JPH09224417A - 作業車の補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像方向が変動した場合にも、処理済作業領
域の列方向と機体移動方向の各検出を適正・迅速に行
い、その処理済作業領域の列方向に対する走行状態を画
面表示し、処理済作業領域の列方向に沿って自動走行さ
せ、対地速度と走行速度との偏差（つまりスリップ）の
情報により作物を適正間隔で植付ける。 【解決手段】 撮像手段Ｓ１の撮像画像が画面鉛直方向
に沿う軸芯周りに回転された各回転位置において、機体
横幅方向に沿う画面座標軸の各位置における機体前後方
向に沿う画面座標軸全幅に亘っての処理済作業領域Ｔの
各存在量のうちの極大値が最大となる回転位置に対応す
る方向を処理済作業領域Ｔの列方向とし、上記処理済作
業領域の列方向に対応する回転位置において、設定移動
時間又は移動距離毎に連続して撮像された両撮像画像間
において、処理済作業領域Ｔの存在量分布が機体横幅方
向及び機体前後方向に沿う各画面座標軸方向へ移動した
各移動量に基づいて機体移動方向を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未処理作業地と、
処理済作業領域が未処理作業地との境界の長手方向に沿
って間隔を隔てる列状で、且つ、その処理済作業領域の
列が境界の長手方向と交差する方向に間隔を隔てて複数
列並ぶように形成されている処理済作業地との境界に沿
って走行する作業車に、機体横幅方向に並ぶ前記複数列
の処理済作業領域を機体前後方向の所定範囲に亘って捉
える画面にて撮像する撮像手段と、その撮像手段にて少
なくとも前記処理済作業領域を撮像した撮像画像情報に
基づいて前記処理済作業領域の列方向を検出する列方向
検出手段と、前記撮像手段にて少なくとも前記処理済作
業領域を撮像した撮像画像情報に基づいて機体移動方向
を検出する移動方向検出手段とが設けられた作業車の補
助装置に関し、さらに、上記検出された処理済作業領域
の列方向に対する機体移動方向の変位状態を表示する走
行状態表示と、処理済作業領域の列方向に沿って機体を
自動走行させるための走行制御と、処理済作業領域とし
ての作物を適正間隔で植付けるための植付け制御とを行
う作業車の補助装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記作業車の補助装置において、処理済
作業領域の列方向及び機体移動方向の検出では、例え
ば、植付け作業車（田植え機等）を既植作業地（処理済
作業地に相当）と未植作業地（未処理作業地に相当）と
の境界に沿って走行させながら、処理済作業領域として
の作物の苗を既植作業地に隣接させて設定間隔で植え付
ける際の制御情報として上記苗の列方向を検出するため
に、テレビカメラ等の撮像手段の撮像画面の所定方向
（例えば画面上下方向）を機体前後方向に一致するよう
に調整・固定した状態で、撮像画面内で各苗に対応して
抽出した画像領域をハフ変換等を利用した直線近似や曲
線近似処理にて結ぶようにして苗列の方向に対応する線
分を求めるとともに、この苗列方向と機体前後方向に対
応する画面方向との変位角によって、苗列方向に対する
機体移動方向の向きを検出するようにしていた（例え
ば、特開平６‐１４９３６２号公報参照）

【０００３】

【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（例えばハフ変換等）では、処理済作業領域に対
応する画像領域を構成する各画素について、他の画像領
域の画素とを結ぶように多数の直線を引きながら、それ
らの直線のうちで最も頻度の高いものを苗列の方向とし
て求める処理に長い時間がかかるために、作物列の方向
検出が迅速にできないという不具合があり、さらに、上
記従来技術では、予め撮像画面の所定方向（画面上下方
向等）が機体前後方向に一致するように撮像手段を機体
に取りつけた状態が保持されることを前提としている
が、例えば走行中の振動等によって撮像手段の機体への
取り付け機構が緩んで撮像方向が変動すると、苗列方向
の検出及び機体移動方向の検出が不正確になり、その結
果、機体を苗列方向に沿って適正な状態で走行させるこ
とができないという不具合があった。

【０００４】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、上記従来技術の不具合を解消す
べく、処理済作業領域の列方向を迅速に検出できるよう
にするとともに、例えば撮像手段の機体への取り付け機
構が緩んで撮像方向が変動した場合であっても、処理済
作業領域の列方向と機体移動方向の各検出を適正に行
い、その検出情報に基づいて機体移動方向の処理済作業
領域の列方向に対する走行状態を手動操縦している作業
者が判断できるように画面表示したり、処理済作業領域
の列方向に沿って機体を自動走行させるように走行制御
したり、あるいは、対地速度を検出してその対地速度と
走行装置の走行速度との偏差（つまりスリップの程度）
の情報を使って処理済作業領域としての作物を機体進行
方向に適正な植付け間隔で植付けできるようにすること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の構成によれ
ば、複数列の処理済作業領域が、未処理作業地と処理済
作業地との境界の長手方向に沿って間隔を隔て且つその
境界の長手方向と交差する方向に間隔を隔てて並ぶよう
に形成され、上記境界に沿って走行する作業車側の撮像
手段によって、その機体横幅方向に並ぶ複数列の処理済
作業領域を機体前後方向の所定範囲に亘って捉える画面
にて少なくともその複数列の処理済作業領域を撮像した
撮像画像を、画面鉛直方向に沿う軸芯周りに設定角度間
隔で回転させ、その設定角度間隔で回転された各回転位
置の撮像画像において、機体横幅方向に沿う画面座標軸
の各位置における機体前後方向に沿う画面座標軸全幅に
亘っての処理済作業領域の各存在量のうちの極大値を求
めて、上記各回転位置のうちで前記存在量の極大値が最
大となる回転位置に対応する方向を前記処理済作業領域
の列方向とし、さらに、上記撮像画像をこの処理済作業
領域の列方向に対応する位置に回転させた状態で設定移
動時間又は移動距離毎に連続して撮像した両撮像画像間
において、機体横幅方向に沿う画面座標軸の各位置にお
ける機体前後方向に沿う画面座標軸全幅に亘っての処理
済作業領域の存在量分布が機体横幅方向に沿う画面座標
軸方向へ移動した移動量と、機体前後方向に沿う画面座
標軸の各位置における機体横幅方向に沿う画面座標軸全
幅に亘っての処理済作業領域の存在量分布が機体前後方
向に沿う画面座標軸方向へ移動した移動量とを求めて、
この両移動量に基づいて機体移動方向を判別する。

