JP2502981Y2 - Image processing system for crop row detection in rice transplanter - Google Patents
Image processing system for crop row detection in rice transplanterInfo
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- JP2502981Y2 JP2502981Y2 JP5941889U JP5941889U JP2502981Y2 JP 2502981 Y2 JP2502981 Y2 JP 2502981Y2 JP 5941889 U JP5941889 U JP 5941889U JP 5941889 U JP5941889 U JP 5941889U JP 2502981 Y2 JP2502981 Y2 JP 2502981Y2
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- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、圃場に既に植付けられた列状に並ぶ、いわ
ゆる植付け苗列に沿って略平行状に田植機を倣い走行で
きるようにする自動操舵制御の為の作物列検出画像処理
装置の構造に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] The present invention is an automatic device that enables a rice transplanter to follow a so-called planting seedling row arranged in a row that has already been planted in a field. The present invention relates to the structure of a crop line detection image processing device for steering control.
従来、例えば田植機により圃場に苗を植付ける場合、
田植機にその進行方向左右に適宜間隔で植付機構を設
け、田植機の進行につれて上下回動する植付機構にて苗
載台の苗マットを適宜株数ごとに分割しながら圃場面に
植付けるので、圃場面には、田植機の進行方向に沿って
適宜の苗植付間隔で、植付け苗箇所が並ぶと同時に、進
行方向に対して左右方向に適宜間隔で複数列にて植付け
られることは周知である。Conventionally, for example, when planting seedlings in a field with a rice transplanter,
The rice transplanter is provided with a planting mechanism at appropriate intervals on the left and right in the direction of travel, and the planting mechanism that rotates up and down as the rice transplanter progresses is used to plant the seedling mats on the seedling mounting table in the field scene while appropriately dividing the seedling mat by the number of plants. Therefore, in the field scene, at the appropriate seedling planting interval along the traveling direction of the rice transplanter, the planting seedling locations are lined up at the same time, it is possible to be planted in multiple rows at appropriate intervals in the left and right direction to the traveling direction. It is well known.
そして、圃場に既に植付けられた植付け苗列と略平行
状に田植機を走行できるようにする自動操舵装置の先行
技術として、特開昭62-61509号公報では、田植機の機体
から横向き突出させたアームの先端部等にビデオカメラ
(二次元撮像手段)を搭載し、該ビデオカメラによる撮
像方向を田植機の進行方向前向きとし、且つ前記隣接し
た部分の植付け苗列のうちの適宜範囲を撮像し、この画
像情報を2値化処理して各植付け苗個所に対応する領域
を抽出して後、ハフ(Hough)変換等の処理により前記
複数の領域からなる列から直線を近似計算し、この計算
上の仮想直線と撮像画面の縦横中心線等の任意の基準線
及び基準点に対する横ずれ及び傾斜のずれの隔たりを一
定の許容範囲内に納まるように機体の操舵制御を実行す
ることを提案している。Then, as a prior art of the automatic steering device that allows the rice transplanter to run substantially parallel to the planting seedling row already planted in the field, in JP-A-62-61509, in the lateral projection from the body of the rice transplanter. A video camera (two-dimensional imaging means) is mounted on the tip of the arm, and the imaging direction of the video camera is forward in the traveling direction of the rice transplanter, and an appropriate range of the adjacent planting seedlings is imaged. Then, this image information is binarized to extract the area corresponding to each planted seedling portion, and then a straight line is approximately calculated from the column composed of the plurality of areas by processing such as Hough transform. It is proposed to execute the steering control of the aircraft so that the deviation between the lateral deviation and the inclination deviation with respect to an arbitrary reference line such as the vertical and horizontal centerlines of the imaging screen and the reference point within the calculation is within a certain allowable range. ing.
ところで、稲の収穫量を多くするため、圃場の条件、
苗の種類、作付け地域等の各種条件に応じて、圃場の単
位面積(例えば1坪)当たりに植付ける苗株数(いわゆ
る苗の裁植密度)を変更することが実行されている。By the way, in order to increase the yield of rice,
The number of seedlings to be planted per unit area (for example, 1 tsubo) of a field (so-called seedling planting density) is changed according to various conditions such as the type of seedlings and the planting area.
この苗の裁植密度の変更の形式は、一般に2通りあ
る。即ち、田植機の進行方向に沿う植付け苗の間隔(以
下株間隔という)の長短変更と、1つの植付け苗個所に
おける苗の量、つまり田植機における苗載台上の苗マッ
トから苗植機構にて分割するときの苗取量の大小変更と
である。There are generally two types of changes in the planting density of this seedling. That is, the interval of planting seedlings along the traveling direction of the rice transplanter (hereinafter referred to as the plant interval) is changed, and the amount of seedlings at one planting seedling site, that is, from the seedling mat on the seedling table in the rice planting machine to the seedling planting mechanism. The amount of seedlings to be changed when splitting.
他方、前述のように撮像手段にて圃場面を撮像し、そ
の画像情報を画像処理装置にて画像処理するとき、苗の
裁植密度が疎又は密であることの相違により、次のよう
な不都合が生じる。On the other hand, as described above, when the image of the field scene is picked up by the image pickup means and the image information thereof is image-processed by the image processing apparatus, the following difference is caused due to the fact that the planting density of the seedlings is sparse or dense. Inconvenience occurs.
