JPS63253204A - Imaging type boundary detection device - Google Patents
Imaging type boundary detection deviceInfo
- Publication number
- JPS63253204A JPS63253204A JP8934287A JP8934287A JPS63253204A JP S63253204 A JPS63253204 A JP S63253204A JP 8934287 A JP8934287 A JP 8934287A JP 8934287 A JP8934287 A JP 8934287A JP S63253204 A JPS63253204 A JP S63253204A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- straight line
- boundary
- slope
- information
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、未処理作業地と処理済作業地との境界に対応
する直線を検出する撮像式の境界検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an imaging type boundary detection device that detects a straight line corresponding to the boundary between an untreated work site and a treated work site.
(従来の技術〕
上記この種の撮像式の境界検出装置は、作業車を境界に
沿って自動走行させるための制御情報を検出するために
用いられるものであり、そして、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
像した画像情報を画像処理することにより、明るさ変化
が大きい部分を通る直線を、未処理作業地と処理済作業
地との境界に対応した情報として検出するようにしたも
のである。(Prior Art) This type of imaging type boundary detection device described above is used to detect control information for automatically driving a work vehicle along a boundary, and is used to detect control information for automatically driving a work vehicle along a boundary. Taking advantage of the fact that the brightness of the processed work area appears different, by processing the captured image information, we can draw a straight line that passes through areas with large brightness changes between the untreated work area and the treated work area. This is so that it is detected as information corresponding to boundaries.
そして、従来では、作業地を二次元方向に亘って撮像し
、その撮像情報より、上記境界に交差する一つの方向で
の明るさの微分値を、2次方向に並ぶ各量子化画素につ
いて求め、その微分値に基づいて、明るさ変化が大きい
画素を2値化処理により抽出し、そして、ハフ変換処理
を利用して、抽出された画素の夫々に対して、その画素
を通り且つ設定角度づつ方向の異なる多数本の直線を求
め、求められた全直線のうちの最大頻度となるものを、
境界に対応した直線を示す情報として検出するようにし
てあった。Conventionally, the work area is imaged in two dimensions, and from the image information, the differential value of brightness in one direction that intersects the boundary is calculated for each quantized pixel arranged in the secondary direction. , Based on the differential value, pixels with large brightness changes are extracted by binarization processing, and using Hough transform processing, for each extracted pixel, the direction passing through that pixel and the set angle Find a large number of straight lines, each with a different direction, and choose the one with the highest frequency among all the straight lines found,
It was designed to be detected as information indicating a straight line corresponding to the boundary.
上記従来構成においては、2値化された画素の全てをハ
フ変換処理の対象とすること、並びに、ハフ変換処理に
おいて、処理の対象になる画素の夫々に対して、その画
素を通る多数本直線を求めなければならないこと、及び
、求めた多大な量の直線のうちの最大頻度となる直線を
求めなければならないことに起因して、画像処理におけ
る演算処理量が非常に多くなって、画像処理の高速化が
困難であった。In the above conventional configuration, all binarized pixels are subjected to Hough transform processing, and in Hough transform processing, for each pixel to be processed, a large number of straight lines passing through that pixel are Due to the need to find the straight line that has the highest frequency among the large number of straight lines that have been found, the amount of calculation processing in image processing becomes extremely large. It was difficult to speed up the process.
ところで、検出された直線の情報は、作業車を未処理作
業地と処理済作業地との境界に沿って自動走行させるた
めの制御情報等として利用するものであるため、作業車
の走行速度に対応する処理速度で画像処理する必要があ
り、画像処理の高速化が望まれている。By the way, the information on the detected straight line is used as control information for automatically driving the work vehicle along the boundary between the untreated work area and the treated work area, so the traveling speed of the work vehicle may be affected. It is necessary to process images at corresponding processing speeds, and faster image processing is desired.
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、演算処理量を減らすことにより、画像処理の
高速化を図ることにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to speed up image processing by reducing the amount of arithmetic processing.
本発明による撮像式の境界検出装置の特徴構成は、作業
地を二次元方向に亘って撮像する撮像手段、その撮像手
段の撮像情報より、二次元方向に並ぶ各量子化画素の直
交する2方向夫々の明るさの微分値を求める微分手段、
求められた直交する2方向夫々の微分値より、最大明る
さ変化方向に対応する傾きを求める傾き演算手段、求め
られた前記微分値と前記傾きとに基づいて、明るさ変化
が大で且つ設定傾き範囲内の画素を抽出する画素抽出手
段、その画素抽出手段にて抽出された各画素夫々の前記
傾きと直交する直線を求める直線演算手段、その直線演
算手段によって求められた直線のうちの最大頻度となる
ものを抽出する直線抽出手段の夫々を備えている点にあ
り、その作用並びに効果は以下の通りである。The characteristic configuration of the imaging-type boundary detection device according to the present invention includes an imaging means for imaging a work area in two-dimensional directions, and imaging information of the imaging means to detect two orthogonal directions of each quantized pixel arranged in the two-dimensional direction. Differentiating means for determining the differential value of each brightness;
A slope calculating means for calculating a slope corresponding to the maximum brightness change direction from the obtained differential values in each of the two orthogonal directions, and a brightness change is large and set based on the obtained differential value and the slope. A pixel extraction means for extracting pixels within the slope range, a straight line calculation means for calculating a straight line orthogonal to the slope of each pixel extracted by the pixel extraction means, and a maximum of the straight lines found by the straight line calculation means. The present invention is provided with straight line extraction means for extracting frequencies, and their functions and effects are as follows.
