JP2585471B2

JP2585471B2 - 自動走行作業車用の境界検出装置

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Publication number: JP2585471B2
Application number: JP3028235A
Authority: JP
Inventors: 正彦林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH03278205A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機体進行方向前方側の
所定範囲の作業地状態を撮像する撮像画像手段による撮
像情報に基づいて、機体横幅方向での未処理作業地と処
理済作業地との境界、および、機体前後方向での未処理
作業地と処理済作業地との境界を検出する自動走行作業
車用の境界検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の自動走行作業車、例えば、
芝刈作業車や刈取収穫機等の作業車においては、作業予
定範囲の外周を予め人為的に処理済作業地として処理
し、この処理済作業地で囲まれた内部の未処理作業地部
分を、未処理作業地と処理済作業地との境界に沿って作
業を行いながら走行し、未処理作業地の一端より他端に
至る一つの行程を走行後、次行程方向へ回向して所定範
囲の作業地を作業を行いながら自動走行させる制御が行
われている。そして、各行程途上においては、機体横幅
方向での未処理作業地と処理済作業地の境界と、機体と
の位置関係に基づいて走行を制御し、行程端部において
は機体前後方向での境界と機体との位置関係に基づいて
次行程への回向を制御している。

【０００３】そして、本出願人は、上記作業地を斜め上
方から見ると、未処理作業地は未刈り芝が有るために暗
く見え、処理済作業地は刈り取られた芝により光が反射
して明るく見えるという現象に着目して、未処理作業地
と処理済作業地との境界を、実際に走行することなく、
かつ、その形状をも検出可能な境界検出手段として、機
体進行方向前方側の作業地の所定範囲を撮像し、撮像画
像をその明度差に基づいて２値化することにより、機体
前方の境界と現在の機体との位置関係を検出する手段を
先に提案した（特願昭５９−２１１６３７号、特願昭５
９−２５９６９８号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記自
動走行作業車においては、一つの行程を終了後、次行程
へ移動するためには、各走行行程における機体横幅方向
での未処理作業地と処理済作業地の境界のみならず、各
行程端における機体前後方向での境界を検出する必要が
ある。ところで、上記本出願人が先に提案した手段で
は、境界が機体進行方向に沿う方向に向かって連なる線
として認識できる点に着目して、画像情報の横方向に現
れる境界と同様な情報は境界ではありえないことから、
ノイズとして除去し、２値書画像の機体進行方向に沿う
方向に連続的に現れる線を、境界として認識する手法を
用いて、上記境界の認識率を向上させるようにしてい
る。ところが、行程端部での境界は、機体前後方向での
未処理作業地と処理済作業地の境界となり、機体横幅方
向すなわち画像情報の横方向に向かって連なる線として
現れるために、上記手法ではこの境界情報がノイズ成分
として除去されてしまい、行程端部における機体前後方
向の境界を検出することができないものである。

【０００５】そこで、上記機体前後方向の境界を検出す
る手段と、機体横幅方向の境界を検出する手段を、夫々
設けることが考えられるが、この場合、画像情報から境
界を検出するための画像処理手段が複数組必要となり、
装置構成が複雑になる不利がある。

【０００６】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、機体前後方向および横幅方向夫
々における未処理作業地と処理済作業地との境界を検出
するに、装置構成を簡略化することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる自動走行
作業車用の境界検出装置は、機体進行方向前方側の所定
範囲の作業地状態を撮像する撮像手段による撮像情報に
基づいて、機体横幅方向での未処理作業地と処理済作業
地との境界、及び、機体前後方向での未処理作業地と処
理済作業地との境界を検出する自動走行作業車用の境界
検出装置であって、前記画像情報の座標を９０度変換す
る座標変換手段、前記撮像画像情報を設定閾値に基づい
て２値化する２値化手段、および、前記画像情報を座標
変換せずに前記２値化手段に入力する状態と前記座標変
換手段により９０度座標変換して前記２値化手段に入力
する状態とに切り換える画像情報の入力形態切り換え手
段の夫々を設けてあることを特徴構成とするものであっ
て、その作用並びに効果は以下の通りである。

