JPH0610774B2 - 自動走行作業車の撮像式操向制御装置 - Google Patents
自動走行作業車の撮像式操向制御装置Info
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- JPH0610774B2 JPH0610774B2 JP62320255A JP32025587A JPH0610774B2 JP H0610774 B2 JPH0610774 B2 JP H0610774B2 JP 62320255 A JP62320255 A JP 62320255A JP 32025587 A JP32025587 A JP 32025587A JP H0610774 B2 JPH0610774 B2 JP H0610774B2
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- boundary position
- steering angle
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車体が設定距離を走行する毎に又は設定時間
経過する毎に、走行前方側の未処理作業地と処理済作業
地との境界に対応する箇所を二次元方向に亘って繰り返
し撮像する撮像手段と、その撮像手段の撮像情報に基づ
いて前記車体に対する前記境界の位置を検出する境界位
置検出手段と、その境界位置検出手段の検出情報に基づ
いて、前記車体を前記境界に対する適正状態に近づける
ように操向輪の目標操向角を判別する目標操向角判別手
段と、その目標操向角判別手段の判別情報に基づいて前
記操向輪を自動的に前記目標操向角に操向操作する操向
制御手段とが設けられた自動走行作業車の撮像式操向制
御装置に関する。
経過する毎に、走行前方側の未処理作業地と処理済作業
地との境界に対応する箇所を二次元方向に亘って繰り返
し撮像する撮像手段と、その撮像手段の撮像情報に基づ
いて前記車体に対する前記境界の位置を検出する境界位
置検出手段と、その境界位置検出手段の検出情報に基づ
いて、前記車体を前記境界に対する適正状態に近づける
ように操向輪の目標操向角を判別する目標操向角判別手
段と、その目標操向角判別手段の判別情報に基づいて前
記操向輪を自動的に前記目標操向角に操向操作する操向
制御手段とが設けられた自動走行作業車の撮像式操向制
御装置に関する。
上記この種の自動走行作業車の撮像式操向制御装置は、
走行前方側の未処理作業地と処理済作業地との境界に対
応する箇所を撮像した撮像情報を利用して、車体が境界
に沿って自動走行するようにしたものであるが、撮像情
報から境界位置を検出するためには処理時間が掛かる画
像処理を伴うことからも、車体走行に伴って変化する車
体と境界との位置関係を連続的に検出することは困難で
あり、車体が設定距離を走行する毎に又は設定時間経過
する毎に、撮像させるようにしている。
走行前方側の未処理作業地と処理済作業地との境界に対
応する箇所を撮像した撮像情報を利用して、車体が境界
に沿って自動走行するようにしたものであるが、撮像情
報から境界位置を検出するためには処理時間が掛かる画
像処理を伴うことからも、車体走行に伴って変化する車
体と境界との位置関係を連続的に検出することは困難で
あり、車体が設定距離を走行する毎に又は設定時間経過
する毎に、撮像させるようにしている。
但し、従来では、車体が設定距離を走行する毎に又は設
定時間経過する毎に、その撮像地点において撮像された
撮像情報に基づいて検出された境界位置情報に基づい
て、その都度、操向輪の目標操向角を判別させるように
していた。
定時間経過する毎に、その撮像地点において撮像された
撮像情報に基づいて検出された境界位置情報に基づい
て、その都度、操向輪の目標操向角を判別させるように
していた。
ところで、撮像手段の撮像情報に基づいて境界位置を検
出するためには、例えば、未処理作業地と処理済作業地
との明るさが異なって見えることを利用して、撮像画像
の明るさ変化に基づいて未処理作業地と処理済作業地と
の境界に対応する近似直線を求める等の画像処理を行う
ことになるが、境界が途切れていたり、境界に対応する
画像部分の明るさ変化が小さかったりすると、境界位置
を誤検出する虞れがある。
出するためには、例えば、未処理作業地と処理済作業地
との明るさが異なって見えることを利用して、撮像画像
の明るさ変化に基づいて未処理作業地と処理済作業地と
の境界に対応する近似直線を求める等の画像処理を行う
ことになるが、境界が途切れていたり、境界に対応する
画像部分の明るさ変化が小さかったりすると、境界位置
を誤検出する虞れがある。
境界位置を誤検出すると、本来の境界位置から外れる方
向に操向操作されて、境界が撮像視野外に外れて境界を
見失って、車体を適正通りに自動走行させることができ
なくなる虞れがある。
向に操向操作されて、境界が撮像視野外に外れて境界を
見失って、車体を適正通りに自動走行させることができ
なくなる虞れがある。
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、境界位置の検出を誤っても、境界を見失わな
いようにすることにある。
の目的は、境界位置の検出を誤っても、境界を見失わな
いようにすることにある。
本発明による自動走行作業車の撮像式操向制御装置の特
徴構成は、前記撮像手段が撮像してから次に撮像するま
でに前記車体が走行する距離情報と、前記操向輪の目標
操向角情報と、前記境界位置検出手段の検出情報とに基
づいて、前記撮像手段が次に撮像する位置まで前記車体
が走行した時点における境界の位置を推定する境界位置
推定手段が設けられ、前記目標操向角判別手段は、次の
撮像位置における前記撮像手段の撮像情報に基づいて前
記境界位置検出手段が検出した境界位置が、前記境界位
置推定手段にて推定された境界位置に対して設定範囲以
上ずれている場合には、前記境界位置推定手段にて推定
