JPH05265546A - Crop string detecting device - Google Patents

Crop string detecting device

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JPH05265546A
JPH05265546A JP4060808A JP6080892A JPH05265546A JP H05265546 A JPH05265546 A JP H05265546A JP 4060808 A JP4060808 A JP 4060808A JP 6080892 A JP6080892 A JP 6080892A JP H05265546 A JPH05265546 A JP H05265546A
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color
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image pickup
pixels
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Masanori Fujiwara
正徳 藤原
Masahiko Hayashi
正彦 林
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラー画像情報に基づいて作物列に対応する
線分を演算処理して求める際の検出精度を確保する。 【構成】 列状に並ぶ複数個の作物Tを含む所定範囲の
圃場面を撮像するカラー式の撮像手段S1 と、そのカラ
ー式の撮像手段S1 によるカラー画像情報に基づいて、
作物Tに対応する画素Taを抽出する画素抽出手段10
0と、この画素抽出手段100によって抽出された画素
情報に基づいて、画素Taを結ぶ線分Lを求める演算手
段101とが設けられ、カラー式の撮像手段S1 によっ
て得られる明度信号Yが所定値Ydよりも大である画素
Takについては、画素抽出手段100による画素抽出
が画素抽出禁止手段102によって禁止させられ、演算
手段101は、画素抽出が禁止されない画素Tanのみ
を演算の対象とするように構成されていることを特徴と
する。
(57) [Abstract] [Purpose] To secure the detection accuracy when calculating the line segment corresponding to the crop row based on the color image information. A color type image pickup means S 1 for picking up a predetermined range of field scenes including a plurality of crops T arranged in a line, and color image information by the color type image pickup means S 1 ,
Pixel extraction means 10 for extracting the pixel Ta corresponding to the crop T
0 and a calculation means 101 for obtaining a line segment L connecting the pixels Ta based on the pixel information extracted by the pixel extraction means 100, and a lightness signal Y obtained by the color type image pickup means S 1 is predetermined. For a pixel Tak having a value larger than the value Yd, the pixel extraction by the pixel extraction unit 100 is prohibited by the pixel extraction prohibition unit 102, and the calculation unit 101 sets only the pixel Tan whose pixel extraction is not prohibited as the calculation target. It is characterized in that it is configured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、列状に並ぶ複数個の作
物を含む所定範囲の圃場面を撮像するカラー式の撮像手
段と、そのカラー式の撮像手段によるカラー画像情報に
基づいて、前記作物に対応する画素を抽出する画素抽出
手段と、この画素抽出手段によって抽出された画素情報
に基づいて、前記画素を結ぶ線分を求める演算手段とが
設けられた作物列検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is based on color image pickup means for picking up an image of a field scene in a predetermined range including a plurality of crops arranged in rows, and color image information by the color image pickup means. The present invention relates to a crop row detecting device provided with a pixel extracting means for extracting pixels corresponding to the crop and a computing means for obtaining a line segment connecting the pixels based on the pixel information extracted by the pixel extracting means.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記この種の作物列検出装置は、例え
ば、田植え機等のように、作物としての苗を株単位で設
定間隔毎に圃場に植え付ける際に、機体を機体進行方向
に並ぶ既植苗列に沿って自動走行させるための制御情報
を得るために、撮像画面上の苗列に対応して抽出された
画素を結ぶ線分を直線や曲線に近似処理して機体位置に
対する既植苗列の位置や方向を検出し、前記制御情報を
求めていた。
2. Description of the Related Art A crop row detecting device of the above type has a structure in which, when a seedling as a crop is planted in a field in set intervals at a set unit, such as a rice planting machine, the machines are aligned in the machine traveling direction. In order to obtain control information for automatic traveling along the seedling row, the line segment connecting the pixels extracted corresponding to the seedling row on the imaging screen is approximated to a straight line or a curve and the seedling row that has already been planted for the machine position The control information is obtained by detecting the position and direction of the.

【0003】そして、苗列に対応して画素を抽出させる
ために、苗からのカラー画像情報に含まれる3原色信号
R,G,Bと苗以外の泥面や水面等からのカラー画像情
報に含まれる3原色信号R,G,Bの信号成分の割合が
異なること、例えば、苗の部分は緑色信号Gを多く含む
が他の赤色信号Rや青色信号Bは小であること等を利用
して、これらの3原色信号R,G,Bを所定の計算式で
色演算処理して苗列に対応した画素であるか否かを判別
するようにしていた。
In order to extract pixels corresponding to the seedling row, the three primary color signals R, G, B included in the color image information from the seedling and the color image information from the mud surface or the water surface other than the seedling are used. Utilizing the fact that the ratios of the signal components of the three primary color signals R, G, B included are different, for example, that the seedling portion contains a large amount of green signal G but the other red signal R and blue signal B are small. Then, these three primary color signals R, G, B are color-calculated by a predetermined calculation formula to determine whether or not the pixel corresponds to the seedling row.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、CCDカメラ等のカラー式の撮像手段の撮
像性能が、撮像対象物の明るさが過大であるときには劣
化することを考慮にいれていなかった。つまり、カラー
式の撮像手段から得られる3原色信号R,G,Bは、水
面からの直接反射光を撮像した時のように撮像対象物の
明るさが過大になると、そのカラーバランスが適正状態
からくずれるとともに、各色信号R,G,Bに混入する
ノイズ成分も増加する。そのため、撮像対象物の明るさ
が過大である場合にそのまま色演算処理すると、苗列抽
出に誤差を発生させ、これら抽出画素から演算処理され
る線分にも誤差を生じさせ、作業車を作物列に沿って自
動走行させる場合等において、正確な操向制御情報が得
られないおそれがあった。
However, the above prior art does not take into consideration that the image pickup performance of the color type image pickup means such as a CCD camera is deteriorated when the brightness of the image pickup object is excessive. It was In other words, the three primary color signals R, G, B obtained from the color type image pickup means have an appropriate color balance when the brightness of the image pickup object becomes excessive, as when direct reflection light from the water surface is picked up. The noise components mixed in the color signals R, G, and B increase as they are broken. Therefore, if the color calculation process is performed as it is when the brightness of the imaged object is excessive, an error occurs in the seedling row extraction, and an error also occurs in the line segment calculated from these extracted pixels, which causes the work vehicle to be cropped. Accurate steering control information may not be obtained when the vehicle automatically travels along the line.

