JP3314109B2 - 自律走行作業車の自己位置検出方法 - Google Patents
自律走行作業車の自己位置検出方法Info
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Landscapes
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の作業領域周辺に
設置された複数の標識を撮像して自己位置を検出し、草
刈、芝刈作業等における作業走行を行なう自律走行作業
車の自己位置検出方法に関するものである。
設置された複数の標識を撮像して自己位置を検出し、草
刈、芝刈作業等における作業走行を行なう自律走行作業
車の自己位置検出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ゴルフ場、河川敷堤防、公園等の
各種フィールドで行う草刈、芝刈作業等を無人で行なう
ことのできる自律走行作業車が開発されている。この自
律走行作業車の自律走行制御においては、作業領域周辺
に立設した標識を利用して自己位置を検出する技術を採
用するものがあり、例えば、特開平3−135606号
公報には、特定区域内に立設した複数の再帰性反射ポー
ル(光反射標識)に投光し、反射光を光センサで受光し
て隣合う反射ポールを臨む角度を検出し、検出した角度
と標識の既知の座標とから三点挟角法(三角測量法)に
より自己位置を検出する技術が開示されている。
各種フィールドで行う草刈、芝刈作業等を無人で行なう
ことのできる自律走行作業車が開発されている。この自
律走行作業車の自律走行制御においては、作業領域周辺
に立設した標識を利用して自己位置を検出する技術を採
用するものがあり、例えば、特開平3−135606号
公報には、特定区域内に立設した複数の再帰性反射ポー
ル(光反射標識)に投光し、反射光を光センサで受光し
て隣合う反射ポールを臨む角度を検出し、検出した角度
と標識の既知の座標とから三点挟角法(三角測量法)に
より自己位置を検出する技術が開示されている。
【0003】この場合、光センサによって標識を検出す
る技術では、作業領域に不整地やうねりがあると、車輌
の傾斜や車輌の振動等の影響によって、投光した光ビー
ムが標識をはずれたり、標識からの反射光を受光するこ
とが困難な場合があるため、最近では、標識を含む周囲
の風景を撮像して画像処理することにより標識を認識
し、自己位置を検出する技術が提案されており、例え
ば、特開平3−71312号公報には、農用トラクタの
自動的な操向制御において、農用トラクタに登載したカ
メラで指標(標識)を撮影し、その画像認識位置の、設
定基準位置に対するずれに基づいて自己位置を検出する
技術が開示されている。
る技術では、作業領域に不整地やうねりがあると、車輌
の傾斜や車輌の振動等の影響によって、投光した光ビー
ムが標識をはずれたり、標識からの反射光を受光するこ
とが困難な場合があるため、最近では、標識を含む周囲
の風景を撮像して画像処理することにより標識を認識
し、自己位置を検出する技術が提案されており、例え
ば、特開平3−71312号公報には、農用トラクタの
自動的な操向制御において、農用トラクタに登載したカ
メラで指標(標識)を撮影し、その画像認識位置の、設
定基準位置に対するずれに基づいて自己位置を検出する
技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、撮像画像から標識を認識する場合には多くの画像情
報が必要であるため、標識に焦点の合った鮮明な撮像画
像から標識を認識するようにしているが、通常のカメラ
等の撮像手段では、鮮明な撮像画像が得られる範囲には
制限がある。
に、撮像画像から標識を認識する場合には多くの画像情
報が必要であるため、標識に焦点の合った鮮明な撮像画
像から標識を認識するようにしているが、通常のカメラ
等の撮像手段では、鮮明な撮像画像が得られる範囲には
制限がある。
【0005】従って、自車輌に対して標識が遠方に位置
するような状況では、撮像画像内で標識が小さくなり過
ぎて見えにくい状態となり、撮像画像から標識を抽出す
るための情報が不足して標識を見失うおそれがある。
するような状況では、撮像画像内で標識が小さくなり過
ぎて見えにくい状態となり、撮像画像から標識を抽出す
るための情報が不足して標識を見失うおそれがある。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、標識検知範囲を拡大し、自車輌と標識との距離に影
響されることなく常に正確に自己位置を検出することの
できる自律走行作業車の自己位置検出方法を提供するこ
とを目的としている。
で、標識検知範囲を拡大し、自車輌と標識との距離に影
響されることなく常に正確に自己位置を検出することの
できる自律走行作業車の自己位置検出方法を提供するこ
とを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、特定の作業領域周辺に設置
した複数の標識を撮像し、撮像画像から標識を認識して
三角測量により自己位置を検出する自律走行作業車の自
己位置検出方法において、前記撮像画像上の標識の面積
を予め設定した基準面積と比較し、撮像標識面積が標識
面積基準値よりも大きいときは、焦点を遠方向に移動し
て単位面積当たりの輝度を増加し、撮像標識面積が標識
面積基準値よりも小さいときには、焦点を近方向に移動
して意図的にピントをぼけさせて撮像標識面積を大きく
することを特徴とする。請求項2記載の発明は、請求項
1記載の発明において、さらに、撮像標識面積における
輝度情報としての撮像標識輝度と予め設定された標識輝
度基準値とを比較し、撮像標識輝度が標識輝度基準値よ
り明るいときは、予め設定した制御量で絞りを絞り、撮
像標識輝度が標識輝度基準値より暗いときは、予め設定
した制御量で絞りを開けることを特徴とする。
め、請求項1記載の発明は、特定の作業領域周辺に設置
した複数の標識を撮像し、撮像画像から標識を認識して
三角測量により自己位置を検出する自律走行作業車の自
己位置検出方法において、前記撮像画像上の標識の面積
を予め設定した基準面積と比較し、撮像標識面積が標識
面積基準値よりも大きいときは、焦点を遠方向に移動し
て単位面積当たりの輝度を増加し、撮像標識面積が標識
面積基準値よりも小さいときには、焦点を近方向に移動
して意図的にピントをぼけさせて撮像標識面積を大きく
することを特徴とする。請求項2記載の発明は、請求項
1記載の発明において、さらに、撮像標識面積における
輝度情報としての撮像標識輝度と予め設定された標識輝
度基準値とを比較し、撮像標識輝度が標識輝度基準値よ
り明るいときは、予め設定した制御量で絞りを絞り、撮
像標識輝度が標識輝度基準値より暗いときは、予め設定
した制御量で絞りを開けることを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1記載の発明は、特定の作業領域周辺に
設置した複数の標識を撮像し、撮像画像から標識を認識
して三角測量により自己位置を検出するに際し、撮像画
像上の標識の面積を予め設定した基準面積と比較する。
そして、撮像標識面積が標識面積基準値よりも大きいと
きは、焦点を遠方向に移動して単位面積当たりの輝度を
増加する。また、撮像標識面積が標識面積基準値よりも
小さいときには、焦点を近方向に移動して意図的にピン
トをぼけさせて撮像標識面積を大きくする。 請求項2記
載の発明は、さらに、撮像標識面積における輝度情報と
しての撮像標識輝度と予め設定された標識輝度基準値と
を比較する。そして、撮像標識輝度が標識輝度基準値よ
り明るいときは、予め設定した制御量で絞りを絞り、撮
像標識輝度が標識輝度基準値より暗いときは、予め設定