即ち、前記植付け苗個所に相当する箇所が圃場の泥面
と明度や色が異なるから、これらの部分を二次元撮像手
段にて撮像して得られた撮像画面では、二次元的に並べ
られた各画素ごとに画像の色成分や明度の違いを量子化
し、植付け苗個所を「1」、その他の箇所を「0」とな
るように2値化し、その2値化された画像情報から、植
付け苗個所に相当する箇所を特徴領域として抽出すると
いう画像処理を実行するのであるが、この画像処理に際
して、撮像画面が例えば縦横256×256の画素数で構成さ
れているとする。以下、撮像画面の縦(Y軸)を田植機
の進行方向に取り、横(X軸)を田植機の左右方向に取
ると、X軸方向の画素の並びを行といい、Y軸方向の画
素の並びを列という。That is, since the portion corresponding to the planted seedling portion has a different brightness and color from the mud surface of the field, on the imaging screen obtained by imaging these portions with the two-dimensional imaging means, they are arranged two-dimensionally. Quantize the difference in the color component and brightness of the image for each pixel, binarize the planting seedling part to "1" and the other parts to "0", and plant from the binarized image information. Image processing of extracting a portion corresponding to a seedling portion as a characteristic region is executed, and in this image processing, it is assumed that the image pickup screen is composed of, for example, 256 × 256 pixels in length and width. Hereinafter, if the vertical direction (Y axis) of the image pickup screen is taken in the advancing direction of the rice transplanter and the horizontal direction (X axis) is taken in the left and right direction of the rice transplanter, the pixel arrangement in the X axis direction is called the row, and The arrangement of pixels is called a column.
この抽出画像処理において、撮像画面の左端列最上行
箇所の画素の部分から右方向に順々に走査してゆき、撮
像画面の右端列に来ると上から2行目左端列の箇所から
右方向に走査するという走査を繰り返し、前記2値化に
て「1」の値の箇所を見つけ出す際に、この総ての箇所
の画素を注目すべき観測点として走査してゆくとき、苗
の裁植密度が密である場合、例えば株間隔が短ければ、
Y軸方向に短い間隔で「1」の値の箇所が存在するし、
苗取量が多いと、「1」の値の領域がかたまって広い範
囲に存在するので、前者では、仮想直線の特定するため
の例えばハフ(hough)変換の演算に際して標本点とし
ての座標数が多くなるし、後者では、一箇所で広い範囲
にわたる「1」の値の領域の重心座標を決定するための
演算が余分に必要となる等、画像処理から最終の操舵の
ための指示量を演算する迄の時間が掛かり、田植機が高
速で前進しているときには単位前進距離当たりの操舵指
示量の出る回数が少なくなり、操舵制御にいわゆるハン
チング現象が発生し易く、田植機が蛇行するおそれが多
い。In this extracted image processing, scanning is performed in the right direction sequentially from the pixel portion in the uppermost row on the left end column of the imaging screen, and when it comes to the right end column on the imaging screen, the second row from the top and the right end portion When the location of the value of “1” is found in the binarization by repeating the scanning of “2”, the pixels at all the locations are scanned as notable observation points, and the seedlings are planted. If the density is high, for example if the stock spacing is short,
There are places with a value of "1" at short intervals in the Y-axis direction,
When the amount of seedlings is large, the area of the value of "1" is gathered and exists in a wide range. Therefore, in the former, the number of coordinates as sample points is used in the calculation of the Hough transform for specifying the virtual straight line. In the latter case, an additional calculation is required to determine the barycentric coordinates of the area of the value "1" over a wide range at one location. For example, the instruction amount for the final steering is calculated from the image processing. When the rice transplanter is moving forward at a high speed, the number of times the steering instruction amount per unit forward distance appears decreases, so-called hunting phenomenon easily occurs in the steering control, and the rice transplanter may meander. Many.
この不都合を解消するべく、撮像画面の総画素数を減
少させると、前記株間隔が長い(大きい)場合には、仮
想直線を演算するのに必要な数だけの植付け苗個所を見
付けることができなくなるおそれがあった。In order to eliminate this inconvenience, if the total number of pixels on the imaging screen is reduced, it is possible to find the number of planting seedlings necessary for calculating the virtual straight line when the above-mentioned plant interval is long (large). There was a risk of disappearing.
本考案は、これらの問題を解決することを目的とする
ものである。The present invention aims to solve these problems.
そこでこの目的を達成するため、本考案は、圃場内に
既に植付けられた苗列に沿ってその側方で倣い走行する
ように田植機を自動操舵制御するために用いる作物列検
出画像処理装置において、田植機に、二次元撮像手段に
て撮像して得られた圃場面の画像情報を2値化した後の
撮像画面から、植付け苗個所の特徴領域を抽出する画像
処理装置と、田植機の進行方向に沿う植付け苗株間隔を
変更し、及び各植付け苗の苗取量を変更する苗裁植密度
変更手段とを設けると共に、この株間隔及び苗取量を各
々検出する前裁植密度検出手段を設け、前記特徴領域の
抽出画像処理に際して、前記撮像画面における観測点と
なる注目画素を適宜間隔をおいて設定し、且つ前記注目
画素数を前記苗裁植密度の大きさに反比例するように設
定する演算手段を設けたものである。Therefore, in order to achieve this object, the present invention relates to a crop row detection image processing device used for automatically steering control of a rice transplanter so as to follow the seedling row already planted in the field and beside the row. , An image processing device for extracting a characteristic region of a planting seedling part from an imaging screen after binarizing image information of a field scene obtained by imaging with a two-dimensional imaging means in the rice transplanter; A pre-planting density detection that detects the planting interval and the seedling take-up amount while changing the planting seedling stock interval along the traveling direction and providing seedling-planting density changing means for changing the seedling take-up amount of each planted seedling Means is provided to set the target pixels as observation points on the imaging screen at appropriate intervals during the extraction image processing of the characteristic region, and the number of target pixels is inversely proportional to the size of the seedling planting density. Set the calculation means to set Those were.
