JPH02110605A - 自動走行作業機の自動操舵制御における画像処理方法 - Google Patents
自動走行作業機の自動操舵制御における画像処理方法Info
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- JPH02110605A JPH02110605A JP63263795A JP26379588A JPH02110605A JP H02110605 A JPH02110605 A JP H02110605A JP 63263795 A JP63263795 A JP 63263795A JP 26379588 A JP26379588 A JP 26379588A JP H02110605 A JPH02110605 A JP H02110605A
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Landscapes
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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。
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、稲、麦、大豆等を走行機体の前方の全幅にわ
たって刈取りしたのち脱穀できる、いわゆる汎用コンバ
インまたは普通形コンバイン等の収81機や芝刈機等の
自動走行作業機に、圃場を撮像する撮像手段を搭載して
無人自動走行させる場合において、平面視略90度等の
適宜角度で交差する未作業地のコーナ部を誤りなく検出
するための画像処理方法であり、このコーナ部の検出結
果を利用して、作業機が未作業地のコーナ部を平面視略
90度等に方向変換(回行)することを確実に実行でき
るようにすることにある。
たって刈取りしたのち脱穀できる、いわゆる汎用コンバ
インまたは普通形コンバイン等の収81機や芝刈機等の
自動走行作業機に、圃場を撮像する撮像手段を搭載して
無人自動走行させる場合において、平面視略90度等の
適宜角度で交差する未作業地のコーナ部を誤りなく検出
するための画像処理方法であり、このコーナ部の検出結
果を利用して、作業機が未作業地のコーナ部を平面視略
90度等に方向変換(回行)することを確実に実行でき
るようにすることにある。
圃場に植立した部列を、当該圃場の畦際に近い外周から
順々に刈取り脱穀するため、コンバインを平面視略矩形
状などに回行するように無人自動走行させる場合等にお
いて、例えば、特開昭62−70916号公報では、走
行機体に搭載した撮像手段にて画成刈取り済地域(既作
業地)とこれに隣接する未刈取り地域(未作業地)との
両者に跨る圃場面(作業地)を撮像し、この撮像により
得られた2値化画像情報を予めテーブル化したハフ値(
ρ、θ)を使用してハフ変換処理することにより、前記
既作業地と未作業地との境界を判別し、この境界線に沿
ってコンバイン等の走行機体を倣い自動走行する構成が
提案されている。
順々に刈取り脱穀するため、コンバインを平面視略矩形
状などに回行するように無人自動走行させる場合等にお
いて、例えば、特開昭62−70916号公報では、走
行機体に搭載した撮像手段にて画成刈取り済地域(既作
業地)とこれに隣接する未刈取り地域(未作業地)との
両者に跨る圃場面(作業地)を撮像し、この撮像により
得られた2値化画像情報を予めテーブル化したハフ値(
ρ、θ)を使用してハフ変換処理することにより、前記
既作業地と未作業地との境界を判別し、この境界線に沿
ってコンバイン等の走行機体を倣い自動走行する構成が
提案されている。
ところで、既作業地で囲まれた未作業地のコーナ部では
、前記のようにして求められた2つの境界が交わる箇所
に対応する。
、前記のようにして求められた2つの境界が交わる箇所
に対応する。
この交点を検出する手法として、多角形近似による区分
的直線近似法を利用した場合、つまり2値化画像におけ
る多数の標本点から選んだ任意の2点を結んで仮想的に
直線成分を作成し、この直線成分に対して最も離れた点
が許容誤差範囲より大きいときには、その点で2本の直
線に分割して折線状の直線成分を作成するという操作を
繰り返し、分割されたどの直線成分に対しても最も離れ
た点が許容誤差範囲内であるときには分割手順を終了し
、前記の各分割点を結ぶ多角形を得て、前記の未作業地
のコーナ部を求めることができる。
的直線近似法を利用した場合、つまり2値化画像におけ
る多数の標本点から選んだ任意の2点を結んで仮想的に
直線成分を作成し、この直線成分に対して最も離れた点
が許容誤差範囲より大きいときには、その点で2本の直
線に分割して折線状の直線成分を作成するという操作を
繰り返し、分割されたどの直線成分に対しても最も離れ
た点が許容誤差範囲内であるときには分割手順を終了し
、前記の各分割点を結ぶ多角形を得て、前記の未作業地
のコーナ部を求めることができる。
この多角形近似の手法によると、標本点が多い時には前
記コーナ部で多角形のコーナ部ができて目標となるコー
ナ部を特定するのが困難になる。
記コーナ部で多角形のコーナ部ができて目標となるコー
ナ部を特定するのが困難になる。
反対に標本点が少ないと、実際には存在するコーナ部を
ショートカットした多角形のコーナ部になる。
ショートカットした多角形のコーナ部になる。
このような多角形のコーナ部の検出結果を利用して操舵
制御を実行すると、現実のコーナ部と異なる箇所を目標