すなわち、二次元方向に亘って撮像された画像情報の各
量子化画素毎に、その最大明るさ変化方向の傾きを求め
ると共に、その傾きが設定範囲内で且つ明るさ変化が大
である画素のみを抽出し、そして、抽出された各画素の
夫々について、先に求められた傾きと直交する一つの直
線を求め、求められたそれらの直線のうちの最大頻度と
なるものを、境界に対応する直線として抽出するのであ
る。That is, for each quantized pixel of image information captured in two-dimensional directions, the slope of the maximum brightness change direction is determined, and only those pixels whose slope is within the set range and whose brightness changes are large are determined. Then, for each extracted pixel, find a straight line perpendicular to the previously found slope, and of those found straight lines, choose the one with the highest frequency that corresponds to the boundary. It is extracted as a straight line.
ちなみに、傾きが設定範囲の画素を、境界検出のための
対象画素として特定できるのは、本発明の境界検出装置
が作業車の操向制御に適用されるものであるため、境界
と作業車との傾きが大きくずれることはないからである
。Incidentally, the reason why a pixel whose slope is within a set range can be specified as a target pixel for boundary detection is because the boundary detection device of the present invention is applied to steering control of a work vehicle, and therefore there is no difference between the boundary and the work vehicle. This is because the slope of will not deviate significantly.
従って、二次元方向に亘って撮像された画像情報の各量
子化画素毎の明るさ変化方向の傾きを、各画素を通る直
線を求める処理よりも先に求め、そして、その傾き範囲
が境界を検出する範囲内となり、且つ明るさ変化が大で
ある画素のみを、直線を検出するための画素として抽出
するので、直線を求める処理を行う際に対象とする画素
数を大幅に減らすことができる。更に、直線を求める処
理としては、先に求められた傾きと直交する一つの直線
を求めるだけでよいものとなり、直線を求める際の演算
量を、従来のように、各画素を通る多数本の直線を求め
るものに対して大幅に削減できる。しかも、それに伴い
、その最大頻度となるものを求める際の演算量も、従来
に比して、大幅に削減できる。もって、全体として、画
像処理の高速化を図ることができるのであり、作業車の
自動走行に使用するのに極めて有用になった。Therefore, the slope of the direction of brightness change for each quantized pixel of image information captured in two-dimensional directions is calculated before the process of calculating a straight line passing through each pixel, and the range of the slope crosses the boundary. Only pixels that are within the detection range and have a large brightness change are extracted as pixels for detecting a straight line, so the number of pixels to be targeted when performing the process of finding a straight line can be significantly reduced. . Furthermore, the process of finding a straight line now requires only finding one straight line that is perpendicular to the previously found slope, and the amount of calculations required to find a straight line has been reduced from the amount of calculation required for finding a straight line, compared to the conventional method of finding many straight lines that pass through each pixel. This can be significantly reduced compared to those that require a straight line. Moreover, the amount of calculation required to find the maximum frequency can be significantly reduced compared to the conventional method. As a result, it is possible to speed up image processing as a whole, making it extremely useful for use in automatic driving of work vehicles.
以下、本発明の実施例を図面の簡単な説明する。 Embodiments of the present invention will be briefly described below with reference to the drawings.
第7図に示すように、左右一対の前後輪(1)。As shown in Fig. 7, a pair of left and right front and rear wheels (1).
(2)が、その何れをもステアリング操作自在に設けら
れ、車体(V)の下腹部に、芝刈り装置(3)が上下動
自在に縣架され、もって、芝や雑草等の刈取作業に用い
る作業車が構成されている。(2) are provided so that the steering can be operated freely, and a lawn mower (3) is suspended from the lower abdomen of the vehicle body (V) so as to be movable up and down. The work vehicle used is configured.
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(Sl)が、前記車体(V)に対して前
方側の作業地を撮像するように設けられている。An image sensor (Sl) serving as an imaging means for capturing an image of the work area in two-dimensional directions is provided so as to image the work area on the front side with respect to the vehicle body (V).
