JPH04184573A - 果実収穫機等の視覚装置 - Google Patents
果実収穫機等の視覚装置Info
- Publication number
- JPH04184573A JPH04184573A JP2314997A JP31499790A JPH04184573A JP H04184573 A JPH04184573 A JP H04184573A JP 2314997 A JP2314997 A JP 2314997A JP 31499790 A JP31499790 A JP 31499790A JP H04184573 A JPH04184573 A JP H04184573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- analysis means
- fruit
- hue
- image
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、無人の果実収穫機等に設けられる視覚装置に
関するものである。
関するものである。
[従来の技術]
トマト等の作物が植え付けられている畝に沿って自走し
つつ、収穫物探索用の視覚装置で成熟した果実を探し出
し、これを遠隔操作される収穫ノ\ントで収穫するよう
にした無人の果実収穫機が開発されている。
つつ、収穫物探索用の視覚装置で成熟した果実を探し出
し、これを遠隔操作される収穫ノ\ントで収穫するよう
にした無人の果実収穫機が開発されている。
上記視覚装置は、イメージセンサカメラが撮った画像を
所定の色相成分(対象物がトマトである場合は赤)とそ
れ以外の色相成分(例えば青および緑)とに二値化する
ことにより果実を識別するようにしたものが一般的で、
該メージセンサカメラを随時移動させて収穫可能な果実
を探索するようになっている。
所定の色相成分(対象物がトマトである場合は赤)とそ
れ以外の色相成分(例えば青および緑)とに二値化する
ことにより果実を識別するようにしたものが一般的で、
該メージセンサカメラを随時移動させて収穫可能な果実
を探索するようになっている。
[発明が解決しようとする課!l]
しかしながら1例えば第2図に示すように複数側の果実
T(A、B、C)が重なり合って存在する場合、上記従
来の視覚装置によれば、第3図に示す如く果実群の輪瑯
だけが認識されるので、何個の果実が存在するのか、果
実の中心はどこか、また相互の遠近関係はどのようなっ
ているのかを瞬時に判定できなかった。そこで従来は、
数学的な演算を用いて複数果実の個別化を行なっていた
が、この方法は、処理に時間を要するため、迅速な対応
ができないという問題があった。
T(A、B、C)が重なり合って存在する場合、上記従
来の視覚装置によれば、第3図に示す如く果実群の輪瑯
だけが認識されるので、何個の果実が存在するのか、果
実の中心はどこか、また相互の遠近関係はどのようなっ
ているのかを瞬時に判定できなかった。そこで従来は、
数学的な演算を用いて複数果実の個別化を行なっていた
が、この方法は、処理に時間を要するため、迅速な対応
ができないという問題があった。
[課題を解決するための手段]
と記課題を解決するために、本発明は次のような構成と
した。
した。
すなわち1本発明にかかる視覚装置は、照射方向が異な
る複数の光源から対象物に投光する投光手段と、対象物
からの反射光を撮像するイメージセンサカメラと、該イ
メージセンサカメラの画像を原色成分に分析する色相分
析手段と、同じく輝度成分に分析する輝度分析手段と、
前記色相分析手段および輝度分析手段による分析結果の
論理積より、互いに前後に重なり合って存在する複数の
対象物の位置関係を解析する解析手段とを備えてなる。
る複数の光源から対象物に投光する投光手段と、対象物
からの反射光を撮像するイメージセンサカメラと、該イ
メージセンサカメラの画像を原色成分に分析する色相分
析手段と、同じく輝度成分に分析する輝度分析手段と、
前記色相分析手段および輝度分析手段による分析結果の
論理積より、互いに前後に重なり合って存在する複数の
対象物の位置関係を解析する解析手段とを備えてなる。
[作 用]
色相分析手段で画像を原色成分に分析し、これを特定の
色相成分とそれ以外の色相成分とに二値化することによ
り、複数の重なり合った対象物群全体の輪郭が検出され
る。また、輝度分析手段で対象物の輝度分析を行なうこ
とにより、複数の対象物が重なり合っている場合には、
後方に位置する対象物の境界部が輝度の低い帯状に検出
される。
色相成分とそれ以外の色相成分とに二値化することによ
り、複数の重なり合った対象物群全体の輪郭が検出され
る。また、輝度分析手段で対象物の輝度分析を行なうこ
とにより、複数の対象物が重なり合っている場合には、
後方に位置する対象物の境界部が輝度の低い帯状に検出
される。
これは、照射方向の異なる複数の光源から投光されてい
るので、上記部分に影が生じ輝度が低くなっているから
である。これら色相分析手段と輝度分析手段の検出結果
の論理積を解析手段で解析することにより、各々の対象
物が個別に識別されるとともに、それらの遠近関係が判
定される。