コーナ部と誤認させることになり、作業機の操舵制御が
不正確となり、未作業地の刈取り作業が実行できなくな
るという問題があった。
制御を実行すると、現実のコーナ部と異なる箇所を目標
コーナ部と誤認させることになり、作業機の操舵制御が
不正確となり、未作業地の刈取り作業が実行できなくな
るという問題があった。
本発明は、この問題を解決することを目的とするもので
ある。
ある。
この目的を達成するため、本発明では、既作業地と未作
業地とにわたる適宜範囲を撮像して得た画像情報から、
2値化処理にて2値画像を得た後、該2値画像からエツ
ジ検出にて多数のエツジ候補点を特定し、次いでハフ変
換にて各エツジ候補点を通るすべての直線群が描く軌跡
として、ハフ値ρおよびθをパラメータとする極座標曲
線群を作成し、次いで前記θが所定角度だけ離れた2箇
所での該極座標曲線群の分布が大となる箇所におけるρ
およびθの値を検出して、2本の仮想境界線を特定する
ことにより、既作業地と未作業地との2本の境界のコー
ナ部を求める手法を採用したのである。
業地とにわたる適宜範囲を撮像して得た画像情報から、
2値化処理にて2値画像を得た後、該2値画像からエツ
ジ検出にて多数のエツジ候補点を特定し、次いでハフ変
換にて各エツジ候補点を通るすべての直線群が描く軌跡
として、ハフ値ρおよびθをパラメータとする極座標曲
線群を作成し、次いで前記θが所定角度だけ離れた2箇
所での該極座標曲線群の分布が大となる箇所におけるρ
およびθの値を検出して、2本の仮想境界線を特定する
ことにより、既作業地と未作業地との2本の境界のコー
ナ部を求める手法を採用したのである。
このように、本発明においては、既作業地と未作業地と
にわたる適宜範囲を撮像して得た画像情報には、既作業
地と未作業地との境界が撮像されているので、この画像
情報を2値化して得た2値画像をエツジ検出すると、前
記境界に相当する箇所のエツジ候補点を多数得ることが
できる。
にわたる適宜範囲を撮像して得た画像情報には、既作業
地と未作業地との境界が撮像されているので、この画像
情報を2値化して得た2値画像をエツジ検出すると、前
記境界に相当する箇所のエツジ候補点を多数得ることが
できる。
そして、このエツジ候補点のデータからハフ変換して求
めた極座標曲線群から、ハフ値のうちθが所定角度の値
だけ離れた2箇所で前記極座標曲線群の分布が大きい箇
所を検出する。その2箇所におけるρおよびθの値をヰ
食出して特定し、この結果を逆写像(逆ハフ変換)すれ
ば、未作業地と既作業地とのコーナ部を形成する2本の
仮想境界線を特定することができるので、この2本の仮
想境界線の交点を求めれば、平面視で適宜角度で交わる
コーナ部を特定することができるのである。
めた極座標曲線群から、ハフ値のうちθが所定角度の値
だけ離れた2箇所で前記極座標曲線群の分布が大きい箇
所を検出する。その2箇所におけるρおよびθの値をヰ
食出して特定し、この結果を逆写像(逆ハフ変換)すれ
ば、未作業地と既作業地とのコーナ部を形成する2本の
仮想境界線を特定することができるので、この2本の仮
想境界線の交点を求めれば、平面視で適宜角度で交わる
コーナ部を特定することができるのである。
次に、未作業地における穀稈の高さ等に基づいて3次元
の座標変換を行えば、実際の圃場におけにコーナ部の座
標を検出することができるのである。
の座標変換を行えば、実際の圃場におけにコーナ部の座
標を検出することができるのである。
つまり、2値画像でのエツジ候補点のバラ付きがあって
も、従来のような多角形のコーナ部が検出されるという
ことがなく、2本の線の交差として特定されるコーナ部
を求めることが簡単にできる。
も、従来のような多角形のコーナ部が検出されるという
ことがなく、2本の線の交差として特定されるコーナ部
を求めることが簡単にできる。
従って、本発明によれば、未作業地と既作業地との境界
およびコーナ部を明確に判別でき、以後の自動操舵制御
を正確に実行することができるという顕著な効果を奏す
る。
およびコーナ部を明確に判別でき、以後の自動操舵制御
を正確に実行することができるという顕著な効果を奏す
る。
次に本発明をコンバイン等の収穫機に適用した実施例に
ついて説明すると、汎用コンバインである収穫機1は走
行機体2の下面に左右一対の腹帯式の走行装置3.3を
備え、走行機体2の前進方向に向かって右側前部には座
席付き、の操縦部4を配設し、その後方にはエンジン(
図示せず)及び穀粒蓄積用のタンク5を備え、走行機体
2の左側には、円周外面にダブルピッチのスクリュー板
と適宜個数の抜歯とを植設した前後長手の扱胴6a等を
内蔵した脱穀部6と、その下方に受は網と、シーブ等に
よる揺動選別装置9′と、唐箕ファン10の風による風
選別装置とを備える。
ついて説明すると、汎用コンバインである収穫機1は走
行機体2の下面に左右一対の腹帯式の走行装置3.3を
備え、走行機体2の前進方向に向かって右側前部には座
席付き、の操縦部4を配設し、その後方にはエンジン(
図示せず)及び穀粒蓄積用のタンク5を備え、走行機体
2の左側には、円周外面にダブルピッチのスクリュー板
と適宜個数の抜歯とを植設した前後長手の扱胴6a等を
内蔵した脱穀部6と、その下方に受は網と、シーブ等に
よる揺動選別装置9′と、唐箕ファン10の風による風
選別装置とを備える。
一方、走行機体2の前面には、前記脱穀部6の前部開口
に連通する角筒状のフィーダハウス11を昇降用油圧シ
リンダ12を介して走行機体に対して昇降自在に装着し