した制御量で絞りを開ける。
設置した複数の標識を撮像し、撮像画像から標識を認識
して三角測量により自己位置を検出するに際し、撮像画
像上の標識の面積を予め設定した基準面積と比較する。
そして、撮像標識面積が標識面積基準値よりも大きいと
きは、焦点を遠方向に移動して単位面積当たりの輝度を
増加する。また、撮像標識面積が標識面積基準値よりも
小さいときには、焦点を近方向に移動して意図的にピン
トをぼけさせて撮像標識面積を大きくする。 請求項2記
載の発明は、さらに、撮像標識面積における輝度情報と
しての撮像標識輝度と予め設定された標識輝度基準値と
を比較する。そして、撮像標識輝度が標識輝度基準値よ
り明るいときは、予め設定した制御量で絞りを絞り、撮
像標識輝度が標識輝度基準値より暗いときは、予め設定
した制御量で絞りを開ける。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図面は本発明の一実施例に係わり、図1は撮像制
御ルーチンのフローチャート、図2は主制御ルーチンの
フローチャート、図3は自己位置検出ルーチンのフロー
チャート、図4は芝刈作業車の外観を示す概略説明図、
図5は制御系のブロック図、図6は自車輌位置検出部の
回路構成図、図7は走行経路及び作業領域を示す説明
図、図8は三角測量による自己位置検出の説明図であ
る。
する。図面は本発明の一実施例に係わり、図1は撮像制
御ルーチンのフローチャート、図2は主制御ルーチンの
フローチャート、図3は自己位置検出ルーチンのフロー
チャート、図4は芝刈作業車の外観を示す概略説明図、
図5は制御系のブロック図、図6は自車輌位置検出部の
回路構成図、図7は走行経路及び作業領域を示す説明
図、図8は三角測量による自己位置検出の説明図であ
る。
【0010】図4において、符号1は無人で自律走行が
可能な自律走行作業車を示し、本実施例においてはゴル
フ場等の草・芝刈り作業を行う芝刈作業車である。この
芝刈作業車1は、エンジン駆動で走行し、前後輪の操舵
角を独立して制御することができるようになっており、
車輌本体下部に、草・芝刈作業を行うためのモーア等の
刈刃機構部2を備えるとともに、走行履歴に基づいて現
在位置を測定するための推測航法用センサ、走行障害物
を検出するための障害物検出用センサ、草・芝刈作業領
域において刈跡境界に沿った倣い走行を行うための倣い
走行用センサ等が搭載されるとともに、草・芝刈作業領
域の周辺に立設された複数の標識を撮像し、この撮像画
像から標識を認識して三角測量により自己位置を検出す
るための撮像手段を備えている。
可能な自律走行作業車を示し、本実施例においてはゴル
フ場等の草・芝刈り作業を行う芝刈作業車である。この
芝刈作業車1は、エンジン駆動で走行し、前後輪の操舵
角を独立して制御することができるようになっており、
車輌本体下部に、草・芝刈作業を行うためのモーア等の
刈刃機構部2を備えるとともに、走行履歴に基づいて現
在位置を測定するための推測航法用センサ、走行障害物
を検出するための障害物検出用センサ、草・芝刈作業領
域において刈跡境界に沿った倣い走行を行うための倣い
走行用センサ等が搭載されるとともに、草・芝刈作業領
域の周辺に立設された複数の標識を撮像し、この撮像画
像から標識を認識して三角測量により自己位置を検出す
るための撮像手段を備えている。
【0011】前記推測航法用センサとしては、地磁気セ
ンサ3と車輪エンコーダ4とが前記芝刈作業車1に備え
られ、前記障害物検出用センサとしては、超音波センサ
あるいは光センサ等からなる無接触型センサ5a,5b
が前記芝刈作業車1の前後部に取り付けられるととも
に、マイクロスイッチ等を使用した接触型センサ6a,
6bが前記芝刈作業車1の前後端に取り付けられてい
る。
ンサ3と車輪エンコーダ4とが前記芝刈作業車1に備え
られ、前記障害物検出用センサとしては、超音波センサ
あるいは光センサ等からなる無接触型センサ5a,5b
が前記芝刈作業車1の前後部に取り付けられるととも
に、マイクロスイッチ等を使用した接触型センサ6a,
6bが前記芝刈作業車1の前後端に取り付けられてい
る。
【0012】また、倣い走行用センサとしては、例え
ば、草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり
状の板を支持する部材の回動角を検出するロータリエン
コーダ等を組合わせて既刈部と未刈部との刈跡境界を検
出する刈跡境界検出センサ7が前記芝刈作業車1の車輌
本体下部に備えられている。
ば、草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり
状の板を支持する部材の回動角を検出するロータリエン
コーダ等を組合わせて既刈部と未刈部との刈跡境界を検
出する刈跡境界検出センサ7が前記芝刈作業車1の車輌
本体下部に備えられている。
【0013】また、標識を撮像するための撮像手段とし
ては、例えば固体撮像素子(CCD)を使用したCCD
カメラが使用される。このCCDカメラは、芝刈作業車
1の前方側に立設された回転機構部10に、CCDカメ
ラの視野をカバーする照明用ライトと一体になった撮像
ユニット8として取付軸と直角方向に撮像面を向けた状
態で取付けられており、取付軸に対して360°全周に
回転させられて全周撮像が可能なようになっている。さ
らに、前記CCDカメラには、カメラレンズ部にレンズ
焦点及び絞り調整機構が内蔵されており、後述するよう
に、遠方にある標識に対して焦点及び絞りを制御し、標
識認識能力を拡大することができるようになっている。
ては、例えば固体撮像素子(CCD)を使用したCCD
カメラが使用される。このCCDカメラは、芝刈作業車
1の前方側に立設された回転機構部10に、CCDカメ
ラの視野をカバーする照明用ライトと一体になった撮像
ユニット8として取付軸と直角方向に撮像面を向けた状
態で取付けられており、取付軸に対して360°全周に
回転させられて全周撮像が可能なようになっている。さ
らに、前記CCDカメラには、カメラレンズ部にレンズ
焦点及び絞り調整機構が内蔵されており、後述するよう
に、遠方にある標識に対して焦点及び絞りを制御し、標
識認識能力を拡大することができるようになっている。
【0014】以上の芝刈作業車1における自己位置検出
・自律走行制御は、図5に示す制御装置30によって行
なわれ、この制御装置30は、複数のマイクロコンピュ
ータからなる検出部と制御部とで構成される。
・自律走行制御は、図5に示す制御装置30によって行
なわれ、この制御装置30は、複数のマイクロコンピュ
ータからなる検出部と制御部とで構成される。
【0015】各センサ・アクチュエータ類の信号を処理
する検出部としては、自車輌位置検出部31、刈跡境界
検出部35、及び、障害物検出部36が備えられ、前記
各検出部31,35,36からの信号に基づいて制御を
行なう制御部としては、走行制御を行なうための走行制
御部37、この走行制御部37によって参照される作業
データ・マップが格納されている作業データ蓄積部3
8、前記走行制御部37からの指示によって車輌制御を
行う車輌制御部39が備えられ、さらに、この車輌制御
部39からの出力に基づいて芝刈作業車1の各機構部を
駆動するため、駆動制御部40、操舵制御部41、刈刃
制御部42が備えられている。
する検出部としては、自車輌位置検出部31、刈跡境界
検出部35、及び、障害物検出部36が備えられ、前記
各検出部31,35,36からの信号に基づいて制御を
行なう制御部としては、走行制御を行なうための走行制
御部37、この走行制御部37によって参照される作業
データ・マップが格納されている作業データ蓄積部3
8、前記走行制御部37からの指示によって車輌制御を