このように、本考案の構成では、二次元撮像手段によ
って撮像された最初の撮像画面では、圃場の広い範囲を
写して画像情報として取込み、2値化処理を実行するの
で、苗裁植密度が疎いか密であるかに拘わらず、後の仮
想直線の決定、ひいては操舵修正制御に必要な標本数を
得ることができる。As described above, in the configuration of the present invention, in the first image pickup screen imaged by the two-dimensional image pickup means, a wide range of the field is photographed and captured as image information, and the binarization process is executed. Regardless of whether it is sparse or dense, it is possible to obtain the number of samples required for the subsequent determination of the virtual straight line, and thus for the steering correction control.
他方、田植機におけるその進行方向に沿う植付け苗株
間隔を変更する手段と、各植付け苗の苗取量を変更する
手段のいずれか一方又は双方の苗裁植密度変更手段は、
圃場条件や苗種類等により作業者が任意に設定する。On the other hand, means for changing the spacing between planted seedlings along the traveling direction in the rice transplanter, and one or both of the means for changing the seedling removal amount of each planted seedling, the means for changing seedling planting density,
The operator can arbitrarily set it depending on the field conditions and seedling type.
そして、苗裁植密度の疎密の検出は、苗裁植密度変更
手段に関連させた苗裁植密度検出手段にて検出するもの
であるから、前記苗裁植密度の変更作業によって、その
苗裁植密度の大小は自動的に検出でき、その結果を画像
処理装に際しての演算手段に送り、植付け苗個所を撮像
して2値化した後の特徴領域の抽出画像処理に際して、
前記撮像画面における観測点となる注目画素を適宜間隔
をおいて設定し、且つ前記注目画素数を前記苗裁植密度
の大きさ、つまり、前記株間隔及び苗取量の双方又はそ
のいずれか一方の大きさに反比例するように設定する。And, the detection of the density of the seedling planting density is to be detected by the seedling planting density detecting means associated with the seedling planting density changing means. The size of the planting density can be automatically detected, and the result is sent to a computing means in the image processing equipment, and the image of the planting seedling portion is imaged and binarized.
Pixels of interest serving as observation points on the imaging screen are set at appropriate intervals, and the number of pixels of interest is the size of the seedling planting density, that is, both the plant interval and the seedling picking amount, or either one of them. Set to be inversely proportional to the size of.
この反比例の設定は、例えば撮像画面の総画素数256
×256のうち、横列並びに縦行を各々適宜数だけ間隔を
あけて(飛び飛びに)点在した位置の画素を観測点とし
ての注目画素に設定するもので、苗裁植密度が大きくな
るに従って注目画素数が少なくなるように直線的等線形
に反比例させても良いし、苗裁植密度が小さい箇所では
注目画素数が多く、苗裁植密度が大きくなるに従って、
注目画素数を段階的に減少させるステップ状の反比例関
係でも良い。This inverse proportional setting is, for example, the total number of pixels of the imaging screen is 256
Of 256 pixels, the rows and columns are set at appropriate intervals (scatteringly) to set the pixels at the target pixels as the observation points, and attention is paid as the planting density increases. It may be inversely proportional to the linear isolinearity so that the number of pixels is small, and the number of pixels of interest is large in a place where the seedling planting density is small, and as the seedling planting density increases,
A stepwise inverse proportional relationship in which the number of pixels of interest is reduced stepwise may be used.
このように、苗裁植密度が小さいときには、注目画素
数を多くすると、株間隔が疎らであったり、一箇所の苗
取量が少なく特徴領域が狭くても、いずれかの注目画素
数に特徴領域が引っ掛り検出可能となる。In this way, when the seedling planting density is low, increasing the number of pixels of interest will result in a feature of one of the pixels of interest even if the plant spacing is sparse, or the amount of seedling at one location is small and the characteristic region is narrow. The area becomes caught and can be detected.
他方、苗裁植密度が大きいときには、注目画素数を減
少させるので、株間隔が短い場合や一箇所の苗取量が多
く特徴領域が広いときに注目画素数が多過ぎることによ
る演算の遅れを回避することができる。On the other hand, when the planting density is high, the number of pixels of interest is reduced. It can be avoided.
このようにして、画像処理に際して、注目画素数を植
付け条件に応じて自動的に変更でき、且つその変更によ
って、苗裁植密度が小さい場合に植付け苗個所の検出精
度を悪化させることがないものでありながら、苗裁植密
度が大きい場合にも、田植機を高速で作業させるたとき
にも、田植機の横方向の植付け苗列に対する隔たり距離
を至極簡単に演算できるので、田植機における自動操舵
制御において誤動作を生じることなく、且つ、迅速に実
行できるという効果を奏するのである。In this way, during image processing, the number of pixels of interest can be automatically changed according to the planting conditions, and the change does not deteriorate the detection accuracy of planted seedlings when the planting density is small. However, even if the seedling planting density is high and the rice transplanter is operated at high speed, the distance between the rice transplanter and the lateral planting row can be calculated very easily. This has an effect that the steering control can be quickly executed without causing a malfunction.