【0005】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、カラー式の撮像手段からのカラ
ー画像情報に基づいて作物列に対応する線分を演算処理
して求める際の検出精度を確保することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a line segment corresponding to a crop row by arithmetic processing based on color image information from a color type image pickup means. To secure the detection accuracy of.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による作物列検出
装置の特徴構成は、前記カラー式の撮像手段によって得
られる明度信号が所定値よりも大である画素について
は、前記画素抽出手段による画素抽出を禁止させる画素
抽出禁止手段が設けられ、前記演算手段は、前記画素抽
出手段によって抽出され、且つ、前記画素抽出禁止手段
によって禁止されていない画素のみを演算の対象とする
ように構成されている点にある。
According to a characteristic configuration of a crop line detecting device according to the present invention, for a pixel whose brightness signal obtained by the color type image pickup means is larger than a predetermined value, the pixel by the pixel extracting means is used. Pixel extraction prohibiting means for prohibiting extraction is provided, and the computing means is configured to target only pixels extracted by the pixel extracting means and not prohibited by the pixel extraction inhibiting means. There is a point.

【0007】[0007]

【作用】本発明の特徴構成によれば、明度信号が所定値
よりも大である画素、例えば、水面からの反射光のよう
に明度信号が過大であるためにカラーバランスがくずれ
且つノイズ成分が大な画素については作物に対応する画
素としての抽出が禁止され、明度信号が所定値よりも小
である画素について作物に対応する画素としての抽出が
なされることになる。そして、作物に対応する画素を結
ぶ線分を求めるときには、上記画素抽出が禁止された画
素は演算の対象から排除され、それ以外の画素のみがそ
の演算の対象となるので、作物列に対応して求められる
近似線分の検出精度が確保されることになる。
According to the characterizing feature of the present invention, a pixel whose brightness signal is larger than a predetermined value, for example, the brightness signal is excessive as in the case of reflected light from the water surface, the color balance is disturbed and the noise component is reduced. The large pixels are prohibited from being extracted as the pixels corresponding to the crop, and the pixels whose brightness signal is smaller than the predetermined value are extracted as the pixels corresponding to the crop. Then, when obtaining a line segment connecting pixels corresponding to crops, the pixels for which the above-mentioned pixel extraction is prohibited are excluded from the calculation target, and only the other pixels are targeted for the calculation, so that they correspond to the crop row. Therefore, the detection accuracy of the approximated line segment that is obtained can be secured.

【0008】[0008]

【発明の効果】従って、作物列に対応する近似線分の検
出精度を確保でき、もって作業車の自動走行時等におけ
る操向制御情報として有効に活用できるものとなった。
Therefore, the accuracy of detecting the approximate line segment corresponding to the crop row can be ensured, and the information can be effectively used as the steering control information when the work vehicle is automatically traveling.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を田植え機によって圃場に植え
付けられた苗列の位置を検出するための装置に適用した
場合の実施例を、図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a device for detecting the position of a seedling row planted in a field by a rice transplanter will be described below with reference to the drawings.

【0010】図7及び図8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自在に構成された
機体Vの後方に、苗植え付け装置2が昇降自在に設けら
れ、その苗植え付け装置2にて、列状に並ぶ複数個の作
物としての複数個の既植苗Tが植え付けられている。そ
して、これらの既植苗Tを含む所定範囲の圃場面を撮像
するカラー式の撮像手段としてのカラー式のイメージセ
ンサS1 が、前記機体Vの前方側に設けられている。
As shown in FIGS. 7 and 8, a seedling planting device 2 is provided to be movable up and down behind a machine body V in which both front wheels 1F and rear wheels 1R are steerable, and the seedlings are planted. In the device 2, a plurality of planted seedlings T as a plurality of crops arranged in rows are planted. A color type image sensor S 1 as a color type image pickup means for picking up an image of a field in a predetermined range including these seedlings T is provided on the front side of the machine body V.

