JPH10307627A - 自律走行作業車の作業境界検出装置及び倣い走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業対象領域と非作業対象領域との作業境界
を正確に検出し、平行度を要求される往復直線走行に対
しても平行度を確保して蛇行発生を防止し、正確な倣い
走行を実現する。 【解決手段】 ステレオカメラで撮像した画像から得ら
れる距離画像に対し、２次元多数決処理によって不良距
離データを排除し、２次元移動平均化処理によって距離
画像内のある一定の広さの矩形エリアで平均値を取って
距離データを平滑化すると、横方向にラプラス変換を行
って距離段差部分の情報を得る。そして、このラプラス
変換後の段差情報に基づいて、＋，−のピーク値と、そ
の間隔とから段差のある場所をエッジとして検出し、ハ
フ変換によって段差部分の検出点から刈り跡に相関のあ
る直線式を求める。さらに、このハフ変換で求めた直線
近傍の検出点を収集し、その点の集合を用いて最小二乗
法によって最終的な直線式を再計算し、刈り跡の近似直
線式を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両周辺の撮像画
像を処理して既作業領域と未作業領域との作業境界を検
出し、検出した作業境界に沿った倣い走行を制御する自
律走行作業車の境界検出装置及び倣い走行制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフ場、河川敷堤防、公園等の
各種フィールドで行う草刈、芝刈り作業等を無人で行な
うことのできる自律走行車が開発されている。このよう
な自律走行車においては、作業の関係上、所定の領域で
車体の旋回を伴った往復走行を行う場合があり、このよ
うな往復走行を制御するシステムには、往路と復路の方
位を地磁気センサやジャイロ等の方位センサによって検
知し、平行に走行するよう制御するものや、光センサ等
の無接触センサあるいは機械的な接触式センサ等を用い
てフィールド上の既処理部と未処理部との作業境界を検
出し、検出した作業境界に沿った倣い走行を行なうもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平行度
を要求される往復直線走行においては、図１９（ａ）に
示すように往路と復路の進行方向は１８０度異なること
が要求され、方位検出センサによって走行方位を検出し
て往路及び復路の方向転換を行うと、方位検出センサの
誤差によって往路と復路とが必ずしも完全に平行にはな
らない。このため、長距離の往復走行の間には、往路・
復路で平行度の誤差が大きくなり、図１９（ｂ）に示す
ように、進路が開いて刈り残しが生じたり、図１９
（ｃ）に示すように、進路が狭くなってオーバーラップ
量が増加する等の問題がある。

【０００４】また、光センサ等の無接触センサあるいは
機械的な接触式センサ等を用いて倣い走行を行うもので
は、例えば、草・芝刈り作業を行うためのリールを車体
前方に備える芝刈り機等の自律走行作業車の場合、リー
ルの更に前方に刈り跡を検出するためのセンサを設置し
なければならず、実現性に乏しいばかりでなく、センサ
とリール間の距離が長く取れないため、刈り跡を検出し
てから倣い走行を実施するまでの余裕がなく、制御性が
著しく悪化する。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、作業対象領域と非作業対象領域との作業境界を正確
に検出し、平行度を要求される往復直線走行に対しても
平行度を確保して蛇行発生を防止し、正確な倣い走行を
実現することのできる自律走行作業車の作業境界検出装
置及び倣い走行制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
既作業領域と未作業領域との作業境界に沿って自律走行
する自律走行作業車の作業境界検出装置であって、車両
搭載のステレオカメラで撮像した画像を処理して得られ
る距離画像に対し、距離データを微分した微分値の変化
に基づいて上記作業境界による距離段差を検出する手段
と、上記距離段差の検出点から上記作業境界を近似する
直線を算出する手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記距離データの微分値に対し、閾値より
上の極大値と閾値より下の極小値とが互いに連続して存
在し、各極値間の距離が設定範囲内の位置を検出し、上
記作業境界による距離段差とすることを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、上記距離段差の検出点からハ
フ変換によって上記作業境界を近似する直線を求めた
後、さらに、この直線近傍の上記距離段差の検出点の集
合から最小二乗法によって最終的な直線を求めることを
特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１，２，３
のいずれか一に記載の発明において、上記距離画像に対
して２次元多数決処理を行って不良距離データを排除し
た後、上記作業境界による距離段差を検出することを特
徴とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
のいずれか一に記載の発明において、上記距離画像に対
して２次元移動平均化処理を行って距離データを平滑化
した後、上記作業境界による距離段差を検出することを
特徴とする。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明において、上記不良距離データの排除後、さらに、２
次元移動平均化処理を行って距離データを平滑化するこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項７記載の発明は、既作業領域と未作
業領域との作業境界に沿った倣い走行を制御する自律走
行作業車の倣い走行制御装置であって、車両搭載のステ
レオカメラで撮像した画像を処理して得られる距離画像
に対し、距離データを微分した微分値の変化に基づいて
上記作業境界による距離段差を検出する手段と、上記距
離段差の検出点から上記作業境界を近似する直線を算出
する手段と、自車両の進行方位を上記作業境界を近似す
る直線のデータに基づいて修正し、上記作業境界に沿っ
て進行するよう操舵系を制御する手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１３】すなわち、本発明の自律走行作業車の作業
境界検出装置では、車両にステレオカメラを搭載し、こ
のステレオカメラで撮像した画像を処理して距離画像を
得ると、この距離画像の距離データを微分した微分値の
変化に基づいて、作業境界による距離段差を検出する。
そして、この距離段差の検出点から作業境界を近似する
直線を算出することで作業境界を認識する。

