distance sensor for detecting the traveling distance based on the output speed of the transmission 5.

【0018】次に、前記イメージセンサS1 の撮像情報
に基づいて、前記未植側苗列と既植側苗列との境界に対
応する線分Lを近似処理するための制御構成について説
明する。
Next, a control configuration for approximating the line segment L corresponding to the boundary between the unplanted side seedling row and the already planted side seedling row based on the image pickup information of the image sensor S 1 will be described. ..

【0019】図1に示すように、前記イメージセンサS
1 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に対応する画素Taを抽出するよ
うに構成されている。
As shown in FIG. 1, the image sensor S
1 is configured to output the three primary color information R, G, B separately, and subtracts the blue information B that does not include the color component of the seedling T from the green information G that includes the color component of the seedling T, and is a binary value. The pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted by the conversion.

【0020】説明を加えれば、前記緑色情報Gから前記
青色情報B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
された設定閾値に基づいて2値化して前記画素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
(32×32画素/1画面に設定してある)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に記憶された前記苗Tに対応する画素情報
のうち、後述の演算手段101によって前回求めた線分
0 の画面上の画素位置から所定画素数(±d画素)以
内に位置する画素Taのみを選別し(図4参照)、これ
らの選別された画素Taを演算の対象としてこれらの画
素Taを結ぶ線分Lを直線や曲線に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。
In addition, a subtracter 9 for subtracting the blue color information B from the green color information G in the form of an analog signal,
A comparator 10 that binarizes the output of the subtractor 9 based on a preset threshold value corresponding to the color of the seedling T and outputs binarized information corresponding to the pixel Ta, and the output of the comparator 10. Corresponding to the image memory 11 that stores a signal as image information corresponding to a preset pixel density (32 × 32 pixels / 1 screen is set), and the seedling T stored in the image memory 11. Of the pixel information, only pixels Ta located within a predetermined number of pixels (± d pixels) from the pixel position on the screen of the line segment L 0 previously obtained by the calculating unit 101 described later are selected (see FIG. 4), and these are selected. Of the selected pixel Ta as the object of calculation, information for approximating a line segment L connecting these pixels Ta to a straight line or a curve, and traveling control based on the information are controlled by a microcomputer. Each of the location 12 is provided.

【0021】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の色に対応する画素T
aを抽出する画素抽出手段100に対応することにな
り、そして、前記制御装置12及び画像メモリ11を利
用して、前記画素Taのうち、後述の演算手段101に
よって前回求めた線分L0 の画面上の画素位置から所定
画素数(±d画素)以内に位置する画素Taのみを選別
する画素選別手段102、及び、この選別された画素T
aを結ぶ線分Lを直線や曲線に近似して求める演算手段
101の夫々が構成されることになる。
That is, the subtractor 9 and the comparator 10 make the pixel T corresponding to the color of the seedling T as a crop.
This corresponds to the pixel extracting means 100 for extracting a, and using the control device 12 and the image memory 11, the line segment L 0 of the pixel Ta of the pixel Ta previously obtained by the calculating means 101 described later is used. Pixel selecting means 102 for selecting only pixels Ta located within a predetermined number of pixels (± d pixels) from the pixel position on the screen, and the selected pixels T
Each of the calculation means 101 for obtaining the line segment L connecting a by approximating it to a straight line or a curve is configured.

【0022】次に、図2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, based on the flowchart shown in FIG. 2, the operation of the control device 12 will be described, and the configuration of each unit will be described in detail.

【0023】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S1 による撮像
処理が実行されて、前記画素抽出手段100によって前
記苗Tに対応する画素Taが抽出されることになる。
Every time the machine body V travels a set distance or every set time, the image pickup process by the image sensor S 1 is executed and the pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted by the pixel extracting means 100. Will be done.

【0024】前記画素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、圃場面を撮
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
に対応する前記緑色情報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。但し、前記苗Tは緑色系であり、且つ、泥面は褐
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。
To explain the extraction of the pixel Ta, since the color of the seedling T is green, when focusing on the green information G of the three primary color information of the field scene, the pixel of the seedling T is imaged. The value corresponding to is larger than the value of the pixel that has imaged another portion such as the mud surface of the field. However, since the natural light is almost totally reflected on the water surface, the reflected light contains all color components. Therefore, the value of the green color information G corresponding to the pixel of which the water surface is imaged is larger than the value of the pixel of which the other portion is imaged, like the pixel of which the seedling T is imaged. However, since the seedling T is greenish and the mud surface is brownish or grayish, the value of the blue component contained in the color component is low.

