作業車両の自動走行制御装置
【課題】自動走行による作業に必要な目標の数量を低減出来、その目標の設置の手間も低減出来る作業車両の自動走行制御装置を提供すること。
【解決手段】トラクタ１に設けられたカメラ部８と、カメラ部８により撮像される予め設置された遠目標２００の画像情報に基づいて、直進走行を行う遠目標制御処理と、カメラ部８により撮像される作業の痕跡の画像情報に基づいて、倣い走行を行う倣い走行制御処理とを有する、トラクタ１の走行制御を行うカメラ制御部２１及び車両制御部２３とを備え、カメラ制御部２１及び車両制御部２３は、遠目標制御処理により直進走行を行わせた後、遠目標制御処理が解除され、トラクタ１が旋回された後、倣い走行制御処理により倣い走行を行わせる、トラクタ１の自動走行制御装置である。
【解決手段】トラクタ１に設けられたカメラ部８と、カメラ部８により撮像される予め設置された遠目標２００の画像情報に基づいて、直進走行を行う遠目標制御処理と、カメラ部８により撮像される作業の痕跡の画像情報に基づいて、倣い走行を行う倣い走行制御処理とを有する、トラクタ１の走行制御を行うカメラ制御部２１及び車両制御部２３とを備え、カメラ制御部２１及び車両制御部２３は、遠目標制御処理により直進走行を行わせた後、遠目標制御処理が解除され、トラクタ１が旋回された後、倣い走行制御処理により倣い走行を行わせる、トラクタ１の自動走行制御装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクタ等の農用の作業車両や、土木・建築分野における作業車両等の自動走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、農業人口が減少する傾向にあり、また熟練農業者が減少し、その雇用も難しい状況にあるため、圃場Ｈにおける播種や畝立てなどの作業行程において、移動車両の１つである農用車両を自動的に直進走行させる技術への要求が高まってきている。
【０００３】
そこで、従来、以下に示す農用車両の直進制御法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４５は、田植え用の作業車両Ｖが自動走行する走行工程、及び目標物としての発光装置１０１の設置位置を示す概略平面図であり、図４６は、田植え用の作業車両Ｖと発光装置の関係を示す概略側面図である。
【０００５】
図４６に示すように、作業車両Ｖは、左右一対の前輪１０３及び後輪１０４を備えた車体１０５の後部に、苗植付装置１０６が、昇降自在で且つ駆動停止自在に設けられている。また、地上側に設置された発光装置１０１の光源１０２を撮像する撮像装置Ｓが、その光軸を車体１０５の前後方向に沿わせ且つ車体１０５の前方側を撮像する状態で作業車両Ｖの車体１０５の前部側上部で幅方向の中央位置に設置されている。
【０００６】
また、図４６に示す様に、発光装置１０１は、電球からなる光源１０２と、光源１０２の外周位置に設けられ、その光源１０２から発光される光を所定偏光角方向（例えば、垂直方向）に偏光させる円筒状の偏光フィルタ１０７とを備えている。
【０００７】
以上の構成のもとで、図４５に示す様に、田植え用の作業車両Ｖが圃場内に設定された互いに平行に並ぶ直線状の各走行行程に沿って自動走行するように誘導するために、その誘導の際の目標となる発光体としての光源１０２を有する発光装置１０１が、各走行行程の終端側に設置されている。尚、各走行行程の長さ方向に平行で且つ光源１０２の中心を通る直線が走行基準線Ｊとして設定されている。
【０００８】
また、図４５に示す様に、田植え用の作業車両Ｖは、所定範囲の圃場Ｈにおける植え付け作業を連続して自動的に行えるように、各走行行程の端部において１８０度方向転換しながら各走行行程を往復走行するので、発光装置１０１は隣接する走行行程では反対側の端部にそれぞれ設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１７０８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、この様な従来の作業車両の自動走行の構成では、圃場内を往復走行する際に、各走行工程の端にそれぞれ、目標としての発光装置１０１を配置する必要がある。そのため、発光装置１０１を多数個用意し無ければならず、コスト的に負担が大きいという問題があった。また、作業を開始するにあたって、多数の発光装置１０１を圃場Ｈの対面側にそれぞれ配置しなければならず、圃場Ｈが広ければかなりの手間がかかるという問題もあった。
【００１１】
本発明は、以上従来の作業車両のこの様な課題に鑑み、自動走行による作業に必要な目標の数量を低減出来、しかもその目標の設置の手間も低減出来る、作業車両の自動走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、第１の本発明は、
作業車両に設けられた撮像ユニットと、
前記撮像ユニットにより撮像される予め設置された目標の画像情報に基づいて、直進走行を行う第１の走行モードと、前記撮像ユニットにより撮像される作業の痕跡の画像情報に基づいて、倣い走行を行う第２の走行モードとを有する、前記作業車両の走行制御を行う走行制御ユニットとを備え、
前記走行制御ユニットは、前記第１の走行モードにより直進走行を行わせた後、前記第１の走行モードが解除され、前記作業車両が旋回された後、前記第２の走行モードにより倣い走行を行わせる、作業車両の自動走行制御装置である。
【００１３】
また、第２の本発明は、
前記撮像ユニットは、カメラと、前記カメラを移動させるカメラ移動機構とを備える、上記第１の本発明の作業車両の自動走行制御装置である。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明の構成によれば、例えば、所定の作業の最初の工程は、作業車両の前方に予め設置された目標の画像情報に基づく直進走行（第１の走行モード）を行わせ、次の工程は、前の工程において形成された作業の痕跡の画像を撮像ユニットから取得して、その画像情報に基づき行われる倣い走行（第２の走行モード）に切り替わる。
【００１５】
これにより、予め用意する目標は、従来の場合は複数個用意していたが、本願発明の場合は１個あればよく、また、その設置の手間が従来に比べて低減出来るという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における乗用型トラクタ１の外観を示す側面図
【図２】（ａ）：本実施の形態における自動走行制御装置の要部の概略構成、及び遠目標との関係を示すための模式図、（ｂ）：同装置の要部の構成を示すブロック図
【図３】（ａ）：本実施の形態における遠目標の正面図、（ｂ）：本実施の形態における遠目標の側面図、（ｃ）：遠目標を構成する表示ユニットのブロック図
【図４】本実施の形態における車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図５】本実施の形態におけるステアリング機構の概略側面図
【図６】（ａ）：本実施の形態におけるステアリングハンドルの自動操舵用駆動装置の概略構成図、（ｂ）：図６（ａ）中の矢印Ａ方向から見た概略矢視構成図
【図７】本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図
【図８】本実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図９】本実施の形態におけるカメラ制御部が実行する遠目標検出処理を示すフローチャート
【図１０】本実施の形態におけるカメラ制御部が実行する遠目標検出処理を示すフローチャート
【図１１】本実施の形態における前フレームの画像の一例を示す図
【図１２】本実施の形態における現フレームの画像の一例を示す図
【図１３】（ａ）−（ｃ）：本実施の形態における、現フレームと前フレームとの遠方目標候補の抽出処理、現フレームと前々フレームとの遠方目標候補の抽出処理及び、統合処理を説明するための概念図
【図１４】本実施の形態における、抽出した遠目標の画像の状態を示す説明図
【図１５】本実施の形態における、車体マーカーが撮像された画像の一例を示す図
【図１６】本実施の形態の、遠距離における遠目標の画像の状態を説明する図
【図１７】本実施の形態の、遠距離における遠目標を構成する発光部の拡大画像の一例を示す図
【図１８】本実施の形態における車体マーカーの一例を示す概略図
【図１９】本実施の形態における自動走行制御の実験結果の一例として形成された畝の位置と遠目標の位置を示す図
【図２０】本発明の実施の形態２における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２１】実施の形態２の変形例の自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２２】本発明の実施の形態３における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２３】本発明の実施の形態４における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムを説明するための模式図
【図２４】本実施の形態４における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図２５】本実施の形態４における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２６】本発明の実施の形態５における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図２７】本実施の形態５における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２８】本発明の実施の形態６における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２９】本発明の実施の形態７における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３０】本実施の形態７における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図３１】本発明の実施の形態８において、畦塗り作業を実施する場合の４つの遠目標の配置状況を示す模式図
【図３２】本実施の形態８における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３３】本実施の形態８における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図３４】本実施の形態８における、トラクタが畦塗り作業を開始した時点で撮像したカメラ画像を説明するための概略模式図
【図３５】本発明の実施の形態９における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３６】本実施の形態９における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図３７】本発明の実施の形態１０における、自動走行制御装置の要部の構成を示すブロック図
【図３８】本発明の実施の形態１１における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３９】本実施の形態１１における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図４０】本発明の実施の形態１２における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムを説明するための模式図
【図４１】本発明の実施の形態１２における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図４２】本実施の形態１２における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図４３】本発明の他の実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図４４】本実施の形態における遠目標の別の構成例を示す斜視図
【図４５】従来の田植え用の作業車両が自動走行する走行工程、及び目標物としての発光装置の設置位置を示す概略平面図
【図４６】従来の田植え用の作業車両と発光装置の関係を示す概略側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、乗用型トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【００１８】
本実施の形態では、まず、最初に（Ｉ）として、図１〜図８を用いて、乗用型トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【００１９】
次に、（ＩＩ）として、図９〜１９を用いて、遠目標制御処理を中心に画像処理の具体例を説明し、最後に、（ＩＩＩ）として、倣い走行制御処理を具体的に説明する。
（Ｉ）以下、図１〜図８を用いて、乗用型トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態の乗用型トラクタ１（以下、単にトラクタ１と呼ぶ）の外観を示す側面図である。
【００２１】
また、図２（ａ）は、本実施の形態の自動走行制御装置の要部の概略構成、及び遠目標２００との関係を示すための模式図であり、図２（ｂ）は、同要部の構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示す様に、本実施の形態のトラクタ１は、トラクタ車体のボンネット２内にエンジン（図示省略）を搭載し、このエンジンの回転駆動力を変速装置（図示省略）に伝え、そこで減速された回転駆動力を前輪３と後輪４とに伝える構成としている。
【００２３】
ステアリングハンドル５は、これの旋回操作によって、左右一対の前輪４を繰向操舵する構成としている。このステアリングハンドル５の前側に操作ボックス６を、後方には運転席７を配置している。尚、ステアリングハンドル５については、更に後述する。
【００２４】
カメラ部８は、撮像方向がトラクタ１の進行方向に向くように、運転室９のフロントガラス１０の取り付けフレームの上方に固定されたカメラ支持部材１１により支持されており、且つ、トラクタ車体の左右幅方向に移動可能に取り付けられている。また、カメラ部８は、初期位置としてトラクタ車体の左右幅方向の中央位置にくる様に配置され、水平線が視野に入るように、浅い俯角で取り付けられている。
【００２５】
また、カメラ支持部材１１は、長尺の板状部材であり、その下面には、歯切りをしたラック（図示省略）が形成されている。一方、カメラ部８には、カメラ駆動モータが取り付けられており、そのカメラ駆動モータの回転軸には小口径の円形歯車が固定されており、カメラ支持部材１１のラックと嵌合するように取り付けられている。
【００２６】
また、カメラ支持部材１１には、両端部と中央部にはカメラ部８の位置を検知できるカメラ位置センサ３１（図４参照）がそれぞれ配置されている。
【００２７】
尚、カメラ部８の左右幅方向の移動範囲は、一行程前にトラクタ１により形成された耕耘軌跡等の作業軌跡の画像がカメラ視野の中央で撮像されるように設定されている。即ち、具体的には、両端部に位置するカメラ位置センサ３１は、カメラ部８が撮像する画像において、一行程前の作業軌跡の画像がカメラ視野の中央に来るように、作業者により、左右方向への位置調整ができる様にスライド可能に配置されている。この様な構成とした理由は、トラクタ１の作業内容によって、トラクタ１の車両幅方向を基準とした場合の作業軌跡の位置が異なることを考慮したものである。
【００２８】
また、トラクタ１のボンネット２の先端中央には、図１及び図２に示すように、車体マーカー２ａが取り付けられている。本実施の形態では、車体マーカー２ａは、略三角錐形状を呈している。
【００２９】
図１の構成例では、同トラクタ１の後側には、耕耘作業機Ｒが着脱可能に取り付けられている。耕耘作業機Ｒは、同トラクタ１に対して、トップリンク１２やロアリンク１３等の三点リンク機構を介して連結されている。尚、これらの連結を外せば、耕耘作業機Ｒに代えて、畦塗り機、畝立て機、あるいはロータリ作業機などを連結することが可能である。
【００３０】
次に、本実施の形態のトラクタ１に搭載された自動走行制御装置２０を用いた自動走行制御システムは、図２（ａ）に示す様に、自動走行制御装置２０（図２（ｂ）参照）と、遠目標２００（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）とから概略構成されている。
【００３１】
自動走行制御装置２０は、カメラ部８と、カメラ制御部２１と、記憶部２２と、車両制御部２３と、走行制御機構２４と、表示・操作部２５とから概略構成されている。
【００３２】
カメラ部８は、例えば、撮像素子、光学系等を有し、遠目標２００や、一行程前の作業軌跡を撮影し、撮影した画像に対応したアナログの画像信号を１フレームごとに出力する。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなり、マトリックス状に所定間隔をあけて配置されている。
【００３３】
カメラ制御部２１は、カメラ部８の撮像に関する制御、及びカメラ部８により取得された画像データの画像処理などを行う手段である。記憶部２２は画像処理に関するデータや、画像処理に必要なプログラムなどを記憶する手段である。
【００３４】
車両制御部２３は、トラクタ１の自動走行に関する制御を行う手段である。走行制御機構２４は、自動走行時にステアリングハンドル５を自動回転させるためのモータ駆動ユニット２４ａと、操舵装置１２４と、ステアリング切れ角センサ２４ｄとから概略構成されている。また、操舵装置１２４は、モータ２４ｂと、モータ２４ｂの回転駆動力をステアリングハンドル５側に伝達するために、電源が入って動作する電磁クラッチ２４ｃとから概略構成されている。
【００３５】
表示・操作部２５は、運転席７に座った操作者が、トラクタ１の動作状態を確認したり、動作モードなどを設定・切り替えるための手段である。
【００３６】
また、遠目標２００は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す様に、基板上にＬＥＤを配置した光源を有する表示ユニット２１０と、表示ユニット２１０の背面に配置された長方形の背景板２２０と、表示ユニット２１０を地面に配置するための三脚２３０とから概略構成されている。
【００３７】
表示ユニット２１０、背景板２２０、及び三脚２３０は分割可能であり、コンパクトにまとめて持ち運びが容易に出来、また、組み立て設置も簡単に行うことが出来る構成である。更に、圃場Ｈの条件に合わせて、三脚２３０による高さ調整や、背景板２２０を取り付けるか否かを自由に設定出来る。
【００３８】
表示ユニット２１０は、図３（ｃ）に示す様に、所定の周期で点滅を繰り返すＬＥＤ基板を含む発光部２０１と、発光部２０１の点滅を制御する制御回路部２０２と、発光部２０１の点滅を開始させるための、点灯スイッチ２０３ａと電池パック２０３ｂとを含む電源部２０３から概略構成されている。
【００３９】
ここで、図３（ａ）は、遠目標２００の正面図であり、図３（ｂ）は、遠目標２００の側面図であり、図３（ｃ）は、表示ユニット２１０のブロック図である。
【００４０】
本実施の形態に係るトラクタ１の自動走行制御システムでは、検出可能な遠目標２００の距離は、国内の圃場の大きさを考慮して、１００ｍ以上の距離を目安とし、一方、近傍側は５ｍ程度まで検出可能であれば実用的に十分と考えられる。
【００４１】
尚、遠目標２００の別の構成例については更に後述する。
【００４２】
次に、図４は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。
【００４３】
図４に示す様に、自動スイッチ３０は、表示・操作部２５（図２（ａ）参照）に設けられており、操作者が、運転モードを手動モードから自動モードに切り替えるためのスイッチである。モータ回転出力部３２ａ及び、モータ回転方向切り替え出力部３２ｂは、ステアリングハンドル５を回転させるためのモータ駆動ユニット２４ａへの信号を出力する手段である。
【００４４】
また、電磁クラッチ出力部３３は、電磁クラッチ２４ｃをＯＮ（作動）するために電磁コイルに対して通電を行う手段である。尚、電磁クラッチ２４ｃについては、更に後述する。
【００４５】
また、自動モニタ３４は、トラクタ１を自動モードで運転中において、表示・操作部２５上に、その運転モードを表示するモニタ手段である。また、受信モニタ３５は、表示・操作部２５上に、カメラ部８からの受信信号が、自動モードにおいて、正常に自動走行制御を司る状態であることを知らせるモニタ手段である。ブザー３６は、自動モードで運転中において、遠目標２００が所定距離以内に近づいた場合、操作者に注意を喚起するために、警報音を鳴らすための手段である。カメラ駆動モータ出力部３７は、カメラ部８（図２（ｂ）参照）の位置を移動させるための制御信号をカメラ制御部２１に出力するための手段である。
【００４６】
ここで、図５、図６（ａ）、（ｂ）を用いて、ステアリングハンドル５及び、電磁クラッチ２４ｃについて、更に説明する。図５は、ステアリング機構の概略側面図である。
【００４７】
図５に示す様に、ステアリングハンドル５のシャフト６１の軸心周りに、シャフト６１に固定された円盤状の従動スプロケット６２が設けられている。一方、従動スプロケット６２より小径の円盤状の駆動スプロケット６６は、正逆転モータ６３からの駆動力が、第１ギヤ６４ａ、第２ギヤ６４ｂ、中間軸６５、及び電磁クラッチ２４ｃを介して、伝達されたり、又は伝達を解除されたりできる様に配置されている。具体的には、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）した時、即ち、電磁クラッチ２４ｃは、電磁コイル７１（図６（ａ）参照）に通電されると正逆転モータ６３からの駆動力を駆動スプロケット６６に伝達するための伝達経路を形成し、また、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦした時、即ち、電磁コイル７１が非通電になると上記駆動力の伝達経路を解除する様に構成されている。駆動スプロケット６６と従動スプロケット６２の間にはタイミングベルト６７が掛けられている。
【００４８】
上記構成により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮしている時は、正逆転モータ６３の駆動力が駆動スプロケット６６に伝達されて、その駆動力がタイミングベルト６７を介して従動スプロケット６２に伝達されて、ステアリングハンドル５のシャフト６１が回動する。
【００４９】
また、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦしている時は、正逆転モータ６３が駆動中であったとしても、その駆動力の伝達経路が解除されているので、その駆動力が駆動スプロケット６６に伝達されることは無い。即ち、作業者によるステアリングハンドル５の操作にそのまま起因して、ステアリングハンドル５のシャフト６１が回動する。
【００５０】
次に、上記の電磁クラッチ２４ｃを中心とした本実施の形態に用いる自動操舵用駆動装置の構成と動作について、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて更に具体的に説明する。
【００５１】
図６（ａ）はステアリングハンドル５の自動操舵用駆動装置の概略構成図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中の矢印Ａ方向からの概略矢視構成図である。
【００５２】
図６（ａ）に示す様に、ステアリングハンドル５のシャフト６１の軸心周りに該シャフト６１と一体的に従動スプロケット６２が設けられている。また、シャフト６１を支持するステアリングポスト７０に対して着脱自在に運転席側に張り出すようにカバー部材７０ａを構成し、該カバー部材７０ａ内には、シャフト６１の軸方向に平行する方向に中間軸６５を配置している。
【００５３】
中間軸６５と一体である駆動スプロケット６６と従動スプロケット６２の間にはタイミングベルト６７が掛けられているので、正逆転モータ６３により駆動スプロケット６６が駆動されると、その駆動力が従動スプロケット６２を経由してステアリングハンドル５のシャフト６１が回動する。
【００５４】
駆動スプロケット６６より下方には電磁コイル７１を有する電磁クラッチ２４ｃが取り付けられており、該電磁クラッチ２４ｃの近傍に正逆転モータ６３及び該正逆転モータ６３のモータ連動軸６３ａと一体の第１ギア６４ａが配置されている。
【００５５】
図６（ｂ）に示す様に、中間軸６５に遊嵌状態にアーマチュア７２とロータリング７３が取り付けられ、ロータリング７３側には第２ギア６４ｂが一体的に形成され、第１ギア６４ａと第２ギア６４ｂが常時噛合している。アーマチュア７２は、駆動スプロケット６６と縦方向ボルト等の伝達部材を介して一体的に設けられている。
【００５６】
上記構成のもとで、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）のとき、即ち、電磁コイル７１に通電すると、ロータリング７３にアーマチュア７２が吸引され付着する。また、正逆転モータ６３の駆動で、その連動軸６３ａに連動した第１ギア６４ａが駆動し、第１ギア６４ａに噛合する第２ギア６４ｂが駆動し、第２ギア６４ｂの駆動に伴い回転するロータリング７３の駆動で、上記吸着状態のアーマチュア７２が駆動し、アーマチュア７２と一体の駆動スプロケット６６が回転する。尚、駆動スプロケット６６は、アーマチュア７２、ロータリング７３を遊嵌支持する中間軸６５に固着されている。
【００５７】
一方、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦ（非作動）のときは、電磁コイル７１が非通電となるため、ロータリング７３がアーマチュア７２から離れる。これにより、正逆転モータ６３が駆動中であっても、第１ギア６４ａから第２ギア６４ｂを経由してロータリング７３までが回転駆動力が伝達されるだけである。
【００５８】
尚、カバー部材７０ａは、ステアリングポスト７０に対して適宜の手段で着脱自在に取り付けられる側面視逆Ｌ型のモータ取り付けベースプレート７４を介して着脱自在に固着されている。
【００５９】
また、電磁クラッチ２４ｃの下面を受けるためのベースプレート７５を支持すべくステアリングポスト７０側から延出されたベースプレートブラケット７６がステアリングポスト７０に取り付けられている。
【００６０】
また、正逆転モータ６３のフランジ５６には水平方向に配置される正逆転モータ６３の本体軸（図示省略）から第１ギヤ６４ａに変換するベベルギヤ群を収容するギア伝動部５１ａ、５１ｂが設けられている。
【００６１】
また、上記電磁クラッチ２４ｃのＯＮ・ＯＦＦの動作は、作業者が自動スイッチ３０をＯＮ・ＯＦＦすることにより切り替えられる。この点については、図８において更に後述する。
【００６２】
本実施の形態では、中間軸６５と正逆転モータ６３との間の動力の伝達又は非伝達用の電磁クラッチ２４ｃと駆動スプロケット６６とタイミングベルト６７を、既存のステアリングハンドル部に外付け可能な構造であるため、汎用性の高い自動操舵装置を実現出来る。
【００６３】
尚、本実施の形態のカメラ部８とカメラ支持部材１１とは、本発明の撮像ユニットに対応し、本実施の形態のカメラ制御部２１と車両制御部２３とは、本発明の走行制御ユニットに対応する。また、カメラ部８に設けられたカメラ駆動モータとカメラ支持部材１１とは、本発明のカメラ移動機構に対応する。また、本実施の形態の遠目標制御処理は、本発明の第１の走行モードでの制御に対応し、本実施の形態の倣い走行制御処理は、本発明の第２の走行モードでの制御に対応する。
【００６４】
以上の構成のもとで、図７、図８を用いて、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いたシステムの動作を説明する。尚、ここでのトラクタ１の作業は、耕耘作業であるとする。
【００６５】
図７は、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図であり、図８は、その動作を説明するためのフローチャートである。尚、図７は模式図であるため、カメラ部８及びカメラ支持部材１１が、トラクタ１のボンネット２より前方に配置されているかの様に描かれているが、本実施の形態では、カメラ部８及びカメラ支持部材１１は、図1で説明した通り、フロントガラス１０の取り付けフレームの上方に固定されている。
【００６６】
まず、作業者は、図７に示すように、カメラ部８は初期位置が、トラクタ１の車両中心線ＭＣ１（図７では、二点鎖線で表した）上に設定されているので、トラクタ１を誘導するべき軌跡（以下「誘導軌跡」という。）ＧＬ１の延長線上（図７では、破線で表した）に、発光部２０１の中心線がくるように、発光部２０１をトラクタ１に対向させて遠目標２００を載置する。図７の例では、車両中心線ＭＣ１と誘導軌跡ＧＬ１とは重なる。
【００６７】
また、作業者は、カメラ部８が撮像する画像において、一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像がカメラ視野の中央に来るようにするために、両端部に位置するカメラ位置センサ３１を、位置調整する。この位置は、作業の種類に応じて、カメラ支持部材１１に予め印が付されているので、その印を利用して、各カメラ位置センサ３１をスライドさせることにより簡単に実施できる。
【００６８】
尚、カメラ部８がトラクタ１の車両中心線ＭＣ１から左又は右にオフセットして搭載されている場合には、作業者は、カメラ部８の搭載位置に起因するオフセット量と同じ量だけ、発光部２０１の中心線を誘導軌跡ＧＬ１に対してオフセットした位置において、発光部２０１をトラクタ１に対向させて遠目標２００を載置する。
【００６９】
次に、作業者は、遠目標２００を構成する電源部２０３の点灯スイッチ２０３ａをＯＮして、発光部２０１の点滅動作を開始させる。今の場合、カメラ部８の撮像周期が約０．１秒であるとして、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを、一斉に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２を設定する。これにより、制御回路部２０２により制御され、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤは、一斉に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返す。