【０００８】

【作用】すなわち、撮像手段により撮像された画像情報
を、例えば、機体横幅方向での境界を検出する場合に
は、座標変換することなくそのままで２値化手段に入力
し、機体前後方向での境界を検出する場合には、座標変
換手段により９０度座標変換して２値化手段に入力する
というように、２値化手段への画像情報の入力座標系を
９０度変換した状態と変換しない状態とに切り換えるこ
とができる。このようにしたことにより、一つの２値化
手段を、そのままで機体前後方向の境界と、機体横幅方
向での境界との検出の夫々において同一の処理手段とし
て兼用できるのである。

【０００９】

【発明の効果】従って、機体横幅方向での境界検出と機
体前後方向での境界検出との、異なる方向の境界検出
を、同じ撮像手段で撮像された画像情報に基づいて同一
２値化手段を用いて行うことができるので、複雑になり
やすい画像処理部分の構成を簡素化できるに至った。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を自動走行作業車としての芝刈
作業車に適用した実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】図７および図８に示すように、前輪１Ｆお
よび後輪１Ｒの何れをもステアリング操作可能に構成さ
れた機体Ｖの中間部に、芝刈装置２を上下動自在に懸架
するとともに、機体Ｖ進行方向前方の所定範囲の作業地
状態を撮像する撮像手段としてのビデオカメラ３を設
け、このカメラ３による撮像画像情報を、後述する境界
検出装置Ａにより２値化して、車体横幅方向並びに車体
前後方向夫々での未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃの境
界Ｌ₁ ，Ｌ₂ に対する機体Ｖの位置関係を検出し、この
境界検出装置Ａによる前記境界Ｌ₁ ，Ｌ₂ の検出結果に
基づいて、走行制御装置Ｈにより機体Ｖが前記境界Ｌ₁
に沿って自動的に走行するためのステアリング操作を行
うように、又、一行程終了後、次行程へ自動的に走行さ
せるためのステアリング操作及び変速操作を行うように
構成してある。

【００１２】前記カメラ３は、機体Ｖ前方上方に向かっ
て延設された支持フレーム４の先端部に、機体前方側の
所定範囲の作業地を斜め上方より下方に向かって撮像す
るように設けてあり、機体Ｖがその横幅方向での境界Ｌ
₁ に沿った状態において、この境界Ｌ₁ が前記カメラ３
の撮像視野の上下方向中央に位置するようにしてある。

【００１３】そして、機体Ｖ横幅方向での境界Ｌ₁ を検
出する場合は、前記カメラ３の撮像視野下端を基準とし
て、前記カメラ３の撮像視野の上下方向中央を縦断する
基準線Ｌ₀ に対する検出境界Ｌ₁ 位置の偏差βを機体Ｖ
横幅方向での位置ずれ情報とし、前記カメラ３の撮像視
野の上下方向中央を縦断する基準線Ｌ₀ に対する検出境
界Ｌ₁ の傾きαを機体Ｖ向きの偏位情報として検出す
る。

【００１４】一方、前記機体Ｖ前後方向での境界Ｌ₂ を
検出する場合は、詳しくは後述するが、撮像画像情報を
９０度座標変換して記憶させるために、前記カメラ３の
撮像視野の上下方向中央を縦断する基準線Ｌに対する偏
差βが、機体Ｖと境界Ｌ₂ との距離情報となり、前記前
記カメラ３の撮像視野の上下方向中央を縦断する基準線
Ｌに対する傾きαが、前記機体Ｖ前後方向での境界Ｌ₂
に対する機体Ｖの傾きとなる。尚、この機体Ｖ前後方向
での境界Ｌ₂ を検出する場合には、前記検出偏差βの値
が直ちに行程終端部の位置情報とはならないので、前記
検出偏差βの値および前記カメラ３の機体Ｖに対する取
り付け距離および撮像方向の角度に基づいて撮像視野下
端部から機体Ｖまでの距離を予め設定し、この設定距離
情報に基づいて境界Ｌ₂ と機体Ｖとの実際の距離を算出
することとなる。