【0025】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全色
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。
That is, paying attention to the blue color information B of the three primary color information of the image of the field, since the reflected light from the water surface contains all color components, the pixel value of the water surface becomes large, but The pixel value of T or the mud image is small.

【0026】そこで、前記緑色情報G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
を設定閾値に基づいて2値化すると、前記苗Tのみに対
応した画素Taの情報を抽出できるのである(図4
(イ),(ロ)参照)。尚、図では、8個の画素Ta1
〜Ta8 が抽出されている状態を示す。但し、これら8
個の各画素Ta1 〜Ta8 は、実際には、前記画素密度
(32×32画素/1画面)でいう1画素の場合もある
が、1個以上複数の画素からなる場合もある。
Therefore, when the blue color information B is subtracted from the green color information G, only the value of the pixel corresponding to the seedling T becomes larger than the pixel value of the other part imaged, and the subtracted value is set as the set threshold value. By binarizing based on this, information of the pixel Ta corresponding to only the seedling T can be extracted (FIG. 4).
(See (a) and (b)). In the figure, eight pixels Ta 1
~ Ta 8 is shown in the extracted state. However, these 8
Each of the pixels Ta 1 to Ta 8 may actually be one pixel in the pixel density (32 × 32 pixels / one screen), but may be one or more pixels.

【0027】次に、前記選別手段102によって、前記
画像メモリ11の記憶情報のうち、前記複数個の既植苗
Tに対応する画素Ta1 〜Ta8 の情報のうち、前回求
めた線分L0 の画面上の画素位置から所定画素数(±d
画素)以内に位置する画素Ta1 〜Ta4 のみを選別す
る(図4(ハ)参照)。ここでは、画面の上下縦方向が
苗列方向、つまり、求めるべき線分Lに沿うように操向
制御されていることから、処理の簡略化のために、前回
求めた線分L0 の画面上の画素位置から画面横方向(x
軸)の両側方向に沿って上記所定画素数(±d画素)以
内に位置する画素を選別している。
Next, the line segment L 0 previously obtained from the information of the pixels Ta 1 to Ta 8 corresponding to the plurality of seedlings T stored in the image memory 11 by the selection means 102. A predetermined number of pixels (± d
Only pixels Ta 1 to Ta 4 located within (pixels) are selected (see FIG. 4C). Here, since the vertical and vertical directions of the screen are controlled so that the vertical and vertical directions are along the seedling direction, that is, along the line segment L to be obtained, for the sake of simplification of the process, the screen of the previously obtained line segment L 0 is displayed. The horizontal direction of the screen (x
Pixels located within the predetermined number of pixels (± d pixels) are selected along both sides of the (axis).

【0028】次に、上記選別された画素Ta1 〜Ta4
を結んだ線分Lを、演算手段101により直線あるいは
曲線に近似計算することになる。ここでは、直線近似の
変換手段である、ハフ変換処理により、前記線分Lを直
線として算出する。
Next, the selected pixels Ta 1 to Ta 4 are selected.
The line segment L connecting the two is approximated to a straight line or a curved line by the calculation means 101. Here, the line segment L is calculated as a straight line by a Hough conversion process, which is a conversion unit for linear approximation.

【0029】ハフ変換について説明すれば図6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、前記各画素Ta
1 〜Ta4 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、原点つまり撮像視野
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。 ρ=y・sinθ+x・cosθ ……(i)
The Hough transform will be described. As shown in FIG. 6, the x-axis passing through the center of the image pickup field of the image sensor S 1 is used as a reference line in the polar coordinate system, and each pixel Ta is converted.
A plurality of straight lines passing through 1 to Ta 4 are set to the origin θ, that is, the center of the imaging field of view, with inclinations θ preset in a plurality of stages in the range of 0 to 180 degrees with respect to the x-axis based on the following formula (i). It is obtained as a combination with the corresponding distance ρ from the center of the screen. ρ = y · sin θ + x · cos θ …… (i)

【0030】そして、1つの画素について、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、前記各画素Ta1 〜T
4 を通る複数種の直線の頻度を、全画素毎に計数する
ことになる。
After repeating the process of adding a two-dimensional histogram for counting the frequency of each straight line obtained until the value of the inclination θ set in the plurality of steps reaches 180 degrees for one pixel. , Each of the pixels Ta 1 to T
The frequencies of a plurality of types of straight lines passing through a 4 will be counted for every pixel.