【0011】前記イメージセンサS1 の取り付け構造に
ついて説明すれば、機体Vの後方に位置する苗植え付け
装置2に基端部を固定され、機体横側方で機体前方に向
かって延伸した支持部材4の先端部にイメージセンサS
1 が取り付けられ、機体Vに対して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られて
いる。つまり、前記機体Vが機体進行方向に沿って並ぶ
複数個の既植苗Tの列に対して適正に沿っている状態に
おいて、未植側領域に隣接する既植苗Tnに対応する線
分Lが、前記イメージセンサS1 の撮像視野の中央を前
後方向に通る走行基準線Laと一致する状態となるよう
にしてある。尚、前記苗植え付け装置2は圃場の泥面上
にフロート13を介して載置した状態に設置されてお
り、これによって機体Vのピッチングやローリングがあ
っても、その影響を極力取り除いて圃場面に対する撮像
姿勢を安定させるようにしている。
Explaining the mounting structure of the image sensor S 1 , the base member is fixed to the seedling planting device 2 located at the rear of the machine V, and the support member 4 extending laterally to the front of the machine is provided. Image sensor S on the tip of
1 is attached to the machine body V so as to capture an image of a row of planted seedlings adjacent to the machine body laterally outward from obliquely above. That is, in a state where the machine body V is properly along the row of the plurality of planted seedlings T arranged in the machine body traveling direction, the line segment L corresponding to the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side region is The image sensor S 1 is arranged in such a state that it coincides with a traveling reference line La that passes through the center of the image pickup visual field in the front-rear direction. The seedling planting device 2 is installed on the mud surface of the field via the float 13, so that even if there is pitching or rolling of the machine body V, the effect thereof is removed as much as possible. The image pickup posture with respect to is stabilized.

【0012】そして、圃場の一端側から他端側に向かう
複数個の作業行程が、機体横幅方向に平行に並ぶ状態で
設定され、各作業行程では、前記イメージセンサS1
画像情報に基づいて、前記既植苗列に沿って自動走行す
るように操向制御されることになる。但し、1つの作業
行程の終端部に達するに伴って、その作業行程に隣接す
る次の作業行程の始端部に向けて180度方向転換する
状態で、自動的にターンさせることになる。
A plurality of work strokes from one end side to the other end side of the field are set in a state of being arranged parallel to the machine lateral width direction. In each work stroke, based on the image information of the image sensor S 1. The steering control is carried out so that the vehicle automatically travels along the already planted seedling row. However, as it reaches the end of one work stroke, it is automatically turned in a state where the direction is changed by 180 degrees toward the start end of the next work stroke adjacent to the work stroke.

【0013】従って、前記機体Vは、1行程走行する毎
に、圃場に対する走行方向が反転して、機体Vに対する
既植苗Tの位置が、左右反転する状態となることから、
前記イメージセンサS1 は、機体Vの左右夫々に各1個
が設けられ、使用する側のセンサを1行程毎に左右切り
換えることになる。尚、図7では、既植苗Tの位置が、
機体Vの右側になるので、右側のイメージセンサS1
使っている。
Therefore, the traveling direction of the machine body V with respect to the field is reversed every time the vehicle travels one stroke, and the position of the planted seedlings T with respect to the machine body V is laterally reversed.
One image sensor S 1 is provided on each of the left and right sides of the machine body V, and the sensor on the side to be used is switched between the left and right for each stroke. In addition, in FIG. 7, the position of the planted seedling T is
Since it is on the right side of the airframe V, the image sensor S 1 on the right side is used.

【0014】前記機体Vの構成について説明すれば、図
1に示すように、エンジンEの出力が変速装置5を介し
て前記前輪1F及び前記後輪1Rの夫々に伝達され、前
記変速装置5による変速操作状態が予め設定された設定
走行速度に対応する操作状態となるように、変速状態検
出用ポテンショメータR3 が設けられ、そして、その変
速状態検出用ポテンショメータR3 の検出情報に基づい
て、変速用電動モータ6を駆動するように構成されてい
る。
Explaining the structure of the machine body V, as shown in FIG. 1, the output of the engine E is transmitted to each of the front wheel 1F and the rear wheel 1R via a transmission device 5, and the transmission device 5 operates. as the operation state of the speed change operation state corresponds to a preset speed, the shifting state detection potentiometer R 3 provided, and, on the basis of the detection information of the shifting state detecting potentiometer R 3, shift The electric motor 6 is driven.

【0015】又、前記前輪1F及び前記後輪1Rは、夫
々油圧シリンダ7F,7Rによって各別にパワーステア
リング操作されるように構成され、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
1 ,R2 による検出ステアリング角が目標ステアリン
グ角となるように、前記油圧シリンダ7F,7Rを作動
させる電磁操作式の制御弁8F,8Rを駆動するように
構成されている。
Further, the front wheel 1F and the rear wheel 1R are constructed so that power steering is individually operated by hydraulic cylinders 7F and 7R, respectively, and steering angle detecting potentiometers R 1 and R interlocked with the steering operation of the wheels. The electromagnetically operated control valves 8F and 8R for operating the hydraulic cylinders 7F and 7R are driven so that the detected steering angle by 2 becomes the target steering angle.

【0016】従って、前記前輪1F及び前記後輪1Rを
同位相で且つ同角度に操向する平行ステアリング形式、
前記前輪1F及び前記後輪1Rを逆位相で且つ同角度に
操向する4輪ステアリング形式、及び、前記前輪1Fの
みを向き変更する2輪ステアリング形式の3種類のステ
アリング形式を選択使用できるようになっている。
Therefore, a parallel steering system for steering the front wheels 1F and the rear wheels 1R at the same phase and at the same angle,
It is possible to selectively use three types of steering types: a four-wheel steering type in which the front wheels 1F and the rear wheels 1R are steered in opposite phases and at the same angle, and a two-wheel steering type in which only the front wheels 1F are turned. Is becoming

【0017】但し、前記イメージセンサS1 の画像情報
に基づいて自動的に操向操作する時には、前記2輪ステ
アリング形式を用いると共に、1つの作業行程を終了し
て次の作業行程に移動する時には、前記4輪ステアリン
グ形式や平行ステアリング形式を用いるようになってい
る。尚、図1中、S2 は前記変速装置5の出力回転数に
基づいて走行距離を検出するための距離センサである。
However, when the steering operation is automatically performed based on the image information of the image sensor S 1 , the two-wheel steering type is used, and when one work process is finished and the next work process is performed, The four-wheel steering type and the parallel steering type are used. In FIG. 1, S 2 is a distance sensor for detecting the traveling distance based on the output speed of the transmission 5.