された境界位置に基づいて前記目標操向角を判別するよ
うに構成されている点にあり、その作用並びに効果は以
下の通りである。
徴構成は、前記撮像手段が撮像してから次に撮像するま
でに前記車体が走行する距離情報と、前記操向輪の目標
操向角情報と、前記境界位置検出手段の検出情報とに基
づいて、前記撮像手段が次に撮像する位置まで前記車体
が走行した時点における境界の位置を推定する境界位置
推定手段が設けられ、前記目標操向角判別手段は、次の
撮像位置における前記撮像手段の撮像情報に基づいて前
記境界位置検出手段が検出した境界位置が、前記境界位
置推定手段にて推定された境界位置に対して設定範囲以
上ずれている場合には、前記境界位置推定手段にて推定
された境界位置に基づいて前記目標操向角を判別するよ
うに構成されている点にあり、その作用並びに効果は以
下の通りである。
撮像手段は、車体が設定距離を走行する毎に又は設定時
間経過する毎に、走行前方側の未処理作業地と処理済作
業地との境界に対応する箇所を二次元方向に亘って繰り
返し撮像するように構成され、且つ、操向制御手段は、
操向輪を目標操向角に操向操作するように構成されてい
ることから、撮像手段が次に撮像する位置における撮像
情報に基づいて検出される境界位置の範囲は、撮像手段
が撮像してから次に撮像するまでに前記車体が走行する
距離情報と、操向輪の目標操向角情報と、境界位置検出
手段の検出情報とに基づいて、推定することができる。
間経過する毎に、走行前方側の未処理作業地と処理済作
業地との境界に対応する箇所を二次元方向に亘って繰り
返し撮像するように構成され、且つ、操向制御手段は、
操向輪を目標操向角に操向操作するように構成されてい
ることから、撮像手段が次に撮像する位置における撮像
情報に基づいて検出される境界位置の範囲は、撮像手段
が撮像してから次に撮像するまでに前記車体が走行する
距離情報と、操向輪の目標操向角情報と、境界位置検出
手段の検出情報とに基づいて、推定することができる。
つまり、車体が次の撮像位置に移動した時点で検出され
た境界位置が、境界位置推定手段にて推定された境界位
置に対して設定範囲以上ずれている場合には、その検出
境界位置は誤っていると判断して、その推定された境界
位置情報を用いて、操向輪の目標操向角を判別させるの
である。
た境界位置が、境界位置推定手段にて推定された境界位
置に対して設定範囲以上ずれている場合には、その検出
境界位置は誤っていると判断して、その推定された境界
位置情報を用いて、操向輪の目標操向角を判別させるの
である。
従って、車体が次の撮像位置に移動した時点で検出され
た境界位置が、誤っているか否かを的確に判断して、検
出を誤っている場合には、推定された境界位置情報に基
づいて目標操向角を判別させることができるので、境界
位置の検出を誤っても、境界を見失うことがないように
できるに至った。
た境界位置が、誤っているか否かを的確に判断して、検
出を誤っている場合には、推定された境界位置情報に基
づいて目標操向角を判別させることができるので、境界
位置の検出を誤っても、境界を見失うことがないように
できるに至った。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第6図乃至第8図に示すように、未処理作業地としての
未刈地(B)と処理済作業地としての既刈地(C)との境界
(L)に沿って自動走行する芝刈り用の作業車の車体(V)の
前部に、走行前方側の作業地を二次元方向に亘って撮像
する撮像手段としてのイメージセンサ(S1)が、前記境界
(L)に対応する箇所を斜め上方から撮像するように設け
られている。
未刈地(B)と処理済作業地としての既刈地(C)との境界
(L)に沿って自動走行する芝刈り用の作業車の車体(V)の
前部に、走行前方側の作業地を二次元方向に亘って撮像
する撮像手段としてのイメージセンサ(S1)が、前記境界
(L)に対応する箇所を斜め上方から撮像するように設け
られている。
尚、第7図中、(1)は前輪、(2)は後輪、(3)は芝刈り装
置、(H)は搭乗操縦用のステアリングハンドルである。
置、(H)は搭乗操縦用のステアリングハンドルである。
但し、前記前輪(1)及び後輪(2)は、その何れもが操向輪
としても駆動輪としても機能するように、いわゆる4輪
ステアリング式で且つ4輪駆動式に構成されている。
としても駆動輪としても機能するように、いわゆる4輪
ステアリング式で且つ4輪駆動式に構成されている。
前記イメージセンサ(S1)の撮像視野について説明を加え
れば、第6図に示すように、前記車体(V)が、前記未刈
地(B)と前記既刈地(C)との境界(L)に対して適正状態に
沿っている状態において、前記境界(L)が、前記イメー
ジセンサ(S1)の地表面における撮像視野(A)の横幅方向
中央を、車体進行方向に沿う方向に向けて通る基準線(L
0)に一致する状態となるようにしてある。
れば、第6図に示すように、前記車体(V)が、前記未刈
地(B)と前記既刈地(C)との境界(L)に対して適正状態に
沿っている状態において、前記境界(L)が、前記イメー
ジセンサ(S1)の地表面における撮像視野(A)の横幅方向
中央を、車体進行方向に沿う方向に向けて通る基準線(L
0)に一致する状態となるようにしてある。
つまり、第8図に示すように、前記作業車は、周囲を既
刈地(C)で囲まれた四角状の未刈地(B)の一辺から対辺に
至る部分を一つの作業行程として、前記車体(V)が作業
行程の長さ方向に沿う側の未刈地(B)と前記既刈地(C)と
の境界(L)に沿って自動走行するように、前記イメージ
センサ(S1)の撮像情報から検出される前記境界(L)の位
置情報に基づいて、操向制御されることになり、そし
て、一つの作業行程の終端部すなわち前記未刈地(B)の
対辺に達するに伴って、その作業行程に交差する方向の
次の作業行程の始端部に向けて自動的にターンさせるこ
とを繰り返すことにより、いわゆる回り刈り形式で所定
範囲の芝刈り作業を自動的に行うことになる。
