JPH0370086A - Shape recognizing device - Google Patents

Shape recognizing device

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JPH0370086A
JPH0370086A JP1205464A JP20546489A JPH0370086A JP H0370086 A JPH0370086 A JP H0370086A JP 1205464 A JP1205464 A JP 1205464A JP 20546489 A JP20546489 A JP 20546489A JP H0370086 A JPH0370086 A JP H0370086A
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JP
Japan
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recognized
light
shape
section
stem
Prior art date
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Pending
Application number
JP1205464A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taizo Tateishi
建石 泰三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0370086A publication Critical patent/JPH0370086A/en
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Abstract

PURPOSE:To surely extract the feature parts like a node, etc., by providing a light irradiating means which obtains an optical section shape of an object to be recognized and an irradiating position moving means which moves the light irradiating position in the extending direction of the object to be recognized at a prescribed interval. CONSTITUTION:An object 3 to be recognized is irradiated at a prescribed angle with the 1-dimensional light via a light irradiating menas 4 in the direction approximately orthogonal to the extending direction of the object 3. Thus an optical section form of the object is obtained and photographed by an image pickup device 6. Under such conditions, the object 3 and the means 4 are relatively moved by an irradiating position moving means 1 and the position of the optical section form of the object 3 is moved at a prescribed interval. At the same time, a width detection means 18 detects the edge position of the object 3 based on the optical section shape of the image data and obtains the width of the subject 3. The feature detection means 16, 19 and 20 detect the feature parts of the object 3 based on the width changes of the object 3. In such a constitution, the feature parts like the seedling nodes, etc., can be surely extracted despite the same color or the change of the stem diameter of a plant.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、例えばじゃが芋などの苗の茎の節のように円
筒形状体が局所的に膨らんだ部分を抽出する形状認識装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention is a shape recognition method for extracting locally swollen parts of a cylindrical body, such as the nodes of a stem of a seedling, such as a potato. Regarding equipment.

(従来の技術) 近年、農作物や園芸作物の苗を人工的に制御した無菌環
境で大量に育てる組織培養という方法が研究されている
。これは植物体の中で最も増殖活動の盛んな成長点つま
り節という部分を切出し、培養することでクーロン苗を
作ることである。
(Prior Art) In recent years, a method called tissue culture, in which seedlings of agricultural and horticultural crops are grown in large quantities in an artificially controlled sterile environment, has been studied. This involves creating Coulomb seedlings by cutting out the growing points, or nodes, in the plant that have the most proliferative activity and culturing them.

そこで、かかる方法でクーロン苗を培養する場合、自動
的にクーロン苗から節を抽出して節の部分を切出すこと
が要求されている。ところで、植物体を撮像して得た画
像データから植物体の特定部分を抽出する技術としては
例えば次のようなものがある。すなわち、抽出する対象
物が例えば果実等で葉や枝と色が異なる場合であり、こ
の場合、カラーテレビジョンカメラにより対象物を含ん
で撮像を行なってカラー画像データを得る。そして、画
像処理装置によりカラー画像データ上で色の違いを比較
して対象物を抽出する方法である。
Therefore, when culturing Coulomb seedlings by such a method, it is required to automatically extract the nodes from the Coulomb seedlings and cut out the node portions. By the way, there are, for example, the following techniques for extracting a specific part of a plant from image data obtained by imaging the plant. That is, when the object to be extracted is, for example, a fruit or the like, which has a different color from leaves or branches, in this case, a color television camera captures an image including the object to obtain color image data. This method uses an image processing device to compare the differences in color on the color image data and extract the object.

(発明が解決しようとする課題) ところが、今回抽出する対象物はじゃが芋など苗の節で
あって、この節は葉や技と同一色であるので上記の如く
色の違いで対象物を抽出する技術は全く適用できない。
(Problem to be solved by the invention) However, the objects to be extracted this time are nodes of seedlings such as potatoes, and these nodes have the same color as the leaves and seeds, so the technology to extract the objects based on the difference in color as described above is needed. is not applicable at all.

又、苗の節は茎の一部が膨らんだ部分であるので苗の節
を抽出する場合、茎の径を求めてその太さから節と判断
できるが、茎径は根元から先端にいくに従って次第に細
くなっているために、太さから一定のしきい値で節部分
を判定することはできない。
Also, a node on a seedling is a swollen part of the stem, so when extracting a node on a seedling, you can determine the diameter of the stem and judge it as a node based on its thickness, but the stem diameter increases from the root to the tip. Since it gradually becomes thinner, it is not possible to determine the knot portion based on the thickness using a certain threshold.