前記イメージセンサ(Sl)の撮像視野について説明を
加えれば、前記車体(V)が、未処理作業地(B)と処
理済作業地(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、視野の横巾
方向中央に位置する状態となるようにしである。To explain the imaging field of view of the image sensor (Sl), the vehicle body (V) is aligned in an appropriate state with respect to the boundary (L) between the untreated work area (B) and the treated work area (C). In this state, the boundary (L) is positioned at the center of the field of view in the width direction.
前記車体(V)の構成について説明すれば、第6図に示
すように、前記前後輪(1) 、 (2)を各別に操作
するステアリング用の油圧シリンダ(4)。To explain the structure of the vehicle body (V), as shown in FIG. 6, there is a hydraulic cylinder (4) for steering that operates the front and rear wheels (1) and (2) separately.
(5)、及び、それに対する制御弁(6) 、 (7)
が設けられ、前後進切り換え自在で且つ前後進ともに変
速自在な油圧式無段変速装置(8)が、エンジン(E)
に連動連結され、そして、変速モータ(9)が、前記変
速装置(8)の変速アーム(10)に連動連結されてい
る。(5), and control valves (6), (7) for it
The engine (E)
The transmission motor (9) is operatively connected to the transmission arm (10) of the transmission (8).
又、前記車体(V)の走行距離を検出するために、単位
回転数当たり設定個数のパルス信号を出力する回転数セ
ンサ(S2)が、前記変速装置(8)の出力にて回転駆
動されるように設けられている。Further, in order to detect the traveling distance of the vehicle body (V), a rotation speed sensor (S2) that outputs a set number of pulse signals per unit rotation speed is rotationally driven by the output of the transmission (8). It is set up like this.
前記前後輪(1) 、 (2)夫々のステアリング位置
を検出するステアリング位置検出用ポテンショメータ(
R1)、(Rz)と、前記変速装置(8)の操作状態を
検出する変速位置検出用ポテンショメータ(R3)とが
設けられ、それらの検出情報、前記イメージセンサ(S
、)の撮像情報に基づいて求められる境界(L)に対応
する直線の情報、及び、前記回転数センサ(S2)の検
出情報に基づいて、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マイクロコンピュー
タ利用の制御装置(11)が設けられている。Steering position detection potentiometers (1) and (2) for detecting the respective steering positions of the front and rear wheels (1), (2)
R1), (Rz) and a shift position detection potentiometer (R3) that detects the operating state of the transmission (8), and the detection information thereof and the image sensor (S
,), the vehicle body (V) moves along the boundary (L) based on the information on the straight line corresponding to the boundary (L) obtained based on the imaging information of A control device (11) using a microcomputer is provided to control the vehicle to run automatically.
尚、図中、(H)は搭乗操縦用のステアリングハンドル
、(Ro)はその操作位置検出用ポテンショメータ、(
12)は搭乗操縦用の変速ペダルである。In the figure, (H) is a steering wheel for boarding operation, (Ro) is a potentiometer for detecting its operation position, (
12) is a speed change pedal for boarding operation.
但し、前記イメージセンサ(S、)の撮像画像情報を画
像処理して、前記境界(L)に対応した直線を検出する
ための各種手段が、前記制御装置(11)を利用して構
成されている。However, various means for performing image processing on image information captured by the image sensor (S,) and detecting a straight line corresponding to the boundary (L) are configured using the control device (11). There is.
前記車体(V)の自動走行について説明すれば、第8図
に示すように、処理済作業地(C)で囲まれた四角状の
未処理作業地(B)の−辺から対辺に至る部分を、一つ
の作業行程として、車体(V)が作業行程の長さ方向に
沿う側の前記未処理作業地(B)と処理済作業地(C)
との境界(11)に沿って自動走行するように、前記画
像処理にて検出された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側の境界(L
2)つまり前記未処理作業地(B)の対辺に達するに伴
って、その作業行程に交差する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
動的に行わせることになる。To explain the automatic driving of the vehicle body (V), as shown in FIG. As one work process, the untreated work area (B) and the treated work area (C) on the side where the vehicle body (V) is along the length of the work process.
The steering will be controlled based on the information detected by the image processing so as to automatically travel along the boundary (11) at the end of one work process.
2) In other words, as the opposite side of the unprocessed work area (B) is reached, the process of automatically turning toward the starting end of the next work process that intersects with the work process is repeated, resulting in a so-called circular cutting style. The lawn mowing work in a predetermined area will be automatically performed.
前記制御装置(11)の動作を述べながら説明を加える
と、第2図に示すように、走行が開始されると、前記回
転数センサ(S2)の検出情報に基づいて設定距離走行
する毎に、後述の境界検出処理が行われ、その検出情報
に基づいて、前記終端側の境界(L2)が検出されたか
否かを判別する。To explain the operation of the control device (11), as shown in FIG. , a boundary detection process to be described later is performed, and based on the detection information, it is determined whether or not the boundary (L2) on the terminal side is detected.
