DE3438943A1

DE3438943A1 - Vorrichtung zum trennen von farbsignalen

Info

Publication number: DE3438943A1
Application number: DE19843438943
Authority: DE
Inventors: Yasuo Fujii; Masahiko Hayashi; Shigeaki Sakai Osaka Okuyama
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1983-12-08
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1985-09-05
Also published as: FR2556543B1; DE3438943C2; GB2151353B; FR2556543A1; GB8425397D0; AU3375084A; GB2151353A; AU556157B2

Description

Vorrichtung zum Trennen von Farbsignalen

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen von Farbsignalen und insbesondere auf eine solche Vorrichtung zumTrennen von Farbsignalen, mit der Signale, die lediglich einzelnen Farben aus den von einer Monitorkamera gelieferten Bildsignalen entsprechen, getrennt bzw. zerlegt und binär umgewandelt und verarbeitet werden, wodurch binäre Signale erhalten werden, die den einzelnen Farben entsprechen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung, die zur Verwendung mit einer Erntemaschine für Obst geeignet ist und mit der vom im Hintergrund des Obstes liegenden Himmel, von Blättern und dgl. herrührende Signale von den Bildsignalen ausgeschlossen werden, die von einer Monitorkamera geliefert werden, mit deren Hilfe die Positionen der zu erntenden Früchte detektiert werden.

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Bei einem Typ der bekannten Vorrichtungen zum Trennen von Farbsignalen umfaßt die Monitorkamera zum Aufnehmen eines Objektbildes einen optischen Filter, der nur einzelne Farben durchläßt, um binäre Signale zu erhalten, die diesen speziellen Farben von den Bildsignalen der Monitorkamera entsprechen. Bei einem anderen Typ der

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Patentanwalt Dr. Ing. Dipl.-Ing; A. SoIf (München) Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)

k.

bekannten Vorrichtungen wird eine logische Verarbeitung ausgeführt, um eine Summe oder eine Differenz von Farbsignalen zu erhalten, die einzelnen Farben aus einer Anzahl von Farbausgangssignalen einer Farbvideokamera entsprechen.

Um die Farbsignale binär zu verarbeiten, werden die Farbsignale zuerst in einem Rahmen- bzw. Bildspeicher oder dgl. gespeichert und dann digital logisch verarbeitet.

Für eine derartige Verarbeitung wird eine komplizierte Anordnung benötigt, und die logische Verarbeitung ist zeitraubend. Wenn ein optischer Filter verwendet wird, müssen viele Filterarten entsprechend den speziellen binär zu verarbeitenden Farben zur Verfügung stehen.

Beide oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen weisen den ins Gewicht fallenden Nachteil auf, daß die Bildsignale, die unter Bedingungen erhalten worden sind, bei denen die Helligkeit oder der Luminanzpegel von einem bestimmten Wert abweichen, nicht binär verarbeitet werden können, ohne die dazu benötigte Software stark zu komplizieren. Es ist insbesondere unmöglich, die Helligkeit auf einem bestimmten Pegel zu halten, wenn die Vorrichtung mit der oben erwähnten Maschine zur Obsternte verwendet wird, die im Freien arbeitet.

Andererseits haben die besonderen zu durchmusternden bzw. abzutastenden Farben einen bestimmten Bereich, wodurch die Verarbeitung mit der bekannten Anordnung weiter kompliziert wird, und einfache Verbesserungen in der Hardware sind nicht ausreichend und ermöglichen es nicht, die Bildsignale auf einer Echtzeit-Basis zu verarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesem Standder Technik, eine Vorrichtung zum Trennen Von Farbsignalen zu schaffen, mit der bestimmten (speziellen) Farben entsprechende binäre Signale auf Echtzeit-Basis erhalten werden können, und zwar unabhängig von Luminanzpegeln.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Farbsignalen basiert in ihren Hauptmerkmalen auf dem folgenden Prinzip: eine bestimmte Farbe F kann durch einen Vektor ausgedrückt werden, der durch die folgende Gleichung (i) dargestellt ist:

F=aR+bG+cB (i),

wobei a, b und c Koeffizienten sind und R, G und B den Vektoren der drei Grundfarben des Lichtes entsprechen.