以下、乗用型田植機に適用した実施例について説明す
ると、図において1は前部左右両側の前車輪3,3と後部
左右両側の後車輪4,4にて支持された走行機体で、この
走行機体1の後部には、フロート7aと苗載台5と複数の
植付機構6とから成る多条植え式の苗植装置7が、リン
ク機構8を介して上下昇降可能に装着されている。An embodiment applied to a riding type rice transplanter will be described below. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a traveling machine body supported by front wheels 3,3 on the front left and right sides and rear wheels 4,4 on the rear left and right sides. A multi-row planting type seedling planting device 7 composed of a float 7a, a seedling mount 5, and a plurality of planting mechanisms 6 is mounted on a rear portion of the machine body 1 so as to be vertically movable via a link mechanism 8.
走行機体1の上面に搭載したエンジン9の動力は、ク
ラッチ10及びミッションケース11を介して前後両車輪3,
4に伝達する一方、このミッションケース11から突出す
るPTO軸12を介して前記苗植装置7に動力伝達する。The power of the engine 9 mounted on the upper surface of the traveling body 1 is transmitted via the clutch 10 and the transmission case 11 to the front and rear wheels 3,
4 while transmitting power to the seedling plant 7 via a PTO shaft 12 protruding from the transmission case 11.
なお、符号13はクラッチ10のON・OFF用アクチェー
タ、14は走行変速用アクチェータ、15は苗裁植密度変更
手段のひとつとしてのPTO軸変速用アクチェータであ
り、このPTO軸変速用アクチェータ15を作動させると、
苗植装置7における苗植機構6の上下回動速度及びこれ
に連動する苗載台の左右横移動速度が増減し、これと走
行機体1の前進速度との組合せにより、進行方向に沿う
苗植間隔、つまり株間隔を増減することができる。符号
42は、前記株間隔の大小を検出するための苗裁植密度検
出手段で、前記PTO軸12の回転速度を検出することによ
り、これから換算して苗裁植密度の大小を検出するので
ある。Reference numeral 13 is an actuator for turning on / off the clutch 10, 14 is an actuator for traveling speed change, and 15 is an actuator for PTO axis speed change as one of the seedling planting density changing means. And let
The vertical rotation speed of the seedling planting mechanism 6 in the seedling planting device 7 and the horizontal lateral movement speed of the seedling mounting table associated therewith increase or decrease, and the combination of this with the forward speed of the traveling machine body 1 enables the seedling planting along the traveling direction. You can increase or decrease the interval, that is, the stock interval. Sign
Reference numeral 42 denotes a seedling planting density detecting means for detecting the size of the above-mentioned stock spacing, and by detecting the rotation speed of the PTO shaft 12, the size of the seedling planting density is detected by conversion from this.
第4図に示す苗裁植密度変更手段46は、苗載台5の下
端に対して上下動する苗取出し板43と、下端が苗取出し
板43に取付き苗載台5の裏面に配設した昇降軸44と、昇
降軸44の上端に連結して走行機体1の後部方向に延びる
回動可能な操作レバー45とにより成り、そして、この昇
降する苗取出し板43には、上下回動する苗植機構6の植
付け爪6aが通過し得る苗取出し口(図示せず)が切欠き
形成されており、苗載台5上の苗マット47の下端部を前
記植付け爪6aにて分割するときの縦取り量(l)が苗取
量の大小、ひいては苗裁植密度の大小を決定することに
なるのである。The seedling planting density changing means 46 shown in FIG. 4 is provided with a seedling take-out plate 43 that moves up and down with respect to the lower end of the seedling placing table 5 and a lower end attached to the seedling taking plate 43 on the back surface of the seedling placing table 5. And a rotatable operation lever 45 connected to the upper end of the elevator shaft 44 and extending in the rear direction of the traveling machine body 1. The seedling take-out plate 43 that is raised and lowered is rotated vertically. A seedling take-out port (not shown) through which the planting claw 6a of the seedling planting mechanism 6 can pass is formed by notching, and the lower end of the seedling mat 47 on the seedling mounting table 5 is divided by the planting claw 6a. The vertical amount (l) of the seedlings determines the amount of seedlings, and thus the density of seedling planting.
なお、符号48は操作レバー45の回動角度を検出するポ
テンショメータで、ひいては苗取出し板43による縦取り
量(l)を検出して、いわゆる苗裁植密度の大小を検出
できる苗裁植密度検出手段となる。Reference numeral 48 is a potentiometer for detecting the turning angle of the operating lever 45, and by detecting the vertical amount (l) by the seedling take-out plate 43, it is possible to detect the so-called seedling planting density detection. It becomes a means.