るので、上記部分に影が生じ輝度が低くなっているから
である。これら色相分析手段と輝度分析手段の検出結果
の論理積を解析手段で解析することにより、各々の対象
物が個別に識別されるとともに、それらの遠近関係が判
定される。
[実施例]
以下、本発明の1例として第20図に示すトマト用の果
実収穫機30の視覚装置について説明する。なお、図中
の31は収穫ハンド31.32は収穫物容器で、視覚装
z1は収穫ハンド31に取り付けられている。
実収穫機30の視覚装置について説明する。なお、図中
の31は収穫ハンド31.32は収穫物容器で、視覚装
z1は収穫ハンド31に取り付けられている。
この視覚装Mlは1作用ごとに便宜上分離して表記した
第1図、第5図および第9図であられされ、イメージセ
ンサカメラ(CCD)2の画像をビデオインターフェイ
ス3で水工走査し、抽出された原色信号R(赤)、G(
緑)、B(i)と輝度信号Yを処理して対象物(例えば
トマト)を知覚識別するようになっている0画像処理に
あた1ては第1図に示す個別認識処理、第5図に示すサ
イズ判定処理、および第9図に示すノイズ除去処理が行
なわれる。なお、これら各図においてR−YおよびG−
Yは、赤または緑の原色信号から一度信号を差し引いた
もの、DAI〜3は予め設定されている数値、H,5Y
NCは走査線が画面を水平に1列走査し終わるごとに出
される信号、V+ 5YNCは走査線が1画面の下段ま
で操作し終わるごとに出される信号である。以下、これ
ら各処理について順に説明する。
第1図、第5図および第9図であられされ、イメージセ
ンサカメラ(CCD)2の画像をビデオインターフェイ
ス3で水工走査し、抽出された原色信号R(赤)、G(
緑)、B(i)と輝度信号Yを処理して対象物(例えば
トマト)を知覚識別するようになっている0画像処理に
あた1ては第1図に示す個別認識処理、第5図に示すサ
イズ判定処理、および第9図に示すノイズ除去処理が行
なわれる。なお、これら各図においてR−YおよびG−
Yは、赤または緑の原色信号から一度信号を差し引いた
もの、DAI〜3は予め設定されている数値、H,5Y
NCは走査線が画面を水平に1列走査し終わるごとに出
される信号、V+ 5YNCは走査線が1画面の下段ま
で操作し終わるごとに出される信号である。以下、これ
ら各処理について順に説明する。
個別識別処理は1前後に重なり合った複数の対象物を各
々個別に識別し、その前後関係を判定するための処理で
ある。第2図に示すように複数の果実T(A、B、C)
が前後に重なり合って存在している場合、これを色相成
分によって二値化しただけでは第3図のようにl為され
る。そこで、照射方向の異なる少なくとも二つ以−Eの
光源から対象物に投光し1色組成分による二値化とは別
に輝度成分による二値化を行ない、これら二つのデータ
の論理積を演算することにより、14fNに示すように
認識される。すなわち、果実と果実の境界部の影の部分
が「0」と判定され、個々の果実ごとに分離された状態
で認識されるのである。したがって、複数の果実の個別
化が容易に行なわれる。また1手前側に位置する果実は
ど隠れている部分が少ないため大きく認識されるので、
後記サイズ判定回路の判定結果に基づき、−度の収穫動
作ごとに一番大きいを収穫するようにすればよい。
々個別に識別し、その前後関係を判定するための処理で
ある。第2図に示すように複数の果実T(A、B、C)
が前後に重なり合って存在している場合、これを色相成
分によって二値化しただけでは第3図のようにl為され
る。そこで、照射方向の異なる少なくとも二つ以−Eの
光源から対象物に投光し1色組成分による二値化とは別
に輝度成分による二値化を行ない、これら二つのデータ
の論理積を演算することにより、14fNに示すように
認識される。すなわち、果実と果実の境界部の影の部分
が「0」と判定され、個々の果実ごとに分離された状態
で認識されるのである。したがって、複数の果実の個別
化が容易に行なわれる。また1手前側に位置する果実は
ど隠れている部分が少ないため大きく認識されるので、
後記サイズ判定回路の判定結果に基づき、−度の収穫動
作ごとに一番大きいを収穫するようにすればよい。
昼間に収穫作業を行なう場合は、ハウス内に自然光が照
射しているので、投光手段として別に1個の光源(例え
ばストロボランプ)lOを用意すればよい、自然光の照
射方向、果実収穫機の進行方向等に応じて、光源移動用
アクチュエータ11で光源IOの照射方向を適宜調整す
る。
射しているので、投光手段として別に1個の光源(例え
ばストロボランプ)lOを用意すればよい、自然光の照
射方向、果実収穫機の進行方向等に応じて、光源移動用
アクチュエータ11で光源IOの照射方向を適宜調整す
る。
サイズ判定処理は、二値化によって対象物の輪郭が判明
した画像データより、その対象物の大きさをリアルタイ
ムで検出するための処理である。
した画像データより、その対象物の大きさをリアルタイ
ムで検出するための処理である。
1例として第6図に示す果実Tの画像を処理する場合に
ついて説明する。まず、第7図に示す如く。
ついて説明する。まず、第7図に示す如く。