そこで本発明は、−植物体において色が同一であっても
又茎の径が変化しても確実に市の節等の特徴部を抽出で
きる形状認識装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a shape recognition device that can reliably extract characteristic parts such as knots even if the color of a plant is the same or the diameter of the stem changes.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、被認識物体の延びている方向に対して略直交
する方向に一次元的な光を所定の角度で照射して被認識
物体の光切断面形状を得る光照射手段と、被認識物体に
おける光切断面形状が形成された位置の上方に配置され
た撮像装置と、被認識物体と光照射手段とを相対的に移
動させて被認識物体に形成される光切断面形状の位置を
被認識物体の延びている方向に所定間隔で移動させる照
射位置移動手段と、撮像装置の撮像により得られた画像
データの光切断面形状から被認識物体のエツジ位置を検
出し、このエツジ位置から被認識物体の幅を求める幅検
出手段と、この幅検出手段で求められた被認識物体の幅
の変化から被認識物体における特徴部を検出する特徴部
検出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。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides an object to be recognized by irradiating one-dimensional light at a predetermined angle in a direction substantially perpendicular to the direction in which the object to be recognized extends. A light irradiation means for obtaining a light section shape of , an imaging device disposed above a position on the object to be recognized where the light section shape is formed, and a light irradiation means that relatively moves the object to be recognized and the light irradiation means. irradiation position moving means for moving the position of the light section shape formed on the object to be recognized at predetermined intervals in the direction in which the object to be recognized extends, and the light section shape of the image data obtained by imaging with the imaging device. Width detection means for detecting the edge position of the recognized object and determining the width of the recognized object from this edge position, and detecting the characteristic part of the recognized object from the change in the width of the recognized object determined by the width detecting means. This is a shape recognition device that attempts to achieve the above object by including a feature detecting means.

又、本発明は、被認識物体の延びている方向に対して略
直交する方向に一次元的な光を所定の角度で照射して被
認識物体の光切断面形状を得る光照射手段と、被認識物
体における光切断面形状が形成された位置の上方に配置
された撮像装置と、被認識物体と光照射手段とを相対的
に移動させて被認識物体に形成される光切断面形状の位
置を被認識物体の延びている方向に所定間隔で移動させ
る照射位置移動手段と、撮像装置の撮像により得られた
画像データの光切断面形状から被認識物体の太さに応じ
た断面積を求める断面積算出手段と、この断面ffi算
出手段で求められた被認識物体の断面積の変化から被認
識物体における特徴部を検出する特徴部検出手段とを備
えて上記目的を達成しようとする形状認識装置である。
The present invention also provides a light irradiation means for obtaining a light section shape of the recognition object by irradiating one-dimensional light at a predetermined angle in a direction substantially perpendicular to the direction in which the recognition object extends; An imaging device disposed above the position where the light section shape of the object to be recognized is formed, and a light section shape formed on the recognition object by relatively moving the object to be recognized and the light irradiation means. An irradiation position moving means for moving the position at predetermined intervals in the direction in which the object to be recognized extends, and a cross-sectional area corresponding to the thickness of the object to be recognized from the shape of the light section of the image data obtained by imaging with the imaging device. A shape that attempts to achieve the above object by comprising a cross-sectional area calculation means to be sought, and a characteristic part detection means for detecting a characteristic part of the recognized object from a change in the cross-sectional area of the recognized object calculated by the cross-sectional area ffi calculation means. It is a recognition device.

(作用) このような手段を備えたことにより、被認識物体の延び
ている方向に対して略直交する方向に一次元的な光が光
照射手段にまり被認識物体に対して所定の角度で照射さ
れて被認識物体の光切断面形状が得られ、これが撮像装
置により撮像される。又、この状態に被認識物体と光照
射手段とが照射位置移動手段によって相対的に移動され
て被認識物体に形成される光切断面形状の位置が所定間
隔で移動される。一方、幅検出手段は撮像装置の撮像に
より得られた画像データの光切断面形状から被認識物体
のエツジ位置を検出し、このエツジ位置から被認識物体
の幅を求め、特徴部検出手段は被認識物体の幅の変化か
ら被認識物体における特徴部を検出する。
(Function) With the provision of such a means, one-dimensional light is applied to the light irradiation means in a direction substantially perpendicular to the direction in which the object to be recognized extends, and at a predetermined angle with respect to the object to be recognized. The object is irradiated with light to obtain a light section shape of the object to be recognized, and this is imaged by the imaging device. Further, in this state, the object to be recognized and the light irradiation means are relatively moved by the irradiation position moving means, and the position of the light section shape formed on the object to be recognized is moved at predetermined intervals. On the other hand, the width detection means detects the edge position of the object to be recognized from the shape of the optical section of the image data obtained by imaging with the imaging device, and determines the width of the object to be recognized from this edge position. Characteristic parts of the recognized object are detected from changes in the width of the recognized object.

又、上記手段を備えたことにより、断面積算出手段は撮
像装置の撮像により得られた画1(P!データの光切断
面形状から被認識物体の太さに応じた断面積を求め、そ
して特徴部検出手段は被認識物体の断面積の変化から被
認識物体における特徴部を検出する。
Also, by having the above means, the cross-sectional area calculation means calculates the cross-sectional area according to the thickness of the object to be recognized from the shape of the optical cross-section of the image 1 (P! data) obtained by the imaging device, and The characteristic portion detecting means detects a characteristic portion of the object to be recognized from a change in the cross-sectional area of the object to be recognized.