てあり、該フィーダハウス11の内部には、左右長手の
搬送板を左右一対のチェノに適宜間隔で取付けたチェノ
コンベヤ13を配設し、後述の刈取部15からの刈取殻
稈をチェノコンベヤ13にてフィーダハウス11におけ
る後向き上昇傾斜する底板に沿わせ前記脱穀部6に搬送
するものである。
に連通する角筒状のフィーダハウス11を昇降用油圧シ
リンダ12を介して走行機体に対して昇降自在に装着し
てあり、該フィーダハウス11の内部には、左右長手の
搬送板を左右一対のチェノに適宜間隔で取付けたチェノ
コンベヤ13を配設し、後述の刈取部15からの刈取殻
稈をチェノコンベヤ13にてフィーダハウス11におけ
る後向き上昇傾斜する底板に沿わせ前記脱穀部6に搬送
するものである。
刈取部15は、前記フィーダハウス11の前端開口部に
連通ずる矩形筒状の介挿枠体16と、該介挿枠体16に
着脱自在に取付き、且つ走行機体2の全幅にわたって左
右に延びるパケット状のプラットホーム17とから成り
、該プラットホーム17の前部には、走行機体2の全幅
にわたって配設するタインパー18付きリール19を、
プラントホーム17の下面側には同じ(左右長手のバリ
カン状の刈刃20を有し、プラントホーム17の底板上
方には、矢印方向に回転する横長の掻き込み用のオーガ
22を備えである。
連通ずる矩形筒状の介挿枠体16と、該介挿枠体16に
着脱自在に取付き、且つ走行機体2の全幅にわたって左
右に延びるパケット状のプラットホーム17とから成り
、該プラットホーム17の前部には、走行機体2の全幅
にわたって配設するタインパー18付きリール19を、
プラントホーム17の下面側には同じ(左右長手のバリ
カン状の刈刃20を有し、プラントホーム17の底板上
方には、矢印方向に回転する横長の掻き込み用のオーガ
22を備えである。
この刈取部15における回転するり−ル19及びタイン
パー18にて後方に引き例された穀稈を刈刃20にて刈
取り後、掻き込み用のオーガ22の回転にて集稈し、刈
取り殻稈は、プラットホーム17の後板における導入口
から前記フィーダハウス11の前端開口部の箇所にて、
フィーダハウスll内のチェノコンベヤ13に受は継が
れる。
パー18にて後方に引き例された穀稈を刈刃20にて刈
取り後、掻き込み用のオーガ22の回転にて集稈し、刈
取り殻稈は、プラットホーム17の後板における導入口
から前記フィーダハウス11の前端開口部の箇所にて、
フィーダハウスll内のチェノコンベヤ13に受は継が
れる。
なお、符号23は刈取部15の左右両端から前向きに突
出する分草体であり、また、前記リール19は、殻稈の
倒伏状態等に応じて前後移動調節及び上下揺動調節自在
に構成されている。
出する分草体であり、また、前記リール19は、殻稈の
倒伏状態等に応じて前後移動調節及び上下揺動調節自在
に構成されている。
第3図は、本考案の制御手段のブロック図を示し、符号
25は中央制御装置(CPU) 、26は読み出し専用
メモリ (ROM) 、27は読み書き可能メモリ (
RAM) 、28は収Wi機】の走行距離を計測する走
行距離計、符号31は方位設定器で、収穫機1を予め進
行方向に向けたときの地磁気センサー等の方位検出器3
0にて読み込んだ方位(目標方位)を手動にてセットす
ることができるものであり、目標方位は修正され得る。
25は中央制御装置(CPU) 、26は読み出し専用
メモリ (ROM) 、27は読み書き可能メモリ (
RAM) 、28は収Wi機】の走行距離を計測する走
行距離計、符号31は方位設定器で、収穫機1を予め進
行方向に向けたときの地磁気センサー等の方位検出器3
0にて読み込んだ方位(目標方位)を手動にてセットす
ることができるものであり、目標方位は修正され得る。
比較器32は前記方位検出器30にて設定した目標方位
と、収穫機が自動走行している状態において方位設定器
31にて検出された現実の方位との差異を比較するもの
である。
と、収穫機が自動走行している状態において方位設定器
31にて検出された現実の方位との差異を比較するもの
である。
符号33は超音波を利用する等した非接触型の殻稈検出
センサーで、発信器と受信器との対からなる殻稈検出セ
ンサー33は、前記刈取部5における分草体23の内側
方等に横向きに装着してあり、刈取部5におけるプラッ
トホーム17の左右幅内に位置する植立した殻稈のうち
分草体23に対してもっとも近い位置の殻稈Aに向けて
発信した超音波の反射音を受信器で受け、発信から受信
器の時間の多少により、分草体23の側方から走行機体
の進行方向と略直角の横方向に位置する殻稈にて超音波
が遮られることを利用して殻稈の有無を検出するもので
ある。
センサーで、発信器と受信器との対からなる殻稈検出セ
ンサー33は、前記刈取部5における分草体23の内側
方等に横向きに装着してあり、刈取部5におけるプラッ
トホーム17の左右幅内に位置する植立した殻稈のうち
分草体23に対してもっとも近い位置の殻稈Aに向けて
発信した超音波の反射音を受信器で受け、発信から受信
器の時間の多少により、分草体23の側方から走行機体
の進行方向と略直角の横方向に位置する殻稈にて超音波
が遮られることを利用して殻稈の有無を検出するもので
ある。
符号34.35は、前記中央制御装置25からの出力信
号(操向指令)に応じて右側または左側の走行装置3.
3への動力伝達をOFFにする操向クラッチを作動させ
る油圧切換弁等の電磁ソレノイドで、該操向クラッチは
手動レバー(図示せず)によっても操作できる。
号(操向指令)に応じて右側または左側の走行装置3.