【0031】前記各画素Ta1 〜Ta4 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 (図6参照) を決定し、その直線Lxを、
前記イメージセンサS1 の撮像面において前記未植側領
域に隣接する既植苗Tnを結ぶ線分L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 the straight line for each of the pixels Ta 1 to Ta 4 is completed, the combination of the inclination θ and the distance ρ that has the maximum frequency is obtained from the value added to the two-dimensional histogram. One straight line Lx having the maximum frequency (see FIG. 6) is determined, and the straight line Lx is
The line segment L connecting the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side region on the image pickup surface of the image sensor S 1 is obtained as linearly approximated information.

【0032】次に、前記撮像面における直線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(図5及び
図6参照) とに基づいて、地表面における直線Lの情報
に変換する。すなわち、図5に示すように、前記撮像視
野Aの横幅方向中央を前後方向に通る走行基準線La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。
Next, the straight line Lx on the image pickup surface is stored in advance by the memory information of the shape and size of the image pickup field A of the image sensor S 1 measured on the ground surface and the image pickup surface through which the straight line Lx having the maximum frequency passes. Based on the pixel positions a, b, and c at the positions (see FIG. 5 and FIG. 6). That is, as shown in FIG. 5, a straight line L on the ground surface that is set as a value of an inclination ψ with respect to a traveling reference line La that passes through the center of the imaging visual field A in the widthwise direction in the front-rear direction and a position δ in the widthwise direction. Will be converted into information.

【0033】説明を加えれば、前記未植側領域に隣接す
る既植苗Tn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の前後位置(y=16及びy=
−16)での2辺の長さl1 ,l32、画面中央(x=1
6,y=0となる画素位置)における前記撮像視野Aの
横幅方向での長さl16、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 further explain, the front and rear positions (y = 16 and y =) of the imaging visual field A in the direction intersecting the straight line L corresponding to the line segment connecting the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side region.
-16) two side lengths l 1 and l 32 , the center of the screen (x = 1
6, the pixel position where y = 0), the length l 16 in the lateral width direction of the imaging visual field A, and the distance h between the two front and rear sides.
Each of the above is measured in advance and stored in the control device 12.

【0034】そして、前記撮像面における直線Lxが、
前記撮像視野Aの前後位置での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X1,X32と、前記直線Lxが画面中
央を通るx軸に交差する画位置cのx座標の値X16
を、上記(i)式を変形した下記(ii)式から求めるこ
とになる。 Xi=(ρ−Yi・sinθ)/cosθ ……(ii) 但し、Yiは、夫々16,0,−16を代入する。
The straight line Lx on the image pickup surface is
X-coordinate values X 1 and X 32 of positions a and b (positions where y = 16 and y = −16) of pixels intersecting the x-axis corresponding to two sides at the front and rear positions of the imaging visual field A, The value X 16 of the x coordinate of the image position c at which the straight line Lx intersects the x axis passing through the center of the screen is obtained from the following equation (ii) which is a modification of the above equation (i). Xi = ([rho] -Yi * sin [theta]) / cos [theta] (ii) where Yi is 16,0, -16 respectively.

【0035】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に対する横幅方向での位置δ
と、傾きψとを求め、求めた位置δと傾きψ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 obtained by the above equation (ii), the position δ in the lateral direction with respect to the traveling reference line La is calculated from the following equations (iii) and (iv).
And the slope ψ, the values of the calculated position δ and the slope ψ are
It is calculated as the position information of the straight line L corresponding to the above-mentioned seedling row on the ground surface.

【0036】[0036]

【数1】 [Equation 1]

【0037】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、前記直線Lの前記走行基準線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, in the steering control for automatically traveling the machine body V along the row of the planted seedlings T arranged in the machine body traveling direction, the inclination ψ of the straight line L with respect to the traveling reference line La and the lateral width direction are The steering operation is performed in a two-wheel steering manner so that the position δ and the position δ both approach zero.

【0038】前記操向制御について説明すれば、前記直
線Lの前記走行基準線Laに対する傾きψと横幅方向で
の位置δ夫々の値、及び、前記前輪1F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1F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R1 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。 θf=K1・δ+K2・ψ+K3 ・φ ……(v) 尚、K1,K2,K3 は、操向特性に応じて予め設定され
た定数である。
The steering control will be described from the values of the inclination ψ of the straight line L with respect to the traveling reference line La and the position δ in the lateral width direction, and the current steering angle φ of the front wheels 1F. The target steering angle θf of the front wheel 1F is set based on the following equation (v), and the current steering angle φ detected by the front wheel steering angle detection potentiometer R 1 is set to the target steering angle φf. The control valve 8F of the front wheel hydraulic cylinder 7F is driven so as to be maintained within the set dead zone with respect to the orientation angle θf. θf = K 1 δ + K 2 ψ + K 3 Φ (v) Incidentally, K 1 , K 2 and K 3 are constants preset according to the steering characteristics.