【０００６】従って、機体横幅方向に沿う画面座標軸の
各位置毎に、画面内の処理済作業領域の情報を機体前後
方向の画面座標軸全幅に亘って加算して処理済作業領域
の存在量を求めて、その各存在量うちの極大値の判別及
びその各極大値のうちの最大値の判別という比較的簡単
な演算処理によって、処理済作業領域の列方向検出がで
きるので、従来のように（例えばハフ変換）、画面内の
処理済作業領域に対応する各画素同士を直線で結び、そ
の多数の直線のうちで最も確度の高いものを判別すると
いうような複雑な画像処理が不要となって、処理済作業
領域の方向検出が迅速にでき、同時に、機体の移動に伴
って上記処理済作業領域の存在量の機体横幅方向に沿う
画面座標軸方向での分布と機体前後方向に沿う画面座標
軸方向での分布とが各画面座標軸方向へ移動した移動量
から機体移動方向を判別するので、従来のように、機体
前後方向と一致させた撮像画面内での処理済作業領域の
並び方向を判別して機体移動方向を判別するものでは、
例えば撮像手段の機体への取り付け機構が緩んで撮像方
向が変動した場合には、機体移動方向を適正に検出でき
ないのに比べて、そのような場合でも機体移動方向の検
出が適正にできる作業車の補助装置が得られる。

【０００７】請求項２の構成によれば、請求項１におい
て、間隔を隔てて列状に並ぶ処理済作業領域を含む作業
地を斜め下向きに撮像した撮像手段の撮像画像が、鉛直
下向きに撮像した状態の画像に変換され、その変換後の
撮像画像情報に基づいて処理済作業領域の列方向及び機
体移動方向が検出される。

【０００８】従って、作業地を斜め下向きに撮像する場
合の画像歪みを補正して画像処理を適正に行いながら、
作業地を斜め下向きに撮像することで鉛直下向きの撮像
画像に比べてより広い範囲の処理済作業領域の画像情報
を得て、その多くの処理済作業領域の情報に基づいて処
理済作業領域の列方向及び機体移動方向の各検出の確度
を高めることができ、もって、請求項１の構成の好適な
手段が得られる。

【０００９】請求項３の構成によれば、請求項１又は２
において、処理済作業領域の列方向に対する機体移動方
向の変位を示す画像と、撮像画像とが、画像表示手段の
同一画面上に表示される。

【００１０】従って、例えば作業車を手動で操縦する作
業者が、実際の作業地の状態を肉眼で見て処理済作業領
域の列方向に対する機体移動方向の変位状態を判断する
のに比べて、表示画面上において作業地の撮像画像に重
ねて表示された上記変位の画像から容易且つ的確に走行
状態を判断できて、機体を上記境界に沿って適切な状態
で走行するように手動操向させる際に好適な作業車の走
行状態表示が可能となり、もって、請求項１又は２の構
成の好適な手段が得られる。

【００１１】請求項４の構成によれば、請求項１、２又
は３において、処理済作業領域の列方向に対する機体移
動方向の変位情報に基づいてその変位を零にするように
走行装置が自動的に操向操作されて、作業車が上記処理
済作業領域の列方向つまり未処理作業地と処理済作業地
との境界に沿って走行する。

【００１２】従って、例えば、作業者が手動の操向操作
にて機体を境界に沿って走行させている場合に、例えば
他の作業（植付け作業車における苗補給等）を行うため
に操縦用のハンドル等から一時的に手を放しても、機体
は境界に沿って自動走行することになり、もって、作業
性に優れた請求項１、２又は３の構成の好適な手段が得
られる。

【００１３】請求項５の構成によれば、請求項１、２、
３又は４において、機体進行方向に設定植付け間隔を隔
て且つ機体横幅方向に設定植付け幅を隔てる状態で、処
理済作業領域を形成するように、走行装置の走行速度に
比例する設定植付け速度で植付け装置を作動させて複数
個の作物が植え付けられた未処理作業地としての未植作
業地が、設定移動時間毎又は移動距離毎に撮像され、そ
の連続して撮像した両画像間において、上記作物の存在
量分布の機体横幅方向に沿う画面座標軸方向及び機体前
後方向に沿う画面座標軸方向での各移動量に基づいて対
地速度が求められ、走行装置の走行速度が上記対地速度
よりも速い場合には、上記設定植付け速度を減速側に補
正し、走行速度が対地速度よりも遅い場合には上記設定
植付け速度を増速側に補正する。

【００１４】従って、上記移動方向検出における画像処
理の構成をそのまま利用しながら、機体の対地速度を検
出してその対地速度と走行装置の走行速度との偏差つま
りスリップ量を判断して、その偏差に応じて作物の植付
け速度を制御することで、作物を機体進行方向に適正な
植付け間隔で植付けることができ、もって、請求項１、
２、３又は４の構成の好適な手段が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の作業車の補助装置
を、圃場内を走行しながら作物の植付け作業を行う植付
け作業車に適用した場合について、図面に基づいて説明
する。

【００１６】図１及び図２に示すように、操向操作自在
な走行装置としての前輪１Ｆ及び後輪１Ｒを備えた作業
車Ｖの機体後部側に、作物としての苗Ｔを圃場に植え付
ける植付け装置２が昇降自在に設けられ、作業車Ｖは、
未植作業地（未処理作業地に相当）と既植作業地（処理
済作業地に相当）との境界Ｌに沿って走行しながら、そ
の未植作業地に対して、機体進行方向に設定植付け間隔
を隔て、且つ、機体横幅方向に設定植付け幅を隔てる状
態で複数個の苗Ｔを植え付けて、その複数個の苗Ｔを処
理済作業領域として形成する植付け作業車に構成されて
いる。つまり、複数個の苗Ｔが上記境界Ｌの長手方向に
沿って間隔を隔てる列状で、且つ、その苗Ｔの列が境界
Ｌの長手方向と交差する方向に間隔を隔てて複数列並ぶ
ように形成される。

