JPH0646404B2 - 作物認識装置 - Google Patents

作物認識装置

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JPH0646404B2
JPH0646404B2 JP61138792A JP13879286A JPH0646404B2 JP H0646404 B2 JPH0646404 B2 JP H0646404B2 JP 61138792 A JP61138792 A JP 61138792A JP 13879286 A JP13879286 A JP 13879286A JP H0646404 B2 JPH0646404 B2 JP H0646404B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、撮像画像信号から認識対象作物の色を含む特
定色の色信号を抽出する色信号抽出手段、及び、前記抽
出された色信号を2値化する2値化手段を備え、前記認
識対象作物のみに対応した2値化画像情報を得る作物認
識装置に関する。
〔従来の技術〕
上記この種の作物認識装置は、例えば、作物の例として
の果実の収穫に使用される果実収穫装置の作業用ハンド
等を作業対象作物に向けてアプローチさせる際の制御情
報等として用いるために、撮像画像信号から認識対象作
物の色を含む色信号を抽出して2値化することにより、
枝、葉、空等の背景となるものと、認識対象果実とを分
離した2値化画像情報を得るようにしたものである。
そして、従来では、一般的に赤色から黄色の範囲にある
作物の色を含んでいる撮像画像信号を構成する赤色信号
から背景となる空やハイライトの信号成分を含む青色信
号を減算することにより、上記認識対象作物の色を含む
特定色の色信号を抽出するようにしてあった(特開昭60
-12834号公報参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来構成においては、以下に示すよ
うな不都合があり改善の余地があった。
すなわち、作物がなる果樹等の葉の中にはその裏面が黄
色がかって見えるものがあるが、このように黄色に見え
る葉の裏面を含む範囲が見えるような状態、例えば、果
樹の下方側から上方を望む状態で、近距離から果樹を撮
像すると、認識対象作物と同一色範囲の赤色信号成分の
中に、作物とは異なるものの情報がかなりの信号レベル
で含まれることとなる。
認識対象作物がミカンである場合を例に説明を加えれ
ば、第4図に示すように、このミカンのみを撮像した画
像信号の赤信号から青信号を減算した色信号(R-B)のレ
ベルは、図中、(a)で示すように、横軸に示す距離に応
じて減少する信号となり、この色信号(R-B) を認識可能
な距離範囲に応じて説明された閾値(Vref)に基づいて2
値化すれば、比較的広い距離範囲にある果実を認識でき
るのであるが、葉の裏を撮像した範囲の赤信号から青信
号を減算した色信号(R-B)のレベルは、図中、(b),(c)
で示すように、特に近距離の範囲で、上記閾値(Vref)よ
りも高くなることがある。但し、(b) は、通常通り緑色
に見える葉裏を撮像した場合の信号レベルであり、(c)
は、黄色に見える葉裏を撮像した場合の信号レベルであ
る。
つまり、葉の裏面の色が緑色に見えるものであっても、
光の反射等の影響によって近距離においては、上記赤色
信号から青色信号を減算した色信号(R-B) のレベルが閾
値(Vref)よりも高くなるために、あまり近距離にあるミ
カンは認識できない状態となる。そして、葉の色が黄色
である場合は、赤色信号(R) の信号レベルが通常の緑色
の葉を撮像した時の信号レベルよりも更に高くなり、上
記赤色信号と青色信号を減算した色信号(R-B) を上記閾
値(Vref)でそのまま2値化すると、近距離においてミカ
ンと黄色に見える葉とを誤認する距離範囲が更に遠距離
側まで広くなり、同一閾値(Vref)によりミカンを認識で
きる距離範囲が狭くなる不利がある。
そこで、撮像距離に応じて上記2値化の閾値(Vref)を変
更することも考えられるが、その場合、一回の撮像処理
で認識可能な距離範囲が狭くなるとともに、見られる色
信号(R-B) のレベルや距離に応じて閾値(Vref)の設定を
変える必要があり、操作性が悪くなる不利がある。
従って、この認識対象作物の色を含む赤色信号から、上
記黄色成分を全く含まない青色信号を減算しても、近距
離から遠距離までの広い距離範囲において、上記黄色に
見える葉の色成分を的確に除去することはできないもの
であった。つまり、上記赤色信号から青色信号を減算し
た色信号を単一の設定閾値で2値化しても、その2値化
画像情報には、認識対象作物と黄色に見える葉の両方が
含まれる状態となる場合があり、認識率が低下する不利
があった。
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、黄色に見える葉と認識対象作物とを、的確に