3への動力伝達をOFFにする操向クラッチを作動させ
る油圧切換弁等の電磁ソレノイドで、該操向クラッチは
手動レバー(図示せず)によっても操作できる。
符号29は、中央制御装置25の出力ポートに接続した
走行変速シフト駆動用アクチエータであり、未作業地の
コーナ部を同行位置修正のため、作業機1を前進、後退
に切り替えるものである。
走行変速シフト駆動用アクチエータであり、未作業地の
コーナ部を同行位置修正のため、作業機1を前進、後退
に切り替えるものである。
圃場の画像情報を得るための撮像手段36は、対象を検
出するに際して、いわゆるカラー用ビデオカメラのごと
く撮像画面がx−y平面のように縦横の拡がりを持つ二
次元的な平面を有するいわるエリアセンサーであり、例
えば、二次元MO3撮像素子や二次元CCD撮像素子を
内臓したものでは、レンズを通して結ばれた像は、その
結像面に二次元的に配列された各撮像素子(光電素子)
にて感知されて撮像画面の光学情報を電気信号として出
力できるものである。
出するに際して、いわゆるカラー用ビデオカメラのごと
く撮像画面がx−y平面のように縦横の拡がりを持つ二
次元的な平面を有するいわるエリアセンサーであり、例
えば、二次元MO3撮像素子や二次元CCD撮像素子を
内臓したものでは、レンズを通して結ばれた像は、その
結像面に二次元的に配列された各撮像素子(光電素子)
にて感知されて撮像画面の光学情報を電気信号として出
力できるものである。
撮像手段36にてカラー情報を得るときには、RGB表
色系〔赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の色光を原
色光とし、加光により白が得られる〕による赤色成分(
R)、緑色成分(G)、青色成分(B)との各色成分の
信号にて圃場面の特徴を抽出することができる。
色系〔赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の色光を原
色光とし、加光により白が得られる〕による赤色成分(
R)、緑色成分(G)、青色成分(B)との各色成分の
信号にて圃場面の特徴を抽出することができる。
符号37は前記撮像手段36からの出力信号をアナログ
信号がらデジタル信号に変換するA/D変換器、符号3
8は撮像された1画面ごとに画像情報を記憶させるイメ
ージラム(Image RAM 、画像メモリ)で、該
イメージラム38では、64×64ドツト(纒×横)に
ついてのカラー情報を赤色成分(R)、緑色成分(G)
、青色成分(B)の色信号のレベルとして64階m(0
〜63)で記憶される。白黒の濃淡画像情報とするとき
には、3ビツト(8階ilり程度でも良い。
信号がらデジタル信号に変換するA/D変換器、符号3
8は撮像された1画面ごとに画像情報を記憶させるイメ
ージラム(Image RAM 、画像メモリ)で、該
イメージラム38では、64×64ドツト(纒×横)に
ついてのカラー情報を赤色成分(R)、緑色成分(G)
、青色成分(B)の色信号のレベルとして64階m(0
〜63)で記憶される。白黒の濃淡画像情報とするとき
には、3ビツト(8階ilり程度でも良い。
符号39は既作業地N及び未作業地Mの領域を特徴化す
る2値化装置であり、コーナ検出手段41は、前記2値
化後の画像情報から既作業地Nと未作業地Mとの境界B
1.B2を求めるエツジ検出を実行し、前記既作業地N
で囲まれる未作業地Mのコーナ部Cを検出するためのも
のであって、換言すれば、既作業地Nと未作業地Mとの
2つの境界Bl、B2に各々沿うように計算から求めた
仮想境界線K1.に2が略90度等、適宜角度で交差す
る交点(KO)を求めるものである。
る2値化装置であり、コーナ検出手段41は、前記2値
化後の画像情報から既作業地Nと未作業地Mとの境界B
1.B2を求めるエツジ検出を実行し、前記既作業地N
で囲まれる未作業地Mのコーナ部Cを検出するためのも
のであって、換言すれば、既作業地Nと未作業地Mとの
2つの境界Bl、B2に各々沿うように計算から求めた
仮想境界線K1.に2が略90度等、適宜角度で交差す
る交点(KO)を求めるものである。
該コーナ検出手段41は、副制御装置(サブCPU)4
2と、咳副制御装置42に対する読み出し専用メモリ
(ROM)43及び読み書き可能メモリ (RAM)4
4等から成る。
2と、咳副制御装置42に対する読み出し専用メモリ
(ROM)43及び読み書き可能メモリ (RAM)4
4等から成る。
本発明の画像処理方法は、前記の装置類を搭載した作業
機1を無人自動走行させる場合において、平面視略90
度で交差する未作業地のコーナ部を誤りなく検出するた
めの画像処理方法であり、このコーナ部の検出結果を利
用して作業機1の方向変換を確実に実行することにある
。
機1を無人自動走行させる場合において、平面視略90
度で交差する未作業地のコーナ部を誤りなく検出するた
めの画像処理方法であり、このコーナ部の検出結果を利
用して作業機1の方向変換を確実に実行することにある
。
例えば第4図に示すような平面視矩形状の圃場Hの外周
第1辺ll、第2辺12、第3辺13、第4辺14の順
に二点鎖線に示す矢印方向にループ状に収穫機1を走ら
せて、平面視矩形状に外周から刈取り脱穀するように操
向する場合、その第1辺11と第2辺12のコーナ部C
(第5図参照)や、第1辺11と第4辺14とのコーナ
部C(第6図参照)を撮像手段36にて検出する場合に
おける画像処理を以下フローチャートに従って説明する
。
第1辺ll、第2辺12、第3辺13、第4辺14の順
に二点鎖線に示す矢印方向にループ状に収穫機1を走ら
せて、平面視矩形状に外周から刈取り脱穀するように操
向する場合、その第1辺11と第2辺12のコーナ部C