【００７０】
次に、作業者は、トラクタ１を運転して圃場Ｈに乗り入れ、図７に示すように、誘導軌跡ＧＬ１上に、前進方向が遠目標２００に対向するように位置づけた後、表示・操作部２５に設けられている自動スイッチ３０をＯＮして、自動走行制御装置２０を起動する。これにより、カメラ部８が撮像周期約０．１秒で遠目標２００の撮影を開始するとともに、カメラ制御部２１は、各部を初期化した後、遠目標検出処理を開始する。
【００７１】
次に、自動スイッチ３０をＯＮした時点からの動作を、図８を用いて更に説明する。
【００７２】
ステップＳ８０１は、自動スイッチ３０がＯＮされた旨の信号を読み込むステップであり、ステップＳ８０２へ進む。
【００７３】
ステップＳ８０２は、自動スイッチ３０がＯＮされたか否かを判断し、ＯＮされたと判断すれば、ステップＳ８０３へ進む。
【００７４】
ステップＳ８０３では、マイクロコンピュータ２３ａから所定の出力回路を介して、電磁クラッチ出力部３３からの出力により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）する。
【００７５】
ステップＳ８０４では、遠目標２００の画像を目標とした自動直進走行を実施するために、作業開始の一行程において、遠目標制御処理を行う。ステップＳ８０４の遠目標制御処理は、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦするまでは、継続する（ステップＳ８０５、Ｓ８０６参照）。
【００７６】
尚、遠目標制御処理については、遠目標検出処理として更に図９、図１０等を用いて後述する。
【００７７】
作業者は、トラクタ1が自動直進走行により、圃場Ｈの一方の端Ｈ１の手前まで来ると、トラクタ１を左回りに旋回させるために、一旦、自動スイッチ３０をＯＦＦすることにより、自動走行モードから手動走行モードに切り替える。
【００７８】
ステップＳ８０６で、自動スイッチ３０からＯＦＦ信号が入力されたと判断すると、ステップＳ８０７へ進み、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦされて、ステアリングハンドル５は、作業者によるハンドルの手動操作を受け付ける。これにより、トラクタ１は手動走行モードによって、左回りに１８０度旋回する。
【００７９】
ステップＳ８０８では、ステアリング切れ角センサ２４ｄが、作業者によるステアリングハンドル５の回転角度を検知し、ステップＳ８０９では、その検知データを利用して、トラクタ１の旋回方向を判定する。ここでは、旋回方向は、左回転であると判定されて、ステップＳ８１０へ進む。
【００８０】
ステップＳ８１０では、旋回方向の判定結果が左回転であれば、カメラ部８をカメラ支持部材１１の左端に移動させるための指令を、また、判定結果が右回転であれば、カメラ部８をカメラ支持部材１１の右端に移動させるための指令を、モータ回転方向切り替え出力部３２ｂからカメラ部８へ出力する。
【００８１】
更に、ステップＳ８１１では、モータ回転出力部３２ａからカメラ部８に対して回転指令を出力し、次に、ステップＳ８１３では、カメラ位置センサ３１からの出力信号（ステップＳ８１２参照）を利用して、予め位置調整をした設定位置までカメラ部８が移動したか否かを判定し、未だ、設定位置に達していないと判定すれば、ステップＳ８１１に戻って、カメラ部８への回転指令を継続し、設定位置に達したと判定すれば、ステップＳ８１４へ進み、カメラ部８の移動が完了する。
【００８２】
次に、ステップＳ８１５では、カメラ部８の移動が完了した後に、作業者による自動スイッチ３０からの入力信号を読み込み、ステップＳ８１６では、その信号がＯＮか否かを判定して、ＯＮであれば、ステップＳ８１７へ進み、電磁クラッチ２４ｃをＯＮ（作動）させて、ステップＳ８１８へ進む。
【００８３】
ステップＳ８１８では、一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像がカメラ視野の中央に来るように倣い走行制御処理を実行する。
【００８４】
尚、その後の行程における、処理については、実施の形態２で説明する。
【００８５】
この様に、本実施の形態では、作業開始の最初の一行程では、遠目標を画像認識することにより、自動直進走行を実行するために遠目標制御処理を実施し、その後、作業者が自動走行モードから手動走行モードに切り替えて、トラクタ１を１８０度旋回させて、次の工程を開始するために、再び、手動走行モードから自動走行モードに切り替えた場合は、遠目標制御処理ではなく、倣い走行制御処理を行うものである。
【００８６】
これにより、自動走行による作業に必要な遠目標の数量を低減出来、しかもその遠目標の設置にかかる手間も低減出来るという効果を発揮する。
【００８７】
更に、本実施の形態では、遠目標制御処理により、一行程が終了した後、倣い走行制御処理に切り替える前に、カメラ部８の位置を移動させておく構成としたことにより、カメラ部８の位置を自動で適切な位置に設定することが出来、従来の遠目標制御処理のみによる場合と、同等の画像による位置検出性能が得られる。
（ＩＩ）次に、本実施の形態に係るトラクタ１の自動走行制御システムにおいて実行する画像処理について、図８のステップＳ８０４で述べた遠目標制御処理を中心に要部の構成、及び動作について更に具体的に説明する。
【００８８】
上述したカメラ制御部（画像処理部）２１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シーケンサ等を有している。カメラ制御部２１は、記憶部２２に記憶されている遠目標検出プログラムや、一行程前の作業軌跡を検出するためのプログラム等に基づいて、遠目標検出処理や、倣い走行制御に必要な画像処理を実行することにより、カメラ部８から出力されるアナログの画像信号をデジタルの画像データにアナログ／デジタル変換処理した後、処理・演算して、得られた画像データにおける遠目標２００の位置又は、一行程前の作業軌跡を検出し、遠目標２００の位置情報又は、一行程前の作業軌跡の位置情報を車両制御部２３に供給する。
【００８９】
尚、カメラ部８は、ステレオカメラなどの複数の撮像素子を有し、それら複数の撮像素子の内の１つの撮像素子から得られる画像を処理対象とする場合も同様に本発明の一実施の形態である。
【００９０】
カメラ部８から得られる画像のうち、遠目標２００の検出処理が可能な範囲は、例えば、横５１２画素、縦４００画素である。一行程前の作業軌跡を検出処理可能な範囲もこれと同様、例えば、横５１２画素、縦４００画素である。また、カメラ部８の視野角は、例えば、横約２６°程度、縦約２０°程度である。
【００９１】
例えば、カメラ制御部２１がＣＰＵを有している場合、記憶部２２から遠目標検出プログラムが読み出されると、カメラ制御部２１に読み込まれ、カメラ制御部２１の動作を制御する。カメラ制御部２１は、遠目標検出プログラムが起動されると、遠目標検出プログラムの制御により、上記した遠目標検出処理を実行するのである。
【００９２】
記憶部２２は、ＲＡＭやＲＯＭ、あるいはフラッシュメモリ等の半導体メモリからなる。記憶部２２には、カメラ制御部２１が実行する遠目標検出プログラムや、一行程前の作業軌跡を検出するためのプログラム等、画像処理に必要なその他のプログラム、及び、カメラ制御部２１から供給されるフレームごとの画像データ等が記憶される。また、記憶部２２は、カメラ制御部２１が遠目標検出プログラム等の画像処理に必要なプログラムを実行する際に作業用として使用される。なお、記憶部２２に記憶される各種プログラムや一部のデータについては、カメラ制御部２１を構成するＣＰＵ等の内部に設けられたメモリに記憶されるよう構成しても良い。
【００９３】
車両制御部２３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、シーケンサ等を有している。車両制御部２３は、カメラ制御部２１から供給される、例えば、遠目標２００の位置情報に基づいて、走行制御機構２４を制御して、トラクタ１を遠目標２００に向けて走行制御する。なお、走行制御機構２４については、公知の機構を利用しても良い。表示・操作部２５は、例えば、液晶パネル、各種スイッチ、各種ボタンなどから構成され、作業者が自動走行制御装置２０を起動したり、各種設定をしたりする際に用いられる。
【００９４】
以上説明した自動走行制御装置２０が搭載されたトラクタ１は、図１及び図２に示す圃場Ｈ内において耕耘や播種や畝立てなどの作業行程を行うものである。
【００９５】
一方、上述した通り、遠目標２００は、図２（ａ）、図７に示すように、圃場Ｈ近傍の地面上に、正面を圃場Ｈ側に向けて載置されている。具体的には、圃場Ｈが図７に示す矩形状を呈しており、圃場Ｈを構成する矩形領域の一方の辺Ｈ２側からトラクタ１が作業行程を行う場合、例えば、遠目標２００は、圃場Ｈを構成する矩形領域の一方の端Ｈ１に接するとともに、トラクタ１が最初の作業行程を行う際の車両中心線ＭＣ１の延長線上に載置される。
【００９６】
制御回路部２０２は、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを所定の周期で点滅制御する。
【００９７】
尚、遠目標の発光部２０１には、ＬＥＤが、例えば、縦約３０ｃｍ、横約１０ｃｍの範囲に、２５行、８列、すなわち、２００個配置されているものとする。
【００９８】
この所定の周期は、カメラ部８の撮像周期と最大露光時間とを合計した時間以上であって、かつ、上記撮像周期の２倍の時間以下である範囲で予め設定した時間だけの点灯と、カメラ部８の撮像周期と最大露光時間とを合計した時間以上であって、かつ、上記撮像周期の２倍の時間以下である範囲で予め設定した時間だけの消灯とを繰り返す周期である。例えば、カメラ部８の撮像周期が約０．１秒である場合、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを、同時に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２を設定する。
【００９９】
上記した所定の周期を定めた理由について説明する。
【０１００】
本実施の形態では、コスト抑制の観点から、発光部２０１の点滅とカメラ部８の撮像の同期は行わず、遠目標２００及び自動走行制御装置２０は、それぞれ独立の動作タイミングで発光部２０１及びカメラ部８を制御する。上記したように、カメラ部８の撮像周期が約０．１秒である場合に、発光部２０１を、同時に、約０．１秒間の点灯と約０．１秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２が制御すると、例えば、カメラ部８の露光中に発光部２０１が点灯から消灯へ変化するとともに、次の０．１秒後のカメラ部８の露光中には発光部２０１が消灯から点灯へ変化する場合ある。このような場合には、カメラ部８から得られた画像中の発光部２０１に対応した部分の輝度は、どちらも中間的な明るさとなり、時間的な変化が生じない状況に陥るおそれがある。
【０１０１】
そこで、カメラ部８の露光中は、発光部２０１が連続して点灯している状態の画像か又は発光部２０１が連続して消灯している状態の画像のいずれかを確実に撮像できるようにするため、上記したように、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを、同時に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２を設定するのである。また、撮像周期の２倍より長くなると、発光部２０１の位置を検出できる時間間隔が無用に長くなり、システムの性能を低下させる不都合が生じる。
【０１０２】
次に、上述したカメラ制御部２１により実行される遠目標検出処理を、図９及び図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０３】
ここで、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤの点滅とカメラ部８の撮像の同期は行わず、遠目標２００及び自動走行制御装置２０は、それぞれ独立の動作タイミングで発光部２０１及びカメラ部８を制御している。
【０１０４】
まず、カメラ制御部２１は、図９に示すステップＳ１の処理へ進み、カメラ部８から１フレーム分の画像信号が供給された否かを判断する。ステップＳ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、カメラ制御部２１は、同判断を繰り返す。一方、カメラ部８は、圃場Ｈ近傍の地面上に正面を圃場Ｈ側に向けて載置されている遠目標２００を撮像周期約０．１秒で撮影し、撮影した画像に対応した１フレーム分の画像信号をカメラ制御部２１に順次供給する。
【０１０５】
これにより、ステップＳ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、カメラ制御部２１は、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、カメラ制御部２１は、カメラ部８から供給された１フレーム分のアナログの画像信号をデジタルの画像データにアナログ／デジタル変換処理し、記憶部２２に記憶した後、ステップＳ３へ進む。この場合、縦３０ｃｍの発光部２０１の画像上での大きさは、１００ｍ先で２画素弱となる。しかし、実際の画像では、カメラ部８を構成する光学系の収差などの影響により発光部２０１の像は膨張し、１００ｍ以上先の遠目標２００を検出することが可能となる。
【０１０６】
ステップＳ３では、カメラ制御部２１は、第１のウィンドウ位置の設定処理を行った後、ステップＳ４へ進む。以下、第１のウィンドウ位置の設定処理について説明する。まず、カメラ部８で撮影され、カメラ制御部２１によりデジタル化された画像の一例を図１１及び図１２にそれぞれ示す。
【０１０７】
図１１は、現在より１つ前の撮像周期の際（すなわち、約０．１秒前）に撮影されデジタル化された画像（以下「前フレームの画像」という）の一例である。図１１では、略中央に遠目標２００が存在し、この遠目標２００を取り囲んで、検出処理を行う範囲であるウィンドウＷ-1が設定されている。ウィンドウＷ-1のサイズは、例えば、横約５６画素、縦約４０画素である。他の第１のウィンドウＷ0等のサイズも略同様である。
【０１０８】
これに対し、図１２は、図１１に示す画像の次の撮像周期の際（すなわち、約０．１秒後）に撮影されデジタル化された画像（以下「現フレームの画像」という）の一例である。
【０１０９】
トラクタ１は、前進走行する際に、圃場Ｈの表面状態等に応じて、その進行する向きや車体の傾きが変化するため、カメラ部８で撮像される画像も、前の撮像周期に撮影された画像と比べて、全体的に上下又は左右あるいはこれらの両方にずれていることが多い。図１２に示す現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0は、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1と同一位置、すなわち、１フレームの画像において、基準点ＢＰから同一の位置に設定したものである。しかし、トラクタ１が図１１に示す画像を撮影した位置から移動したために、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1内の遠目標２００の相対位置と、図１２に示す現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0内の遠目標２００の相対位置とは、異なっている。したがって、このような状態において、単純に図１１に示す画像と図１２に示す画像との差分を計算した場合、点滅する発光部２０１を正確に抽出することは困難となる。
【０１１０】
そこで、図１２に示す現フレームの画像の中から、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1に相当する画像部分を抽出する対応探索処理を行う。まず、図１２に示す現フレームの画像において、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1と同一の位置の周囲に、破線で示すような探索範囲ＳＡを設定する。探索範囲ＳＡは、例えば、撮像周期である約０．１秒間に想定されるトラクタ１の動きの速さと、カメラ制御部２１の計算処理能力等が考慮されて決定され、例えば、上下、左右にそれぞれ１０画素程度の範囲の探索を行う。
【０１１１】
この対応探索処理では、例えば、図１２に示す現フレームの画像の探索範囲ＳＡ内において、前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1との相関値が最大となる部分を求める手法などを用いる。この相関値としては、例えば、２フレーム分の画像の差の二乗和や絶対値和など、公知の手法により求められる値が適用可能である。カメラ制御部２１は、以上説明した手法を用いて、図１２に示す現フレームの画像の中から、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1に相当する画像部分を抽出し、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0として設定し、その位置を記憶部２２に記憶する。この処理を行うことにより、遠目標２００を検出可能な視野範囲は、カメラ部８の画像全体に渡ってウィンドウを移動させて、広く確保することができるとともに、例えば、ウィンカーを点滅させた自動車などがカメラ部８の視野内の周辺部に入り込むような場合でも、その影響を受け難くすることができる。また、検出処理をウィンドウ内に限定することにより、処理時間の短縮にも大きく寄与することができる。
【０１１２】
ステップＳ４では、カメラ制御部２１は、第２のウィンドウ位置の設定処理を行った後、ステップＳ５へ進む。以下、第２のウィンドウ位置の設定処理について説明する。まず、ステップＳ３と同様に、カメラ部８で撮影され、カメラ制御部２１によりデジタル化された画像として、図示しない現在より２つ前の撮像周期の際（すなわち、約０．２秒前）に撮影されデジタル化された画像（以下「前々フレームの画像」という）がある。前々フレームの画像において、遠目標２００を取り囲んで、検出処理を行う範囲であるウィンドウＷ-2が設定されている。ウィンドウＷ-2のサイズは、ウィンドウＷ-1のサイズと同様である。トラクタ１は、前々フレームと現フレームの撮像の約０．２秒間に前進走行し、進行する向きや車体の傾きが変化するため、カメラ部８で撮像される画像も、全体的に上下又は左右あるいはこれらの両方にずれていることが多い。
【０１１３】
そこで、図１２に示す現フレームの画像の中から、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2に相当する画像部分を抽出する対応探索処理を行う。まず、ステップＳ３と同様に、図１２に示す現フレームの画像において、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2と同一の位置の周囲に、破線で示すような探索範囲ＳＡを設定する。探索範囲ＳＡは、ステップＳ３と同様に、例えば、上下、左右にそれぞれ１０画素程度の範囲の探索を行う。
【０１１４】
この対応探索処理では、例えば、図１２に示す現フレームの画像の探索範囲ＳＡ内において、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2との相関値が最大となる部分を求める手法などを用いる。この相関値としては、ステップＳ３と同様に、例えば、２フレーム分の画像の差の二乗和や絶対値和など、公知の手法により求められる値が適用可能である。カメラ制御部２１は、以上説明した手法を用いて、図１２に示す現フレームの画像の中から、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2に相当する画像部分を抽出し、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02として設定し、その位置を記憶部２２に記憶する。
【０１１５】
ステップＳ５では、カメラ制御部２１は、第１の遠方目標部候補画素抽出処理を行った後、ステップＳ６へ進む。以下、第１の遠方目標部候補画素抽出処理について説明する。図１３（ａ）の左及び中央に、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0及び前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1のそれぞれの一例を示す。この第１の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0と、前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1とを比較し、式（１）及び式（２）に示す条件をいずれも満たす画素を第１の遠方目標部候補画素として二値化して抽出する。
【０１１６】
Ｔｄｆ≦｜Ｐ0（ｉ，ｊ）一Ｐ-1（ｉ，ｊ）｜ ・・・式（１）
Ｔｂｒ≦Ｐ0（ｉ，ｊ）又はＴｂｒ≦Ｐ-1（ｉ，ｊ） ・・・式（２）
式（１）及び式（２）において、Ｐ0（ｉ，ｊ）は、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0内の各画素の輝度、Ｐ-1（ｉ，ｊ）は、前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1内の各画素の輝度、Ｔｄｆは、輝度差に関する第１の閾値、Ｔｂｒは、輝度に関する第２の閾値である。例えば、画像が２５６階調でデジタル化されている場合では、Ｔｄｆは３６程度、Ｔｂｒは１６０程度の値である。
【０１１７】
すなわち、この第１の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像と前フレームの画像との間において、輝度差が第１の閾値Ｔｄｆ以上に大きく、かつ、いずれかの画像において第２の閾値Ｔｂｒ以上に輝度が大きい画素について、遠目標２００である可能性が高い候補画素、すなわち、第１の遠方目標部候補画素として、二値化して抽出するのである。
【０１１８】
ここで、図１３（ｂ）の左に、第１の遠方目標部候補画素の一例を示す。図１３（ｂ）の左の例は、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0及び前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1では、いずれも発光部２０１が点灯状態であったため、発光部２０１の部分に輝度差がなく、第１の遠方目標部候補画素として抽出されなかったことを示している。
【０１１９】
一方、例えば、遠目標２００の背景にある木々の枝葉が風によって揺れた場合や、ステップＳ３の対応探索処理において前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1に相当する画像部分を抽出する際に、ウィンドウＷ-1の位置に誤差や残差が発生して位置ずれが生じた場合などには、第１の遠方目標部候補画素として誤抽出が発生する場合もある。図１３（ｂ）の左の例において、上部に示した白色部分は、上記した遠目標２００以外のノイズ的に誤抽出された画素の例を示している。
【０１２０】
ステップＳ６では、カメラ制御部２１は、第２の遠方目標部候補画素抽出処理を行った後、ステップＳ７へ進む。以下、第２の遠方目標部候補画素抽出処理について説明する。図１３（ａ）の右に、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2の一例を示す。この第２の遠方目標部候補画素抽出処理では、図示しない現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02と、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2とを比較し、式（３）及び式（４）に示す条件をいずれも満たす画素を第２の遠方目標部候補画素として二値化して抽出する。ここで、ウィンドウの位置は、遠目標２００の検出処理の後に、発光部２０１の部分がウィンドウの中心になるように、ウィンドウの位置を再設定するので、ウィンドウＷ-1とウィンドウＷ-2は、概ね同じ位置となり、このため、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0と第２のウィンドウＷ02も、概ね同じ位置となる。
【０１２１】
Ｔｄｆ≦｜Ｐ0（ｉ，ｊ）一Ｐ-2（ｉ，ｊ）｜ ・・・式（３）
Ｔｂｒ≦Ｐ0（ｉ，ｊ）又はＴｂｒ≦Ｐ-2（ｉ，ｊ） ・・・式（４）
式（３）及び式（４）において、Ｐ0（ｉ，ｊ）は、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02内の各画素の輝度、Ｐ-2（ｉ，ｊ）は、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2内の各画素の輝度、Ｔｄｆは、輝度差に関する第１の閾値、Ｔｂｒは、輝度に関する第２の閾値である。
【０１２２】
この第２の遠方目標部候補画素抽出処理を行うのは以下に示す理由による。すなわち、本実施の形態では、発光部２０１の点灯時間及び消灯時間は、カメラ部８の撮像周期の約２倍に設定されている。したがって、現フレームの画像及び前フレームの画像は、いずれも点灯状態にある発光部２０１を撮影したものであったり、逆にいずれも消灯状態にある発光部２０１を撮影したものであったりする場合がある。このため、上記した現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0及び前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1との差分処理によって抽出された第１の遠方目標部候補画素では、目標とする遠目標２００が抽出されない場合がある。そこで、この第２の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02及び前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2に対して、上記した式（３）及び式（４）に示す条件を適用して差分処理を行うことにより、第２の遠方目標部候補画素を抽出するのである。
【０１２３】
すなわち、この第２の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像と前々フレームの画像との間において、輝度差が第１の閾値Ｔｄｆ以上に大きく、かつ、いずれかの画像において第２の閾値Ｔｂｒ以上に輝度が大きい画素について、遠目標２００である可能性が高い候補画素、すなわち、第２の遠方目標部候補画素として、二値化して抽出するのである。
【０１２４】
ここで、図１３（ｂ）の右に、第２の遠方目標部候補画素の一例を示す。図１３（ｂ）の右の例は、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02では発光部２０１が点灯状態であるが、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2では発光部２０１が消灯状態である。したがって、発光部２０１の部分に輝度差があり、第２の遠方目標部候補画素として抽出されたことを示している。なお、図１３（ｂ）の右の例において、上部に示した白色部分は、図１３（ｂ）の左の例と同様に、上記した遠目標２００以外のノイズ的に誤抽出された画素の例を示している。
【０１２５】
ステップＳ７では、カメラ制御部２１は、統合処理を行った後、ステップＳ８へ進む。以下、統合処理について説明する。この統合処理では、ステップＳ５の処理で得られた第１の遠方目標部候補画素と、ステップＳ６の処理で得られた第２の遠方目標部候補画素とについて、論理和条件に基づいて、統合化することにより、１個の画像データを生成する。ここで、図１３（ｃ）に、図１３（ｂ）の左に示す第１の遠方目標部候補画素の一例と、図１３（ｂ）の右に示す第２の遠方目標部候補画素の一例とを統合した結果の一例を示す。このように、遠方目標部候補画素を１つに統合することで、後述するステップＳ８以降の処理を簡素化することができる。
【０１２６】
ステップＳ８では、カメラ制御部２１は、グループ化・評価処理を行った後、図１０に示すステップＳ９へ進む。以下、グループ化・評価処理について説明する。ステップＳ７に示す統合処理で抽出された遠方目標部候補画素の画像データには、ノイズなどに起因する画素も含まれるので、それらの画素を除去する必要がある。抽出された遠方目標部候補画素の画像データを構成する各画素は二値化されており、これらの画素を互いに隣接する、例えば、ある画素が遠方目標部候補画素であれば、その画像上で、上下、左右の４方向に隣接する画素を調べ、それらを遠方目標部候補画素であれば、同じグループとしてグループ化して、画素グループを生成する。次に、各画素グループに対して、面積、アスペクト比、中心座標などを算出する。次に、面積が所定の閾値より小さい又はアスペクト比が所定の閾値より極端に大きい画素グループは、ノイズ等と見なして除去する。また、除去されずに残った画素グループの中であっても、不自然な突起などを含む場合は、当該突起などを除去して整形する。このように、個々の遠方目標部候補画素を画素グループにまとめることで、面積や縦横比などの新たな特徴量を抽出することが可能となり、さらに、これらの特徴量を評価して、ノイズ等との判別が可能となる効果がある。
【０１２７】
ステップＳ９では、カメラ制御部２１は、時間的追跡処理を行った後、ステップＳ１０へ進む。以下、時間的追跡処理について説明する。今回の現フレームの画像に関する処理以前に既にカメラ部８から供給され、上記したステップＳ１〜Ｓ８の処理が施されて抽出され、記憶部２２に記憶されている画素グループを登録グループと呼ぶ。この時間的追跡処理では、現フレームの画像に関する上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理により抽出された複数の画素グループと、上記記憶部に記憶され読み出された複数の登録グループとについて、それぞれの対応関係を求め、時間的な追跡処理を行う。
【０１２８】