【0018】次に、前記イメージセンサS1 の画像情報
に基づいて、前記未植側苗列と既植側苗列との境界に対
応する線分Lを近似処理するための制御構成について説
明する。
Next, a control configuration for approximating the line segment L corresponding to the boundary between the unplanted side seedling row and the already planted side seedling row based on the image information of the image sensor S 1 will be described. ..

【0019】図1に示すように、前記イメージセンサS
1 は、3原色情報R,G,B及び明度信号Yを各別に出
力するように構成され、そして、苗Tの色成分を含む緑
色情報Gから苗Tの色成分を含まない青色情報Bを減算
して2値化することにより、前記苗Tに対応する画素T
aを抽出するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the image sensor S
1 is configured to output the three primary color information R, G, B and the lightness signal Y separately, and from the green information G including the color component of the seedling T to the blue information B not including the color component of the seedling T. The pixel T corresponding to the seedling T is obtained by subtracting and binarizing.
It is configured to extract a.

【0020】説明を加えれば、前記緑色情報Gから前記
青色情報Bをアナログ信号の状態で減算する減算器9、
その減算器9の出力を苗Tの色に対応して予め設定され
た設定閾値に基づいて2値化して前記画素Taに対応す
る2値化情報を出力するコンパレータ10、前記イメー
ジセンサS1 によって得られる明度信号Yが所定値Yd
よりも大である画素Takを除いた画素Tanについ
て、そのコンパレータ10の出力信号を予め設定された
画素密度(32×32画素/1画面)に対応した画像情
報として記憶する画像メモリ11、及び、この画像メモ
リ11に記憶された前記苗Tに対応する画素情報に基づ
いてこれらの画素Tanを結ぶ線分Lを直線や曲線に近
似する情報を求めると共に、その情報に基づいて走行制
御するマイクロコンピュータ利用の制御装置12の夫々
が設けられている。
In addition, a subtracter 9 for subtracting the blue color information B from the green color information G in the form of an analog signal,
The comparator 10 for binarizing the output of the subtractor 9 based on a preset threshold value corresponding to the color of the seedling T and outputting the binarized information corresponding to the pixel Ta, by the image sensor S 1 . The brightness signal Y obtained is a predetermined value Yd.
An image memory 11 that stores the output signal of the comparator 10 as image information corresponding to a preset pixel density (32 × 32 pixels / one screen) for a pixel Tan excluding a pixel Tak that is larger than A microcomputer that obtains information that approximates a line segment L connecting these pixels Tan to a straight line or a curve based on the pixel information corresponding to the seedling T stored in the image memory 11 and that controls traveling based on the information. Each of the usage control devices 12 is provided.

【0021】つまり、前記減算器9及び前記コンパレー
タ10が、作物としての前記苗Tの色に対応する画素T
aを抽出する画素抽出手段100に対応することにな
り、そして、前記制御装置12を利用して、イメージセ
ンサS1 によって得られる明度信号Yが所定値Ydより
も大である画素Takについて前記画素抽出手段100
による画素抽出を禁止させる画素抽出禁止手段102が
構成され、又、前記制御装置12及び画像メモリ11を
利用して、前記画素抽出手段100によって抽出され、
且つ、前記画素抽出禁止手段102によって禁止されて
いない画素Tanのみを演算の対象として、これらの画
素Tanを結ぶ線分Lを直線や曲線に近似して求める演
算手段101が構成されることになる。
That is, the subtractor 9 and the comparator 10 make the pixel T corresponding to the color of the seedling T as a crop.
It corresponds to the pixel extracting means 100 for extracting a, and using the control device 12, the pixel Tak for which the lightness signal Y obtained by the image sensor S 1 is larger than a predetermined value Yd. Extraction means 100
Pixel extraction prohibiting means 102 for prohibiting pixel extraction by the pixel extracting means 100 is configured, and the pixel extracting means 100 extracts the pixel using the control device 12 and the image memory 11.
In addition, the arithmetic means 101 is configured to obtain the line segment L connecting these pixels Tan by approximating it to a straight line or a curve, with only the pixels Tan that are not prohibited by the pixel extraction prohibiting means 102 as the object of calculation. ..

【0022】次に、図2に示すフローチャートに基づい
て、前記制御装置12の動作を説明しながら、各部の構
成について詳述する。
Next, based on the flowchart shown in FIG. 2, the operation of the control device 12 will be described, and the configuration of each unit will be described in detail.

【0023】前記機体Vが設定距離を走行する毎、又
は、設定時間毎に、前記イメージセンサS1 による撮像
処理が実行されて、前記画素抽出手段100及び前記画
素抽出禁止手段102によって前記苗Tに対応し、且
つ、その明度信号Yが所定値Yd以下の画素Tanのみ
が抽出されることになる。
Every time the machine body V travels a set distance or every set time, the image pickup process by the image sensor S 1 is executed, and the seedling T is set by the pixel extracting means 100 and the pixel extracting prohibiting means 102. , And only the pixel Tan whose brightness signal Y is equal to or less than the predetermined value Yd is extracted.