Daher können besondere bzw. einzelne Farben durch Bestimmung der Koeffizienten a, b und c bestimmt werden, aber die Farbe F kann nicht bestimmt werden, ohne eine bestimmte Helligkeit zu erhalten, da jeder der Koeffizienten einen Helligkeit-(Luminanzpegel-)Parameter umfaßt.

Eine Vorrichtung zur Eingabe von Bildinformationen mit einer Monitorkamera, z.B. einer Farbvideokamera, kann normalerweise ein Luminanzsignal Y und Signale R, G und B der drei Grundfarben getrennt ausgeben. Die Signale Y, R, G und B stehen in einer Beziehung zueinander, die durch die folgenden Gleichungen (ii) bis (v) dargestellt ist:

- JiT-

R/Y	= Kl	1	(ii)
B/Y	= K2	(iii)
G/Y	= K3	(iv)
Kl +	K2 + K3 =	(v)

Auf diese Weise wird die bestimmte Farbe F normalisiert und unabhängig von der Helligkeit bestimmt, indem der Luminanzpegel Y und die Parameter v/on beliebigen zwei der Verstärkungsfaktoren Kl bis K3 bestimmt werden.

Wo z.B. eine spezielle Farbe F, die rot oder rötlich ist, erkannt werden soll, wird somit ein Binärsignal entsprechend der speziellen Farbe F durch eine einfache logische Verarbeitung erhalten, indem Kl und K2 in den obigen Gleichungen (ii) und (iii) unter Verwendung des Luminanzsignals Y, des roten Farbsignals R und des blauen Farbsignals B vorwegbestimmt werden.

Das Prinzip der Erfindung kann auch angewendet werden, wenn das Rotsignal R, das Grünsignal G und das Blausignal B zur Verfügung stehen, denn eine Summe der Intensitäten dieser Signale R, G und B ist gleich einer Intensität des Luminanzsignals Y. Somit kann das Prinzip der Erfindung angewendet werden, wenn beliebige drei dieser vier Signale zur Verfügung stehen.

Die Divisionen in den Gleichungen (ii) und (iii) verschlechtern die Genauigkeit der Verarbeitung, da es schwierig ist, tatsächliche, d.h. Ist-Signale breitbandig zu verarbeiten. Um diesen Nachteil auszuschalten, werden die obigen Gleichungen (ii) und (iii) in Multiplikationen abgewandelt, und die Daten werden durch Multipliziereinrichtungen verarbeitet, die die folgenden Gleichungen (ii¹) und (iii¹) ausführen. Gemäß der Erfindung

ist es somit möglich, einzelne (spezielle) Farben auf Echtzeit-Basis auszuwählen, ohne daß ein Speicher zum Speichern der Signale vor der Verarbeitung benötigt wird:
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R = KlY (ii¹ )

B = K2Y (Ui¹)

Um die obige Signalverarbeitung auszuführen, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung Multipliziereinrichtungen zur Verstärkung eines Luminanzsignals, das durch vorbestimmte Verstärkungsfaktoren von den Bildsignalen abgetrennt worden ist, Vergleichsschaltungen zum Vergleichen der Farbsignale mit oberen und unteren Grenzwerten, die den von den Multipliziereinrichtungen ausgegebenen Trennpegeln entsprechen, und zum binären Verarbeiten der Farbsignale, und eine Torschaltung zum Ausführen einer logischen Operation mit den binären Farbsignalen, die von den Vergleichsschaltungen geliefert werden, wobei die binären Signale den speziellen,von der Torschaltung ausgegebenen Farben entsprechen.

Die oben beschriebenen Merkmale haben folgende ausgezeichnete Wirkung: es werden binäre Signale entsprechend den besonderen Farben mit hoher Genauigkeit auf Echtzeit-Basis und unabhängig von der Helligkeit erhalten, indem lediglich die Verhältnisse des Luminanzsignals und der Farbsignale zu den speziellen Farben entsprechenden Werten eingestellt werden.Des weiteren kann die Abtastfarbe nach Wunsch ausgewählt werden, indem lediglich die Verhältnisse geändert werden.