前記走行機体1における操縦座席16の前方に設けた操
縦ハンドル17を介してステアリング機構18を回動操作
し、前車輪3,3の向きを左右に変えるように構成してあ
り、自動操舵装置は前記ステアリング機構18における回
動支点軸19に水平回動自在に装着された平面視L字型の
ステアリングアーム20、該ステアリングアーム20に連結
する左右一対のタイロッド21,21、油圧シリンダ22、手
動操舵用の制御弁23ならびに該操舵制御弁23を操作する
ステアリングギアボックス24の前後揺動自在なピットマ
ンアーム25から成る。The steering mechanism 18 is pivotally operated via a steering handle 17 provided in front of the steering seat 16 in the traveling machine body 1 to change the direction of the front wheels 3, 3 to the left or right. An L-shaped steering arm 20 in a plan view, which is horizontally rotatably mounted on a rotation fulcrum shaft 19 of the steering mechanism 18, a pair of left and right tie rods 21 and 21 connected to the steering arm 20, a hydraulic cylinder 22, and a manual steering. And a steering gear box 24 for operating the steering control valve 23. The pitman arm 25 is capable of swinging back and forth.
前記ステアリングアーム20には、前記制御弁23を球関
節を介して後向きに連結する一方、該制御弁23の後端の
スプールと前記ピットマンアーム25とを連結する。The control valve 23 is connected to the steering arm 20 backward through a ball joint, and a spool at the rear end of the control valve 23 is connected to the pitman arm 25.
また、走行機体1に前端を回動自在に連結する油圧シ
リンダ22の後端を前記ステアリングアーム20に回動自在
に連結してあり、前記操縦ハンドル17の回動角度に対応
して揺動するピットマンアーム25により、制御弁23のス
プールを進退動させて、エンジン9により駆動される油
圧ポンプ26からの油圧を送り、油圧シリンダ22における
ピストンロッドを出没動させ、ステアリングアーム20の
回動に応じて、左右両前車輪3,3の向きを変える。Further, a rear end of a hydraulic cylinder 22 having a front end rotatably connected to the traveling machine body 1 is rotatably connected to the steering arm 20, and swings corresponding to a turning angle of the steering handle 17. By the pitman arm 25, the spool of the control valve 23 is moved forward and backward, the hydraulic pressure from the hydraulic pump 26 driven by the engine 9 is sent, the piston rod in the hydraulic cylinder 22 is retracted, and the steering arm 20 is rotated. Change the direction of the left and right front wheels 3,3.
この油圧シリンダ22は、後述の作物列検出装置30から
の信号に応じて出力信号を出す自動操舵・走行用の中央
制御装置31にて作動する電磁ソレノイド式の自動操舵制
御弁27によっても駆動され、その際前輪3の舵取り角度
は、回動支点軸23に取付くポテンショメータ28にてステ
アリングアーム20の回動角度を検出することにより知る
ことができる。This hydraulic cylinder 22 is also driven by an electromagnetic solenoid type automatic steering control valve 27 operated by a central controller 31 for automatic steering / traveling, which outputs an output signal in response to a signal from a crop row detecting device 30 described later. At that time, the steering angle of the front wheels 3 can be known by detecting the turning angle of the steering arm 20 with the potentiometer 28 attached to the turning fulcrum shaft 23.
なお、前記クラッチ10のON・OFF用アクチェータ13、
走行変速用アクチェータ14、PTO軸変速用アクチェータ1
5も中央制御装置31にて作動する。Incidentally, an actuator 13 for ON / OFF of the clutch 10,
Actuator 14 for traveling speed change, actuator 1 for PTO shaft speed change
5 also operates in the central control unit 31.
作物列検出装置30は、対象を撮像する撮像手段32と、
撮像された画像を処理して必要な情報(データ)を中央
制御装置31とやりとりするための画像処理装置33とから
なる。The crop row detection device 30 is an image pickup means 32 for picking up an image of an object,
An image processing device 33 for processing a captured image and exchanging necessary information (data) with a central control device 31.
撮像手段32は、対象を検出するに際して、いわゆるビ
デオカメラのごとく撮像画面40がx−y平面にて例えば
縦横256個×256個の撮像素子の画素Sを並べた二次元的
ないわゆるエリアセンサーであり、例えば、二次元MOS
撮像素子や二次元CCD撮像素子等がある。The image pickup means 32 is a two-dimensional so-called area sensor in which the image pickup screen 40, such as a so-called video camera, has pixels S of 256 × 256 image pickup elements arranged in the xy plane, for example, when detecting an object. Yes, for example, two-dimensional MOS
There are image pickup devices and two-dimensional CCD image pickup devices.
この二次元的な撮像手段32によれば、一枚の撮像画面
40に複数の植付け苗箇所41がその幾何学的関係と共に同
時に検出でき、画像情報として得ることができる。According to this two-dimensional image pickup means 32, one image pickup screen
A plurality of planting seedling locations 41 can be simultaneously detected in 40 along with their geometrical relationship, and can be obtained as image information.
次に、この構成による制御作用について説明する。 Next, the control operation of this configuration will be described.
まず、撮像手段32における撮像画面40における走行機
体進行方向に沿う中心線Yが基準線と対応するように、
中央制御装置31及び画像処理装置33に記憶させておく。First, so that the center line Y along the traveling body traveling direction on the image pickup screen 40 of the image pickup means 32 corresponds to the reference line,
It is stored in the central control device 31 and the image processing device 33.