【0024】前記画素Tanの抽出について説明を加え
れば、前記苗Tの色は緑色系であることから、圃場面を
撮像した3原色情報のうちの緑色情報Gに着目すると、
苗Tを撮像した画素に対応する値が圃場の泥面等の他の
部分を撮像した画素の値よりも大となる。但し、水面W
では自然光がほぼ全反射するために、その反射光には全
ての色成分を含む状態となる。従って、水面Wを撮像し
た画素に対応する前記緑色情報Gの値は、前記苗Tを撮
像した画素と同様に、他の部分を撮像した画素の値より
も大となる。
To explain the extraction of the pixel Tan, since the color of the seedling T is green, focusing on the green information G of the three primary color information of the field image,
The value corresponding to the pixel which imaged the seedling T becomes larger than the value of the pixel which imaged other parts, such as the mud surface of a field. However, water surface W
Since the natural light is almost totally reflected, the reflected light contains all color components. Therefore, the value of the green color information G corresponding to the pixel of which the water surface W is imaged is larger than the value of the pixel of which the other portion is imaged, like the pixel of which the seedling T is imaged.

【0025】又、圃場面を撮像した3原色情報のうちの
青色情報Bに着目すると、前記苗Tは緑色系であり、且
つ、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の値は低いものとなる。但し、水面
Wからの反射光は全色成分を含むことから水面Wを撮像
した画素の値は大となる。
Focusing on the blue color information B of the three primary color information obtained by capturing the image of the field, the seedling T is greenish and the mud surface is brownish or grayish. The value of the blue component contained in is low. However, since the reflected light from the water surface W contains all color components, the value of the pixel which imaged the water surface W becomes large.

【0026】そこで、前記緑色情報Gから前記青色情報
Bを減算すると、その減算値は前記苗Tに対応する画素
の値のみが他の部分を撮像した画素の値よりも大とな
り、その減算値を設定閾値に基づいて2値化すると、前
記苗Tのみに対応して画素抽出できることになる。但
し、例えば水面Wからの直接反射光のようにその明度信
号Yが過大である場合には、前記イメージセンサS1
撮像性能が劣化して3原色信号R,G,Bのカラーバラ
ンスが適正状態からくずれ(図4参照)、又ノイズ成分
の混入量も増加するので、明度信号Yが所定値Ydより
も大な画素Takについては画素抽出を禁止し、それ以
外の画素Tanのみを抽出する(図3(イ),(ロ)参
照)。尚、図では、8個の画素Ta1 〜Ta8 が抽出さ
れている状態を示すが、これら8個の各画素Ta1 〜T
8 は、実際には、前記画素密度(32×32画素/1
画面)でいう1画素の場合もあるが、1個以上複数の画
素からなる場合もある。
Therefore, when the blue color information B is subtracted from the green color information G, only the value of the pixel corresponding to the seedling T becomes larger than the pixel value of the other part, and the subtracted value is obtained. If the binarization is performed based on the set threshold value, pixels can be extracted corresponding to only the seedling T. However, if the lightness signal Y is excessive, such as direct reflected light from the water surface W, the image pickup performance of the image sensor S 1 deteriorates and the color balance of the three primary color signals R, G, B is proper. Since the deviation from the state (see FIG. 4) and the mixing amount of the noise component increase, the pixel extraction is prohibited for the pixel Tak whose brightness signal Y is larger than the predetermined value Yd, and only the other pixels Tan are extracted. (See FIGS. 3A and 3B). In the figure, eight show a state in which the pixel Ta 1 to Ta 8 is extracted, the eight pixels in the Ta 1 through T
a 8 is actually the pixel density (32 × 32 pixels / 1
It may be one pixel in a screen), or may be one or more pixels.

【0027】次に、上記抽出された画素Ta1 〜Ta8
を結んだ線分Lを、演算手段101により直線あるいは
曲線に近似計算することになる。ここでは、直線近似の
変換手段である、ハフ変換処理により、前記線分Lを直
線として算出する。
Next, the extracted pixels Ta 1 to Ta 8 are extracted.
The line segment L connecting the two is approximated to a straight line or a curved line by the calculation means 101. Here, the line segment L is calculated as a straight line by a Hough transform process, which is a conversion unit for linear approximation.

【0028】ハフ変換について説明すれば図6に示すよ
うに、前記イメージセンサS1 の撮像視野の中心を通る
x軸を極座標系における基準線として、前記各画素Ta
1 〜Ta8 を通る複数本の直線を、下記(i)式に基づ
いて前記x軸に対して0乃至180度の範囲において予
め複数段階に設定された傾きθと、原点つまり撮像視野
中心に対応する画面中央からの距離ρとの組み合わせと
して求める。 ρ=y・sinθ+x・cosθ ……(i)
[0028] If described Hough transform, as shown in FIG. 6, the x axis passing through the center of the imaging field of view of the image sensor S 1 as a reference line in the polar coordinate system, each pixel Ta
A plurality of straight lines passing through 1 to Ta 8 are set to the origin θ, that is, the center of the imaging visual field, with inclinations θ preset in a plurality of stages in the range of 0 to 180 degrees with respect to the x-axis based on the following formula (i). It is obtained as a combination with the corresponding distance ρ from the center of the screen. ρ = y · sin θ + x · cos θ …… (i)

【0029】そして、1つの画素について、前記複数段
階に設定された傾きθの値が180度に達するまで、求
めた各直線の頻度を計数するための二次元ヒストグラム
を加算する処理を繰り返した後、前記各画素Ta1 〜T
8 を通る複数種の直線の頻度を、全画素毎に計数する
ことになる。
After repeating the process of adding a two-dimensional histogram for counting the frequency of each obtained straight line until the value of the inclination θ set in the above-mentioned plural stages reaches 180 degrees for one pixel. , Each of the pixels Ta 1 to T
The frequencies of a plurality of types of straight lines passing through a 8 will be counted for every pixel.