【００１４】この場合、距離データの微分値の中で閾値
より上の極大値と閾値より下の極小値とが互いに連続し
て存在し、各極値間の距離が設定範囲内の位置を、作業
境界による距離段差として検出することが望ましく、こ
の距離段差の検出点からハフ変換によって作業境界を近
似する直線を求めた後、さらに、この直線近傍の距離段
差の検出点の集合から最小二乗法によって最終的な直線
を求めることが望ましい。また、距離画像に対しては、
予め、２次元多数決処理を行って不良距離データを排除
しておくことが望ましく、さらに、２次元移動平均化処
理による距離データの平滑化を併用することが望まし
い。

【００１５】また、本発明の自律走行作業車の倣い走行
制御装置では、車両に搭載したステレオカメラで撮像し
た画像を処理して距離画像を得ると、この距離画像の距
離データを微分した微分値の変化に基づいて作業境界に
よる距離段差を検出し、この距離段差の検出点から作業
境界を近似する直線を算出して自車両の進行方位を修正
し、作業境界に沿って進行するよう操舵系を制御する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図１８は本発明の実施の一
形態に係わり、図１は刈り跡検出ルーチンのフローチャ
ート、図２は２次元多数決処理ルーチンのフローチャー
ト、図３は２次元平均化処理ルーチンのフローチャー
ト、図４はラプラス変換処理ルーチンのフローチャー
ト、図５はエッジ検出処理ルーチンのフローチャート、
図６はハフ変換処理ルーチンのフローチャート、図７は
最小二乗近似処理ルーチンのフローチャート、図８は走
行制御ルーチンのフローチャート、図９は制御系のブロ
ック図、図１０は刈り跡検出部のブロック図、図１１は
自動芝刈機の外観図、図１２は刈り跡の撮像画像を模式
的に示した説明図、図１３は未刈部及び既刈部からカメ
ラまでの距離を示す説明図、図１４は小領域での距離値
ヒストグラム、図１５は距離画像に対する横方向ラプラ
ス変換の説明図、図１６は距離段差が存在したときのラ
プラス変換後のデータを示す説明図、図１７は段差検出
点を示す説明図、図１８は刈り跡直線を示す説明図であ
る。

【００１７】図１１において、符号１は無人で自律走行
が可能な自律走行作業車を示し、本実施の形態において
は、ゴルフ場等の草・芝刈り作業を自動的に行う自動芝
刈機である。この自動芝刈機１は、車体２の前部に複数
の芝刈リール３を連設したリール式の芝刈機であり、車
体２の前方を撮像する１組のＣＣＤカメラ４ａ，４ｂを
備え、また、推測航法によって自己位置を測位するため
の地磁気センサや車輪エンコーダ等の図示しないセンサ
類を備えている。