次いで、実際の圃場に田植機を乗り入れ、畦際に沿う
等して田植機を直進走行させて複数条の植付け苗列を予
め作成する。Next, the rice transplanter is put into an actual field, and the rice transplanter is made to run straight along the ridges and the like to create a plurality of rows of planting seedlings in advance.
このとき、作業者は、その圃場の条件や苗の種類等に
応じて、苗裁植密度変更手段15及び46の双方またはいず
れか一方を手動にて切換え変更すると、これら苗裁植密
度変更手段に対応する苗裁植密度検出手段42及び48にて
苗裁植密度(K)の大小を検出し、それらの結果を、演
算手段49に記憶させ、該演算手段49では、苗裁植密度
(K)の大きさに以下の注目画素数(M×n)が反比例
するように演算し、この演算結果を画像処理装置33に送
り、該画像処理装置33おける後述の特徴領域の抽出画像
処理に際して、前記撮像画面40における観測点となる注
目画素STを適宜間隔をおいて設定できるようにするもの
である。At this time, the operator manually switches and changes both or any one of the seedling planting density changing means 15 and 46 according to the conditions of the field, the type of seedlings, and the like. The density of the seedling planting density (K) is detected by the seedling planting density detecting means 42 and 48 corresponding to, and the result thereof is stored in the computing means 49. K), the following number of pixels of interest (M × n) is calculated so as to be inversely proportional, and the result of this calculation is sent to the image processing device 33, and when the image processing device 33 performs image extraction processing of a characteristic region described later. The target pixel ST, which is an observation point on the imaging screen 40, can be set at appropriate intervals.
次いで、第1図のように既にある複数条の植付け苗列
の側方に沿って田植機の走行機体1を前進させ田植え作
業を実行しつつ前記植付け苗列を撮像手段32にて撮像
し、画像処理装置33に画像情報として取り入れ、植付け
作物個所41を他の圃場面と区別する2値化処理を行い、
次いで前記2値化された植付け作物個所41の位置の座標
を決定する計算を実行し、さらに、前記植付け苗個所と
して複数個の各々特定された特徴領域の中心または重心
位置データから、仮想線を直線と仮定し、その仮想直線
を算出する演算を、前記画像処理装置33または中央制御
装置31に内臓されている仮想線計算手段(ハフ(houg
h)変換等による直線の関数発生回路と演算回路とを含
む)にて実行する。Next, as shown in FIG. 1, the traveling machine body 1 of the rice transplanter is advanced along the side of the existing multiple row planting seedlings, and while performing the rice planting work, the planting seedlings are imaged by the imaging means 32, Incorporated into the image processing device 33 as image information, a binarization process is performed to distinguish the planted crop portion 41 from other farm scenes,
Next, a calculation for determining the coordinates of the position of the binarized planting plant part 41 is executed, and a virtual line is created from the center or centroid position data of each of the plurality of specified characteristic regions as the planting seedling site. Assuming that the line is a straight line, the calculation for calculating the virtual straight line is performed by a virtual line calculating means (a huff (houg) which is built in the image processing device 33 or the central control device 31.
h) Includes a straight line function generation circuit for conversion and an arithmetic circuit).
これらの画像処理に際して、演算手段49にて、前記撮
像画面40における観測点となる注目画素STを適宜間隔を
おいて設定し、且つ前記注目画素数を前記苗裁植密度の
大きさに反比例するように設定する。At the time of these image processes, the calculation means 49 sets the target pixels ST as the observation points on the imaging screen 40 at appropriate intervals, and the number of the target pixels is inversely proportional to the size of the seedling planting density. To set.
第6図は、撮像画面40の256×256の画素Sのうち、横
列に2個づつの画素Sを飛ばして注目画素STを設定し、
縦行には5個づつの画素Sを飛ばして注目画素STを設定
した実施例を示す。FIG. 6 shows that, out of the 256 × 256 pixels S of the imaging screen 40, two pixels S are skipped in a row to set the pixel of interest ST,
An example in which five pixels S are skipped in the vertical row and the target pixel ST is set is shown.
このY軸に沿う縦行の間隔が大きいのは、株間隔の変
更の程度が、例えば10cm〜20cmまでを2cm間隔で変化さ
せるというようにしているので、撮像画面40に撮像され
た植付け苗個所41の縦行の間隔も元々大きいから、植付
け苗個所が写ることがないと確信できる不必要な画素部
分を読み飛ばすためであり、他方、横列の飛び間隔を大
きくすると、一箇所の植付け苗個所41における苗取量の
大小を判別できなくなるからである。The vertical interval along the Y axis is large because the degree of change in the plant interval is, for example, 10 cm to 20 cm, which is changed at 2 cm intervals. The vertical spacing of 41 is originally large, so it is necessary to skip unnecessary pixel parts that can be sure that the planting seedling part will not be imaged.On the other hand, if the row spacing is increased, one planting seedling part will be displayed. This is because it is not possible to determine the size of the seedling collection amount in 41.
この演算手段49における反比例の演算例を第7図に示
す。この第1実施例では、第6図の実線に示すように苗
裁植密度(K)が小さい箇所では、注目画素数(M×
N)が大きく、苗裁植密度(K)が所定の段階づつ大き
くなると注目画素数(M×N)を段階的に減少させるよ
うな段階的反比例のマップを予め読み出し専用メモリ
(ROM)にセットしておくものであり、その場合、一点
鎖線に示すように一次関数的に反比例させても良い。FIG. 7 shows an example of inverse proportional calculation in the calculating means 49. In the first embodiment, as shown by the solid line in FIG. 6, the number of pixels of interest (M ×
N) is large and the seeding planting density (K) is increased by a predetermined step. A stepwise inverse proportional map is set in advance in the read-only memory (ROM) so that the number of pixels of interest (M × N) is gradually decreased. However, in that case, it may be inversely proportional to a linear function as shown by a chain line.