刈地(C)で囲まれた四角状の未刈地(B)の一辺から対辺に
至る部分を一つの作業行程として、前記車体(V)が作業
行程の長さ方向に沿う側の未刈地(B)と前記既刈地(C)と
の境界(L)に沿って自動走行するように、前記イメージ
センサ(S1)の撮像情報から検出される前記境界(L)の位
置情報に基づいて、操向制御されることになり、そし
て、一つの作業行程の終端部すなわち前記未刈地(B)の
対辺に達するに伴って、その作業行程に交差する方向の
次の作業行程の始端部に向けて自動的にターンさせるこ
とを繰り返すことにより、いわゆる回り刈り形式で所定
範囲の芝刈り作業を自動的に行うことになる。
但し、前記各作業行程では、前記前輪(1)のみを操向す
る2輪ステアリング形式を用いて走行させると共に、タ
ーンさせる時には、前記前後輪(1),(2)を逆位相で操向
する4輪ステアリング形式を用いて走行させるようにし
てある。
る2輪ステアリング形式を用いて走行させると共に、タ
ーンさせる時には、前記前後輪(1),(2)を逆位相で操向
する4輪ステアリング形式を用いて走行させるようにし
てある。
前記作業車を自動走行させるための制御構成について説
明すれば、第1図に示すように、前記イメージセンサ(S
1)の撮像情報から前記境界(L)の位置を検出するための
手段や、その検出された境界位置情報に基づいて、前記
車体(V)が前記境界(L)に沿って自動走行するように制御
する手段の夫々を構成するマイクロコンピュータ利用の
制御装置(10)が設けられている。
明すれば、第1図に示すように、前記イメージセンサ(S
1)の撮像情報から前記境界(L)の位置を検出するための
手段や、その検出された境界位置情報に基づいて、前記
車体(V)が前記境界(L)に沿って自動走行するように制御
する手段の夫々を構成するマイクロコンピュータ利用の
制御装置(10)が設けられている。
尚、図中、(4)は前記前輪(1)の操向用油圧シリンダ、
(5)は前記後輪(2)の操向用油圧シリンダ、(6)はエンジ
ン(E)からの出力を変速して前記前後輪(1),(2)を駆動す
る油圧式無段変速装置であって、前後進切り換え自在で
且つ前後進ともに変速自在に構成されている。(7)はそ
の変速用モータ、(8)は前記前輪用油圧シリンダ(4)の制
御弁、(9)は前記後輪用油圧シリンダ(5)の制御弁、(S2)
は前記変速装置(6)の出力回転数に基づいて前記車体(V)
の走行距離を検出する距離センサ、(R1)は前記前輪(1)
の操向角(θ)を検出する操向角検出用ポテンショメー
タ、(R2)は後輪用の操向角検出用ポテンショメータ、(R
3)は前記変速装置(6)の操作状態に基づいて車速(v)を間
接的に検出する車速検出用ポテンショメータである。
(5)は前記後輪(2)の操向用油圧シリンダ、(6)はエンジ
ン(E)からの出力を変速して前記前後輪(1),(2)を駆動す
る油圧式無段変速装置であって、前後進切り換え自在で
且つ前後進ともに変速自在に構成されている。(7)はそ
の変速用モータ、(8)は前記前輪用油圧シリンダ(4)の制
御弁、(9)は前記後輪用油圧シリンダ(5)の制御弁、(S2)
は前記変速装置(6)の出力回転数に基づいて前記車体(V)
の走行距離を検出する距離センサ、(R1)は前記前輪(1)
の操向角(θ)を検出する操向角検出用ポテンショメー
タ、(R2)は後輪用の操向角検出用ポテンショメータ、(R
3)は前記変速装置(6)の操作状態に基づいて車速(v)を間
接的に検出する車速検出用ポテンショメータである。
つまり、前記制御装置(10)を利用して、撮像手段として
の前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に基づいて前記車
体(V)に対する前記境界(L)の位置を検出する境界位置検
出手段(100)、その境界位置検出手段(100)の検出情報に
基づいて、前記車体(V)を前記境界(L)に対する適正状態
に近づけるように操向輪としての前記前輪(1)の目標操
向角(θf)を判別する目標操向角判別手段(101)、その
目標操向角判別手段(101)の判別情報に基づいて前記前
輪(1)を自動的に前記目標操向角(θf)に操向操作する
操向制御手段(102)、及び、前記イメージセンサ(S1)が
撮像してから次に撮像するまでに前記車体(V)が走行す
る距離情報と、前記前輪(1)の目標操向角情報と、前記
境界位置検出手段(100)の検出情報とに基づいて、前記
イメージセンサ(S1)が次に撮像する位置まで前記車体
(V)が走行した時点における境界の位置を推定する境界
位置推定手段(103)の夫々が構成されることになる。
の前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に基づいて前記車
体(V)に対する前記境界(L)の位置を検出する境界位置検
出手段(100)、その境界位置検出手段(100)の検出情報に
基づいて、前記車体(V)を前記境界(L)に対する適正状態
に近づけるように操向輪としての前記前輪(1)の目標操
向角(θf)を判別する目標操向角判別手段(101)、その
目標操向角判別手段(101)の判別情報に基づいて前記前
輪(1)を自動的に前記目標操向角(θf)に操向操作する
操向制御手段(102)、及び、前記イメージセンサ(S1)が
撮像してから次に撮像するまでに前記車体(V)が走行す
る距離情報と、前記前輪(1)の目標操向角情報と、前記
境界位置検出手段(100)の検出情報とに基づいて、前記
イメージセンサ(S1)が次に撮像する位置まで前記車体
(V)が走行した時点における境界の位置を推定する境界
位置推定手段(103)の夫々が構成されることになる。
次に、第2図に示すフローチャートに基づいて、前記制
御装置の動作を説明する。
御装置の動作を説明する。
先ず、前記イメージセンサ(S1)による撮像情報に基づい
て前記車体(V)に対する前記境界(L)の位置を検出する境
界位置検出処理が行われ、その検出情報に基づいて前記