【００１８】上記自動芝刈機１は、複数のマイクロコン
ピュータからなる分散処理系によって制御され、図９に
示すような機能構成となっている。すなわち、自動芝刈
機１には、上記ＣＣＤカメラ４ａ，４ｂからの画像信号
を処理する刈り跡検出部２０、図示しない地磁気センサ
や車輪エンコーダ等からの信号を処理する推測航法位置
検出部３０、図示しない無接触型センサや接触型センサ
からの信号を処理する障害物検出部４０、各検出部２
０，３０，４０からの信号に基づいて自動芝刈機１の自
律走行を制御する走行制御部５０、この走行制御部５０
によって参照される作業データや地形データマップ等が
格納されている作業データ蓄積部６０、上記走行制御部
５０からの指示によって車両制御を行なう車両制御部７
０等が備えられ、さらに、この車両制御部７０からの出
力に基づいて自動芝刈機１の各機構部を駆動するため、
駆動制御部８０、操舵制御部９０、刈刃制御部１００等
が備えられている。

【００１９】上記刈り跡検出部２０では、上記ＣＣＤカ
メラ４ａ，４ｂで撮像した車両周辺の画像を処理して草
・芝刈り作業の刈り跡を、既作業領域と未作業領域との
境界として検出する。上記ＣＣＤカメラ４ａ，４ｂは、
車外の対象物を異なる位置から撮像するためのステレオ
カメラであり、後述するように、ＣＣＤカメラ４ａ，４
ｂで撮像した１対の画像における同一物体に対する視差
から三角測量の原理により画像全体に渡る３次元の距離
分布が算出され、この距離分布から刈り跡を検出する。
この刈り跡検出部２０についての詳細は後述する。

【００２０】また、上記推測航法位置検出部３０では、
車輪エンコーダからの出力パルスを積算する等して走行
距離を求め、この走行距離を地磁気センサで検出した走
行方向の変化に対応させて累積することにより、基準地
点からの走行履歴を算出して自車両の現在位置を測定す
る。さらに、上記障害物検出部４０では、無接触型セン
サや接触型センサ等によって予測できない障害物を検出
し、その検出信号を上記走行制御部５０に出力する。

【００２１】上記走行制御部５０では、上記刈り跡検出
部２０、上記推測航法位置検出部３０からの情報に基づ
いて、作業データ蓄積部６０のマップ（作業内容及び草
・芝刈り作業を行う作業領域の地形データ等の走行用地
図）を参照して自己の現在位置と目標位置との誤差量を
算出し、この誤差量分を補正すべく走行経路指示や車両
制御指示を決定し、上記車両制御部７０に出力する。ま
た、上記障害物検出部４０からの信号により、障害物が
検出されたときには、障害物回避あるいは車両停止を指
示する。

【００２２】上記車両制御部７０では、上記走行制御部
５０からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を上記駆動制御部８０、操舵制御部９０、刈刃
制御部１００に出力する。これにより、上記駆動制御部
８０で油圧モータ５を介して駆動機構部６を駆動し、上
記操舵制御部９０で前輪操舵用油圧制御弁７を介して前
輪操舵機構部８をサーボ制御し、また、上記刈刃制御部
１００で刈刃制御用油圧制御弁９を介して刈刃機構部１
０をサーボ制御する。

【００２３】以上の自動芝刈機１の作業領域における草
・芝刈り作業に伴う往復自律走行においては、基本的に
は地磁気センサ等の方位センサで検出した走行方位によ
って往路及び復路の方向転換を行うようにしているが、
例えば、直線の往復走行で、ある走行方位に対して１８
０度シフトした走行方位を地磁気センサによって検出
し、自動芝刈機１を移動させても、地磁気センサのキャ
リブレーションのずれや誤差により必ずしも完全に平行
にはならず、長距離の往復走行の間には、往路と復路の
平行度に誤差が大きくなり、刈り残しやオーバーラップ
量が増加する虞がある。

【００２４】従って、上記刈り跡検出部２０で実際の刈
り跡を検出し、この刈り跡検出データに基づいて往路・
復路の進行方位を補正するようにしており、平行度を要
求される往復直線走行に対しても平行度を確保して蛇行
発生を防止し、さらに、曲率の大きな任意刈り跡に対し
ても正確な追従走行を実現することができる。

【００２５】ここで、上記刈り跡検出部２０による刈り
跡検出について説明する。図１０に示すように、上記刈
り跡検出部２０には、ステレオ画像処理回路２１、距離
画像メモリ２２、ＣＰＵ２３、ワークメモリ２４、通信
回路２５が備えられており、上記ステレオ画像処理回路
２１では、２台のＣＣＤカメラ４ａ，４ｂからの撮像画
像を処理して画像のような形態をした距離分布データ
（距離画像）を出力し、距離画像メモリ２２に記憶す
る。上記ＣＰＵ２３では、上記距離画像メモリ２２から
データを読み込み、上記ワークメモリ２４を介してワー
クデータの記憶、データ参照を行いながら刈り跡検出処
理を行い、その処理結果である刈り跡検出データを上記
通信回路２５を介して上記走行制御部５０へ送信する。