【0039】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、詳述はしないが、前記撮像手段
1 の画像情報から作業行程終端部に達したことを検出
させる。そして、作業行程の終端部に達した判断される
と、前記苗植え付け装置2による植え付け作業を中断し
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。
The turn control for reaching the end of one work stroke and turning toward the beginning of the next work stroke will be described. The travel distance detected by the distance sensor S 2 is one work stroke. Although it will not be described in detail, when the set distance set corresponding to the length is exceeded, it is detected from the image information of the image pickup means S 1 that the end of the work stroke is reached. Then, when it is determined that the end of the work process has been reached, the planting work by the seedling planting device 2 is interrupted, the two-wheel steering system is switched to the four-wheel steering system, and the maximum cutting is performed during the set time. By maintaining the angle, the direction is changed 180 degrees to the next work stroke side, and then the parallel steering type is changed to maintain the maximum turning angle for the set time.
The position will be corrected in the lateral direction of the aircraft for the next work stroke, and the turn will be ended. After the end of the turn, the two-wheel steering system is restored, and the steering control in the next work stroke is restarted.

【0040】〔別実施例〕上記実施例では、圃場面を撮
像する撮像手段としてカラー式のイメージセンサS1
用いて、緑色情報Gから青色情報Bを減算して設定閾値
に基づいて2値化することにより、苗Tに対応する画素
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前記画
素Taとして抽出するようにしてもよく、あるいは、前
記撮像手段として白黒式のイメージセンサS1 を用い
て、苗箇所と泥面等の他の箇所の明度信号を適当な閾値
設定に基づいて2値化することにより、簡便な装置で画
素を抽出するようにしてもよく、画素抽出手段100の
具体構成は、各種変更できる。
[Other Embodiments] In the above embodiment, the color image sensor S 1 is used as the image pickup means for picking up the field scene, and the blue color information B is subtracted from the green color information G to obtain a binary value based on the set threshold value. The case where the pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted by the conversion is illustrated. However, for example, by using all the three primary color information R, G, and B, their ratio corresponds to the color of the seedling T. A region having a set ratio range may be extracted as the pixel Ta, or a brightness signal of another portion such as a seedling portion and a mud surface may be obtained by using a monochrome image sensor S 1 as the image pickup means. May be binarized based on an appropriate threshold value setting to extract pixels with a simple device, and the specific configuration of the pixel extracting means 100 can be variously changed.

【0041】又、上記実施例では、前記イメージセンサ
1 が先端部に取り付けられた支持部材4が、その基端
部を機体Vの後方に位置する苗植え付け装置2に固定さ
れ、先端部を機体横側方で機体前方に向かって延伸させ
るように構成したが、上記支持部材4を機体Vの前部側
位置に固定させるような構造でもよい。
Further, in the above embodiment, the support member 4 having the image sensor S 1 attached to the front end is fixed to the seedling planting device 2 located at the rear of the machine body V at the base end, and the front end is fixed. Although it is configured to extend laterally to the front of the machine body, a structure may be used in which the support member 4 is fixed to a position on the front side of the machine body V.

【0042】又、上記実施例では、画素選別手段102
を、処理の簡略化のために、前回求めた線分L0 の画面
上の画素位置から画面横方向(x軸方向)の両側方向に
沿って所定画素数(±d画素)以内に位置する画素を選
別するように構成したが、厳密には、走行方向と画面横
方向とは直交していないので、更に精度良く画素選別を
行うには、上記線分L0 の画面上の画素位置から上記線
分L0 に直交する方向の所定画素数(±d画素)以内に
位置する画素を選別するように構成することも可能であ
る。
Further, in the above embodiment, the pixel selection means 102.
In order to simplify the processing, the line segment L 0 is located within a predetermined number of pixels (± d pixels) along both lateral directions (x-axis direction) of the screen from the pixel position of the line segment L 0 obtained on the screen last time. Although it is configured to select pixels, strictly speaking, the traveling direction and the screen horizontal direction are not orthogonal to each other. Therefore, in order to perform pixel selection with higher accuracy, the pixel position on the screen of the line segment L 0 is determined. It is also possible to select a pixel located within a predetermined number of pixels (± d pixels) in a direction orthogonal to the line segment L 0 .