(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は苗の特徴部の1つである節の抽出に適用した形
状認識装置の構成図である。XYテーブル1上には載置
台2が設けられ、この載置台2上に例えばじゃが芋の苗
3が載置されている。なお、このじゃが芋の苗3はその
延びている方向がX方向と一致するように配置されてい
る。一方、載置台2の上方にはスリット光源4が配置さ
れており、このスリット光源4はy方向つまりじゃが芋
の苗3の延びている方向に対して略直交する方向のスリ
ット光5を載置台2の面に対して45度の角度で照射す
るものである。又、1113におけるスリット光5の1
1・1η1された真上には撮像装置6が配置されてじゃ
が芋の+Yi 3を撮像するものとなっている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a shape recognition device applied to extract nodes, which are one of the characteristic parts of seedlings. A mounting table 2 is provided on the XY table 1, and on this mounting table 2, for example, a potato seedling 3 is placed. Note that the potato seedlings 3 are arranged so that the direction in which they extend coincides with the X direction. On the other hand, a slit light source 4 is arranged above the mounting table 2, and this slit light source 4 emits slit light 5 in the y direction, that is, a direction substantially perpendicular to the direction in which the potato seedlings 3 extend, onto the mounting table. The beam is irradiated at an angle of 45 degrees with respect to the surface. Also, 1 of the slit light 5 at 1113
Imaging device 6 is placed directly above the 1.1η1 point to take an image of +Yi 3 of the potato.

ところで、XYテーブル1は移動制御部7からの駆動制
御信号を受けてXテーブルがX方向に所定の間隔ごとに
移動するものとなっている。
Incidentally, the XY table 1 is configured to move in the X direction at predetermined intervals in response to a drive control signal from the movement control section 7.

前記撮像装置6から出力される画像信号は両像部f11
!装置10に送られている。この画像装置10にはA/
D (アナログ/ディジタル)変換器11及び画像メモ
リ12が備えられ、撮1象装置6からの画像信号がA/
D変換器】】でディジタル画像信号に変換されて画像メ
モリ12に画像データとして記憶されるようになってい
る。又、この画像処理装置10には主制御部13が備え
られ、この主制御部13に画像メモリ12、前処理部1
4、距離算出部15、ピーク位置検出部16、茎方向抽
出部17、幅検出部18、断面積算出部19、面検出部
20及び出力部21が接続されたものとなっている。前
処理部14は画像メモリ12に記憶された画像データに
対してスムージング及び−次微分処理、2値化処理、細
線化処理及び平滑化処理を行なう機能を有するものであ
る。距離算出部15は前処理された画像データの光切断
面形状によりじゃが芋の苗3の茎の高さを算出する機能
を有するものである。そして、ピーク位置検出部16は
、前処理された後の画像データの光切断面形状から茎に
おける高位置部分つまりピーク位置を検出する茎高位置
検出手段としての機能を6するものであり、又茎方向抽
出部17はピーク位置検出部16で検出された茎のピー
ク位置をXテーブルの移動ごとに得られる各光切断面形
状ごとに辿って茎の延びている方向を抽出する機能を有
するものである。さらに、幅検出部18は前処理された
画像データの光切断面形状から茎の両エツジを求め、こ
れらエツジから茎の幅を求める機能を有するものであり
、断面積算山部1つは前処理された画像データの光切断
面形状から茎の断面積を求める機能を有するものである
。そして、面検出部20は茎の幅の変化又は茎の断面積
の変化のいずれか一方又は両方から茎における節を検出
する機能をHするものである。前記主制御部13は第2
図に示す3次元形状取込み流れ図及び後述する面検出の
流れ図に従って前処理部14、距離算出部15、ピーク
位置検出部16、茎方向抽出部17、幅検出部18、断
面積算出部19、面検出部20、さらには出力部21を
通して移動制御部7にそれぞれ指令を発する機能を有し
ている。
The image signal output from the imaging device 6 is transmitted to both image portions f11.
! is being sent to the device 10. This imaging device 10 has A/
A D (analog/digital) converter 11 and an image memory 12 are provided, and the image signal from the imaging device 6 is converted into an A/D converter 11 and an image memory 12.
D converter] is converted into a digital image signal and stored in the image memory 12 as image data. Further, this image processing device 10 is equipped with a main control section 13, and this main control section 13 includes an image memory 12 and a preprocessing section 1.
4. A distance calculation section 15, a peak position detection section 16, a stem direction extraction section 17, a width detection section 18, a cross-sectional area calculation section 19, a surface detection section 20, and an output section 21 are connected. The preprocessing section 14 has a function of performing smoothing, -order differential processing, binarization processing, thinning processing, and smoothing processing on the image data stored in the image memory 12. The distance calculation unit 15 has a function of calculating the height of the stem of the potato seedling 3 based on the shape of the optical section of the preprocessed image data. The peak position detecting unit 16 functions as a stem height position detecting means for detecting a high position portion of the stem, that is, a peak position, from the shape of the optical cross section of the preprocessed image data. The stem direction extraction unit 17 has a function of extracting the direction in which the stem extends by tracing the peak position of the stem detected by the peak position detection unit 16 for each optical section shape obtained each time the X table is moved. It is. Furthermore, the width detection section 18 has a function of determining both edges of the stem from the shape of the optical section of the preprocessed image data, and determining the width of the stem from these edges. This function has the function of determining the cross-sectional area of the stem from the shape of the optical section of the image data. The surface detection unit 20 has a function of detecting a node in a stem from either or both of a change in the width of the stem and a change in the cross-sectional area of the stem. The main control section 13
According to the three-dimensional shape capture flowchart shown in the figure and the surface detection flowchart described later, the preprocessing section 14, distance calculation section 15, peak position detection section 16, stem direction extraction section 17, width detection section 18, cross-sectional area calculation section 19, surface It has a function of issuing commands to the movement control section 7 through the detection section 20 and further through the output section 21.