【００２６】尚、上記距離画像の生成については、本出
願人によって先に提出された特開平５−１１４０９９号
に詳述されている。

【００２７】すなわち、自動芝刈機１の車体前方に設置
したステレオカメラである２台のＣＣＤカメラ４ａ，４
ｂで撮像した刈り跡の画像は、図１２に模式的に示すよ
うに、芝高さの低い既刈り部と、芝高さの高い未刈り部
とで境界を形成しており、図１３に示すように、ＣＣＤ
カメラ４ａ，４ｂから未刈り部までの距離よりも、既刈
り部までの距離の方が長くなっている。

【００２８】上記ＣＰＵ２３では、図１に示す刈り跡検
出処理のプログラムを実行して上記ステレオ画像処理回
路２１から出力される距離画像から未刈り部と既刈り部
との距離の違いを検出して段差部分の直線式を求め、こ
の直線式のデータを刈り跡データとして上記走行制御部
５０へ送る。

【００２９】以下、上記ＣＰＵで実行される刈り跡検出
ルーチンについて、図１のフローチャートに従って説明
する。

【００３０】このルーチンでは、まず、ステップS200
で、図２の２次元多数決処理ルーチンを実行し、距離画
像内のある一定の広さの矩形エリア（小領域）内での多
数決処理によって不良距離データを排除する。

【００３１】すなわち、図２のステップS201で、指定さ
れた小領域で距離分布のヒストグラムを作成すると、ス
テップS202で、指定された小領域からデータを１つ取り
出し、図１４に示すように、その距離値を中心として指
定された幅のエリアにある分布数を求める。

【００３２】次いで、ステップS203へ進み、上記ステッ
プS202で求めた分布数が指定されたスレッシュ値を越え
ているか否かを調べ、分布数がスレッシュ値を越えてい
るとき、ステップS204へ進んで、取り出した距離値は有
効と判定してステップS206へ進み、分布数がスレッシュ
値以下のとき、ステップS205へ進んで、取り出した距離
値は無効と判定してステップS206へ進む。

【００３３】ステップS206では、小領域の全ての距離値
のチェックが終了したか否かを調べ、チェックが残って
いるときには、上記ステップS202へ戻ってチェックを続
け、全ての距離値のチェックが終了したとき、ステップ
S207へ進んで全画面に対して処理が終了したか否かを調
べる。

【００３４】そして、全画面の処理が終了していないと
きには、上記ステップS201へ戻って小領域の位置をずら
しながら以上の処理を繰り返し、全画面に対する処理が
終了したとき、ルーチンを抜けて刈り跡検出ルーチンへ
戻る。

【００３５】以上の２次元多数決処理によって不良距離
データを排除すると、刈り跡検出ルーチンのステップS3
00へ戻り、図３の２次元移動平均化処理ルーチンを実行
する。この２次元移動平均化処理ルーチンでは、距離画
像内のある一定の広さの矩形エリアで平均値を取り、距
離データの平滑化を行う。

【００３６】すなわち、図３のステップS301で指定され
た小領域内の距離値を平均し、ステップS302で、この平
均値を小領域内の代表とする。そして、ステップS303で
全画面に対する処理が終了したか否かを調べ、全画面に
対する処理が終了していないときには、上記ステップS3
01へ戻って小領域の位置をずらしながら平均化処理を続
け、全画面に対する処理が終了したとき、ルーチンを抜
けて刈り跡検出ルーチンへ戻る。

【００３７】刈り跡検出ルーチンでは、次にステップS4
00へ進み、図４のラプラス変換処理ルーチンを実行して
距離画像に対して横方向にラプラス変換を行い、距離段
差部分の情報を得る。

【００３８】このラプラス変換処理では、まず、ステッ
プS401で、図１５に示すように、画像横方向の隣接した
距離値Ｄ0，Ｄ1，Ｄ2を取得し、ステップS402で横方向
２次微分値Ｒを計算し、その場所のラプラス変換値とす
る。この横方向２次微分値は、隣接データ間の差分の差
分として、Ｒ＝（Ｄ2−Ｄ1）−（Ｄ1−Ｄ0）＝Ｄ2−２
×Ｄ1＋Ｄ0によって計算することができ、距離変化が存
在するとき、ラプラス変換によって図１６に示すような
段差情報が得られる。

