JPH0520042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、田植機により植付けられた苗の植付
け状態つまり植付け苗列を結ぶ線分を検出するた
めの田植機用の隣接苗検出装置に関する。 〔従来の技術〕 田植機による苗植付けにおいては、植付け後の
管理育成を容易にするために、苗の植付けを所定
間隔で、且つ、植付け苗が直線状に並ぶようにす
るため、機体に隣接した既植苗列を走行基準線と
して、この走行基準線に沿つて機体が走行するよ
うに操向操作することとなる。そして、機体横外
側方の既植苗列を機体走行目標線として用いるた
めの指標を、機体横外側方に突出した状態で設
け、この指標と既植苗列との位置関係が一定とな
るように目視にて確認しながら操向操作すること
により、植付け苗と機体位置との関係が適正に維
持されるようにしていた。（例えば、実開昭57−
82109号公報参照）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来手段においては、機体
走行に伴つて機体横外側方の既植苗列上を移動す
る指標を、目視により確認するものであるため
に、視差の影響による誤差や、局所的な植付け苗
の凹凸や欠株等による位置誤認を、発生しやす
く、不正確なものとなる不利がある。 そこで、機体に隣接する植付け苗に接触して、
その植付け苗と機体との位置関係を検出する接触
式のセンサ等を設ける手段が考えられているが、
植付け直後の苗はその強度が弱いことから、接触
式センサにより植付け苗を押し倒さないように、
接触式センサの接触片強度を非常に弱いものにす
る必要がある。接触式センサの接触片強度を非常
に弱いものとすると、センサの苗検出感度が高く
なり、僅かな振動でも苗に接触したかのように作
動し、誤動作しやすいものとなる不都合がある。 一方、非接触で植付け苗と機体との位置関係を
検出する手段として、赤外線を苗植付け面に向け
て投光し、その反射光の位置や強度を検出するこ
とにより、植付け苗位置を検出する手段も考えら
れているが、これら接触式、非接触式の何れの手
段においても、植付け苗位置を、圃場の植付け面
の一点において検出する構成であることから、局
所的に植付け位置がずれたり倒覆した苗や欠株の
影響を受けやすく、検出苗位置が不正確なものと
なる不利がある。 本発明は上記実情に鑑みてなされたものであつ
て、その目的は、植付け苗の状態を、非接触に、
且つ、複数個の植付け苗を結ぶ線分として検出で
きるようにすることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明による苗植機用の隣接苗検出装置の特徴
構成は、複数個の植付け苗を含む所定範囲の苗植
付け面を撮像する撮像手段、前記撮像手段による
撮像画像情報の緑色成分と青色成分の色差を演算
する色差演算手段、この色差演算手段による色差
画像情報を設定閾値に基づいて２値化することに
より植付け苗に対応した領域を抽出する２値化手
段、この２値化手段による抽出領域を結ぶ線分を
直線近似する隣接苗列検出手段、の夫々を備えさ
せてある点にあり、その作用並びに効果は以下の
通りである。 〔作用〕 下記表に示すように、一般的に、植付け苗の色
は緑色系であることから、圃場の植付け苗状態を
撮像した画像情報の緑色成分Ｇに注目すると、苗
部分では緑色成分が多いために明るく見えるが、
圃場の泥面が露出している部分では緑色成分が少
ないために暗く見えることとなる。ところが、水
面では自然光がほぼ全反射するために、その反射
光には全ての色成分を含み、水面も明るく見える
こととなる。しかしながら、上記植付け苗は緑色
系であり、泥面は褐色系や灰色系であることか
ら、その色成分に含まれる青色成分は少ないもの
である。そこで、上記撮像情報の青色成分Ｂに注
目すると、上記水面からの反射光には全ての色成
分を含んでいることから水面は明るく見え、植付
け苗や泥面は暗く見えることとなる。 従つて、上記緑色成分Ｇの画像情報と青色成分
Ｂの画像情報の差を演算した色差画像情報の色成
分Ｇ−Ｂは、植付け苗にのみ対応したものとなる
のである。

〔発明の効果〕

つまり、複数個の植付け苗を含む苗植付け面の
状態を撮像した画像情報の緑色成分と青色成分の
差を演算した画像情報を２値化することにより、
植付け苗のみに対応した画像情報が得られるの
で、水面や泥面等の背景と植付け苗とを明確に分
離識別することができるのである。そして、抽出
した植付け苗に対応する領域を直線近似により結
ぶので、植付け苗の局所的な凹凸や欠株等に影響
されることなく全体的な植付け状態に対応した情
