JPS6379490A - 収穫機における穀稈識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、農業機械の各種制御用センサとしてイメージ
センサを用いる場合における、該センサからの画像信号
処理方法に関する。

〔従来技術〕

ホトダイオード、　　ＣＯＤ（Ｃｈａｒｇｅ　　Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ　　−Ｄｅｖｉｃｅ。

電荷結合素子）等を用いてなるイメージセンサは、被検
出物の大きさ１位置等多くの情報を非接触にて検出でき
るという優れた特質を有しており、しかも半導体技術の
進歩により、性能の良いものが比較的安価に入手可能と
なっているため、種々の産業分野において、制御用セン
サとして広く普及し始めている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなイメージセンサは、農業機ｔａにおける各種
の制御用センサとしても適用でき、例えば収穫機におい
て、刈取部から脱穀部までの搬送経路中の殻稈を撮像す
べくイメージセンサを設置す、該殻稈の稈長を検出して
扱深さ制御を行ったり、また収穫機の進行方向前方に植
立した殻稈列を撮像すべくイメージセンサを設け、該殻
稈列に対する機体の相対位置を検出して操向制御を行う
等、種々の制御用センサとしてのイメージセンサの通用
例が考えられる。

ところで農業機械は、その用途の関係上、屋外において
運転されるものが主であり、しかも農繁期には昼夜欠け
にて運転されることも多々あるため、その制御用センサ
として用いるイメージセンサは、昼間には自然光下にて
、また夜間には照明下にて撮像対象物を撮像することに
なる。しかしながら、例えば前述の如く収穫機の操向制
御用センサとしてイメージセンサを用いた場合には、該
センサの撮像対象物である殻稈列は、自然光下において
は背景に対して暗く撮像され、照明下においては逆に背
景に対して明るく撮像されるため、イメージセンサから
の画＠信号の処理方法を昼夜を問わず同一とすると、夜
間において殻稈列に対する機体の相対位置が誤検出され
る虞があり、更に例えば薄暮時又は降雨時等においては
、自然光の光量が不足するため、自然光下におけるイメ
ージセンサの撮像結果から殻稈列と背景とを判別するこ
とが困難となり、機体の相対位置が誤検出される虞があ
る。

以上、いずれの場合においてもイメージセンサの検出結
果に基づいて操向制御が正しく行えなくなるという難点
があり、これは扱深さ制御等の収１機における他の制御
または収穫機以外の農業機械における各種の制御のため
の制御用センサとしてイメージセンサを用いる場合にお
いても同様である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、農業
機械の制御用センサとしてイメージセンサを用いる場合
に、昼夜の別なく正確な制御情報を得ることができるイ
メージセンサの画像信号処理方法を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段〕 本発明に係るイメージセンサの画像信号処理方法は、自
然光下における撮像により得られる画像信号と、照明下
における撮像により得られる画像信号とに対して、その
処理方法を変更しようとするものであり、農業機械に装
備したイメージセンサにて撮像した画像の画像信号を２
値化処理し、２値化後の画像データに基づいて各種制御
を実行する場合のイメージセンサの画像信号処理方法に
おいて、前記イメージセンサの画像の明るさに応じて照
明を点灯又は消灯する一方、照明が点灯されている場合
には、前記２値化後の画像データを反転することを特徴
とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実、雄側を示す図面に基づいて説明す
る。本実施例においては、本発明に係るイメージセンサ
の画像信号処理方法（以下本発明方法という）に従って
その画像信号の処理が行われるイメージセンサを、収ｆ
ｌｔ＆’３１の操向制御装置における操向センサとして
用いる場合について説明する。第１図はイメージセンサ
を用いてなる操向センサを装備した収穫機の外観斜視図
、第２図は収ＪＮ機の略示平面図とともに示す刈取作業
の模式図、第３図は操向制御系のブロック図である。

図において１は走行うローラであり、その上（Ｉｌｌに
は脱穀部２．運転席ＤＳ等が搭載され、これらにより本
体部３が構成されており、本体部３の前側には分草板４
．殻稈引起装置５等にて構成された刈取部６が昇降自在
に取付けられている。

走行うローラ１は本体部３の左右に夫々設けてあり、収
１１１３１のエンジンにより、夫々の図示しないクラ・
７チを介して駆動されるようになっている。

これらのクラッチは第３図に示すクラッチシリンダ１０
ｊ！、１０ｒにより各別に係脱されるようになしてあり
、クラッチシリンダ１０１が作動すると、右側の走行う
ローラ１のクラッチが離脱されて機体は左操向し、クラ
ッチシリンダ１０ｒが作動すると、左側の操向クローラ
１のクラッチがＦ！Ｉｉｍされて機体は右操向する。