【００３９】次いで、ステップS403へ進み、１ラインの
処理が終了したか否かを調べ、１ラインの処理が終了し
ていないときには、上記ステップS401へ戻って処理対象
を横に１カラムずらして横方向のラプラス変換値を求め
る処理を繰り返し、１ラインの処理が終了すると、上記
ステップS403からステップS404へ進んで全画面の処理が
終了したか否かを調べる。

【００４０】そして、全画面の処理が終了していない段
階では、上記ステップS404から最初のステップS401へ戻
って処理対象を縦に１ラインずらして上述の処理を繰り
返し、全画面の処理を終了したとき、刈り跡検出ルーチ
ンへ戻り、ステップS500へ進む。

【００４１】ステップS500では、図５のエッジ検出処理
ルーチンを実行し、ラプラス変換後の段差情報に基づい
て、＋，−のピーク値と、その間隔とから段差のある場
所をエッジとして検出する。すなわち、このエッジ検出
処理ルーチンでは、まず、ステップS501で、ラプラス変
換後のデータを横方向にチェックし、その値が局所的な
最小値あるいは最大値となる極値か否かを調べる。

【００４２】その結果、上記ステップS501で極値でない
ときには、ステップS506へ進んで１ラインの処理終了を
調べ、１ラインの処理が終了していないとき、上記ステ
ップS50１へ戻って横方向にラプラス変換値を再検索す
る。そして、ラプラス変換後のデータが極値であると
き、上記ステップS501からステップS502へ進んで、その
極値の値と指定されたスレッシュ値とを比較し、極値が
極大値のときには、スレッシュ値を越えている条件、極
値が極小値のときには、スレッシュ値を下回っている条
件を満足するか否かを調べる。

【００４３】上記ステップS502において、極値が極大値
でスレッシュ値以下のとき、あるいは、極値が極小値で
スレッシュ値を下回っていないときには、エッジでない
と判断して上記ステップS502から１ラインの処理終了を
調べる前述のステップS506へ分岐し、極値が極大値でス
レッシュ値を越えているとき、あるいは、極値が極小値
でスレッシュ値を下回っているときには、エッジの可能
性があるため、上記ステップS502からステップS503へ進
む。

【００４４】ステップS503では、上記ステップS501,S50
2の条件を満足する極値の位置を調べ、極大値の次に極
小値が来ている条件、あるいは、極小値の次に極大値が
来ている条件を満足するか否かを調べ、条件を満足しな
いとき、同様に、前述のステップS506へ分岐し、条件を
満足するとき、ステップS504へ進んで極値間の距離が指
定された範囲内に収まっているか否かを調べる。

【００４５】そして、上記ステップS504で極値間の距離
が指定された範囲内に収まっているときには、ステップ
S505でエッジがあると判断し、次のエッジを検出すべく
ステップS506へ進む。すなわち、ラプラス変換後のデー
タ列の中で、指定スレッシュ値より上の＋のピーク値
と、指定スレッシュ値より下の−のピーク値とが連続し
て存在し、且つ、＋，−のピーク値の間が指定間隔内で
あるときには、そこが刈り跡段差のエッジであると判断
するのである。

【００４６】以上の処理を繰り返し、１ラインの処理が
終了すると、ステップS506からステップS507へ進んで全
画面の処理が終了したか否かを調べ、全画面の処理が終
了していないとき、ステップS507から最初のステップS5
01へ戻って処理対象を縦に１ラインずらして上述の処理
を繰り返し、全画面の処理を終了したとき、刈り跡検出
ルーチンへ戻る。

【００４７】以上のエッジ検出処理により、図１７に示
すような段差検出点（エッジ検出点）を取得すると、刈
り跡検出ルーチンのステップのステップS600へ進み、図
６のハフ変換処理ルーチンを実行して段差部分の検出点
から刈り跡に相関のある直線式を求める。

【００４８】このハフ変換処理ルーチンでは、ステップ
S601で、２つのエッジ検出点を選び、両点を結ぶ直線方
程式を求めてワークメモリ２４に記憶すると、ステップ
S602へ進んで全てのエッジ検出点の組み合わせが終了し
たか否かを調べ、ＮＯのとき、ステップS601へ戻って処
理を継続する。