次に上記の如く構成された装置の作用について第2図に
示す3次元形状取込み流れ図に従って説明する。しゃが
−Tの苗3が載置台2上に配置されてスリット光源4か
らスリット光5がじゃが芋の范3に照射されると、この
スリット光5がじゃが芋の苗3の形状に沿った光切断面
形状に形成される。そして、この光切断面形状が撮像装
置6により撮像されると、この撮像装置6から出力され
る画像信号は画像処理装置10に送られる。この画像処
理装置10はステップs1において人力してA/D変換
器11でディジタル画像信号に変換して画像メモリ12
に第3図に示すような画(象データとして記憶する。こ
の画像データにおいてg、はスリット光5が苗3に照射
された光切断面形状の部分であり、又R2,ρ3はスリ
ット光5が載置台2の面上に照射された部分である。そ
して、この画像データではスリット光5が最初に照射さ
れた部分つまり図面上右側の境界線が苗3の旧状を最も
よく表現している。なお、画像データはスリット光5の
照射部分が明るく、その他の部分は暗くなるが、第3図
以降の画像データでは図示の関係上スリット光5の照射
部分を暗く示しである。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained with reference to the three-dimensional shape capturing flowchart shown in FIG. When the potato seedling 3 is placed on the mounting table 2 and the slit light 5 is irradiated onto the potato seedling 3 from the slit light source 4, this slit light 5 cuts the light along the shape of the potato seedling 3. It is formed into a planar shape. When this optical section shape is imaged by the imaging device 6, the image signal output from the imaging device 6 is sent to the image processing device 10. In step s1, this image processing device 10 manually converts the signal into a digital image signal using the A/D converter 11 and stores it in the image memory 12.
3 (stored as image data. In this image data, g is the part of the light cross section shape where the slit light 5 is irradiated on the seedling 3, and R2 and ρ3 are the parts of the light cross section where the slit light 5 is irradiated. is the part irradiated onto the surface of the mounting table 2.In this image data, the part where the slit light 5 was first irradiated, that is, the boundary line on the right side of the drawing, best expresses the old state of the seedling 3. In the image data, the part irradiated by the slit light 5 is bright and the other parts are dark, but in the image data from FIG. 3 onwards, the part irradiated by the slit light 5 is shown dark for the sake of illustration.

このようにして画像データが画像メモリ12に記憶され
ると、主制御部13は前処理部14に対して動作指令を
発する。この前処理部14は画像データに対してスムー
ジング(移動平均)処理、−次微分処理を実行し、次に
所定レベルで2値化処理を実行する。そして、前処理部
14は2値化処理後の画像データを細線化し、さらに平
滑化処理を行なって第4図に示す画像データを求める。
When the image data is thus stored in the image memory 12, the main control section 13 issues an operation command to the preprocessing section 14. This preprocessing unit 14 performs smoothing (moving average) processing and negative-order differential processing on the image data, and then performs binarization processing at a predetermined level. Then, the preprocessing section 14 thins the image data after the binarization process and further performs a smoothing process to obtain the image data shown in FIG. 4.

この前処理が終了すると、主制御部13はステップS3
において距離算出部15に動作指令を発する。この指令
を受けて距離算出部15は前処理された光切断面形状を
用いてじゃが芋の苗3から撮像装置6までの距離りを三
角測量法を適用して算出する。この苗3の高さを求めた
結果が第5図に示されている。このようにしてじゃが芋
の侑3における1か所の光切断面形状の3次元情報が得
られる。
When this preprocessing is completed, the main control unit 13 performs step S3.
An operation command is issued to the distance calculating section 15 at . Upon receiving this command, the distance calculation unit 15 calculates the distance from the potato seedling 3 to the imaging device 6 by applying the triangulation method using the preprocessed light section shape. The results of determining the height of this seedling 3 are shown in FIG. In this way, three-dimensional information about the shape of the light section at one location in the potato lily 3 can be obtained.

次に主制御部13はステップS5において苗3の全体に
対して画像の取込みが終了したかを判断し、終了しなけ
ればステップS0に移って移動制御部7にXテーブル移
動の指令を発する。これにより、XYテーブル1のXテ
ーブルが所定の距離だけ移動する。以下、以上説明した
作用と同様に苗3における別の各位置での光切断面形状
の3次元情報が求められる。かくして、第6図に示すよ
うなじゃが芋の苗3の全体における各位置での光切断面
形状が得られる。
Next, in step S5, the main control unit 13 determines whether the image capture for the entire seedling 3 has been completed, and if it has not been completed, the main control unit 13 proceeds to step S0 and issues a command to the movement control unit 7 to move the X table. As a result, the X table of the XY table 1 moves by a predetermined distance. Hereinafter, three-dimensional information on the shape of the light section at each different position in the seedling 3 is obtained in the same way as the effect described above. In this way, the shape of the optical section at each position of the entire potato seedling 3 as shown in FIG. 6 is obtained.