クラッチシリンダ１．ＯＩ！、１０ｒへの圧油の送給を
行う油圧回路は、油圧ポンプＰ、電磁方向切換弁■、油
タンクＴ等にて構成されている。電磁方向切換弁■は４
ボ一ト３位置切換式であり、そのソレノイドＳｌ　（又
はソレノイドＳｒ）が励磁された場合には、クラッチシ
リンダ１０ｊ’（又はクラッチシリンダ１０ｒ）の油室
に油圧ポンプＰからの圧油が送給されて、そのピストン
ロッドが進出しクラッチシリンダ１０ｒ（又はクラッチ
シリンダ１０１）の油室は油タンクＴに連通して、その
ピストンロッドが退入し、前述の如く左側く又は右側）
の走行りローラ１が停止して、機体は左操向（又は右操
向）する。またソレノイドＳｊ！、Ｓｒがともに消磁さ
れている場合には、クラッチシリンダ１０Ｉ！、１０ｒ
の油室がともに油タンクＴに連通し、これらのピストン
ロンドがともに退入して、左右の走行うローラ１は等速
度にて駆動され、機体は直進する。

さてイメージセンサを用いてなる操向センサ７は、収穫
機前方の圃面上に植立した未刈の殻稈の列条をその一部
に含む、第２図に２点鎖線にて示す如き撮像視野Ａ内を
撮像すべく、刈取部６上部の運転席ＤＳ寄りの位置に、
やや前下方に向けて取付けである。また７０は前記撮像
視野Ａ全体に光を照射するための投光器であり、刈取部
６の上部に前記操向センサ７と並設しである。

操向センサ７は例えばｎｘｍの画素数を有するＣＣＤ　
７１、該ＣＣＤ　７１の感光面上に対象物の像を結像さ
せるための光学レンズ７２等にて構成されており、その
出力はＡ／Ｄ変換器８１とビデオメモリ８２と演算制御
部８３とからなる画像信号処理部８に与えられている。

　ＣＣＵ　７１の各画素は、その表面上に照射された光
の強さ及び照射時間に応じた電荷を蓄積しており、演算
制御部８３から所定の時間間隔にてクロックパルスが与
えられる都度、各画素に蓄１債された電荷に応じたレベ
ルの画像信号を、機体の進行方向を主走査方向とし、そ
れに直交する方向を副走査方向とする順に画像信号処理
部８のＡ／Ｄ変換器８１に出力する。そしてＣＣＤ　７
１からの画像信号はＡ／Ｄ変換器８１にて、そのレベル
に応じて、例えば１６段階にアナログ／ディジクル変換
され、ビデオメモリ８２に最暗部を表す“００００”か
ら最明部表す“１１１１”までの４ビツトの画像データ
として格納される。

マイクロコンピュータを用いてなる演算制御部８３は、
ビデオメモリ８２に格納された画像データを読出し、こ
のデータからｌ＆ｉｆする演算を行って、殻稈の列条に
対する機体の相対位置に応じたレベルの制御信号を操向
制御部９に出力するとともに、操向センサ７の撮像視野
Ａの明るさに応じて、前記投光器７０に、これを点灯又
は消灯させる信号を出力する。

操向制御部９の出力側には、前記電磁方向切換弁Ｖのソ
レノイド３４１．Ｓｒが図示しない励磁回路を介して接
続されており、操向制御部９は、前記演算制御部８３か
らの入力信号のレベルが所定値以上である場合に、ソレ
ノイドＳＺを励磁させるべく対応する出力ボートをハイ
レベルとし、機体を左操向させ、また前記入力信号のレ
ベルが前記所定値よりも小である他の所定値以下である
場合に、ソレノイドＳｒを励磁させるべく対応する出力
ボートをハイレベルとし、機体を右操向させて、収穫機
の操向制御を行う。

第４図は前記演算制御部８３０制御内容を示すフローチ
ャートであり、以下本図に従って本発明方法について説
明する。

収穫機は、刈取部６を動作させつつ圃面上を走行して、
該刈取部６にて圃面上に植立する殻稈を刈り取る。この
間操向センサ７は、前述の如く撮像視野Ａ内の殻稈の列
条を、背景となる圃面とともに上方から撮像する。第５
図、第６図は人々操向センサ７の撮像結果を示す模式図
であり、第５図は収穫機が殻稈列に対して正規の位置を
保って走行している場合の撮像結果を示し、第６図は正
規の位置と比較して左、即ち殻稈列側に寄って走行して
いる場合の撮像結果を示している。