【００１７】作業車Ｖの機体前部側に、既植作業地と未
植作業地との境界箇所に撮像方向を向けて、機体横幅方
向に並ぶ前記複数列の苗Ｔを機体前後方向の所定範囲に
亘って捉える画面Ａにて撮像する撮像手段としてのテレ
ビカメラＳ１が設けられ、このテレビカメラＳ１は、作
業地を斜め下向きに撮像する状態で、機体横外側方に向
かって突出された支持部材４の先端部に取り付けられて
いる。又、テレビカメラＳ１の撮像画像をその画面鉛直
方向に沿う軸芯周りに設定角度間隔で回転させる画像回
転手段として、テレビカメラＳ１の撮像面をその撮像方
向に沿う軸芯周りに回転させる画像回転用モータ１８
（図４参照）及び図示しない回転機構が設けられてい
る。

【００１８】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、作業者が、後述のテレビモ
ニター１３の表示画面を見ながら作業車Ｖを手動操向さ
せたり、あるいは、上記苗列の方向に対する機体前後方
向の変位情報に基づいて作業車Ｖが自動的に操向制御さ
れる。尚、作業車Ｖは、一行程走行する毎に圃場に対す
る走行方向が反転して、作業車Ｖに対する苗Ｔの位置が
左右反転することから、前記テレビカメラＳ１は、作業
車Ｖの左右夫々に各一個が設けられ、使用する側のテレ
ビカメラＳ１を後述のように切り換え制御する。図１で
は、苗Ｔの位置が作業車Ｖの左側であり、左側のテレビ
カメラＳ１の撮像情報が使われる。

【００１９】前記作業車Ｖの構成について説明すれば、
図３に示すように、エンジンＥの出力が変速装置５を介
して前輪１Ｆ及び後輪１Ｒの夫々に伝達され、変速装置
５の変速操作状態を検出する変速状態検出用ポテンショ
メータＲ３と、変速装置５を変速操作するための変速用
電動モータ６及び手動変速用のアクセルペダル１７とが
設けられている。変速装置５の出力回転数に基づいて走
行距離及び走行速度を検出するための速度センサＳ２が
設けられ、この速度センサＳ２によって、前後輪１Ｆ，
１Ｒの走行速度を検出する走行速度検出手段が構成され
る。

【００２０】前輪１Ｆ及び後輪１Ｒが、夫々油圧シリン
ダ７Ｆ，７Ｒによって各別にステアリング操作されるよ
うに構成され、前後輪１Ｆ，１Ｒのステアリング角度を
検出するステアリング角検出用ポテンショメータＲ１，
Ｒ２と、手動操縦用のハンドル１６と、そのハンドル１
６の操作角を検出するハンドル操作角検出用ポテンショ
メータＲ０と、検出ステアリング角が目標ステアリング
角になるように油圧シリンダ７Ｆ，７Ｒを作動させる電
磁操作式の制御弁８Ｆ，８Ｒとが設けられている。尚、
前後輪１Ｆ，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、前後輪１Ｆ，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、前輪１Ｆのみを
操向する２輪ステアリング形式の三種類のステアリング
形式を、図示しない切換スイッチによって選択使用でき
るようになっている。但し、各作業行程に沿って自動走
行する時は、２輪ステアリング形式が選択される。

【００２１】又、前記変速装置５の出力は、植付け速度
調整用の植付け変速装置１９を介して前記植付け装置２
に伝達され、図示しない植付け爪を回転させて植付け動
作を行うロータリー式の植付け機構に対して植付け用の
動力として供給されている。植付け変速装置１９は、い
わゆるベルト変速式の無段変速装置にて構成され、植付
変速モータ１９ａを備えている。

【００２２】マイクロコンピュータ利用の制御装置１２
が設けられ、この制御装置１２に、前記ステアリング角
検出用ポテンショメータＲ１，Ｒ２、ハンドル操作角検
出用ポテンショメータＲ０、変速状態検出用ポテンショ
メータＲ３、距離センサＳ２、及び、自動走行モードを
起動する自動走行スイッチ１５からの各信号が入力さ
れ、制御装置１２からは、前記変速用電動モータ６、植
付変速モータ１９ａ、及び、制御弁８Ｆ，８Ｒに対する
駆動信号が出力されている。そして、制御装置１２は、
自動走行スイッチ１５がオンした自動走行モードでは、
変速装置５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用電動モータ６を駆動し、且
つ、前後輪１Ｆ，１Ｒが設定操舵角になるように制御弁
８Ｆ，８Ｒを駆動し、また、自動走行スイッチ１５がオ
フした手動走行モードでは、前後輪１Ｆ，１Ｒがハンド
ル１６にて指示された操作角になるように制御弁８Ｆ，
８Ｒを駆動する。尚、手動走行モードでは、上記アクセ
ルペダル１７を作業者が操作して変速させる。

【００２３】図４に示すように、圃場面における苗Ｔ等
から反射光は、水面等からの直接反射光が入射しないよ
うにするための偏光フィルタ及び可視光の入射を阻止す
るための可視光カットフィルタからなる光フィルタ１４
を透過した後、前記テレビカメラＳ１に入射している。
つまり、テレビカメラＳ１からは、圃場面における苗Ｔ
等についての赤外光による赤外画像がアナログ画像情報
として得られる（図１４（イ）参照）。尚、この画像
は、テレビカメラＳ１が圃場の前方側を斜め下向きに撮
像しているために、遠方側の画像ほど距離が縮んで見え
ている。

