JPH082730Y2 - 収穫機の自動操向装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は作業地の状態を撮像することにより得られる
情報に基づき収穫機を自動操向せしめる収穫機の自動操
向装置に関する。

〔従来の技術〕 自動操向装置を装備した従来の作業機には、圃場に植
立した稲列を、該圃場の畦際に近い外周から順に刈取り
脱穀するために、機体を自動操向せしめる収穫機があ
る。

この一例として特開昭62-70916号に開示されている発
明がある。これは収穫機の機体に搭載した撮像手段によ
り未作業地と既作業地とを含む作業地を撮像し、これに
より得られた画像を２値化し、２値化画像情報を予めテ
ーブル化したハフ値（ρ、θ）を使用してハフ変換処理
することにより、前記既作業地と未作業地との境界を判
別し、この境界線に沿って収穫機を自動操向させる構成
となっている。

このような収穫機においては、作業地の既作業地と未
作業地との境界の判別を、穀稈の穂先を検出することに
よって行い、自動操向させる方法が用いられている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、撮像装置により得られる画像において
は、撮像対象物の大きさが機体からの距離の違いによっ
て異っており、機体の近傍では大きく、これから遠ざか
るに従って小さくなる。

即ち機体に搭載した撮像手段により未作業地と既作業
地とを含む境界域を撮像した場合、通常画像の下部では
機体近傍の像が位置し、画像の上方にゆくに従って、機
体より遠い地点の像が位置し、しかもこれらの像は前述
の如く撮像対象物の大きさが画像の下では大きく、上方
にゆくに従って小さくなる。言い換えれば単位画素に撮
り込まれている撮像対象の面積は画像の下方では狭く、
画像の上方にゆくに従って広くなる。

つまり、単位画素に撮像されている撮像対象の面積で
ある画像情報密度は画像の下方で低く、上方にゆくに従
って高くなり、同じ画像において、その場所によって画
像情報密度が異なることとなる。

これを穀稈の列条についてみると画像の下方では粗
く、上方では密となっているから、このように情報密度
が異なる画像について、例えばハフ変換を適用すべく画
素のサンプリングを行うとサンプリングデータに片寄り
が生じることとなる。ハフ変換においては画像からサン
プリングした各点（その座標を（x,y）とする）毎にこ
れをρ＝xcosθ＋ysinθの換算式によってρ−θ平面、
所謂パラメタ平面上のハフ曲線上に写像し、曲線の集中
した交点のρ，θ値から抽出すべき直線の方程式を得る
から、サンプリングデータに片寄りが生じていると正確
な直線方程式の抽出が難しくなるのである。

本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、同
一画像上の画像情報密度を均一化することによって、精
度が高い直線近似を行う収穫機の自動操向装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る収穫機の自動操向装置は、穀稈の列条を
撮像し、これにより得られる画像情報を操向情報として
用い、前記穀稈の列条に倣って自動操向する収穫機の自
動操向装置において、画像情報密度の高い領域では画像
情報密度が低くなるよう画像を拡大し、また画像情報密
度が低い領域では画像情報密度が高くなるようその画像
を縮小することで画像における画像情報密度を均一化す
る手段を具備することを特徴とする。

〔作用〕

本考案においては、画像情報密度の高い場合は画像情
報密度が低くなるようその画像を拡大し、また画像情報
密度が低い場合は画像情報密度が高くなるようその画像
を縮小することで画像における画像情報密度の均一化が
図れる。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本考案に係る収穫機である汎用コンバインの
側面図であり、第２図はその平面図である。

図において１は、左右一対の走行クローラ2,2（片側
のみ図示）の上側に搭載された機体であり、該機体１の
上部左側は前後方向全長に亘って脱穀部３が設置され、
また上部右側には、運転席10、穀稈タンク11及び図示し
ないエンジンが、設置されており、更に機体１の前側に
は、刈取部４が昇降自在に装着されている。