演算制御部８３は、投光器７０が点灯されているか否か
を示す指標りを格納するレジスタをリセットする。該レ
ジスタには、投光器７０が点灯されている場合には１、
消灯されている場合には０が格納されるようになってい
る。次いで演算制御部８３はＣＣＤ　７１の各画素に対
応する画像データＤ１．の合計Ｓを格納するレジスタを
リセットした後、ビデオメモリ８２に格納された画像デ
ータＤｉＪを順次読込み、これらを加算して前記Ｓの値
を算出する一方これらを所定のしきい値り、を基準とし
て明暗２値化して、明部を表す“１”と暗部を表す“０
”とからなる２値画像データＤｉＪ’として演算制御部
８３内のメモリに順次書込む。

このようにしてビデオメモリ８２に格納されたｎｘｍｌ
ＩＩｉ］の画像データＤ１．の合計Ｓを求めた後、これ
をｎｘｍにて除算して撮像視野Ａ内の明るさの平均値Ｄ
ａを算出する。この値Ｄａは当然撮像視野人が明るい場
合には大きい値となり、暗い場合には小さい値となる。

そこで、該平均値Ｄａを予め設定された明るさの基準値
Ｄ２及びＤコと夫々比較しＤａがＤ２以下である場合に
は、投光１ｓ７０を点灯せしめるべ（対応する出力ボー
トをハイレベルに転じ、前記［旨標しを１として、先に
求めた２値画像データＤ、′４に基づく操向制御を行う
ことなく、再びビデオメモリ８２から次の画像データを
読込む。

一方ＤａがＤ３以上である場合には、投光器７゜を消灯
せしめるべく対応する出力ボートをローレベルに転じ、
前記指標りを０として、またＤａがＤ２とＤ３との間の
値である場合には、投光器７０への出力を変更すること
なく、ともに先に求めた２値画像データＤ、Ｊ’に基づ
く操向制御を行うべく次の段階に進む。

さて、第５図及び第６図にハンチングを施して示す殻稈
列の部分は、光の乱反射のため、自然光下においては背
景に比較して暗く撮像され、２値化後の画像データＤｉ
’Ｊは、殻稈列の存在する部分において“０′、背景の
部分においてｌ”となる。ところが薄暮時、降雨時等の
如く、自然光の光量が不足する場合には背景と殻稈列と
の間の明暗の差が減少し、２値画像デークＤ、′、にて
これらの判別が困難となる。前記基準値Ｄ２は、背景と
殻稈列との判別が困難となる限界の明るさよりも若干大
きい値に設定してあり、前述の如く撮像視野Ａ内の明る
さの平均値ＤａがＤ２以下となった場合には、撮像視野
人を照明する投光器７０を点灯して撮像視野Ａ内の光量
不足を補い、背景と殻稈列の判別を容易にする。また前
記基準値Ｄコは、明るさの平均値ＤａがＤ２に等しくな
った時、投光器７０を点灯して得られる撮像視野Ａ内の
明るさよりも若干大きい値に設定してあり、前述の如く
明るさの平均値ｔ）ａがＤ３以上となった場合に投光器
７０を消灯しても自然光にて撮像視野Ａ内の明るさは前
記基準値Ｄ２以上に保たれ、殻稈列と背景との判別に支
障を来すことはない。

このように操向センサ７にて撮像される画像の明るさに
応じて、投光器７０の点灯及び消灯が行われるので、撮
像視野Ａ内の明るさは、昼夜の別なく常に適度の明るさ
に保たれ、以下に説明する２値画像データＤ１′、によ
る殻稈列と背景との判別が容易に行える。

さて前述の如く、自然光下においては殻稈列の部分が背
景に比較して暗く撮像されるが、投光器７０による照明
下においては、投光器７ｏがら殻稈列上面までの距離と
、投光器７０から背景となる圃面までの距離との差によ
り、自然光下における撮像結果とは逆に、第５図及び第
６図にハツチングを施して示す殻稈列の部分は背景に比
較して明るく撮像され、２値化後の画像データＤ１′、
は、殻稈列の部分において１″、背景の部分においてｏ
″となり、演算制御部８３内のメモリに書込まれている
。演算制御部８３は、ＤａをＤ２及びＤ３と比較し、前
述の処理を行った後、ＬがＩであるが０であるか、即ち
投光器７０が点灯されているが否かを調べ、Ｌが１であ
る場合には、２値画像データＤ　ｉ’ｊを“１”から減
算して、その結果を自身のメモリに書込み、Ｌが０であ
る場合には、画像データＤ　ｉ’Ｊを現状のままとして
次の段階に進む。このようにすると、Ｌが１である場合
の２値画像データ“１″は“０”に、また′Ｏ”は“１
”に反転され、投光器７０が点灯されている場合の、照
明下における撮像結果から得られる２値画像データＤ１
′、も、自然光下における撮像結果と同様、殻稈列の部
分が“０”、背景の部分が“ｌｏとなり、自然光下にお
ける操向センサ７の撮像結果と、照明下における撮像結
果とを以下に示す如く同一の方法にて処理できる。