(第5図参照)や、第1辺11と第4辺14とのコーナ
部C(第6図参照)を撮像手段36にて検出する場合に
おける画像処理を以下フローチャートに従って説明する
。
第7図のフローチャートは、撮像から操舵までのメイン
ルーチンで、作業機1を前記コーナ部Cに近付けるよう
に同行し、スタート及び初期値設定に続くステップS1
で、中央制御装置25から副制御装置42に撮像開始の
信号を送り、ステップS2にて前記コーナ部Cの画像情
報を読み込む。
ルーチンで、作業機1を前記コーナ部Cに近付けるよう
に同行し、スタート及び初期値設定に続くステップS1
で、中央制御装置25から副制御装置42に撮像開始の
信号を送り、ステップS2にて前記コーナ部Cの画像情
報を読み込む。
第11図は画面47に写った既作業地Nと未作業地M(
斜線で示す)で、その両者の境界を符号Bl、B2で示
し、符号Cはコーナ部である。
斜線で示す)で、その両者の境界を符号Bl、B2で示
し、符号Cはコーナ部である。
次いでステップS3では、前記の既作業地Nと未作業地
Mとの両者の特徴としての濃淡情報またはカラー情報を
有する画像情報を、適宜のしきい値をもって、2値化装
置39にて2値化する。
Mとの両者の特徴としての濃淡情報またはカラー情報を
有する画像情報を、適宜のしきい値をもって、2値化装
置39にて2値化する。
カラー情報の場合、未作業地Mは緑色成分が強く、また
刈落とされた藁よりも籾の分だけ黄色味を帯びた色をし
ていることを利用して、(赤色成分〈緑色成分)、(青
色成分く緑色成分)、〔青色成分〈(青+赤+緑)色成
分×20%〕の3の不等式が同時に満足するとき未作業
地Mと判定、その他の箇所を既作業地Nまたは背景とし
て2値化する。
刈落とされた藁よりも籾の分だけ黄色味を帯びた色をし
ていることを利用して、(赤色成分〈緑色成分)、(青
色成分く緑色成分)、〔青色成分〈(青+赤+緑)色成
分×20%〕の3の不等式が同時に満足するとき未作業
地Mと判定、その他の箇所を既作業地Nまたは背景とし
て2値化する。
2値画像に含まれている雑音成分、穴、欠けを埋める整
形処理のため、注目する画素の外周に隣接する画素の連
結関係(8連結論理和)で調べ、拡散、侵食、孤立点除
去の手法で処理した。
形処理のため、注目する画素の外周に隣接する画素の連
結関係(8連結論理和)で調べ、拡散、侵食、孤立点除
去の手法で処理した。
この2値化処理は、x−y平面の画面47の全画素につ
いて実行する。
いて実行する。
ステップS4では、エツジ検出装置40にて、前記2値
化された画像のデータから、前記境界B1、B2に対応
する多数のエツジ候補点(xi、 yi)を抽出する。
化された画像のデータから、前記境界B1、B2に対応
する多数のエツジ候補点(xi、 yi)を抽出する。
この場合、第12図に示すようにx−y平面の画面47
において、y軸のある値yiの位置でX軸に平行のカー
ソルを移動させ(つまりXの値を適宜間隔で変化させて
)、2値のうち「1」 (または「0」)が続く領域か
ら反対の「0」 (または「1」)に変わる箇所(xi
、 yi)を検出すれば、yの値を隣に移すというよう
にして、y軸に略平行な境界B1についての多数のエツ
ジ候補点(xi 、 yi)を抽出する。
において、y軸のある値yiの位置でX軸に平行のカー
ソルを移動させ(つまりXの値を適宜間隔で変化させて
)、2値のうち「1」 (または「0」)が続く領域か
ら反対の「0」 (または「1」)に変わる箇所(xi
、 yi)を検出すれば、yの値を隣に移すというよう
にして、y軸に略平行な境界B1についての多数のエツ
ジ候補点(xi 、 yi)を抽出する。
そして、X軸のある値xjの位置でy軸に平行のカーソ
ルを移動させ(つまりyの値を適宜間隔で変化させて)
、2値のうち「1」 (または「0」)が続く領域から
反対の「0」 (または「1」)に変わる箇所(χj、
yj)を検出すれば、Xの値を隣に移すというようにし
て、X軸に略平行な境界B2についての多数のエツジ候
補点(xj、 yj)を短い処理時間で抽出するのであ
る。
ルを移動させ(つまりyの値を適宜間隔で変化させて)
、2値のうち「1」 (または「0」)が続く領域から
反対の「0」 (または「1」)に変わる箇所(χj、
yj)を検出すれば、Xの値を隣に移すというようにし
て、X軸に略平行な境界B2についての多数のエツジ候
補点(xj、 yj)を短い処理時間で抽出するのであ
る。
なお、2値化等の画像処理の際に、計算(演算)時間を
短縮するため、2値化とエツジ検出の処理を同時に行う
手法もある。
短縮するため、2値化とエツジ検出の処理を同時に行う
手法もある。
即ち、画面47の走査方向(2値化する方向)を規定し
、まず水平方向(X方向)の走査を右から左に行う。こ
のときX座標はyiで固定し、未作業地Mと既作業地N
との境界であるエツジが検出(2値化の結果殻稈と検出
)された時点でその列の計算は止めて、そのX座標をエ
ツジ候補点(xt、 yi)とする。
、まず水平方向(X方向)の走査を右から左に行う。こ
のときX座標はyiで固定し、未作業地Mと既作業地N
との境界であるエツジが検出(2値化の結果殻稈と検出
)された時点でその列の計算は止めて、そのX座標をエ
ツジ候補点(xt、 yi)とする。
次に座標yi+1の列き走査を実行し、前記と同様に水
平方向のエツジを検出する処理を繰り返す。
平方向のエツジを検出する処理を繰り返す。
次に垂直方向に対しても下から上に向がって走査しくこ
のときにはX座標固定)、エツジを検出するという処理
を繰り返すのである(第18図参照)。
のときにはX座標固定)、エツジを検出するという処理