この実施例では、注目画素数(M×N)が大きい箇所
では縦個数(N=32)、横個数(M=84)で、小さい箇
所は縦個数(N=32)、横個数(M=42)程度に設定す
る。In this embodiment, the number of vertical pixels (N = 32) and the number of horizontal pixels (M = 84) are set in a portion where the number of target pixels (M × N) is large, and the number of vertical pixels (N = 32) and a horizontal number (M =) are set in a small portion. 42) Set to about.
第2実施例では、前記反比例の演算結果を利用して、
2値化処理後の画像情報のノイズ除去処理時に、所定個
数づつの画素を読み飛ばするソフトを実行してもよい。In the second embodiment, using the inverse proportional calculation result,
Software for skipping a predetermined number of pixels may be executed during the noise removal processing of the image information after the binarization processing.
第8図に示す撮像画面40では、株間隔が(1)で、
苗取量が小さい植付け苗個所41に対応する特徴領域50
(白抜き部分)に対して注目画素ST(黒塗部分)にて観
測した場合を示し、苗取量が小さいから、一つの注目画
素STで捕捉され、その部分を小さい特徴領域50の位置座
標で代表しても大きな誤差が起こらない。In the imaging screen 40 shown in FIG. 8, the stock interval is (1),
Characteristic area 50 corresponding to planted seedling site 41 with small seedling yield
It shows the case of observing at the target pixel ST (black coating part) for (white part). Since the seedling collection amount is small, it is captured by one target pixel ST, and that part is the position coordinates of the small feature region 50. Even if it is represented by, a large error does not occur.
第9図は第8図と同じ株間隔であるが苗取量が中程度
に大きい植付け苗個所41を撮像した撮像画面で、1箇所
の植付け苗個所41に対応する特徴領域50(白抜き部分)
に対して3〜4個の注目画素ST(黒塗部分)にて捕捉で
きる。そして、1箇所の特徴領域50の重心位置座標は、
前記3〜4個の注目画素STで囲まれた部分の重心位置と
して計算すれば良いのである。FIG. 9 is an image capturing screen showing an image of the planting seedling site 41 having the same plant spacing as that of FIG. 8 but having a relatively large seedling collection amount. The characteristic region 50 (white portion) corresponding to one planting seedling site 41. )
However, it can be captured by 3 to 4 target pixels ST (black-painted portion). Then, the barycentric position coordinates of one feature region 50 are
It may be calculated as the barycentric position of the portion surrounded by the 3 to 4 target pixels ST.
次いで、前記撮像画面40の基準線Yに対する仮想直線
の傾き角度ρやX軸上における基準線Yとの隔たり偏差
(δy)を計算し、該傾き角度ρや隔たり偏差(δy)
が予め設定した許容の設定値より大きいか否かの大小比
較を実行し、許容範囲内であれば、そのまま進み、許容
範囲外であるときには、前記傾き角度ρや隔たり偏差
(δy)の値に応じて中央制御装置31に出力信号を出
し、操舵制御弁27の電磁ソレノイドを作動させ、ステア
リング機構におけるステアリングアーム20の回動角度を
変える油圧シリンダ22を駆動させて修正操舵し、この傾
き角度や隔たり偏差が許容範囲内に納まって基準線と仮
想直線とを略一致させるように自動操舵制御を実行する
のである。Next, the tilt angle ρ of the virtual straight line with respect to the reference line Y of the imaging screen 40 and the deviation (δy) from the reference line Y on the X axis are calculated, and the tilt angle ρ and the deviation (δy) are calculated.
Is compared with a preset allowable value, and if it is within the allowable range, the process proceeds as it is, and if it is outside the allowable range, the inclination angle ρ or the deviation (δy) is set to the value. In response to this, an output signal is output to the central control device 31, the electromagnetic solenoid of the steering control valve 27 is operated, and the hydraulic cylinder 22 that changes the turning angle of the steering arm 20 in the steering mechanism is driven to perform the corrective steering operation. The deviation is set within the allowable range, and the automatic steering control is executed so that the reference line and the virtual straight line substantially coincide with each other.
この場合、ステアリングアーム20の回動角度を検出す
るポテンショメータ28にて前車輪3が前記仮想直線の傾
き角度て一致する操舵角度を有しているか否かの検出が
できるので、その結果を自動操舵制御のフイードバック
に役立てることができる。In this case, the potentiometer 28 for detecting the turning angle of the steering arm 20 can detect whether or not the front wheels 3 have a steering angle that matches the inclination angle of the virtual straight line, and the result is automatically steered. Can be used for control feedback.