Da der Bereich der auszuwählenden Farbe nach Wunsch durch den Bereich der Verstärkungsfaktoren bestimmt werden kann, mit denen das Luminanzsignal multipliziert wird, kann

nicht nur eine spezielle Farbe verarbeitet werden, sondern es können Signale verarbeitet werden, die einen bestimmten Farbbereich umfassen. Dies ist ein sehr wichtiger Vorteil bei der binären Verarbeitung einer Farbe bzw. eines Farbsignals beispielsweise von einer Frucht, die einen bestimmten Farbenbereich aufweist.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen Aufgabe sollen durch die Erfindung außerdem folgende Ziele erreicht werden: 10

(i) Es sollen nachteilige Einflüsse von Veränderungen in der Objekthelligkeit verringert werden, indem in die Vorrichtung mit den oben beschriebenen Hauptmerkmalen Einrichtungen eingebaut werden, um Veränderungen im Austastpegel des Luminanzsignals und der Farbsignale zu eliminieren, die in Gleichstromkopplung ausgegeben werden, und um diese Signale in Gleichstromkomponentensignale ausgehend von einem absoluten Grundpegel oder Erdpegel vor ihrer logischen Verarbeitung umzuwandeln;

(ii) es sollen nachteilige Einflüsse der Helligkeit des Feldes verringert werden, auf dem ein Vorgang zur Identifizierung der Fruchtfarbe ausgeführt wird, indem in eine Vorrichtung mit den oben beschriebenen Hauptmerkmalen eine Einrichtung zur automatischen Einstellung einer Blende für die Monitorkamera eingebaut wird;

(iii) die Vorrichtung mit den oben beschriebenen Hauptmerkmalen soll mit einer Einrichtung versehen werden, um Licht in einer vorbestimmten Menge auf Früchte oder dgl. synchron mit einer Bildaufnahme auszusenden, um verschiedenen Feldbedingungen bzw. -zuständen zu begegnen, wie z.B. von hinten

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kommendem Licht, Hintergrundlicht, Gegenlicht,
gutem Wetter, trübem Wetter, regnerischem Wetter, usw.;

(iv) die Vorrichtung mit den oben beschriebenen Hauptmerkmalen soll mit einer Einrichtung versehen werden, um Licht auf das Objekt in einer vorbestimmten Menge eine größere Anzahl von Malen aus verschiedenen
Richtungen auszusenden, und ferner mit einer Einrichtung, um eine logische Operation an einer

Anzahl von binären Bildsignalen auszuführen, die
synchron mit der Lichtemission erhalten werden,
um eine Anzahl von dicht beieinander, hintereinanderliegenden Objekten auf zuverlässige Weise

voneinander zu trennen und zu identifizieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und der Zeichnung beschrieben; in

dieser zeigen:
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Figur 1 ein Blockdiagramm, auf dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Farbsignalen mit den Hauptmerkmalen der Erfindung dargestellt ist,
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Figur 2 eine schematische Ansicht einer bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendeten Bedienungstafel,

Figur 3 ein Blockdiagramm der in Figur 1 gezeigten

Vorrichtung, die außerdem eine Einrichtung zum Aussenden von Licht und eine Einrichtung zur automatischen Einstellung der Verschluß- bzw. Blendengeschwindigkeit aufweist,

/to

Figur 4 ein Schaltbild des obigen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem zusätzlich Einrichtungen zur Signaländerung vorgesehen sind,

Figur 5 ein Zeitdiagramm, das die Arbeitsweise

der Einrichtung zur Signaländerung darstellt,

Figur 6 ein Schaltbild mit einer Einrichtung zur

automatischen Einstellung einer Kamerablende,

Figur 7 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels,

Figur 8

ein Zeitdiagramm, das die Arbeitsweise einer im Ausführungsbeispiel der Figur 6 verwendeten Einrichtung zur Aussendung von Licht veranschaulicht,

Figur 9 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels ,

Figur 10 eine perspektivische Ansicht, die die Verwendung des Ausführungsbeispiels der Figur 9 veranschaulicht, und

Figuren

HA bis HC Ansichten von Abbildungen entsprechend binären Signalen, die jeweils unter Verwendung des

Ausführungsbeispiels der Figur 9 erhalten worden sind.