次に主制御部13は第7図に示すw1検出流れ図に従っ
て指令を発する。すなわち、ステップr t +=おい
て主制御部13はピーク位置検出部16に動作指令を発
する。この指令を受けてピーク位置検出部16は第6図
に示す画像データにおいてじゃが芋の苗3の根元の光切
断面形状5(0)でのピーク位置p。を求める。なお、
このピーク位置poは茎の高い部分を知るためであって
、必ずしも凸断面の最大値である必要はない。
Next, the main control section 13 issues a command according to the w1 detection flowchart shown in FIG. That is, at step r t +=, the main control section 13 issues an operation command to the peak position detection section 16. In response to this command, the peak position detection unit 16 detects the peak position p at the optical section shape 5(0) of the root of the potato seedling 3 in the image data shown in FIG. seek. In addition,
This peak position po is used to determine the high part of the stem, and does not necessarily have to be the maximum value of the convex cross section.

根元の光切断面形状S (0)におけるピーク位置po
が決定されると、主制御部13はステップf’lからス
テップr2に移って茎方向抽出部17に動作指令を発す
る。この茎方向抽出部17は第8図に示す基ピーク抽出
流れ図に従って各光切断面形状の各ピーク位置を辿る。
Peak position po at root optical section shape S (0)
Once determined, the main control section 13 moves from step f'l to step r2 and issues an operation command to the stem direction extraction section 17. This stem direction extraction unit 17 traces each peak position of each optical section shape according to the base peak extraction flowchart shown in FIG.

すなわち、苗の稜線mにできるだけ近い位置をたどるこ
とである。具体的に第9図に示す各光切断面形状5(1
)、5(2)・・・S (k)・・・5(n−1)の一
部拡大図を参照して説明すると、ステップS1において
kが「0」にセットされ、次のステップS2においてピ
ーク位置p。における接線jの傾きが求められる。
That is, the position is to be traced as close as possible to the ridge line m of the seedling. Specifically, each light section shape 5 (1
), 5(2)...S (k)...5(n-1). In step S1, k is set to "0", and in the next step S2 at peak position p. The slope of the tangent j at is determined.

そして、この傾きが「0以下」であるか、「Oと等しい
」か、又「0以上」かが判断される。ここで、光切断面
形状5(0)では接線jの傾きが「0以上」であるので
、Doは苗の稜線mから見てyの負方向に位置する。従
って、ステップS5からg8に移ってy方向へ補正すべ
き変位Δyが「十α」と設定される。しかるに、ステッ
プS9において次の光切断面形状5(1)でのピーク位
置plが光切断面形状5(0)から見てy方向に「+α
」だけ変位した位置に決定される。次にステップglo
 、gllから再びステップS2に戻って光切断面形状
5(1)でのピーク位置p+における接線の傾きが上記
同様に求められる。そして、接線の傾きの判断によりそ
の傾きは「O以下コとなるので、ピーク位置p1は苗の
稜線mから見てyの正方向に位置する。従って、ステッ
プS3からg6に移ってy方向へ補正すべき変位Δyl
J<r−α」と設定される。しかるに、ステップS9に
おいて次の光切断面形状5(2)でのピーク位置p2が
光9ノ断面形状5(1)から見てy方向に「−α」だけ
変位した位置に決定される。以下、同様に順次各光切断
面形状5(2)〜S (n)における各ビ−−り位置p
2〜pnが決定され、この動作が無くなるまで実行され
る。このようにして各ピーク位置p。−p n−1が決
定されることにより、例えば茎が図面上京に右側に曲が
っていれば、ビークル1の位置は常にyの負方向に補正
されることになる。第1O図は各ピーク位置を検出した
結果であって、各ピーク位置は「・」により示してあり
、これらピーク位置を繋げることによりじゃが芋の苗3
の茎が抽出される。
Then, it is determined whether this slope is "less than or equal to 0", "equal to O", or "greater than or equal to 0". Here, in the optical section shape 5(0), since the slope of the tangent j is "0 or more", Do is located in the negative direction of y when viewed from the ridge line m of the seedling. Therefore, the process moves from step S5 to g8, and the displacement Δy to be corrected in the y direction is set to "10α". However, in step S9, the peak position pl in the next light section shape 5(1) is "+α" in the y direction when viewed from the light section shape 5(0).
” is determined at the position displaced by ”. Then step glo
, gll, the process returns to step S2 again, and the slope of the tangent at the peak position p+ in the optical section shape 5(1) is determined in the same manner as described above. Then, by determining the slope of the tangent line, the slope is less than or equal to 0, so the peak position p1 is located in the positive direction of y when viewed from the ridge line m of the seedling.Therefore, the process moves from step S3 to g6, and the slope is Displacement Δyl to be corrected
J<r−α”. However, in step S9, the peak position p2 in the next light section shape 5(2) is determined to be a position displaced by "-α" in the y direction when viewed from the light section shape 5(1). Hereinafter, in the same way, each beam position p in each optical section shape 5(2) to S(n) is sequentially
2 to pn are determined, and this operation is executed until there are no more operations. In this way, each peak position p. By determining -p n-1, for example, if the stem is curved to the right in the drawing, the position of the vehicle 1 will always be corrected in the negative y direction. Figure 1O shows the results of detecting each peak position, each peak position is indicated by "・", and by connecting these peak positions, the number of potato seedlings
The stems are extracted.