【００１５】ところで、前記カメラ３による撮像画像
は、互いに隣接した画素間の明度差に基づいて２値化処
理されるために、局所的な明度変化の影響を除去して平
均化する必要があり、その手段として、前記カメラ３の
前部に撮像画像をぼかすためのソフトフォーカス用フィ
ルタ８を設けてある。そして、このフィルタ８のぼかし
具合は、前記カメラ３の撮像視野が、機体Ｖの上方より
前方下方の作業地を斜めに見下ろすようになるため、機
体Ｖに対して前方方向に扇形に広がるものとなり、撮像
画像の機体Ｖに対して遠方となる部分の画素密度が、機
体Ｖに近い部分より粗くなるために、撮像画像が撮像視
野の上方より下方に向かうほど粗くなるように連続して
変化するようにして、撮像画像全体が一様に平均化され
るようにしてある。

【００１６】又、自然光によって生じる未処理芝の影等
の大きな明度変化の影響を除去するための手段として、
前記カメラ３の撮像に同期して発光されるストロボ装置
９を設けてある。

【００１７】図９に示すように、エンジンＥからの駆動
力は、変速装置４を介して、前記前輪１Ｆおよび後輪１
Ｒの夫々に伝達され、変速位置検出用ポテンショメータ
Ｒ₃ による検出変速位置が所定の位置となるように、モ
ータ５を駆動して所定の走行速度で走行するように構成
してある。

【００１８】又、前記前輪１Ｆおよび後輪１Ｒは、夫々
油圧シリンダ６Ｆ，６Ｒによりパワーステアリング操作
されるように構成してあり、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Ｒ₁ ，
Ｒ₂ による検出ステアリング角が目標ステアリング角に
一致するように、前記油圧シリンダ６Ｆ，６Ｒを作動さ
せる電磁バルブ７Ｆ，７Ｒを駆動するようにしてある。
そして、前記機体前後方向での境界Ｌ₁ に対する機体Ｖ
前後方向の傾きαを修正する場合は、機体Ｖ向きを変化
させるために、前輪１Ｆと後輪１Ｒを相対的に逆方向に
ステアリング操作する旋回ステアリングを行い、前記境
界Ｌ₁ に対する機体Ｖ横幅方向の偏差βを修正する場合
は、機体Ｖ向きを変えることなく平行移動させるため
に、前輪１Ｆと後輪１Ｒが同一方向に向くようにステア
リング操作する平行ステアリングを行うようにして、機
体Ｖが効率良く境界Ｌ₁ に沿うように制御するのであ
る。

【００１９】以下、境界検出装置Ａの構成およびその動
作について説明する。

【００２０】図１に示すように、境界検出装置Ａは、前
記カメラ３により撮像された画像情報Ｓ₀ を８ビットの
分解能で量子化してデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部
１０、デジタル化された画像情報を、その座標ｘ，ｙを
９０度変換して構成画素数が３２×３２の画素情報とし
て標本化して記憶する画像メモリ１１、この画像メモリ
１１に記憶された画像情報Ｓ₂ と前記Ａ／Ｄ変換部１０
から出力される画像情報Ｓ₁ （ただし、構成画素数は３
２×３２として処理する）の何れの画像情報を処理する
かを切り換える入力形態切り換え手段としての画像切り
換え器１２、この切り換え器１２より出力される画像信
号Ｆ₁ を、機体横幅方向（ｘ座標方向）での明度変化に
基づいて微分し、明度変化の方向性とその大きさに対応
するエッジ画像データＦ₂ に変換する微分処理部２０、
この微分処理部２０により微分処理されたエッジ画像デ
ータＦ₂ の微分符号（正，負）に基づいて正負一方の符
号側のエッジ画像データＦ₂ と設定閾値（Fref）とを比
較することにより明度差の大きさに基づいて２値化し、
明度変化が大きい画像部分を抽出する２値化処理部３
０、この２値化処理部３０で２値化された２値化画像デ
ータＦ₃ を連続した直線として近似し、画像上における
境界Ｌ₁ ，Ｌ₂ を特定するハフ変換部４０、このハフ変
換部４０からの情報に基づいて検出境界Ｌ₁ ，Ｌ₂ の機
体Ｖに対する位置関係を表す直線として近似された下記
式（ｉ）に変換する境界パラメータ演算部５０、各処理
部の動作を制御する制御部６０、および、前記ストロボ
９の発光およびカメラ３の撮像を制御するＩＴＶコント
ローラ１３、前記微分処理部２０および２値化処理部３
０による処理画像を表示するモニタテレビ１５の動作を
制御するＣＲＴコントローラ１４、の夫々より構成して
ある。