前輪(1)の目標操向角(θf)を求める目標操向角演算処
理が行われることになり、そして、前記前輪用の操向角
検出用ポテンショメータ(R1)にて検出される前記前輪
(1)の操向角(θ)が前記目標操向角(θf)となるよう
に操向操作する操向制御の処理が行われて、前記車体
(V)が前記境界(L)に対して適正状態に沿うようにする。
て前記車体(V)に対する前記境界(L)の位置を検出する境
界位置検出処理が行われ、その検出情報に基づいて前記
前輪(1)の目標操向角(θf)を求める目標操向角演算処
理が行われることになり、そして、前記前輪用の操向角
検出用ポテンショメータ(R1)にて検出される前記前輪
(1)の操向角(θ)が前記目標操向角(θf)となるよう
に操向操作する操向制御の処理が行われて、前記車体
(V)が前記境界(L)に対して適正状態に沿うようにする。
つまり、前記前輪(1)の操向角(θ)が前記目標操向角
(θf)となるように操向操作する処理が、操向制御手段
(102)に対応することになる。
(θf)となるように操向操作する処理が、操向制御手段
(102)に対応することになる。
但し、前記前輪(1)の操向角(θ)及び前記目標操向角
(θf)の夫々は、前記車体(V)が直進状態となる操向中
立状態に対応する値を零として、右に操向する場合を正
の値として設定し、且つ、左に操向する場合を負の値と
して設定するようにしてある。
(θf)の夫々は、前記車体(V)が直進状態となる操向中
立状態に対応する値を零として、右に操向する場合を正
の値として設定し、且つ、左に操向する場合を負の値と
して設定するようにしてある。
次に、前記距離センサ(S2)の検出情報に基づいて、前記
作業行程の長さに基づいて設定された基準値と比較して
作業行程の終端に接近したか否かを判別する。
作業行程の長さに基づいて設定された基準値と比較して
作業行程の終端に接近したか否かを判別する。
作業行程の終端に近づいていない場合には、設定距離を
走行したか否かを判別して、設定距離を走行するに伴っ
て、前記境界位置検出処理以降の処理を繰り返すことに
なる。
走行したか否かを判別して、設定距離を走行するに伴っ
て、前記境界位置検出処理以降の処理を繰り返すことに
なる。
つまり、前記車体(V)が設定距離を走行する毎に、前記
イメージセンサ(S1)による撮像処理が行われ、その撮像
情報に基づいて境界位置が検出されるのである。
イメージセンサ(S1)による撮像処理が行われ、その撮像
情報に基づいて境界位置が検出されるのである。
作業行程の終端に近づいた場合には、前記イメージセン
サ(S1)の撮像情報及び前記境界位置検出処理を利用し
て、現在の車体位置に対する終端位置を検出する終端検
出処理が行われ、その検出情報に基づいて終端に達した
か否かを判別する。
サ(S1)の撮像情報及び前記境界位置検出処理を利用し
て、現在の車体位置に対する終端位置を検出する終端検
出処理が行われ、その検出情報に基づいて終端に達した
か否かを判別する。
終端に達するに伴って、前述の如く、前記車体(V)を次
の作業行程の始端部に向けて略90度ターンさせることに
なる。
の作業行程の始端部に向けて略90度ターンさせることに
なる。
ターンが完了するに伴って、予め設定された作業行程数
に対応したターン回数等に基づいて、作業終了か否かを
判別し、作業終了である場合には、前記車体(V)を停止
させて作業を終了させることになる。
に対応したターン回数等に基づいて、作業終了か否かを
判別し、作業終了である場合には、前記車体(V)を停止
させて作業を終了させることになる。
但し、作業終了でない場合には、前述の境界検出処理以
降の各処理を繰り返すことになる。
降の各処理を繰り返すことになる。
次に、各処理について詳述する。
先ず、第3図に示すフローチャートに基づいて、前記境
界位置検出の処理について説明する。
界位置検出の処理について説明する。
尚、以下に説明する境界位置検出の処理は、前記未刈地
(B)よりも既刈地(C)のほうが明るくみえる現象を利用し
て、前記境界(L)の位置を検出するようにしている。
(B)よりも既刈地(C)のほうが明るくみえる現象を利用し
て、前記境界(L)の位置を検出するようにしている。
すなわち、前記車体(V)が設定距離を走行する毎に撮像
処理が行われて、前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に
基づいて、予め設定された32×32画素の画素密度に対応
して各画素の明るさレベルが量子化される。
処理が行われて、前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に
基づいて、予め設定された32×32画素の画素密度に対応
して各画素の明るさレベルが量子化される。
次に、処理対象となる画素の周囲に隣接する8近傍画素
夫々の値に基づいて、画像上のx軸方向における明るさ
を微分した値の絶対値を微分値として求める処理が、二
次元方向に並ぶ各画素について行われる。
夫々の値に基づいて、画像上のx軸方向における明るさ
を微分した値の絶対値を微分値として求める処理が、二
次元方向に並ぶ各画素について行われる。
但し、この境界位置検出処理を利用して、前記作業行程
の終端を検出する場合には、未刈地(B)と既刈地(C)との
明るさ変化が、前後方向となることから、前記x軸に交
差するy軸方向での明るさの微分値を求めることにな
る。
の終端を検出する場合には、未刈地(B)と既刈地(C)との
明るさ変化が、前後方向となることから、前記x軸に交
差するy軸方向での明るさの微分値を求めることにな
る。
そして、各画素の微分値が予め設定された設定閾値以上
となる画素を抽出することにより、明るさ変化が設定値
以上となる画素を抽出して画像情報を2値化する。
となる画素を抽出することにより、明るさ変化が設定値
以上となる画素を抽出して画像情報を2値化する。
画像を2値化した後は、ハフ変換を利用して前記抽出さ