【0030】前記各画素Ta1 〜Ta8 に対する直線の
頻度の計数が完了すると、前記二次元ヒストグラムに加
算された値から、最大頻度となる前記傾きθと前記距離
ρの組み合わせを求めることにより、最大頻度となる一
つの直線Lx (図6参照) を決定し、その直線Lxを、
前記イメージセンサS1 の撮像面において前記未植側領
域に隣接する既植苗Tnを結ぶ線分Lを直線近似した情
報として求めることになる。
When the counting of the frequency of the straight line for each of the pixels Ta 1 to Ta 8 is completed, the combination of the inclination θ and the distance ρ that has the maximum frequency is obtained from the value added to the two-dimensional histogram. One straight line Lx having the maximum frequency (see FIG. 6) is determined, and the straight line Lx is
The line segment L connecting the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side region on the image pickup surface of the image sensor S 1 is obtained as linearly approximated information.

【0031】次に、前記撮像面における直線Lxを、予
め実測した地表面での前記イメージセンサS1 の撮像視
野Aの形状と大きさの記憶情報と、前記最大頻度の直線
Lxが通る撮像面での画素の位置a,b,c(図5及び
図6参照) とに基づいて、地表面における直線Lの情報
に変換する。すなわち、図5に示すように、前記撮像視
野Aの横幅方向中央を前後方向に通る走行基準線Laに
対する傾きψと、横幅方向での位置δとの値として設定
される地表面上における直線Lの情報に変換することに
なる。
Next, the straight line Lx on the image pickup surface is stored in advance by the memory information of the shape and size of the image pickup field A of the image sensor S 1 measured on the ground surface, and the image pickup surface through which the straight line Lx having the maximum frequency passes. Based on the pixel positions a, b, and c at the positions (see FIG. 5 and FIG. 6). That is, as shown in FIG. 5, a straight line L on the ground surface that is set as a value of an inclination ψ with respect to a traveling reference line La that passes through the center of the imaging visual field A in the widthwise direction in the front-rear direction and a position δ in the widthwise direction. Will be converted into information.

【0032】説明を加えれば、前記未植側領域に隣接す
る既植苗Tnを結ぶ線分に対応する直線Lに交差する方
向となる前記撮像視野Aの前後位置(y=16及びy=
−16)での2辺の長さl1 ,l32、画面中央(x=1
6,y=0となる画素位置)における前記撮像視野Aの
横幅方向での長さl16、及び、前記前後2辺間の距離h
の夫々を予め実測して、前記制御装置12に記憶させて
おくことになる。
To further explain, the front and rear positions (y = 16 and y =) of the imaging visual field A in the direction intersecting the straight line L corresponding to the line segment connecting the planted seedlings Tn adjacent to the unplanted side region.
-16) two side lengths l 1 and l 32 , the center of the screen (x = 1
6, the pixel position where y = 0), the length l 16 in the lateral width direction of the imaging visual field A, and the distance h between the two front and rear sides.
Each of the above is measured in advance and stored in the control device 12.

【0033】そして、前記撮像面における直線Lxが、
前記撮像視野Aの前後位置での2辺に対応するx軸に交
差する画素の位置a,b(y=16,y=−16となる
位置)のx座標の値X1,X32と、前記直線Lxが画面中
央を通るx軸に交差する画位置cのx座標の値X16
を、上記(i)式を変形した下記(ii)式から求めるこ
とになる。 Xi=(ρ−Yi・sinθ)/cosθ ……(ii) 但し、Yiは、夫々16,0,−16を代入する。
Then, the straight line Lx on the imaging plane is
X-coordinate values X 1 and X 32 of positions a and b (positions where y = 16 and y = −16) of pixels intersecting the x-axis corresponding to two sides at the front and rear positions of the imaging visual field A, The value X 16 of the x coordinate of the image position c at which the straight line Lx intersects the x axis passing through the center of the screen is obtained from the following equation (ii) which is a modification of the above equation (i). Xi = ([rho] -Yi * sin [theta]) / cos [theta] (ii) where Yi is 16,0, -16 respectively.

【0034】そして、上記(ii)式にて求められたx軸
での座標値に基づいて、下記(iii)式及び(iv)式か
ら、前記走行基準線Laに対する横幅方向での位置δ
と、傾きψとを求め、求めた位置δと傾きψとの値を、
地表面において前記既植苗列に対応する直線Lの位置情
報として算出することになる。
Then, based on the coordinate values on the x-axis obtained by the above equation (ii), the position δ in the lateral direction with respect to the traveling reference line La is calculated from the following equations (iii) and (iv).
And the slope ψ, the values of the calculated position δ and the slope ψ are
It is calculated as the position information of the straight line L corresponding to the above-mentioned seedling row on the ground surface.

【0035】[0035]

【数1】 [Equation 1]

【0036】つまり、ハフ変換を利用して、前記画素抽
出手段100及び前記画素抽出禁止手段102によって
選別して画素抽出された画素Ta1 〜Ta8 を結ぶ線分
を直線Lとして近似した情報を求める処理が、演算手段
101に対応する。
That is, the information obtained by approximating the line segment connecting the pixels Ta 1 to Ta 8 selected and selected by the pixel extraction means 100 and the pixel extraction prohibition means 102 using the Hough transform as a straight line L is obtained. The processing to be performed corresponds to the calculation means 101.