分離認識できるようにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明にかかる作物認識装置は、前記色信号抽出手段
を、前記撮像画像信号を構成する赤色系の色信号から緑
色系の色信号を減算すべく構成してあることを特徴構成
とする。
かかる特徴構成による作用及び効果は次の通りである。
〔作 用〕
すなわち、黄色に見える葉の色を共に含む赤色信号から
緑色信号を減算することにより、この黄色に見える葉の
色成分を除去できるので、この赤色信号から緑色信号を
減算した色信号を2値化すれば、認識対象作物の色のみ
に対応した画像情報が得られる。
〔発明の効果〕
従って、赤色信号から緑色信号を減算するという簡単な
装置改造により、作物の認識率を改善できるに至った。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、屋外において、カラービデオカメラ(1) で撮
像された撮像画像信号としてのカラービデオ信号(S0)か
ら、認識対象作物の位置情報を得るための果実を対象と
する作物認識装置のブロック図であって、特に、ミカン
やリンゴ等の暖色系の果実を認識するための装置として
構成してある。つまり、認識対象作物としての認識対象
果実(A) の色を含む特定色の色信号としての前記カラー
ビデオ信号(S0)を構成する赤色信号を用いるとともに、
前記認識対象果実(A)の色を含まない色信号として前記
カラービデオ信号(S0)を構成する緑色信号(G) を用い
て、これら両色信号(R),(G) を減算して2値化すること
により、認識対象果実以外の枝、葉、空等の背景となる
色成分を除去するとともに、明るさに対して正規化した
果実の色のみに対応した領域を抽出した2値化画像信号
(S2)を得るようにしてある。
そして、前記カラービデオ信号(S0)のうちの明るさ情報
のみを示す輝度信号(Y) を、そのグレイレベルを設定段
階に量子化した濃淡画像信号(S3)を分離抽出した後、こ
の濃淡画像信号(S3)を、前記2値化画像信号(S2)でマス
クした領域(F0)の重心(P1)及びその領域内において最も
明るくみえるハイライト領域(P0)の位置を求めることに
より、重なりあって見える複数果実の一つ一つを分離識
別可能な位置情報を得るようにしてある。
すなわち、前記カラービデオカメラ(1) で撮像されたカ
ラー画像情報として出力されるNTSC形式のカラービ
デオ信号(S0)(第3図(イ)参照)は、NTSCデコーダ
(2) により、垂直同期信号(VD)と水平同期信号(HD)の2
つの同期信号、赤色信号(R)と緑色信号(G)の2つの色信
号、及び、輝度信号(Y) のそれぞれに分離される。
前記分離された赤色信号(R)と緑色信号(G)は、前記認識
対象果実(A) に対応した特定色範囲の色信号(S1)(第2
図参照)を抽出する色信号抽出手段としての色分離回路
(3) により減算処理されるとともに、2値化手段として
のコンパレータ(4) で設定閾値(Vref)に基づいて2値化
され、認識対象果実(A) の色のみに対応した特定色範囲
の領域(F0)を抽出した2値化画像信号(S2)(第3図(ロ)
参照)に変換される。
一方、前記輝度信号(Y)は、A/D変換器(5)で、その明
るさつまりグレイレベルを128段階に量子化され、7
ビット長のデジタル値として表現される濃淡画像信号(S
3)に変換され、データバッファ(6) で、量子化画素単位
毎に、前記2値化画像信号(S2)と合成されて、画像メモ
リ(7) に、一画面分の画像情報として一旦記憶されるよ
うにしてある。尚、本実施例では、前記輝度信号(Y) を
量子化するに、一画面当たり32×32画素のモザイク
状の濃淡画像信号(S3)(第3図(ハ)参照)として記憶す
るようにしてある。
前記2値化画像信号(S2)と濃淡画像信号(S3)とを各量子
化画素毎に、一つの画像データ(S4)として合成する手段
について説明すれば、一画素当たりの画像データ(S4)を
全体として8ビット長で表現するようにしてあり、その
うちの最下位ビット位置を、前記2値化画像信号(S2)の
値(“1”又は“0”)として用いるとともに、それよ
り上位の7ビット分を、前記濃淡画像信号(S3)の明るさ
を示す値として用いるようにしてある。但し、前記2値
化画像信号(S2)の値が“1”の場合が前記認識対象果実
(A) の色の領域(F0)を示し、“0”がそれ以外の色の領
域を示すようにしてある。
従って、前記画像メモリ(7) には、8ビット長で示され
る量子化画素毎に、2値化した色情報と明るさ情報と
を、同一アドレス位置において一つの画像データ(S4)と
して記憶することとなる。
但し、前記2値化画像信号(S2)を得る処理と、前記輝度
信号(Y) をA/D変換したデジタル化された濃淡画像信
号(S3)を得る処理、並びに、前記2値化画像信号(S2)と
濃淡画像信号(S3)を画素毎に一つの画像データ(S4)に合
成して記憶させる処理は、前記垂直同期信号(VD)及び水
平同期信号(HD)に同期して同時並列的に行われるよう