■'μ-

Es wird im folgenden das Ausführungsbeispiel der Figur beschrieben. Eine Monitorkamera 1 mit einer Farbvideokamera nimmt einen Obstbaum A auf, und ihre Bildinformation in Form eines Luminanzsignals Y wird Multiplizierern 2 und 2' eingegeben. Die Multiplizierer 2 und 2¹ multiplizieren das Luminanzsignal Y mit Verstärkungsfaktoren Kl, Kl', K2 und K2', die jeweils durch Potentiometer Rl, Rl¹, R2 und R2' eingestellt worden sind. Die sich ergebenden Werte werden Vergleichsschaltungen 3 und 3' als Referenzpegel KlY, Kl¹Y, K2Y und Κ2Ύ eingegeben. Die Vergleichsschaltung 3 wählt rote Farbsignale R zwischen dem Referenzpegel KlY als oberem Grenzwert und dem Referenzpegel K2Y als unterem Grenzwert aus und wandelt sie in binäre Signale um, und die Vergleichsschaltung 3' wählt blaue Farbsignale B zwischen dem Referenzpegel Kl¹Y als oberem Grenzwert und dem Referenzpegel K2'Y als unterem Grenzwert aus und wandelt sie in binäre Signale um. Ein Tor 4 erhält ein logisches UND-Signal der binären Farbsignale R¹ und B¹, die von den Vergleichsschaltungen 3 und 3' ausgegeben werden.

Somit gibt das Tor 4 nur diese speziellen Farben F in der Form spezieller binärer Farbsignale F aus, die einer Frucht ti entsprechen, die in dem unter Verwendung der Verstärkungsfaktoren Kl, Kl', K2 und K2¹ bestimmten Bereich liegt, und ein Bild entsprechend den nur der Frucht £ entsprechenden binären Signalen wird auf einem Schirm 5a eines Fernsehmonitors 5 angezeigt.

Um die Bestimmung der speziellen binär zu verarbeitenden Farben zu vereinfachen, umfaßt die Vorrichtung zur

Trennung von Farbsignalen bei diesem Ausführungsbeispiel eine Bedienungstafel 6a mit Bedienungsknöpfen Cl, Cl¹, C2 und C2¹, die zweidimensional angeordnet sind, um die jeweils die Potentiometer Rl, Rl¹, R2 und R2' 35

zu bedienen. Wie in Figur 2 gezeigt ist, sind die Bedienungsknöpfe Cl- und Cl¹ zum Einstellen der Potentiometer Rl und Rl¹ zur Bestimmung der Binärisierungspegel der roten Farbsignale R übereinander angeordnet, so daß sie in horizontaler Richtung bewegbar sind, während die Bedienungsknöpfe C2 und C2¹ zur Einstellung der Potentiometer R2 und R2¹ zur Bestimmung der Binärisierungspegel der blauen Farbsignale B nebeneinander angeordnet sind, so daß sie in vertikaler Richtung bewegbar sind. Die Bedienungstafel 6a weist oberhalb der Bedienungsknöpfe Cl und Cl¹ und rechts der Bedienungsknöpfe C2 und C2' eine Farbanzeige auf, die entsprechend den Positionen der Bedienungsknöpfe Cl, Cl', C2 und C2¹, d.h. entsprechend den oben beschriebenen Verstärkungsfaktoren Kl, Kl¹, K2 und K2' unmerklich abgestuft bzw. übergehend ist und abgedeckt sein kann. Auf diese Weise kann die Bedienungsperson unmittelbar intuitiv erkennen, daß die zu binärisierenden, d.h. binär zu verarbeitenden Farben in dem Bereich £ liegen, der durch die Verlängerungslinien von den vier Bedienungsknöpfen bestimmt ist.

Der Bereich, der in Figur 2 Dreieckform besitzt, ist derartig gefärbt, daß Grün unmerklich in Rot in der Richtung nach rechts und in Blau in der Richtung nach oben übergeht, wodurch der Bereich der binär verarbeiteten Faibsignale leicht wahrnehmbar ist.

Die Bezeichnungen R, B und G in Figur 2 zeigen Bereiche der drei Grundfarben Rot, Blau und Grün an, und die Bezeichnung W zeigt einen Weiß-Bereich an.

Die Vorrichtung der Figuren 1 und 2 kann so modifiziert werden, daß sie eine Einrichtung zur Aussendung von Licht und eine Einrichtung zur Regulierung der Geschwindigkeit eines automatischen Verschlusses bzw. einer automatischen Blende aufweist, die später beschrieben wird.

- Vi-

•/13.