前記走行クローラ2,2は、図示しない主クラッチ，静
油圧式の無断変速機及び左右各列のサイドクラッチを介
して伝達される前記エンジンの駆動力により、左右同時
に又は各別に駆動され、機体１を前，後進又は旋回させ
る。

機体１の前進に伴い、前記刈取部４には、その前部に
設けた左右一対のデバイダ41,41間から穀物が導入さ
れ、該穀物は、刈取部４の上部に軸長方向を左右方向と
して軸支されたタインバ43付き掻込みリール42の回転に
より後方に引き倒されつつ、刈取部４の下部に配された
左右方向に反復移動する刈刃43により刈り取られる。ま
た、前記掻込みリール42はその軸端を回転自在に支承さ
れると共に刈刃43の後側に配設されたプラットホーム45
の両側壁に対して前後及び上下方向に移動可能に支持さ
れている。

前記デバイダ41,41の内側には一対の送信子及び受信
子を有する超音波センサを用いてなる穀稈検出センサ9,
9が装着してある。穀稈検出センサ9,9は、刈取部４にお
けるプラットホーム45の左右幅内に位置する植立した穀
稈のうち、デバイダ41に対して最も近い位置の穀稈Ｃに
向けて発信した超音波の反射音を受信器で受け、発信か
ら受信迄の時間の多少におり、デバイダ41の側方から機
体１の進行方向と略直角の横方向に位置する穀稈迄の検
出距離（LK）を検出し、また穀稈により超音波が遮られ
るのを利用して穀稈の有無を判別する。

一方、前記プラットホーム45の上側には、円柱状をな
しその周面に螺旋状の搬送板44aを形成してなる横搬送
オーガ44が軸長方向を左右方向として軸支されており、
刈刃43により刈り取られた穀物は、搬送板44aの作用に
より横搬送オーガ44の回転に応じて、プラットホーム45
上を横方向に搬送され、刈取部４の後部と前記脱穀部３
の前部とを連通するフィーダハウス５の前端開口部にお
いて、チェーンコンベア50に受け継がれ、該コンベア50
とフィーダハウス５の底板との間にて挾扼された状態で
後上方に搬送され、フィーダハウス５の後端開口部から
脱穀部３の扱室30内に導入されるようになっている。

扱室30には、円筒の周面に螺旋状をなしてダブルピッ
チのスクリュー及び多数の扱歯を突設してなる図示しな
い扱胴が、軸長方向を前後方向として軸支されており、
扱室30内に導入された穀物は、前記スクリューの作用に
よりスクリュー扱胴の回転に応じて後方に搬送されつ
つ、前記扱歯の作用により脱穀処理される。脱穀処理後
の扱ぎおろし物は、扱胴の下側に張設された受網33を通
過して、脱穀部３の下部に配設された揺動選別装置32上
に落下し、該装置32の揺動と、脱穀部３の最下部前側に
設置された唐箕装置34により起風され、第１図白抜矢符
にして示す如く送風される選別風との相乗作用により比
重選別される。即ち、前記扱ぎおろし物中の比較的比重
が大きい精粒は、選別風の上流側の下部に設けた図示し
ない１番樋上に落下し、これに連設した揚穀筒に搬送さ
れ、該揚穀筒を上向きに搬送され、前記穀物タンク11に
収納される。また穂切れ粒，枝梗付着粒等の２番物は、
１番樋よりも選別風の下流側に排泄された図示しない２
番樋上に落下して右方向に搬送され、これの右端に連設
した２番還元筒35内を前上方に向けて搬送され、扱室30
の最前部に再度導入されて再処理される。更に扱ぎおろ
し物中に含まれる藁屑，塵芥等の３番物は、前記選別風
により後方に吹き飛ばされ、前記扱胴の最後部から排出
される排藁等と共に、脱穀部３の最後部に下向きに開口
する３番口36から圃面上に排出される。

また、運転席10の後方には、前記穀物タンク11と連通
している排出筒37,37が配設されており、該排出筒37,37
は穀物タンク11内の穀粒を外部に排出するようになって
いる。