図面は本考案の実施例を示し、第1図は乗用型田植機の
平面図、第2図は側面図、第3図は操向・走行自動制御
装置のブロツク図と油圧回路を含む作用説明図、第4図
は苗植装置の要部拡大側面図、第5図は撮像画面の説明
図、第6図は撮像画面中の注目画素の説明図、第7図は
横軸に苗裁植密度を、縦軸に注目画素数をとった両者の
関係図、第8図は苗裁植密度が小さい場合の特徴領域の
観測状態を示す説明図、第9図は苗裁植密度が中程度場
合の特徴領域の観測状態を示す説明図である。 1……走行機体、3,4……車輪、5……苗載台、6……
植付機構、7……苗植装置、9……エンジン、11……ミ
ッションケース、12……PTO軸、17……操縦ハンドル、1
9……回動支点軸、20……ステアリングアーム、22……
油圧シリンダ、27……自動操舵制御弁、28……ポテンシ
ョメータ、30……作物列検出装置、31……中央制御装
置、32……撮像手段、33……画像処理装置、40……撮像
画面、41……植付け苗個所、15,46……苗裁植密度変更
手段、42,48……苗裁植密度検出手段、47……苗マッ
ト、49……演算手段、50……特徴領域。The drawings show an embodiment of the present invention. Fig. 1 is a plan view of a riding type rice transplanter, Fig. 2 is a side view, and Fig. 3 is a block diagram of an automatic steering / traveling control device and an operation explanation including a hydraulic circuit. Fig. 4 is an enlarged side view of the main part of the seedling planting device, Fig. 5 is an explanatory diagram of the image capturing screen, Fig. 6 is an explanatory diagram of the target pixel in the image capturing screen, and Fig. 7 is a seedling planting on the horizontal axis. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the density and the number of pixels of interest on the vertical axis, FIG. 8 is an explanatory view showing the observation state of the characteristic region when the seedling planting density is small, and FIG. 9 is a medium planting planting density. It is explanatory drawing which shows the observation state of the characteristic area in a case. 1 …… Traveling machine, 3,4 …… Wheels, 5 …… Nursery stand, 6 ……
Planting mechanism, 7 ... Seedling planting device, 9 ... Engine, 11 ... Mission case, 12 ... PTO axis, 17 ... Steering handle, 1
9 …… Rotation fulcrum shaft, 20 …… Steering arm, 22 ……
Hydraulic cylinder, 27 ...... Automatic steering control valve, 28 ...... Potentiometer, 30 ...... Crop row detection device, 31 ...... Central control device, 32 ...... Imaging means, 33 ...... Image processing device, 40 ...... Imaging screen, 41 …… Planting seedling location, 15, 46 …… Seedling planting density changing means, 42, 48 …… Seedling planting density detecting means, 47 …… Seedling mat, 49 …… Computing means, 50 …… Characteristic area.
Claims (1)
の側方で倣い走行するように田植機を自動操舵制御する
ために用いる作物列検出画像処理装置において、田植機
に、二次元撮像手段にて撮像して得られた圃場面の画像
情報を2値化した後の撮像画面から、植付け苗個所の特
徴領域を抽出する画像処理装置と、田植機の進行方向に
沿う植付け苗株間隔を変更し、及び各植付け苗の苗取量
を変更する苗裁植密度変更手段とを設けると共に、この
株間隔及び苗取量を各々検出する苗裁植密度検出手段を
設け、前記特徴領域の抽出画像処理に際して、前記撮像
画面における観測点となる注目画素を適宜間隔をおいて
設定し、且つ前記注目画素数を前記苗裁植密度の大きさ
に反比例するように設定する演算手段を設けたことを特
徴とする田植機における作物列検出画像処理装置。1. A crop row detection image processing device used for automatically steering control of a rice transplanter so that the rice transplanter follows a seedling row already planted in a field so that the rice seedling row is two-dimensionally moved. An image processing device for extracting a characteristic region of a planting seedling portion from an imaged screen after binarizing image information of a field scene obtained by imaging by an image capturing means, and a planting seedling plant along a traveling direction of a rice transplanter. Providing seedling planting density changing means for changing the interval and changing the seedling taking amount of each planted seedling, and providing seedling planting density detecting means for detecting the plant interval and the seedling taking amount, respectively, the characteristic region At the time of the extraction image processing, there is provided an arithmetic means for setting the attention pixels as observation points on the imaging screen at appropriate intervals and setting the number of attention pixels so as to be inversely proportional to the size of the seedling planting density. Rice transplanter that is characterized by Kicking crop row detection image processing apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5941889U JP2502981Y2 (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Image processing system for crop row detection in rice transplanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5941889U JP2502981Y2 (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Image processing system for crop row detection in rice transplanter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03608U JPH03608U (en) | 1991-01-08 |
| JP2502981Y2 true JP2502981Y2 (en) | 1996-06-26 |
Family
ID=31585894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5941889U Expired - Lifetime JP2502981Y2 (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Image processing system for crop row detection in rice transplanter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2502981Y2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04130118U (en) * | 1991-05-22 | 1992-11-30 | 日立工機株式会社 | Dust suction type jigsaw |
| CN106612813A (en) * | 2016-12-26 | 2017-05-10 | 广西南宁途御科技有限公司 | Guidance system capable of adjusting tillage line spacing |
| JP2022040857A (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-11 | 井関農機株式会社 | Work vehicle |
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| CN110319887B (en) * | 2019-08-01 | 2023-09-22 | 农业农村部南京农业机械化研究所 | Online monitoring system and method for rape transplanting field operation quality |
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1989
- 1989-05-22 JP JP5941889U patent/JP2502981Y2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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