この対応関係の探索では、まず、各画素グループの面積、縦横比、中心座標などのパラメータの類似度を評価し、類似度が所定の閾値以上であって、かつ、最大値をとる組み合わせを、対応する画素グループと判定する。次に、現フレームの画像に関する上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理により抽出された複数の画素グループのパラメータにより、記憶部２２に記憶されている登録グループのパラメータを更新する。また、現フレームの画像に関する上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理により抽出された複数の画素グループのうち、登録グループとの対応関係が取れなかった画素グループは、新しい登録グループとして記憶部２２に追加する。このように、時間的追跡処理を行うことにより、後述するステップ１０でのパラメータ算出処理が可能となる。
【０１２９】
ステップＳ１０では、カメラ制御部２１は、パラメータ算出処理を行った後、ステップＳ１１へ進む。以下、パラメータ算出処理について説明する。このパラメータ算出処理では、カメラ制御部２１は、記憶部２２に記憶されている各登録グループを構成する各画素について、現フレームの画像における輝度の平均値（以下「現輝度平均値」という。）と、前フレームの画像における輝度の平均値（以下「前輝度平均値」という。）とをそれぞれ計算した後、現輝度平均値から前輝度平均値を減算した値（以下「輝度差」という。）を記憶部２２に記憶する。上記輝度差が正の値である場合には、発光部２０１は明るくなった、すなわち“点灯”であると認定できる一方、上記輝度差が負の値である場合には、発光部２０１は暗くなった、すなわち“消灯”であると認定できる。
【０１３０】
そして、上記輝度差の値を、例えば、過去５回から１０回の点滅サイクル分、すなわち、例えば、発光部２０１の点滅サイクルが約０．４秒である場合、２秒〜４秒間分を記憶部２２に記憶する。次に、カメラ制御部２１は、記憶部２２に記憶されている各フレームの画像ごとの上記輝度差の値から、“明るくなる”と“暗くなる”の時間間隔を解析し、周期的に点滅しているか否かについて認定するとともに、その点滅周期について算出する。
【０１３１】
次に、カメラ制御部２１は、各登録グループについて、設定されたウィンドウＷ上における中心座標の値を、例えば、過去１０回から２０回分の処理について記憶部２２に記憶するとともに、その間の中心座標のばらつき度合いとして、標準偏差（分散）の値を計算した後、記憶部２２に記憶する。
【０１３２】
ステップＳ１１では、カメラ制御部２１は、遠方目標部判定処理を行った後、ステップＳ１２へ進む。以下、遠方目標部判定処理について説明する。上記したステップＳ７に示す統合処理で抽出された遠方目標部候補画素の画像データには、図１３（ｃ）に示すように、遠目標２００の画素の他にノイズ的な画素も含まれるため、抽出された登録グループの中には、ノイズ的な要因による登録グループも存在する。
【０１３３】
まず、遠目標２００の背景にある木々の枝葉などが風に揺れること等によって発生する画像の時間的な明暗変化は、周期的となる場合がある。しかし、このような周期的な明暗変化を示す画素は、固定された遠目標２００と比較して、検出される位置のばらつき度合いが大きくなる傾向があり、上記した中心座標の標準偏差の値が大きくなる傾向を示すので、上記標準偏差が所定の閾値を超える場合は、この指標によって登録グループから判別・除外される。
【０１３４】
次に、トラクタ１は、前進走行する際に、圃場Ｈの表面状態等に応じて、その進行する向きや車体の傾きが変化するため、カメラ部８で撮像される画像も、前の撮像周期に撮影された画像と比べて、全体的に上下又は左右あるいはこれらの両方にずれていることが多い。したがって、上記したように、ステップＳ３及び４において、第１及び第２のウィンドウ位置設定処理を行うが、この際のウィンドウ設定位置の誤差や残差に起因して、抽出された登録グループの中には、ノイズ的な要因による登録グループも存在する。しかし、このような要因によるノイズ的な画素は、周期的な明暗変化とはなり難い傾向にある。このため、検出された点滅周期の値が、遠目標２００を構成する発光部２０１の点滅周期と大きく異なる場合、又は、その周期性の強さが所定の閾値以下の場合は、この周期性の指標によって登録グループから判別・除外される。
【０１３５】
さらに、残った登録グループについて、中心座標の標準偏差の値、点滅周期と周期性の強さの値、さらに、各登録グループの面積、縦横比、検出された回数などを、遠目標２００らしさの評価として評点化して積算し、その値が所定の閾値以上であって、かつ、最大となった登録グループを、遠目標２００であると判定する。
【０１３６】
ステップＳ１２では、カメラ制御部２１は、制御データ出力処理を行った後、ステップＳ１３へ進む。以下、制御データ出力処理について説明する。この制御データ出力処理では、カメラ制御部２１は、ステップＳ１１の処理で遠目標２００であると判定された登録グループについては、図１４に示すような画像全体における左右方向の中心座標ｉｃｌと、予め計測されているトラクタ１の正面方向の画像全体における座標値ｉｖとを比較し、式（５）に基づいて、トラクタ１と遠目標２００の方向とのずれ角度θ１を算出した後、車両制御部２３に供給する。
【０１３７】
θ１＝ｔａｎ-1（（ｉｃｌ−ｉｖ）×ＰＷＨ） ・・・式（５）
式（５）において、ｉｃｌは、遠目標２００の登録グループの中心点の画像上のｉ座標、ｉｖは、トラクタ１の正面方向のｉ座標、ＰＷＨは１画素当りの視野角である。なお、ｉｖの値が予め計測して入力して車両制御部２３を構成する記憶部に記憶されていること、または、トラクタ１に対してカメラ部８が正確に正面を向いて設置されていることのいずれかが前提である。
【０１３８】
これにより、車両制御部２３は、トラクタ１と遠目標２００の方向とのずれ角度θ１と、トラクタ１の速度に基づいて、誘導軌跡ＧＬ１に対するトラクタ１のオフセット量（横方向のずれ量）を求める。これら算出したずれ角度θ１とオフセット量から自動走行制御に必要な操舵角を決めることにより、トラクタ１を遠目標２００の方向に向けて直進走行させる。
【０１３９】
ステップＳ１３では、カメラ制御部２１は、遠方目標部接近検出処理を行った後、ステップＳ１４へ進む。以下、遠方目標部接近検出処理について説明する。本実施の形態では、カメラ制御部２１は、遠方目標部検出処理に先立って、ステレオ画像処理等を行って距離画像を生成しても良い。この場合、検出された遠目標２００を構成する発光部２０１の部分の距離画像データを抽出し、トラクタ１から遠目標２００までの距離を算出する。あるいは、遠目標２００と判定された画像グループの大きさが閾値以上となったことにより、遠目標２００までの距離が接近したと判定する方法も可能である。そして、トラクタ１が予め設定した距離まで接近した場合には、カメラ制御部２１は、その旨をトラクタ１側に送信し、トラクタ１において警報を鳴らすなどして運転者に注意喚起を行っても良い。なお、この遠方目標部接近検出処理は、任意に行う。
【０１４０】
ステップＳ１４では、カメラ制御部２１は、登録グループの重複評価・統合処理を行った後、ステップＳ１５へ進む。以下、登録グループの重複評価・統合処理について説明する。上記したステップＳ９に示す時間的追跡処理において、検出対象の遠目標２００の画像に基づいて生成された本来の画素グループに外乱などが加わってパラメータが変動した場合、当該画素グループが、これまで追跡され、記憶部２２に登録されている登録グループとは異なる別の画素グループであると判断されてしまう場合がある。この結果、当該遠目標２００が新しい画素グループであるとして記憶部２２に登録され、遠目標２００の登録グループが記憶部２２に重複して存在する事態が発生する場合がある。
【０１４１】
このような事態が発生した場合、次フレーム以降についての上記ステップＳ９に示す時間的追跡処理において、遠目標２００の画像に基づいて生成されたある１個の画素グループを、複数の異なる登録グループがいずれも自己に対応する画素グループと判定することになり、正しい時間的追跡処理が行われない事態が発生するおそれがある。
【０１４２】
そこで、この登録グループの重複評価・統合処理では、カメラ制御部２１は、既に記憶部２２に登録されている複数の登録グループについて、各パラメータを相互に比較する。そして、類似性が高く、同一の対象物を追跡していると判断される複数の登録グループが存在する場合には、そのような複数の登録グループを１個の登録グループに統合する処理を定期的に実行する。
【０１４３】
ステップＳ１５では、カメラ制御部２１は、現フレームのウィンドウ内画像更新処理を行った後、ステップＳ１６へ進む。以下、現フレームのウィンドウ内画像更新処理について説明する。現フレームのウィンドウ内画像更新処理では、カメラ制御部２１は、検出された遠目標２００の登録グループの画像上の中心座標が、第１及び第２のウィンドウＷ0及びＷ02の中心になるように、第１及び第２のウィンドウＷ0及びＷ02の位置を再設定し、現フレームでの第１のウィンドウＷ0として記憶部２２に再度記憶する。上記第１及び第２のウィンドウＷ0及びＷ02は、例えば、横５６画素、縦４０画素として設定する。
【０１４４】
ステップＳ１６では、カメラ制御部２１は、ウィンドウ対応露光時間制御処理を行った後、現フレームに関する一連の処理を終了し、次フレームの撮像や画像処理を実行するために、図９に示すステップＳ１へ戻る。以下、ウィンドウ対応露光時間制御処理について説明する。このウィンドウ対応露光時間制御処理では、設定されているウィンドウＷを対象とし、当該ウィンドウＷの範囲内の輝度分布が遠目標２００の検出に最適化されるように、カメラ部８の露光時間等の制御を行う。
【０１４５】
すなわち、例えば、画像全体を対象としてカメラ部８の露光時間を制御した場合には、画像全体の中で遠目標２００とその周辺が明るく、輝度が比較的高い場合は、遠目標２００を含む領域の輝度が飽和してしまい、当該領域に設置されている遠目標２００を検出することはできない。一方、設定されているウィンドウＷを対象とし、当該ウィンドウＷの範囲内の輝度分布が遠目標２００の検出に最適化されるように、カメラ部８の露光時間の制御を行った場合には、画像全体に比して明るい領域に遠目標２００が設定されていても、当該遠目標２００を検出することができるのである。露光時間等の撮像の感度制御は、例えば、ウィンドウ内の全画素の輝度をヒストグラム化し、暗い部分と明るい部分の面積が等しくなるように制御を行う。
【０１４６】
このように、本発明の実施の形態によれば、比較的安価で発光効率が高く、輪郭形状及び発光部全体の大きさを任意に構成し易いＬＥＤを多数配置した発光部２０１を備えた遠目標２００を設置し、発光部２０１の点滅を撮像するカメラ部８の調節・設定に特徴を持たせ、さらにカメラ制御部２１における画像処理に特徴的な差分処理や判断処理を持たせている。
【０１４７】
したがって、本発明の実施の形態によれば、天候や時間による太陽光の方向などの屋外環境の変化へ対応することができるとともに、各種の反射光や木漏れ日などのノイズへも対応することができる。また、１００ｍ以上の距離範囲で安定的に目標を認識することができるとともに、装置の小型化・低コスト化などを図ることができる。
【０１４８】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８と発光部２０１点滅の同期化を省略しているため、カメラ部８の撮像中に発光部２０１が点灯から消灯又は、消灯から点灯となり、撮像される発光部２０１の画像は、点灯と消灯の中間的な輝度になる状態が発生し得る。発光部２０１の点灯と消灯の時間が、カメラ部８の撮像周期と同じと仮定すると、カメラ部８で撮像される画像は、連続して点灯から消灯又は、消灯から点灯の状態となり、発光部２０１の画像は中間的な輝度の状態が続いて、輝度の時間的な変化が小さくなり、点滅する発光部２０１の検出が困難になる状況となる。
【０１４９】
そこで、本発明の実施の形態によれば、発光部２０１は、カメラ部８の撮像周期と最大露光時間を合計した時間以上であって、かつ、撮像周期の２倍の時間以下である範囲の時間の点灯と、この範囲の時間の消灯とを繰り返すように設定している。これにより、あるフレームではカメラ部８の撮像中に発光部２０１が点灯から消灯又は、消灯から点灯となっても、次のフレームでは確実に露光時間中はずっと点灯又は、ずっと消灯の状態となり、発光部２０１の画像の輝度の変化を最大化し、発光部２０１の検出性能を向上させることができる。
【０１５０】
この点、発光部２０１の点灯時間又は消灯時間を長くすれば、容易にカメラ部８の画像はずっと点灯又はずっと消灯の状態となるが、本発明の実施の形態では、点灯から消灯又は、消灯から点灯の変化によって発光部２０１を検出するので、発光部２０１を検出できる機会が減少し、システム本来の機能を低下させることとなる。
【０１５１】
本発明の実施の形態における、「カメラ部８の撮像周期と最大露光時間を合計した時間以上であって、かつ、撮像周期の２倍の時間以下である範囲の時間」は、確実に露光時間中はずっと点灯又は、ずっと消灯の状態が得られ、かつ、最少の時間であり、システム本来の機能を最大化する設定である。また、多くの場合にカメラ部８の最大露光時間は、撮像周期とほぼ一致するので、発光部２０１は撮像周期の２倍以下の点灯時間と、同様に撮像周期の２倍以下の消灯時間を繰り返す設定となる。
【０１５２】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ制御部２１は、前フレームの画像全体の中において、遠目標２００の位置検出を行う範囲として設定されたウィンドウＷに相当する画像部分を、現フレームの画像全体の中から探索し、探索された画像部分を現フレームの画像における第１のウィンドウとして設定し、前々フレームの画像全体の中に設定されたウィンドウに相当する画像部分を、現フレームの画像全体の中から探索し、探索された画像部分を現フレームの画像における第２のウィンドウとして設定している。そして、第１及び第２のウィンドウに基づいて、第１及び第２の遠方目標部候補画素を抽出している。したがって、移動速度が速く、フレーム毎に撮像される画像が上下、左右に大きく変化するような状況においても、相当する画像が探索されるので、本システムを適用することができる。
【０１５３】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８で撮像した現フレームの画像と前フレームの画像において、対応する画素の輝度差の絶対値が第１の閾値以上であって、かつ、いずれかの画素の輝度が第２の閾値以上である場合に、その画素を遠目標２００の候補画素として抽出している。したがって、点滅する発光部２０１に対し、画像上での輝度の特徴を的確に検出することができる。
【０１５４】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８で撮像した現フレームの画像と前フレームの画像との差分処理に加え、現フレームの画像と前々フレームの画像との差分処理も行っている。上記したように、発光部２０１をカメラ部８の撮像周期及び最大露光時間の合計時間以上の点灯と、この合計時間以上の消灯とを繰り返すように設定した場合、現フレームでは発光部２０１の点灯又は消灯の画像が得られても、前フレームも同じく点灯又は、消灯の画像であったり、逆に、点灯から消灯又は、消灯から点灯の状態の画像となる場合がある。しかし、前々フレームは確実に現フレームとは逆の消灯又は点灯の画像となり、発光部２０１の検出が可能となる。
【０１５５】
また、本発明の実施の形態によれば、画像部分の輝度の変化量を、過去の数秒間に渡って記憶し、この変化量を解析して点滅の周期性とその時間間隔を検出し、周期性が高く、かつ時間間隔が設定した遠目標２００の点灯、消灯の時間間隔と一致する場合に、その画素グループが検出対象の遠目標２００の可能性が高いと判断している。したがって、ノイズ的な要因によって誤抽出した画素グループを取り除くことができる。
【０１５６】
また、本発明の実施の形態によれば、抽出された画素グループのウィンドウにおける位置を過去の数秒間に渡って記憶し、この位置の上下・左右方向の座標値の時間的な変化量の標準偏差を算出し、標準偏差が小さい場合には、遠目標２００の可能性が高いと判断している。したがって、この場合も、ノイズ的な要因によって誤抽出した画素グループを取り除くことができる。
【０１５７】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８は、トラクタ１の前方正面の方向と精確に平行に調整されているか又は、カメラ部８の画像において、トラクタ１の前方正面の方向の位置が精確に検出されている必要がある。このように構成することにより、カメラ部８は、図１５に示すように、トラクタ１のボンネット２などに設置される車体マーカー２ａが写るようにカメラ部８を設置し、予め用意された、図１８に示すような形状パターン１８０を使って、パターンマッチングの手法により、カメラ部８の画像からその位置を検出し、トラクタ１の前方正面の方向の位置を自動的に検出することができる。
【０１５８】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８の露光時間、絞り、画像信号のアンプゲインなどの感度調節は、カメラ部８の画像中に部分的に設定されているウィンドウＷ内の画像の輝度分布に基づいて設定されている。カメラ部８による撮像は、背景となる部分の明るさに対し、発光部２０１の点滅による明暗変化が最大となるように、カメラ部８の感度調節を行うことが重要である。一般のカメラのように画像全体で感度調節すると、遠方にあって小さい発光部２０１の画像では、その部分が最適化されない場合がある。そこで、発光部２０１の検出処理を行う範囲であるウィンドウＷ内の画像に対して、感度調節を行うことにより、発光部２０１の検出性能が向上する。
【０１５９】
ここで、実験結果の一例を示す。移動車両としてトラクタ１を用いるとともに、このトラクタ１に自動走行制御装置２０を搭載し、日中の屋外にて遠方に設置された点滅する遠目標２００を検出し、トラクタ１を遠目標２００に向かって走行制御した。
トラクタ１の前部にカメラ部８を搭載するとともに、トラクタ１の後側には畝立機を装着し、遠目標２００に向う自動走行制御を行った。この時の遠目標２００の位置及び形成された畝の位置の計測結果を図１７に示す。
【０１６０】
ここで、畝の位置は実験者が目測で畝のほぼ中央に反射プリズムを合わせながら持って歩き、その時の反射プリズムの位置を自動追尾型レーザー式測位装置で計測したものである。遠目標２００の位置も反射プリズムと自動追尾型レーザー式測位装置による同様の計測である。
【０１６１】
計測の精度は、自動追尾型レーザー式測位装置の単体としては±１ｃｍ程度であるが、畝の位置については、目測によるばらつきや歩行に伴う反射プリズムの揺れなどの要因が加わる。図１９に示す畝の位置の横方向の細かい変動は、主に歩行に伴う揺れによるもので、実際の畝は、もっと滑らかである。
【０１６２】
図１９において、遠目標２００に対して畝はほぼ±３０ｍｍ以内の偏位で形成されており、良好な遠目標２００に向かう直進誘導が行われたことが分かる。この±３０ｍｍの偏位には、畝位置計測時の実験者の歩行に伴う反射プリズムの揺れなどを含むものであり、直進誘導の精度は実用的に十分なものと考えられる。
【０１６３】
トラクタは、装着する作業機や圃場の状態などによって直進性が変化するので、直線的な作業を行うには、運転者は熟練と頻繁な操舵修正が必要であるが、本システムにより未熟練者でも高い精度の作業を可能とし、同時に自動化による運転者の負担軽減を実現することができる。また、目標とする位置に遠目標２００を載置するという、簡便で直観的に分り易い操作方法であるといえる。
【０１６４】
遠目標２００を検出するためには、遠目標２００の背景となる部分の明るさに対して、遠目標２００の明るさが十分にある必要がある。背景の明るさはその種類や日照条件などで変化する一方、遠目標２００の明るさは距離の二乗に反比例して暗くなる。このため、遠目標２００を検出可能な距離を一概に特定することはできない。本システムは、曇天の目中にて４００ｍ以上遠方の遠目標２００を検出して誘導走行することにも成功している。
（ＩＩＩ）次に、ステップＳ８１８（図８参照）で述べた倣い走行制御処理について更に説明する。
【０１６５】
本実施の形態１では、最初の一行程が終わって、次の行程を実施する場合、カメラ部８を、トラクタ１の旋回方向に応じて、トラクタ１の右端又は左端であって、車両中心線ＭＣ１と平行な線上に移動させることにより、カメラ部８が撮像する画像において、一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像がカメラ視野の中央で撮像出来る様に構成されている。これにより、トラクタ１が倣い走行モードで自動走行する際に、カメラ部８により実際に撮像される一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像データから、その軌跡の位置情報を得て、その軌跡に倣って平行に走行する様に自動制御する。
【０１６６】
例えば、図７に示す様に圃場Ｈの一方の辺Ｈ２が直線の場合、軌跡の画像を２値化し、その２値化された画像を直線近似し、その直線近似により得られた線分を倣い基準線として、カメラ画像（フレーム）の中央位置における縦の仮想線とのなす角度φ等を算出して、車両制御部２３に供給する。車両制御部２３は、算出されたなす角度φ等の情報に基づいて、上述した遠目標制御処理の場合と同様に、倣い走行制御に必要な操舵角を算出して走行制御機構２４を制御する。これにより、トラクタ１を一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬに沿って自動走行させることが出来る。
（実施の形態２）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０１６７】
上記実施の形態１では、自動走行制御システムにおけるステップＳ８１８の後の処理について特に言及しなかったが、本実施の形態では、ステップＳ８１８の後の処理について図２０を参照しながら説明する。
【０１６８】
尚、本実施の形態は、カメラ部８の位置が固定された構成である点を除いて、上記実施の形態１の構成と基本的に同じである。カメラ部８の位置が固定された構成における画像処理については、図４３を用いて後述する。
【０１６９】
図２０は、本実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２０において、図８と基本的に同じステップには同じ符号を付してその説明を省略する。尚、本実施の形態の自動走行制御システムでは、上記の通り、カメラ部８の位置が固定された構成であるので、図８に示したステップＳ８０１〜Ｓ８１８の内、ステップＳ８０８〜Ｓ８１４を除いてある。
【０１７０】
図２０に示す様に、遠目標制御処理により最初の一行程が終わり（ステップＳ８０１〜Ｓ８０４）、トラクタ１を旋回させるために、作業者が自動走行モードから手動走行モードに切り替えて、トラクタ１を旋回させた後、再び、自動走行モードに切り替えたことにより（ステップＳ８０５〜Ｓ８０７、Ｓ８１５〜Ｓ８１７）、ステップＳ８１８で、上述した倣い走行制御処理が行われる。
【０１７１】
ステップＳ２０１は、自動スイッチ３０がＯＮされた旨の信号を読み込むステップであり、ステップＳ２０２へ進み、自動スイッチ３０がＯＮされたか否かを判断し、ＯＮされたと判断すれば、ステップＳ２０３へ進む。
【０１７２】
ステップＳ２０３では、倣い走行制御処理が中断されて、ステップＳ２０４へ進み、自動走行モードから手動走行モードに切り替わり、ステップＳ８１５に戻る。
【０１７３】
これにより、作業者はステアリングハンドル５を回転させてトラクタ１を旋回させ、旋回が完了した後、再び、自動スイッチ３０をＯＮすると、ステップＳ８１７を経て、倣い走行制御処理を実行する（ステップＳ８１８）。
【０１７４】
以下、その後の行程においても、上記と同様に倣い走行制御処理を実行する。
【０１７５】
以上のように、本実施の形態によれば、一旦、倣い走行制御処理に移行した後は、手動走行モードに切り替わったときは、倣い走行制御処理を中断し、その後、手動走行モードから自動走行モードに切り替えられたときは、倣い走行制御処理を開始する。
【０１７６】
これにより、確実に倣い走行制御処理を繰り返すことが出来き、誤動作を防止出来る。
【０１７７】
次に、上記構成とは別の構成例について説明する。即ち、図２０では、カメラ部８の位置が固定されている場合について説明したが、これに限らず例えば、実施の形態１で述べた様に、カメラ部８の位置が移動する構成としても良い。具体的には、図２１に示す様に、ステップＳ８０８〜Ｓ８１４（図８参照）の処理を含む「カメラ移動処理」を実行するためのステップＳ２１５をステップＳ８１５の直前に配置した。この場合、上述したステップＳ２０４の処理が完了した後は、上記の追加された「カメラ移動処理」のステップＳ２１５の前に戻る。これにより、倣い走行制御処理に移行する度に、カメラ部８を、一行程前の作業軌跡を画像認識するためにより適切な位置に自動的に移動できるので、画像検出性能が向上する。また、上記構成により、作業者が自動モードを解除した後、ステアリング切れ角を検出して、旋回方向を判定し、その判定結果に応じてカメラ部８を移動させるので、誤動作がなくなる。
（実施の形態３）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０１７８】
本実施の形態は、最初の一行程が完了した後、それ以降の作業工程においては、一旦、遠目標検出を行って、その結果に応じて遠目標制御処理を実行するか倣い走行制御処理を実行するかを判定するステップを含む点を除いて、上記実施の形態１の構成と基本的に同じであるので、相違点を中心に説明する。
【０１７９】
図２２は、本実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２２において、図８と基本的に同じステップには同じ符号を付してその説明を省略し、ステップＳ８０１〜Ｓ８１４は同じであるので図示も省略した。
【０１８０】
まず最初に、遠目標制御処理により最初の一行程が終わり（ステップＳ８０１〜Ｓ８０４）、トラクタ１を旋回させるために、作業者が自動走行モードから手動走行モードに切り替えて、トラクタ１を旋回させた後（ステップＳ８０５〜Ｓ８１４）、再び、作業者が自動走行モードに切り替えたことにより（ステップＳ８１５）、ステップＳ８１６で、自動スイッチ３０がＯＮされたと判定して、ステップＳ３０１へ進む。
【０１８１】
ステップＳ３０１では、カメラ部８の位置が中央であるか否かを判定し、中央位置になければ、ステップＳ３０２へ進んで、カメラ部８を中央位置に移動させてステップＳ３０３へ進む。中央位置にあれば、ステップＳ３０２を経由せずにステップＳ３０３へ進む。
【０１８２】
ステップＳ３０３では、中央位置にあるカメラ部８により得られた画像データに基づいて、遠目標の有無を検出し、その検出結果をステップＳ３０４に送り、遠目標が検出されたと判定した場合は、ステップＳ３０５へ進み、検出されないと判定した場合は、ステップＳ３０９へ進む。
【０１８３】
ステップＳ３０５では、電磁クラッチ出力部３３からの出力により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）し、ステアリングハンドル５が手動モードから自動モードに切り替わり、ステップＳ３０６へ進み、ステップＳ８０４と同様の遠目標制御処理を実行する。
【０１８４】
ステップＳ３０６の処理は、上記と同様に、自動スイッチ３０がＯＦＦされるまで繰り返され、ＯＦＦされたと判定されると（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）、上記ステップＳ８０７と同様の処理を実行するステップＳ３０９を経由して、ステップＳ８１５へ戻る。
【０１８５】
一方、ステップＳ３１０では、ステップＳ３０３において遠目標が検出されないと判定されたため、倣い走行制御を実行するための前準備として、トラクタ１の旋回方向の判定結果に基づいて、カメラ部８の位置を移動させた後、ステップＳ３１１へ進む。尚、ステップＳ３１０は、図８にて説明したステップＳ８０８〜ステップＳ８１４の処理を含むものである。
【０１８６】
ステップＳ３１１では、電磁クラッチ出力部３３からの出力により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）し、ステアリングハンドル５が手動モードから自動モードに切り替わり、ステップＳ３１２へ進み、ステップＳ８１８と同様の倣い走行制御処理を実行する。ステップＳ３１２の処理は、上記と同様に、自動スイッチ３０がＯＦＦされるまで繰り返され、ＯＦＦされたと判定されると（ステップＳ３１３、Ｓ３１４）、ステップＳ３０９へ進み、その後、ステップＳ８１５へ戻る。
【０１８７】
これにより、作業者がトラクタ１を手動モードで旋回させた後、自動スイッチ３０をＯＮして、自動モードに切り替えられた場合、遠目標２００の有無の検出結果に応じて、遠目標制御処理を実行するか、又は、倣い走行制御処理を実行するかが、自動的に決定される。
【０１８８】
よって、作業内容や作業条件などに応じて、遠目標２００を最初の一行程に対応した位置（図７参照）の他に、所望の位置に配置することが可能であり、自動走行制御の適用範囲が広がる。
（実施の形態４）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０１８９】
上記実施の形態では、遠目標制御処理において、トラクタ１が誘導軌跡ＧＬ１（図７参照）の線上を走行する様に制御する構成について説明した。これに対して、本実施の形態４では、圃場Ｈの一方の辺Ｈ２が、直線ではなく、例えば一部において距離ｄの出っ張り部ＨＨがあるような場合に（図２３参照）、一時的に遠目標２００の位置を補正して新たな目標を設定することにより（以下、これを単に、「新目標設定処理」とも呼ぶ）、その出っ張り部ＨＨを避けて走行することが出来る自動走行制御を実行する場合について説明する。ここで、図２３は、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図である。
【０１９０】
本実施の形態４と上記実施の形態との上記相違点を中心に説明する。尚、上記実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１９１】
図２４は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図２４において、図４との相違点は、横方向設定入力２４０と、それに付随する入力回路２４０ａ、及びＡ／Ｄ変換回路２４０ｂが追加された点である。
【０１９２】
図２４に示す横方向設定入力２４０は、新たな目標を設定するための横方向への補正量の入力である。この横方向設定入力２４０は、表示・操作部２５に設けられたスライド式の手動入力スイッチ（図示省略）からの補正量の入力として実現しても良いし、カメラ部８による撮像データをカメラ制御部２１が画像処理した結果得られた補正量の入力として実現しても良いが、本実施の形態では、後者の画像処理に基づく場合について説明する。