【数１】ｙ＝ａｘ＋ｂ……（ｉ）ただし、ａ：画像座標系での基準線Ｌ₀ に対する境界Ｌ₁ ，Ｌ₂
の傾き、ｂ：画像座標系での基準線Ｌ₀ に対する境界Ｌ₁ ，Ｌ₂
の横方向偏差、ｘ：機体Ｖ横幅方向画素の座標値ｙ：機体Ｖ前後方向画素の座標値である。

【００２１】以下、図２に示すフローチャートに基づい
て、全体的な動作を説明する。すなわち、前記ぼかし用
フィルタ８により画像全体を平均化して撮像し、その撮
像画像信号Ｓ₀ をＡ／Ｄ変換して、一画面当たり３２×
３２画素で構成される直交座標系（ｘ，ｙ）のデジタル
化原画像信号Ｆ₁ に変換する。次に、行程途上の機体横
幅方向での境界Ｌ₁ を検出するか、行程端部である機体
前後方向の境界Ｌ₂ を検出するかをチェックし、前記行
程端部の境界Ｌ₂ を検出する場合は、前記画像メモリ１
１のアドレス座標を９０度変換して与えることにより、
画像信号Ｓ₁ の座標を９０度変換して記憶した画像情報
Ｓ₂ を使用し、行程途上の境界Ｌ₁ を検出する場合は、
原画像信号Ｓ₀ と同一座標系の画像信号Ｓ₁ を使用し
て、微分処理部２０により画像データを微分処理して、
その微分符号の方向が正負一方のもののみを２値化処理
部３０において２値化する。

【００２２】この、微分符号が正負何れの側のものを２
値化するかの選択は、以下に説明するように、機体Ｖに
対して左右何れの側に未処理作業地Ｂが存在するかに基
づいて、設定されるようにしてある。すなわち、例え
ば、作業方法が作業地外周部の各辺を９０度方向転換し
ながら左回りに内周方向へと走行する回り刈りの場合を
例に説明すると、この場合には、機体Ｖは右側に処理済
作業地Ｃを隣接して走行する状態となる。つまり、明度
変化は、画像上左側から右側方向に走査すると、境界Ｌ
₁ 部分において大きく暗→明の正の変化が生じることと
なり、隣接する画素間の変化を微分すると、その微分値
の符号が正（＋）のものが、未処理作業地Ｂ側から処理
済作業地Ｃ側へとその明度変化を見た場合の境界Ｌ₁ の
ある方向性に対応し、負（−）のものはノイズと見なし
て除去できることとなる。

【００２３】次に、この微分処理した画像データを２値
化し、更に下記式（ｉｉ）に基づいて、直交座標系
（ｘ，ｙ）から極座標系（ρ，θ）に変換してハフ変換
し、その各極座標（ρ，θ）において同一極座標（ρ，
θ）をとる２値化画像データの頻度を二次元ヒストグラ
ムとしてカウントしてその最大値（Dmax）を求める。

【数２】 ρ＝ｘcosθ＋ｙsinθ……（ii）ただし、０度≦θ≦１８０度ｘ：機体Ｖ横幅方向画素の座標値ｙ：機体Ｖ前後方向画素の座標値である。

【００２４】そして、前記最大値（Dmax）となる度数Ｄ
の極座標（ρ，θ）の値から、一つの境界情報に対応す
る境界パラメータである前記（ｉ）式を決定し、この
（ｉ）式の係数としての傾きａおよび偏差ｂから、前記
走行制御装置Ｈにおいて、境界Ｌ₁ に対する機体Ｖの実
際の傾きαと横幅方向の偏差βに換算し、これら傾きα
および偏差βが夫々零となるように、前輪１Ｆおよび後
輪１Ｒをステアリング操作して、機体Ｖが境界Ｌ₁ に沿
って自動的に走行するように制御するのである。