れた画素を通り、且つ、複数段階に設定された傾きとな
る複数本の直線を求める。
れた画素を通り、且つ、複数段階に設定された傾きとな
る複数本の直線を求める。
但し、ハフ変換では、抽出された画素を通る複数本の直
線を、下記(i)式に基づいて、前記x軸に対して0度乃
至180度の範囲において、予め複数段階に設定された極
座標系における基準線としてのx軸に対する傾き(θ)
と、原点つまり画面中央(x=16,y=16の点)からの
距離(ρ)との組み合わせとして求めることになる(第
9図参照)。
線を、下記(i)式に基づいて、前記x軸に対して0度乃
至180度の範囲において、予め複数段階に設定された極
座標系における基準線としてのx軸に対する傾き(θ)
と、原点つまり画面中央(x=16,y=16の点)からの
距離(ρ)との組み合わせとして求めることになる(第
9図参照)。
ρ=x・cosθ+y・sinθ ……(i) そして、一つの画素について、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、抽出された全画素を通る複数種の
直線の頻度を、各抽出画素毎に計数することになる。
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、抽出された全画素を通る複数種の
直線の頻度を、各抽出画素毎に計数することになる。
抽出された全画素に対する直線の頻度の計数が完了した
後は、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)と原点からの距離(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)(第9図参照)を決定し、その直線(Lx)を、前
記イメージセンサ(S1)の撮像面における前記境界(L)に
対応する直線として求めることになる。
後は、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)と原点からの距離(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)(第9図参照)を決定し、その直線(Lx)を、前
記イメージセンサ(S1)の撮像面における前記境界(L)に
対応する直線として求めることになる。
次に、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、前記直線
(Lx)が通る撮像面での画素の位置(a,b,c)(第9図参
照)とに基づいて、地表面における前記境界(L)に対応
する直線に補正する。
の撮像視野(A)の形状と大きさの記憶情報と、前記直線
(Lx)が通る撮像面での画素の位置(a,b,c)(第9図参
照)とに基づいて、地表面における前記境界(L)に対応
する直線に補正する。
すなわち、第6図及び第7図にも示すように、前記境界
(L)に交差する方向となる撮像視野(A)の前後2辺の長さ
(l1),(l32)と、視野中央を撮像する画素の位置(x=1
6,y=16)における前記撮像視野(A)の横幅方向の長さ
(l16)と、前記前後2辺間の距離(h)とを、予め実測して
前記制御装置(5)に記憶させておくことになる。
(L)に交差する方向となる撮像視野(A)の前後2辺の長さ
(l1),(l32)と、視野中央を撮像する画素の位置(x=1
6,y=16)における前記撮像視野(A)の横幅方向の長さ
(l16)と、前記前後2辺間の距離(h)とを、予め実測して
前記制御装置(5)に記憶させておくことになる。
そして、前記最大頻度となる直線(Lx)として求められる
極座標系における原点からの距離(ρ)と傾き(θ)夫
々の値に基づいて、前記最大頻度となる直線(Lx)が、前
記撮像視野(A)の前後2辺と交差する箇所(a,b)(y=1,
32となる位置)に位置する画素のx座標の値(X1,X32)、
及び、撮像視野中央(y=16となる位置)でのx座標の
値(x16)の夫々を、前記(i)式を変形した下記(ii)式
から求める。
極座標系における原点からの距離(ρ)と傾き(θ)夫
々の値に基づいて、前記最大頻度となる直線(Lx)が、前
記撮像視野(A)の前後2辺と交差する箇所(a,b)(y=1,
32となる位置)に位置する画素のx座標の値(X1,X32)、
及び、撮像視野中央(y=16となる位置)でのx座標の
値(x16)の夫々を、前記(i)式を変形した下記(ii)式
から求める。
但し、i=1,16,32である。
つまり、上記(ii)式にて求められたx軸での座標値(X1,
X16,X32)の夫々を、前記境界(L)の位置情報として検出
することになり、このx軸での座標値(X1,X16,X32)の値
を求めるための一連の処理が、前記境界位置検出手段(1
00)に対応することになる。
X16,X32)の夫々を、前記境界(L)の位置情報として検出
することになり、このx軸での座標値(X1,X16,X32)の値
を求めるための一連の処理が、前記境界位置検出手段(1
00)に対応することになる。
次に、第4図に示すフローチャートに基づいて、前記境
界位置検出手段(100)にて検出された境界位置情報に基
づいて、次の撮像地点における境界位置を推定すると共
に、操向輪としての前記前輪(1)の目標操向角(θf)を
求める目標操向角演算処理について説明する。
界位置検出手段(100)にて検出された境界位置情報に基
づいて、次の撮像地点における境界位置を推定すると共
に、操向輪としての前記前輪(1)の目標操向角(θf)を
求める目標操向角演算処理について説明する。
すなわち、前回の撮像地点における撮像情報に基づいて
検出された境界位置情報(Xi(t-1))と、後述の目標操向
角算出の処理にて算出された前記前輪(1)の目標操向角
(θf)と、前記車速検出用ポテンショメータ(R3)にて検
出される車速(v)とに基づいて、下記(iii)式から、今回
の撮像地点における前記境界(L)に対応する最大頻度の