【００２４】次に、前記テレビカメラＳ１の撮像情報を
処理して苗Ｔの列方向、機体移動方向及び対地速度を検
出するための画像処理手段（図３、図４のＧ）について
説明する。テレビカメラＳ１からのアナログ画像信号を
処理して苗Ｔに対応する苗領域Ｔａの２値化された情報
であるデジタル画像信号（図１４（ロ）参照）を出力す
るビデオ信号処理部９と、そのデジタル画像信号を予め
設定された画素密度（例えば３２×３２画素／１画面）
に対応した画像データとして記憶する画像メモリ１１
と、画像メモリ１１内の画像データを処理して、遠方側
の画像ほど距離が縮んでいる画像の歪みを補正した画像
に変換しながら上記苗Ｔの列方向、機体移動方向及び対
地速度を求めるとともに、ビデオ信号処理部９に対して
左右のテレビカメラＳ１の切換や画像取り込み信号等の
制御信号を出力する画像処理部１０とが設けられてい
る。又、この画像処理部１０からは、前記画像回転用モ
ータ１８に対する駆動信号が出力されるとともに、前記
テレビカメラＳ１の撮像面の撮像方向に沿う軸芯周りの
回転角を検出する画像回転角検出用ポテンショメータＲ
４の検出情報が入力されている。

【００２５】以上より、ビデオ信号処理部９、画像処理
部１０、及び画像メモリ１１を利用して、前記テレビカ
メラＳ１にて少なくとも複数個の苗Ｔを撮像した撮像画
像情報に基づいて、苗Ｔの列方向を検出する列方向検出
手段１０３と、機体移動方向を検出する移動方向検出手
段１０１と、対地速度検出手段１０５の夫々が構成され
る。具体的には、撮像画面内において複数個の苗Ｔ夫々
の画像領域に対応する複数個の苗領域Ｔａを抽出して、
この苗領域Ｔａの情報を処理することになる。又、画像
処理部１０及び画像メモリ１１を利用して、前記テレビ
カメラＳ１の撮像画像を鉛直下向きに撮像した状態の画
像に変換する画像変換手段１０４が構成される。

【００２６】具体的には、前記列方向検出手段１０３
は、画像回転用モータ１８によって設定角度間隔で回転
された各回転位置の撮像画像において、機体横幅方向に
沿う画面座標軸の各位置における機体前後方向に沿う画
面座標軸全幅に亘っての前記苗Ｔ（苗領域Ｔａ）の各存
在量のうちの極大値を求め、前記各回転位置のうちで前
記存在量の極大値が最大となる回転位置に対応する方向
を前記苗Ｔの列方向とするように構成されている。

【００２７】又、前記移動方向検出手段１０１は、前記
列方向検出手段１０３にて検出された前記苗Ｔの列方向
に対応する回転位置に前記画像回転用モータ１８を作動
させた状態で、設定移動距離毎に連続して撮像された両
撮像画像間において、機体横幅方向に沿う画面座標軸の
各位置における機体前後方向に沿う画面座標軸全幅に亘
っての苗Ｔ（苗領域Ｔａ）の存在量分布が機体横幅方向
に沿う画面座標軸方向へ移動した移動量、及び、機体前
後方向に沿う画面座標軸の各位置における機体横幅方向
に沿う画面座標軸全幅に亘っての苗Ｔ（苗領域Ｔａ）の
存在量分布が機体前後方向に沿う画面座標軸方向へ移動
した移動量に基づいて機体移動方向を判別するように構
成されている。ここで、上記設定移動距離は、後述の図
１５に示すように、苗Ｔのｘｙ各方向での存在量分布を
示す波形Ｇｈ，Ｇｖが機体移動に伴って移動したとき
に、その移動量が隣接する苗Ｔの間隔（ｘｙ各方向での
間隔）よりも小さい状態になるように設定され、又、移
動距離は、前記速度センサＳ２による走行速度の情報と
時間情報とから判断される。

【００２８】又、前記対地速度検出手段１０５は、前記
列方向検出手段１０３にて検出された前記苗Ｔの列方向
に対応する回転位置に前記画像回転用モータ１８を作動
させた状態で、前記設定移動距離毎に連続して撮像され
た両撮像画像間における、前記苗Ｔ（苗領域Ｔａ）の存
在量分布の機体横幅方向に沿う画面座標軸方向及び機体
前後方向に沿う画面座標軸方向での各移動量に基づいて
対地速度を検出するように構成されている。

【００２９】又、画像処理部１０は、前記求めた苗Ｔの
列方向に対する機体前後方向の変位（角度ずれθｓ）を
判別して、その判別情報を前記制御装置１２に出力する
とともに、液晶パネル等にて構成されたテレビモニター
１３を表示駆動している。つまり、このテレビモニター
１３が、前記列方向検出手段１０３にて求めた苗Ｔの列
方向Ｌに対する移動方向検出手段１０１にて求めた機体
移動方向Ｌｉの変位を示す画像及びテレビカメラＳ１の
撮像画像を同一画面上に表示する画像表示手段に対応
し、画像処理部１０を利用して、上記テレビモニター１
３を表示作動させる表示制御手段１０２が構成されてい
る（図１６参照）。

【００３０】又、前記制御装置１２を利用して、前記列
方向検出手段１０３にて求めた苗Ｔの列方向に対する移
動方向検出手段１０１にて求めた機体移動方向の変位情
報に基づいて、作業車Ｖが苗Ｔの列方向に沿って走行す
るように、前後輪１Ｆ，１Ｒを操向制御する走行制御手
段１００が構成されている。つまり、前記角度ずれθｓ
が零になるように制御される。

【００３１】又、前記制御装置１２を利用して、苗Ｔが
機体進行方向に前記設定植付け間隔を隔てるように、前
後輪１Ｆ，１Ｒの走行速度に比例する設定植付け速度で
前記植付け装置２を作動させる植付け制御手段１０６と
が構成されている。具体的には、植付け制御手段１０６
は、前記速度センサＳ２及び前記対地速度検出手段１０
５の検出情報に基づいて、走行速度が対地速度よりも速
い場合には前記設定植付け速度を減速側に補正し、逆
に、走行速度が対地速度よりも遅い場合には前記設定植
付け速度を増速側に補正するように構成されている。