前記終端側の境界(L2)が検出された場合は、その画
像上の位置情報に基づいて、車体(V)の現在位置に対
する終端位置を算出して、その算出された位置まで前記
前後輪(1) 、 (2)をステアリングニュートラル
の状態に維持することにより、直進させた後、予め設定
記憶されたターンパターンに基づいて、次の作業行程に
向けてターンさせることになる。When the boundary (L2) on the terminal side is detected, the terminal position relative to the current position of the vehicle body (V) is calculated based on the position information on the image, and the front and rear wheels (L2) are moved to the calculated position. By maintaining the steering in the neutral state in 1) and (2), the vehicle is driven straight ahead and then turned toward the next work process based on a turn pattern that has been set and stored in advance.
前記終端側の境界(L2)が検出されなかった場合は、
検出された行程側の境界(Ll)に沿って自動走行する
ように、その行程側の境界(L、)に対するずれを算出
して、操向制御されることになる。If the terminal side boundary (L2) is not detected,
In order to automatically travel along the detected stroke side boundary (Ll), the steering control is performed by calculating the deviation with respect to the stroke side boundary (L,).
そして、例えば、予め設定された行程数を走行したか否
か、あるいは、設定された走行距離に達したか否か等を
判別することにより、作業終了か否かを判断して、作業
終了でない場合は、前述の境界検出処理以降の処理を繰
り返すことになり、一方、作業終了の場合は、前記車体
(V)を停止させて、全処理を終了することになる。Then, for example, by determining whether a preset number of strokes has been traveled or whether a preset distance has been reached, it is determined whether the work is complete or not. In this case, the processes after the boundary detection process described above will be repeated. On the other hand, in the case of finishing the work, the vehicle body (V) will be stopped and the entire process will be completed.
前記行程側の境界(L、)に対するずれの算出について
説明を加えれば、車体横幅方向に向かう位置のずれと、
境界(Ll)の向きに対する傾きのずれとがあるが、そ
れらを定量的な値として算出してもよく、又、単にずれ
の方向だけを算出するようにしてもよい。To explain the calculation of the deviation with respect to the boundary (L,) on the stroke side, the deviation in the position in the width direction of the vehicle body,
Although there is a deviation in the inclination with respect to the direction of the boundary (Ll), these may be calculated as quantitative values, or only the direction of deviation may be calculated.
又、操向制御の処理について説明を加えれば、平行ステ
アリング形式にて、車体横幅方向の位置のずれを修正し
、4輪ステアリング形式にて、向きのずれを修正するこ
とになる。但し、前記前後輪(1) 、 (2)のステ
アリング量に差を付けて、位置と向きのずれを同時に修
正するようにしてもよい。Further, to explain the steering control processing, the parallel steering type corrects positional deviations in the width direction of the vehicle body, and the four-wheel steering type corrects directional deviations. However, the steering amount of the front and rear wheels (1) and (2) may be different to correct the positional and orientation deviations at the same time.
次に、第1図に示すフローチャートに基づいて、前記境
界検出の処理について詳述する。Next, the boundary detection process will be described in detail based on the flowchart shown in FIG.
但し、以下に説明する境界検出の処理は、前記未処理作
業地(B)が処理済作業地(C)よりも暗く見える現象
を利用して行われるものである。However, the boundary detection processing described below is performed by utilizing the phenomenon that the untreated work area (B) appears darker than the treated work area (C).
すなわち、境界検出処理が開始されるに伴って、前記イ
メージセンサ(S、)による撮像処理が行われると共に
、その撮像画像情報が、予め設定された画素密度に対応
して量子化される。That is, as the boundary detection process is started, the image sensor (S) performs the imaging process, and the captured image information is quantized in accordance with a preset pixel density.
次に、第3図にも示すように、処理対象となる画素(e
)の周囲に隣接する8画素(a=d、fxi)を含む9
画素を覆う3X3画素分のマスクを用いて、下記(i)
、(ii)式に基づいて、画像上のX軸方向及びy軸方
向夫々における明るさ変化の微分値(SX) 、 (S
Y)を演算する処理が、二次元方向に並ぶ各画素につい
て行われる。Next, as shown in FIG. 3, the pixel to be processed (e
) including 8 adjacent pixels (a = d, fxi)
Using a 3x3 pixel mask that covers the pixels, perform the following (i)
, (ii), the differential value of the brightness change in the X-axis direction and the y-axis direction on the image (SX) , (S
The process of calculating Y) is performed for each pixel arranged in a two-dimensional direction.
5X(x、 y) = (c+2f+i) −(a+2
6+g) −・・・(i )SY(x、 y) =
(g+2h+i)−(a+2b+c) −・・・(i
i )尚、このX軸方向及びy軸方向夫々における明る
さ変化の微分値(SX) 、 (SY)を演算する処理
が、微分手段(100)に対応することになる。5X(x, y) = (c+2f+i) −(a+2
6+g) −...(i) SY(x, y) =
(g+2h+i)-(a+2b+c)-...(i
i) Note that the process of calculating the differential values (SX) and (SY) of brightness changes in the X-axis direction and the y-axis direction corresponds to the differentiating means (100).
