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作業機及びその制御方法 UPDATE

国内特許コード P170013627
整理番号 S2015-1436-N0
掲載日 2017年1月19日
出願番号 特願2015-093151
公開番号 特開2016-208871
出願日 平成27年4月30日(2015.4.30)
公開日 平成28年12月15日(2016.12.15)
発明者
  • 鹿嶋 雅之
  • 渡邊 睦
  • 佐藤 公則
出願人
  • 国立大学法人 鹿児島大学
発明の名称 作業機及びその制御方法 UPDATE
発明の概要 【課題】作物が植えられている畝を破壊することなく、自動走行制御を行える仕組みを提供する。
【解決手段】撮影部110において、作業機100の進行方向に撮影方向が設定された状態で、作物が植えられている畝と畝間に位置する通路とを含む耕作地200の領域を斜め上方から撮影して、当該領域の原画像を得る。そして、画像処理部140において、撮影部110で得られた原画像の画像処理を行うことにより、畝に対する作業機100の進行方向における角度や、作業機100における畝の中心位置からの位置ズレ量を算出する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


従来から、例えば作物として茶樹が植えられている畝が列状に形成された耕作地を畝に沿って走行する作業機が提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。



具体的に、下記の特許文献1には、茶畝の側面に対する感知板の接触圧力を当該感知板に設けられた圧力センサで測定して、茶畝の両側面における接触圧力が均等になるように自動走行制御を行う技術が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、作物が植えられている畝が列状に形成された耕作地を畝に沿って走行する作業機及びその制御方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
作物が植えられている畝が列状に形成された耕作地を前記畝に沿って走行する作業機であって、
当該作業機の進行方向に撮影方向が設定された状態で、隣接する前記畝の間の通路と前記畝とを含む前記耕作地の領域を斜め上方から撮影して、当該領域の原画像を得る撮影手段と、
二値化閾値を用いて前記原画像を二値化処理して二値画像を生成する二値化処理手段と、
前記二値画像を平面射影変換処理して平面射影変換二値画像を生成する平面射影変換処理手段と、
前記平面射影変換二値画像を複数の回転角度で回転させる画像回転処理を行って、前記複数の回転角度における各回転角度に応じた複数の回転画像を生成する画像回転処理手段と、
前記複数の回転画像における各回転画像について、水平方向の各位置における、当該水平方向に直交する垂直方向の画素のうちの前記二値化閾値未満の画素の数を算出し、当該二値化閾値未満の画素の数に基づく前記通路の存在確率分布を取得する存在確率分布取得手段と、
前記複数の回転画像のうち、前記通路の存在確率分布における最大値が最も大きい回転画像を最適回転画像として抽出する最適回転画像抽出手段と、
前記最適回転画像における前記回転角度に基づいて、前記畝に対する当該作業機の進行方向における角度を算出する角度算出手段と
を有することを特徴とする作業機。

【請求項2】
前記撮影手段は、当該作業機の進行方向を撮影可能な、当該作業機の前部の上部に配置されており、
前記原画像には、少なくとも2つの前記通路が描かれており、
前記最適回転画像における前記水平方向の中心位置と、前記最適回転画像における前記2つの通路が存在する位置と、当該作業機に対する前記撮影手段の位置とに基づいて、当該作業機における前記畝の中心位置からの位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の作業機。

【請求項3】
前記二値化処理手段は、前記原画像の縦方向については前記二値化閾値未満の領域を膨張し、前記原画像の横方向については前記二値化閾値未満の領域を収縮する形態学的フィルタリングを行って、前記二値画像を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の作業機。

【請求項4】
作物が植えられている畝が列状に形成された耕作地を前記畝に沿って走行する作業機であって、
当該作業機の進行方向を撮影可能な、当該作業機の前部の上部に配置され、当該作業機の進行方向に撮影方向が設定された状態で、隣接する前記畝の間の通路を少なくとも2つと前記畝とを含む前記耕作地の領域を斜め上方から撮影して、当該領域の原画像を得る撮影手段と、
二値化閾値を用いて前記原画像を二値化処理して二値画像を生成する二値化処理手段と、
前記二値画像を平面射影変換処理して平面射影変換二値画像を生成する平面射影変換処理手段と、
前記平面射影変換二値画像を複数の回転角度で回転させる画像回転処理を行って、前記複数の回転角度における各回転角度に応じた複数の回転画像を生成する画像回転処理手段と、
前記複数の回転画像における各回転画像について、水平方向の各位置における、当該水平方向に直交する垂直方向の画素のうちの前記二値化閾値未満の画素の数を算出し、当該二値化閾値未満の画素の数に基づく前記通路の存在確率分布を取得する存在確率分布取得手段と、
前記複数の回転画像のうち、前記通路の存在確率分布における最大値が最も大きい回転画像を最適回転画像として抽出する最適回転画像抽出手段と、
前記最適回転画像における前記水平方向の中心位置と、前記最適回転画像における前記2つの通路が存在する位置と、当該作業機に対する前記撮影手段の位置とに基づいて、当該作業機における前記畝の中心位置からの位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出手段と
を有することを特徴とする作業機。