【0043】又、上記実施例では、ハフ変換を利用して
作物Tに対応する画素Taを結ぶ線分Lを直線近似する
ようにした場合を例示したが、例えば、最小二乗法等を
用いて直線近似あるいは曲線近似した情報を求めること
もできるものであって、演算手段101の具体構成は、
各種変更できる(図3参照)。
In the above embodiment, the Hough transform is used to linearly approximate the line segment L connecting the pixels Ta corresponding to the crop T. However, for example, the least square method is used. It is also possible to obtain information obtained by linear approximation or curve approximation, and the specific configuration of the arithmetic means 101 is as follows.
Various changes can be made (see Fig. 3).

【0044】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
近似線分の情報を、操向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線分の情報を検出するための装
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
列に対応する近似線分の情報の利用形態は、各種変更で
きる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a device for automatically traveling a rice transplanter along a seedling row planted in a field, and an approximate line segment corresponding to the detected crop row. Although the information is exemplified as being configured to be used as control information for steering control, the present invention can be applied to an apparatus for detecting information on approximate line segments corresponding to various crop rows. Therefore, the specific configuration of each part such as the type of crop and the configuration of the traveling system of the machine body, and the usage pattern of the information of the approximate line segment corresponding to the detected crop sequence can be variously changed.

【0045】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
It should be noted that although reference numerals are given in the claims for convenience of comparison with the drawings, the present invention is not limited to the configurations of the accompanying drawings by the entry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】制御構成のブロック図FIG. 1 is a block diagram of a control configuration.

【図2】制御作動のフローチャートFIG. 2 is a flowchart of control operation.

【図3】別実施例の制御作動のフローチャートFIG. 3 is a flowchart of control operation of another embodiment.

【図4】画像処理の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of image processing.

【図5】撮像視野における機体進行方向と近似直線の関
係を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a traveling direction of the body of the imaging field of view and an approximate straight line.

【図6】ハフ変換の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of Hough transform.

【図7】田植え機の概略平面図FIG. 7 is a schematic plan view of a rice transplanter.

【図8】同概略側面図FIG. 8 is a schematic side view of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L 線分 L0 線分 S1 撮像手段 T 作物 Ta 画素 Ta1 〜Ta4 画素 100 画素抽出手段 101 演算手段 102 画素選別手段L line segment L 0 line segment S 1 imaging means T crop Ta pixels Ta 1 to Ta 4 pixels 100 pixel extraction means 101 calculation means 102 pixel selection means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 列状に並ぶ複数個の作物(T)を含む所
定範囲の圃場面を撮像する撮像手段(S1 )と、その撮
像手段(S1 )による撮像画像情報に基づいて、前記作
物(T)に対応する画素(Ta)を抽出する画素抽出手
段(100)と、この画素抽出手段(100)によって
抽出された画素情報に基づいて、前記画素(Ta)を結
ぶ線分(L)を求める演算手段(101)とが設けられ
た作物列検出装置であって、 前記画素抽出手段(100)によって抽出された画素情
報のうち、前記演算手段(101)によって前回求めた
線分(L0 )の画面上の画素位置から所定画素数以内に
位置する画素(Ta1 〜Ta4 )のみを選別する画素選
別手段(102)が設けられ、前記演算手段(101)
は、前記画素選別手段(102)によって選別された画
素(Ta1 〜Ta4 )を演算の対象とするように構成さ
れている作物列検出装置。
1. An image pickup means (S 1 ) for picking up an image of a field in a predetermined range including a plurality of crops (T) arranged in a line, and the image pickup means (S 1 ) for picking up image information based on the picked-up image information. A pixel extraction unit (100) for extracting a pixel (Ta) corresponding to a crop (T), and a line segment (L) connecting the pixel (Ta) based on the pixel information extracted by the pixel extraction unit (100). ) Is provided, and the line segment (previously obtained by the calculating means (101) among the pixel information extracted by the pixel extracting means (100). A pixel selection means (102) for selecting only pixels (Ta 1 to Ta 4 ) located within a predetermined number of pixels from the pixel position of L 0 ) on the screen is provided, and the calculation means (101) is provided.
Is a crop row detecting device configured to target the pixels (Ta 1 to Ta 4 ) selected by the pixel selecting means (102) as an object of calculation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04293109A (en) * 1991-03-22 1992-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Running lane tracking device, running lane deviation alarm device and autonomous running controller

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JPH04293109A (en) * 1991-03-22 1992-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Running lane tracking device, running lane deviation alarm device and autonomous running controller

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