【０１９３】
また、本実施の形態４では、新目標設定処理を実行するか否かを設定出来る新目標設定処理スイッチ（図示省略）が、表示・操作部２５に設けられている点が、上記実施の形態と相違する。
【０１９４】
図２５は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図８と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１９５】
図２５に示すステップＳ２５１〜ステップＳ２５７は、図８のステップＳ８０４の遠目標制御処理に対応するステップである。
【０１９６】
以下、図２５を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部である新目標設定処理を説明する。尚、ここでは、作業者により新目標設定スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０１９７】
ステップＳ２５１では、トラクタ１の走行と共にカメラ部８で撮像された画像データがカメラ制御部２１に送られることにより、カメラ制御部２１が目標データを所定の周期で受信する。トラクタ１が一行程の作業を開始した時点で撮像した画像データには、その撮像時点におけるトラクタ１の車両中央のカメラ位置から見える、少なくとも遠目標２００と圃場Ｈの右側のラインである一辺Ｈ２と出っ張り部ＨＨの画像が含まれている。しかし、トラクタ１が出っ張り部ＨＨを通過した後は、カメラ部８により撮像された画像データには、出っ張り部ＨＨの画像は含まれていないので、目標データは、遠目標２００だけである。
【０１９８】
ステップＳ２５２では、カメラ制御部２１において、目標データを受信する度に画像処理が行われて、その画像処理の結果から、横方向設定入力である補正量として距離ｄを算出してメモリなどに読み込み、ステップＳ２５３へ進む。
【０１９９】
尚、上述した通り、トラクタ１が出っ張り部ＨＨを通過した後は、カメラ部８により撮像された画像データには、出っ張り部ＨＨの画像は含まれていないので、目標データは遠目標２００だけである。従って、その場合は、横方向設定入力である補正量の算出処理を実行しないで補正量をゼロに設定する構成としても良いし、或いは、算出処理を実行して補正量として距離ｄがゼロであるとの結果を得る構成としても良い。また、トラクタ１が出っ張り部ＨＨに対応する区間ＨＨＬ（図２３参照）を走行中は、遠目標２００の位置を補正する前に取得された画像データから算出された距離ｄがメモリに保持される様に構成されている。
【０２００】
ステップＳ２５３では、所定のタイミングで、メモリに更新・保持されている補正量を読み出して、それまで目標位置としていた遠目標２００の位置を距離ｄだけ補正した新たな目標を設定してステップＳ２５４へ進む。
【０２０１】
これを図２３で説明すると、遠目標２００の位置に誘導する誘導軌跡ＧＬ１は、ＨＨの区間ＨＨＬにおいて、図中の左方向へ距離ｄだけ補正された新たな誘導軌跡ＧＬ２となる。ここで、所定のタイミングとは、トラクタ１が自動走行により、スタート位置から出っ張り部ＨＨの直前まで走行したことを、カメラ部８からの画像データにより検出して、出っ張り部ＨＨを回避するためにステアリングハンドル５を回転させるのに適した時期をいう。
【０２０２】
尚、ステップＳ２５３では、上記時期が来るまでは、距離ｄを加味した目標位置の補正は行わないで、遠目標２００の位置を目標として維持し、ステップＳ２５４へ進む。
【０２０３】
ステップＳ２５４では、ステップＳ２５３で設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）を目指して自動走行制御するために必要となる操舵角を求めて、モータ回転出力部３２ａ、及びモータ回転方向切替出力部３２ｂへ指令を出す。
【０２０４】
ステップＳ２５５では、自動走行制御下におけるステアリングハンドル５の回転角度を検知し、指令通りの操舵角になるまでモータ回転出力部３２ａからの出力を維持させる。
【０２０５】
ステップＳ２５６では、カメラ部８から得られた最新の画像データから、トラクタ１のその時点での位置と、ステップＳ２５３で設定された目標の位置とを比較して、一致していないと判定すれば、ステップＳ２５１へ戻り、一致していると判定すれば、ステップＳ２５７へ進み、正逆転モータ６３の回転が停止される。
【０２０６】
尚、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、ＯＮのままであれば、ステップＳ２５１へ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ８０７へ進み、以降、図８と同様に、ステップＳ８０８〜Ｓ８１８において、倣い走行制御処理を実行する。
【０２０７】
本実施の形態によれば、圃場Ｈの一方の辺が、直線ではなく、例えば一部において出っ張り部があるような場合において、それを避けて無理のない自動走行制御を実行出来る。
（実施の形態５）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２０８】
上記実施の形態４では、作業の種類に関わらず、一時的に遠目標２００の位置を補正して「新たな目標」を設定することにより、出っ張り部ＨＨを避けて走行することが出来る自動走行制御を実行する場合について説明したが、本実施の形態５では、作業設定スイッチを設け、所定の種類の作業を対象として、遠目標２００の位置補正を実行する場合について説明する。本実施の形態５では、所定の種類の作業として、畦塗り作業、耕耘作業、ロータリー作業、鋤作業の４種類の作業が設定されている。
【０２０９】
以下、上記実施の形態４との相違点を中心に、図２６、２７を用いて説明する。
【０２１０】
図２６は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図２６において、図２４との相違点は、作業設定スイッチ２６０からの入力信号を受け付ける入力回路２６０ａが追加された点である。
【０２１１】
作業設定スイッチ２６０は、表示・操作部２５に設けられており、畦塗り作業、耕耘作業、ロータリー作業、鋤作業、畝立て作業などの中から、作業者が、作業モードを設定出来るスイッチである。
【０２１２】
図２７は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２１３】
以下、図２７を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。尚、ここでは、上記実施の形態４と同様に、作業者により新目標設定処理スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０２１４】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理は、既に説明した通りである。
【０２１５】
ステップＳ２５１では、図２５で説明したのと同様、カメラ部８で撮像された画像データがカメラ制御部２１に送られることにより、カメラ制御部２１が目標データを受信する。
【０２１６】
ステップＳ２７１では、作業者が作業設定スイッチ２６０を用いて予め設定した作業モードが読み込まれて、ステップＳ２７２へ進む。
【０２１７】
ステップＳ２７２では、読み込まれた作業モードが、畦塗り等の所定の作業に該当すると判定した場合は、ステップＳ２５２へ進み、該当しないと判定した場合は、ステップＳ２５３ａへ進む。
【０２１８】
ステップＳ２５２での処理は、既に説明した通りである。
【０２１９】
ステップＳ２５３ａでは、ステップＳ２５２で算出された補正量を用いる場合は、上述したステップＳ２５３と同じ処理を実行するが、ステップＳ２７２でＮＯの判定があった場合は、補正量はゼロとして目標を設定する。
【０２２０】
尚、ステップＳ２５４〜Ｓ８０７での処理は、既に説明した通りである。但し、ステップＳ２５６ａでは、カメラ部８から得られた最新の画像データから、トラクタ１のその時点での位置と、ステップＳ２５３ａで設定された目標の位置とを比較する点を除いて、ステップＳ２５６の処理と同じである。
【０２２１】
また、ステップＳ８０７以降は、基本的には、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１８と同じであるが、本実施の形態のステップＳ２７２（図２７参照）で、畦塗り作業であると判定されている場合は、倣い走行制御処理は行わないので、作業設定スイッチ２６０から畦塗り作業以外の作業モードが設定されるまでは、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１４まで処理した後、図２７のステップＳ８０１へ戻る。
【０２２２】
本実施の形態によれば、圃場Ｈの一方の辺が、直線ではなく、例えば一部において出っ張り部があるような場合において、畦塗りなどの所定の作業に設定されている場合に限り、その出っ張り部を避けて無理のない自動走行制御を実行出来る。
【０２２３】
従って、畝立て作業の様に、「新目標設定処理」を実行する必要の無い、通常の直進制御時に、作業者が誤って新目標設定処理スイッチをＯＮしていたとしても、その様な誤操作により、直進走行が妨げられることを防止出来る。
（実施の形態６）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２２４】
上記実施の形態５では、所定の作業において、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨを避けて無理のない自動走行制御を行うことが出来る場合について説明した。これに対して、本実施の形態６では、作業設定スイッチ２６０により畦塗り作業が設定されており、畦塗り対象となる圃場Ｈの一方の辺Ｈの一部に出っ張り部ＨＨがある場合において、その出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合は、遠目標の位置の補正を複数回に分けて、一定時間が経過する毎に実行する場合について説明する。尚、ここで、トラクタ１は等速で走行するものとする。
【０２２５】
以下、上記実施の形態５との相違点を中心に、図２８を用いて説明する。
【０２２６】
図２８は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２７と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２２７】
以下、図２８を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。尚、ここでは、上記実施の形態５と同様に、作業者により新目標設定処理スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０２２８】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理、及びステップＳ２５１、Ｓ２７１での処理は、上記実施の形態で既に説明した通りである。
【０２２９】
ステップＳ２７２ａでは、読み込まれた作業モードが、畦塗り作業であると判定した場合に限り、ステップＳ２５２へ進み、該当しないと判定した場合は、ステップＳ２８６へ進む。
【０２３０】
ステップＳ２５２での処理は、上記実施の形態５で既に説明した通りである。
【０２３１】
ステップＳ２８１では、ステップＳ２５２で算出され、メモリに保持されている補正量としての距離ｄが、予め設定されている変化レベルｄＬを超えていると判定された場合は、ステップＳ２８２へ進み、超えていないと判定された場合は、ステップＳ２８３へ進む。
【０２３２】
ステップ２８２では、ステップＳ２５２でメモリに保持された補正量としての距離ｄを、一回の変更量（補正量）として許容されている距離ｄ１（ここで、ｄ１＜ｄ）を用いて更新するために、遠目標２００の位置を補正するための目標変更量としてメモリにセットして、ステップＳ２８３へ進む。
【０２３３】
ステップＳ２８３では、所定のタイミングで、メモリに更新・保持されている補正量を読み出して、それまで目標位置としていた遠目標２００の位置を補正した新たな目標を設定してステップＳ２８４へ進む。
【０２３４】
ここでメモリから読み出される補正量は、ステップＳ２８１で変化量大と判定された場合は、距離ｄ１であり、変化量大と判定されなかった場合は距離ｄである。またここで、所定のタイミングとは、トラクタ１が自動走行により、スタート位置から出っ張り部ＨＨの直前まで走行したことを、カメラ部８からの画像データにより検出して、出っ張り部ＨＨにおいて、畦形状を適切な形状に成形するためにステアリングハンドル５を回転させるのに適した時期Ｔｓをいう。
【０２３５】
ステップＳ２８４では、上記所定のタイミングとしての時期Ｔｓからタイマーがカウントを開始し、一定時間ｔｃ経過したか否かを判定し、経過していないと判定された場合はステップＳ２５４へ進み、ステップＳ２５５を経て、ステップＳ２５６ｂでＮＯと判定されてステップＳ２５１へ戻る。上述した様に、トラクタ１が区間ＨＨＬ（図２３参照）を走行中は、メモリに距離ｄ（ｄＬ＜ｄ）が保持される様に構成されているので、ステップＳ２８１では前回と同様、ＹＥＳと判定され、また、ステップＳ２８２では前回と同様、目標変更量として距離ｄ１がセットされて、ステップＳ２８３では前回と同じ処理がされて、ステップＳ２８４に進む。そして、ステップＳ２８４で、一定時間が経過していると判定されれば、ステップＳ２８４のタイマーを一旦リセットした上で、カウントを開始して、ステップＳ２８５へ進む。
【０２３６】
ステップＳ２８５では、１）距離ｄ−ｄ１≧ｄＬの場合は、二回目の目標変更量として更に距離ｄ１を加算して、新たな目標の位置として、遠目標２００の位置に対して、ｄ１の２倍の距離だけ左方向へ移動した位置を設定し、２）距離ｄ−ｄ１＜ｄＬの場合は、新たな目標の位置として、遠目標２００の位置に対して、距離ｄだけ左方向へ移動した位置を設定して、ステップＳ２５４へ進む。
【０２３７】
ステップＳ２５６ｂでは、カメラ部８から得られた最新の画像データから、トラクタ１のその時点での位置と、遠目標２００の位置を左方向へ距離ｄ移動させた目標位置とを比較する点を除いて、ステップＳ２５６の処理と同じである。
【０２３８】
ステップＳ２８６では、トラクタ１の走行と共にカメラ部８で撮像された画像データを画像処理して得られた遠目標２００の位置を目標として設定し、ステップＳ２５４へ進む。
【０２３９】
尚、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、ＯＮのままであれば、ステップＳ２５１へ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ８０７へ進み、以降、上記実施の形態５と同様に処理される。即ち、ステップＳ８０７以降は、基本的には、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１８と同じであるが、本実施の形態のステップＳ２７２ａ（図２８参照）で、畦塗り作業であると判定されている場合は、倣い走行制御処理は行わないので、作業設定スイッチ２６０から畦塗り作業以外の作業モードが設定されるまでは、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１４まで処理した後、図２８のステップＳ８０１へ戻る。
【０２４０】
本実施の形態６によれば、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合、一定時間における遠目標の位置の補正量を制限出来るので、畦の形状を適切な形状とすることが可能となる。
【０２４１】
尚、畦塗り作業は、ロータリ作業等に比べて超低速での走行となり、状況によっても変わるが、約１０ｃｍ／秒の速度で作業走行する。この場合、上述した予め設定されている変化レベルｄＬの一例としては３０ｃｍであり、１回の変更量として許容されている距離ｄ１の一例としては５〜１０ｃｍであり、一定時間ｔｃの一例としては０．１〜０．３秒である。
（実施の形態７）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２４２】
上記実施の形態６では、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合、一定時間における遠目標の位置の補正量を制限する場合について説明した。これに対して、本実施の形態７では、一定時間に代えて、一定距離走行時における遠目標の位置の補正量を制限する場合について説明する。
【０２４３】
以下、上記実施の形態６との相違点を中心に、図２９、３０を用いて説明する。
【０２４４】
図２９は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図２９において、図２８との相違点は、トラクタ１の走行速度を検知するための車速センサ２９０を備えた点である。
【０２４５】
図３０は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２８と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２４６】
以下、図３０を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。尚、ここでは、上記実施の形態６と同様に、作業者により新目標設定処理スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０２４７】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理、及びステップＳ２５１、Ｓ２７１、Ｓ２７２ａ、Ｓ２５２、Ｓ２８１〜Ｓ２８３での処理は、上記実施の形態で既に説明した通りである。
【０２４８】
ステップＳ３０１〜Ｓ３０３では、上記実施の形態６のステップＳ２８４での処理と対比させて説明すると、上記ステップＳ２８３における所定のタイミングとしての時期Ｔｓを基準時として、車速センサ２９０の検知データを読み込み（ステップＳ３０１）、それを基に上記基準時からの走行距離を計算し（ステップＳ３０２）、予め定めた一定距離Ｌｃを走行したか否かを判定し（ステップＳ３０３）、走行していないと判定された場合はステップＳ２５４へ進み、ステップＳ２５５を経て、ステップＳ２５６ｂでＮＯと判定されてステップＳ２５１へ戻る。上述した様に、トラクタ１が区間ＨＨＬ（図２３参照）を走行中は、メモリに距離ｄ（ｄＬ＜ｄ）が保持される様に構成されているので、ステップＳ２８１では前回と同様、ＹＥＳと判定され、また、ステップＳ２８２では前回と同様、目標変更量として距離ｄ１がセットされて、ステップＳ２８３では前回と同じ処理がされて、ステップＳ３０１に進む。そして、ステップＳ３０１で、一定距離Ｌｃを走行していると判定されれば、ステップＳ２８５へ進む。
【０２４９】
ステップＳ２８５以降のステップは、上記実施の形態６と同様である。
【０２５０】
本実施の形態７によれば、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合、一定距離走行時における遠目標の位置の補正量を制限出来るので、畦の形状を適切な形状とすることが可能となる。
（実施の形態８）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２５１】
上記実施の形態４では、トラクタ１が実行する作業モードに関わらず、遠目標制御処理において遠目標の位置を補正することが出来る構成について説明した。これに対して、本実施の形態８では、畦塗り作業モードが選択されている場合に限り、遠目標制御処理において遠目標の位置を補正するために、畦ラインの判定を行う場合について説明する。
【０２５２】
図３１は、本実施の形態８において、畦塗り作業を実施する場合の、４つの遠目標２００〜２００ｃの配置状況を示す模式図である。
【０２５３】
本実施の形態８では、図３１に示すように、畦塗り作業の場合、矩形状の圃場Ｈの四隅付近にそれぞれ遠目標２００〜２００ｃを配置し、作業者が、圃場Ｈの四隅において、手動モードでステアリングハンドル５を回転操作する場合を除き、各辺では、それぞれの遠目標を目指して自動モードで以下に説明する遠目標制御処理を実行する。
【０２５４】
以下、上記実施の形態４との相違点を中心に、図３２、図３３を用いて説明する。
【０２５５】
図３２は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図３２において、図２４との相違点は、横方向設定入力２４０に代えて、作業モード切替スイッチ（図示省略）からの作業モード切替入力３１０とそれに付随した入力回路３１０ａが追加された点である。
【０２５６】
作業モード切替スイッチは、表示・操作部２５に設けられており、畦塗り作業、耕耘作業、ロータリー作業、鋤作業、畝立て作業などの中から、作業者が、作業モードを設定出来るスイッチである。尚、ここでは、上記実施の形態４の場合と異なり、新目標設定処理スイッチは設けられていない。
【０２５７】
図３３は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２５８】
以下、図３３を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。
【０２５９】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理は、実施の形態４で既に説明した通りである。
【０２６０】
ステップＳ３２１では、作業者が作業モード切替スイッチを用いて設定した作業モードを識別する入力信号を読み込み、ステップＳ３２２へ進む。
【０２６１】
ステップＳ３２２では、作業モードが畦塗りであるか否かを判定し、畦塗りであれば、ステップＳ３２３へ進み、畦塗りでなければ、ステップＳ３２６へ進む。
【０２６２】
ステップＳ３２３では、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点で撮像した画像データがカメラ制御部２１に送られ画像処理されて記憶部２２に保持されているので、その画像処理結果から遠目標２００の位置を判定し、ステップＳ３２４へ進む。尚、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点で撮像された画像データには、その撮像時点におけるトラクタ１の車両中央のカメラ位置から見える、少なくとも遠目標２００と圃場Ｈの右側の畦ラインＡＬである一辺Ｈ２と出っ張り部ＨＨの画像が含まれている。
【０２６３】
ステップＳ３２４では、上記画像処理結果から畦ラインＡＬの位置を判定し、ステップＳ３２５へ進む。
【０２６４】
ステップＳ３２５では、ステップＳ３２３で畦塗り作業であると判定された場合には、ステップＳ３２３での遠目標判定結果と、ステップＳ３２４での畦ライン判定結果とに基づいて、遠目標２００の位置の補正量としての移動距離と移動方向を算出し、メモリに保持して、ステップＳ２５３ｂへ進む。
【０２６５】
即ち、図３４に示す様に畦ラインＡＬに出っ張り部ＨＨが含まれている場合であって、その出っ張り部ＨＨの画像処理で算出した距離ｄが所定値（例えば、１０ｃｍ）より大きい場合は、遠目標２００の位置を、カメラ画面３３０において左方向に距離ｄだけ補正した位置を新たな目標の位置として、メモリに保持する。図３４は、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点（図３１のトラクタ１の位置）で撮像したカメラ画像を説明するための概略模式図である。
【０２６６】
ステップＳ２５３ｂでは、所定のタイミングで、メモリに保持されている補正量を読み出して、それまで目標位置としていた遠目標２００の位置を、左方向へ距離ｄだけ補正した新たな目標を設定してステップＳ２５４へ進む。
【０２６７】
ここで、所定のタイミングとは、トラクタ１が自動走行により、スタート位置から出っ張り部ＨＨの直前まで走行したことを、カメラ部８からの画像データにより検出して、出っ張り部ＨＨを回避し、且つ、畦塗り作業を実行するためにステアリングハンドル５を回転させるのに適した時期をいう。
【０２６８】
尚、ステップＳ２５３ｂでは、上記時期が来るまでは、距離ｄを加味した目標位置の補正は行わないで、遠目標２００の位置を目標として維持し、ステップＳ２５４ａへ進む。
【０２６９】
ステップＳ３２６では、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点で撮像した画像データ（図３４参照）がカメラ制御部２１に送られ記憶部２２に保持されているので、その画像処理結果から遠目標２００の位置を判定し、ステップＳ３２５へ進む。
【０２７０】
ステップＳ２５４ａでは、ステップＳ２５３ｂで設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）を目指して自動走行制御するために必要となる操舵角を求めて、又は、後述するステップＳ２５６ｃから戻ってきた場合は、ステップＳ２５６ｃで求めた操舵角を用いて、モータ回転出力部３２ａ、及びモータ回転方向切替出力部３２ｂへ指令を出す。
【０２７１】
ステップＳ２５５での処理は、実施の形態４で既に説明した通りである。
【０２７２】
ステップＳ２５６ｃでは、トラクタ１は上記操舵角で既に走行しているので、カメラ部８で最新の画像データを取得してからトラクタ１の最新の位置データを取得して、ステップＳ２５３ｂで設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）の位置データと比較して、一致していないと判定すれば、ステップＳ２５３ｂで設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）を目指して自動走行制御するために必要となる最新の操舵角を求めて、ステップＳ２５４ａへ戻り、一致していると判定すれば、ステップＳ２５７へ進み、正逆転モータ６３の回転が停止される。
【０２７３】
ステップＳ８０５〜Ｓ８０７での処理は、ステップＳ８０６でＮＯと判定された場合にステップＳ３２１へ戻る点を除いては、実施の形態４で既に説明した通りである。
【０２７４】
尚、ステップＳ８０７以降は、基本的には、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１８と同じであるが、本実施の形態のステップＳ３２２（図３３参照）で、畦塗り作業であると判定されている場合は、倣い走行制御処理は行わないので、作業モード切替スイッチ（図示省略）から畦塗り作業以外の作業モードが設定されるまでは、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１４まで処理した後、図３３のステップＳ８０１へ戻る。
【０２７５】
本実施の形態によれば、作業モード切替スイッチで畦塗り作業モードが設定されている場合は、圃場Ｈが矩形であるとしてその四隅にそれぞれ配置した遠目標を基準とした遠目標制御処理が行われるが、その場合、畦形状の出っ張りの程度を検出して、その検出結果に応じて、遠目標の位置を補正することが出来るので、畦形状に沿った適切な畦塗り作業が可能となる。
（実施の形態９）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２７６】
上記実施の形態では、遠目標制御処理と倣い走行制御処理を組み合わせた構成や、倣い走行制御処理においてカメラ部８が移動する構成や、遠目標制御処理において遠目標の位置を補正することが出来る構成等について説明した。
【０２７７】
これに対して、本実施の形態９では、自動スイッチ３０の切り替えに伴って動作する電磁クラッチのＯＦＦ制御の工夫について説明する。
【０２７８】
従って、本実施の形態９の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態４で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０２７９】
図３５は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図３５において、実施の形態４で述べた図２４との主な相違点は、カメラ位置センサ３１とカメラ駆動モータ出力部３７が設けられていない点、並びに、横方向設定入力２４０、入力回路２４０ａ、Ａ／Ｄ変換回路２４０ｂ、及び新目標設定処理スイッチ（図示省略）が設けられていない点である。従って、カメラ部８は固定配置されており、例えば、車両幅方向の中央に一つ固定、若しくは、車両幅方向の左右の何れか一方に固定、又は両方にそれぞれ一つずつ固定されている構成等何れの位置に固定されていても良い。尚、カメラ部８は、移動可能に構成されていても良いが、この点については、上記実施の形態で述べた通りであるので、ここではその説明は省略する。
【０２８０】
図３６は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５に示すステップと同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２８１】
以下、図３６を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部である電磁クラッチの制御について説明する。
【０２８２】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理は、図２５と同じである。
【０２８３】
ステップＳ３６１では、表示・操作部２５に設けられた自動モニタ３４において、トラクタ１が自動モードで走行制御中であることを表示させるための指令を出す。これにより、自動モニタ３４の表示が点灯するので、作業者は自動モードに切り替わったことを確認出来る。
【０２８４】
ステップＳ３６２ａでは、カメラ部８により所定の周期で撮像された画像データが、カメラ処理部２１に送られ画像処理される。画像処理結果には、遠目標２００の位置情報等が含まれている。
【０２８５】
ステップＳ３６２ｂでは、画像処理結果から、上記実施の形態１で述べた様に、トラクタ１と遠目標２００の方向とのずれ角度θ１を算出し、ずれ角度θ１と、トラクタ１の速度に基づいて、トラクタ１のオフセット量を求める。これら算出したずれ角度θ１とオフセット量から自動走行制御に必要な操舵角を決める。
【０２８６】
ステップＳ３６２ｃでは、トラクタ１のステアリングハンドル５を自動モードで回転させるためのモータ２４ｂの回転方向を判定し、ステップＳ３６２ｂで決定した操舵角の方向に対応しているか否かを判定して、ステップＳ３６２ｄへ進む。