【0037】従って、前記機体Vを機体進行方向に並ぶ
既植苗Tの列に沿って自動走行させるための操向制御に
おいては、前記直線Lの前記走行基準線Laに対する傾
きψと横幅方向での位置δとを共に零に近づけるよう
に、2輪ステアリング形式で操向操作することになる。
Therefore, in the steering control for automatically traveling the machine body V along the row of the planted seedlings T arranged in the machine body traveling direction, the inclination ψ of the straight line L with respect to the traveling reference line La and the lateral width direction are The steering operation is performed in a two-wheel steering manner so that the position δ and the position δ both approach zero.

【0038】前記操向制御について説明すれば、前記直
線Lの前記走行基準線Laに対する傾きψと横幅方向で
の位置δ夫々の値、及び、前記前輪1Fの現在のステア
リング角φの値とから、下記(v)式に基づいて、前記
前輪1Fの目標操向角θfを設定し、そして、前記前輪
用のステアリング角検出用ポテンショメータR1 にて検
出される現在のステアリング角φが、目標操向角θfに
対して設定不感帯内に維持されるように、前記前輪用油
圧シリンダ7Fの制御弁8Fを駆動することになる。 θf=K1・δ+K2・ψ+K3 ・φ ……(v) 尚、K1,K2,K3 は、操向特性に応じて予め設定され
た定数である。
The steering control will be described from the values of the inclination ψ of the straight line L with respect to the traveling reference line La and the position δ in the lateral width direction, and the current steering angle φ of the front wheels 1F. The target steering angle θf of the front wheel 1F is set based on the following equation (v), and the current steering angle φ detected by the front wheel steering angle detection potentiometer R 1 is set to the target steering angle φf. The control valve 8F of the front wheel hydraulic cylinder 7F is driven so as to be maintained within the set dead zone with respect to the orientation angle θf. θf = K 1 δ + K 2 ψ + K 3 Φ (v) Incidentally, K 1 , K 2 and K 3 are constants preset according to the steering characteristics.

【0039】作業行程の終端部に達して次の作業行程の
始端部に向けてターンさせるためのターン制御について
説明すれば、前記距離センサS2 にて検出される走行距
離が、一つの作業行程の長さに対応して設定された設定
距離を超えるに伴って、詳述はしないが、前記撮像手段
1 の画像情報から作業行程終端部に達したことを検出
させる。そして、作業行程の終端部に達した判断される
と、前記苗植え付け装置2による植え付け作業を中断し
て、前記2輪ステアリング形式から前記4輪ステアリン
グ形式に切り換えると共に、設定時間の間、最大切り角
に維持することにより、次の作業行程側に180度方向
転換させ、次に、前記平行ステアリング形式に切り換え
て、設定時間の間、最大切り角に維持することにより、
次の作業行程に対する機体横幅方向での位置を修正させ
て、ターンを終了することになる。尚、ターン終了後
は、前記2輪ステアリング形式に復帰させて、次の作業
行程での操向制御を再開することになる。
The turn control for reaching the end of one work stroke and turning toward the beginning of the next work stroke will be described. The travel distance detected by the distance sensor S 2 is one work stroke. Although it will not be described in detail, when the set distance set corresponding to the length is exceeded, it is detected from the image information of the image pickup means S 1 that the end of the work stroke is reached. Then, when it is determined that the end of the work process has been reached, the planting work by the seedling planting device 2 is interrupted, the two-wheel steering system is switched to the four-wheel steering system, and the maximum cutting is performed during the set time. By maintaining the angle, the direction is changed 180 degrees to the next work stroke side, and then the parallel steering type is changed to maintain the maximum turning angle for the set time.
The position will be corrected in the lateral direction of the aircraft for the next work stroke, and the turn will be ended. After the end of the turn, the two-wheel steering system is restored, and the steering control in the next work stroke is restarted.

【0040】〔別実施例〕上記実施例では、圃場面を撮
像するカラー式の撮像手段としてカラー式のイメージセ
ンサS1 を用いて、緑色情報Gから青色情報Bを減算し
て設定閾値に基づいて2値化することにより、苗Tに対
応する画素Taを抽出するように構成した場合を例示し
たが、これ以外に、3原色信号R,G,Bの全部を用い
て、それらの比が苗Tの色に対応する設定比率範囲とな
る領域を前記画素Taとして抽出するようにしてもよ
い。具体的に述べると、式p*R+q*G+r*Bにお
いて、3原色信号R,G,Bの各係数であるp,q,r
の値を適当な値に設定し、上記式の値が設定閾値よりも
大きいか否かで苗Tに対応する画素を抽出するものであ
る。ちなみに、前記実施例は、p=0,q=1,r=−
1の場合に相当する。
[Other Embodiment] In the above embodiment, the color image sensor S 1 is used as the color image pickup means for picking up the field scene, and the blue information B is subtracted from the green information G to be based on the set threshold value. The case where the pixel Ta corresponding to the seedling T is extracted by performing binarization by means of an example has been described. However, in addition to this, all three primary color signals R, G, and B are used and their ratio is An area within a set ratio range corresponding to the color of the seedling T may be extracted as the pixel Ta. More specifically, in the equation p * R + q * G + r * B, p, q, and r, which are the coefficients of the three primary color signals R, G, B, respectively.
The value of is set to an appropriate value, and the pixel corresponding to the seedling T is extracted depending on whether or not the value of the above expression is larger than the set threshold value. Incidentally, in the above embodiment, p = 0, q = 1, r =-
This corresponds to the case of 1.