そして、下記(iii )式に示すように、前記各微分
値(SX) 、 (SY)の絶対値を加算することによ
り、各画素(x、y)の明るさ変化の大きさを代表する
微分値(JP)を求める。Then, as shown in equation (iii) below, by adding the absolute values of the above-mentioned differential values (SX) and (SY), a differential representing the magnitude of the brightness change of each pixel (x, y) is calculated. Find the value (JP).
JP(x、y) =IsXI+lsy+ ・・
・・・・(iii )更に、下記(iv )式を用いて
、前記各微分値C3X) 、 (SY)から、前記各画
素(x、y)毎の最大明るさ変化方向に対応する傾き(
BP)を演算する。JP(x,y)=IsXI+lsy+...
(iii) Furthermore, using the following formula (iv), from each of the differential values C3X) and (SY), the slope (corresponding to the direction of maximum brightness change for each pixel (x, y))
BP) is calculated.
0P(x、y)=tan−’(SY/SX) ・・・
”(iv)但し、前記傾き(BP)は、X軸を基準にし
て、時計回りの方向での角度変化として定義しである。0P(x,y)=tan-'(SY/SX)...
(iv) However, the tilt (BP) is defined as an angular change in the clockwise direction with respect to the X-axis.
尚、この傾き(BP)を求める処理が、傾き演算手段(
101)に対応することになる。Note that the process of calculating this slope (BP) is carried out by the slope calculation means (
101).
そして、前記微分値(JP)が予め設定された設定閾値
以上の大きさとなる画素のみを抽出するように2値化す
ることにより、明るさ変化が大なる箇所の画素を抽出す
る。Then, by performing binarization to extract only pixels whose differential value (JP) is greater than or equal to a preset threshold value, pixels at locations where brightness changes are large are extracted.
次に、第4図にも示すように、前記傾き(BP)の値に
基づいて、前記X軸に対して±30度以内の傾きとなる
画素を再抽出することにより、後述のハフ変換処理の対
象となる画素の候補数を予め減らすようにする。Next, as shown in FIG. 4, based on the value of the inclination (BP), pixels whose inclination is within ±30 degrees with respect to the The number of target pixel candidates is reduced in advance.
説明を加えれば、前述の如く、車体(V)は未処理作業
地(B)と処理済作業地(C)との境界(L)に沿って
各作業行程を走行するようになっていることから、車体
(V)の向きや前記境界(L)に対する横幅方向の位置
がずれたとしても、大幅にずれることはないものであり
、従って、処理対象となる画素の最大明るさ変化方向の
傾きが±30度以内となるもののみを処理対象としても
、前記行程側の境界(Ll)は的確に検出できるのであ
る。To explain, as mentioned above, the vehicle body (V) travels each work process along the boundary (L) between the untreated work area (B) and the treated work area (C). Therefore, even if the orientation of the vehicle body (V) or the position in the width direction with respect to the boundary (L) shifts, it will not shift significantly. Therefore, the slope of the direction of maximum brightness change of the pixel to be processed Even if only those for which the angle is within ±30 degrees are to be processed, the boundary (Ll) on the stroke side can be accurately detected.
そして、前記角度制限を加えた各画素毎に、その画素を
通り、且つ、前記傾き(BP)と直交する直線を、下記
(v)式に示すように、ハフ変換処理を用いて求めると
共に、その頻度をヒストグラムにとり、そして、そのヒ
ストグラムから、最大頻度となる一つの直線を求めて、
その直線を、前記作業行程に沿う方向に向かう境界(L
、)に対応する直線として検出する。Then, for each pixel to which the angle restriction has been applied, a straight line that passes through that pixel and is orthogonal to the slope (BP) is determined using Hough transform processing, as shown in equation (v) below, and Take that frequency in a histogram, and from that histogram, find the single straight line that gives the maximum frequency.
The straight line is the boundary (L
, ) is detected as a straight line corresponding to the line.
ρ=x−cosθ+y−sinθ ・・団・(v )引
き続き、前記傾き(BP)の値に基づいて、前記行程側
の境界(Ll)に対して直交する方向となる270度近
傍(240度以上〜300度以内)の傾きとなる画素を
再抽出する。つまり、前記終端側の境界(tz)は、前
記作業行程側の境界(Ll)に対して直交する方向にあ
り、且つ、前述の如く、車体(V)が前記境界(L、)
に沿って走行するように操向制御されていることからも
、その傾き範囲が太き(異なることはない。従って、前
記作業行程に沿う方向の境界(Ll)を検出する場合と
同様に、角度制限を加えて処理対象の画素を減らすこと
により、精度を低下させることな(、画像処理の高速化
を図るようにしである。ρ=x-cosθ+y-sinθ... group (v) Next, based on the value of the slope (BP), the direction near 270 degrees (240 degrees or more) is perpendicular to the boundary (Ll) on the stroke side. 300 degrees) are re-extracted. That is, the terminal side boundary (tz) is in a direction perpendicular to the working stroke side boundary (Ll), and as described above, the vehicle body (V) is located at the boundary (L,).