【００２５】ところで、機体横幅方向での境界Ｌ₁ を検
出する場合は、カメラ３による撮像情報をそのまま微分
処理部２０に入力して処理し、機体前後方向での境界Ｌ
₂ を検出する場合は、原画像情報の上下方向ｙを左右方
向ｘに、左右方向ｘを上下方向ｙに、夫々変換して前記
画像メモリ１１に記憶させ、元の座標系（ｘ，ｙ）のま
まで読み出すことにより、撮像情報の画像（ｘ，ｙ）を
９０度変換して、微分処理部２０に入力して処理させる
ので、機体Ｖに対して異なる方向の境界Ｌ₁ ，Ｌ₂ 検出
を、微分処理部２０以降の各処理部をそのままで使用で
きるのである。

【００２６】そして、機体前後方向での境界Ｌ₂ を検出
する場合は、前記同一極座標（ρ，θ）に一致する頻度
の最大値（Dmax）が設定閾値（Dref）以上でないと、機
体Ｖは未だ行程端の境界Ｌ₂ 近傍に到達していないと判
断できるのである。一方、前記最大値（Dmax）が設定閾
値（Dref）以上である場合は、前記（ｉ）式の傾きａと
偏差ｂおよび撮像視野下端と機体Ｖ前端との距離に基づ
いて、機体Ｖから行程端部境界Ｌ₂ までの距離を求め、
回向地点を正確に決定できる。

【００２７】以下、各部の動作を図３〜図６に示す図面
に基づいて説明する。まず、前記制御部６０の構成およ
びその動作を図３に示すブロック図に基づいて説明す
る。制御部６０は、クロック発生器６１ａより発生され
るクロック信号ＣＬにより、その全体の動作が同期して
行われるようにしてあり、各部の動作を制御する制御プ
ロセッサとしてのＣＰＵ１６２ａと数値演算用プロセッ
サとしてのＣＰＵ２６２ｂの二つのプロセッサを設け、
高速処理が可能なように構成してある。そして、各制御
信号およびデータ等の演算結果はバスバッファ６３を介
して、各処理部間と授受するようにしてある。同様に、
前記走行制御装置Ｈとの間でのデータ授受は、シリアル
インターフェース用のＳＩＯポート６４ａおよびこのＳ
ＩＯポート６４ａに接続された通信用インターフェース
６４ｂを介してオンラインで行われるように、又、オフ
ライン用のスイッチインターフェース６４ｃおよびパラ
レルインターフェース用ＰＩＯポート６４ｄを介してオ
フラインで境界検出装置Ａを起動させることもできるよ
うにしてある。

【００２８】又、前記プロセッサであるＣＰＵ１６２ａ
およびＣＰＵ２６２ｂ間でのデータ授受およびバスバッ
ファ６３を介してのデータ授受やその動作の制御は入出
力コントローラ６５により行われるとともに、前記各ポ
ート６４ａ，６４ｄからのデータ授受の制御も、この入
出力コントローラ６５からの制御信号によりＣＴＣコン
トローラ６６を介して行われるようにしてある。尚、図
３中、６１ｂはＳＩＯポート６４ａおよびＣＴＣコント
ローラ６６の動作用クロック信号を発生するクロック信
号発生器、ＲＯＭ６７は境界検出装置Ａの動作プログラ
ムが格納されているメモリ、ＲＡＭ６８は各データを一
時格納したり演算データのバッファ等として使用するメ
モリ、ＬＵＴ６９はハフ変換部１５で使用する画像情報
を直交座標（ｘ，ｙ）から極座標（ρ，θ）に高速変換
するための演算データを予めテーブルとして記憶してあ
るメモリである。