報が的確に得られるのである。 〔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６図及び第７図に示すように、前輪１Ｆ及び
後輪１Ｒの何れをもステアリング操作可能に構成
された機体の後方に、苗植付け装置２を昇降自
在に設けるとともに、機体に隣接した既植苗の
状態を撮像する撮像手段としてのカラービデオカ
メラ３を設け、このカメラ３による撮像画像情報
を、後述する隣接苗検出装置Ａにより２値化し
て、複数個の植付け苗Ｔを結ぶ線分すなわち走行
基準線Ｌに対する機体の位置関係を検出し、こ
の検出走行基準線Ｌの検出結果に基づいて、走行
制御装置Ｈにより機体が前記走行基準線Ｌに沿
つて自動的に走行するための接向操作を行うよう
に構成してある。 前記カメラ３は、機体横外側方に向かつて突
出された支持フレーム４の先端部に、機体横外側
方に隣接する既植苗列を斜め上方から撮像するよ
うに設けてあり、機体が、前記既植苗列すなわ
ち走行基準線Ｌに対して、設定距離離れて沿つた
状態において、この走行基準線Ｌが前記カメラ３
の撮像視野の上下方向中央（図中、L₀で示す）
に位置するようにしてある。 第５図に示すように、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及び後輪
１Ｒの夫々に伝達され、変速位置検出用ポテンシ
ヨメータR₃による検出変速位置が所定の位置と
なるように、変速操作用アクチユエータとしての
モータ５を駆動して所定の走行速度で自動走行す
るように構成してある。 又、前記前輪１Ｆ及び後輪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ヨ
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，７
Ｒを駆動するようにしてある。そして、前記検出
走行基準線Ｌに対する機体前後方向での傾きα
を修正する場合は、機体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
走行基準線Ｌに対する機体横幅方向の偏差
（β）を修正する場合は、機体向きを変えるこ
となく平行移動させるために、前輪１Ｆと後輪１
Ｒ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、機体が効
率良く走行基準線Ｌに沿うように制御するのであ
る。 以下、隣接苗検出装置Ａの構成及びその動作に
ついて説明する。 第１図に示すように、隣接苗検出装置Ａを構成
するに、前記カラービデオカメラ３により撮像さ
れた画像情報（第４図イ参照）として出力される
NTSC形式のカラービデオ信号S₀を、垂直同期信
号VD、水平同期信号HDの各同期信号、及び、
緑色信号Ｇ、青色信号Ｂの各色信号に分離する
NTSCデコーダ８、前記緑色信号Ｇと青色信号Ｂ
の差Ｇ−Ｂをアナログ信号の状態で演算する色差
演算部２０、この色差演算部２０より出力される
色差画像情報S₁としての色差信号Ｇ−Ｂを設定閾
値（Cref）に基づいて２値化する２値化処理部３
０、この２値化処理部３０により抽出された植付
け苗Ｔの色Ｃのみに対応した２値化画像情報F₁
（第４図ロ参照）を、32×32画素／１画面で構成
される画像情報として記憶する画像メモリＭ、こ
の画像メモリＭに記憶された２値化画像情報F₁
の各領域Faを結ぶ線分Ｌ（第４図ハ参照）をハフ
変換して直線近似し、その直線近似された線分Ｌ
の撮像視野中心L₀に対する傾きａ及び偏差ｂを
演算する隣接苗列検出手段としてのハフ変換部４
０、前記各部の動作を制御する制御部５０、撮像
画像情報S₀や各部の演算結果を表示するモニタ１
０、及び、前記垂直同期信号VD及び水平同期信
号HDを受け、前記モニタ１０や各部の動作を同
期させるための各種制御信号を生成するCRTコ
ントローラ１１を設けてある。尚、第１図中、Ｈ
は走行制御装置である。 以下、各部の構成について詳述する。 前記色差演算部２０は、第２図に示すように、
前記水平同期信号HD及び垂直同期信号VDに同
期して動作するように、その動作をタイミングコ
ントローラ２１により制御されるようにしてあ
る。そして、前記NTSCデコーダ８より出力され
る緑色成分と色信号Ｇと青色成分の色信号Ｂとの
差Ｇ−Ｂを差動増幅器２２により演算し、その出
力信号をゲイン設定抵抗Rgにより増幅度を設定
されたビデオ増幅器２３により所定レベルに増幅
し、２値化処理部としてのコンパレータ３０によ
り抵抗Rfにより設定された設定閾値（Cref）と
比較されて、第４図イに示す撮像画像情報S₀を第
４図ロに示すTTLレベルの２値化画像情報F₁に