【００３２】次に、図５〜図９及び図１２〜図１３に示
すフローチャートに基づいて、前記制御装置１２及び画
像処理手段Ｇの制御作動を説明しながら、その具体構成
について詳述する。制御がスタートすると、メインフロ
ー（図５）では、テレビカメラＳ１の情報に基づく苗列
検出処理と、移動方向及び対地速度の検出処理を行い、
次に、走行モードを判断して、手動走行モードでは走行
状態表示処理を行い、自動走行モードでは前記変位（角
度ずれθｓ）情報に基づく自動走行のための方向制御処
理を行い、さらに、植付け変速制御処理を行う。

【００３３】苗列検出処理（図６）では、先ず、テレビ
カメラＳ１の撮像方向軸芯周りの回転角ａｎｇを、図１
１に示すように、機体前後方向を０基準としたときの最
大角度ａｎｇ ｍａｘだけ一方側（マイナス側とする）
に回転させた初期角度（−ａｎｇ ｍａｘ）に設定して
から、テレビカメラＳ１の撮像画像を取り込み（図１４
（イ））、この画像に対して、ノイズ除去のためのフィ
ルタ処理と、設定閾値で２値化して苗Ｔに対応する苗領
域Ｔａを抽出する処理と、図１４（ロ）に示すような微
小な偽の苗領域Ｔａ’を除去するための縮体・膨張処理
を行い、さらに、前記遠近補正処理を行って、図１４
（ハ）に示す苗領域Ｔａ画像（苗領域Ｔａの画素は１、
それ以外は０の画素値である）を得る。尚、図では、３
列状態で１５個の苗領域Ｔａ１〜１５が抽出されてい
る。

【００３４】次に、画面内の全画素について、図１０に
示すように、機体横幅方向に対応する画面左右（ｘ軸）
及び機体前後方向に対応する画面上下（ｙ軸）の両方向
で画素値を度数として積算して、苗領域Ｔａのｘ方向各
位置での存在量（図１４（ハ）の波形Ｇｈで示す）及び
ｙ方向各位置での存在量（図１４（ハ）の波形Ｇｖで示
す）を求めるためのＸＹ投影処理（図７）と、それら各
存在量のうちのｘ軸方向での最大度数及びｙ軸方向の最
大度数を夫々求める最大度数検出処理（図８）とを行
い、そのｘ軸方向での最大度数を回転角ａｎｇにおける
ｘ軸方向の極大値Ｘｍａｘ〔ａｎｇ〕とし、ｙ軸方向で
の最大度数を回転角ａｎｇにおけるｙ軸方向で極大値Ｙ
ｍａｘ〔ａｎｇ〕として求める。

【００３５】次に、図１１に示すように、テレビカメラ
Ｓ１の回転角ａｎｇをプラス側の最大角度（＋ａｎｇ
ｍａｘ）に達するまで設定角度（ａｎｇ ｓｔｅｐ）づ
つ増加させながら、各回転角ａｎｇにおいて、上記撮像
画像の取り込みから、ｘｙ各軸方向での極大値Ｘｍａｘ
〔ａｎｇ〕，Ｙｍａｘ〔ａｎｇ〕を求めるフローまでを
繰り返す。そして、最後に、各回転角ａｎｇにおける極
大値Ｘｍａｘ〔ａｎｇ〕のうちの最大値を判別して、そ
の最大値に対応する上記回転角ａｎｇの方向を苗Ｔの植
付け方向（列方向）とする植え付け方向検出処理（図
９）を行う。つまり、この極大値Ｘｍａｘ〔ａｎｇ〕が
最大になる回転角ａｎｇの位置では、図１４（ニ）に示
すように、画面内の複数個の苗領域Ｔａがｘｙ各方向に
沿って整列する状態になり、そのｘｙ各方向での存在量
の波形Ｇｈ，Ｇｖに、苗Ｔが存在するピーク位置（存在
量最大）と苗Ｔが存在しない位置（存在量最小）とが最
大のコントラストで表示されることになる。

【００３６】ＸＹ投影処理（図７）では、積算用レジス
ターＸｄｅｇ〔ｘ〕及びＹｄｅｇ〔ｙ〕の値をクリアし
てから、図１０に示すように、画面の左上端の座標軸の
原点（０，０）に位置する画素から出発して、先ず、ｙ
＝０のｘ軸に沿うライン上の画素（ｘ＝０〜３１〔ｘ
ｍａｘ〕）の値ｄａｔａを画面左端から右端に向かって
順次調べて、画素値が１であれば、その画素のｘ座標値
に対応する積算用レジスターＸｄｅｇ〔ｘ〕及びそのｙ
座標値（ｙ＝０）に対応する積算用レジスターＹｄｅｇ

〔０〕の各値を１つ加算し、画素値が０であれば、上記
積算は行わない。以下、同様にして、ｙ＝１〜３１〔ｙ
ｍａｘ〕の各ｘ軸に沿うライン上の画素の値ｄａｔａ
を画面左端から右端に向かって順次調べて、画素値が１
である場合だけ、その画素のｘ座標値に対応する積算用
レジスターＸｄｅｇ〔ｘ〕及びそのｙ座標値に対応する
積算用レジスターＹｄｅｇ〔ｙ〕の各値を１つ加算する
処理を繰り返す。

【００３７】最大度数検出処理（図８）では、最大度数
用レジスターＸｍａｘ及びＹｍａｘの値をクリアしてか
ら、先ず、ｘ方向での前記積算用レジスターＸｄｅｇ
〔ｘ〕の各値をｘ＝０から３１〔ｘ ｍａｘ〕まで、ｘ
方向での最大度数用レジスターＸｍａｘの値と順次比較
して、Ｘｄｅｇ〔ｘ〕の値がＸｍａｘの値よりも大きい
場合だけ、その積算用レジスターＸｄｅｇ〔ｘ〕の値で
最大度数用レジスターＸｍａｘの値を置き換える。次
に、上記と同様にして、ｙ方向での前記積算用レジスタ
ーＹｄｅｇ〔ｙ〕の各値をｙ＝０から３１〔ｙ ｍａ
ｘ〕まで、ｙ方向での最大度数用レジスターＹｍａｘの
値と順次比較して、Ｙｄｅｇ〔ｙ〕の値がＹｍａｘの値
よりも大きい場合だけ、その積算用レジスターＹｄｅｇ
〔ｙ〕の値で最大度数用レジスターＹｍａｘの値を置き
換える。尚、上記各最大度数用レジスターＸｍａｘ及び
Ｙｍａｘの最終の値が、夫々その回転角ａｎｇにおける
前記極大値Ｘｍａｘ〔ａｎｇ〕及びＹｍａｘ〔ａｎｇ〕
に相当する。