次いで演算制御部８３は、自身のメモリから２値画（象
データＤ１′、を順次読出し、この画像データ中の“１
”なるデータの数を計数して、撮像視野Ａにおける明部
の面積、即ち背景の部分の面ＭＢを求め、この大きさに
応じたレベルの制御信号を操向制御部９に出力した後、
ビデオメモリ８２から次の画像データＤｉｊを読込み、
同様の処理を繰返す。

さて操向センサ７は刈取部６上部に固定されているので
、収ｆ！機の左右への移動に応じて移動し、収１機が正
規の走行位置から刈取るべき殻稈列側に近寄った場合に
は、第６図に示す如く撮像視野Ａ内における背景部分の
面！！！Ｂは小となり、その結果、操向制御部９に演算
制御部８３から出力される制御信号のレベルが小さくな
るため、前述した如く操向制御部９は、電磁方向切換弁
■のソレノイドＳｒを励磁すべく動作して、収穫機は殻
稈列から離隔すべく右に操向される。

一方、収穫機が殻稈列に対して遠ざかった場合には、図
示はしないが、第６図の場合とは逆に撮像視野Ａ内にお
ける穀稈列以外の部分の面積Ｂ大となり、その結果演算
制御部８３からの制御信号のレベルが大きくなるため、
操向制御部９は電磁方向切換弁■のソレノイドＳＩｌを
励磁すべく動作して、収穫機は殻稈列に近寄るべく左に
操向される。

このように、前記背景の部分の面ａＢは、収穫機の殻稈
列に対する相対位置に対応する値となり、この大きさに
応じたレベルの制御信号に基づいて操向制御部９は動作
するので、収穫機は圃面上に植立する殻稈の列条に対し
て、常に一定の相対位置を保つように操向制御されつつ
圃面上を走行することになる。

なお本実施例においては、収穫機の走行制御における適
用例について説明したが、収穫機における扱深さ制御等
の他の各種制御及び他の農業機械における各種の制御に
おいても本発明方法が通用可能であるのは言うまでもな
い。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法においては、農業機械の各
種制御用センサとしてイメージセンサを用いる場合に、
イメージセンサの画像の明るさが不足して、明部と暗部
との判別が困難である場合に照明が点灯されるので、昼
夜の別なくイメー・ジセンサを制御用センサとして用い
ることができ、また照明が点灯されている場合に、イメ
ージセンサからの画像信号を２値化した後、２値化後の
画像データを反転するので、昼間の自然光下における撮
像結果と、夜間の照明下における撮像結果とから得られ
る画像信号を同一の方法にて処理して必要な制御情報を
得ることができ、昼夜の別なく適切な制御が行える等連
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明方法に従うイメージセンサを操向センサとして装備
した収穫機の外観斜視図、第２は刈取作業の模式図、第
３図は操向制御系のブロック図、第４図は演算制御部の
制御内容を示すフローチャート、第５図及び第６図は操
向センサの撮像結果を示す模式図である。 １・・・走行うローラ　　６・・・刈取部　　７・・・
操向センサ　　８・・・画像信号処理部　　９・・・操
向制御部１０β、１０ｒ・・・クラッチシリンダ　　７
０・・・投光器８３・・・演算制御部　　Ａ・・・撮像
視野山　願　人　ヤンマー農機株式会社 代理人　弁理士　河　野　　登　夫 潴　２Ｉ￥１ 慟　　便］ 顎　５　圓 段　　イリ植 第　６　図 手続補正書（方式） 昭和６２年１０月３０日 昭和６１年特許願第１４１６０８号 ２、発明の名称 イメージセンサの画像信号処理方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許用１１ｉ人 所在地　大阪市北区茶屋町１番３２号 名　称　（６８５）ヤンマー農機株式会社代表者山岡淳
男 ４、代理人 住　所　■５４３大阪市天王寺区四天王寺１丁目１４番
２２号　日進ビル２０７号 ７、補正の内容 明細書筒１７頁５行目に「第２は」とあるのを「第２図
は」と訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、農業機械に装備したイメージセンサにて撮像した画
   像の画像信号を２値化処理し、２値化後の画像データに
   基づいて各種制御を実行する場合のイメージセンサの画
   像信号処理方法において、 前記イメージセンサの画像の明るさに応じ て照明を点灯又は消灯する一方、照明が点灯されている
   場合には、前記２値化後の画像データを反転することを
   特徴とするイメージセンサの画像処理方法。