Since the steering is controlled to travel along the working path, the range of inclination is wide (there is no difference. Therefore, as in the case of detecting the boundary (Ll) in the direction along the work process, By adding angle restrictions and reducing the number of pixels to be processed, we aim to speed up image processing without reducing accuracy.
そして、第5図にも示すように、270度近傍に角度制
限されて抽出された画素の夫々について、前記傾き(B
P)と直交し、且つ、その画素を通る一つの直線を、前
述のハフ変換処理にて求め、それら直線から、最大頻度
となる一つの直線を抽出することにより、前記終端側の
境界(L2)に対応した直線を検出するのである。As shown in FIG. 5, the slope (B
A straight line that is perpendicular to P) and passes through the pixel is obtained by the Hough transform process described above, and from these straight lines, the one that has the highest frequency is extracted, thereby forming the terminal side boundary (L2 ) is detected.
尚、前記行程側の境界(Ll)に対応した直線を求める
処理、及び、終端側の境界(L2)を求める処理の夫々
において、前記微分値(JP)が予め設定された闇値以
上の大きさとなる画素のみを抽出するように2値化する
処理と、その2値化された画像から前記傾き(BP)が
設定範囲内にあるものを抽出する処理とによって、画素
抽出手段(102)が構成されていることになる。In addition, in each of the process of determining the straight line corresponding to the boundary on the stroke side (Ll) and the process of determining the boundary on the terminal side (L2), if the differential value (JP) is larger than the preset darkness value, The pixel extraction means (102) performs a binarization process to extract only the pixels that are the same, and a process to extract pixels whose slope (BP) is within a set range from the binarized image. It will be configured.
又、ハフ変換処理を用いて画素毎の直線を求める処理が
、直線演算手段(103)に対応し、その求められた直
線のうちの最大頻度のものを抽出する処理が、直線抽出
手段(104)に対応することになる。Further, the process of finding a straight line for each pixel using Hough transform processing corresponds to the straight line calculating means (103), and the process of extracting the one with the highest frequency among the found straight lines corresponds to the straight line extracting means (104). ).
さらに、この境界検出の処理において、説明のために用
いた画面は仮想上のものであり、前記各境界(Ll)、
(tz)に対応した直線が、実際に引かれることはな
く、最大頻度となる前記(v)式にて求められた値(ρ
)と、その値となる前記傾き(BP)から代入した角度
(θ)の値とを、検出した直線に対応する情報として使
用することになる。そして、境界に対するずれの算出や
終端位置の算出の処理において、それらの値(ρ)。Furthermore, in this boundary detection process, the screen used for explanation is a virtual one, and each of the boundaries (Ll),
The straight line corresponding to (tz) is not actually drawn, but the value (ρ
) and the value of the angle (θ) substituted from the slope (BP), which is the value thereof, are used as information corresponding to the detected straight line. Then, in the process of calculating the deviation with respect to the boundary and the calculation of the end position, these values (ρ) are used.
(θ)に基づいて、車体(V)に対する実際の境界(L
l)、 (tz)の位置を算出することになる。(θ), the actual boundary (L
l) and (tz) will be calculated.
前記終端側の境界(L2)が検出されたか否かの判別に
ついて説明すれば、前述の境界検出処理が設定距離毎に
行われることから、今回の境界検出処理において検出さ
れた終端側の境界(L2)の位置が、前回の境界検出処
理において検出された終端側の境界(L2)の位置に、
車体前後方向に向けて前記設定距離を加算した位置の近
傍にあるか否かを判別することにより、検出された直線
が、終端側の境界(Lx)であるか否かを判断するので
ある。To explain how to determine whether or not the terminal side boundary (L2) has been detected, since the aforementioned boundary detection process is performed for each set distance, the terminal side boundary (L2) detected in the current boundary detection process is The position of L2) is the position of the terminal side boundary (L2) detected in the previous boundary detection process,
By determining whether the detected straight line is near the position where the set distance is added in the longitudinal direction of the vehicle body, it is determined whether the detected straight line is the boundary (Lx) on the terminal side.
ところで、前記イメージセンサ(Sl)が車体前方側の
作業地を斜め上方から撮像するように取り付けられてい
ることから、その撮像画像情報から得られる各境界(L
l)、(Lt)の画面上の位置変化は、車体(V)に対
する実際の境界(Ll)、 (LZ)の位置までの距離
に反比例して、遠方はど小さくなる状態となる。By the way, since the image sensor (Sl) is installed so as to image the work area on the front side of the vehicle body from diagonally above, each boundary (L) obtained from the captured image information is
The positional changes of l) and (Lt) on the screen are inversely proportional to the distance to the actual positions of the boundaries (Ll) and (LZ) with respect to the vehicle body (V), and become smaller at far distances.