各未刊走査ごとに果実と背景との境界部に位置する2つ
の点(画、i)U+、U2をアドレスカウンタ13で記
憶し、その中間点Ucを演算窓14で演算しておく、そ
して、各水平走査を終了したのち上記中間点Uc 、
・・・を結ぶと、これが第8図に示すような1本の線り
として認識される。この線りの長さが果実の縦方向の長
さをあられしている。
の点(画、i)U+、U2をアドレスカウンタ13で記
憶し、その中間点Ucを演算窓14で演算しておく、そ
して、各水平走査を終了したのち上記中間点Uc 、
・・・を結ぶと、これが第8図に示すような1本の線り
として認識される。この線りの長さが果実の縦方向の長
さをあられしている。
さらに、この線りの中心Oが当該果実の中心をあられし
ている。このように2点の中間点を求めるという筒型な
演算処理を行なうだけで対象物の太Jさと中心を求める
ことができるため、処理が迅速に行なわれ、果実の大き
さおよび中心をリアルタイムで検出することができるの
である。
ている。このように2点の中間点を求めるという筒型な
演算処理を行なうだけで対象物の太Jさと中心を求める
ことができるため、処理が迅速に行なわれ、果実の大き
さおよび中心をリアルタイムで検出することができるの
である。
実った状態にある果実には光のよく当る部分や影の部分
があり、これらの影響で画像処理する上で不都合なノイ
ズが生じることがある。このノイズを除去(フィルタリ
ング)するのがノイズ除去処理である0例えば、第10
図に示す対象物を赤い成分とそれ以外の色相の成分に二
値化すると第11図のようになる。第11図において、
トマトTのハイライト部20および暗部21と葉22゜
・・・の部分にノイズN、−・・が発生しているのが見
られる8画像処理にあたっては、画素24.・・・ごと
の主色相を判定し、赤と判定し、た画素にrlJ、赤で
ないと判定した画素にrQJを入力する。これを模式的
にあられすと第12図のようになり、トマトの内部に赤
く認識されない画素a、−・・が存在したり、トマトの
外に赤く認識された画素す。
があり、これらの影響で画像処理する上で不都合なノイ
ズが生じることがある。このノイズを除去(フィルタリ
ング)するのがノイズ除去処理である0例えば、第10
図に示す対象物を赤い成分とそれ以外の色相の成分に二
値化すると第11図のようになる。第11図において、
トマトTのハイライト部20および暗部21と葉22゜
・・・の部分にノイズN、−・・が発生しているのが見
られる8画像処理にあたっては、画素24.・・・ごと
の主色相を判定し、赤と判定し、た画素にrlJ、赤で
ないと判定した画素にrQJを入力する。これを模式的
にあられすと第12図のようになり、トマトの内部に赤
く認識されない画素a、−・・が存在したり、トマトの
外に赤く認識された画素す。
・・・、Cが存在し、正確なトマトの形状を把握できな
くなる。このよう場合、収穫ハンドが誤動作を行なうお
それがある。フィルタリングの方法は、水平に連続する
所定数の画素24.・・・を比較することにより1画素
ごとにノイズであるか否かを判定し、ノイズでないと判
定したときはデジタルコンパレータ■16によりフリッ
プフロップ17を「セット■」、ノイズであると判定し
たときはデジタルコンパレータ■18によりフリップフ
ロップ17を「リセ−y)(DJする0例えば、フィル
タリングレベル「4」は4画素を比較するもので、横方
向に並ぶ連続する4つの画素が全て「0」のときは始点
の画XをrQJ、4つの画素が全て「1」のと5は始点
の画1t−rlJとし、4つの画素に「0」とrlJと
が混在しているときは始点の画素を左隣りの画素と同一
とする。このような処理を走査順に逐次施すと、画像が
第13図のように修正される。修正後の画像は、ノイズ
の多く(aとb)が除去されており、トマトの形状が明
瞭に認識されるようになる。なお、ノイズの発生場所に
よっては1例えばノイズCのようにノイズでないと誤認
識される場合があるが、それによる影響は小さく、無視
することができる。
くなる。このよう場合、収穫ハンドが誤動作を行なうお
それがある。フィルタリングの方法は、水平に連続する
所定数の画素24.・・・を比較することにより1画素
ごとにノイズであるか否かを判定し、ノイズでないと判
定したときはデジタルコンパレータ■16によりフリッ
プフロップ17を「セット■」、ノイズであると判定し
たときはデジタルコンパレータ■18によりフリップフ
ロップ17を「リセ−y)(DJする0例えば、フィル
タリングレベル「4」は4画素を比較するもので、横方
向に並ぶ連続する4つの画素が全て「0」のときは始点
の画XをrQJ、4つの画素が全て「1」のと5は始点
の画1t−rlJとし、4つの画素に「0」とrlJと
が混在しているときは始点の画素を左隣りの画素と同一
とする。このような処理を走査順に逐次施すと、画像が
第13図のように修正される。修正後の画像は、ノイズ
の多く(aとb)が除去されており、トマトの形状が明
瞭に認識されるようになる。なお、ノイズの発生場所に
よっては1例えばノイズCのようにノイズでないと誤認
識される場合があるが、それによる影響は小さく、無視