【００３８】植え付け方向検出処理（図９）では、最大
値レジスターＭＡＸ、及び、最大値のときの回転角記憶
用の回転角レジスターｍａｘ ａｎｇの各値をクリア
し、回転角ａｎｇをマイナス側の最大角度（−ａｎｇ
ｍａｘ）に設定してから、各設定回転角度位置での前記
ｘ軸方向での極大値Ｘｍａｘ〔ａｎｇ〕を上記最大値レ
ジスターＭＡＸの値と順次比較して、極大値Ｘｍａｘ
〔ａｎｇ〕の値が最大値レジスターＭＡＸの値よりも大
きい場合だけ、その極大値Ｘｍａｘ〔ａｎｇ〕の値で最
大値レジスターＭＡＸの値を置き換えるとともに、その
ときの回転角ａｎｇの値を回転角レジスターｍａｘ ａ
ｎｇに記憶する処理を、回転角ａｎｇがプラス側の最大
角度（＋ａｎｇ ｍａｘ）になるまで繰り返す。そし
て、最後に回転角レジスターｍａｘ ａｎｇに記憶され
ている回転角ａｎｇの方向を、苗Ｔの植付け方向（列方
向）とする。

【００３９】移動方向検出及び対地速度検出処理（図１
２）では、図１５に示すように、テレビカメラＳ１の撮
像方向軸芯周りの回転角ａｎｇを画面上下方向（ｙ方
向）が上記苗Ｔの植付け方向（列方向）に一致するよう
に固定した状態で、設定距離を走行する毎にテレビカメ
ラＳ１の撮像画像を取り込み、この連続する画像（以
下、先に取り込んだ画像ｇ１に１、後で取り込んだ画像
ｇ２に２を付記して区別する）に対して、前記苗列検出
処理と同様に、フィルタ処理、２値化処理、微小領域除
去処理、遠近補正処理、及びＸＹ投影処理を行う。そし
て、上記ＸＹ投影処理にて得られたｘｙ各座標軸方向の
積算用レジスターＸｄｅｇ１〔ｘ〕，Ｘｄｅｇ２〔ｘ〕
（ｘ＝０〜３１）、及びＹｄｅｇ１〔ｙ〕，Ｙｄｅｇ２
〔ｙ〕（ｙ＝０〜３１）の値を使ってｘｙ各座標軸方向
に離間距離を変えながら相関度を計算して、その相関度
が最大となる離間距離によって、連続する両画像間にお
けるｘｙ各座標軸方向での存在量分布（波形Ｇｈ，Ｇ
ｖ）の移動量つまりずれ量を求めるずれ検出処理を行
い、そのずれ量に基づいて、機体の移動方向と対地速度
とを判別する。

【００４０】上記ずれ検出処理（図１３）では、先ず、
上記ｘｙ各方向での離間距離ｄｘ，ｄｙと、ｘｙ各方向
での相関度の最大値を記憶するための最大値レジスター
ＸＭＡＸ，ＹＭＡＸと、相関度が最大のときの上記離間
距離ｄｘ，ｄｙを記憶する離間距離レジスターΔＸｄｅ
ｇ，ΔＹｄｅｇの各値をクリアしてから、ｘ方向におい
て離間距離ｄｘの条件で積算用レジスターＸｄｅｇ１
〔ｘ〕とＸｄｅｇ２〔ｘ＋ｄｘ〕（ｘ＝０〜３１）との
間の相関度Ｘｉｎｔを計算して、その相関度Ｘｉｎｔが
最大値レジスターＸＭＡＸの値よりも大きい場合だけ、
その相関度Ｘｉｎｔの値で最大値レジスターＸＭＡＸの
値を置き換えるとともに、そのときの離間距離ｄｘの値
を離間距離レジスターΔＸｄｅｇに記憶し、離間距離ｄ
ｘの値を１増加させる。同様に、ｙ方向において離間距
離ｄｙの条件で積算用レジスターＹｄｅｇ１〔ｙ〕とＹ
ｄｅｇ２〔ｙ＋ｄｙ〕（ｙ＝０〜３１）との間の相関度
Ｙｉｎｔを計算して、その相関度Ｙｉｎｔが最大値レジ
スターＹＭＡＸの値よりも大きい場合だけ、その相関度
Ｙｉｎｔの値で最大値レジスターＹＭＡＸの値を置き換
えるとともに、そのときの離間距離ｄｙの値を離間距離
レジスターΔＹｄｅｇに記憶し、離間距離ｄｙの値を１
増加させる。そして、上記のｘｙ両方向での処理を、各
離間距離ｄｘ，ｄｙが設定最大離間距離ｍａｘｄｘ，ｍ
ａｘｄｙに達するまで繰り返す。そして、最後に各離間
距離レジスターΔＸｄｅｇ，ΔＹｄｅｇに記憶されてい
る距離ｄｘ，ｄｙの値が、画面横方向及び縦方向での機
体の移動に伴う苗Ｔの移動量を示す。

【００４１】そして、上記ｘｙ各方向での移動量を示す
距離ｄｘ，ｄｙを二次元の各ベクトル成分としてベクト
ル合成して機体移動方向を判別し、さらに、テレビカメ
ラＳ１の画面と実際の地表面との倍率が判っているの
で、画面内でベクトル合成して求めた移動距離に上記倍
率を掛けて地表面での走行距離が求まり、その走行距離
を撮像時間間隔で割って対地速度が判別されることにな
る。