【００２９】次に、前記微分処理部２０の動作を、図４
に示すブロック図および図５（イ），（ロ）に示す説明
図に基づいて説明する。前記カメラ３からの原画像情報
であるビデオ信号Ｓ₀ は、ビデオ増幅器１０ａおよびＡ
／Ｄ変換器１０ｂよりなるＡ／Ｄ変換部１０を介して直
接に、又は、９０度座標変換されて前記画像メモリ１１
に記憶された画像情報として入力形態切り換え器１２を
介して、３２×３２画素、一画素当たり８ビット長で表
現されるデジタル画像データＦ₁ として、この微分処理
部２０に入力される。

【００３０】そして、カメラ３の撮像視野の左上を原点
として左から右へと順次１ラスター（一つのｙ座標に対
する全ｘ座標の画素３２個）分の画像データＦ₁ を取り
込み、３ラスター（ｉ-2，ｉ-1，ｉ）分の画像データＦ
₁ が入力されると、図５（イ）に示すように、上下左右
を一つの画素でかこまれた６つの画素の互いに隣接した
画素間の明度と周りの画素の明度差を演算してその微分
値を求める処理を行い、この微分処理を３２ラスター
（３２画素分のｙ座標）夫々ついて繰り返し行って、３
２×３２画素の全画像情報の明度変化の方向性とその大
きさを演算する。つまり、図５（ロ）に示すように上下
左右３画素分を左右方向に方向性のあるマスクで微分処
理し、画像の暗→明変化のエッジを抽出するのである。

【００３１】すなわち、前記制御部６０よりバスバッフ
ァ２１を介して入力される制御信号等の情報に基づいて
その動作を制御される入出力コントローラ２２からの動
作制御信号のタイミングに同期して、前記９０度座標変
換しない画像信号Ｓ₁ 又は９０度座標変換した画像信号
Ｓ₂ であるデジタル化原画像データＦ₁ の１ラスター
（ｉ-2）中の１画素（ｊ-2）の明度情報（Ｄ-2）が第１
レジスタ（REG₁）に入力される。次のステップで、この
第１レジスタ（REG₁）の内容（Ｄ_j-2）が第２レジスタ
（REG₂）に転送され、同時に前記第１レジスタ（REG₁）
に次の画素（ｊ-1）の明度情報（Ｄ_j-1）が入力され
る。更に次のステップで、第１レジスタ（REG₁）の内容
（Ｄ_j-1）が前記第２レジスタ（REG₂）に転送され、こ
の第２レジスタ（REG₂）に転送された現在の画素ｊに対
して２画素分前の画素（ｊ-2）の明度情報（Ｄ_j-2）と
現在の画素ｊとの差分を、減算器２３により演算するの
である。

【００３２】そして、その結果を、データバッファ２４
ａを介して１ラスター（ｉ-2）分の明度差データを記憶
する第１ラスターメモリ２５ａにｘ座標方向32画素分の
明度差データを順次転送しながら、減算器２３より出力
される次のラスター（ｉ-1）とｘ座標が同一の画素
（ｊ，ｉ-2），（ｊ，ｉ-1）間のデータを第一加算器
（ALU₁）により加算して、その結果をデータバッファ２
４ｂを介して第２ラスターメモリ２５ｂに転送する。同
様にして、この第２ラスターメモリ２５ｂに記憶された
１ラスター（ｉ-1）の画素（ｊ，ｉ-1）と同一のｘ座標
の画素（ｊ，ｉ）情報が含まれている次のラスターつま
り現在のラスター（ｉ）画素（ｊ，ｉ）のデータを第二
加算器（ALU₂）により加算して第３ラスターメモリ２５
ｃに格納する。

【００３３】つまり、各ラスターメモリ２５ａ，２５
ｂ，２５ｃには下記内容の１ラスター（ｘ座標３２画
素）分のデータが夫々格納されることとなる。第１ラスターメモリ←Ｄ（ｘ，ｉ-1）第２ラスターメモリ←Ｄ（ｘ，ｉ-2）＋Ｄ（ｘ，ｉ-1）第３ラスターメモリ←Ｄ（ｘ，ｉ-2）＋Ｄ（ｘ，ｉ-1）
＋Ｄ（ｘ，ｉ-1）Ｄ（ｘ，ｉ）（ただし、ｘ＝ｊ，ｉ＝１〜３２である。)