従って、前記終端側の境界(L2)の判別、その終端側
の境界(L2)までの距離の算出、並びに、検出された
行程側の境界(L、)に対するずれの算出の夫々におい
て、画面上の検出位置に対応して、車体(V)に対する
実際の位置に換算することになる。Therefore, in each of the determination of the terminal side boundary (L2), the calculation of the distance to the terminal side boundary (L2), and the calculation of the deviation from the detected stroke side boundary (L,), The detected position is converted into an actual position with respect to the vehicle body (V).
上記実施例では、境界検出の処理を行う毎に、終端の検
出を同時に行うようにした場合を例示したが、例えば、
前記回転数センサ(s2)の検出情報を利用して、車体
(V)が作業行程の終端近傍に近づいた場合のみ行うよ
うにしてもよい。In the above embodiment, the case where the end detection is performed at the same time every time the boundary detection process is performed is illustrated, but for example,
The detection information of the rotation speed sensor (s2) may be used to perform the process only when the vehicle body (V) approaches the end of the working stroke.
又、上記実施例では、画素抽出手段(102)を、X軸
方向の微分値(SX)とy軸方向の微分値(SY)とを
加算した微分値(JP)の大きさに基づいて、2値化す
るようにした場合を例示したが、例えば、行程側の境界
(L、)を検出する場合は、画面上横方向に向けて明る
さの変化があることを利用して、前記X軸方向の微分値
(SX)のみを用いてもよい。又、終端側の境界(L2
)を検出する場合は、画面上、上下方向に向けて明るさ
の変化があることを利用して、前記y軸方向の微分値(
SY)のみを用いるようにしてもよい。Further, in the above embodiment, the pixel extraction means (102) is configured to perform the following operations based on the magnitude of the differential value (JP) obtained by adding the differential value (SX) in the X-axis direction and the differential value (SY) in the y-axis direction. Although the case where the binarization is performed is illustrated, for example, when detecting the boundary (L,) on the travel side, the above-mentioned X Only the axial differential value (SX) may be used. In addition, the terminal side boundary (L2
), the differential value in the y-axis direction (
SY) may be used.
又、上記実施例では、画素抽出手段(102)を、全画
素を先に2値化した後、設定範囲内にある画素を再抽出
するようにした場合を例示したが、2値化処理する前に
、設定範囲内にある画素を抽出するようにしてもよい。Furthermore, in the above embodiment, the pixel extraction means (102) first binarizes all pixels and then re-extracts pixels within the set range. Before that, pixels within a set range may be extracted.
又、上記実施例では、抽出された各画素夫々の前記傾き
(BP)に対応する直線を求める直線演算手段(103
)として、ハフ変換処理を用いた場合を例示したが、直
線演算手段(103)の具体構成は各種変更できる。Further, in the above embodiment, a straight line calculating means (103) for calculating a straight line corresponding to the slope (BP) of each extracted pixel is
), the case in which Hough transform processing is used has been exemplified, but the specific configuration of the linear calculation means (103) can be modified in various ways.
又、上記実施例では、本発明を芝刈り用の作業車を自動
走行させるための手段として用いた場合を例示したが、
本発明は、各種の作業地の境界を検出する手段として適
用できるものであって、各部の具体構成は、各種変更で
きる。Further, in the above embodiment, the present invention is used as a means for automatically driving a lawn mowing work vehicle, but
The present invention can be applied as means for detecting the boundaries of various work areas, and the specific configuration of each part can be modified in various ways.
尚、特許請求の範囲の項に図面との対象を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。Incidentally, although reference numerals are written in the claims section for convenience of reference to the drawings, the present invention is not limited to the structure of the attached drawings.
図面は本発明に係る撮像式の境界検出装置の実施例を示
し、第1図は境界検出処理のフローチャート、第2図は
作業車の走行制御の概略を示すフローチャート、第3図
は微分処理の説明図、第4図及び第5図は境界の説明図
、第6図は制御構成を示すブロック図、第7図は作業車
の全体側面図、第8図は作業地の説明図である。
CB)・・・・・・未処理作業地、(C)・・・・・・
処理済作業地、(L)・・・・・・境界、(S、)・・
・・・・撮像手段、(SX) 、 (SY)・・・・・
・微分値、(BP)・・・・・・傾き、(100)・・
・・・・微分手段、(101)・・・・・・傾き演算手
段、(102)・・・・・・画素抽出手段、(103)
・・・・・・直線演算手段、(104)・・・・・・直
線抽出手段。The drawings show an embodiment of the imaging type boundary detection device according to the present invention, and FIG. 1 is a flowchart of boundary detection processing, FIG. 2 is a flowchart showing an outline of travel control of a work vehicle, and FIG. 3 is a flowchart of differential processing. 4 and 5 are explanatory diagrams of boundaries, FIG. 6 is a block diagram showing a control configuration, FIG. 7 is an overall side view of the working vehicle, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the working area. CB)...Untreated work area, (C)...