【００４２】次に、植付け変速制御（図１７）では、走
行速度から対地速度を引き、その速度差Δｖが不感帯内
であればそのままフローを終え、速度差Δｖが不感帯外
であってプラスの場合には、植付け速度を減速側に補正
し、速度差Δｖが不感帯外であってマイナスの場合に
は、植付け速度を増速側に補正する。

【００４３】そして、図１６に示すように、前記テレビ
モニター１３の画面に、上記求めた苗Ｔの列方向に対応
する直線Ｌｎと、機体の移動方向に対応する直線Ｌｉを
表示し、さらに、その両線がなす角度を、苗Ｔの列方向
に対する機体移動方向の変位（角度ずれθｓ）として示
す。

【００４４】一方、作業車Ｖを苗列の方向に沿うように
方向制御して自動走行させる場合には、前記傾き角θｓ
を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。尚、作業車Ｖが作業行程の終端部に
達したか否かは、撮像画面内での苗領域Ｔａの画素の積
算値が設定値以下になったときに、苗Ｔが存在しない行
程終端部に達したと判断し、自動停止する。

【００４５】〔別実施形態〕上記実施形態では、処理済
作業領域（苗Ｔ）の列方向を求めるのに、機体横幅方向
に沿う画面座標軸の各位置における苗Ｔの存在量のみを
使ったが、機体横幅方向及び機体前後方向の各方向に沿
う画面座標軸の各位置における苗Ｔの存在量を使うよう
にしてもよい。つまり、この場合は、前記列方向検出手
段１０３は、画像回転手段（つまり画像回転用モータ１
８）によって設定角度間隔で回転された各回転位置の撮
像画像において、機体横幅方向に沿う画面座標軸の各位
置における機体前後方向に沿う画面座標軸全幅に亘って
の苗Ｔの各存在量のうちの極大値、及び、機体前後方向
に沿う画面座標軸の各位置における機体横幅方向に沿う
画面座標軸全幅に亘っての苗Ｔの各存在量のうちの極大
値を夫々求め、前記各回転位置のうちで前記両極大値が
最大となる回転位置に対応する方向（例えば、その平均
の方向）を前記苗Ｔの列方向として求める。

【００４６】上記実施形態では、撮像手段としてテレビ
カメラＳ１を用いて可視光をカットした赤外線による撮
像画像を得て、その赤外線画像を２値化して作物（苗
Ｔ）に対応する画像領域Ｔａを抽出するようにしたが、
例えば、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画像情報を出力する
カラー式のテレビカメラを用い、そのカラー画像におい
て作物と背景（泥田）との色の違いによって作物に対応
する画像領域Ｔａを抽出し、それに基づいて、方向検出
等の各処理を行うようにしてもよい。

【００４７】上記実施形態では、撮像手段（テレビカメ
ラＳ１）が、境界付近の処理済作業領域（苗Ｔ）と未処
理作業地とを含む範囲を撮像しているが、境界よりも処
理済作業地内において処理済作業領域（苗Ｔ）のみを撮
像してもよい。

【００４８】上記実施形態では、撮像手段（テレビカメ
ラＳ１）を設定移動距離毎に撮像作動させたが、例えば
速度センサＳ２の検出情報から得られる走行速度の情報
を使って上記設定移動距離に相当する設定移動時間を判
別して、その設定移動時間毎に撮像作動させるようにし
てもよい。

【００４９】上記実施形態では、撮像手段（テレビカメ
ラＳ１）が、作業地を斜め下向きに撮像するようにした
が、鉛直下向きに撮像するようにしてもよい。この場合
には、遠近歪みを補正する処理が不要になる。

【００５０】上記実施形態では、作業車が植付け作業車
であって、未処理作業地としての未植作業地に対して複
数個の作物Ｔを列状に植え付けて処理済作業領域を形成
する場合を例示したが、これ以外に、例えば、上記作物
Ｔに対して肥料である薬剤等を散布する薬剤散布車等の
他の農作業車であってもよい。

【００５１】上記実施形態では、手動操向用の情報とし
て画像表示手段１３に表示され、又、自動走行用の操向
制御情報として使用される変位情報を、処理済作業領域
（苗Ｔ）の方向に対する機体移動方向の角度ずれθｓと
して求めたが、角度ずれとともに、例えば境界Ｌに位置
する処理済作業領域（苗Ｔｎ）に対する機体横幅方向で
の位置ずれを求めるようにしてもよい。尚、上記変位情
報（角度ずれθｓ）等を車体側で表示させずに、例えば
遠隔操縦するためのリモコン装置に表示させて、地上側
の作業者がその画面を見て手動操向操作するようにして
もよい。