【００３４】尚、前記第３ラスターメモリ２５ｃに格納
されるデータは、最終演算データであること、および、
１ラスター前のデータが二回加算されたものとなるの
で、微分符号選択部２６により予め設定した微分符号
（正負何れか一方）のみのデータを選択して格納され
る。そして、マルチプライヤ２７でゲイン設定スイッチ
２８により設定されたレベルのデータに変換され、１画
素分のデジタル化原画像データＦ₁ が入力される毎にデ
ータバッファ２４ｃを介して８ビット／１画素のエッジ
画像データＦ₂ に変換されて次の２値化処理部３０に出
力される。

【００３５】以上説明した処理で、各画素毎に順次連続
的に繰り返し行うことで、いわゆるパイプライン処理を
行い、画像データをリアルタイムで微分処理するように
構成してある。尚、図４中、２４ｄは前記エッジ画像デ
ータＦ₂ が演算の結果、オーバーフローした場合に、８
ビット長で表現できる最大値（１６進表記でＦＦ）に置
換するためのデータバッファである。

【００３６】次に、図６に示すブロック図に基づいて、
前記微分処理部２０により８ビット／画素のエッジ画像
データＦ₂ に変換された画像情報を２値化する２値化処
理部３０、ハフ変換部４０、および、境界パラメータ演
算部５０の構成と、その動作を説明する。

【００３７】すなわち、前記微分処理部２０同様に、バ
スバッファ４１を介して入力される制御部６０からの制
御信号により全体の動作が、前記微分処理部２０の動作
と同期して行われるように、入出力コントローラ４２に
より、全体の動作が制御されるように構成してある。

【００３８】前記、エッジ画像データＦ₂ は、データバ
ッファ４３ａを介して２値化処理部３０のコンパレータ
３１に入力され、バッファ３２を介して入力される設定
閾値（Fref）と比較されて明度変化が大きい部分が２値
化される。この２値化画像データＦ₃ は、データバス
（BUS₃）に接続されたデータバッファ４３ｂを介して、
前記境界パラメータ演算部５０のコンパレータ５１に入
力されるとともに、２値化画像データメモリ３３ａに記
憶される。

【００３９】ハフ変換部４０では、前記ＬＵＴ６９より
データバッファ４３ｃを介して与えられる極座標（ρ，
θ）の値をアドレスとして、前記２値化画像データＦ₃
のアドレス値に基づいて、前記式（ｉｉ）に座標値
（ｘ，ｙ，θ）を代入し、同一結果が得られる頻度の度
数Ｄを度数カウンタ４４によりカウントしながら、二次
元ヒストグラムの度数メモリ４５に記憶させる。前記度
数カウンタ４４でカウントされた度数Ｄは、データバッ
ファ４３ｄを介して前記度数メモリ４５の同一アドレス
位置の内容に加算されるとともに、その最大値（Dmax）
を検出することによって境界を特定する境界パラメータ
演算部５０の最大値レジスタ５２ａに転送され、コンパ
レータ５１により前記最大値レジスタ５２ａに格納され
ている値と比較され、大きいほうの度数を新たな最大値
（Dmax）として再格納する。尚、この最大値（Dmax）と
なる度数Ｄの前記度数メモリ４５のアドレスは、最大値
アドレスレジスタ５２ｂに同時に格納しておき、全画素
（３２×３２）のハフ変換終了後、最大値（Dmax）およ
びその座標（ρ，θ）から前記式（ｉ）の係数（ａ，
ｂ）を求めるようにしている。又、図６中、３３ｂは前
記デジタル化画像データＦ₁ を記憶する画像メモリ、３
３ｃはエッジ画像データＦ₂ を記憶する画像メモリであ
り、ビデオＲＡＭ３４およびＣＲＴコントローラ１４を
介して、前記モニタテレビ１５に各処理状態の画像を表
示できるようにしてある。