【０２８７】
ステップＳ３６２ｄでは、ステップＳ３６２ｃからの判定結果が、現状のモータ２４ｂの回転方向が、ステップＳ３６２ｂで決定した操舵角の方向に対応していない旨を示している場合は、モータ回転方向切替出力部３２ｂに対して、モータ２４ｂの回転方向を切り替えさせるための指令を出力する。
【０２８８】
ステップＳ３６２ｅでは、モータ回転出力部３２ａに対して、操舵角に応じてモータ２４ｂを回転させるための指令を出力する。
【０２８９】
ステップＳ３６２ｆでは、自動走行制御下におけるステアリングハンドル５の回転角度を検知し、ステップＳ３６３へ進む。
【０２９０】
ステップＳ３６３では、ステップＳ３６２ｆで検知された回転角度が、指令通りの規定角度と一致するか否かを判定し、一致している場合は、ステップＳ２５７へ進み、一致していない場合は、ステップＳ３６５へ進む。
【０２９１】
ステップＳ２５７では、正逆転モータ６３の回転が停止され、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、１）ＯＮのままであれば、ステップＳ３６２ａへ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、２）ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ８０７へ進み、電磁クラッチ出力部３３に対して、電磁クラッチ２４ｃをＯＦＦさせるための指令を出す。
【０２９２】
ステップＳ３６４では、表示・操作部２５に設けられた自動モニタ３４において、トラクタ１が自動モードから手動モードに切り替わったことを表示させるための指令を出す。これにより、自動モニタ３４の表示が消灯するので、作業者は自動モードから手動モードに切り替わったことを確認出来る。
【０２９３】
一方、ステップＳ３６５では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、１）ＯＮのままであれば、ステップＳ３６２ａへ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、２）ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ３６８へ進み、モータ回転出力部３２ａに対して、モータ２４ｂの回転を停止させるための指令を出して、ステップＳ３６９へ進む。
【０２９４】
ステップＳ３６７では、モータ２４ｂが回転中であるか否かを判定し、回転中であればステップＳ３６８へ進み、停止していれば、ステップＳ８０７へ進む。
【０２９５】
ステップＳ３６９では、モータ２４ｂの回転が完全に停止してから、ステップＳ８０７へ進む様にするために、予め定められた時間が経過するまで待機し、所定時間が経過すれば、ステップＳ８０７へ進む。
【０２９６】
本実施の形態によれば、モータ２４ｂが完全に停止してから、電磁クラッチ２４ｃの電源をＯＦＦするので、確実に電磁クラッチ２４ｃを切り離した後、手動モードに切り替えることが可能となる。
（実施の形態１０）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２９７】
上記実施の形態９では、自動スイッチ３０の切り替えに伴って動作する電磁クラッチ２４ｃのＯＦＦ制御において、モータ２４ｂが完全に停止してから、電磁クラッチ２４ｃの電源をＯＦＦする場合について説明した。これに対して、本実施の形態１０では、電磁クラッチ２４ｃを強制的に切り離すことが出来る場合について説明する。
【０２９８】
従って、本実施の形態１０の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態４で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０２９９】
図３７は、本実施の形態１０の自動走行制御装置の要部の構成を示すブロック図である。
【０３００】
尚、本実施の形態１０における、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図は、上記実施の形態４で述べた図２４と同じであり、また、本実施の形態１０のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートも、以下に説明する電磁クラッチ２４ｂの強制的ＯＦＦ動作が可能な点を除いて図２５と同じである。
【０３０１】
図３７に示す様に、走行制御機構２４’には、車両制御部２３と、電磁クラッチ２４ｃの間に、電磁クラッチ出力部３３と、電磁クラッチ２４ｃに設けられた電磁コイル７１（図６（ａ）参照）を通電するための電源部３７１と、電源スイッチ３７２とを備えている。電源スイッチ３７２は、電磁クラッチ出力部３３から出される電源部３７１への電源ＯＦＦの指令の有無に関わらず、強制的に電源部３７１からの電磁クラッチ２４ｃへの電源の供給を遮断出来るスイッチであり、作業者が手動でＯＮ／ＯＦＦする構成である。
【０３０２】
よって、本実施の形態１０によれば、例えば、電磁クラッチ出力部３３に異常があり、電源部３７１への電源ＯＦＦ指令が出力されなかった場合でも、作業者が電源スイッチ３７２をＯＦＦすることにより、強制的に電源部３７１からの電源供給が停止し、電磁クラッチ２４ｃを切ることが出来る。従って、異常時においても、自動モードから手動モードに確実に切り替えることが可能となる。
【０３０３】
尚、上記の構成とは別の構成例として、例えば、電源部３７１からの電源供給により通電中の電磁コイル７１によって、ロータリング２８に吸着状態にあるアーマチュア２９（図６参照）を、強制的に引き離すための電源を電磁コイルに供給できる電源部（図示省略）を、上記電源部３７１とは別に設ける構成としても良い。この場合でも、上記と同様の効果を発揮する。
（実施の形態１１）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０３０４】
上記実施の形態では、表示・操作部２５（図２（ａ）参照）に設けられた自動スイッチ３０を利用して、自動モードと手動モードの切り替えを行う場合について説明した。これに対して、本実施の形態１１では、自動スイッチ３０に代えて、ステアリングハンドル５にステアリングタッチセンサ３８１を設けた場合について説明する。
【０３０５】
従って、本実施の形態１１の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態４で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０３０６】
図３８は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図３８において、上記実施の形態４で述べた図２４との主な相違点は、自動スイッチ３０に代えて、ステアリングハンドル５の握り部にステアリングタッチセンサ３８１を設けた点である。
【０３０７】
ステアリングタッチセンサ３８１は、作業者がステアリングハンドル５に手を触れたか否かを検知するセンサである。
【０３０８】
図３９は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５に示すステップと同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０３０９】
以下、図３９を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部である電磁クラッチの制御について説明する。
【０３１０】
ステップＳ３９１〜Ｓ３９３では、手動モード中に作業者がステアリングハンドル５から手を離して（ステップＳ３９２）、一定時間が経過した場合は（ステップＳ３９３）、自動モードへの切り替えの意思表示であると判断できるので、ステップＳ８０３へ進み、手動モードから自動モードに切り替わる。
【０３１１】
ステップＳ８０３、ステップＳ２５１〜Ｓ２５７は、図２５と同じであるので説明を省略する。
【０３１２】
ステップＳ３９４〜Ｓ３９５では、自動モードで、例えば遠目標走行制御処理が実行されている際に、作業者がステアリングハンドル５に手を触れた場合、手動モードへの切り替えの意志表示と判断できるので、ステップＳ８０７へ進み、自動モードから手動モードに切り替わる。また、ステップＳ３９５で、ステアリングハンドル５へのタッチが検出されなければ、ステップＳ２５１へ戻り、自動モードによる走行制御を続行する。
【０３１３】
本実施の形態１１によれば、モード切り替えの時に、自動スイッチ３０を操作する必要が無く、操作性に優れたトラクタを提供することが出来る。
（実施の形態１２）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０３１４】
上記実施の形態では、遠目標制御処理に用いる遠目標２００の所定周期の点滅は、作業者が遠目標２００に設けられた点灯スイッチ２０３ａをＯＮすることにより開始する場合について説明した。これに対して、本実施の形態１２では、ステアリング操作を自動モードに切り替えたことにより、又は、手動モードに切り替えたことにより、無線を用いて、遠目標の発光部の動作を自動的に開始させ、又は、停止させる場合について説明する。
【０３１５】
従って、本実施の形態１２の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態３で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０３１６】
図４０は、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図である。図４０に示す様に、本実施の形態では、第１遠目標２４１と、第２遠目標２４２が、圃場Ｈの対向する辺に配置されているとする。また、これら第１遠目標２４１及び第２遠目標２４２と、上記実施の形態で述べた遠目標２００との主な相違点は、トラクタ１から送信される信号を受信して、点灯動作を開始するための遠目標受信回路２４１ａ、２４２ａがそれぞれに内蔵されている点である。
【０３１７】
図４１は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図４１において、上記実施の形態３の車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図（図４参照）との主な相違点は、第１遠目標点灯出力部４１１ａ、第２遠目標点灯出力部４１２、及び、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３等を備えた点である。尚、遠目標点灯出力部は遠目標毎に設けないで、一つにまとめても良い。
【０３１８】
ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３は、第１遠目標点灯出力部４１１からの信号を得て、或いは、第２遠目標点灯出力部４１２からの信号を得て、トラクタ１の前方にある第１遠目標２４１、或いは、第２遠目標２４２に向けて、送信用アンテナ（図示省略）からＯＮ／ＯＦＦ指令を送信する回路である。送信用アンテナは、前方に対して強い指向性を有したアンテナであるので、第１遠目標２４１に向けてＯＮ／ＯＦＦ指令を送信しても、第２遠目標２４２の点灯スイッチはＯＮ／ＯＦＦしない構成である。
【０３１９】
尚、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３は、遠目標毎に送信周波数を変える構成としても良い。この場合、誤点灯を確実に防止出来る。
【０３２０】
図４２は、本実施の形態の自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートであり、上記実施の形態３の図２２と同じステップには同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０３２１】
以下、図４２を用いて、本実施の形態の動作を説明する。
【０３２２】
ステップ８１５〜ステップＳ３０２での処理は、図２２と同じである。即ち、作業者が自動スイッチ３０をＯＮしたことを検知して（ステップＳ８１６）、カメラ位置が中央位置に無ければ中央位置に移動させて（ステップＳ３０２）、ステップＳ４２１へ進む。
【０３２３】
ステップＳ４２１では、電磁クラッチ２４ｃがＯＮされて、ステップＳ４２２へ進み、自動モニタ３４がＯＮされて、自動モードに切り替わったことが表示されて、ステップＳ４２３に進む。
【０３２４】
ステップＳ４２３では、第１遠目標２４１が設置されているか否かは、トラクタ１側ではまだ認識出来ていないが、自動スイッチ３０がＯＮされているので、第１遠目標点灯出力部４１１からのＯＮ指令をＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からトラクタ１の前方に向けて送信して、ステップＳ３０３へ進む。本実施の形態では、図４０に示す様に、第１遠目標２４１が設置されているので、このＯＮ指令を受信して、第１遠目標２４１の点灯スイッチがＯＮされる。
【０３２５】
ステップＳ３０３〜Ｓ３０５での処理は、図２２と同じである。本実施の形態では、第１遠目標２４１の点灯スイッチがＯＮされたので、その存在を検出して（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）、電磁クラッチ２４ｃをＯＮして（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０６ａへ進む。
【０３２６】
ステップＳ３０６ａ〜Ｓ３０６ｂでの処理は、図２２のステップＳ３０６での処理と同じであり、ステップＳ３０７〜Ｓ３０９での処理も、図２２のステップＳ３０７〜Ｓ３０９と同じである。
【０３２７】
一方、ステップＳ３１０〜Ｓ３１４での処理は、図２２のステップＳ３１０〜Ｓ３１４と同じである。
【０３２８】
ステップＳ４２４では、自動モニタ３４がＯＦＦされて、自動モードから手動モードに切り替えられたことを表示する。
【０３２９】
ステップＳ４２５では、ステップＳ３０８で自動スイッチ３０がＯＦＦされたことを検知しているので、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からＯＦＦ指令が送信されて、第１遠目標２４１の点灯スイッチがＯＦＦされる。
【０３３０】
その後、作業者が手動モードでトラクタ１を旋回させて、ステップＳ８１５へ戻り、ステップＳ８１６でＯＮと判定された後は、上記と同様の処理を実行するが、ステップＳ４２３では、第２遠目標２４２の点灯スイッチをＯＮし、また、ステップＳ４２５ではＯＦＦすることになる。
【０３３１】
尚、第２遠目標２４２を用いた遠目標制御処理が完了した後は、図４０に示す様に遠目標が設置されていないので（ステップＳ３０４）、ステップＳ３１０へ進み、倣い走行制御処理が実行される（ステップＳ３１２）。
【０３３２】
本実施の形態によれば、遠目標制御処理を開始する前に、遠目標の点灯スイッチをＯＮし、処理が終了すればＯＦＦできるので、操作性が向上すると共に遠目標の電池パック２０３ｂの電源の節約が可能となる。
【０３３３】
次に、遠目標の電源の節約を目的とした別の構成例を説明する。
【０３３４】
即ち、上記構成では、トラクタ１側のＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からの指令により、遠目標の点灯スイッチをＯＮすることもＯＦＦすることも出来る構成であったが、これに限らず例えば、遠目標側にタイマ（図示省略）を設けておいて、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からＯＮ指令を受信して点灯スイッチがＯＮすると同時にタイマが起動して、所定時間経過後に点灯スイッチをＯＦＦさせる構成としても良い。ここで、所定時間とは、例えば、図４０の圃場Ｈの一行程分の距離と、次の行程に入るまでの旋回距離とを合計した距離を走行するに要する程度の時間であり、圃場Ｈの広さに応じて、タイマ側で、所定時間を設定できる構成になっている。
【０３３５】
また、タイマの起動を作業者が行う構成としても良い。
【０３３６】
これにより、遠目標の点灯スイッチをより簡単な構成で自動的にＯＦＦさせることが出来、電源の節約が可能となる。
【０３３７】
尚、上記実施の形態では、倣い走行制御処理において、トラクタ１の旋回方向に応じて、カメラ部８を車両本体の左右両端の何れかに移動させる場合について説明したが、これに限らず例えば、カメラ部８をトラクタ１の車両本体中央に固定した構成でも良い。この場合のフローチャートを図４３に示す。同図において、図８と同じステップには同じ符号を付した。また、この構成の場合、倣い基準線として、例えば、フレームの中央位置における縦の仮想線と所定の傾き角度をなす複数種類の線分情報を、作業の種類に対応して異なる軌跡の位置情報として、予め記憶部２２に格納しておくか、或いは、各作業を実施する毎に、作業者が手動制御によってトラクタ１を一行程前の作業軌跡に平行になるように位置決めしてから、倣い自動走行モードに切り替えることにより、その時点で撮像された軌跡の画像データを基にして、倣い基準線の線分情報を算出し格納する。これによって、作業者が、耕耘作業や畝立て作業などの中から、実施しようとする作業情報を表示・操作部２５から入力することで、予め格納されている線分情報の中から対応するものが倣い基準線として抽出されて、或いは、各作業を実施する毎に算出される倣い基準線として、カメラ制御部２１に送られる。図４３に示すステップＳ８１８’では、カメラ制御部２１において、上記倣い基準線と仮想線とのなす角度φ等を算出した後は、図８のステップＳ８１８と概ね同じ処理となる。ここで、最初に設定された倣い基準線としての線分情報は、トラクタ１が倣い走行制御を開始した後は、所定の時間間隔で撮像されるカメラ画像データに基づいて更新されるか、或いは、トラクタ１の速度に基づいて移動距離を求め、トラクタ１の位置に対応する様に自動的に更新される。これは、トラクタ１の移動に伴い、画像全体における倣い基準線の位置や長さが変化することに対応するためである。
【０３３８】
これにより、最初の一行程の遠目標認識による自動直進走行から、それ以降の行程の作業軌跡を検出して、それに倣って自動走行する倣い走行制御へと移行させることが出来る。
【０３３９】
また、上記実施の形態では、トラクタ１の旋回方向に応じて、カメラ部８を車両本体の左右両端の何れかに移動させる場合について説明したが、これに限らず例えば、カメラ部８をトラクタ１の車両本体両端にそれぞれ固定したカメラ構成であっても良い。この場合、例えば、車両本体の両端の何れのカメラの画像データを使用するかを旋回方向に応じて自動的に切り替えるか、又は、作業者が手動でスイッチを切り替える。
【０３４０】
また、上記実施の形態４では、最初の一行程において目標位置の補正を行う遠目標制御処理を実行した後、倣い走行制御処理を実行する場合について説明したが、これに限らず例えば、それ以降の行程においても遠目標制御処理を行う構成でも良い。この場合、それ以降の行程における遠目標制御処理として、目標位置の補正を行わせても良いし、行わせなくても良い。また、この場合、以降の行程において、最初の行程での出っ張り部ＨＨを回避する動きを継続して行わせるべく、目標位置の補正を行う遠目標制御処理を実行するか、又は、倣い走行制御処理を実行し、最後の行程だけ、目標位置の補正を行わせない様にするために、目標位置の補正を行わない遠目標制御処理を実行する構成としても良い。これにより、最後の行程において、圃場Ｈの一辺Ｈ２に対向する一辺側は出っ張り部が無く、直線である場合の作業に適している。
【０３４１】
更に、また、二番目以降の行程において、倣い走行制御処理を行う場合、最初の一行程の次の行程においては、出っ張り部ＨＨに対応する部分の作業軌跡は同様に出っ張っているので、上記と同様の倣い走行制御処理を実行すると、その出っ張り部の軌跡の通りに走行するので、その出っ張り部の軌跡を走行する直前で、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦして、自動モードから手動モードに切り替えて、自らのハンドル操作により、直進走行を行い、その出っ張り部の軌跡を通過した後は、再び、自動スイッチ３０をＯＮして、手動モードから自動モードに変更することにより、二番目の行程以降において、出っ張り部の無いまっすぐな作業軌跡を残すことが出来る。
【０３４２】
また、上記実施の形態では、一時的に遠目標２００の位置を補正して新たな目標を設定するために、カメラ部８による撮像データをカメラ制御部２１が画像処理した結果得られた補正量を利用する場合について説明したが、これに限らず例えば、表示・操作部２５に設けられたスライド式の手動入力スイッチから、作業者が補正量を入力する構成としても良い。この場合、作業者が、圃場Ｈの出っ張り部ＨＨの出っ張りの距離を目測して、出っ張り部ＨＨが近づいた時に手動入力スイッチのスライドレバーを対応する数値レベルにセットすることにより、自動的にその出っ張り部ＨＨを回避する様に、一時的に遠目標２００の位置を補正して新たな目標を設定する。これにより、上記と同様の効果を発揮する。
【０３４３】
また、上記実施の形態では、遠目標の発光部が点滅する場合について説明したがこれに限らず、例えば、点灯させたままの構成でも良い。
【０３４４】
また、上記実施の形態では、発光部の点滅とカメラ部の撮像の同期をとらない構成について説明したが、これに限らず例えば、双方の同期をとる構成でも良い。
【０３４５】
また、上記実施の形態では、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す様に、高さ調節が可能でかつ３つに分割可能である遠目標２００を用いる場合について説明したが、これに限らず例えば、別の構成例として、図４３に示すような構成でもよい。図４３に示す遠目標２００ａの構成例の場合、発光部２０１、制御回路部２０２及び電源部２０３が筐体２２４に収容されている。筐体２２４は、例えば、馬鈴薯等の収穫物を収容する合成樹脂製の筐体を流用することができる。筐体２２４の寸法は、例えば、縦約５５ｃｍ、横約４０ｃｍである。筐体２２４の背面には、制御回路部２０２及び電源部２０３が固着されている。制御回路部２０２及び電源部２０３の前面には、筐体２２４の背面と略同一面積を有し、矩形状を呈している仕切板２２５が設けられている。この仕切板２２５の略中央には、発光部２０１が取り付けられている。発光部２０１は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）がマトリックス状に所定間隔をあけて配置されて構成されている。ＬＥＤとしては、例えば、車両のウインカーに用いられる高輝度でオレンジ色の光を発光するものが好ましい。
【０３４６】
また、発光部２０１の縦幅と横幅の比は、例えば、２：１〜４：１の範囲が好ましい。
【０３４７】
また、発光部２０１の輪郭形状は、例えば、略矩形状、略楕円状又は略円形状とする。発光部２０１の輪郭形状を略矩形状とした場合、ＬＥＤを、例えば、縦約３０ｃｍ、横約１０ｃｍの範囲に、２５行、８列、すなわち、２００個配置する。
【０３４８】
また、本発明の実施の形態によれば、遠目標２００を構成する発光部２０１は、輪郭の形状は、長方形状、楕円形状又は円形状のいずれかであって、輪郭の縦横比が２分の１から４分の１の間である。通常、発光部２０１の発光部分は面積が大きく、カメラ部８の方向に投射する光量が多いほど、遠方からの検出が有利となる。しかし、発光部２０１の位置は画像上の発光部２０１の中心座標によって算出するので、近距離では発光部２０１の画像が大きくなり、特に横幅が広くなると、検出される位置の精度が低下する傾向となる。そこで、本発明の実施の形態のように、発光部２０１の発光部分を、縦方向に長く、横方向に狭くすると、面積の拡大と精度の確保の両立が可能となる。一方、発光部２０１の発光部分が縦方向に長くなり過ぎると、画像上の発光部２０１の形状が、ノイズ的な要因で誤抽出される画素グループと類似してくるので、輪郭の縦横比は、２分の１から４分の１の間であることが最適である。
【０３４９】
また、本発明の実施の形態によれば、遠目標２００は、黒色などの暗い色で塗装され、かつ、発光部２０１の発光部分の横幅以上の幅の余白部分を、発光部２０１の周囲に有する仕切板２２５を、発光部２０１の背後に有している。カメラ部８は、上記したように、撮像素子が格子状に配置された構造となっている。図１６は遠目標２００の一例であるが、検出限界付近の遠い距離では、遠目標２００を撮像した画像は小さくなり、１個の撮像素子の大きさは図１６に示す１個の格子ほどになり、撮像素子の出力は、１個の格子の中に存在する複数の物体の平均的な明るさとなり、図１７のようなモザイク画像の状態になる。
【０３５０】
発光部２０１の周囲に背景板がなく、発光部２０１の背後に明るい物体があると、１個の撮像素子に発光部２０１と明るい背景の両方が同時に入る状態となり、発光部２０１が消灯してもその画素は明るい背景の光を受けて輝度が高いままの状態となり、輝度の変化が減少して発光部２０１の検出が困難となる。そこで、仕切板２２５を設けると、背後の物体による発光部２０１の画像への影響を低減することができ、特に、遠方の距離において検出性能が向上する。
【０３５１】
発光部２０１の画像は、消灯時には暗い必要があるので、仕切板２２５は黒色などの光の反射が少ない色であることが望ましい。また、実際のカメラ部８では、レンズの収差などの影響で、ある物体からの光は、その位置の撮像素子のみでなく、周囲の撮像素子にも影響が拡散する。よって、仕切板２２５の大きさは、最低限、発光部２０１の発光部分の横幅以上の幅を、発光部２０１の周囲に有することが望ましい。さらに、筐体２２４に蓋を取り付け、蓋の裏も黒く塗装し、発光部２０１使用時には蓋を展開して、仕切板２２５の拡張として利用しても良い。
【０３５２】
また、本発明の実施の形態によれば、遠目標２００は、その発光部２０１を直方体の容器状の筐体２２４の底部又は底部の付近に設けた仕切板２２５に設置する構造である。遠目標２００は、図５に示すように、発光部２０１の発光体をほぼ垂直に立てて使用する場合が多いと考えられる。直方体の筐体２２４を用いることにより、遠目標２００は、図５に示すように、平坦な場所に置くだけで安定な設置が可能となり、取扱が簡便となる。また、筐体２２４はそのまま収納用の容器を兼ねることもできる。
【０３５３】
また、発光部２０１に直射日光が当たると、太陽光の反射で発光部２０１の部分が輝き、発光部２０１が消灯状態でも画像が明るいままとなる。直方体状の筐体２２４の奥まった所に発光部２０１を設置することにより、上方と左右にも日除けが付く構造となる。
【０３５４】
また、上述の実施の形態では、本発明を農用トラクタに適用する例を示したが、これに限定されず、農用トラクタ以外の各種農用車両による作業に適用可能であり、特に、最初の作業行程を高精度に直線的に遠目標による自動走行を行い、以降の行程で遠目標を必要としない倣い走行を行う場合、低速で長時間にわたる直進運転、直線的に畦塗りを行いたい場合や、遠目標に向かう過程で一部に出っ張り部がある場合などに有効である。
【０３５５】
また、本発明は、農業分野だけでなく、土木や建設分野での作業車両の自動走行制御にも利用可能である。
【０３５６】
また、上述の実施の形態では、遠目標２００をトラクタ１が直進走行すべき走路前方の延長線上に設置するとともに、この遠目標２００を撮像するために、カメラ部８をトラクタ１のフロントガラス１０の中央上方であって、トラクタ１の前方正面に向けて車両中心線ＭＣ上に搭載する例を示したが、これに限定されない。例えば、遠目標２００をトラクタ１が直進走行すべき走路後方の延長線上に設置するとともに、この遠目標２００を撮像するために、カメラ部８をトラクタ１の室内又はルーフ上等であって、トラクタ１の後方正面に向けて車両中心線ＭＣ上に搭載しても良い。
【０３５７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３５８】
本発明にかかる作業車両の自動走行制御装置は、自動走行による作業に必要な目標の数量を低減出来、しかもその目標の設置にかかる手間も低減出来るという効果を有し、トラクタ等の農用の作業車両や、土木・建築分野における作業車両等の自動走行制御装置等として有用である。
【符号の説明】
【０３５９】
１ 乗用型トラクタ（トラクタ）
２ ボンネット
３ 前輪
４ 後輪
５ ステアリングハンドル
６ 操作ボックス
７ 運転席
８ カメラ部
９ 運転室
１０ フロントガラス
１１ カメラ支持部材
１２ トップリンク
１３ ロアリンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクタ等の農用の作業車両や、土木・建築分野における作業車両等の自動走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、農業人口が減少する傾向にあり、また熟練農業者が減少し、その雇用も難しい状況にあるため、圃場Ｈにおける播種や畝立てなどの作業行程において、移動車両の１つである農用車両を自動的に直進走行させる技術への要求が高まってきている。
【０００３】
そこで、従来、以下に示す農用車両の直進制御法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４５は、田植え用の作業車両Ｖが自動走行する走行工程、及び目標物としての発光装置１０１の設置位置を示す概略平面図であり、図４６は、田植え用の作業車両Ｖと発光装置の関係を示す概略側面図である。
【０００５】
図４６に示すように、作業車両Ｖは、左右一対の前輪１０３及び後輪１０４を備えた車体１０５の後部に、苗植付装置１０６が、昇降自在で且つ駆動停止自在に設けられている。また、地上側に設置された発光装置１０１の光源１０２を撮像する撮像装置Ｓが、その光軸を車体１０５の前後方向に沿わせ且つ車体１０５の前方側を撮像する状態で作業車両Ｖの車体１０５の前部側上部で幅方向の中央位置に設置されている。
【０００６】
また、図４６に示す様に、発光装置１０１は、電球からなる光源１０２と、光源１０２の外周位置に設けられ、その光源１０２から発光される光を所定偏光角方向（例えば、垂直方向）に偏光させる円筒状の偏光フィルタ１０７とを備えている。
【０００７】
以上の構成のもとで、図４５に示す様に、田植え用の作業車両Ｖが圃場内に設定された互いに平行に並ぶ直線状の各走行行程に沿って自動走行するように誘導するために、その誘導の際の目標となる発光体としての光源１０２を有する発光装置１０１が、各走行行程の終端側に設置されている。尚、各走行行程の長さ方向に平行で且つ光源１０２の中心を通る直線が走行基準線Ｊとして設定されている。