次に再び第7図に示す節検出流れ図に戻りステップ「3
において主制御部13は幅検出部18に対して動作指令
を発する。この幅検出部18は、先ずピーク位置検出部
16で求められた各ピーク位置p。−pnに基づいて茎
の両エツジを求める。
Next, return to the node detection flowchart shown in FIG.
In this step, the main control section 13 issues an operation command to the width detection section 18 . This width detecting section 18 first detects each peak position p determined by the peak position detecting section 16. - Find both edges of the stem based on pn.

このエツジの求め方を第11図を参照して説明すると、
光切断面形状5(0)のピーク位置p0から左右に向か
ってそれぞれ所定の間隔でシフトさせる。そして、両シ
フトさせた点が、載置台2の面2aから所定高さよりも
高くかつその点での斜度が所定角度例えば80度以上で
あるところを検出する。このようにして両点bl、 b
2が検出されると、これら点bl、 b2の間隔が茎の
幅Wとして求められる。以下、同様に各光切断面形状5
(1)〜5(n)の各ピーク位置p1〜pnを始点とし
てエツジが求められ、このエツジから茎の幅Wが求めら
れる。第12図は茎のエツジ位置の検出結果を示す図で
あって、各エツジ位置を「・」により示すとともに茎の
幅Wを茎の位置に対応させて示しである。
To explain how to find this edge with reference to Figure 11,
The light section shape 5(0) is shifted from the peak position p0 to the left and right at predetermined intervals. Then, it is detected that both shifted points are higher than a predetermined height from the surface 2a of the mounting table 2 and the inclination at that point is a predetermined angle, for example, 80 degrees or more. In this way, both points bl, b
2 is detected, the interval between these points bl and b2 is determined as the width W of the stem. Similarly, each light section shape 5
Edges are determined starting from each of the peak positions p1 to pn of (1) to 5(n), and the width W of the stem is determined from these edges. FIG. 12 is a diagram showing the detection results of the edge positions of the stem, where each edge position is indicated by "." and the width W of the stem is shown in correspondence with the position of the stem.

又、ステップr3において主制御部13は断面積算山部
1つに動作指令を発する。この断面積算山部1つは動作
指令を受けると次の方法で茎の断面積を算出する。すな
わち、第13図に示すように光切断面形状5(n−1)
で求められた両エツジL+3゜b4間において所定間隔
ごとに載置台2の面2aから各高さり。、hl・・・h
 n−1を求める。そして、これら各高さり。+hl・
・・h n−1を積算することにより茎の断面積SQが
求められる。つまり、SQ−Σhk である。このようにして求められた各断面積SQが第1
4図に示されている。
Further, in step r3, the main control section 13 issues an operation command to one cross-sectional area calculation section. When this cross-sectional area calculation section 1 receives an operation command, it calculates the cross-sectional area of the stem using the following method. That is, as shown in FIG. 13, the optical section shape 5 (n-1)
Each height from the surface 2a of the mounting table 2 is measured at predetermined intervals between both edges L+3°b4 found in . ,hl...h
Find n-1. And each of these heights. +hl・
The cross-sectional area SQ of the stem is calculated by integrating h n-1. That is, SQ-Σhk. Each cross-sectional area SQ obtained in this way is the first
This is shown in Figure 4.

ここで、じゃが芋の苗3の茎における節は茎の径よりも
太くなっている部分である。従って、第12図及び第1
4図に示す茎の幅W及び断面積SQにおいて幅Wが大き
くなったところ及び断面積SQが大きくなったところは
その位置が共通しており、それぞれ茎の節部分と対応し
ている。しかし、確実な位置を把握しにくい。
Here, the node on the stem of the potato seedling 3 is a part that is thicker than the diameter of the stem. Therefore, Fig. 12 and 1
In the width W and the cross-sectional area SQ of the stem shown in FIG. 4, the positions where the width W becomes large and the places where the cross-sectional area SQ becomes large are common, and correspond to the node portions of the stem, respectively. However, it is difficult to determine the exact location.

そこで、次のステップf4において主制御部13は節検
出部20に対して動作指令を発する。この節検出部20
は第12図及び第14図に示す幅W及び断面積SQに対
して茎の根元から先端まで茎の延びている方向に微分処
理をそれぞれ実行する。この微分処理により幅W及び断
面積SQのそれぞれ急激に変化するところel、 e2
・・・ if、 12・・・が抽出される。そして、節
検出部20はこれらcl、 e2・・・11、12・・
・のところをそれぞれ節として抽出する。
Therefore, in the next step f4, the main control section 13 issues an operation command to the knot detection section 20. This node detection section 20
performs differential processing on the width W and cross-sectional area SQ shown in FIGS. 12 and 14 in the direction in which the stem extends from the root to the tip. As a result of this differentiation process, the width W and the cross-sectional area SQ suddenly change, respectively, at points el and e2.
...if, 12... is extracted. Then, the node detection unit 20 detects these cl, e2...11, 12...
・Extract each part as a clause.