行う車輌制御部39が備えられ、さらに、この車輌制御
部39からの出力に基づいて芝刈作業車1の各機構部を
駆動するため、駆動制御部40、操舵制御部41、刈刃
制御部42が備えられている。
【0016】さらに、前記自車輌位置検出部31は、前
記車輪エンコーダ4によって検出される車速を積分して
走行距離を求め、この走行距離を前記地磁気センサ3に
より検出した走行方向の変化に対応させて累積すること
により、基準地点からの走行履歴を算出して自車輌の現
在位置を測定する推測航法位置検出部32と、前記撮像
ユニット8のCCDカメラ8aによる撮像のための各種
信号、すなわち、CCDカメラ8aに対する電子シャッ
タ制御信号、焦点制御信号、絞り制御信号、照明用ライ
ト8bの駆動信号、前記回転機構部10に内蔵されたス
テップモータあるいはサーボモータ等の回転駆動用モー
タ11に対する駆動信号を出力する標識撮像制御部33
と、前記CCDカメラ8aからのビデオ信号を処理して
複数の標識を認識し、前記回転機構部10に取付けられ
た回転角センサ12からの回転角度信号、前記推測航法
位置検出部32からの測位データ、及び、予め記憶して
ある各標識の位置データを照らし合わせて個々の標識を
識別して予め記憶してある標識の位置データから三角測
量原理により自己位置を検出する三角測量位置検出部3
4とから構成されている。
記車輪エンコーダ4によって検出される車速を積分して
走行距離を求め、この走行距離を前記地磁気センサ3に
より検出した走行方向の変化に対応させて累積すること
により、基準地点からの走行履歴を算出して自車輌の現
在位置を測定する推測航法位置検出部32と、前記撮像
ユニット8のCCDカメラ8aによる撮像のための各種
信号、すなわち、CCDカメラ8aに対する電子シャッ
タ制御信号、焦点制御信号、絞り制御信号、照明用ライ
ト8bの駆動信号、前記回転機構部10に内蔵されたス
テップモータあるいはサーボモータ等の回転駆動用モー
タ11に対する駆動信号を出力する標識撮像制御部33
と、前記CCDカメラ8aからのビデオ信号を処理して
複数の標識を認識し、前記回転機構部10に取付けられ
た回転角センサ12からの回転角度信号、前記推測航法
位置検出部32からの測位データ、及び、予め記憶して
ある各標識の位置データを照らし合わせて個々の標識を
識別して予め記憶してある標識の位置データから三角測
量原理により自己位置を検出する三角測量位置検出部3
4とから構成されている。
【0017】一方、前記刈跡境界検出部35は、刈跡境
界検出センサ7からの草・芝丈に応じた信号を処理して
草・芝の境界位置を検出する。前記刈跡境界検出センサ
7が、前述したように、草・芝丈に応じて上下するそり
状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角を検
出するロータリエンコーダ等から構成される場合、草・
芝丈に応じたそり状の板の上下の変位が回動角に変換さ
れてロータリエンコーダからの検出信号が入力される
と、前記刈跡境界検出部35では、この検出信号から草
・芝刈作業済みの領域と未作業領域とを識別して刈跡境
界を検出し、その位置データを前記走行制御部37に出
力する。
界検出センサ7からの草・芝丈に応じた信号を処理して
草・芝の境界位置を検出する。前記刈跡境界検出センサ
7が、前述したように、草・芝丈に応じて上下するそり
状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角を検
出するロータリエンコーダ等から構成される場合、草・
芝丈に応じたそり状の板の上下の変位が回動角に変換さ
れてロータリエンコーダからの検出信号が入力される
と、前記刈跡境界検出部35では、この検出信号から草
・芝刈作業済みの領域と未作業領域とを識別して刈跡境
界を検出し、その位置データを前記走行制御部37に出
力する。
【0018】また、前記障害物検出部36は、無接触型
センサ5a,5b,接触型センサ6a,6bによって予
測できない障害物を検出し、検出信号を前記走行制御部
37に出力する。
センサ5a,5b,接触型センサ6a,6bによって予
測できない障害物を検出し、検出信号を前記走行制御部
37に出力する。
【0019】前記走行制御部37では、前記推測航法位
置検出部32、前記三角測量位置検出部34、前記刈跡
境界検出部35、前記障害物検出部36からの情報に基
づいて、作業データ蓄積部38のマップ(作業内容及び
草・芝刈り作業を行う作業領域の地形データ等の走行用
地図)を参照して自己の現在位置と目標位置との誤差量
を算出し、この誤差量分を補正すべく走行経路指示や車
輌制御指示を決定し、前記車輌制御部39に出力する。
置検出部32、前記三角測量位置検出部34、前記刈跡
境界検出部35、前記障害物検出部36からの情報に基
づいて、作業データ蓄積部38のマップ(作業内容及び
草・芝刈り作業を行う作業領域の地形データ等の走行用
地図)を参照して自己の現在位置と目標位置との誤差量
を算出し、この誤差量分を補正すべく走行経路指示や車
輌制御指示を決定し、前記車輌制御部39に出力する。
【0020】前記車輌制御部39では、前記走行制御部
37からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を前記駆動制御部40、操舵制御部41、刈刃
制御部42に出力する。これにより、前記駆動制御部4
0で油圧モータ13を駆動して芝刈作業車1の各機構部
を駆動するための油圧を発生させ、前記操舵制御部41
で、それぞれ、前輪操舵用油圧制御弁14、後輪操舵用
油圧制御弁15を介して、図示しない前輪操舵機構、後
輪操舵機構をそれぞれサーボ制御し、また、前記刈刃制
御部42で、刈刃制御用油圧制御弁16を介して刈刃機
構部2をサーボ制御する。
37からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を前記駆動制御部40、操舵制御部41、刈刃
制御部42に出力する。これにより、前記駆動制御部4
0で油圧モータ13を駆動して芝刈作業車1の各機構部
を駆動するための油圧を発生させ、前記操舵制御部41
で、それぞれ、前輪操舵用油圧制御弁14、後輪操舵用
油圧制御弁15を介して、図示しない前輪操舵機構、後
輪操舵機構をそれぞれサーボ制御し、また、前記刈刃制
御部42で、刈刃制御用油圧制御弁16を介して刈刃機
構部2をサーボ制御する。
【0021】図6は、前記自車輌位置検出部31の具体
的回路構成を示し、CPU50に、ワークデータを保持
するためのRAM51、作業対象となる特定の領域の周
辺に設置された標識の位置データやその他の制御用固定
データ、及び、制御用プログラムが格納されているRO
M52、各種のデータ、制御信号の入出力のためのI/
Oインターフェース53が、データバス54及びアドレ
スバス55を介して接続されたマイクロコンピュータを
中心として構成され、CCDカメラ8aで撮像した画像
を処理して三角測量による自己位置検出を行なう際に、
CCDカメラ8aの焦点及び絞りを制御し、標識が遠方
にある場合においても標識認識能力を拡大することによ
り、常に正確な自車輌位置検出を実現する。
的回路構成を示し、CPU50に、ワークデータを保持
するためのRAM51、作業対象となる特定の領域の周
辺に設置された標識の位置データやその他の制御用固定
データ、及び、制御用プログラムが格納されているRO
M52、各種のデータ、制御信号の入出力のためのI/
Oインターフェース53が、データバス54及びアドレ
スバス55を介して接続されたマイクロコンピュータを
中心として構成され、CCDカメラ8aで撮像した画像
を処理して三角測量による自己位置検出を行なう際に、
CCDカメラ8aの焦点及び絞りを制御し、標識が遠方