【請求項5】
前記最適回転画像における前記回転角度に基づいて、前記畝に対する当該作業機の進行方向における角度を算出する角度算出手段を更に有することを特徴とする請求項4に記載の作業機。

【請求項6】
前記二値化処理手段は、前記原画像の縦方向については前記二値化閾値未満の領域を膨張し、前記原画像の横方向については前記二値化閾値未満の領域を収縮する形態学的フィルタリングを行って、前記二値画像を生成することを特徴とする請求項4または5に記載の作業機。

【請求項7】
作物が植えられている畝が列状に形成された耕作地を前記畝に沿って走行する作業機の制御方法であって、
前記作業機の進行方向に撮影方向が設定された状態で、隣接する前記畝の間の通路と前記畝とを含む前記耕作地の領域を斜め上方から撮影手段で撮影して、当該領域の原画像を得る撮影ステップと、
二値化閾値を用いて前記原画像を二値化処理して二値画像を生成する二値化処理ステップと、
前記二値画像を平面射影変換処理して平面射影変換二値画像を生成する平面射影変換処理ステップと、
前記平面射影変換二値画像を複数の回転角度で回転させる画像回転処理を行って、前記複数の回転角度における各回転角度に応じた複数の回転画像を生成する画像回転処理ステップと、
前記複数の回転画像における各回転画像について、水平方向の各位置における、当該水平方向に直交する垂直方向の画素のうちの前記二値化閾値未満の画素の数を算出し、当該二値化閾値未満の画素の数に基づく前記通路の存在確率分布を取得する存在確率分布取得ステップと、
前記複数の回転画像のうち、前記通路の存在確率分布における最大値が最も大きい回転画像を最適回転画像として抽出する最適回転画像抽出ステップと、
前記最適回転画像における前記回転角度に基づいて、前記畝に対する前記作業機の進行方向における角度を算出する角度算出ステップと
を有することを特徴とする作業機の制御方法。

【請求項8】
作物が植えられている畝が列状に形成された耕作地を前記畝に沿って走行する作業機の制御方法であって、
前記作業機の進行方向を撮影可能な、当該作業機の前部の上部に配置された撮影手段を用いて、前記作業機の進行方向に撮影方向が設定された状態で、隣接する前記畝の間の通路を少なくとも2つと前記畝とを含む前記耕作地の領域を斜め上方から撮影して、当該領域の原画像を得る撮影ステップと、
二値化閾値を用いて前記原画像を二値化処理して二値画像を生成する二値化処理ステップと、
前記二値画像を平面射影変換処理して平面射影変換二値画像を生成する平面射影変換処理ステップと、
前記平面射影変換二値画像を複数の回転角度で回転させる画像回転処理を行って、前記複数の回転角度における各回転角度に応じた複数の回転画像を生成する画像回転処理ステップと、
前記複数の回転画像における各回転画像について、水平方向の各位置における、当該水平方向に直交する垂直方向の画素のうちの前記二値化閾値未満の画素の数を算出し、当該二値化閾値未満の画素の数に基づく前記通路の存在確率分布を取得する存在確率分布取得ステップと、
前記複数の回転画像のうち、前記通路の存在確率分布における最大値が最も大きい回転画像を最適回転画像として抽出する最適回転画像抽出ステップと、
前記最適回転画像における前記水平方向の中心位置と、前記最適回転画像における前記2つの通路が存在する位置と、当該作業機に対する前記撮影手段の位置とに基づいて、前記作業機における前記畝の中心位置からの位置ズレ量を算出する位置ズレ量算出ステップと
を有することを特徴とする作業機の制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015093151thum.jpg
出願権利状態 公開
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