直線が地面上の撮像視野(A)を通る前記x軸での座標値
(X1,X16,X32)の値に対応する推定境界位置 を求める(第5図参照)。
検出された境界位置情報(Xi(t-1))と、後述の目標操向
角算出の処理にて算出された前記前輪(1)の目標操向角
(θf)と、前記車速検出用ポテンショメータ(R3)にて検
出される車速(v)とに基づいて、下記(iii)式から、今回
の撮像地点における前記境界(L)に対応する最大頻度の
直線が地面上の撮像視野(A)を通る前記x軸での座標値
(X1,X16,X32)の値に対応する推定境界位置 を求める(第5図参照)。
但し、i=1,16,32、j=1,2,3である。Kjは係数であ
る。又、tは今回の撮像地点の情報であることを示し、
t-1は前回の撮像地点の情報であることを示す。
る。又、tは今回の撮像地点の情報であることを示し、
t-1は前回の撮像地点の情報であることを示す。
つまり、上記(iii)式から今回の撮像地点における推定
境界位置 を求める処理が、境界位置推定手段(103)に対応するこ
とになる。
境界位置 を求める処理が、境界位置推定手段(103)に対応するこ
とになる。
次に、今回の撮像情報に基づいて検出された前記x軸で
の3箇所の座標値(Xi(t))と上記(iii)式にて求められた
推定境界位置 との差の絶対値が設定値(Δj:但し、j=1,2,3であ
る。第5図参照)以上あるか否かを各座標値毎に比較し
て、前記設定値(Δj)以上ある場合には、検出した境
界位置情報が誤っていると判断して、前記検出境界位置
(Xi(t))を対応する推定境界位置 の夫々に置き換える。
の3箇所の座標値(Xi(t))と上記(iii)式にて求められた
推定境界位置 との差の絶対値が設定値(Δj:但し、j=1,2,3であ
る。第5図参照)以上あるか否かを各座標値毎に比較し
て、前記設定値(Δj)以上ある場合には、検出した境
界位置情報が誤っていると判断して、前記検出境界位置
(Xi(t))を対応する推定境界位置 の夫々に置き換える。
前記検出境界位置(Xi(t))を前記推定境界位置 の夫々に置き換えた後は、置き換えられた検出境界位置
(Xi(t))を次回の境界位置推定に用いるために、前記前
回の検出境界位置(Xi(t-1))に置き換える。
(Xi(t))を次回の境界位置推定に用いるために、前記前
回の検出境界位置(Xi(t-1))に置き換える。
但し、前記設定値(Δi)未満である場合には、前記推
定境界位置 に置き換えることなく検出した境界位置(Xi(t))をその
まま用いることになる。
定境界位置 に置き換えることなく検出した境界位置(Xi(t))をその
まま用いることになる。
検出境界位置(Xi(t))を決定した後は、地表面での前記
基準線(L0)に対する横幅方向でのずれとしての位置
(δ)を、下記(iv)式に基づいて算出すると共に、前記
基準線(L0)に対する傾き(ψ)を、下記(v)式に基づ
いて算出する(第6図参照)。
基準線(L0)に対する横幅方向でのずれとしての位置
(δ)を、下記(iv)式に基づいて算出すると共に、前記
基準線(L0)に対する傾き(ψ)を、下記(v)式に基づ
いて算出する(第6図参照)。
尚、前記距離(δ)及び傾き(ψ)の値は、前記前輪
(1)の目標操向角(θf)の符号に対応させて、前記基準
線(L0)に対するずれがない状態を零として、右にずれて
いる場合を正の値に、且つ、左にずれている場合を負の
値に、夫々設定することになる。
(1)の目標操向角(θf)の符号に対応させて、前記基準
線(L0)に対するずれがない状態を零として、右にずれて
いる場合を正の値に、且つ、左にずれている場合を負の
値に、夫々設定することになる。
そして、前記傾き(ψ)、距離(δ)、及び、前記前輪
用の操向角検出用ポテンショメータ(R1)にて検出される
検出操向角(θ)とに基づいて、下記(vi)式から、目標
操向角(θf)を求める。
用の操向角検出用ポテンショメータ(R1)にて検出される
検出操向角(θ)とに基づいて、下記(vi)式から、目標
操向角(θf)を求める。
θf=K4・δ+K5・ψ+K6・θ ……(vi) 但し、K4,K5,K6は、操向系における制御応答の特性に対
応して、予め設定された係数である。
応して、予め設定された係数である。
つまり、前記基準線(L0)に対する傾き(ψ)と撮像視野
中央(x=16,y=16となる位置)における横幅方向で
の距離(δ)と、前記操向角検出用ポテンショメータ(R
1)にて検出される検出操向角(θ)とに基づいて、上記
(vi)式から、目標操向角(θf)を求める処理が、目標操
向角判別手段(101)に対応することになる。
中央(x=16,y=16となる位置)における横幅方向で
の距離(δ)と、前記操向角検出用ポテンショメータ(R
1)にて検出される検出操向角(θ)とに基づいて、上記
(vi)式から、目標操向角(θf)を求める処理が、目標操
向角判別手段(101)に対応することになる。
〔別実施例〕 上記実施例では、前記車体(V)が設定距離を走行する毎
に、撮像処理して境界位置を検出するようにした場合を
例示したが、設定時間毎に撮像して境界位置を検出させ
るようにしてもよい。
に、撮像処理して境界位置を検出するようにした場合を
例示したが、設定時間毎に撮像して境界位置を検出させ
るようにしてもよい。
又、上記実施例では、撮像情報に基づいて境界位置を検
出するに、ハフ変換を利用して境界(L)に対応する直線
を求めるようにした場合を例示したが、例えば、最小二
乗法を用いて近似直線を求める等、境界位置検出手段(1
00)の具体構成は各種変更できる。
出するに、ハフ変換を利用して境界(L)に対応する直線
を求めるようにした場合を例示したが、例えば、最小二
乗法を用いて近似直線を求める等、境界位置検出手段(1
00)の具体構成は各種変更できる。
又、上記実施例では、次の撮像地点における境界位置の
推定を、前回の撮像地点において検出された撮像視野の
地表面における前後両端のx軸方向に沿う座標値に基づ