【０００８】
また、図４５に示す様に、田植え用の作業車両Ｖは、所定範囲の圃場Ｈにおける植え付け作業を連続して自動的に行えるように、各走行行程の端部において１８０度方向転換しながら各走行行程を往復走行するので、発光装置１０１は隣接する走行行程では反対側の端部にそれぞれ設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１７０８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、この様な従来の作業車両の自動走行の構成では、圃場内を往復走行する際に、各走行工程の端にそれぞれ、目標としての発光装置１０１を配置する必要がある。そのため、発光装置１０１を多数個用意し無ければならず、コスト的に負担が大きいという問題があった。また、作業を開始するにあたって、多数の発光装置１０１を圃場Ｈの対面側にそれぞれ配置しなければならず、圃場Ｈが広ければかなりの手間がかかるという問題もあった。
【００１１】
本発明は、以上従来の作業車両のこの様な課題に鑑み、自動走行による作業に必要な目標の数量を低減出来、しかもその目標の設置の手間も低減出来る、作業車両の自動走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、第１の本発明は、
作業車両に設けられた撮像ユニットと、
前記撮像ユニットにより撮像される予め設置された目標の画像情報に基づいて、直進走行を行う第１の走行モードと、前記撮像ユニットにより撮像される作業の痕跡の画像情報に基づいて、倣い走行を行う第２の走行モードとを有する、前記作業車両の走行制御を行う走行制御ユニットとを備え、
前記走行制御ユニットは、前記第１の走行モードにより直進走行を行わせた後、前記第１の走行モードが解除され、前記作業車両が旋回された後、前記第２の走行モードにより倣い走行を行わせる、作業車両の自動走行制御装置である。
【００１３】
また、第２の本発明は、
前記撮像ユニットは、カメラと、前記カメラを移動させるカメラ移動機構とを備える、上記第１の本発明の作業車両の自動走行制御装置である。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明の構成によれば、例えば、所定の作業の最初の工程は、作業車両の前方に予め設置された目標の画像情報に基づく直進走行（第１の走行モード）を行わせ、次の工程は、前の工程において形成された作業の痕跡の画像を撮像ユニットから取得して、その画像情報に基づき行われる倣い走行（第２の走行モード）に切り替わる。
【００１５】
これにより、予め用意する目標は、従来の場合は複数個用意していたが、本願発明の場合は１個あればよく、また、その設置の手間が従来に比べて低減出来るという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における乗用型トラクタ１の外観を示す側面図
【図２】（ａ）：本実施の形態における自動走行制御装置の要部の概略構成、及び遠目標との関係を示すための模式図、（ｂ）：同装置の要部の構成を示すブロック図
【図３】（ａ）：本実施の形態における遠目標の正面図、（ｂ）：本実施の形態における遠目標の側面図、（ｃ）：遠目標を構成する表示ユニットのブロック図
【図４】本実施の形態における車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図５】本実施の形態におけるステアリング機構の概略側面図
【図６】（ａ）：本実施の形態におけるステアリングハンドルの自動操舵用駆動装置の概略構成図、（ｂ）：図６（ａ）中の矢印Ａ方向から見た概略矢視構成図
【図７】本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図
【図８】本実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図９】本実施の形態におけるカメラ制御部が実行する遠目標検出処理を示すフローチャート
【図１０】本実施の形態におけるカメラ制御部が実行する遠目標検出処理を示すフローチャート
【図１１】本実施の形態における前フレームの画像の一例を示す図
【図１２】本実施の形態における現フレームの画像の一例を示す図
【図１３】（ａ）−（ｃ）：本実施の形態における、現フレームと前フレームとの遠方目標候補の抽出処理、現フレームと前々フレームとの遠方目標候補の抽出処理及び、統合処理を説明するための概念図
【図１４】本実施の形態における、抽出した遠目標の画像の状態を示す説明図
【図１５】本実施の形態における、車体マーカーが撮像された画像の一例を示す図
【図１６】本実施の形態の、遠距離における遠目標の画像の状態を説明する図
【図１７】本実施の形態の、遠距離における遠目標を構成する発光部の拡大画像の一例を示す図
【図１８】本実施の形態における車体マーカーの一例を示す概略図
【図１９】本実施の形態における自動走行制御の実験結果の一例として形成された畝の位置と遠目標の位置を示す図
【図２０】本発明の実施の形態２における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２１】実施の形態２の変形例の自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２２】本発明の実施の形態３における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２３】本発明の実施の形態４における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムを説明するための模式図
【図２４】本実施の形態４における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図２５】本実施の形態４における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２６】本発明の実施の形態５における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図２７】本実施の形態５における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２８】本発明の実施の形態６における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図２９】本発明の実施の形態７における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３０】本実施の形態７における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図３１】本発明の実施の形態８において、畦塗り作業を実施する場合の４つの遠目標の配置状況を示す模式図
【図３２】本実施の形態８における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３３】本実施の形態８における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図３４】本実施の形態８における、トラクタが畦塗り作業を開始した時点で撮像したカメラ画像を説明するための概略模式図
【図３５】本発明の実施の形態９における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３６】本実施の形態９における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図３７】本発明の実施の形態１０における、自動走行制御装置の要部の構成を示すブロック図
【図３８】本発明の実施の形態１１における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図３９】本実施の形態１１における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図４０】本発明の実施の形態１２における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムを説明するための模式図
【図４１】本発明の実施の形態１２における、車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図
【図４２】本実施の形態１２における、トラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図４３】本発明の他の実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャート
【図４４】本実施の形態における遠目標の別の構成例を示す斜視図
【図４５】従来の田植え用の作業車両が自動走行する走行工程、及び目標物としての発光装置の設置位置を示す概略平面図
【図４６】従来の田植え用の作業車両と発光装置の関係を示す概略側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、乗用型トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【００１８】
本実施の形態では、まず、最初に（Ｉ）として、図１〜図８を用いて、乗用型トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【００１９】
次に、（ＩＩ）として、図９〜１９を用いて、遠目標制御処理を中心に画像処理の具体例を説明し、最後に、（ＩＩＩ）として、倣い走行制御処理を具体的に説明する。
（Ｉ）以下、図１〜図８を用いて、乗用型トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態の乗用型トラクタ１（以下、単にトラクタ１と呼ぶ）の外観を示す側面図である。
【００２１】
また、図２（ａ）は、本実施の形態の自動走行制御装置の要部の概略構成、及び遠目標２００との関係を示すための模式図であり、図２（ｂ）は、同要部の構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示す様に、本実施の形態のトラクタ１は、トラクタ車体のボンネット２内にエンジン（図示省略）を搭載し、このエンジンの回転駆動力を変速装置（図示省略）に伝え、そこで減速された回転駆動力を前輪３と後輪４とに伝える構成としている。
【００２３】
ステアリングハンドル５は、これの旋回操作によって、左右一対の前輪４を繰向操舵する構成としている。このステアリングハンドル５の前側に操作ボックス６を、後方には運転席７を配置している。尚、ステアリングハンドル５については、更に後述する。
【００２４】
カメラ部８は、撮像方向がトラクタ１の進行方向に向くように、運転室９のフロントガラス１０の取り付けフレームの上方に固定されたカメラ支持部材１１により支持されており、且つ、トラクタ車体の左右幅方向に移動可能に取り付けられている。また、カメラ部８は、初期位置としてトラクタ車体の左右幅方向の中央位置にくる様に配置され、水平線が視野に入るように、浅い俯角で取り付けられている。
【００２５】
また、カメラ支持部材１１は、長尺の板状部材であり、その下面には、歯切りをしたラック（図示省略）が形成されている。一方、カメラ部８には、カメラ駆動モータが取り付けられており、そのカメラ駆動モータの回転軸には小口径の円形歯車が固定されており、カメラ支持部材１１のラックと嵌合するように取り付けられている。
【００２６】
また、カメラ支持部材１１には、両端部と中央部にはカメラ部８の位置を検知できるカメラ位置センサ３１（図４参照）がそれぞれ配置されている。
【００２７】
尚、カメラ部８の左右幅方向の移動範囲は、一行程前にトラクタ１により形成された耕耘軌跡等の作業軌跡の画像がカメラ視野の中央で撮像されるように設定されている。即ち、具体的には、両端部に位置するカメラ位置センサ３１は、カメラ部８が撮像する画像において、一行程前の作業軌跡の画像がカメラ視野の中央に来るように、作業者により、左右方向への位置調整ができる様にスライド可能に配置されている。この様な構成とした理由は、トラクタ１の作業内容によって、トラクタ１の車両幅方向を基準とした場合の作業軌跡の位置が異なることを考慮したものである。
【００２８】
また、トラクタ１のボンネット２の先端中央には、図１及び図２に示すように、車体マーカー２ａが取り付けられている。本実施の形態では、車体マーカー２ａは、略三角錐形状を呈している。
【００２９】
図１の構成例では、同トラクタ１の後側には、耕耘作業機Ｒが着脱可能に取り付けられている。耕耘作業機Ｒは、同トラクタ１に対して、トップリンク１２やロアリンク１３等の三点リンク機構を介して連結されている。尚、これらの連結を外せば、耕耘作業機Ｒに代えて、畦塗り機、畝立て機、あるいはロータリ作業機などを連結することが可能である。
【００３０】
次に、本実施の形態のトラクタ１に搭載された自動走行制御装置２０を用いた自動走行制御システムは、図２（ａ）に示す様に、自動走行制御装置２０（図２（ｂ）参照）と、遠目標２００（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）とから概略構成されている。
【００３１】
自動走行制御装置２０は、カメラ部８と、カメラ制御部２１と、記憶部２２と、車両制御部２３と、走行制御機構２４と、表示・操作部２５とから概略構成されている。
【００３２】
カメラ部８は、例えば、撮像素子、光学系等を有し、遠目標２００や、一行程前の作業軌跡を撮影し、撮影した画像に対応したアナログの画像信号を１フレームごとに出力する。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなり、マトリックス状に所定間隔をあけて配置されている。
【００３３】
カメラ制御部２１は、カメラ部８の撮像に関する制御、及びカメラ部８により取得された画像データの画像処理などを行う手段である。記憶部２２は画像処理に関するデータや、画像処理に必要なプログラムなどを記憶する手段である。
【００３４】
車両制御部２３は、トラクタ１の自動走行に関する制御を行う手段である。走行制御機構２４は、自動走行時にステアリングハンドル５を自動回転させるためのモータ駆動ユニット２４ａと、操舵装置１２４と、ステアリング切れ角センサ２４ｄとから概略構成されている。また、操舵装置１２４は、モータ２４ｂと、モータ２４ｂの回転駆動力をステアリングハンドル５側に伝達するために、電源が入って動作する電磁クラッチ２４ｃとから概略構成されている。
【００３５】
表示・操作部２５は、運転席７に座った操作者が、トラクタ１の動作状態を確認したり、動作モードなどを設定・切り替えるための手段である。
【００３６】
また、遠目標２００は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す様に、基板上にＬＥＤを配置した光源を有する表示ユニット２１０と、表示ユニット２１０の背面に配置された長方形の背景板２２０と、表示ユニット２１０を地面に配置するための三脚２３０とから概略構成されている。
【００３７】
表示ユニット２１０、背景板２２０、及び三脚２３０は分割可能であり、コンパクトにまとめて持ち運びが容易に出来、また、組み立て設置も簡単に行うことが出来る構成である。更に、圃場Ｈの条件に合わせて、三脚２３０による高さ調整や、背景板２２０を取り付けるか否かを自由に設定出来る。
【００３８】
表示ユニット２１０は、図３（ｃ）に示す様に、所定の周期で点滅を繰り返すＬＥＤ基板を含む発光部２０１と、発光部２０１の点滅を制御する制御回路部２０２と、発光部２０１の点滅を開始させるための、点灯スイッチ２０３ａと電池パック２０３ｂとを含む電源部２０３から概略構成されている。
【００３９】
ここで、図３（ａ）は、遠目標２００の正面図であり、図３（ｂ）は、遠目標２００の側面図であり、図３（ｃ）は、表示ユニット２１０のブロック図である。
【００４０】
本実施の形態に係るトラクタ１の自動走行制御システムでは、検出可能な遠目標２００の距離は、国内の圃場の大きさを考慮して、１００ｍ以上の距離を目安とし、一方、近傍側は５ｍ程度まで検出可能であれば実用的に十分と考えられる。
【００４１】
尚、遠目標２００の別の構成例については更に後述する。
【００４２】
次に、図４は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。
【００４３】
図４に示す様に、自動スイッチ３０は、表示・操作部２５（図２（ａ）参照）に設けられており、操作者が、運転モードを手動モードから自動モードに切り替えるためのスイッチである。モータ回転出力部３２ａ及び、モータ回転方向切り替え出力部３２ｂは、ステアリングハンドル５を回転させるためのモータ駆動ユニット２４ａへの信号を出力する手段である。
【００４４】
また、電磁クラッチ出力部３３は、電磁クラッチ２４ｃをＯＮ（作動）するために電磁コイルに対して通電を行う手段である。尚、電磁クラッチ２４ｃについては、更に後述する。
【００４５】
また、自動モニタ３４は、トラクタ１を自動モードで運転中において、表示・操作部２５上に、その運転モードを表示するモニタ手段である。また、受信モニタ３５は、表示・操作部２５上に、カメラ部８からの受信信号が、自動モードにおいて、正常に自動走行制御を司る状態であることを知らせるモニタ手段である。ブザー３６は、自動モードで運転中において、遠目標２００が所定距離以内に近づいた場合、操作者に注意を喚起するために、警報音を鳴らすための手段である。カメラ駆動モータ出力部３７は、カメラ部８（図２（ｂ）参照）の位置を移動させるための制御信号をカメラ制御部２１に出力するための手段である。
【００４６】
ここで、図５、図６（ａ）、（ｂ）を用いて、ステアリングハンドル５及び、電磁クラッチ２４ｃについて、更に説明する。図５は、ステアリング機構の概略側面図である。
【００４７】
図５に示す様に、ステアリングハンドル５のシャフト６１の軸心周りに、シャフト６１に固定された円盤状の従動スプロケット６２が設けられている。一方、従動スプロケット６２より小径の円盤状の駆動スプロケット６６は、正逆転モータ６３からの駆動力が、第１ギヤ６４ａ、第２ギヤ６４ｂ、中間軸６５、及び電磁クラッチ２４ｃを介して、伝達されたり、又は伝達を解除されたりできる様に配置されている。具体的には、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）した時、即ち、電磁クラッチ２４ｃは、電磁コイル７１（図６（ａ）参照）に通電されると正逆転モータ６３からの駆動力を駆動スプロケット６６に伝達するための伝達経路を形成し、また、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦした時、即ち、電磁コイル７１が非通電になると上記駆動力の伝達経路を解除する様に構成されている。駆動スプロケット６６と従動スプロケット６２の間にはタイミングベルト６７が掛けられている。
【００４８】
上記構成により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮしている時は、正逆転モータ６３の駆動力が駆動スプロケット６６に伝達されて、その駆動力がタイミングベルト６７を介して従動スプロケット６２に伝達されて、ステアリングハンドル５のシャフト６１が回動する。
【００４９】
また、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦしている時は、正逆転モータ６３が駆動中であったとしても、その駆動力の伝達経路が解除されているので、その駆動力が駆動スプロケット６６に伝達されることは無い。即ち、作業者によるステアリングハンドル５の操作にそのまま起因して、ステアリングハンドル５のシャフト６１が回動する。
【００５０】
次に、上記の電磁クラッチ２４ｃを中心とした本実施の形態に用いる自動操舵用駆動装置の構成と動作について、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて更に具体的に説明する。
【００５１】
図６（ａ）はステアリングハンドル５の自動操舵用駆動装置の概略構成図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中の矢印Ａ方向からの概略矢視構成図である。
【００５２】
図６（ａ）に示す様に、ステアリングハンドル５のシャフト６１の軸心周りに該シャフト６１と一体的に従動スプロケット６２が設けられている。また、シャフト６１を支持するステアリングポスト７０に対して着脱自在に運転席側に張り出すようにカバー部材７０ａを構成し、該カバー部材７０ａ内には、シャフト６１の軸方向に平行する方向に中間軸６５を配置している。
【００５３】
中間軸６５と一体である駆動スプロケット６６と従動スプロケット６２の間にはタイミングベルト６７が掛けられているので、正逆転モータ６３により駆動スプロケット６６が駆動されると、その駆動力が従動スプロケット６２を経由してステアリングハンドル５のシャフト６１が回動する。
【００５４】
駆動スプロケット６６より下方には電磁コイル７１を有する電磁クラッチ２４ｃが取り付けられており、該電磁クラッチ２４ｃの近傍に正逆転モータ６３及び該正逆転モータ６３のモータ連動軸６３ａと一体の第１ギア６４ａが配置されている。
【００５５】
図６（ｂ）に示す様に、中間軸６５に遊嵌状態にアーマチュア７２とロータリング７３が取り付けられ、ロータリング７３側には第２ギア６４ｂが一体的に形成され、第１ギア６４ａと第２ギア６４ｂが常時噛合している。アーマチュア７２は、駆動スプロケット６６と縦方向ボルト等の伝達部材を介して一体的に設けられている。
【００５６】
上記構成のもとで、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）のとき、即ち、電磁コイル７１に通電すると、ロータリング７３にアーマチュア７２が吸引され付着する。また、正逆転モータ６３の駆動で、その連動軸６３ａに連動した第１ギア６４ａが駆動し、第１ギア６４ａに噛合する第２ギア６４ｂが駆動し、第２ギア６４ｂの駆動に伴い回転するロータリング７３の駆動で、上記吸着状態のアーマチュア７２が駆動し、アーマチュア７２と一体の駆動スプロケット６６が回転する。尚、駆動スプロケット６６は、アーマチュア７２、ロータリング７３を遊嵌支持する中間軸６５に固着されている。
【００５７】
一方、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦ（非作動）のときは、電磁コイル７１が非通電となるため、ロータリング７３がアーマチュア７２から離れる。これにより、正逆転モータ６３が駆動中であっても、第１ギア６４ａから第２ギア６４ｂを経由してロータリング７３までが回転駆動力が伝達されるだけである。
【００５８】
尚、カバー部材７０ａは、ステアリングポスト７０に対して適宜の手段で着脱自在に取り付けられる側面視逆Ｌ型のモータ取り付けベースプレート７４を介して着脱自在に固着されている。
【００５９】
また、電磁クラッチ２４ｃの下面を受けるためのベースプレート７５を支持すべくステアリングポスト７０側から延出されたベースプレートブラケット７６がステアリングポスト７０に取り付けられている。
【００６０】
また、正逆転モータ６３のフランジ５６には水平方向に配置される正逆転モータ６３の本体軸（図示省略）から第１ギヤ６４ａに変換するベベルギヤ群を収容するギア伝動部５１ａ、５１ｂが設けられている。
【００６１】
また、上記電磁クラッチ２４ｃのＯＮ・ＯＦＦの動作は、作業者が自動スイッチ３０をＯＮ・ＯＦＦすることにより切り替えられる。この点については、図８において更に後述する。
【００６２】
本実施の形態では、中間軸６５と正逆転モータ６３との間の動力の伝達又は非伝達用の電磁クラッチ２４ｃと駆動スプロケット６６とタイミングベルト６７を、既存のステアリングハンドル部に外付け可能な構造であるため、汎用性の高い自動操舵装置を実現出来る。
【００６３】
尚、本実施の形態のカメラ部８とカメラ支持部材１１とは、本発明の撮像ユニットに対応し、本実施の形態のカメラ制御部２１と車両制御部２３とは、本発明の走行制御ユニットに対応する。また、カメラ部８に設けられたカメラ駆動モータとカメラ支持部材１１とは、本発明のカメラ移動機構に対応する。また、本実施の形態の遠目標制御処理は、本発明の第１の走行モードでの制御に対応し、本実施の形態の倣い走行制御処理は、本発明の第２の走行モードでの制御に対応する。
【００６４】
以上の構成のもとで、図７、図８を用いて、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いたシステムの動作を説明する。尚、ここでのトラクタ１の作業は、耕耘作業であるとする。
【００６５】
図７は、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図であり、図８は、その動作を説明するためのフローチャートである。尚、図７は模式図であるため、カメラ部８及びカメラ支持部材１１が、トラクタ１のボンネット２より前方に配置されているかの様に描かれているが、本実施の形態では、カメラ部８及びカメラ支持部材１１は、図1で説明した通り、フロントガラス１０の取り付けフレームの上方に固定されている。
【００６６】
まず、作業者は、図７に示すように、カメラ部８は初期位置が、トラクタ１の車両中心線ＭＣ１（図７では、二点鎖線で表した）上に設定されているので、トラクタ１を誘導するべき軌跡（以下「誘導軌跡」という。）ＧＬ１の延長線上（図７では、破線で表した）に、発光部２０１の中心線がくるように、発光部２０１をトラクタ１に対向させて遠目標２００を載置する。図７の例では、車両中心線ＭＣ１と誘導軌跡ＧＬ１とは重なる。
【００６７】
また、作業者は、カメラ部８が撮像する画像において、一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像がカメラ視野の中央に来るようにするために、両端部に位置するカメラ位置センサ３１を、位置調整する。この位置は、作業の種類に応じて、カメラ支持部材１１に予め印が付されているので、その印を利用して、各カメラ位置センサ３１をスライドさせることにより簡単に実施できる。
【００６８】
尚、カメラ部８がトラクタ１の車両中心線ＭＣ１から左又は右にオフセットして搭載されている場合には、作業者は、カメラ部８の搭載位置に起因するオフセット量と同じ量だけ、発光部２０１の中心線を誘導軌跡ＧＬ１に対してオフセットした位置において、発光部２０１をトラクタ１に対向させて遠目標２００を載置する。
【００６９】
次に、作業者は、遠目標２００を構成する電源部２０３の点灯スイッチ２０３ａをＯＮして、発光部２０１の点滅動作を開始させる。今の場合、カメラ部８の撮像周期が約０．１秒であるとして、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを、一斉に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２を設定する。これにより、制御回路部２０２により制御され、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤは、一斉に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返す。
【００７０】
次に、作業者は、トラクタ１を運転して圃場Ｈに乗り入れ、図７に示すように、誘導軌跡ＧＬ１上に、前進方向が遠目標２００に対向するように位置づけた後、表示・操作部２５に設けられている自動スイッチ３０をＯＮして、自動走行制御装置２０を起動する。これにより、カメラ部８が撮像周期約０．１秒で遠目標２００の撮影を開始するとともに、カメラ制御部２１は、各部を初期化した後、遠目標検出処理を開始する。
【００７１】
次に、自動スイッチ３０をＯＮした時点からの動作を、図８を用いて更に説明する。
【００７２】
ステップＳ８０１は、自動スイッチ３０がＯＮされた旨の信号を読み込むステップであり、ステップＳ８０２へ進む。
【００７３】
ステップＳ８０２は、自動スイッチ３０がＯＮされたか否かを判断し、ＯＮされたと判断すれば、ステップＳ８０３へ進む。
【００７４】
ステップＳ８０３では、マイクロコンピュータ２３ａから所定の出力回路を介して、電磁クラッチ出力部３３からの出力により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）する。
【００７５】
ステップＳ８０４では、遠目標２００の画像を目標とした自動直進走行を実施するために、作業開始の一行程において、遠目標制御処理を行う。ステップＳ８０４の遠目標制御処理は、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦするまでは、継続する（ステップＳ８０５、Ｓ８０６参照）。
【００７６】
尚、遠目標制御処理については、遠目標検出処理として更に図９、図１０等を用いて後述する。
【００７７】
作業者は、トラクタ1が自動直進走行により、圃場Ｈの一方の端Ｈ１の手前まで来ると、トラクタ１を左回りに旋回させるために、一旦、自動スイッチ３０をＯＦＦすることにより、自動走行モードから手動走行モードに切り替える。
【００７８】
ステップＳ８０６で、自動スイッチ３０からＯＦＦ信号が入力されたと判断すると、ステップＳ８０７へ進み、電磁クラッチ２４ｃがＯＦＦされて、ステアリングハンドル５は、作業者によるハンドルの手動操作を受け付ける。これにより、トラクタ１は手動走行モードによって、左回りに１８０度旋回する。
【００７９】
ステップＳ８０８では、ステアリング切れ角センサ２４ｄが、作業者によるステアリングハンドル５の回転角度を検知し、ステップＳ８０９では、その検知データを利用して、トラクタ１の旋回方向を判定する。ここでは、旋回方向は、左回転であると判定されて、ステップＳ８１０へ進む。
【００８０】
ステップＳ８１０では、旋回方向の判定結果が左回転であれば、カメラ部８をカメラ支持部材１１の左端に移動させるための指令を、また、判定結果が右回転であれば、カメラ部８をカメラ支持部材１１の右端に移動させるための指令を、モータ回転方向切り替え出力部３２ｂからカメラ部８へ出力する。
【００８１】
更に、ステップＳ８１１では、モータ回転出力部３２ａからカメラ部８に対して回転指令を出力し、次に、ステップＳ８１３では、カメラ位置センサ３１からの出力信号（ステップＳ８１２参照）を利用して、予め位置調整をした設定位置までカメラ部８が移動したか否かを判定し、未だ、設定位置に達していないと判定すれば、ステップＳ８１１に戻って、カメラ部８への回転指令を継続し、設定位置に達したと判定すれば、ステップＳ８１４へ進み、カメラ部８の移動が完了する。