Wie Figur 3 zeigt, umfaßt eine Monitorkamera 1 mit einer Farbvideokamera einen Verschluß 50, der als Einrichtung zur Steuerung des in die Kamera einfallenden Lichtes dient und ein Blitzlicht 52 trägt, das als Einrichtung zur Aussendung von Licht dient. Die Kamera 1 umfaßt ferner eine Verschlußsteuereinrichtung, die dazu dient, die Verschlußgeschwindigkeit des Verschlusses 50 zu steuern und zu bewirken, daß das Blitzlicht 52 und der Verschluß 50 mittels eines Triggersignals TG für das Blitzlicht 52 synchron arbeiten. Der Verschluß 50 wird somit simultan mit der Lichtaussendung durch das Blitzlicht 52 betätigt, so daß die Kamera 1 eine Frucht mit konstantem oder gleichbleibendem Licht aufnimmt. Einzelheiten der Verschlußsteuerung sind im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Figuren 7 und 8 beschrieben.

Eine Farbidentifizierungseinrichtung 20 wandelt die Farbbildsignale für ein von der Monitorkamera 1 mit der oben beschriebenen Anordnung geliefertes Bild in binäre Signale um, die nur der Frucht entsprechen, und die binären Signale werden in einem Bildspeicher 22 gespeichert. Zur selben Zeit werden die Ergebnisse auf einem Fernsehmonitor angezeigt, und eine Steuereinrichtung 24 führt die Detektion der Position der Frucht und andere Verarbeitungen aus, wodurch die Vorrichtung in der Lage ist, eine Frucht von anderen Objekten automatisch zu diskriminieren.

Figur 4 zeigt Einzelheiten der Farbidentifizierungseinrichtung 20. Die Bildinformation oder das Luminanzsignal Y, das von der Monitorkamera 1 abgegeben wird, wird durch eine der später beschriebenen Schaltungen 28 zur Gleichstromwiederherstellung zu einer Multiplizierschaltung 30 mit zwei Multiplizierern 2 und 2' geführt. In der Multiplizierschaltung 30 wird das Luminanzsignal Y mit den Verstärkungsfaktoren Kl, Kl¹, K2 und K2' multipliziert,

die durch die Potentiometer Rl, Rl¹, R2 bzw. R2¹ eingestellt worden sind. Anschließend wird das Signal den Vergleichsschaltungen 3 und 3' eingegeben. Die so erhaltenen Werte werden als Referenzpegel KlY, Kl¹Y, K2Y und K2'Y zur binären Umwandlung der roten Farbsignale R und der blauen Farbsignale B verwendet.

Die zusammen mit dem Luminanzsignal Y von der Monitorkamera 1 ausgegebenen roten und blauen Farbsignale R und B werden ebenfalls den Vergleichsschaltungen 3 und zugeführt. Jede dieser Vergleichsschaltungen 3 und 3¹ bildet einen Fensterkomparator mit zwei Komparatoren Al und A2 und einem Umkehrpuffer Gl. Die zwischen den oberen Grenzwerten KlY und K2Y und den unteren Grenzwerten Kl¹Y und K2'Y der Referenzpegel liegenden Farbsignale R und B werden ausgewählt und binär verarbeitet. Das UND-Tor 4 führt eine logische UND-Verknüpfung der resultierenden binären Signale R¹ und B¹ aus und der Bildspeicher 22 erhält die speziellen binären Farbsignale F, die lediglich der in dem durch die Potentiometer Rl, Rl¹, R2 und R2¹ bestimmte Bereich liegenden Frucht entsprechen.

Die Monitorkamera 1 gibt das Luminanzsignal Y, die roten Farbsignale R und die blauen Farbsignale B in Wechselstromkopplung aus, und daher haben diese Signale einen nicht konstanten Basis- bzw. Austastpegel Pd. Die Schaltungen 28 zur Gleichstromwiederherstellung dienen dazu, den Austastpegel Pd so zu steuern, daß er einen absoluten Grundpegel (GND-Pegel, OV) darstellt. Jede der Schaltungen 28 zur Gleichstromwiederherstellung umfaßt eine Austastsignalhalteschaltung (sample-hold-Schaltung) A3, um ein eingegebenes Signal Vl synchron mit Anstiegen HD eines von einem Horizontalverstärker Ao eingegeben horizontalen Synchronisationssignals wie in Figur 5 gezeigt in Austastung zu halten, und einen Differentialverstärker A4,

- yi -

um eine Differenz zwischen einem Eingangssignal Ui und einem Ausgangssignal Vref der sample-hold- bzw. Tastspeicherschaltung A3 zu erhalten. Die Schaltung 28 zur Gleichstromwiederherstellung kann somit das Eingangssignal Ui in ein Gleichstromkomponentensignal Vo von dem absoluten Grundpegel umwandeln.