【００４９】やがて、全てのエッジ検出点の組み合わせ
について直線方程式を求めると、上記ステップS602から
ステップS603へ進み、得られた全ての直線式のパラメー
タ（傾きａ’、切片ｂ’）についての分布ヒストグラム
を作成する。そして、ステップS604で、分布数が最大の
パラメータを検索し、このパラメータの直線をハフ変換
直線として刈り跡検出ルーチンへ戻る。

【００５０】次に、刈り跡検出ルーチンでは、ステップ
S700で、図７の最小二乗近似処理ルーチンを実行し、ハ
フ変換で求めた直線近傍の検出点を収集し、その点の集
合を用いて最小二乗法によって最終的な直線式を再計算
する。

【００５１】この最小二乗近似処理ルーチンでは、ステ
ップS701で、図１８に示すように、上記ハフ変換によっ
て得られた直線の近傍の全てのエッジ検出点を検索し、
ステップS702で、全てのエッジ検出点（ｎ個）につい
て、ｘ座標値の総和Σｘ、ｙ座標値の総和Σｙ、ｘ座標
値の二乗の総和Σ(ｘ・ｘ)、ｘ座標値とｙ座標値の積の
総和Σ(ｘ・ｙ)を計算する。

【００５２】次いで、ステップS703へ進み、上記ステッ
プS702で計算した各総和を用い、ａ＝（ｎ・Σ（ｘ・ｙ)
−Σｘ・Σｙ）／（ｎ・Σ(ｘ・ｘ)−Σｘ・Σｘ）によって
計算した値ａを近似直線の傾きとし、ステップS704で、
ｂ＝（Σｙ−ａ・Σｘ）／ｎによって計算した値ｂを近
似直線の切片として刈り跡検出ルーチンに戻る。

【００５３】以上により、刈り跡の近似直線式を決定す
ると、刈り跡検出ルーチンのステップS800では、この近
似直線式の傾きａ，切片ｂを刈り跡データとして通信回
路２５を介して走行制御部５０へ送信し、ルーチンを抜
ける。

【００５４】このように、草・芝刈り作業済みの領域と
未作業領域との境界等の草・芝の葉の高さの異なる境界
が刈り跡検出部２０で検出されると、走行制御部５０で
は、刈り跡を検出したことを確認して図８の走行制御ル
ーチンを実行し、刈り跡に沿った自動芝刈機１の倣い走
行を制御する。

【００５５】この走行制御ルーチンは、本形態では、１
行程毎に往復しながら芝刈り作業を行なう形式で、地磁
気センサ等の方位検出センサによる車両進行方向を刈り
跡データによって補正しながら走行を行なう場合に、１
レーン毎に実行されるルーチンであり、まず、ステップ
S101で、推測航法位置検出部３０で測位した現在の車両
位置データと刈り跡検出部２０で検出した刈り跡直線デ
ータとから、現在の車両横位置Ｇａと刈り跡位置との誤
差Ｅｐを求める。

【００５６】次いで、ステップS102へ進み、現在の車両
進行方位Ｇｐと刈り跡方位との誤差Ｅａを求めると、ス
テップS103で、現在の車両進行方位Ｇｐを刈り跡方位と
の誤差Ｅｐで補正するととともに、現在の車両横位置Ｇ
ａを刈り跡位置との誤差Ｅａで補正し、車両進行方位修
正角Ｏａを求め（Ｏａ＝Ｇｐ・Ｅｐ＋Ｇａ・Ｅａ）、ス
テップS104ヘ進む。

【００５７】ステップS104では、現在方位角Ａに上記車
両進行方位修正角Ｏａを加算して車両目標方位角Ｒａと
し（Ｒａ＝Ａ＋Ｏａ）、ステップS105で、車両方位角が
車両目標方位角Ｒａとなるよう操舵制御部９０へ操舵指
令を出力し、前輪操舵用油圧制御弁７を介して前輪操舵
機構部８をサーボ制御する。

【００５８】その後、ステップS106へ進んで１レーンの
芝刈り作業が終了したか否かを調べ、１レーン未終了の
とき、上記ステップS101へ戻って以上の処理を繰り返
し、１レーンの芝刈り作業が終了すると、ルーチンを終
了する。そして、車両転回を行った後、再度、この走行
制御ルーチンが実行される。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業対象領域と非作業対象領域との作業境界をステレオ画
像による距離情報に基づいて正確に検出することがで
き、平行度を要求される往復直線走行に対しても平行度
を確保して蛇行発生を防止することができ、さらに、曲
率の大きな任意刈り跡に対しても正確な追従走行を実現
することができる等優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わり、刈り跡検出ル
ーチンのフローチャート