【００８２】
次に、ステップＳ８１５では、カメラ部８の移動が完了した後に、作業者による自動スイッチ３０からの入力信号を読み込み、ステップＳ８１６では、その信号がＯＮか否かを判定して、ＯＮであれば、ステップＳ８１７へ進み、電磁クラッチ２４ｃをＯＮ（作動）させて、ステップＳ８１８へ進む。
【００８３】
ステップＳ８１８では、一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像がカメラ視野の中央に来るように倣い走行制御処理を実行する。
【００８４】
尚、その後の行程における、処理については、実施の形態２で説明する。
【００８５】
この様に、本実施の形態では、作業開始の最初の一行程では、遠目標を画像認識することにより、自動直進走行を実行するために遠目標制御処理を実施し、その後、作業者が自動走行モードから手動走行モードに切り替えて、トラクタ１を１８０度旋回させて、次の工程を開始するために、再び、手動走行モードから自動走行モードに切り替えた場合は、遠目標制御処理ではなく、倣い走行制御処理を行うものである。
【００８６】
これにより、自動走行による作業に必要な遠目標の数量を低減出来、しかもその遠目標の設置にかかる手間も低減出来るという効果を発揮する。
【００８７】
更に、本実施の形態では、遠目標制御処理により、一行程が終了した後、倣い走行制御処理に切り替える前に、カメラ部８の位置を移動させておく構成としたことにより、カメラ部８の位置を自動で適切な位置に設定することが出来、従来の遠目標制御処理のみによる場合と、同等の画像による位置検出性能が得られる。
（ＩＩ）次に、本実施の形態に係るトラクタ１の自動走行制御システムにおいて実行する画像処理について、図８のステップＳ８０４で述べた遠目標制御処理を中心に要部の構成、及び動作について更に具体的に説明する。
【００８８】
上述したカメラ制御部（画像処理部）２１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シーケンサ等を有している。カメラ制御部２１は、記憶部２２に記憶されている遠目標検出プログラムや、一行程前の作業軌跡を検出するためのプログラム等に基づいて、遠目標検出処理や、倣い走行制御に必要な画像処理を実行することにより、カメラ部８から出力されるアナログの画像信号をデジタルの画像データにアナログ／デジタル変換処理した後、処理・演算して、得られた画像データにおける遠目標２００の位置又は、一行程前の作業軌跡を検出し、遠目標２００の位置情報又は、一行程前の作業軌跡の位置情報を車両制御部２３に供給する。
【００８９】
尚、カメラ部８は、ステレオカメラなどの複数の撮像素子を有し、それら複数の撮像素子の内の１つの撮像素子から得られる画像を処理対象とする場合も同様に本発明の一実施の形態である。
【００９０】
カメラ部８から得られる画像のうち、遠目標２００の検出処理が可能な範囲は、例えば、横５１２画素、縦４００画素である。一行程前の作業軌跡を検出処理可能な範囲もこれと同様、例えば、横５１２画素、縦４００画素である。また、カメラ部８の視野角は、例えば、横約２６°程度、縦約２０°程度である。
【００９１】
例えば、カメラ制御部２１がＣＰＵを有している場合、記憶部２２から遠目標検出プログラムが読み出されると、カメラ制御部２１に読み込まれ、カメラ制御部２１の動作を制御する。カメラ制御部２１は、遠目標検出プログラムが起動されると、遠目標検出プログラムの制御により、上記した遠目標検出処理を実行するのである。
【００９２】
記憶部２２は、ＲＡＭやＲＯＭ、あるいはフラッシュメモリ等の半導体メモリからなる。記憶部２２には、カメラ制御部２１が実行する遠目標検出プログラムや、一行程前の作業軌跡を検出するためのプログラム等、画像処理に必要なその他のプログラム、及び、カメラ制御部２１から供給されるフレームごとの画像データ等が記憶される。また、記憶部２２は、カメラ制御部２１が遠目標検出プログラム等の画像処理に必要なプログラムを実行する際に作業用として使用される。なお、記憶部２２に記憶される各種プログラムや一部のデータについては、カメラ制御部２１を構成するＣＰＵ等の内部に設けられたメモリに記憶されるよう構成しても良い。
【００９３】
車両制御部２３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、シーケンサ等を有している。車両制御部２３は、カメラ制御部２１から供給される、例えば、遠目標２００の位置情報に基づいて、走行制御機構２４を制御して、トラクタ１を遠目標２００に向けて走行制御する。なお、走行制御機構２４については、公知の機構を利用しても良い。表示・操作部２５は、例えば、液晶パネル、各種スイッチ、各種ボタンなどから構成され、作業者が自動走行制御装置２０を起動したり、各種設定をしたりする際に用いられる。
【００９４】
以上説明した自動走行制御装置２０が搭載されたトラクタ１は、図１及び図２に示す圃場Ｈ内において耕耘や播種や畝立てなどの作業行程を行うものである。
【００９５】
一方、上述した通り、遠目標２００は、図２（ａ）、図７に示すように、圃場Ｈ近傍の地面上に、正面を圃場Ｈ側に向けて載置されている。具体的には、圃場Ｈが図７に示す矩形状を呈しており、圃場Ｈを構成する矩形領域の一方の辺Ｈ２側からトラクタ１が作業行程を行う場合、例えば、遠目標２００は、圃場Ｈを構成する矩形領域の一方の端Ｈ１に接するとともに、トラクタ１が最初の作業行程を行う際の車両中心線ＭＣ１の延長線上に載置される。
【００９６】
制御回路部２０２は、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを所定の周期で点滅制御する。
【００９７】
尚、遠目標の発光部２０１には、ＬＥＤが、例えば、縦約３０ｃｍ、横約１０ｃｍの範囲に、２５行、８列、すなわち、２００個配置されているものとする。
【００９８】
この所定の周期は、カメラ部８の撮像周期と最大露光時間とを合計した時間以上であって、かつ、上記撮像周期の２倍の時間以下である範囲で予め設定した時間だけの点灯と、カメラ部８の撮像周期と最大露光時間とを合計した時間以上であって、かつ、上記撮像周期の２倍の時間以下である範囲で予め設定した時間だけの消灯とを繰り返す周期である。例えば、カメラ部８の撮像周期が約０．１秒である場合、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを、同時に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２を設定する。
【００９９】
上記した所定の周期を定めた理由について説明する。
【０１００】
本実施の形態では、コスト抑制の観点から、発光部２０１の点滅とカメラ部８の撮像の同期は行わず、遠目標２００及び自動走行制御装置２０は、それぞれ独立の動作タイミングで発光部２０１及びカメラ部８を制御する。上記したように、カメラ部８の撮像周期が約０．１秒である場合に、発光部２０１を、同時に、約０．１秒間の点灯と約０．１秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２が制御すると、例えば、カメラ部８の露光中に発光部２０１が点灯から消灯へ変化するとともに、次の０．１秒後のカメラ部８の露光中には発光部２０１が消灯から点灯へ変化する場合ある。このような場合には、カメラ部８から得られた画像中の発光部２０１に対応した部分の輝度は、どちらも中間的な明るさとなり、時間的な変化が生じない状況に陥るおそれがある。
【０１０１】
そこで、カメラ部８の露光中は、発光部２０１が連続して点灯している状態の画像か又は発光部２０１が連続して消灯している状態の画像のいずれかを確実に撮像できるようにするため、上記したように、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤを、同時に、約０．２秒間の点灯と約０．２秒間の消灯とを繰り返すように制御回路部２０２を設定するのである。また、撮像周期の２倍より長くなると、発光部２０１の位置を検出できる時間間隔が無用に長くなり、システムの性能を低下させる不都合が生じる。
【０１０２】
次に、上述したカメラ制御部２１により実行される遠目標検出処理を、図９及び図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０３】
ここで、発光部２０１を構成するすべてのＬＥＤの点滅とカメラ部８の撮像の同期は行わず、遠目標２００及び自動走行制御装置２０は、それぞれ独立の動作タイミングで発光部２０１及びカメラ部８を制御している。
【０１０４】
まず、カメラ制御部２１は、図９に示すステップＳ１の処理へ進み、カメラ部８から１フレーム分の画像信号が供給された否かを判断する。ステップＳ１の判断結果が「ＮＯ」の場合には、カメラ制御部２１は、同判断を繰り返す。一方、カメラ部８は、圃場Ｈ近傍の地面上に正面を圃場Ｈ側に向けて載置されている遠目標２００を撮像周期約０．１秒で撮影し、撮影した画像に対応した１フレーム分の画像信号をカメラ制御部２１に順次供給する。
【０１０５】
これにより、ステップＳ１の判断結果が「ＹＥＳ」となり、カメラ制御部２１は、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、カメラ制御部２１は、カメラ部８から供給された１フレーム分のアナログの画像信号をデジタルの画像データにアナログ／デジタル変換処理し、記憶部２２に記憶した後、ステップＳ３へ進む。この場合、縦３０ｃｍの発光部２０１の画像上での大きさは、１００ｍ先で２画素弱となる。しかし、実際の画像では、カメラ部８を構成する光学系の収差などの影響により発光部２０１の像は膨張し、１００ｍ以上先の遠目標２００を検出することが可能となる。
【０１０６】
ステップＳ３では、カメラ制御部２１は、第１のウィンドウ位置の設定処理を行った後、ステップＳ４へ進む。以下、第１のウィンドウ位置の設定処理について説明する。まず、カメラ部８で撮影され、カメラ制御部２１によりデジタル化された画像の一例を図１１及び図１２にそれぞれ示す。
【０１０７】
図１１は、現在より１つ前の撮像周期の際（すなわち、約０．１秒前）に撮影されデジタル化された画像（以下「前フレームの画像」という）の一例である。図１１では、略中央に遠目標２００が存在し、この遠目標２００を取り囲んで、検出処理を行う範囲であるウィンドウＷ-1が設定されている。ウィンドウＷ-1のサイズは、例えば、横約５６画素、縦約４０画素である。他の第１のウィンドウＷ0等のサイズも略同様である。
【０１０８】
これに対し、図１２は、図１１に示す画像の次の撮像周期の際（すなわち、約０．１秒後）に撮影されデジタル化された画像（以下「現フレームの画像」という）の一例である。
【０１０９】
トラクタ１は、前進走行する際に、圃場Ｈの表面状態等に応じて、その進行する向きや車体の傾きが変化するため、カメラ部８で撮像される画像も、前の撮像周期に撮影された画像と比べて、全体的に上下又は左右あるいはこれらの両方にずれていることが多い。図１２に示す現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0は、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1と同一位置、すなわち、１フレームの画像において、基準点ＢＰから同一の位置に設定したものである。しかし、トラクタ１が図１１に示す画像を撮影した位置から移動したために、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1内の遠目標２００の相対位置と、図１２に示す現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0内の遠目標２００の相対位置とは、異なっている。したがって、このような状態において、単純に図１１に示す画像と図１２に示す画像との差分を計算した場合、点滅する発光部２０１を正確に抽出することは困難となる。
【０１１０】
そこで、図１２に示す現フレームの画像の中から、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1に相当する画像部分を抽出する対応探索処理を行う。まず、図１２に示す現フレームの画像において、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1と同一の位置の周囲に、破線で示すような探索範囲ＳＡを設定する。探索範囲ＳＡは、例えば、撮像周期である約０．１秒間に想定されるトラクタ１の動きの速さと、カメラ制御部２１の計算処理能力等が考慮されて決定され、例えば、上下、左右にそれぞれ１０画素程度の範囲の探索を行う。
【０１１１】
この対応探索処理では、例えば、図１２に示す現フレームの画像の探索範囲ＳＡ内において、前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1との相関値が最大となる部分を求める手法などを用いる。この相関値としては、例えば、２フレーム分の画像の差の二乗和や絶対値和など、公知の手法により求められる値が適用可能である。カメラ制御部２１は、以上説明した手法を用いて、図１２に示す現フレームの画像の中から、図１１に示す前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1に相当する画像部分を抽出し、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0として設定し、その位置を記憶部２２に記憶する。この処理を行うことにより、遠目標２００を検出可能な視野範囲は、カメラ部８の画像全体に渡ってウィンドウを移動させて、広く確保することができるとともに、例えば、ウィンカーを点滅させた自動車などがカメラ部８の視野内の周辺部に入り込むような場合でも、その影響を受け難くすることができる。また、検出処理をウィンドウ内に限定することにより、処理時間の短縮にも大きく寄与することができる。
【０１１２】
ステップＳ４では、カメラ制御部２１は、第２のウィンドウ位置の設定処理を行った後、ステップＳ５へ進む。以下、第２のウィンドウ位置の設定処理について説明する。まず、ステップＳ３と同様に、カメラ部８で撮影され、カメラ制御部２１によりデジタル化された画像として、図示しない現在より２つ前の撮像周期の際（すなわち、約０．２秒前）に撮影されデジタル化された画像（以下「前々フレームの画像」という）がある。前々フレームの画像において、遠目標２００を取り囲んで、検出処理を行う範囲であるウィンドウＷ-2が設定されている。ウィンドウＷ-2のサイズは、ウィンドウＷ-1のサイズと同様である。トラクタ１は、前々フレームと現フレームの撮像の約０．２秒間に前進走行し、進行する向きや車体の傾きが変化するため、カメラ部８で撮像される画像も、全体的に上下又は左右あるいはこれらの両方にずれていることが多い。
【０１１３】
そこで、図１２に示す現フレームの画像の中から、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2に相当する画像部分を抽出する対応探索処理を行う。まず、ステップＳ３と同様に、図１２に示す現フレームの画像において、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2と同一の位置の周囲に、破線で示すような探索範囲ＳＡを設定する。探索範囲ＳＡは、ステップＳ３と同様に、例えば、上下、左右にそれぞれ１０画素程度の範囲の探索を行う。
【０１１４】
この対応探索処理では、例えば、図１２に示す現フレームの画像の探索範囲ＳＡ内において、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2との相関値が最大となる部分を求める手法などを用いる。この相関値としては、ステップＳ３と同様に、例えば、２フレーム分の画像の差の二乗和や絶対値和など、公知の手法により求められる値が適用可能である。カメラ制御部２１は、以上説明した手法を用いて、図１２に示す現フレームの画像の中から、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2に相当する画像部分を抽出し、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02として設定し、その位置を記憶部２２に記憶する。
【０１１５】
ステップＳ５では、カメラ制御部２１は、第１の遠方目標部候補画素抽出処理を行った後、ステップＳ６へ進む。以下、第１の遠方目標部候補画素抽出処理について説明する。図１３（ａ）の左及び中央に、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0及び前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1のそれぞれの一例を示す。この第１の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0と、前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1とを比較し、式（１）及び式（２）に示す条件をいずれも満たす画素を第１の遠方目標部候補画素として二値化して抽出する。
【０１１６】
Ｔｄｆ≦｜Ｐ0（ｉ，ｊ）一Ｐ-1（ｉ，ｊ）｜ ・・・式（１）
Ｔｂｒ≦Ｐ0（ｉ，ｊ）又はＴｂｒ≦Ｐ-1（ｉ，ｊ） ・・・式（２）
式（１）及び式（２）において、Ｐ0（ｉ，ｊ）は、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0内の各画素の輝度、Ｐ-1（ｉ，ｊ）は、前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1内の各画素の輝度、Ｔｄｆは、輝度差に関する第１の閾値、Ｔｂｒは、輝度に関する第２の閾値である。例えば、画像が２５６階調でデジタル化されている場合では、Ｔｄｆは３６程度、Ｔｂｒは１６０程度の値である。
【０１１７】
すなわち、この第１の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像と前フレームの画像との間において、輝度差が第１の閾値Ｔｄｆ以上に大きく、かつ、いずれかの画像において第２の閾値Ｔｂｒ以上に輝度が大きい画素について、遠目標２００である可能性が高い候補画素、すなわち、第１の遠方目標部候補画素として、二値化して抽出するのである。
【０１１８】
ここで、図１３（ｂ）の左に、第１の遠方目標部候補画素の一例を示す。図１３（ｂ）の左の例は、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0及び前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1では、いずれも発光部２０１が点灯状態であったため、発光部２０１の部分に輝度差がなく、第１の遠方目標部候補画素として抽出されなかったことを示している。
【０１１９】
一方、例えば、遠目標２００の背景にある木々の枝葉が風によって揺れた場合や、ステップＳ３の対応探索処理において前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1に相当する画像部分を抽出する際に、ウィンドウＷ-1の位置に誤差や残差が発生して位置ずれが生じた場合などには、第１の遠方目標部候補画素として誤抽出が発生する場合もある。図１３（ｂ）の左の例において、上部に示した白色部分は、上記した遠目標２００以外のノイズ的に誤抽出された画素の例を示している。
【０１２０】
ステップＳ６では、カメラ制御部２１は、第２の遠方目標部候補画素抽出処理を行った後、ステップＳ７へ進む。以下、第２の遠方目標部候補画素抽出処理について説明する。図１３（ａ）の右に、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2の一例を示す。この第２の遠方目標部候補画素抽出処理では、図示しない現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02と、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2とを比較し、式（３）及び式（４）に示す条件をいずれも満たす画素を第２の遠方目標部候補画素として二値化して抽出する。ここで、ウィンドウの位置は、遠目標２００の検出処理の後に、発光部２０１の部分がウィンドウの中心になるように、ウィンドウの位置を再設定するので、ウィンドウＷ-1とウィンドウＷ-2は、概ね同じ位置となり、このため、現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0と第２のウィンドウＷ02も、概ね同じ位置となる。
【０１２１】
Ｔｄｆ≦｜Ｐ0（ｉ，ｊ）一Ｐ-2（ｉ，ｊ）｜ ・・・式（３）
Ｔｂｒ≦Ｐ0（ｉ，ｊ）又はＴｂｒ≦Ｐ-2（ｉ，ｊ） ・・・式（４）
式（３）及び式（４）において、Ｐ0（ｉ，ｊ）は、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02内の各画素の輝度、Ｐ-2（ｉ，ｊ）は、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2内の各画素の輝度、Ｔｄｆは、輝度差に関する第１の閾値、Ｔｂｒは、輝度に関する第２の閾値である。
【０１２２】
この第２の遠方目標部候補画素抽出処理を行うのは以下に示す理由による。すなわち、本実施の形態では、発光部２０１の点灯時間及び消灯時間は、カメラ部８の撮像周期の約２倍に設定されている。したがって、現フレームの画像及び前フレームの画像は、いずれも点灯状態にある発光部２０１を撮影したものであったり、逆にいずれも消灯状態にある発光部２０１を撮影したものであったりする場合がある。このため、上記した現フレームの画像における第１のウィンドウＷ0及び前フレームの画像におけるウィンドウＷ-1との差分処理によって抽出された第１の遠方目標部候補画素では、目標とする遠目標２００が抽出されない場合がある。そこで、この第２の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02及び前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2に対して、上記した式（３）及び式（４）に示す条件を適用して差分処理を行うことにより、第２の遠方目標部候補画素を抽出するのである。
【０１２３】
すなわち、この第２の遠方目標部候補画素抽出処理では、現フレームの画像と前々フレームの画像との間において、輝度差が第１の閾値Ｔｄｆ以上に大きく、かつ、いずれかの画像において第２の閾値Ｔｂｒ以上に輝度が大きい画素について、遠目標２００である可能性が高い候補画素、すなわち、第２の遠方目標部候補画素として、二値化して抽出するのである。
【０１２４】
ここで、図１３（ｂ）の右に、第２の遠方目標部候補画素の一例を示す。図１３（ｂ）の右の例は、現フレームの画像における第２のウィンドウＷ02では発光部２０１が点灯状態であるが、前々フレームの画像におけるウィンドウＷ-2では発光部２０１が消灯状態である。したがって、発光部２０１の部分に輝度差があり、第２の遠方目標部候補画素として抽出されたことを示している。なお、図１３（ｂ）の右の例において、上部に示した白色部分は、図１３（ｂ）の左の例と同様に、上記した遠目標２００以外のノイズ的に誤抽出された画素の例を示している。
【０１２５】
ステップＳ７では、カメラ制御部２１は、統合処理を行った後、ステップＳ８へ進む。以下、統合処理について説明する。この統合処理では、ステップＳ５の処理で得られた第１の遠方目標部候補画素と、ステップＳ６の処理で得られた第２の遠方目標部候補画素とについて、論理和条件に基づいて、統合化することにより、１個の画像データを生成する。ここで、図１３（ｃ）に、図１３（ｂ）の左に示す第１の遠方目標部候補画素の一例と、図１３（ｂ）の右に示す第２の遠方目標部候補画素の一例とを統合した結果の一例を示す。このように、遠方目標部候補画素を１つに統合することで、後述するステップＳ８以降の処理を簡素化することができる。
【０１２６】
ステップＳ８では、カメラ制御部２１は、グループ化・評価処理を行った後、図１０に示すステップＳ９へ進む。以下、グループ化・評価処理について説明する。ステップＳ７に示す統合処理で抽出された遠方目標部候補画素の画像データには、ノイズなどに起因する画素も含まれるので、それらの画素を除去する必要がある。抽出された遠方目標部候補画素の画像データを構成する各画素は二値化されており、これらの画素を互いに隣接する、例えば、ある画素が遠方目標部候補画素であれば、その画像上で、上下、左右の４方向に隣接する画素を調べ、それらを遠方目標部候補画素であれば、同じグループとしてグループ化して、画素グループを生成する。次に、各画素グループに対して、面積、アスペクト比、中心座標などを算出する。次に、面積が所定の閾値より小さい又はアスペクト比が所定の閾値より極端に大きい画素グループは、ノイズ等と見なして除去する。また、除去されずに残った画素グループの中であっても、不自然な突起などを含む場合は、当該突起などを除去して整形する。このように、個々の遠方目標部候補画素を画素グループにまとめることで、面積や縦横比などの新たな特徴量を抽出することが可能となり、さらに、これらの特徴量を評価して、ノイズ等との判別が可能となる効果がある。
【０１２７】
ステップＳ９では、カメラ制御部２１は、時間的追跡処理を行った後、ステップＳ１０へ進む。以下、時間的追跡処理について説明する。今回の現フレームの画像に関する処理以前に既にカメラ部８から供給され、上記したステップＳ１〜Ｓ８の処理が施されて抽出され、記憶部２２に記憶されている画素グループを登録グループと呼ぶ。この時間的追跡処理では、現フレームの画像に関する上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理により抽出された複数の画素グループと、上記記憶部に記憶され読み出された複数の登録グループとについて、それぞれの対応関係を求め、時間的な追跡処理を行う。
【０１２８】
この対応関係の探索では、まず、各画素グループの面積、縦横比、中心座標などのパラメータの類似度を評価し、類似度が所定の閾値以上であって、かつ、最大値をとる組み合わせを、対応する画素グループと判定する。次に、現フレームの画像に関する上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理により抽出された複数の画素グループのパラメータにより、記憶部２２に記憶されている登録グループのパラメータを更新する。また、現フレームの画像に関する上記ステップＳ１〜Ｓ８の処理により抽出された複数の画素グループのうち、登録グループとの対応関係が取れなかった画素グループは、新しい登録グループとして記憶部２２に追加する。このように、時間的追跡処理を行うことにより、後述するステップ１０でのパラメータ算出処理が可能となる。
【０１２９】
ステップＳ１０では、カメラ制御部２１は、パラメータ算出処理を行った後、ステップＳ１１へ進む。以下、パラメータ算出処理について説明する。このパラメータ算出処理では、カメラ制御部２１は、記憶部２２に記憶されている各登録グループを構成する各画素について、現フレームの画像における輝度の平均値（以下「現輝度平均値」という。）と、前フレームの画像における輝度の平均値（以下「前輝度平均値」という。）とをそれぞれ計算した後、現輝度平均値から前輝度平均値を減算した値（以下「輝度差」という。）を記憶部２２に記憶する。上記輝度差が正の値である場合には、発光部２０１は明るくなった、すなわち“点灯”であると認定できる一方、上記輝度差が負の値である場合には、発光部２０１は暗くなった、すなわち“消灯”であると認定できる。
【０１３０】
そして、上記輝度差の値を、例えば、過去５回から１０回の点滅サイクル分、すなわち、例えば、発光部２０１の点滅サイクルが約０．４秒である場合、２秒〜４秒間分を記憶部２２に記憶する。次に、カメラ制御部２１は、記憶部２２に記憶されている各フレームの画像ごとの上記輝度差の値から、“明るくなる”と“暗くなる”の時間間隔を解析し、周期的に点滅しているか否かについて認定するとともに、その点滅周期について算出する。
【０１３１】
次に、カメラ制御部２１は、各登録グループについて、設定されたウィンドウＷ上における中心座標の値を、例えば、過去１０回から２０回分の処理について記憶部２２に記憶するとともに、その間の中心座標のばらつき度合いとして、標準偏差（分散）の値を計算した後、記憶部２２に記憶する。
【０１３２】
ステップＳ１１では、カメラ制御部２１は、遠方目標部判定処理を行った後、ステップＳ１２へ進む。以下、遠方目標部判定処理について説明する。上記したステップＳ７に示す統合処理で抽出された遠方目標部候補画素の画像データには、図１３（ｃ）に示すように、遠目標２００の画素の他にノイズ的な画素も含まれるため、抽出された登録グループの中には、ノイズ的な要因による登録グループも存在する。
【０１３３】
まず、遠目標２００の背景にある木々の枝葉などが風に揺れること等によって発生する画像の時間的な明暗変化は、周期的となる場合がある。しかし、このような周期的な明暗変化を示す画素は、固定された遠目標２００と比較して、検出される位置のばらつき度合いが大きくなる傾向があり、上記した中心座標の標準偏差の値が大きくなる傾向を示すので、上記標準偏差が所定の閾値を超える場合は、この指標によって登録グループから判別・除外される。
【０１３４】
次に、トラクタ１は、前進走行する際に、圃場Ｈの表面状態等に応じて、その進行する向きや車体の傾きが変化するため、カメラ部８で撮像される画像も、前の撮像周期に撮影された画像と比べて、全体的に上下又は左右あるいはこれらの両方にずれていることが多い。したがって、上記したように、ステップＳ３及び４において、第１及び第２のウィンドウ位置設定処理を行うが、この際のウィンドウ設定位置の誤差や残差に起因して、抽出された登録グループの中には、ノイズ的な要因による登録グループも存在する。しかし、このような要因によるノイズ的な画素は、周期的な明暗変化とはなり難い傾向にある。このため、検出された点滅周期の値が、遠目標２００を構成する発光部２０１の点滅周期と大きく異なる場合、又は、その周期性の強さが所定の閾値以下の場合は、この周期性の指標によって登録グループから判別・除外される。
【０１３５】
さらに、残った登録グループについて、中心座標の標準偏差の値、点滅周期と周期性の強さの値、さらに、各登録グループの面積、縦横比、検出された回数などを、遠目標２００らしさの評価として評点化して積算し、その値が所定の閾値以上であって、かつ、最大となった登録グループを、遠目標２００であると判定する。