にある場合においても標識認識能力を拡大することによ
り、常に正確な自車輌位置検出を実現する。
【0022】すなわち、CPU50で後述する図1の撮
像制御ルーチン及び図3の自己位置検出ルーチンのプロ
グラムを時分割で実行し、I/Oインターフェース53
からCCDカメラ8aの焦点調整用モータ及び絞り調整
用モータに、それぞれ、焦点制御信号、絞り制御信号を
出力してレンズ焦点及び絞りを設定した後、I/Oイン
ターフェース53からモータ駆動回路56、ライト駆動
回路57へ制御信号を出力して照明用ライト8bを点灯
させるとともに回転駆動用モータ11により回転機構部
10を駆動して照明用ライト8b及びCCDカメラ8a
を回転させ、設定した時間間隔毎に電子シャッタ制御信
号をCCDカメラ8aに出力して全周の撮像を行なう。
像制御ルーチン及び図3の自己位置検出ルーチンのプロ
グラムを時分割で実行し、I/Oインターフェース53
からCCDカメラ8aの焦点調整用モータ及び絞り調整
用モータに、それぞれ、焦点制御信号、絞り制御信号を
出力してレンズ焦点及び絞りを設定した後、I/Oイン
ターフェース53からモータ駆動回路56、ライト駆動
回路57へ制御信号を出力して照明用ライト8bを点灯
させるとともに回転駆動用モータ11により回転機構部
10を駆動して照明用ライト8b及びCCDカメラ8a
を回転させ、設定した時間間隔毎に電子シャッタ制御信
号をCCDカメラ8aに出力して全周の撮像を行なう。
【0023】CCDカメラ8aで撮像した画像はNTS
C方式のビデオ信号としてアンプ58に送られ、増幅さ
れて同期回路59、AD変換器60にそれぞれ供給され
る。同期回路59では、ビデオ信号から同期信号を分離
してタイミング信号を生成し、AD変換器60及びアド
レス制御回路61に供給する。
C方式のビデオ信号としてアンプ58に送られ、増幅さ
れて同期回路59、AD変換器60にそれぞれ供給され
る。同期回路59では、ビデオ信号から同期信号を分離
してタイミング信号を生成し、AD変換器60及びアド
レス制御回路61に供給する。
【0024】AD変換器60ではアンプ58からのビデ
オ信号を、タイミング信号に同期してデジタル画像デー
タに変換し、データバス62を介して切換回路64に出
力する。また、アドレス制御回路61では、タイミング
信号に同期してアドレスデータを生成し、アドレスバス
63を介して切換回路64に供給する。
オ信号を、タイミング信号に同期してデジタル画像デー
タに変換し、データバス62を介して切換回路64に出
力する。また、アドレス制御回路61では、タイミング
信号に同期してアドレスデータを生成し、アドレスバス
63を介して切換回路64に供給する。
【0025】切換回路64は、CPU50側のデータバ
ス54及びアドレスバス55と、AD変換器60側のデ
ータバス62及びアドレスバス63とのいずれか一方を
選択的にビデオメモリ65に接続するものであり、アド
レス制御回路61から切換回路64にアドレスデータが
供給されている間は、AD変換器60側のデータバス6
2をビデオメモリ65に接続して画像データが書込まれ
るようにし、この間、CPU50によるビデオメモリ6
5へのアクセスを禁止する。
ス54及びアドレスバス55と、AD変換器60側のデ
ータバス62及びアドレスバス63とのいずれか一方を
選択的にビデオメモリ65に接続するものであり、アド
レス制御回路61から切換回路64にアドレスデータが
供給されている間は、AD変換器60側のデータバス6
2をビデオメモリ65に接続して画像データが書込まれ
るようにし、この間、CPU50によるビデオメモリ6
5へのアクセスを禁止する。
【0026】そして、CCDカメラ8aからのビデオ信
号の供給が停止し、CPU50のビデオメモリ65への
アクセスが可能になると、ビデオメモリ65から画像デ
ータが読出され、この画像データが処理されて作業領域
周辺の複数の標識が認識された後、I/Oインターフェ
ース53を介して読込んだ地磁気センサ3、車輪エンコ
ーダ4、回転角センサ12からの各信号に基づいて個々
の標識を識別し、三角測量により自車輌の位置を算出し
てI/Oインターフェース53から前記走行制御部37
に自車輌位置情報が出力される。
号の供給が停止し、CPU50のビデオメモリ65への
アクセスが可能になると、ビデオメモリ65から画像デ
ータが読出され、この画像データが処理されて作業領域
周辺の複数の標識が認識された後、I/Oインターフェ
ース53を介して読込んだ地磁気センサ3、車輪エンコ
ーダ4、回転角センサ12からの各信号に基づいて個々
の標識を識別し、三角測量により自車輌の位置を算出し
てI/Oインターフェース53から前記走行制御部37
に自車輌位置情報が出力される。
【0027】以下、図7に示すような作業領域に対し、
無人で草・芝刈作業を行なう場合について説明する。こ
の場合、芝刈作業車1は、作業開始に当たって、予め任
意の準備位置70から作業領域72の草・芝刈作業の開
始点74に有人運転により移動させられているものと
し、作業領域72における草・芝刈作業が図1及び図2
のフローチャートに示すプログラムに従って自律的に行
われる。そして、作業終了後には、作業終了点75から
待機位置78に再び有人運転により移動させられる。
無人で草・芝刈作業を行なう場合について説明する。こ
の場合、芝刈作業車1は、作業開始に当たって、予め任
意の準備位置70から作業領域72の草・芝刈作業の開
始点74に有人運転により移動させられているものと
し、作業領域72における草・芝刈作業が図1及び図2
のフローチャートに示すプログラムに従って自律的に行
われる。そして、作業終了後には、作業終了点75から
待機位置78に再び有人運転により移動させられる。
【0028】尚、図7において符号PA,PB,PC
は、作業領域72の周辺に予め設置した標識であり、本
実施例においては光反射型の標識であるが、自発光型の
標識でも良く、その場合には、撮像ユニット8内の照明
用ライト8bは不要となる。
は、作業領域72の周辺に予め設置した標識であり、本
実施例においては光反射型の標識であるが、自発光型の
標識でも良く、その場合には、撮像ユニット8内の照明
用ライト8bは不要となる。
【0029】図2は走行制御部37で実行される主制御
ルーチンであり、この主制御ルーチンでは、まず、ステ
ップS101で、後述する図1の撮像制御ルーチン及び図3
の自己位置検出ルーチンを自車輌位置検出部31で実行
させ、標識PA,PB,PCを認識して三角測量により
自己位置を計測すると、草・芝刈作業の開始点74に芝
刈作業車1が到達していることを確認し、ステップS102
で、刈刃制御用油圧制御弁16を開弁して刈刃機構部2
に油圧を供給し、刈刃を作動させて草・芝刈り作業を開
始する。
ルーチンであり、この主制御ルーチンでは、まず、ステ
ップS101で、後述する図1の撮像制御ルーチン及び図3
の自己位置検出ルーチンを自車輌位置検出部31で実行
させ、標識PA,PB,PCを認識して三角測量により
自己位置を計測すると、草・芝刈作業の開始点74に芝
刈作業車1が到達していることを確認し、ステップS102
で、刈刃制御用油圧制御弁16を開弁して刈刃機構部2
に油圧を供給し、刈刃を作動させて草・芝刈り作業を開
始する。
【0030】次に、ステップS103へ進み、芝刈作業が1
回目であるか否かを調べ、作業一回目の第1の行程(第
1列)であればステップS104に進み、また2回目以後の
第2列以後であればステップS109へ分岐する。
回目であるか否かを調べ、作業一回目の第1の行程(第
1列)であればステップS104に進み、また2回目以後の
第2列以後であればステップS109へ分岐する。
【0031】ここで作業一回目であり、ステップS103か
らステップS104へ進むと、再び自車輌位置検出部31で
撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチンを実行さ
せ、三角測量及び推測航法により自車輌の車輌位置及び
進行方向を検出した後、続くステップS105で作業データ
蓄積部38を参照し、作業領域72における1回目(第
1列)の終端点位置を目標位置として現在位置との誤差
量を求める。
らステップS104へ進むと、再び自車輌位置検出部31で
撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチンを実行さ
せ、三角測量及び推測航法により自車輌の車輌位置及び
進行方向を検出した後、続くステップS105で作業データ
蓄積部38を参照し、作業領域72における1回目(第
1列)の終端点位置を目標位置として現在位置との誤差
量を求める。
【0032】次にステップS106へ進むと、前記ステップ
S105にて求められた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵
量を決定し、続くステップS107で、前輪操舵用油圧制御
弁14、後輪操舵用油圧制御弁15を介して前輪操舵機
構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよ
う制御する。
S105にて求められた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵
量を決定し、続くステップS107で、前輪操舵用油圧制御
弁14、後輪操舵用油圧制御弁15を介して前輪操舵機
構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよ
う制御する。
【0033】その後、ステップS108で、芝刈作業車1が
1回目(第1列)の終端点位置に達したか否かを調べ、
終端点位置に達していないときには前述のステップS104
へ戻って草・芝刈作業を続行し、終端点に達したとき、
ステップS116へ進んで、全作業を終了したか否かを調べ
る。この場合、作業1回目であるため、前述のステップ
S103へ戻って、再び作業1回目か否かを調べ、作業2回
目以降になると、ステップS109へ分岐して刈跡境界に沿
った作業経路73の倣い走行を行なう。
1回目(第1列)の終端点位置に達したか否かを調べ、
終端点位置に達していないときには前述のステップS104
へ戻って草・芝刈作業を続行し、終端点に達したとき、
ステップS116へ進んで、全作業を終了したか否かを調べ
る。この場合、作業1回目であるため、前述のステップ
S103へ戻って、再び作業1回目か否かを調べ、作業2回
目以降になると、ステップS109へ分岐して刈跡境界に沿
った作業経路73の倣い走行を行なう。
【0034】すなわち、ステップS109で刈刃の幅分だけ
車体を横シフトさせて次作業位置へ移動すると、ステッ
プS110で刈跡境界検出センサ7によって前回作業による
刈跡境界を検出し、ステップS111で、この刈跡境界と車
輌位置とを比較して設定された芝刈りオーバラップ量を
実現するための誤差量を求める。
車体を横シフトさせて次作業位置へ移動すると、ステッ
プS110で刈跡境界検出センサ7によって前回作業による
刈跡境界を検出し、ステップS111で、この刈跡境界と車
輌位置とを比較して設定された芝刈りオーバラップ量を
実現するための誤差量を求める。
【0035】続くステップS112では、前記ステップS111
で求めた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定
し、ステップS113において、前輪操舵用油圧制御弁1
4、後輪操舵用油圧制御弁15を介して前輪操舵機構、
後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制
御する。
で求めた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定
し、ステップS113において、前輪操舵用油圧制御弁1
4、後輪操舵用油圧制御弁15を介して前輪操舵機構、
後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制
御する。
【0036】その後、ステップS114へ進み、自車輌位置
検出部31で撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチ
ンを実行させて三角測量及び推測航法により自車輌の車
輌位置及び進行方向を検出すると、ステップS115で、芝
刈作業車1が2回目以後(第2列以後)の終端点位置に
達したか否かを調べる。
検出部31で撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチ
ンを実行させて三角測量及び推測航法により自車輌の車
輌位置及び進行方向を検出すると、ステップS115で、芝
刈作業車1が2回目以後(第2列以後)の終端点位置に
達したか否かを調べる。
【0037】そして、終端点位置に達していないときに
は、ステップS115から前述のステップS110へ戻って刈跡
境界に沿った倣い走行を続け、2回目以後(第2列以
後)の終端点位置に達すると、ステップS115からステッ
プS116へ進んで、作業領域72の草・芝刈作業が終了し
たか否かを判断する。
は、ステップS115から前述のステップS110へ戻って刈跡
境界に沿った倣い走行を続け、2回目以後(第2列以
後)の終端点位置に達すると、ステップS115からステッ
プS116へ進んで、作業領域72の草・芝刈作業が終了し
たか否かを判断する。
【0038】その結果、作業領域72の草・芝刈作業が
終了していなければステップS116からステップS103に戻
って作業を継続し、作業領域72の草・芝刈作業が終了
したとき、この主制御ルーチンによる草・芝刈作業を終
了して車輌を停止させる。
終了していなければステップS116からステップS103に戻
って作業を継続し、作業領域72の草・芝刈作業が終了
したとき、この主制御ルーチンによる草・芝刈作業を終
了して車輌を停止させる。
【0039】次に、CCDカメラ8aの撮像制御処理及
び標識認識処理について説明する。これらの処理は、自
車輌位置検出部31のCPU50において時分割で実行
される撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチンのマ
ルチタスクであり、CCDカメラ8aにより標識を含む
周辺の風景を撮像する際に、CCDカメラ8aの焦点及
び絞りが制御され、遠方にある標識に対しても検知範囲
が拡大される。
び標識認識処理について説明する。これらの処理は、自
車輌位置検出部31のCPU50において時分割で実行
される撮像制御ルーチン及び自己位置検出ルーチンのマ
ルチタスクであり、CCDカメラ8aにより標識を含む
周辺の風景を撮像する際に、CCDカメラ8aの焦点及
び絞りが制御され、遠方にある標識に対しても検知範囲
が拡大される。
【0040】まず、図3の自己位置検出ルーチンについ
て説明すると、ステップS201で、ライト駆動回路57を
介して照明用ライト8bを点灯させ、モータ駆動回路5
6を介してモータ11を駆動し、回転機構部10を介し
て撮像ユニット8(照明用ライト8b及びCCDカメラ
8a)を設定速度で回転させる。
て説明すると、ステップS201で、ライト駆動回路57を
介して照明用ライト8bを点灯させ、モータ駆動回路5
6を介してモータ11を駆動し、回転機構部10を介し
て撮像ユニット8(照明用ライト8b及びCCDカメラ
8a)を設定速度で回転させる。
【0041】次いで、ステップS202へ進むと、CCDカ
メラ8aの回転速度とCCDカメラ8aの横方向の視野