このように上記一実施例においては、スリット光5を茎
に対して照射して茎の各位置における光切断面形状を得
てこれら光切断面形状から茎のエツジ位置を検出し、こ
のエツジ位置から茎の輻を求めてこの輻の変化から茎に
おける節を検出するようにしたので、茎の色が葉や枝等
の色と同一であっても、又茎径が根元から先端にいくに
従って細く変化していても茎における節を確実に抽出で
きる。
In this way, in the above embodiment, the slit light 5 is irradiated onto the stem to obtain the shape of the light section at each position of the stem, and the edge position of the stem is detected from the shape of the light section. Since the convergence of the stem is determined from the change in convergence, nodes in the stem can be detected from the change in convergence. Nodes in the stem can be reliably extracted even if they are thin and changing.

さらに上記一実施例においては、画像データの光切断面
形状から茎の断面積を求め、これら断面積の変化から茎
における節を検出するようにした。
Further, in the above embodiment, the cross-sectional area of the stem is determined from the shape of the optical section of the image data, and nodes in the stem are detected from changes in these cross-sectional areas.

この場合、茎の断面積は茎の奥行き方向の情報をも含ん
でいるので、節の形状が奥行き方向に変化しても節とし
て確実に抽出できるとともに幅Wの変化のみで抽出した
場合よりも顕著に節部分が抽出できる−0 なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、節
の抽出は第15図に示す方法によって行なってもよい。
In this case, the cross-sectional area of the stem also includes information about the depth of the stem, so even if the shape of the node changes in the depth direction, it can be reliably extracted as a node, and it is better than when extracting only by changing the width W. Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified without departing from the spirit thereof. For example, clauses may be extracted by the method shown in FIG.

すなわち、同図においてSgは茎の光切断面形状であり
、b5. bfiはこの光切断面形状Sgから第11図
に示す方法で求められた茎のエツジ位置である場合、こ
れらエツジ位置b5゜b6から撮像装置6のレンズ6a
の配置された平面Eに対して垂直にラインが引かれる。
That is, in the figure, Sg is the shape of the optically cut surface of the stem, and b5. When bfi is the edge position of the stem obtained from this optical section shape Sg by the method shown in FIG. 11, the lens 6a of the imaging device 6 is
A line is drawn perpendicular to the plane E on which .

そして、これらラインと光切断面形状Sg、レンズ6a
の平面Eから囲まれる面積SSが算出される。ここで、
この面積SSは茎の径が大きくなるに従って小さくなる
。しかるに、節の部分では茎の径が大きくなるので、こ
の面積SSの変化量を検出することによって節を抽出す
ることができる。
Then, these lines, the light section shape Sg, and the lens 6a
The area SS surrounded by the plane E is calculated. here,
This area SS becomes smaller as the diameter of the stem becomes larger. However, since the diameter of the stem increases at the node, the node can be extracted by detecting the amount of change in this area SS.

又、苗3に照射する光はスリット光に限らすレーザ光を
シリンドリカルレンズによってスリット状に広げてもよ
く、又回転ミラーやポリゴンミラーによって走査しても
よい。又、各位置での光切断面形状を得る場合、XYテ
ーブル1を移動させるのでなく、撮像装置6とスリット
光源4とを一体的にX方向に移動させるようにしてもよ
い。さらに、節を抽出する場合、茎の幅Wの変化又は茎
の断面積SQの変化のうちいずれか一方で行なってもよ
い。
Further, the light irradiated onto the seedlings 3 may be limited to slit light, but the laser light may be expanded into a slit shape using a cylindrical lens, or may be scanned using a rotating mirror or a polygon mirror. Furthermore, when obtaining the shape of the optical cross section at each position, the imaging device 6 and the slit light source 4 may be moved integrally in the X direction instead of moving the XY table 1. Furthermore, when extracting a node, either a change in the width W of the stem or a change in the cross-sectional area SQ of the stem may be performed.

さらに、本発明装置は苗の節の抽出に限らす樹木等の枝
分れの部分の抽出や電気回路網における分岐点或いは欠
損等の抽出にも応用できる。
Furthermore, the device of the present invention can be applied not only to the extraction of nodes of seedlings but also to the extraction of branching parts of trees, etc., and the extraction of branch points or defects in electrical circuit networks.

[発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、色が同一であって
も又茎の径が変化しても確実に節等の特徴部を抽出でき
る形状認識装置を提供できる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a shape recognition device that can reliably extract characteristic parts such as nodes even if the color is the same or the diameter of the stem changes.