いて推定するようにした場合を例示したが、例えば、前
記最大頻度の直線(Lx)の画面上における位置やその直線
を示す式として推定するようにしてもよい。
推定を、前回の撮像地点において検出された撮像視野の
地表面における前後両端のx軸方向に沿う座標値に基づ
いて推定するようにした場合を例示したが、例えば、前
記最大頻度の直線(Lx)の画面上における位置やその直線
を示す式として推定するようにしてもよい。
又、上記実施例では、目標操向角(θf)に基づいて次の
境界位置を推定するようにした場合を例示したが、前記
前輪(1)の操向角(θ)に基づいて境界位置を推定する
ようにしてもよく、境界位置推定手段(103)の具体構成
は各種変更できる。
境界位置を推定するようにした場合を例示したが、前記
前輪(1)の操向角(θ)に基づいて境界位置を推定する
ようにしてもよく、境界位置推定手段(103)の具体構成
は各種変更できる。
又、上記実施例では、車体(V)が境界(L)に対して適正状
態に沿っている状態として設定した基準線(L0)に対する
検出境界の横幅方向の距離(δ)と傾き(θ)との両方
に基づいて、目標操向角(θf)を求めるようにした場合
を例示したが、距離(δ)と傾き(θ)の何れか一方の
みに基づいて目標操向角(θf)を求めるようにしてもよ
い。又、前記距離(δ)又は傾き(ψ)が設定値以上ず
れている場合には、そのずれを修正する方向に設けて予
め設定された一定の操向角で操向させるようにしてもよ
く、目標操向角判別手段(101)の具体構成は各種変更で
きる。
態に沿っている状態として設定した基準線(L0)に対する
検出境界の横幅方向の距離(δ)と傾き(θ)との両方
に基づいて、目標操向角(θf)を求めるようにした場合
を例示したが、距離(δ)と傾き(θ)の何れか一方の
みに基づいて目標操向角(θf)を求めるようにしてもよ
い。又、前記距離(δ)又は傾き(ψ)が設定値以上ず
れている場合には、そのずれを修正する方向に設けて予
め設定された一定の操向角で操向させるようにしてもよ
く、目標操向角判別手段(101)の具体構成は各種変更で
きる。
又、上記実施例では、前輪(1)のみを操向するようにし
た場合を例示したが、例えば、前記基準線(L0)に対する
検出境界の横幅方向の距離(δ)を前記前後輪(1),(2)
を同位相で操向する平行ステアリング形式で修正させ、
且つ、前記傾き(ψ)を前記前後輪(1),(2)を逆位相で
操向する4輪ステアリング形式で修正させるようにして
もよく、操向制御手段(102)の具体構成は各種変更でき
る。
た場合を例示したが、例えば、前記基準線(L0)に対する
検出境界の横幅方向の距離(δ)を前記前後輪(1),(2)
を同位相で操向する平行ステアリング形式で修正させ、
且つ、前記傾き(ψ)を前記前後輪(1),(2)を逆位相で
操向する4輪ステアリング形式で修正させるようにして
もよく、操向制御手段(102)の具体構成は各種変更でき
る。
又、上記実施例では、本発明を芝刈り用の作業車に適用
して、回り刈り形式で自動走行させるようにした場合を
例示したが、本発明は各種の作業車に適用できるもので
あって、未処理作業地及び処理済作業地の形態、境界
(L)の形態、走行形態、並びに、作業車各部の構成等の
具体構成は各種変更できる。
して、回り刈り形式で自動走行させるようにした場合を
例示したが、本発明は各種の作業車に適用できるもので
あって、未処理作業地及び処理済作業地の形態、境界
(L)の形態、走行形態、並びに、作業車各部の構成等の
具体構成は各種変更できる。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
図面は本発明に係る自動走行作業車の撮像式操向制御装
置の実施例を示し、第1図は制御構成のブロック図、第
2図は制御作動のフローチャート、第3図は境界位置検
出処理のフローチャート、第4図は目標操向角演算処理
のフローチャート、第5図は推定境界位置範囲の説明
図、第6図は撮像視野の平面図、第7図は同側面図、第
8図は作業地の説明図、第9図はハフ変換の説明図であ
る。 (1)……操向輪、(V)……車体、(B)……未処理作業地、
(C)……処理済作業地、(L)……境界、(S1)……撮像手
段、(θf)……目標操向角、(100)……境界位置検出手
段、(101)……目標操向角判別手段、(102)……操向制御
手段、(103)……境界位置推定手段。
置の実施例を示し、第1図は制御構成のブロック図、第
2図は制御作動のフローチャート、第3図は境界位置検
出処理のフローチャート、第4図は目標操向角演算処理
のフローチャート、第5図は推定境界位置範囲の説明
図、第6図は撮像視野の平面図、第7図は同側面図、第
8図は作業地の説明図、第9図はハフ変換の説明図であ
る。 (1)……操向輪、(V)……車体、(B)……未処理作業地、
(C)……処理済作業地、(L)……境界、(S1)……撮像手
段、(θf)……目標操向角、(100)……境界位置検出手
段、(101)……目標操向角判別手段、(102)……操向制御
手段、(103)……境界位置推定手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 勝美 大阪府堺市石津北町64番地 久保田鉄工株 式会社堺製造所内 (56)参考文献 特開 昭62−241012(JP,A) 特開 昭61−15606(JP,A) 特開 昭60−184309(JP,A) 特開 昭62−122507(JP,A) 特開 昭62−162113(JP,A) 特開 昭62−140113(JP,A) 特開 昭61−187706(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】車体(V)が設定距離を走行する毎に又は設
定時間経過する毎に、走行前方側の未処理作業地(B)と
処理済作業地(C)との境界(L)に対応する箇所を二次元方
向に亘って繰り返し撮像する撮像手段(S1)と、その撮像