【００５２】走行装置は、上記実施形態のような車輪式
の走行装置以外に、例えばクローラ走行装置等であって
もよい。

【００５３】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】植付け作業車の概略平面図

【図２】同概略側面図

【図３】制御構成のブロック図

【図４】制御構成のブロック図

【図５】制御全体のフローチャート

【図６】列方向検出処理のフローチャート

【図７】列方向検出処理のフローチャート

【図８】列方向検出処理のフローチャート

【図９】列方向検出処理のフローチャート

【図１０】列方向検出の画像処理の説明図

【図１１】列方向検出の画像処理の説明図

【図１２】移動方向検出処理のフローチャート

【図１３】移動方向検出処理のフローチャート

【図１４】移動方向検出の画像処理の説明図

【図１５】移動方向検出の画像処理の説明図

【図１６】画面表示の説明図

【図１７】植付け変速制御のフローチャート

【符号の説明】

Ｔ 処理済作業領域 Ｔ 作物 Ｓ１ 撮像手段 １０３ 列方向検出手段 １０１ 移動方向検出手段 １８ 画像回転手段 １０４ 画像変換手段 １３ 画像表示手段 １０２ 表示制御手段 １Ｆ，１Ｒ 走行装置 １００ 走行制御手段 Ｓ２ 走行速度検出手段 ２ 植付け装置 １０６ 植付け制御手段 １０５ 対地速度検出手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未処理作業地と、処理済作業領域（Ｔ）
   が未処理作業地との境界の長手方向に沿って間隔を隔て
   る列状で、且つ、その処理済作業領域（Ｔ）の列が境界
   の長手方向と交差する方向に間隔を隔てて複数列並ぶよ
   うに形成されている処理済作業地との境界に沿って走行
   する作業車に、機体横幅方向に並ぶ前記複数列の処理済
   作業領域（Ｔ）を機体前後方向の所定範囲に亘って捉え
   る画面にて撮像する撮像手段（Ｓ１）と、その撮像手段
   （Ｓ１）にて少なくとも前記処理済作業領域（Ｔ）を撮
   像した撮像画像情報に基づいて前記処理済作業領域
   （Ｔ）の列方向を検出する列方向検出手段（１０３）
   と、前記撮像手段（Ｓ１）にて少なくとも前記処理済作
   業領域（Ｔ）を撮像した撮像画像情報に基づいて機体移
   動方向を検出する移動方向検出手段（１０１）とが設け
   られた作業車の補助装置であって、 前記撮像手段（Ｓ１）の撮像画像をその画面鉛直方向に
   沿う軸芯周りに設定角度間隔で回転させる画像回転手段
   （１８）が設けられ、 前記列方向検出手段（１０３）は、前記画像回転手段
   （１８）によって設定角度間隔で回転された各回転位置
   の撮像画像において、機体横幅方向に沿う画面座標軸の
   各位置における機体前後方向に沿う画面座標軸全幅に亘
   っての前記処理済作業領域（Ｔ）の各存在量のうちの極
   大値を求め、前記各回転位置のうちで前記存在量の極大
   値が最大となる回転位置に対応する方向を前記処理済作
   業領域（Ｔ）の列方向とするように構成され、 前記移動方向検出手段（１０１）は、前記列方向検出手
   段（１０３）にて検出された前記処理済作業領域（Ｔ）
   の列方向に対応する回転位置に前記画像回転手段（１
   ８）を作動させた状態で、設定移動時間又は移動距離毎
   に連続して撮像された両撮像画像間において、機体横幅
   方向に沿う画面座標軸の各位置における機体前後方向に
   沿う画面座標軸全幅に亘っての前記処理済作業領域
   （Ｔ）の存在量分布が機体横幅方向に沿う画面座標軸方
   向へ移動した移動量、及び、機体前後方向に沿う画面座
   標軸の各位置における機体横幅方向に沿う画面座標軸全
   幅に亘っての前記処理済作業領域（Ｔ）の存在量分布が
   機体前後方向に沿う画面座標軸方向へ移動した移動量に
   基づいて機体移動方向を判別するように構成されている
   作業車の補助装置。
2. 【請求項２】 前記撮像手段（Ｓ１）が、作業地を斜め
   下向きに撮像するように構成され、 前記撮像手段（Ｓ１）の撮像画像を鉛直下向きに撮像し
   た状態の画像に変換する画像変換手段（１０４）が設け
   られている請求項１記載の作業車の補助装置。
3. 【請求項３】 前記列方向検出手段（１０３）にて求め
   た前記処理済作業領域（Ｔ）の列方向に対する前記移動
   方向検出手段（１０１）にて求めた機体移動方向の変位
   を示す画像及び前記撮像手段（Ｓ１）の撮像画像を同一
   画面上に表示する画像表示手段（１３）と、その画像表
   示手段（１３）を表示作動させる表示制御手段（１０
   ２）とが設けられている請求項１又は２記載の作業車の
   補助装置。
4. 【請求項４】 操向操作自在な走行装置（１Ｆ，１Ｒ）
   と、 前記列方向検出手段（１０３）にて求めた前記処理済作
   業領域（Ｔ）の列方向に対する前記移動方向検出手段
   （１０１）にて求めた機体移動方向の変位情報に基づい
   て、前記作業車が前記処理済作業領域（Ｔ）の列方向に
   沿って走行するように、前記走行装置（１Ｆ，１Ｒ）を
   操向制御する走行制御手段（１００）とが設けられてい
   る請求項１、２又は３記載の作業車の補助装置。
5. 【請求項５】 前記作業車が、未処理作業地としての未
   植作業地に対して、機体進行方向に設定植付け間隔を隔
   て、且つ、機体横幅方向に設定植付け幅を隔てる状態で
   複数個の作物（Ｔ）を植え付けて、その複数個の作物
   （Ｔ）を前記処理済作業領域（Ｔ）として形成する植付
   け作業車であり、 走行装置（１Ｆ，１Ｒ）と、 その走行装置（１Ｆ，１Ｒ）の走行速度を検出する走行
   速度検出手段（Ｓ２）と、 前記作物（Ｔ）を植え付ける植付け装置（２）と、 前記作物（Ｔ）が機体進行方向に前記設定植付け間隔を
   隔てるように、前記走行装置（１Ｆ，１Ｒ）の走行速度
   に比例する設定植付け速度で前記植付け装置（２）を植
   付け作動させる植付け制御手段（１０６）と、 前記列方向検出手段（１０３）にて検出された前記処理
   済作業領域（Ｔ）の列方向に対応する回転位置に前記画
   像回転手段（１８）を作動させた状態で、設定移動時間
   又は移動距離毎に連続して撮像された両撮像画像間にお
   ける、前記処理済作業領域（Ｔ）の存在量分布の機体横
   幅方向に沿う画面座標軸方向及び機体前後方向に沿う画
   面座標軸方向での各移動量に基づいて対地速度を検出す
   る対地速度検出手段（１０５）とが設けられ、 前記植付け制御手段（１０６）は、前記走行速度検出手
   段（Ｓ２）及び前記対地速度検出手段（１０５）の検出
   情報に基づいて、走行速度が対地速度よりも速い場合に
   は前記設定植付け速度を減速側に補正し、走行速度が対
   地速度よりも遅い場合には前記設定植付け速度を増速側
   に補正するように構成されている請求項１、２、３又は
   ４記載の作業車の補助装置。