Wenn die in den Figuren 3 bis 5 gezeigte Anordnung in die in Figur 1 und 2 gezeigte Vorrichtung eingebaut wird, werden das Luminanzsignal Y und die Farbsignale R und B in den Schaltungen 28 zur Gleichstromwiederherstellung verarbeitet, bevor sie in die Multiplizierschaltung 30 und die Vergleichsschaltungen 3 und 3' eingegeben werden. Daher werden die Farbsignale mit großer Genauigkeit getrennt bzw. zerlegt, selbst wenn bei der Messung Veränderungen in der Fruchthelligkeit auftreten.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Blendensteuerung für die Kamera. Die Beziehung zwischen der Steuereinrichtung 54 für den Verschluß und der Steuereinrichtung 24 ist etwas modifiziert; jedoch kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Einfluß der Helligkeit der Frucht weiterhin eliminiert werden.

Ein Blendenkodierer 40 ist betriebsmäßig mit einer Blende der Kamera verbunden, und ein Motor 42 ist zur Einstellung des Öffnungsgrades der Blende vorgesehen. Signale vom Kodierer 40 werden zwei Komparatoren 44 und 44' eingegeben, und die Luminanzsignale Y von der Monitorkamera 1 werden ebenfalls diesen Komparatoren 44 und 44' eingegeben. Die Ausgangssignale aus den Komparatoren 44 und 44' werden einer Motorantriebsschaltung mit Schaltkreisen 48 und 48' eingegeben. Wenn z.B. der Schaltkreis 48 stromführend und erregt ist, wird der Motor 42 in Vorwärtsdrehung versetzt, und wenn der Schaltkreis 48' erregt ist, wird der

- yr-

beispiel ist durch ein Steuersystem für das Blitzlicht 52 charakterisiert.

Wie Figur 8 zeigt, wird ein vertikales Synchronisationssignal VD von der Kamera ausgegeben, und es wird auch ein Speichereingabesignal FMCD erzeugt, um die Bildsignale in einem Bildspeicher aufzunehmen (wie er z.B. in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist), der die Bildsignale der Kamera 1 vorübergehend speichert. Das Signal FMCD erzeugt ein erstes Synchronisationssignal Fl, das zusammen mit dem Signal VD ein zweites Synchronisationssignal F2 ausgibt. Die Anstiege, d.h. die Vorderflanken des Signeis F2 werden differenziert, um ein drittes Synchronisationssignal SHl zu erzeugen, das wiederum ein Starterimpuls- signal SH2 erzeugt, um die Lichtaussendung durch das Blitzlicht 52 zu bewirken. Auf diese Weise kann das durch das Starterimpulssignal SH2 betätigte Blitzlicht 52 automatisch synchron mit der Fruchtbildaufnahme oder mit der Bildeingabe mittels des Bildspeichers Licht aussenden.

Das Blitzlicht 52 sendet Licht in einer Menge aus, die eine geeignete Belichtung in einem Betriebsbereich L des Arms 62 oder einem Bereich der Armbewegung ermöglicht, der groß genug ist, um eine Frucht £ zu ernten. Die Entstehung einer nicht zufriedenstellenden Fruchtabbildung aufgrund einer Unterbelichtung wird auf diese Weise vermieden.

Auf der anderen Seite kann die Kamera 1 bis zu einem festgesetzten Wert'blendenmäßig herabgesetzt, d.h. abgeblendet werden, um eine geeignete Belichtung bezüglich der Menge des vom Blitzlicht 52 emittierten Lichts innerhalb des Betriebsbereiches L aufrechtzuerhalten. Somit ist die Kamera 1 zur Verwendung in ausreichend abgeblendetem Zustand geeignet und gestattet es, den Einfluß des natürliehen Lichtes zu ignorieren bzw. außer acht zu lassen,

. tu-

und es kann eine zufriedenstellende Bildinformation auf zuverlässige Weise erhalten werden, und zwar bei günstigen Lichtverhältnissen, bei Gegenlicht und unabhängig vom Wetter oder der Tageszeit.
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Es wird nun ein in den Figuren 9 bis 11 dargestelltes Ausführungsbeispiel beschrieben,mit dem ein spezielles Objekt mit einer einzelnen Kamera aufgenommen werden kann, wenn beispielsweise eine Anzahl von Früchten dicht beieinander liegen oder hängen, so daß eine Frucht hinter der anderen gesehen wird.