カラー情報を得るカラービデオカメラよりなる撮像装
置６は対称を検出するに際して、撮像画面が縦横の拡が
りを持つ二次元的な平面を有するエリアセンサであって
撮像素子にて感知された撮像画面の光学情報を電気信号
として出力できるものであり、運転席10の前上方にある
支柱の機体１の右端部に該機体１の進行方向に対して前
下方にそのレンズ部の中心を向けて取付けられている。

この撮像装置６はその視野内にて撮像された画像を後
述する画像処理部60へ出力する。

さて、第３図は制御系のブロック図であり、第４図は
画像処理部の構成を示すブロック図である。

図において100はマイクロプロセッサを用いてなる操
向制御部であり、該操向制御部100の入力ポートa₁には
画像処理部60の出力が与えられている。画像処理部60は
マイクロプロセッサを用いてなり、撮像装置６、NTSC方
式のビデオカメラ入力信号をこの画像処理部の画素毎に
赤色、緑色、青色の各色信号R,G,Bに分離するNTSCデコ
ーダからなるカメラ入力信号変換部601、画像信号よ
り、画像下部から画像上部へ向かうにつれて範囲が狭く
なる形状を有する画像領域を抽出する領域抽出部602、
該領域抽出部602により抽出された画像領域の上部を所
定量拡大し、画像領域全体の情報密度を均一化する情報
密度均一化部603、穂先の黄色成分を検出する所定の条
件式を用い、黄色成分量の大，小により情報密度が均一
化された画像情報を２値化する２値化演算部604、２値
化された画素のうち所定の画素間距離を有する画素を抽
出する画素抽出部605、抽出された画素により直線近似
を行うハフ変換部606の順に接続されている。

前記情報密度均一化部603、２値化演算部604、画素抽
出部605、ハフ変換部606は前記マイクロプロセッサによ
りその演算を行っており、ハフ変換部606の出力信号は
操向制御部100の入力ポートa₁に与えられ、また、入力
ポートa₂,a₃には穀稈検出センサ9,9の検出結果が夫々与
えられている。

入力ポートa₄には作業者による手動操作可能な位置に
配設され、自動操向を行う場合にオンされる自動操向ス
イッチ102が接続されており、該自動操向スイッチ102が
オンされた場合に入力ポートa₄はハイレベルに転じる。

一方、操向制御部100の出力ポートb₁は、操向制御部1
00の出力信号に応じてクローラ２の右側への前記エンジ
ンよりの動力伝達を行う右サイドクラッチ21を作動させ
る図示しない油圧切換弁の電磁ソレノイドに接続されて
おり、これと同様に出力ポートb₂は左サイドクラッチ22
を作動させる電磁ソレノイドに接続されており、操向制
御部100の出力信号に基づいて右サイドクラッチ21及び
左サイドクラッチ22の作動を行い、機体１の操向制御を
行う。

また、出力ポートb₃は前記エンジンより刈取部４へ動
力を伝達する刈取部駆動用クラッチ40の動作を行う図示
しない電磁ソレノイドに接続されており、入力ポートa₄
又はa₅がハイレベルなった場合に、即ち穀稈検出センサ
により穀稈の検出が行われた場合に刈取部４を駆動すべ
く刈取部駆動用クラッチ40の係合を行うようになってい
る。

操向制御部100、画像処理部60、穀稈検出センサ9,9、
自動操向スイッチ102は、いずれもエンジン始動用のキ
ースイッチ101を介して電源に接続されており、該スイ
ッチ101がオンされている場合にのみ夫々の動作を行う
ことができる。

次に、以上の如く構成された操向制御部100の動作内
容について説明する。

第５図は画像処理部60の自動操向に関する制御全体の
フローチャート、第６図（ａ）〜（ｃ）は画像処理部60
における画像の情報密度を均一化する方法を示す模式図
である。第６図において（ａ）は撮像装置６が撮像する
穀稈の列条Ａを有する圃面の平面図、（ｂ）は該圃面を
撮像した場合、領域抽出部602によって抽出される画像
領域を示す模式図、（ｃ）は領域抽出部602によって抽
出された画像領域の情報密度を情報密度均一化部603に
より均一化された画像を示す模式図である。