手段(S1)の撮像情報に基づいて前記車体(V)に対する前
記境界(L)の位置を検出する境界位置検出手段(100)と、
その境界位置検出手段(100)の検出情報に基づいて、前
記車体(V)を前記境界(L)に対する適正状態に近づけるよ
うに操向輪(1)の目標操向角(θf)を判別する目標操向
角判別手段(101)と、その目標操向角判別手段(101)の判
別情報に基づいて前記操向輪(1)を自動的に前記目標操
向角(θf)に操向操作する操向制御手段(102)とが設け
られた自動走行作業車の撮像式操向制御装置であって、
前記撮像手段(S1)が撮像してから次に撮像するまでに前
記車体(V)が走行する距離情報と、前記操向輪(1)の目標
操向角情報と、前記境界位置検出手段(100)の検出情報
とに基づいて、前記撮像手段(S1)が次に撮像する位置ま
で前記車体(V)が走行した時点における境界の位置を推
定する境界位置推定手段(103)が設けられ、前記目標操
向角判別手段(101)は、次の撮像位置における前記撮像
手段(S1)の撮像情報に基づいて前記境界位置検出手段(1
00)が検出した境界位置が、前記境界位置推定手段(102)
にて推定された境界位置に対して設定範囲以上ずれてい
る場合には、前記境界位置推定手段(102)にて推定され
た境界位置に基づいて前記目標操向角(θf)を判別する
ように構成されている自動走行作業車の撮像式操向制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320255A JPH0610774B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 自動走行作業車の撮像式操向制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320255A JPH0610774B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 自動走行作業車の撮像式操向制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161403A JPH01161403A (ja) | 1989-06-26 |
| JPH0610774B2 true JPH0610774B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=18119458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320255A Expired - Lifetime JPH0610774B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 自動走行作業車の撮像式操向制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610774B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106843230A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-13 | 上海思岚科技有限公司 | 应用于移动设备的虚拟墙系统及其实现方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3357749B2 (ja) | 1994-07-12 | 2002-12-16 | 本田技研工業株式会社 | 車両の走行路画像処理装置 |
| DE102008013808A1 (de) | 2008-03-12 | 2009-09-17 | Entwicklungsgesellschaft für Akustik (EfA) mit beschränkter Haftung | Herstellung von einem Halbzeug aus Flocken |
| US10727034B2 (en) | 2017-08-16 | 2020-07-28 | Sputtering Components, Inc. | Magnetic force release for sputtering sources with magnetic target materials |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62320255A patent/JPH0610774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106843230A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-13 | 上海思岚科技有限公司 | 应用于移动设备的虚拟墙系统及其实现方法 |
| WO2018171735A1 (zh) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 上海思岚科技有限公司 | 应用于移动设备的虚拟墙系统及其实现方法 |
| CN106843230B (zh) * | 2017-03-24 | 2019-11-19 | 上海思岚科技有限公司 | 应用于移动设备的虚拟墙系统及其实现方法 |
| US11275380B2 (en) | 2017-03-24 | 2022-03-15 | Shanghai Slamtec Co., Ltd. | Virtual wall system for mobile devices and implementation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01161403A (ja) | 1989-06-26 |
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