することができる。
フィルタリングレベルは、第14図に示すように、特定
の色相信号(対象物がトマトの場合は赤色信号R)で特
徴づけられる画素群全体の平均輝度に応じて適正最小値
が決定される。フィルタリングレベルが低い方が処理を
迅速に行なえるので好ましいが、フィルタリングレベル
を下げすぎると、平均輝度が小さい場合にトマトの一部
分をトマトでないと判定したり、平均輝度が大きい場合
にトマトでない部分もトマトであると判定してしまうお
それがある。
の色相信号(対象物がトマトの場合は赤色信号R)で特
徴づけられる画素群全体の平均輝度に応じて適正最小値
が決定される。フィルタリングレベルが低い方が処理を
迅速に行なえるので好ましいが、フィルタリングレベル
を下げすぎると、平均輝度が小さい場合にトマトの一部
分をトマトでないと判定したり、平均輝度が大きい場合
にトマトでない部分もトマトであると判定してしまうお
それがある。
つぎに、第15図は中心判定処理の異なるX篇例をあら
れし、この中心判定処理法によれば、第16図に示すよ
うに、対象物画像における左端(もしくは下端)の画J
Uu (x+ 、 V+ )と左端(もしくは右端
)の画素Ul (X2 、72 )から対象物の中
心位置Uo(x+ 、 yz )を求めるようになっ
ている。このように構成すると各水モ走査線ごとに中心
を求める必要がないので、前記第5図に示したサイズ判
定処理法と比較しても、さらに対象物の中心の検出を高
速化することがきる。
れし、この中心判定処理法によれば、第16図に示すよ
うに、対象物画像における左端(もしくは下端)の画J
Uu (x+ 、 V+ )と左端(もしくは右端
)の画素Ul (X2 、72 )から対象物の中
心位置Uo(x+ 、 yz )を求めるようになっ
ている。このように構成すると各水モ走査線ごとに中心
を求める必要がないので、前記第5図に示したサイズ判
定処理法と比較しても、さらに対象物の中心の検出を高
速化することがきる。
また、第17図はさらに異なる中心判定処理法をあられ
している。外方に凸で曲面状の滑らかな外周面を有する
物体であるといラドマドの特性により、第18図に示す
ように光の照射方向と同軸上から見た場合、トマトの中
心部の輝度が最も高くなる。そこで、CCD2の基線と
同軸上に光源10を設け、第19図の如く、各水平走査
ごとに最高輝度の点Ubを検出するとともに、ぞれをビ
−クホールl” l 9に記憶し、ざらに1画面の走査
終了後これら各走査線ごとのUb、・・・の中で最も明
るい点Ub■axを検出し、このUbmxをトマ)Tの
中心とするのである。このように、この中心判定処理法
は、各画素の輝度を比較するだけでリアルタイムで果実
の中心が求められる。
している。外方に凸で曲面状の滑らかな外周面を有する
物体であるといラドマドの特性により、第18図に示す
ように光の照射方向と同軸上から見た場合、トマトの中
心部の輝度が最も高くなる。そこで、CCD2の基線と
同軸上に光源10を設け、第19図の如く、各水平走査
ごとに最高輝度の点Ubを検出するとともに、ぞれをビ
−クホールl” l 9に記憶し、ざらに1画面の走査
終了後これら各走査線ごとのUb、・・・の中で最も明
るい点Ub■axを検出し、このUbmxをトマ)Tの
中心とするのである。このように、この中心判定処理法
は、各画素の輝度を比較するだけでリアルタイムで果実
の中心が求められる。
[発明の効果]
以上に説明したように、本発明にかかる視覚装置は、色
相成分による分析と輝度成分による分析の論理積を求め
ることにより、例えば果実等の前後に重なって存在する
複数の対量物を短時間で個別に識別することが可能とな
った。
相成分による分析と輝度成分による分析の論理積を求め
ることにより、例えば果実等の前後に重なって存在する
複数の対量物を短時間で個別に識別することが可能とな
った。
第1図、第5図および第9図は本発明の1例である視覚
装置のブロック図、第15図および第17図はともに異
なる視覚装置のブロック図、第2図乃至第4図、第6図
乃至第8図、第10図乃至第13図、第16図、第18
図および第19図はいずれも画像処理の説明図、第14
図は平均−度とフィルタリングレベルの関係を示す図、
第20図は果実収穫機の1例の側面図である。 1・・・視覚装置、2−・・イメージセンサカメラ、3
・・・ビデオインターフェイス、10・・・光源、30
・−・果実収穫機。
装置のブロック図、第15図および第17図はともに異
なる視覚装置のブロック図、第2図乃至第4図、第6図
乃至第8図、第10図乃至第13図、第16図、第18
図および第19図はいずれも画像処理の説明図、第14
図は平均−度とフィルタリングレベルの関係を示す図、
第20図は果実収穫機の1例の側面図である。 1・・・視覚装置、2−・・イメージセンサカメラ、3
・・・ビデオインターフェイス、10・・・光源、30
・−・果実収穫機。
Claims (1)
- (1)照射方向が異なる複数の光源から対象物に投光す
る投光手段と、対象物からの反射光を撮像するイメージ
センサカメラと、該イメージセンサカメラの画像を原色
成分に分析する色相分析手段と、同じく輝度成分に分析