を繰り返すのである(第18図参照)。
このようにすれば、画面47の画素全体にわたって2値
化する場合に要するメモリよりメモリ量を削減できるし
、エツジ検出までの処理時間を大幅に短縮できるのであ
る。
化する場合に要するメモリよりメモリ量を削減できるし
、エツジ検出までの処理時間を大幅に短縮できるのであ
る。
ステップS5は、本発明の要部であるコーナ検出処理を
実行するサブルーチン、ステップs6は前記ステップS
で求められたコーナ部Cの座標の位置を利用し、走行装
置3,3に対する油圧回路での電磁ソレノイド34.3
5を作動させて作業機1を略90度転回させる操舵制御
である。
実行するサブルーチン、ステップs6は前記ステップS
で求められたコーナ部Cの座標の位置を利用し、走行装
置3,3に対する油圧回路での電磁ソレノイド34.3
5を作動させて作業機1を略90度転回させる操舵制御
である。
第7図は前記コーナ検出処理を実行するサブルーチンの
フローチャートを示す。この処理では、前記多数のエツ
ジ候補点(xi、 yi)、(xj、 Vj)からハフ
変換(IIOUGH−transformation)
と呼はれる極座標系を利用した手法を採用する。
フローチャートを示す。この処理では、前記多数のエツ
ジ候補点(xi、 yi)、(xj、 Vj)からハフ
変換(IIOUGH−transformation)
と呼はれる極座標系を利用した手法を採用する。
ここで、ハフ変換とは、x−Y座標系における任意の座
標(xi、 yi)を通るすべての直線群は極座標系で
は、ρ=xicos θ+yisin θで表現できる
(第14図参照)。つまり、座標(xi、 yi)を通
る直線群をρ−θ空間に写像すれば、ρ−θ座標系では
一本の軌跡としての曲線を描くことになる。
標(xi、 yi)を通るすべての直線群は極座標系で
は、ρ=xicos θ+yisin θで表現できる
(第14図参照)。つまり、座標(xi、 yi)を通
る直線群をρ−θ空間に写像すれば、ρ−θ座標系では
一本の軌跡としての曲線を描くことになる。
従って、前記境界Bl、B2に対応して第12図で得ら
れたすべてのエツジ候補点(xi、 yi)および(x
j、 yj)に対して、第13図に示すようにハフ軌跡
線Hの曲線群が得られる。なお、第13図ではρの範囲
を+44〜−44まで、θを+π/2〜−π/2まで取
る。
れたすべてのエツジ候補点(xi、 yi)および(x
j、 yj)に対して、第13図に示すようにハフ軌跡
線Hの曲線群が得られる。なお、第13図ではρの範囲
を+44〜−44まで、θを+π/2〜−π/2まで取
る。
そして、このハフ軌跡線HGO群がρ−θ平面で最も多
く交差する箇所の座標(ρ1.θl)を見出すと(第1
3図参照)、 ρ1 =xicos θl +yisin θlとして
一本のハフ軌跡線が特定され、これをx−X座標に逆写
像すると、第16図に示すように、前記境界B1に対応
する1本の仮想境界線E1が求められる。
く交差する箇所の座標(ρ1.θl)を見出すと(第1
3図参照)、 ρ1 =xicos θl +yisin θlとして
一本のハフ軌跡線が特定され、これをx−X座標に逆写
像すると、第16図に示すように、前記境界B1に対応
する1本の仮想境界線E1が求められる。
同様に、(ρ2.θ2)を見出すと、
ρ2=χ1cos θ2 +yisin θ2として一
本のハフ軌跡線が特定され、これをx−X座標に逆写像
すると、前記境界B2に対応する1本の仮想境界線E2
を求めることができるのである。この両仮想境界線E1
.E2の交点Koを通常の交点算出式を用いて求めるこ
とにより、前記未作業地Mにおける2つの境界BlとB
2とのコーナ部Cが検出できるのである。
本のハフ軌跡線が特定され、これをx−X座標に逆写像
すると、前記境界B2に対応する1本の仮想境界線E2
を求めることができるのである。この両仮想境界線E1
.E2の交点Koを通常の交点算出式を用いて求めるこ
とにより、前記未作業地Mにおける2つの境界BlとB
2とのコーナ部Cが検出できるのである。
このため、コーナ検出処理を実行するサブルーチン(第
7図)のステップR1ではsin 、 cosの両三角
関数表を前記副制御装置(サブCPU)42に対する読
み出し専用メモリ (ROM)43から読み込み、作成
する。
7図)のステップR1ではsin 、 cosの両三角
関数表を前記副制御装置(サブCPU)42に対する読
み出し専用メモリ (ROM)43から読み込み、作成
する。
ついでステップR2のハフ変換処理するサブルーチン、
ステップR3のライン決定処理するサブルーチン、ステ
ップR4におけるコーナ座標計算サブルーチンを各々実
行するのである。
ステップR3のライン決定処理するサブルーチン、ステ
ップR4におけるコーナ座標計算サブルーチンを各々実
行するのである。
この場合、前記ρ−θ平面上でのハフ軌跡線HGの曲線
群が最も多く集まる箇所を検出するため、ρ−θ平面を
縦横(二次元)に細かく分割して検索すると、この分割
数に相当する大きな容量の二次元配列メモリが必要とな
る。
群が最も多く集まる箇所を検出するため、ρ−θ平面を
縦横(二次元)に細かく分割して検索すると、この分割
数に相当する大きな容量の二次元配列メモリが必要とな
る。
そこで、ρ−θ平面をρ軸に平行な縦長の窓Wで観察し
て検索するための配列rou及び以下に説明する配列5
heta2なる一次元配列メモリを用いて、メモリ量を
減少させることにする。
て検索するための配列rou及び以下に説明する配列5
heta2なる一次元配列メモリを用いて、メモリ量を
減少させることにする。
即ち、配列rouは、第15図の一点鎖線で示すような