Wie Figuren 9 und 10 zeigen, ist eine einzelne Monitoraufnahmekamera 1, z.B. eine Videokamera, mit Blitzlichtern 52 versehen, die einander gegenüber über die Kamera 1 hinweg angeordnet sind und als Lichtaussendeeinrichtung dienen. Die drei Elemente sind so angeordnet, daß ihre optischen Wege sich im wesentlichen an einem Punkt treffen. Dabei kann die Einrichtung zur Lichtaussendung ein Blitzlicht 52 umfassen, das zwischen der rechten und der linken Seite der Kamera 1 umschaltbar ist.

Die Videoaufnahmekamera 1 nimmt ein Objekt oder eine Frucht a_ bei diesem Ausführungsbeispiel wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen auf. Die resultierenden Bildsignale Dl werden durch eine Binärisiereinrichtung über eine Farbidentifiziereinrichtung 20 binär auf der Basis von speziellen der Frucht entsprechenden Farben verarbeitet. Binärsignale D2 werden zu einem Bildspeicher 22' ausgegeben und dann verwendet, um eine Abbildung der Frucht a_ auf einer Anzeigeeinrichtung, z.B. einen Fernsehmonitor zu zeigen.

Der Bildspeicher 22' umfaßt Speicher 22a und 22b, die in der.Anzahl den Blitzlichtern 52a und 52b zur Aussendung von Licht in einer vorbestimmten Menge eine größere Anzahl .von Malen aus verschiedenen Richtungen entsprechen. Die Ausgabesignale des Bildspeichers 22' werden der Anzeigeeinrichtung 5 mittels einer UND-Schaltung 60 zugeführt, die eine logische UND-Verknüpfung durchführt. Der Speicher 22a nimmt die Ausgangssignale der Farbidentifizierungseinrichtung 20 und die Triggersignale TG für das Blitzlicht 52a jeweils durch ein UND-Tor 62 auf, und der Speicher 22b nimmt die Ausgangssignale der Farbidentifiziereinrichtung 20 und die Triggersignale für das Blitzlicht 52b jeweils über ein UND-Tor 64 auf.

Ein Schalter SW kann betätigt werden, um abwechselnd der Anzahl der Blitzlichter 52a und 52b die Triggersignale TG zuzuführen, woraufhin die Frucht a Lichtblitze aus verschiedenen Richtungen empfängt. Zur selben Zeit nimmt die Videokamera 1 die Frucht a_ auf, und binäre Bildsignale D"2 werden in den Speichern 22a und· 22b entsprechend den Blitzlichtern 52a bzw. 52b gespeichert. Die in den Speichern 22a und 22b gespeicherte logische UND-Verknüpfung der Bildsignale wird durch die UND-Schaltung 60 erhalten.

Figur HA veranschaulicht das in einem der Speicher 22a gespeicherte Binärbild D2', bei dem drei Früchte A1,A2 und A3 einander überlappen und zwei der Früchte Al und A3 durch einen Schatten getrennt sind, der längs eines dazwischen liegenden Randbereiches erscheint, was darauf beruht, daß das Licht von einem der Blitzlichter 52a emittiert worden ist.

- >er-

Das im anderen Speicher 22b gespeicherte Binärbild D2" ist nach Figur HB derart, daß zwei Früchte Al und A2 durch einen Schatten getrennt sind, der längs eines Randbereiches zwischen Ihnen auftritt, da Licht von einer anderen Richtung emittiert worden ist.

Entsprechend kann ein Bildsignal D3 wie in Figur HC gezeigt automatisch erhalten werden, bei dem die drei Früchte Al, A2 und A3 voneinander getrennt sind, indem die beiden binären Bilder D2' und D2" logisch verarbeitet werden, um eine logische UND-Verknüpfung der beiden Bilder zu erreichen. Durch die Erfindung wird somit eine Vorrichtung geschaffen, mit der Früchte voneinander getrennt und ausgewählt werden, auch wenn eine Anzahl von Früchten dicht beieinander liegen, indem eine Signalmonitorkamera und eine sehr einfache Verarbeitung verwendet werden.