する輝度分析手段と、前記色相分析手段および輝度分析
手段による分析結果の論理積より、互いに前後に重なり
合って存在する複数の対象物の位置関係を解析する解析
手段とを備えてなる視覚装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2314997A JPH04184573A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 果実収穫機等の視覚装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2314997A JPH04184573A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 果実収穫機等の視覚装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04184573A true JPH04184573A (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=18060170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2314997A Pending JPH04184573A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 果実収穫機等の視覚装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04184573A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2296452A1 (es) * | 2005-06-29 | 2008-04-16 | Universidad Politecnica De Madrid | Detector de pedunculos y tallos vegetales basado en la designacion optica con laser de linea. |
| JP2011191956A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Japan Research Institute Ltd | 農作物購入予約方法、農作物購入予約システム及び農作物購入予約装置 |
| JP2011192022A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Japan Research Institute Ltd | 農作物モニタリング方法、農作物モニタリングシステム及び農作物モニタリング装置 |
| JP2011197832A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Japan Research Institute Ltd | 農作物販売方法、農作物販売システム及び農作物販売装置 |
| CN109744559A (zh) * | 2017-11-07 | 2019-05-14 | 财团法人资讯工业策进会 | 水果催熟系统及水果催熟方法 |
| JP2019083750A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | シブヤ精機株式会社 | 果菜収穫装置 |
| JP2020195335A (ja) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 本田技研工業株式会社 | 果菜収穫装置及び果菜収穫方法 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2314997A patent/JPH04184573A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2296452A1 (es) * | 2005-06-29 | 2008-04-16 | Universidad Politecnica De Madrid | Detector de pedunculos y tallos vegetales basado en la designacion optica con laser de linea. |
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| JP2011197832A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Japan Research Institute Ltd | 農作物販売方法、農作物販売システム及び農作物販売装置 |
| CN109744559A (zh) * | 2017-11-07 | 2019-05-14 | 财团法人资讯工业策进会 | 水果催熟系统及水果催熟方法 |
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