縦長スリット状の窓W (幅Δθで且つρ−θ平面上でρの取る範囲、例えばρ
=ト44〜−44)のようなものを言い、従って、縦Δ
ρ横幅Δθの区画(=標本点H)が縦列に所定数並んだ
ものである(実施例では標本点Hが89個数ある)。
縦長スリット状の窓W (幅Δθで且つρ−θ平面上でρの取る範囲、例えばρ
=ト44〜−44)のようなものを言い、従って、縦Δ
ρ横幅Δθの区画(=標本点H)が縦列に所定数並んだ
ものである(実施例では標本点Hが89個数ある)。
配列5heta2は、各ハフ軌跡線HGが前記配列ro
uを横切る標本点H箇所に対応するρの値とその標本点
Hを横切る頻度数(分布ff1V)との2つ要素を持つ
構造体であり、−次元配列である。
uを横切る標本点H箇所に対応するρの値とその標本点
Hを横切る頻度数(分布ff1V)との2つ要素を持つ
構造体であり、−次元配列である。
つまり、配列5heta2では、前記配列rouをΔθ
の間隔で移動させたとき、任意のθn (−π/2〜+π/2の間の任意の値を取る)位置で、
ハフ軌跡線HGが前記標本点Hを横切る箇所のρの値と
分布1vとを持つことができる。
の間隔で移動させたとき、任意のθn (−π/2〜+π/2の間の任意の値を取る)位置で、
ハフ軌跡線HGが前記標本点Hを横切る箇所のρの値と
分布1vとを持つことができる。
第9図に示すハフ変換処理するサブルーチンは前記のア
ルゴリズムを実行するもので、まずステップP1で前記
ステップS4で求めたx−y平面上でのすべてのエツジ
候補点をデータとして読み込む。
ルゴリズムを実行するもので、まずステップP1で前記
ステップS4で求めたx−y平面上でのすべてのエツジ
候補点をデータとして読み込む。
次にステップP2で配列rouを初期化し、ステップP
3では、前記各エツジ候補点をハフ変換した後、配列r
ouを作成する。
3では、前記各エツジ候補点をハフ変換した後、配列r
ouを作成する。
ステップP4では、Δθの幅で区切った適宜のθn箇所
ごとに配列rouでハフ軌跡線HGを検索し、当該θn
箇所における配列rouからピークポイント(ハフ1i
IL跡線HGが配列rouを横切る数が最大である標本
点H箇所)を検出し、ステップP5で作成した配列5h
eta2に格納する。
ごとに配列rouでハフ軌跡線HGを検索し、当該θn
箇所における配列rouからピークポイント(ハフ1i
IL跡線HGが配列rouを横切る数が最大である標本
点H箇所)を検出し、ステップP5で作成した配列5h
eta2に格納する。
ステップP6では、前記ピークポイントにおける分布量
Vとその詩歌るρの値を計算し、読み込む。
Vとその詩歌るρの値を計算し、読み込む。
次いで、ステップP7でθをΔθ移動させ、θに関して
−π/2から+π/2まで検索する。ステップP8のθ
ループの実行により、第17図の模式で示すようなθを
変数とする分布量■とそのときのρの値との要素を持つ
配列5heta2のデータが得られる。
−π/2から+π/2まで検索する。ステップP8のθ
ループの実行により、第17図の模式で示すようなθを
変数とする分布量■とそのときのρの値との要素を持つ
配列5heta2のデータが得られる。
ステップP8でこのθループが終了すれば、分布1vの
しきい値Vo(例えば雑音以上のレベルをしきい値にす
る)を計算して置く。
しきい値Vo(例えば雑音以上のレベルをしきい値にす
る)を計算して置く。
第10図は、ライン決定処理のサブルーチンで、そのス
テップQ1は、多数の配列5heta2のデータから分
布Hvが最大値を取る場合のρa、θaを検出するもの
で、これを第1グループG1の第1構成点とする。
テップQ1は、多数の配列5heta2のデータから分
布Hvが最大値を取る場合のρa、θaを検出するもの
で、これを第1グループG1の第1構成点とする。
次いで、ステップQ2では、前記θaから適宜角度、例
えばπ/4以上離れた範囲において最大分布量Vを取る
ρb、θbを検出するもので、これを第2グループG2
における第1構成点とする。
えばπ/4以上離れた範囲において最大分布量Vを取る
ρb、θbを検出するもので、これを第2グループG2
における第1構成点とする。
ステップQ3では、前記配列5heta2のデータから
分布iVが大きいものから順次(ρ、θ)の組を検出し
ていき、第1グループG1と第2グループG2における
第2構成点、第3構成点というように、構成点として振
り分け、各々のグループG1、G2の構成点が規定数(
例えば4コ一個づつ)になるまで検出を実行し、第1グ
ループG1と第2グループG2とを確定する。
分布iVが大きいものから順次(ρ、θ)の組を検出し
ていき、第1グループG1と第2グループG2における
第2構成点、第3構成点というように、構成点として振
り分け、各々のグループG1、G2の構成点が規定数(
例えば4コ一個づつ)になるまで検出を実行し、第1グ
ループG1と第2グループG2とを確定する。
前記2本の仮想境界線El、E2の平面視における交差
程度に応じてθaとθbとの隔てる角度を前もって規制
すれば良い。
程度に応じてθaとθbとの隔てる角度を前もって規制
すれば良い。
ステップQ4では、前述のようにして得られた2つの最
上位グループG1と02の各々について、各グループに
おける複数のρ及びθを呼び出して、それらの各平均値
を計算し、(ρ1.θ1)、(ρ2.θ2)の組を特定
する。
上位グループG1と02の各々について、各グループに
おける複数のρ及びθを呼び出して、それらの各平均値
を計算し、(ρ1.θ1)、(ρ2.θ2)の組を特定
する。
このようにして得たρ、θの値から、第8図のサブルー
チンにおけるステップR4のコーナ座標計算手続きにて