【図２】同上、２次元多数決処理ルーチンのフローチャ
ート

【図３】同上、２次元平均化処理ルーチンのフローチャ
ート

【図４】同上、横方向ラプラス変換処理ルーチンのフロ
ーチャート

【図５】同上、エッジ検出処理ルーチンのフローチャー
ト

【図６】同上、ハフ変換処理ルーチンのフローチャート

【図７】同上、最小二乗近似処理ルーチンルーチンのフ
ローチャート

【図８】同上、走行制御ルーチンのフローチャート

【図９】同上、制御系のブロック図

【図１０】同上、刈り跡検出部のブロック図

【図１１】同上、自動芝刈機の外観図

【図１２】同上、刈り跡の撮像画像を模式的に示した説
明図

【図１３】同上、未刈部及び既刈部からカメラまでの距
離を示す説明図

【図１４】同上、小領域での距離値ヒストグラム

【図１５】同上、距離画像に対する横方向ラプラス変換
の説明図

【図１６】同上、距離段差が存在したときのラプラス変
換後のデータを示す説明図

【図１７】同上、段差検出点を示す説明図

【図１８】同上、刈り跡直線を示す説明図

【図１９】従来の往復作業走行における走行軌跡を示す
説明図

【符号の説明】

１ …自動芝刈機 ４ａ，４ｂ…ＣＣＤカメラ ２０ …刈り跡検出部 ２１ …ステレオ画像処理回路 ２３ …ＣＰＵ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既作業領域と未作業領域との作業境界に
   沿って自律走行する自律走行作業車の作業境界検出装置
   であって、 車両搭載のステレオカメラで撮像した画像を処理して得
   られる距離画像に対し、距離データを微分した微分値の
   変化に基づいて上記作業境界による距離段差を検出する
   手段と、 上記距離段差の検出点に基づいて上記作業境界を近似す
   る直線を算出する手段とを備えたことを特徴とする自律
   走行作業車の作業境界検出装置。
2. 【請求項２】 上記距離データの微分値に対し、閾値よ
   り上の極大値と閾値より下の極小値とが互いに連続して
   存在し、各極値間の距離が設定範囲内の位置を検出し、
   上記作業境界による距離段差とすることを特徴とする請
   求項１記載の自律走行作業車の作業境界検出装置。
3. 【請求項３】 上記距離段差の検出点からハフ変換によ
   って上記作業境界を近似する直線を求めた後、さらに、
   この直線近傍の上記距離段差の検出点の集合から最小二
   乗法によって最終的な直線を求めることを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の自律走行作業車の作業境界検
   出装置。
4. 【請求項４】 上記距離画像に対して２次元多数決処理
   を行って不良距離データを排除した後、上記作業境界に
   よる距離段差を検出することを特徴とする請求項１，
   ２，３のいずれか一に記載の自律走行作業車の作業境界
   検出装置。
5. 【請求項５】 上記距離画像に対して２次元移動平均化
   処理を行って距離データを平滑化した後、上記作業境界
   による距離段差を検出することを特徴とする請求項１，
   ２，３のいずれか一に記載の自律走行作業車の作業境界
   検出装置。
6. 【請求項６】 上記不良距離データの排除後、さらに、
   ２次元移動平均化処理を行って距離データを平滑化する
   ことを特徴とする請求項４記載の自律走行作業車の作業
   境界検出装置。
7. 【請求項７】 既作業領域と未作業領域との作業境界に
   沿った倣い走行を制御する自律走行作業車の倣い走行制
   御装置であって、 車両搭載のステレオカメラで撮像した画像を処理して得
   られる距離画像に対し、距離データを微分した微分値の
   変化に基づいて上記作業境界による距離段差を検出する
   手段と、 上記距離段差の検出点から上記作業境界を近似する直線
   を算出する手段と、 自車両の進行方位を上記作業境界を近似する直線のデー
   タに基づいて修正し、上記作業境界に沿って進行するよ
   う操舵系を制御する手段とを備えたことを特徴とする自
   律走行作業車の倣い走行制御装置。