Treated work area, (L)... Boundary, (S,)...
...imaging means, (SX), (SY)...
・Differential value, (BP)... Slope, (100)...
... Differentiation means, (101) ... Slope calculation means, (102) ... Pixel extraction means, (103)
. . . Straight line calculation means, (104) . . . Straight line extraction means.
Claims (1)
)に対応する直線を検出する撮像式の境界検出装置であ
って、作業地を二次元方向に亘って撮像する撮像手段(
S_1)、その撮像手段(S_1)の撮像情報より、二
次元方向に並ぶ各量子化画素の直交する2方向夫々の明
るさの微分値(SX)、(SY)を求める微分手段(1
00)、求められた直交する2方向夫々の微分値(SX
)、(SY)より、最大明るさ変化方向に対応する傾き
(BP)を求める傾き演算手段(101)、求められた
前記微分値(SX)、(SY)と前記傾き(BP)とに
基づいて、明るさ変化が大で且つ設定傾き範囲内の画素
を抽出する画素抽出手段(102)、その画素抽出手段
(102)にて抽出された各画素夫々の前記傾き(BP
)と直交する直線を求める直線演算手段(103)、そ
の直線演算手段(103)によって求められた直線のう
ちの最大頻度となるものを抽出する直線抽出手段(10
4)の夫々を備えている撮像式の境界検出装置。Boundary (L) between untreated working area (B) and treated working area (C)
) is an imaging-type boundary detection device that detects straight lines corresponding to
S_1), a differentiating means (1) that calculates the differential values (SX) and (SY) of brightness in two orthogonal directions of each quantized pixel arranged in a two-dimensional direction from the imaging information of the imaging means (S_1).
00), the obtained differential values in each of the two orthogonal directions (SX
), (SY), a slope calculating means (101) for calculating a slope (BP) corresponding to the maximum brightness change direction, based on the calculated differential value (SX), (SY) and the slope (BP). A pixel extraction means (102) extracts pixels with a large brightness change and within a set slope range, and the slope (BP) of each pixel extracted by the pixel extraction means (102).
), a straight line calculating means (103) for calculating a straight line orthogonal to the straight line calculating means (103), and a straight line extracting means (10
4) An imaging type boundary detection device comprising each of the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8934287A JPS63253204A (en) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | Imaging type boundary detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8934287A JPS63253204A (en) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | Imaging type boundary detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63253204A true JPS63253204A (en) | 1988-10-20 |
| JPH0575330B2 JPH0575330B2 (en) | 1993-10-20 |
Family
ID=13968024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8934287A Granted JPS63253204A (en) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | Imaging type boundary detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63253204A (en) |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP8934287A patent/JPS63253204A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0575330B2 (en) | 1993-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20020080019A1 (en) | Apparatus and method for detecting traffic lane mark for automotive vehicle | |
| US11967158B2 (en) | Image processor and image processing method | |
| JP2815760B2 (en) | Crop row detector | |
| JPH0759407A (en) | Travel control device for automated guided vehicles | |
| KR100766596B1 (en) | Lane Keeping Steering Control Method of Vehicle | |
| JPS63253204A (en) | Imaging type boundary detection device | |
| JPH06225308A (en) | Road detection device | |
| JPS63252205A (en) | Imaging type boundary detection device | |
| JPH069011B2 (en) | Travel control system for automated guided vehicles | |
| JPH01161403A (en) | Image pickup type steering control device for automatic traveling working vehicle | |
| JP2624390B2 (en) | Crop row detector | |
| JP2510660B2 (en) | Image-capturing type traveling control device for automated guided vehicles | |
| JPS63277908A (en) | Image pickup type border detection device | |
| JPS63298103A (en) | Image sensing type boundary detector | |
| JPH0628032A (en) | Travel control system for automated guided vehicles | |
| JPS63293402A (en) | Imaging type boundary detection device | |
| JPH07104720B2 (en) | Image-capturing boundary detection device for self-driving work vehicles | |
| JPS63279109A (en) | Image pickup type boundary detector | |
| JPS63277907A (en) | Border detection device for self-running working vehicle | |
| JPH01161402A (en) | Image pickup type steering control device for automatic traveling working vehicle | |
| JPS63145510A (en) | Steering controller for automatic traveling working vehicle | |
| JPH01231809A (en) | Photographing type travel control device for automatic travel working car | |
| JPH0547161B2 (en) | ||
| JPH0624016B2 (en) | Imaging type boundary detection device | |
| JP3020734B2 (en) | Boundary detection device for autonomous vehicles |