【００４０】そして、求められた式（ｉ）の係数（ａ，
ｂ）は、前記入出力コントローラ４２およびバスバッフ
ァ４１を介して前記制御部６０に送られ、境界Ｌ₁ ，Ｌ
₂ の有無判別やその後の処理のためのデータとされるの
である。

【００４１】次に別実施例を列記する。上記実施例で
は、機体Ｖ前後方向での境界Ｌ₂ の検出を行うか否かに
基づいて、微分処理部２０への入力画像情報の座標を９
０度変換したものと９０度変換しないものとを、切り換
えるようにしているが、一画面分の画像情報を処理する
毎に、入力画像の座標を９０度変換して、機体Ｖ横幅方
向での境界Ｌ₁ 検出と、機体Ｖ前後方向での境界Ｌ₂ 検
出とを、交互に繰り返し行うようにしてもよい。その場
合、カメラ３による撮像画像の１フィールド毎に、交互
に座標変換したものと変換しないものとを入力するよう
にすると、１フレーム毎に必要な情報が同時に得られ、
１画面分の撮像処理の間に異なる方向の境界Ｌ₁ ，Ｌ₂
を検出するための画像情報を得ることができる。

【００４２】あるいは、機体Ｖにその走行距離情報を検
出する手段を設け、その検出走行距離情報と一行程の走
行予定距離情報とに基づいて、行程端近傍に達している
か否かにより、機体Ｖ前後方向での境界Ｌ₂ 検出処理に
切り換えるようにしてもよい。

【００４３】又、上記実施例では、ハフ変換処理の式
（ii）において、角度変化を０度≦θ≦１８０度の間で
処理しているが、境界Ｌ₁ ，Ｌ₂ と機体Ｖと位置関係か
ら、境界Ｌ₁ ，Ｌ₂ の方向が機体Ｖ進行方向から大幅に
変化することはないので、ハフ変換を行う角度範囲を、
例えば０度〜１８０度より狭い範囲に限定して処理する
ことにより、高精度にしたり、あるいは、狭い特定範囲
のみ処理することで、処理速度を向上させたり、ノイズ
の影響を効果的に除去させることができる。

【００４４】又、上記実施例では、撮像画像情報を、３
２×３２画素に標本化したが、必要に応じて更に細か
く、あるいは、粗く標本化してもよい。

【００４５】又、境界Ｌ₁ 、Ｌ₂ と機体Ｖとの位置関係
を求めるに、上記実施例で例示した撮像視野を上下方向
に縦断する基準線Ｌ₀ を基準にする他、撮像視野の下端
部、上端部、および中央、あるいは画像情報の座標原点
位置等、どこを基準にしてもよい。

【００４６】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】境界検出装置の構成を示すブロック図

【図２】その全体的な動作を示すフローチャート

【図３】制御部の構成を示すブロック図

【図４】微分処理部の構成を示すブロック図

【図５】その処理動作の説明図

【図６】ハフ変換部の構成を示すブロック図

【図７】芝刈作業車の概略平面図

【図８】芝刈作業車の側面図

【図９】芝刈作業車の制御システムの全体構成を示すブ
ロック図

【符号の説明】

３撮像手段Ａ境界検出装置Ｂ未処理済作業地Ｃ処理済作業地Ｌ₁ ，Ｌ₂ 境界

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機体進行方向前方側の所定範囲の作業地状
態を撮像する撮像手段３による撮像情報に基づいて、機
体横幅方向での未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境
界Ｌ₁ 、及び、機体前後方向での未処理作業地Ｂと処理
済作業地Ｃとの境界Ｌ₂ を検出する自動走行作業車用の
境界検出装置であって、前記画像情報の座標を９０度変
換する座標変換手段、前記撮像画像情報を設定閾値に基
づいて２値化する２値化手段、および、前記画像情報を
座標変換せずに前記２値化手段に入力する状態と前記座
標変換手段により９０度座標変換して前記２値化手段に
入力する状態とに切り換える画像情報の入力形態切り換
え手段の夫々を設けてある自動走行作業車用の境界検出
装置。