、x−y平面に逆写像し、前記境界Bl、B2に対応す
る2本の仮想境界線El。
チンにおけるステップR4のコーナ座標計算手続きにて
、x−y平面に逆写像し、前記境界Bl、B2に対応す
る2本の仮想境界線El。
B2を求め、ついで該2本の仮想境界線El、E2の交
点Koの座標を決定すれば(第16図参照)、x−y平
面上における境界B1.B2のコーナ部Cが求められる
のである。
点Koの座標を決定すれば(第16図参照)、x−y平
面上における境界B1.B2のコーナ部Cが求められる
のである。
図面は本発明の実施例を示し、第1図はコンバインの平
面図、第2図は側面図、第3図は本発明装置のブロック
図、第4図は圃場の平面図、第5図および第6図はコー
ナ部における作業説明図、第7図はメインフローチャー
ト、第8図はエツジ検出処理のサブルーチンフローチャ
ート、第9図はハフ変換処理のサブルーチンフローチャ
ート、第10図はライン決定処理のサブルーチンフロー
チャート、第11図は第7図は既作業地と未作業地とを
撮像した画面の説明図、第12図はエツジ候補点の説明
図、第13図はρ−θ平面におけるハフ軌跡線HGの説
明図、第14図はx−y平面におけるエツジ候補点とρ
およびθの関係を示す説明図、第15図はρ−θ平面に
おける配列rouの説明図、第16図は逆写像の説明図
、第17図は配列5heta2における分布Hvを示す
説明図、第18図は2値化及びエソジキ★出の他の実施
例の説明図である。 1・・・・作業機、3.3・・・・走行装置、6・・・
・脱穀部、15・・・・刈取部、25・・・・中央制御
装置、34.35・・・・電磁ソレノイド、36・・・
・撮像手段、37・・・・A/D変換器、38・・・・
イメージラム、39・・・・2値化装置、41・・・・
コーナ検出手段、42・・・・副制御装置、26.43
・・・・読み出し専用メモリ、27.44・・・・読み
書き可能メモリ、47・・・・画面。
面図、第2図は側面図、第3図は本発明装置のブロック
図、第4図は圃場の平面図、第5図および第6図はコー
ナ部における作業説明図、第7図はメインフローチャー
ト、第8図はエツジ検出処理のサブルーチンフローチャ
ート、第9図はハフ変換処理のサブルーチンフローチャ
ート、第10図はライン決定処理のサブルーチンフロー
チャート、第11図は第7図は既作業地と未作業地とを
撮像した画面の説明図、第12図はエツジ候補点の説明
図、第13図はρ−θ平面におけるハフ軌跡線HGの説
明図、第14図はx−y平面におけるエツジ候補点とρ
およびθの関係を示す説明図、第15図はρ−θ平面に
おける配列rouの説明図、第16図は逆写像の説明図
、第17図は配列5heta2における分布Hvを示す
説明図、第18図は2値化及びエソジキ★出の他の実施
例の説明図である。 1・・・・作業機、3.3・・・・走行装置、6・・・
・脱穀部、15・・・・刈取部、25・・・・中央制御
装置、34.35・・・・電磁ソレノイド、36・・・
・撮像手段、37・・・・A/D変換器、38・・・・
イメージラム、39・・・・2値化装置、41・・・・
コーナ検出手段、42・・・・副制御装置、26.43
・・・・読み出し専用メモリ、27.44・・・・読み
書き可能メモリ、47・・・・画面。
Claims (1)
- (1)、既作業地と未作業地とにわたる適宜範囲を撮像
して得た画像情報から、2値化処理にて2値画像を得た
後、該2値画像からエッジ検出にて多数のエッジ候補点
を特定し、次いでハフ変換にて各エッジ候補点を通るす
べての直線群が描く軌跡として、ハフ値ρおよびθをパ
ラメータとする極座標曲線群を作成し、次いで前記θが
互いに所定角度だけ離れた箇所での該極座標曲線群の分
布が大となる2箇所でのρおよびθの値を検出して、2
本の仮想境界線を特定することにより、既作業地と未作
業地との2本の境界のコーナ部を求めることを特徴とす
る自動走行作業機の自動操舵制御における画像処理方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63263795A JPH02110605A (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | 自動走行作業機の自動操舵制御における画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63263795A JPH02110605A (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | 自動走行作業機の自動操舵制御における画像処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02110605A true JPH02110605A (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=17394359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63263795A Pending JPH02110605A (ja) | 1988-10-19 | 1988-10-19 | 自動走行作業機の自動操舵制御における画像処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02110605A (ja) |
-
1988
- 1988-10-19 JP JP63263795A patent/JPH02110605A/ja active Pending
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