【0041】又、上記実施例では、前記イメージセンサ
1 が先端部に取り付けられた支持部材4が、その基端
部を機体Vの後方に位置する苗植え付け装置2に固定さ
れ、先端部を機体横側方で機体前方に向かって延伸させ
るように構成したが、上記支持部材4を機体Vの前部側
位置に固定させるような構造でもよい。
Further, in the above embodiment, the support member 4 having the image sensor S 1 attached to the front end is fixed to the seedling planting device 2 located at the rear of the machine body V at the base end, and the front end is fixed. Although it is configured to extend laterally to the front of the machine body, a structure may be used in which the support member 4 is fixed to a position on the front side of the machine body V.

【0042】又、上記実施例では、ハフ変換を利用して
作物Tに対応する画素Taを結ぶ線分Lを直線近似する
ようにした場合を例示したが、例えば、最小二乗法等を
用いて直線近似あるいは曲線近似した情報を求めること
もできるものであって、演算手段101の具体構成は、
各種変更できる。
Further, in the above embodiment, the case where the line segment L connecting the pixels Ta corresponding to the crop T is linearly approximated by using the Hough transform has been exemplified, but, for example, the least square method or the like is used. It is also possible to obtain information obtained by linear approximation or curve approximation, and the specific configuration of the arithmetic means 101 is as follows.
Various changes can be made.

【0043】又、上記実施例では、本発明を田植え機を
圃場に植え付けられた苗列に沿って自動走行させるため
の装置に適用し、そして、検出された作物列に対応する
近似線分の情報を、操向制御のための制御情報として利
用するように構成した場合を例示したが、本発明は各種
の作物列に対応する近似線分の情報を検出するための装
置に適用できるものであって、作物の種類や機体の走行
系の構成等、各部の具体構成、並びに、検出された作物
列に対応する近似線分の情報の利用形態は、各種変更で
きる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a device for automatically traveling a rice transplanter along a seedling row planted in a field, and an approximate line segment corresponding to the detected crop row. Although the information is exemplified as being configured to be used as control information for steering control, the present invention can be applied to an apparatus for detecting information on approximate line segments corresponding to various crop rows. Therefore, the specific configuration of each part such as the type of crop and the configuration of the traveling system of the machine body, and the usage pattern of the information of the approximate line segment corresponding to the detected crop sequence can be variously changed.

【0044】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。
It should be noted that reference numerals are given in the claims for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configurations of the accompanying drawings by the entry.

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

【図1】制御構成のブロック図FIG. 1 is a block diagram of a control configuration.

【図2】制御作動のフローチャートFIG. 2 is a flowchart of control operation.

【図3】画像処理の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of image processing.

【図4】カラー撮像手段の撮像特性を説明するグラフFIG. 4 is a graph illustrating the imaging characteristics of a color imaging unit.

【図5】撮像視野における機体進行方向と近似直線の関
係を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a traveling direction of the body of the imaging field of view and an approximate straight line.

【図6】ハフ変換の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of Hough transform.

【図7】田植え機の概略平面図FIG. 7 is a schematic plan view of a rice transplanter.

【図8】同概略側面図FIG. 8 is a schematic side view of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L 線分 S1 カラー式の撮像手段 T 作物 Ta 画素 Tak 画素 Tan 画素 Y 明度信号 Yd 所定値 100 画素抽出手段 101 演算手段 102 画素抽出禁止手段L line segment S 1 color type imaging means T crop Ta pixel Tak pixel Tan pixel Y brightness signal Yd predetermined value 100 pixel extraction means 101 calculation means 102 pixel extraction prohibition means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 列状に並ぶ複数個の作物(T)を含む所
定範囲の圃場面を撮像するカラー式の撮像手段(S1
と、そのカラー式の撮像手段(S1 )によるカラー画像
情報に基づいて、前記作物(T)に対応する画素(T
a)を抽出する画素抽出手段(100)と、この画素抽
出手段(100)によって抽出された画素情報に基づい
て、前記画素(Ta)を結ぶ線分(L)を求める演算手
段(101)とが設けられた作物列検出装置であって、 前記カラー式の撮像手段(S1 )によって得られる明度
信号(Y)が所定値(Yd)よりも大である画素(Ta
k)については、前記画素抽出手段(100)による画
素抽出を禁止させる画素抽出禁止手段(102)が設け
られ、前記演算手段(101)は、前記画素抽出手段
(100)によって抽出され、且つ、前記画素抽出禁止
手段(102)によって禁止されていない画素(Ta
n)のみを演算の対象とするように構成されている作物
列検出装置。
1. A color type image pickup means (S 1 ) for picking up an image of a field scene in a predetermined range including a plurality of crops (T) arranged in rows.
And the pixel (T) corresponding to the crop (T) on the basis of the color image information by the color type image pickup means (S 1 ).
pixel extraction means (100) for extracting a), and calculation means (101) for obtaining a line segment (L) connecting the pixels (Ta) based on the pixel information extracted by the pixel extraction means (100). In which the brightness signal (Y) obtained by the color type image pickup means (S 1 ) is larger than a predetermined value (Yd) (Ta).
Regarding k), a pixel extraction prohibiting means (102) for prohibiting pixel extraction by the pixel extracting means (100) is provided, and the computing means (101) is extracted by the pixel extracting means (100), and Pixels (Ta) that are not prohibited by the pixel extraction prohibiting means (102).
A crop row detection device configured to operate only n).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015146748A (en) * 2014-02-05 2015-08-20 ヤンマー株式会社 Electric working vehicle

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