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

第1図乃至第15図は本発明に係わる形状認識装置の一
実施例を説明するための図であって、第1図は構成図、
第2図は3次元形状取込み流れ図、第3図は苗のスリッ
ト画像データの模式図、第4図は平滑化処理した画像デ
ータの模式図、第5図は茎の高さの算出結果を示す図、
第6図は菌全体の光切断面形状の模式図、′TS7図は
節検出の流れ図、第8図はピーク位置の追跡流れ図、第
9図はピーク位置の追跡を説明するための模式図、第1
0図はピーク位置の追跡結果を示す図、第11図は幅の
算出方法を説明するための図、第12図は幅からの節の
抽出作用を示す図、第(3図は断面積の算出方法を説明
するための図、第14図は断面積からの節の抽出作用を
示す図、第15図は節抽出の他の方性を説明するための
図である。 1・・・XYテーブル、2・・・載置台、3・・・じゃ
が芋の菌、4・・・スリット光源、6・・・撮像装置、
7・・・移動制御部、10・・・画像処理装置、12・
・・画像メモリ、13・・・主制御部、14・・・前処
理部、15・・・距離算出部、16・・・ピーク位置検
出部、17・・・茎方向抽出部、18・・・幅検出部、
19・・・断面積算出部、20・・・節検出部。
1 to 15 are diagrams for explaining an embodiment of a shape recognition device according to the present invention, and FIG. 1 is a configuration diagram;
Figure 2 is a flowchart for capturing three-dimensional shapes, Figure 3 is a schematic diagram of slit image data of seedlings, Figure 4 is a schematic diagram of smoothed image data, and Figure 5 shows the calculation results of stem height. figure,
Figure 6 is a schematic diagram of the optical section shape of the entire bacterium, Figure 'TS7 is a flowchart of node detection, Figure 8 is a flowchart of peak position tracking, Figure 9 is a schematic diagram to explain peak position tracking, 1st
Figure 0 is a diagram showing the tracking results of the peak position, Figure 11 is a diagram to explain the width calculation method, Figure 12 is a diagram showing the extraction of nodes from the width, and Figure 3 is a diagram to explain the method of calculating the width. FIG. 14 is a diagram for explaining the calculation method, FIG. 14 is a diagram showing the operation of extracting nodes from the cross-sectional area, and FIG. 15 is a diagram for explaining another way of extracting nodes. 1...XY table, 2... mounting table, 3... potato fungus, 4... slit light source, 6... imaging device,
7... Movement control unit, 10... Image processing device, 12.
... Image memory, 13... Main control unit, 14... Preprocessing unit, 15... Distance calculation unit, 16... Peak position detection unit, 17... Stem direction extraction unit, 18...・Width detection part,
19... Cross-sectional area calculation unit, 20... Node detection unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)製造装置の延びている方向に対して略直交する方
向に一次元的な光を所定の角度で照射して前記被認識物
体の光切断面形状を得る光照射手段と、前記被認識物体
における前記光切断面形状が形成された位置の上方に配
置された撮像装置と、前記被認識物体と前記光照射手段
とを相対的に移動させて前記被認識物体に形成される前
記光切断面形状の位置を前記被認識物体の延びている方
向に所定間隔で移動させる照射位置移動手段と、前記撮
像装置の撮像により得られた画像データの前記光切断面
形状から前記被認識物体のエッジ位置を検出し、このエ
ッジ位置から前記被認識物体の幅を求める幅検出手段と
、この幅検出手段で求められた前記被認識物体の幅の変
化から前記被認識物体における特徴部を検出する特徴部
検出手段とを具備したことを特徴とする形状認識装置。
(1) a light irradiation means for obtaining a light section shape of the object to be recognized by irradiating one-dimensional light at a predetermined angle in a direction substantially perpendicular to the direction in which the manufacturing device extends; The light cut is formed on the recognized object by relatively moving an imaging device disposed above a position in the object where the light cut surface shape is formed, the recognized object and the light irradiation means. irradiation position moving means for moving the position of the surface shape at predetermined intervals in the direction in which the object to be recognized extends; Width detection means for detecting a position and determining the width of the object to be recognized from this edge position, and a feature for detecting a characteristic part of the object from a change in the width of the object to be recognized determined by the width detection means. 1. A shape recognition device comprising: a portion detection means.
(2)被認識物体の延びている方向に対して略直交する
方向に一次元的な光を所定の角度で照射して前記被認識
物体の光切断面形状を得る光照射手段と、前記被認識物
体における前記光切断面形状が形成された位置の上方に
配置された撮像装置と、前記被認識物体と前記光照射手
段とを相対的に移動させて前記被認識物体に形成される
前記光切断面形状の位置を前記被認識物体の延びている
方向に所定間隔で移動させる照射位置移動手段と、前記
撮像装置の撮像により得られた画像データの前記光切断
面形状から前記被認識物体の太さに応じた断面積を求め
る断面積算出手段と、この断面積算出手段で求められた
前記被認識物体の断面積の変化から前記被認識物体にお
ける特徴部を検出する特徴部検出手段とを具備したこと
を特徴とする形状認識装置。
(2) a light irradiation means for obtaining a light section shape of the object to be recognized by irradiating one-dimensional light at a predetermined angle in a direction substantially perpendicular to the direction in which the object to be recognized; The light is formed on the recognition object by relatively moving an imaging device disposed above a position in the recognition object where the light section shape is formed, and the recognition object and the light irradiation means. irradiation position moving means for moving the position of the cut plane shape at predetermined intervals in the direction in which the object to be recognized extends; A cross-sectional area calculating means for calculating a cross-sectional area according to the thickness, and a characteristic part detecting means for detecting a characteristic part of the recognized object from a change in the cross-sectional area of the recognized object determined by the cross-sectional area calculating means. A shape recognition device characterized by comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011018402A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 Syngenta Limited Sensing method and apparatus for detecting plant nodes
US9281679B2 (en) 2010-12-08 2016-03-08 Fujitsu Limited Electronic device

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