角とから死角のできない撮像時間間隔を求め、この撮像
時間間隔毎に、CCDカメラ8aの電子シャッタをトリ
ガして周囲の風景を全周に渡って撮像し、AD変換器6
0でデジタル信号に変換してビデオメモリ65に書込
む。
メラ8aの回転速度とCCDカメラ8aの横方向の視野
角とから死角のできない撮像時間間隔を求め、この撮像
時間間隔毎に、CCDカメラ8aの電子シャッタをトリ
ガして周囲の風景を全周に渡って撮像し、AD変換器6
0でデジタル信号に変換してビデオメモリ65に書込
む。
【0042】そして、画像データのビデオメモリ65へ
の書込みが終了すると切換回路64によってCPU50
によるビデオメモリ65のアクセスが可能となるため、
ステップS203で、撮像画像データを読込み、読込んだ撮
像画像の輝度情報や色情報、あるいは形状等から標識に
対応する特徴量を求めて標識を認識し、後述する撮像制
御ルーチンに対する標識認識情報としてRAM51にス
トアするとともに、個々の標識PA,PB,PCを識別
する。
の書込みが終了すると切換回路64によってCPU50
によるビデオメモリ65のアクセスが可能となるため、
ステップS203で、撮像画像データを読込み、読込んだ撮
像画像の輝度情報や色情報、あるいは形状等から標識に
対応する特徴量を求めて標識を認識し、後述する撮像制
御ルーチンに対する標識認識情報としてRAM51にス
トアするとともに、個々の標識PA,PB,PCを識別
する。
【0043】すなわち、各標識PA,PB,PCを、例
えば再帰性反射板を所定の長さに渡って貼った光反射標
識として標識撮像部分の輝度を大きくし、画像を2値化
して標識を抽出した後、推測航法により推測される現在
位置と予め記憶してある標識との位置を比較することに
より、個々の標識を識別することができる。あるいは、
また、例えば各標識PA,PB,PCを異なる色の標識
とすることにより、撮像画像の色情報から標識の抽出及
び識別を行なうことができる。さらには、例えば各標識
PA,PB,PCの形状をそれぞれ異なるものとし、撮
像画像の輝度情報に基づいて抽出した形状が記憶してあ
る個々の標識の形状に一致するか否かを調べることによ
り、個々の標識を識別することができる。
えば再帰性反射板を所定の長さに渡って貼った光反射標
識として標識撮像部分の輝度を大きくし、画像を2値化
して標識を抽出した後、推測航法により推測される現在
位置と予め記憶してある標識との位置を比較することに
より、個々の標識を識別することができる。あるいは、
また、例えば各標識PA,PB,PCを異なる色の標識
とすることにより、撮像画像の色情報から標識の抽出及
び識別を行なうことができる。さらには、例えば各標識
PA,PB,PCの形状をそれぞれ異なるものとし、撮
像画像の輝度情報に基づいて抽出した形状が記憶してあ
る個々の標識の形状に一致するか否かを調べることによ
り、個々の標識を識別することができる。
【0044】この場合、CCDカメラ8aから得られる
画像は水平方向及び垂直方向に画角を持っているため、
不整地やうねりのある作業領域での車輌の傾斜や車輌自
身の振動によって標識を見失うことがなく、確実に標識
を認識することができる。
画像は水平方向及び垂直方向に画角を持っているため、
不整地やうねりのある作業領域での車輌の傾斜や車輌自
身の振動によって標識を見失うことがなく、確実に標識
を認識することができる。
【0045】次に、ステップS2O4へ進み、認識した標識
の画像上の重心と、回転機構部10に取り付けれた回転
角センサ12からの回転角度信号によって得られる芝刈
作業車1に対する各画像撮像時のカメラ角度とから各標
識の方角を算出し、自車輌を中心として標識PAと標識
PBとによって形成される角度α、標識PB,PC間の
角度βを算出して予め記憶してある各標識PA,PB,
PCの位置から周知の三角測量法により現在の車輌位置
を算出すると、算出した自己位置データを、ステップS2
05で走行制御部37に送出してステップS202へ戻る。
の画像上の重心と、回転機構部10に取り付けれた回転
角センサ12からの回転角度信号によって得られる芝刈
作業車1に対する各画像撮像時のカメラ角度とから各標
識の方角を算出し、自車輌を中心として標識PAと標識
PBとによって形成される角度α、標識PB,PC間の
角度βを算出して予め記憶してある各標識PA,PB,
PCの位置から周知の三角測量法により現在の車輌位置
を算出すると、算出した自己位置データを、ステップS2
05で走行制御部37に送出してステップS202へ戻る。
【0046】すなわち、図8に示すように、標識PAを
原点とするX,Y座標系において、予めROM52に記
憶してある各データに基づき、標識PA(座標原点)か
ら自車輌中心位置までの距離L、及び、標識PA(座標
原点)から自車輌中心を結ぶ線と標識PA,PB間を結
ぶ線とのなす角度θ1を以下の(1),(2)式で求め、自車
輌位置(X1、Y1)を(3),(4)式で求めることができ
る。 L =L1×sin(α+θ1)/sinα …(1) θ1=atn(−L2×sinα×sin(θB+α+β) /(L1×sinβ+L2×sinα×cos(θB+α+β)))…(2) L1;標識PA,PB間の距離 L2;標識PB,PC間の距離 θB;標識PA,PB間を結ぶ線と標識PB,PC間を
結ぶ線のなす角度 θA;標識PA,PBを結ぶ線のX軸に対する角度 X1=L×cos(θA−θ1) …(3) Y1=L×sin(θA−θ1) …(4)
原点とするX,Y座標系において、予めROM52に記
憶してある各データに基づき、標識PA(座標原点)か
ら自車輌中心位置までの距離L、及び、標識PA(座標
原点)から自車輌中心を結ぶ線と標識PA,PB間を結
ぶ線とのなす角度θ1を以下の(1),(2)式で求め、自車
輌位置(X1、Y1)を(3),(4)式で求めることができ
る。 L =L1×sin(α+θ1)/sinα …(1) θ1=atn(−L2×sinα×sin(θB+α+β) /(L1×sinβ+L2×sinα×cos(θB+α+β)))…(2) L1;標識PA,PB間の距離 L2;標識PB,PC間の距離 θB;標識PA,PB間を結ぶ線と標識PB,PC間を
結ぶ線のなす角度 θA;標識PA,PBを結ぶ線のX軸に対する角度 X1=L×cos(θA−θ1) …(3) Y1=L×sin(θA−θ1) …(4)
【0047】一方、この自己位置検出ルーチンと時分割
して実行される図1の撮像制御ルーチンでは、まず、ス
テップS301で、CCDカメラ8aのカメラレンズ部のモ
ータを制御し、予め全ての標識に対して適切な値に設定
されたピント(焦点)・絞り位置に固定する。
して実行される図1の撮像制御ルーチンでは、まず、ス
テップS301で、CCDカメラ8aのカメラレンズ部のモ
ータを制御し、予め全ての標識に対して適切な値に設定
されたピント(焦点)・絞り位置に固定する。
【0048】次いで、前述の自己位置検出ルーチンによ
って撮像ユニット8が回転させられている状態で、ステ
ップS302において標識を撮像し、ステップS303で、前述
の自己位置検出ルーチンのステップS203でRAM51に
ストアした標識認識情報を読出し、撮像画面上での標識
の見掛け上の面積に関する情報すなわち撮像標識面積
と、この撮像標識面積における輝度(平均値)情報すな
わち撮像標識輝度とを得る。
って撮像ユニット8が回転させられている状態で、ステ
ップS302において標識を撮像し、ステップS303で、前述
の自己位置検出ルーチンのステップS203でRAM51に
ストアした標識認識情報を読出し、撮像画面上での標識
の見掛け上の面積に関する情報すなわち撮像標識面積
と、この撮像標識面積における輝度(平均値)情報すな
わち撮像標識輝度とを得る。