まずステップ１においては、前記撮像装置６によって
第６図（ａ）に示す如く穀稈の列条Ａが撮像されると、
画像処理部60は、前記撮像装置６の画像情報であるカメ
ラ入力信号を設定タイミング毎に取り込みカメラ入力信
号変換部601にて赤色信号，緑色信号，青色信号の各色
信号R,G,Bに分離する。

ステップ２では、領域抽出部602においてカメラ入力
信号変換部601より入力される画像より第６図（ｂ）に
示す如く、画像上において遠方の撮像データの抽出領域
は狭くし、近傍の撮像データの抽出領域は広くするよう
に抽出画像領域Ｂを抽出する。この場合、データを抽出
するサンプリング密度は、遠方の撮像データ即ち画像の
上部を高くし、近傍の撮像データ即ち画像の下部に向か
うにつれて徐々にサンプリング密度が低くなるように設
定する。

次に、ステップ３では、情報密度均一化部603におい
て前記領域抽出部602によって抽出された画像領域の情
報密度である前記サンプリング密度を全体に亘って均一
化すべく第６図（ｃ）に示す如く画像の上部を拡大す
る。なお、領域抽出部602におけるサンプリング密度の
設定は、情報密度均一化部603において画像を拡大し、
画像のサンプリング密度を均一化した結果、圃面を平面
視した場合の該圃面に対するサンプリング間隔が画像全
体において等しくなるように定める。

ステップ４では、情報密度均一化部603によって情報
密度を均一化された画像情報を、２値化演算部604にて
所定画素毎にサンプリングし、サンプリングされたデー
タの各色信号R,G,Bにより穂先の黄色成分を検出する所
定の条件式を用いて２値化する。

ステップ５では、ステップ４において所定範囲の画素
のうち前記条件式を満足し、穂先であると判断された画
素を画素抽出部605により抽出する。そしてステップ６
においてこれらの抽出された画素をハフ変換部606にお
いてハフ変換し、穂先の列条を直線近似する。

ステップ７では、ハフ変換部606においてハフ変換に
より直線近似されたデータを所定タイミング毎に操向制
御部100へ出力する。

操向制御部100では画像処理部60より与えられる直線
近似データに基づいて穀稈の穂先の列条に倣い機体１を
自動操向する。

なお、本実施例においては、遠方を撮像した画像領域
を拡大することによって画像情報の情報密度を均一化し
たが、これに限らず近傍を撮像した画像領域を縮小する
ことによって画像情報の情報密度を均一化しても良い。

〔考案の効果〕

以上詳述した如く本考案に係る収穫機の自動操向装置
においては、同一画像上の画像情報密度を均一化するこ
とにより直線近似の精度が高い等本考案は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであり、第１図は本
考案に係る収穫機の自動操向装置を搭載した汎用コンバ
インの側面図、第２図はその平面図、第３図は画像処理
部のブロック図、第４図は操向制御部のブロック図、第
５図は画像処理部の自動操向に関する制御のフローチャ
ート、第６図は画像処理部における画像の情報密度を均
一化する方法を示す模式図である。 １……機体、３……脱穀部、４……刈取部 60……画像処理部、602……領域抽出部 603……情報密度均一化部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】穀稈の列条を撮像し、これにより得られる
   画像情報を操向情報として用い、前記穀稈の列条に倣っ
   て自動操向する収穫機の自動操向装置において、 画像情報密度の高い領域では画像情報密度が低くなるよ
   う画像を拡大し、また画像情報密度が低い領域では画像
   情報密度が高くなるようその画像を縮小することで画像
   における画像情報密度を均一化する手段を具備すること
   を特徴とする収穫機の自動操向装置。