Bei der oben beschriebenen logischen Verarbeitung braucht es sich nicht um eine Matrixverarbeitung zu handeln, um die· in den beiden Speichern 22a und 22b des Bildspeichers 22' gespeicherten Signale D2' und D2" zu verarbeiten, sondern es kann ein einfaches UND-Tor verwendet werden, um eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung auszuführen. Auf diese Weise ist es möglich, die zur Trennung und Auswahl der Früchte benötigte Verarbeitung zu vereinfachen.

Des weiteren kann die beschriebene logische Verarbeitung in gleicher Weise ausgeführt werden, und zwar egal ob es sich dabei um eine Verarbeitung im Analogmodus.oder im Digitalmodus handelt.

Die verwendete Vorrichtung benötigt nicht die Aufnahmerichtung der Kamera, und es ist ausreichend,

* SiA-

Licht mehrfach aus verschiedenen Richtungen zum Objekt auszusenden. Daher stimmen die in den verschiedenen Speichern des Bildspeichers gespeicherten Bildsignale in ihren Koordinaten perfekt überein. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß keine speziellen Koordinatenänderungsverarbeitungen zur Trennung und Auswahl einer Anzahl von Früchten benötigt werden.

Claims

47-go, 2-ban, 1-chome, Shikitsuhigashi

Naniwa-ku

Osaka-shi- Osaka-fu

Japan

22. Oktober 1984 M 386/Kö/wi

Patentansprüche

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Vorrichtung zur Trennung von Farbsignalen, mit der Signale entsprechend lediglich speziellen Farben von Bildsignalen getrennt und binär verarbeitet werden, die durch eine Monitorkamera mit einstellbarer Blende erhalten werden, wodurch binäre Signale entsprechend den speziellen Farben erhalten werden, gekennzeichnet durch Multiplizierer (2, 2¹) zur Verstärkung eines Luminanzsignals (Y), das von den Bildsignalen durch vorbestimmte Verstärkungsfaktoren (Kl, Kl¹, K2, K2¹) getrennt worden ist, Vergleichsschaltungen (3, 3') für den Vergleich von Farbsignalen (R, B) mit oberen Grenzwerten (KlY, K2Y) und unteren Grenzwerten (Kl¹Y, Κ2Ύ), die von den Multiplizierern (2, 2") ausgegebenen Trennpegeln entsprechen, und für die binäre Verarbeitung der Farbsignale (R, B), und eine Torschaltung (4) zur Durchführung einer logischen Verarbeitung der binären Farbsignale (R', B'), die von den Vergleichsschaltungen (3, 3') geliefert werden, und der binären Signale (F), die den speziellen Farben (F) entsprechen, die von der Torschaltung (4) ausgegeben werden.

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Patentanwalt Dr. Ing. Dipl.-Ing. A. Soll (München) Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung (28) zur Gleichstromwiederherstellung, mit der das Luminanzsignal und die Färbsignale in Signale mit Gleichstromkomponenten ausgehend von einem absoluten Grundpegel vor der Eingabe in die Multiplizierer (2, 2') und die Vergleichsschaltungen (3 , 3 ' ) umgewandelt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest ein Blitzlicht (52) zur Aussendung von Licht simultan mit einer Bildaufnahme einer Frucht auf der Basis eines von der Kamera (1) ausgegebenen vertikalen Synchronisationssignals (VD).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daQ die Kamera (1) mit einander gegenüber über die Kamera hinweg angeordneten Blitzlichtern(52a, 52b) versehen ist und daß die Vorrichtung weiter eine Einrichtung zur binären Verarbeitung eines Bildsignals, das von der Lichtemission durch eines der Blitzlichter herrührt, und eines Bildsignals, das von einer Lichtemission durch das andere Blitzlicht nachfolgend auf die Lichtemission durch das eine Blitzlicht herrührt, und eine Einrichtung aufweist, um eine logische Operation der beiden Signale auszuführen und ein einziges zusammengesetztes binbäres Signal zu erzeugen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur automatischen Einstellung einer Blende der Kamera (1).