に、タイミング回路(8) で、その処理動作を制御するよ
うにしてある。又、前記カメラ(1)による撮像動作に同
期してストロボ装置(9) が発光するように、前記タイミ
ング回路(8) からの制御信号によって起動されるストロ
ボ制御回路(10)を設けてあり、発光タイミング及びその
発光強度を適正化するように構成してある。
又、前記画像メモリ(7) に記憶された2値化画像信号(S
2)及び濃淡画像信号(S3)は、CRTコントローラ(11)及
びTV信号ジェネレータ(12)により、コンポジットビデ
オ信号に変換されて、モニタテレビ(13)に表示されるよ
うにしてある。
前記2値化画像信号(S2)と濃淡画像信号(S3)は、制御プ
ロセッサ(CPU1)及び数値演算プロセッサ(CPU2)で、各画
素毎の画像データ(S4)として記憶された画像情報に基づ
いて、前記2値化画像信号(S2)の値が“1”で囲まれた
領域内のうちの前述したハイライト領域(P0)に相当する
欠落した部分(第3図(ロ)参照)の穴埋めの処理をした
後、その穴埋め処理を施した2値化画像信号(S2)(第3
図(ハ)参照)が“1”である領域(F0)内のグレイレベル
つまり前記濃淡画像信号(S3)の値に基づいて、明るさの
ピーク点であるハイライト領域(P0)(第3図(ニ)参照)
の位置を求めるとともに、前記2値化画像信号(S2)の値
が“1”で囲まれた領域つまり認識対象果実(A)の色の
みに対応した領域(F0)の重心(S1)を求める処理を施され
る。
前記穴埋めの処理について説明すれば、前記合成された
画像データ(S4)のうちの2値化画像信号(S2)の値に基づ
いてラベリング処理を行った後、例えば、面積が小さい
領域の2値化画像信号(S2)の値が“0”の部分を“1”
に置き換えることにより、その部分の明るさ情報が欠落
することなく色情報に関する穴埋めを行うのである。
次に、穴埋め処理を行った画像情報を再度ラベリング
し、例えば、そのラベル毎の明るさの最大値及びその最
大値より一段階低い明るさの領域のみを残して他の領域
の画像データ(S4)の値を全て“0”に置き換えることに
より、前記ハイライト領域(P0)を抽出するのである。
そして、認識した果実の個数やその位置情報つまり前記
ハイライト領域(P0)や重心(P1)の位置座標の情報を、そ
の認識結果を利用する作業装置の制御装置を構成するホ
ストコンピュータ(CPU0)に、インターフェイス装置(14)
を介して伝達するとともに、全体の動作を制御されるの
である。尚、第1図中、(15)は、前記各プロセッサ(CPU
1),(CPU2) の動作プログラムや演算用データを格納した
り、前記ホストコンピュータ(CPU0)との間で授受する各
種データ等を格納するためのメモリである。
〔別実施例〕
上記実施例では、認識対象果実(A) の色に対応した領域
(F0)の位置を求めるに、この領域(F0)を示す2値化画像
信号(S2)と濃淡画像信号(S3)の両方を用いるようにした
場合を例示したが、2値化画像信号(S2)のみを用いても
よく、本発明は、赤色信号(R)と緑色信号(G)を減算した
色信号(S1)を2値化した画像信号(S2)を利用する装置に
適用できるものであって、装置の具体構成は各種変更で
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明にかかる作物認識装置の実施例を示し、第
1図は作物認識装置の一例としての果実認識装置の構成
を示すブロック図、第2図は赤色信号と緑色信号とを減
算した色信号の距離に対する信号レベル変化を示す説明
図、第3図(イ)〜(ニ)は画像信号の説明図である。第4図
は従来例の説明図である。 (3) ……色信号抽出手段、(4) ……2値化手段、(A) …
…認識対象作物、(S0)……撮像画像信号、(S1)……特定
色の色信号、(R) ……赤色系の色信号、(G) ……緑色系
の色信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像画像信号(S0)から認識対象作物(A) の
    色を含む特定色の色信号(S1)を抽出する色信号抽出手段
    (3) 、及び、前記抽出された色信号(S1)を2値化する2
    値化手段(4) を備え、前記認識対象作物(A) のみに対応
    した2値化画像情報を得る作物認識装置であって、前記
    色信号抽出手段(3) を、前記撮像画像信号(S0)を構成す
    る赤色系の色信号(R)から緑色系の色信号(G)を減算すべ
    く構成してある作物認識装置。
JP61138792A 1986-06-14 1986-06-14 作物認識装置 Expired - Lifetime JPH0646404B2 (ja)

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JPS62295190A JPS62295190A (ja) 1987-12-22
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