【0049】次に、ステップS304へ進み、前記ステップ
S303で得た撮像標識面積と、安定した標識認識が可能な
よう最適な値に予め設定された標識面積基準値とを比較
し、ステップS305で、撮像標識面積と標識面積基準値が
等しいか否かを判断し、等しいときステップS308へジャ
ンプし、大きいときにはステップS306へ、小さいときに
はステップS307へと進む。
S303で得た撮像標識面積と、安定した標識認識が可能な
よう最適な値に予め設定された標識面積基準値とを比較
し、ステップS305で、撮像標識面積と標識面積基準値が
等しいか否かを判断し、等しいときステップS308へジャ
ンプし、大きいときにはステップS306へ、小さいときに
はステップS307へと進む。
【0050】撮像標識面積が標識面積基準値より大き
く、ステップS306へ進んだときには、標識に対してCC
Dカメラ8aの焦点が近距離側に合っており、ピントが
ぼけて標識が大きく見え過ぎる状態であるため、単位面
積当たりの輝度が低下して標識を誤認識する可能性が高
い。このため、ステップS306では、予め設定した制御量
でCCDカメラ8aの焦点調整用モータを動かすことに
より焦点を遠方向に移動し、単位面積当たりの輝度を増
加させてステップS308へ進む。
く、ステップS306へ進んだときには、標識に対してCC
Dカメラ8aの焦点が近距離側に合っており、ピントが
ぼけて標識が大きく見え過ぎる状態であるため、単位面
積当たりの輝度が低下して標識を誤認識する可能性が高
い。このため、ステップS306では、予め設定した制御量
でCCDカメラ8aの焦点調整用モータを動かすことに
より焦点を遠方向に移動し、単位面積当たりの輝度を増
加させてステップS308へ進む。
【0051】また、撮像標識面積が標識面積基準値より
小さく、ステップS307へ進んだときには、遠方にある標
識に対してもCCDカメラ8aの焦点が合い、撮像画面
上で標識が小さくなり過ぎて見えにくい状態であるため
撮像画像から標識を抽出するための情報が不足し、標識
を見失うおそれがある。このため、ステップS307では、
予め設定した制御量でCCDカメラ8aの焦点調整用モ
ータを動かすことにより焦点を近方向に移動し、標識に
対して意図的にピントをぼけさせて大きく写るように
し、ステップS308へ進む。
小さく、ステップS307へ進んだときには、遠方にある標
識に対してもCCDカメラ8aの焦点が合い、撮像画面
上で標識が小さくなり過ぎて見えにくい状態であるため
撮像画像から標識を抽出するための情報が不足し、標識
を見失うおそれがある。このため、ステップS307では、
予め設定した制御量でCCDカメラ8aの焦点調整用モ
ータを動かすことにより焦点を近方向に移動し、標識に
対して意図的にピントをぼけさせて大きく写るように
し、ステップS308へ進む。
【0052】ステップS308では、前記ステップS303で得
た撮像標識輝度と、安定した標識認識が可能なよう最適
な値に予め設定された標識輝度基準値とを比較し、ステ
ップS309で、撮像標識輝度が標識輝度基準値と等しいか
否かを判断する。すなわち、焦点を移動して撮像標識面
積を増減させると、その増減に応じて単位面積当たりの
輝度も増減するため、標識認識に適した明るさか否かを
判断するのである。
た撮像標識輝度と、安定した標識認識が可能なよう最適
な値に予め設定された標識輝度基準値とを比較し、ステ
ップS309で、撮像標識輝度が標識輝度基準値と等しいか
否かを判断する。すなわち、焦点を移動して撮像標識面
積を増減させると、その増減に応じて単位面積当たりの
輝度も増減するため、標識認識に適した明るさか否かを
判断するのである。
【0053】そして、撮像標識輝度が標識輝度基準値と
等しいときには前述のステップS302へ戻って同様に処理
を繰返し、撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいと
きには、ステップS309からステップS310へ進み、予め設
定した制御量でCCDカメラ8aの絞り調整用モータを
動かすことにより絞りを絞り、前述のステップS302へ戻
る。
等しいときには前述のステップS302へ戻って同様に処理
を繰返し、撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいと
きには、ステップS309からステップS310へ進み、予め設
定した制御量でCCDカメラ8aの絞り調整用モータを
動かすことにより絞りを絞り、前述のステップS302へ戻
る。
【0054】また、撮像標識輝度が標識輝度基準値より
暗いときには、ステップS309からステップS311へ進み、
予め設定された制御量でCCDカメラ8aの絞り調整用
モータを動かすことにより絞りを開け、前述のステップ
S302へ戻る。
暗いときには、ステップS309からステップS311へ進み、
予め設定された制御量でCCDカメラ8aの絞り調整用
モータを動かすことにより絞りを開け、前述のステップ
S302へ戻る。
【0055】これにより、芝刈作業車1に対して標識P
A,PB,PCの全てあるいは一部が、CCDカメラ8
aによって鮮明な画像が得られる焦点範囲を越えて遠方
に位置するような状況となっても、撮像画像上で標識を
認識するための情報を確保することができ、確実に標識
を認識することができるのである。
A,PB,PCの全てあるいは一部が、CCDカメラ8
aによって鮮明な画像が得られる焦点範囲を越えて遠方
に位置するような状況となっても、撮像画像上で標識を
認識するための情報を確保することができ、確実に標識
を認識することができるのである。
【0056】尚、前記ステップS306,S307において、焦
点調整用モータを撮像標識面積と標識面積基準値との差
分に応じた制御量で動かし、前記ステップS310,S311に
おいて、絞り調整用モータを撮像標識輝度と標識輝度基
準値との差分に応じた制御量で動かすようにしても良
い。
点調整用モータを撮像標識面積と標識面積基準値との差
分に応じた制御量で動かし、前記ステップS310,S311に
おいて、絞り調整用モータを撮像標識輝度と標識輝度基
準値との差分に応じた制御量で動かすようにしても良
い。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、特定の作業領域周辺に設置した複数の標識を
撮像し、撮像画像から標識を認識して三角測量により自
己位置を検出するに際し、撮像画像上の標識の面積を予
め設定した基準面積と比較する。そして、撮像標識面積
が標識面積基準値よりも大きいときは、焦点を遠方向に
移動して単位面積当たりの輝度を増加するので、撮像標
識面積が標識面積基準値よりも大きく撮像手段による焦
点(ピント)が標識に対し近距離側にありピントがぼけ
て標識が大きく見えすぎる状態であって、単位面積当た
りの輝度が低下して標識を誤認識する可能性が高いた
め、このときは、焦点を遠方向に移動して単位面積当た
りの輝度を増加して標識の誤認識を確実に防止すること
ができ、自律走行精度を著しく向上することができる。
また、撮像標識面積が標識面積基準値よりも小さいとき
には、焦点を近方向に移動して意図的にピントをぼけさ
せて撮像標識面積を大きくするので、撮像標識面積が標
識面積基準値よりも小さく、遠方にある標識に対し撮像
画面上で標識が小さくなり過ぎて見え難い状態のときに
は、撮像画像から表紙を抽出するための情報が不足して
標識を見失う虞があるため、このときは、標識に対して
意図的にピントをぼけさせて大きく写るようにして、標
識を見失うことを確実に防止することができ、この場合
においても、自律走行精度を著しく向上することができ
る。 さらに、焦点(ピント)の調整により対処するの