変換するのである。つまり、前記第４図イに示す
撮像画像情報S₀が水面N₀や泥面N₁の背景となる
物体を除去した植付け苗Ｔのみに対応した領域
Faを抽出した２値化画像情報F₁が撮像とともに
実時間で得られるのである。尚、前記閾値
（Cref）は、認識対象苗Ｔの色や撮像状態の明る
さ等に基づいて予め設定することとなる。 前記ハフ変換部４０は、前記画像メモリＭに記
憶された２値化画像情報F₁の各領域Faの座標ｘ，
ｙ毎に、その座標ｘ，ｙを通過する線分Ｌを、下
記(i)式に基づいて極座標系で表されるハフ値
（ρ）及びその角度（θ）として定義する処理を
行い、同一ハフ値（ρ）をとる頻度を二次元ヒス
トグラムとして計数し、その最大値となるハフ値
（ρ）及びその角度（θ）から、前記線分Ｌを特
定し、その特定された線分Ｌに対応するハフ値
（ρ）及びその角度（θ）の情報を受け、下記(ii)
式に示す前記各領域Faを結ぶ線分Ｌの前記撮像
視野中央を上下方向に結ぶ画像中心線L₀に対す
る傾きａと偏差ｂを求めるようにしてある。 ρ＝xsinθ＋ycosθ…… (i) ｙ＝ａ・ｘ＋ｂ…… (ii) ここで、ａ＝ｆ（θ）、ｂ＝ｆ（ρ）である。 次に、第３図に示すフローチヤートに基づい
て、前記構成になる隣接苗検出装置Ａの全体的な
動作を説明する。 すなわち、前記カメラ３により撮像され、
NTSCデコーダ８により緑色成分の色信号Ｇ及び
青色成分の色信号Ｂに変換された１画面分のビデ
オ信号は、前記色差演算部２０に入力され、実時
間でその色差Ｇ−Ｂを演算される（ステツプ
＃１）。 前記色差Ｇ−Ｂの信号は、前記２値化処理部３
０にて２値化されて、画像メモリＭに記憶される
（ステツプ＃２）。 前記画像メモリＭに記憶された２値化画像情報
F₁は、前記ハフ変換部４０により、その各領域
Faを通過する線分Ｌのハフ値（ρ）及びその角
度（θ）の二次元ヒストグラフを求められ（ステ
ツプ＃３）、前記二次元ヒストグラムの最大値と
なる線分を、隣接苗列を結ぶ走行基準線Ｌとして
特定し、その画像上の傾きａ及び偏差ｂを検出
し、制御部５０を介して前記走行制御装置Ｈに走
行制御パラメータとして送出される（ステツプ
＃４）。 そして、前記走行制御装置Ｈは、走行制御パラ
メータとして、前記走行基準線Ｌの画像上の傾き
ａ及び偏差ｂの情報を受け、走行基準線Ｌに対す
る機体の傾き（α）及び横幅方向の偏差（β）
を演算し、その演算結果に基づいて、機体を操
向操作するのである（ステツプ＃５）。 尚、上記実施例においては、隣接苗列を結ぶ走
行基準線Ｌの傾きａ及び偏差ｂの基準位置を、撮
像視野の上下中央を縦断する線L₀としたが、画
像上の左右上下の両端部や中心点等、何れの位置
を基準としてもよい。 又、前記ハフ変換部４０を構成するに、演算処
理により前記各式(i)，(ii)を求めるようにする他、
前記極座標の角度（θ）を所定範囲に分割した角
度毎に対応するハフ値（ρ）を、予め算出し、そ
の結果を各座標ｘ，ｙ毎にテーブル化して記憶
し、いわゆるテーブルルツクアツプ方式にて、ハ
フ変換処理を行うようにしてもよく、この場合、
極座標変換を伴う複雑な演算処理を行う必要がな
くなつて、ハフ変換処理を高速に行うことができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る苗植機用の隣接苗検出装
置の実施例を示し、第１図は隣接苗検出装置の構
成を示すブロツク図、第２図は色差演算部の構成
を示すブロツク図、第３図は隣接苗検出装置の動
作を示すフローチヤート、第４図イは撮像画像情
報の説明図、同図ロは２値化画像情報の説明図、
同図ハは直線近似の説明図、第５図は田植機の走
行制御システムの概略構成を示すブロツク図、第
６図は田植機の全体平面図、第７図は田植機の全
体側面図である。 ３…撮像手段、２０…色差演算手段、３０…２
値化手段、４０…隣接苗列検出手段、Ｔ…植付け
苗、S₀…撮像画像情報、Ｇ…緑色成分、Ｂ…青色
成分、Ｇ−Ｂ…色差、Fa…領域、Ｌ…抽出領域
を結ぶ線分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の植付け苗Ｔを含む所定範囲の苗植け
   面を撮像する撮像手段３、前記撮像手段３による
   撮像画像情報S₀の緑色成分Ｇと青色成分Ｂの色差
   Ｇ−Ｂを演算する色差演算手段２０、この色差演
   算手段２０による色差画像情報S₁を設定閾値に基
   づいて２値化することにより植付け苗Ｔの色に対
   応した領域Faを抽出する２値化手段３０、この
   ２値化手段３０による抽出領域Faを結ぶ線分Ｌ
   を直線近似する隣接苗列検出手段４０、の夫々を
   備えさせてある田植機用の隣接苗検出装置。