で、ズーム機能を備えていない撮像手段であっても適用
することができ、汎用性に優れる。 請求項2記載の発明
によれば、撮像標識面積における輝度情報としての撮像
標識輝度と予め設定された標識輝度基準値とを比較し
て、撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいときは、
予め設定した制御量で絞りを絞り、撮像標識輝度が標識
輝度基準値より暗いときは、予め設定した制御量で絞り
を開けるので、上記請求項1記載の発明の効果に加え、
焦点(ピント)を移動させて撮像標識面積を増減させる
と、その増減に応じて単位面積当たりの輝度も増減する
が、これに対応して絞りを調整するため、標識認識に適
した画像上における明るさを得ることが でき、より確実
に標識を認識することができて、更なる自律走行精度の
向上を図ることができる効果を有する。
によれば、特定の作業領域周辺に設置した複数の標識を
撮像し、撮像画像から標識を認識して三角測量により自
己位置を検出するに際し、撮像画像上の標識の面積を予
め設定した基準面積と比較する。そして、撮像標識面積
が標識面積基準値よりも大きいときは、焦点を遠方向に
移動して単位面積当たりの輝度を増加するので、撮像標
識面積が標識面積基準値よりも大きく撮像手段による焦
点(ピント)が標識に対し近距離側にありピントがぼけ
て標識が大きく見えすぎる状態であって、単位面積当た
りの輝度が低下して標識を誤認識する可能性が高いた
め、このときは、焦点を遠方向に移動して単位面積当た
りの輝度を増加して標識の誤認識を確実に防止すること
ができ、自律走行精度を著しく向上することができる。
また、撮像標識面積が標識面積基準値よりも小さいとき
には、焦点を近方向に移動して意図的にピントをぼけさ
せて撮像標識面積を大きくするので、撮像標識面積が標
識面積基準値よりも小さく、遠方にある標識に対し撮像
画面上で標識が小さくなり過ぎて見え難い状態のときに
は、撮像画像から表紙を抽出するための情報が不足して
標識を見失う虞があるため、このときは、標識に対して
意図的にピントをぼけさせて大きく写るようにして、標
識を見失うことを確実に防止することができ、この場合
においても、自律走行精度を著しく向上することができ
る。 さらに、焦点(ピント)の調整により対処するの
で、ズーム機能を備えていない撮像手段であっても適用
することができ、汎用性に優れる。 請求項2記載の発明
によれば、撮像標識面積における輝度情報としての撮像
標識輝度と予め設定された標識輝度基準値とを比較し
て、撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいときは、
予め設定した制御量で絞りを絞り、撮像標識輝度が標識
輝度基準値より暗いときは、予め設定した制御量で絞り
を開けるので、上記請求項1記載の発明の効果に加え、
焦点(ピント)を移動させて撮像標識面積を増減させる
と、その増減に応じて単位面積当たりの輝度も増減する
が、これに対応して絞りを調整するため、標識認識に適
した画像上における明るさを得ることが でき、より確実
に標識を認識することができて、更なる自律走行精度の
向上を図ることができる効果を有する。
【図1】撮像制御ルーチンのフローチャート
【図2】主制御ルーチンのフローチャート
【図3】自己位置検出ルーチンのフローチャート
【図4】芝刈作業車の外観を示す概略説明図
【図5】制御系のブロック図
【図6】自車輌位置検出部の回路構成図
【図7】走行経路及び作業領域を示す説明図
【図8】三角測量による自己位置検出の説明図
1 芝刈作業車(自律走行作業車) 8a CCDカメラ(撮像手段) PA,PB,PC 標識
Claims (2)
- 【請求項1】特定の作業領域周辺に設置した複数の標識
を撮像し、撮像画像から標識を認識して三角測量により
自己位置を検出する自律走行作業車の自己位置検出方法
において、 前記撮像画像上の標識の面積を予め設定した基準面積と
比較し、撮像標識面積が標識面積基準値よりも大きいときは、焦
点を遠方向に移動して単位面積当たりの輝度を増加し、
撮像標識面積が標識面積基準値よりも小さいときには、
焦点を近方向に移動して意図的にピントをぼけさせて撮
像標識面積を大きくする ことを特徴とする自律走行作業
車の自己位置検出方法。 - 【請求項2】さらに、撮像標識面積における輝度情報と
しての撮像標識輝度と予め設定された標識輝度基準値と
を比較し、 撮像標識輝度が標識輝度基準値より明るいときは、予め
設定した制御量で絞りを絞り、撮像標識輝度が標識輝度
基準値より暗いときは、予め設定した制御量で絞りを開
けることを特徴とする請求項1記載の自律走行作業車の
自己位置検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30295193A JP3314109B2 (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 自律走行作業車の自己位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30295193A JP3314109B2 (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 自律走行作業車の自己位置検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07160331A JPH07160331A (ja) | 1995-06-23 |
JP3314109B2 true JP3314109B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=17915118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30295193A Expired - Fee Related JP3314109B2 (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 自律走行作業車の自己位置検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3314109B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003102706A1 (fr) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Fujitsu Limited | Robot telecommande et procede d'identification automatique de la position de robot. |
JP2008187935A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 微生物計数装置および点検用チップ |
CN110888452B (zh) * | 2018-09-11 | 2023-03-17 | 杨扬 | 一种无人机电力巡检自主飞行的避障方法 |
-
1993
- 1993-12-02 JP JP30295193A patent/JP3314109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07160331A (ja) | 1995-06-23 |
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Date | Code | Title | Description |
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