【０１３６】
ステップＳ１２では、カメラ制御部２１は、制御データ出力処理を行った後、ステップＳ１３へ進む。以下、制御データ出力処理について説明する。この制御データ出力処理では、カメラ制御部２１は、ステップＳ１１の処理で遠目標２００であると判定された登録グループについては、図１４に示すような画像全体における左右方向の中心座標ｉｃｌと、予め計測されているトラクタ１の正面方向の画像全体における座標値ｉｖとを比較し、式（５）に基づいて、トラクタ１と遠目標２００の方向とのずれ角度θ１を算出した後、車両制御部２３に供給する。
【０１３７】
θ１＝ｔａｎ-1（（ｉｃｌ−ｉｖ）×ＰＷＨ） ・・・式（５）
式（５）において、ｉｃｌは、遠目標２００の登録グループの中心点の画像上のｉ座標、ｉｖは、トラクタ１の正面方向のｉ座標、ＰＷＨは１画素当りの視野角である。なお、ｉｖの値が予め計測して入力して車両制御部２３を構成する記憶部に記憶されていること、または、トラクタ１に対してカメラ部８が正確に正面を向いて設置されていることのいずれかが前提である。
【０１３８】
これにより、車両制御部２３は、トラクタ１と遠目標２００の方向とのずれ角度θ１と、トラクタ１の速度に基づいて、誘導軌跡ＧＬ１に対するトラクタ１のオフセット量（横方向のずれ量）を求める。これら算出したずれ角度θ１とオフセット量から自動走行制御に必要な操舵角を決めることにより、トラクタ１を遠目標２００の方向に向けて直進走行させる。
【０１３９】
ステップＳ１３では、カメラ制御部２１は、遠方目標部接近検出処理を行った後、ステップＳ１４へ進む。以下、遠方目標部接近検出処理について説明する。本実施の形態では、カメラ制御部２１は、遠方目標部検出処理に先立って、ステレオ画像処理等を行って距離画像を生成しても良い。この場合、検出された遠目標２００を構成する発光部２０１の部分の距離画像データを抽出し、トラクタ１から遠目標２００までの距離を算出する。あるいは、遠目標２００と判定された画像グループの大きさが閾値以上となったことにより、遠目標２００までの距離が接近したと判定する方法も可能である。そして、トラクタ１が予め設定した距離まで接近した場合には、カメラ制御部２１は、その旨をトラクタ１側に送信し、トラクタ１において警報を鳴らすなどして運転者に注意喚起を行っても良い。なお、この遠方目標部接近検出処理は、任意に行う。
【０１４０】
ステップＳ１４では、カメラ制御部２１は、登録グループの重複評価・統合処理を行った後、ステップＳ１５へ進む。以下、登録グループの重複評価・統合処理について説明する。上記したステップＳ９に示す時間的追跡処理において、検出対象の遠目標２００の画像に基づいて生成された本来の画素グループに外乱などが加わってパラメータが変動した場合、当該画素グループが、これまで追跡され、記憶部２２に登録されている登録グループとは異なる別の画素グループであると判断されてしまう場合がある。この結果、当該遠目標２００が新しい画素グループであるとして記憶部２２に登録され、遠目標２００の登録グループが記憶部２２に重複して存在する事態が発生する場合がある。
【０１４１】
このような事態が発生した場合、次フレーム以降についての上記ステップＳ９に示す時間的追跡処理において、遠目標２００の画像に基づいて生成されたある１個の画素グループを、複数の異なる登録グループがいずれも自己に対応する画素グループと判定することになり、正しい時間的追跡処理が行われない事態が発生するおそれがある。
【０１４２】
そこで、この登録グループの重複評価・統合処理では、カメラ制御部２１は、既に記憶部２２に登録されている複数の登録グループについて、各パラメータを相互に比較する。そして、類似性が高く、同一の対象物を追跡していると判断される複数の登録グループが存在する場合には、そのような複数の登録グループを１個の登録グループに統合する処理を定期的に実行する。
【０１４３】
ステップＳ１５では、カメラ制御部２１は、現フレームのウィンドウ内画像更新処理を行った後、ステップＳ１６へ進む。以下、現フレームのウィンドウ内画像更新処理について説明する。現フレームのウィンドウ内画像更新処理では、カメラ制御部２１は、検出された遠目標２００の登録グループの画像上の中心座標が、第１及び第２のウィンドウＷ0及びＷ02の中心になるように、第１及び第２のウィンドウＷ0及びＷ02の位置を再設定し、現フレームでの第１のウィンドウＷ0として記憶部２２に再度記憶する。上記第１及び第２のウィンドウＷ0及びＷ02は、例えば、横５６画素、縦４０画素として設定する。
【０１４４】
ステップＳ１６では、カメラ制御部２１は、ウィンドウ対応露光時間制御処理を行った後、現フレームに関する一連の処理を終了し、次フレームの撮像や画像処理を実行するために、図９に示すステップＳ１へ戻る。以下、ウィンドウ対応露光時間制御処理について説明する。このウィンドウ対応露光時間制御処理では、設定されているウィンドウＷを対象とし、当該ウィンドウＷの範囲内の輝度分布が遠目標２００の検出に最適化されるように、カメラ部８の露光時間等の制御を行う。
【０１４５】
すなわち、例えば、画像全体を対象としてカメラ部８の露光時間を制御した場合には、画像全体の中で遠目標２００とその周辺が明るく、輝度が比較的高い場合は、遠目標２００を含む領域の輝度が飽和してしまい、当該領域に設置されている遠目標２００を検出することはできない。一方、設定されているウィンドウＷを対象とし、当該ウィンドウＷの範囲内の輝度分布が遠目標２００の検出に最適化されるように、カメラ部８の露光時間の制御を行った場合には、画像全体に比して明るい領域に遠目標２００が設定されていても、当該遠目標２００を検出することができるのである。露光時間等の撮像の感度制御は、例えば、ウィンドウ内の全画素の輝度をヒストグラム化し、暗い部分と明るい部分の面積が等しくなるように制御を行う。
【０１４６】
このように、本発明の実施の形態によれば、比較的安価で発光効率が高く、輪郭形状及び発光部全体の大きさを任意に構成し易いＬＥＤを多数配置した発光部２０１を備えた遠目標２００を設置し、発光部２０１の点滅を撮像するカメラ部８の調節・設定に特徴を持たせ、さらにカメラ制御部２１における画像処理に特徴的な差分処理や判断処理を持たせている。
【０１４７】
したがって、本発明の実施の形態によれば、天候や時間による太陽光の方向などの屋外環境の変化へ対応することができるとともに、各種の反射光や木漏れ日などのノイズへも対応することができる。また、１００ｍ以上の距離範囲で安定的に目標を認識することができるとともに、装置の小型化・低コスト化などを図ることができる。
【０１４８】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８と発光部２０１点滅の同期化を省略しているため、カメラ部８の撮像中に発光部２０１が点灯から消灯又は、消灯から点灯となり、撮像される発光部２０１の画像は、点灯と消灯の中間的な輝度になる状態が発生し得る。発光部２０１の点灯と消灯の時間が、カメラ部８の撮像周期と同じと仮定すると、カメラ部８で撮像される画像は、連続して点灯から消灯又は、消灯から点灯の状態となり、発光部２０１の画像は中間的な輝度の状態が続いて、輝度の時間的な変化が小さくなり、点滅する発光部２０１の検出が困難になる状況となる。
【０１４９】
そこで、本発明の実施の形態によれば、発光部２０１は、カメラ部８の撮像周期と最大露光時間を合計した時間以上であって、かつ、撮像周期の２倍の時間以下である範囲の時間の点灯と、この範囲の時間の消灯とを繰り返すように設定している。これにより、あるフレームではカメラ部８の撮像中に発光部２０１が点灯から消灯又は、消灯から点灯となっても、次のフレームでは確実に露光時間中はずっと点灯又は、ずっと消灯の状態となり、発光部２０１の画像の輝度の変化を最大化し、発光部２０１の検出性能を向上させることができる。
【０１５０】
この点、発光部２０１の点灯時間又は消灯時間を長くすれば、容易にカメラ部８の画像はずっと点灯又はずっと消灯の状態となるが、本発明の実施の形態では、点灯から消灯又は、消灯から点灯の変化によって発光部２０１を検出するので、発光部２０１を検出できる機会が減少し、システム本来の機能を低下させることとなる。
【０１５１】
本発明の実施の形態における、「カメラ部８の撮像周期と最大露光時間を合計した時間以上であって、かつ、撮像周期の２倍の時間以下である範囲の時間」は、確実に露光時間中はずっと点灯又は、ずっと消灯の状態が得られ、かつ、最少の時間であり、システム本来の機能を最大化する設定である。また、多くの場合にカメラ部８の最大露光時間は、撮像周期とほぼ一致するので、発光部２０１は撮像周期の２倍以下の点灯時間と、同様に撮像周期の２倍以下の消灯時間を繰り返す設定となる。
【０１５２】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ制御部２１は、前フレームの画像全体の中において、遠目標２００の位置検出を行う範囲として設定されたウィンドウＷに相当する画像部分を、現フレームの画像全体の中から探索し、探索された画像部分を現フレームの画像における第１のウィンドウとして設定し、前々フレームの画像全体の中に設定されたウィンドウに相当する画像部分を、現フレームの画像全体の中から探索し、探索された画像部分を現フレームの画像における第２のウィンドウとして設定している。そして、第１及び第２のウィンドウに基づいて、第１及び第２の遠方目標部候補画素を抽出している。したがって、移動速度が速く、フレーム毎に撮像される画像が上下、左右に大きく変化するような状況においても、相当する画像が探索されるので、本システムを適用することができる。
【０１５３】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８で撮像した現フレームの画像と前フレームの画像において、対応する画素の輝度差の絶対値が第１の閾値以上であって、かつ、いずれかの画素の輝度が第２の閾値以上である場合に、その画素を遠目標２００の候補画素として抽出している。したがって、点滅する発光部２０１に対し、画像上での輝度の特徴を的確に検出することができる。
【０１５４】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８で撮像した現フレームの画像と前フレームの画像との差分処理に加え、現フレームの画像と前々フレームの画像との差分処理も行っている。上記したように、発光部２０１をカメラ部８の撮像周期及び最大露光時間の合計時間以上の点灯と、この合計時間以上の消灯とを繰り返すように設定した場合、現フレームでは発光部２０１の点灯又は消灯の画像が得られても、前フレームも同じく点灯又は、消灯の画像であったり、逆に、点灯から消灯又は、消灯から点灯の状態の画像となる場合がある。しかし、前々フレームは確実に現フレームとは逆の消灯又は点灯の画像となり、発光部２０１の検出が可能となる。
【０１５５】
また、本発明の実施の形態によれば、画像部分の輝度の変化量を、過去の数秒間に渡って記憶し、この変化量を解析して点滅の周期性とその時間間隔を検出し、周期性が高く、かつ時間間隔が設定した遠目標２００の点灯、消灯の時間間隔と一致する場合に、その画素グループが検出対象の遠目標２００の可能性が高いと判断している。したがって、ノイズ的な要因によって誤抽出した画素グループを取り除くことができる。
【０１５６】
また、本発明の実施の形態によれば、抽出された画素グループのウィンドウにおける位置を過去の数秒間に渡って記憶し、この位置の上下・左右方向の座標値の時間的な変化量の標準偏差を算出し、標準偏差が小さい場合には、遠目標２００の可能性が高いと判断している。したがって、この場合も、ノイズ的な要因によって誤抽出した画素グループを取り除くことができる。
【０１５７】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８は、トラクタ１の前方正面の方向と精確に平行に調整されているか又は、カメラ部８の画像において、トラクタ１の前方正面の方向の位置が精確に検出されている必要がある。このように構成することにより、カメラ部８は、図１５に示すように、トラクタ１のボンネット２などに設置される車体マーカー２ａが写るようにカメラ部８を設置し、予め用意された、図１８に示すような形状パターン１８０を使って、パターンマッチングの手法により、カメラ部８の画像からその位置を検出し、トラクタ１の前方正面の方向の位置を自動的に検出することができる。
【０１５８】
また、本発明の実施の形態によれば、カメラ部８の露光時間、絞り、画像信号のアンプゲインなどの感度調節は、カメラ部８の画像中に部分的に設定されているウィンドウＷ内の画像の輝度分布に基づいて設定されている。カメラ部８による撮像は、背景となる部分の明るさに対し、発光部２０１の点滅による明暗変化が最大となるように、カメラ部８の感度調節を行うことが重要である。一般のカメラのように画像全体で感度調節すると、遠方にあって小さい発光部２０１の画像では、その部分が最適化されない場合がある。そこで、発光部２０１の検出処理を行う範囲であるウィンドウＷ内の画像に対して、感度調節を行うことにより、発光部２０１の検出性能が向上する。
【０１５９】
ここで、実験結果の一例を示す。移動車両としてトラクタ１を用いるとともに、このトラクタ１に自動走行制御装置２０を搭載し、日中の屋外にて遠方に設置された点滅する遠目標２００を検出し、トラクタ１を遠目標２００に向かって走行制御した。
トラクタ１の前部にカメラ部８を搭載するとともに、トラクタ１の後側には畝立機を装着し、遠目標２００に向う自動走行制御を行った。この時の遠目標２００の位置及び形成された畝の位置の計測結果を図１７に示す。
【０１６０】
ここで、畝の位置は実験者が目測で畝のほぼ中央に反射プリズムを合わせながら持って歩き、その時の反射プリズムの位置を自動追尾型レーザー式測位装置で計測したものである。遠目標２００の位置も反射プリズムと自動追尾型レーザー式測位装置による同様の計測である。
【０１６１】
計測の精度は、自動追尾型レーザー式測位装置の単体としては±１ｃｍ程度であるが、畝の位置については、目測によるばらつきや歩行に伴う反射プリズムの揺れなどの要因が加わる。図１９に示す畝の位置の横方向の細かい変動は、主に歩行に伴う揺れによるもので、実際の畝は、もっと滑らかである。
【０１６２】
図１９において、遠目標２００に対して畝はほぼ±３０ｍｍ以内の偏位で形成されており、良好な遠目標２００に向かう直進誘導が行われたことが分かる。この±３０ｍｍの偏位には、畝位置計測時の実験者の歩行に伴う反射プリズムの揺れなどを含むものであり、直進誘導の精度は実用的に十分なものと考えられる。
【０１６３】
トラクタは、装着する作業機や圃場の状態などによって直進性が変化するので、直線的な作業を行うには、運転者は熟練と頻繁な操舵修正が必要であるが、本システムにより未熟練者でも高い精度の作業を可能とし、同時に自動化による運転者の負担軽減を実現することができる。また、目標とする位置に遠目標２００を載置するという、簡便で直観的に分り易い操作方法であるといえる。
【０１６４】
遠目標２００を検出するためには、遠目標２００の背景となる部分の明るさに対して、遠目標２００の明るさが十分にある必要がある。背景の明るさはその種類や日照条件などで変化する一方、遠目標２００の明るさは距離の二乗に反比例して暗くなる。このため、遠目標２００を検出可能な距離を一概に特定することはできない。本システムは、曇天の目中にて４００ｍ以上遠方の遠目標２００を検出して誘導走行することにも成功している。
（ＩＩＩ）次に、ステップＳ８１８（図８参照）で述べた倣い走行制御処理について更に説明する。
【０１６５】
本実施の形態１では、最初の一行程が終わって、次の行程を実施する場合、カメラ部８を、トラクタ１の旋回方向に応じて、トラクタ１の右端又は左端であって、車両中心線ＭＣ１と平行な線上に移動させることにより、カメラ部８が撮像する画像において、一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像がカメラ視野の中央で撮像出来る様に構成されている。これにより、トラクタ１が倣い走行モードで自動走行する際に、カメラ部８により実際に撮像される一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬの画像データから、その軌跡の位置情報を得て、その軌跡に倣って平行に走行する様に自動制御する。
【０１６６】
例えば、図７に示す様に圃場Ｈの一方の辺Ｈ２が直線の場合、軌跡の画像を２値化し、その２値化された画像を直線近似し、その直線近似により得られた線分を倣い基準線として、カメラ画像（フレーム）の中央位置における縦の仮想線とのなす角度φ等を算出して、車両制御部２３に供給する。車両制御部２３は、算出されたなす角度φ等の情報に基づいて、上述した遠目標制御処理の場合と同様に、倣い走行制御に必要な操舵角を算出して走行制御機構２４を制御する。これにより、トラクタ１を一行程前の耕耘作業軌跡ＫＬに沿って自動走行させることが出来る。
（実施の形態２）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０１６７】
上記実施の形態１では、自動走行制御システムにおけるステップＳ８１８の後の処理について特に言及しなかったが、本実施の形態では、ステップＳ８１８の後の処理について図２０を参照しながら説明する。
【０１６８】
尚、本実施の形態は、カメラ部８の位置が固定された構成である点を除いて、上記実施の形態１の構成と基本的に同じである。カメラ部８の位置が固定された構成における画像処理については、図４３を用いて後述する。
【０１６９】
図２０は、本実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２０において、図８と基本的に同じステップには同じ符号を付してその説明を省略する。尚、本実施の形態の自動走行制御システムでは、上記の通り、カメラ部８の位置が固定された構成であるので、図８に示したステップＳ８０１〜Ｓ８１８の内、ステップＳ８０８〜Ｓ８１４を除いてある。
【０１７０】
図２０に示す様に、遠目標制御処理により最初の一行程が終わり（ステップＳ８０１〜Ｓ８０４）、トラクタ１を旋回させるために、作業者が自動走行モードから手動走行モードに切り替えて、トラクタ１を旋回させた後、再び、自動走行モードに切り替えたことにより（ステップＳ８０５〜Ｓ８０７、Ｓ８１５〜Ｓ８１７）、ステップＳ８１８で、上述した倣い走行制御処理が行われる。
【０１７１】
ステップＳ２０１は、自動スイッチ３０がＯＮされた旨の信号を読み込むステップであり、ステップＳ２０２へ進み、自動スイッチ３０がＯＮされたか否かを判断し、ＯＮされたと判断すれば、ステップＳ２０３へ進む。
【０１７２】
ステップＳ２０３では、倣い走行制御処理が中断されて、ステップＳ２０４へ進み、自動走行モードから手動走行モードに切り替わり、ステップＳ８１５に戻る。
【０１７３】
これにより、作業者はステアリングハンドル５を回転させてトラクタ１を旋回させ、旋回が完了した後、再び、自動スイッチ３０をＯＮすると、ステップＳ８１７を経て、倣い走行制御処理を実行する（ステップＳ８１８）。
【０１７４】
以下、その後の行程においても、上記と同様に倣い走行制御処理を実行する。
【０１７５】
以上のように、本実施の形態によれば、一旦、倣い走行制御処理に移行した後は、手動走行モードに切り替わったときは、倣い走行制御処理を中断し、その後、手動走行モードから自動走行モードに切り替えられたときは、倣い走行制御処理を開始する。
【０１７６】
これにより、確実に倣い走行制御処理を繰り返すことが出来き、誤動作を防止出来る。
【０１７７】
次に、上記構成とは別の構成例について説明する。即ち、図２０では、カメラ部８の位置が固定されている場合について説明したが、これに限らず例えば、実施の形態１で述べた様に、カメラ部８の位置が移動する構成としても良い。具体的には、図２１に示す様に、ステップＳ８０８〜Ｓ８１４（図８参照）の処理を含む「カメラ移動処理」を実行するためのステップＳ２１５をステップＳ８１５の直前に配置した。この場合、上述したステップＳ２０４の処理が完了した後は、上記の追加された「カメラ移動処理」のステップＳ２１５の前に戻る。これにより、倣い走行制御処理に移行する度に、カメラ部８を、一行程前の作業軌跡を画像認識するためにより適切な位置に自動的に移動できるので、画像検出性能が向上する。また、上記構成により、作業者が自動モードを解除した後、ステアリング切れ角を検出して、旋回方向を判定し、その判定結果に応じてカメラ部８を移動させるので、誤動作がなくなる。
（実施の形態３）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０１７８】
本実施の形態は、最初の一行程が完了した後、それ以降の作業工程においては、一旦、遠目標検出を行って、その結果に応じて遠目標制御処理を実行するか倣い走行制御処理を実行するかを判定するステップを含む点を除いて、上記実施の形態１の構成と基本的に同じであるので、相違点を中心に説明する。
【０１７９】
図２２は、本実施の形態における自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２２において、図８と基本的に同じステップには同じ符号を付してその説明を省略し、ステップＳ８０１〜Ｓ８１４は同じであるので図示も省略した。
【０１８０】
まず最初に、遠目標制御処理により最初の一行程が終わり（ステップＳ８０１〜Ｓ８０４）、トラクタ１を旋回させるために、作業者が自動走行モードから手動走行モードに切り替えて、トラクタ１を旋回させた後（ステップＳ８０５〜Ｓ８１４）、再び、作業者が自動走行モードに切り替えたことにより（ステップＳ８１５）、ステップＳ８１６で、自動スイッチ３０がＯＮされたと判定して、ステップＳ３０１へ進む。
【０１８１】
ステップＳ３０１では、カメラ部８の位置が中央であるか否かを判定し、中央位置になければ、ステップＳ３０２へ進んで、カメラ部８を中央位置に移動させてステップＳ３０３へ進む。中央位置にあれば、ステップＳ３０２を経由せずにステップＳ３０３へ進む。
【０１８２】
ステップＳ３０３では、中央位置にあるカメラ部８により得られた画像データに基づいて、遠目標の有無を検出し、その検出結果をステップＳ３０４に送り、遠目標が検出されたと判定した場合は、ステップＳ３０５へ進み、検出されないと判定した場合は、ステップＳ３０９へ進む。
【０１８３】
ステップＳ３０５では、電磁クラッチ出力部３３からの出力により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）し、ステアリングハンドル５が手動モードから自動モードに切り替わり、ステップＳ３０６へ進み、ステップＳ８０４と同様の遠目標制御処理を実行する。
【０１８４】
ステップＳ３０６の処理は、上記と同様に、自動スイッチ３０がＯＦＦされるまで繰り返され、ＯＦＦされたと判定されると（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）、上記ステップＳ８０７と同様の処理を実行するステップＳ３０９を経由して、ステップＳ８１５へ戻る。
【０１８５】
一方、ステップＳ３１０では、ステップＳ３０３において遠目標が検出されないと判定されたため、倣い走行制御を実行するための前準備として、トラクタ１の旋回方向の判定結果に基づいて、カメラ部８の位置を移動させた後、ステップＳ３１１へ進む。尚、ステップＳ３１０は、図８にて説明したステップＳ８０８〜ステップＳ８１４の処理を含むものである。
【０１８６】
ステップＳ３１１では、電磁クラッチ出力部３３からの出力により、電磁クラッチ２４ｃがＯＮ（作動）し、ステアリングハンドル５が手動モードから自動モードに切り替わり、ステップＳ３１２へ進み、ステップＳ８１８と同様の倣い走行制御処理を実行する。ステップＳ３１２の処理は、上記と同様に、自動スイッチ３０がＯＦＦされるまで繰り返され、ＯＦＦされたと判定されると（ステップＳ３１３、Ｓ３１４）、ステップＳ３０９へ進み、その後、ステップＳ８１５へ戻る。
【０１８７】
これにより、作業者がトラクタ１を手動モードで旋回させた後、自動スイッチ３０をＯＮして、自動モードに切り替えられた場合、遠目標２００の有無の検出結果に応じて、遠目標制御処理を実行するか、又は、倣い走行制御処理を実行するかが、自動的に決定される。
【０１８８】
よって、作業内容や作業条件などに応じて、遠目標２００を最初の一行程に対応した位置（図７参照）の他に、所望の位置に配置することが可能であり、自動走行制御の適用範囲が広がる。
（実施の形態４）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０１８９】
上記実施の形態では、遠目標制御処理において、トラクタ１が誘導軌跡ＧＬ１（図７参照）の線上を走行する様に制御する構成について説明した。これに対して、本実施の形態４では、圃場Ｈの一方の辺Ｈ２が、直線ではなく、例えば一部において距離ｄの出っ張り部ＨＨがあるような場合に（図２３参照）、一時的に遠目標２００の位置を補正して新たな目標を設定することにより（以下、これを単に、「新目標設定処理」とも呼ぶ）、その出っ張り部ＨＨを避けて走行することが出来る自動走行制御を実行する場合について説明する。ここで、図２３は、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図である。
【０１９０】
本実施の形態４と上記実施の形態との上記相違点を中心に説明する。尚、上記実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１９１】
図２４は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図２４において、図４との相違点は、横方向設定入力２４０と、それに付随する入力回路２４０ａ、及びＡ／Ｄ変換回路２４０ｂが追加された点である。
【０１９２】
図２４に示す横方向設定入力２４０は、新たな目標を設定するための横方向への補正量の入力である。この横方向設定入力２４０は、表示・操作部２５に設けられたスライド式の手動入力スイッチ（図示省略）からの補正量の入力として実現しても良いし、カメラ部８による撮像データをカメラ制御部２１が画像処理した結果得られた補正量の入力として実現しても良いが、本実施の形態では、後者の画像処理に基づく場合について説明する。
【０１９３】
また、本実施の形態４では、新目標設定処理を実行するか否かを設定出来る新目標設定処理スイッチ（図示省略）が、表示・操作部２５に設けられている点が、上記実施の形態と相違する。
【０１９４】
図２５は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図８と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１９５】
図２５に示すステップＳ２５１〜ステップＳ２５７は、図８のステップＳ８０４の遠目標制御処理に対応するステップである。
【０１９６】
以下、図２５を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部である新目標設定処理を説明する。尚、ここでは、作業者により新目標設定スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０１９７】
ステップＳ２５１では、トラクタ１の走行と共にカメラ部８で撮像された画像データがカメラ制御部２１に送られることにより、カメラ制御部２１が目標データを所定の周期で受信する。トラクタ１が一行程の作業を開始した時点で撮像した画像データには、その撮像時点におけるトラクタ１の車両中央のカメラ位置から見える、少なくとも遠目標２００と圃場Ｈの右側のラインである一辺Ｈ２と出っ張り部ＨＨの画像が含まれている。しかし、トラクタ１が出っ張り部ＨＨを通過した後は、カメラ部８により撮像された画像データには、出っ張り部ＨＨの画像は含まれていないので、目標データは、遠目標２００だけである。
【０１９８】
ステップＳ２５２では、カメラ制御部２１において、目標データを受信する度に画像処理が行われて、その画像処理の結果から、横方向設定入力である補正量として距離ｄを算出してメモリなどに読み込み、ステップＳ２５３へ進む。
【０１９９】
尚、上述した通り、トラクタ１が出っ張り部ＨＨを通過した後は、カメラ部８により撮像された画像データには、出っ張り部ＨＨの画像は含まれていないので、目標データは遠目標２００だけである。従って、その場合は、横方向設定入力である補正量の算出処理を実行しないで補正量をゼロに設定する構成としても良いし、或いは、算出処理を実行して補正量として距離ｄがゼロであるとの結果を得る構成としても良い。また、トラクタ１が出っ張り部ＨＨに対応する区間ＨＨＬ（図２３参照）を走行中は、遠目標２００の位置を補正する前に取得された画像データから算出された距離ｄがメモリに保持される様に構成されている。
【０２００】
ステップＳ２５３では、所定のタイミングで、メモリに更新・保持されている補正量を読み出して、それまで目標位置としていた遠目標２００の位置を距離ｄだけ補正した新たな目標を設定してステップＳ２５４へ進む。
【０２０１】
これを図２３で説明すると、遠目標２００の位置に誘導する誘導軌跡ＧＬ１は、ＨＨの区間ＨＨＬにおいて、図中の左方向へ距離ｄだけ補正された新たな誘導軌跡ＧＬ２となる。ここで、所定のタイミングとは、トラクタ１が自動走行により、スタート位置から出っ張り部ＨＨの直前まで走行したことを、カメラ部８からの画像データにより検出して、出っ張り部ＨＨを回避するためにステアリングハンドル５を回転させるのに適した時期をいう。
【０２０２】
尚、ステップＳ２５３では、上記時期が来るまでは、距離ｄを加味した目標位置の補正は行わないで、遠目標２００の位置を目標として維持し、ステップＳ２５４へ進む。
【０２０３】
ステップＳ２５４では、ステップＳ２５３で設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）を目指して自動走行制御するために必要となる操舵角を求めて、モータ回転出力部３２ａ、及びモータ回転方向切替出力部３２ｂへ指令を出す。
【０２０４】
ステップＳ２５５では、自動走行制御下におけるステアリングハンドル５の回転角度を検知し、指令通りの操舵角になるまでモータ回転出力部３２ａからの出力を維持させる。
【０２０５】
ステップＳ２５６では、カメラ部８から得られた最新の画像データから、トラクタ１のその時点での位置と、ステップＳ２５３で設定された目標の位置とを比較して、一致していないと判定すれば、ステップＳ２５１へ戻り、一致していると判定すれば、ステップＳ２５７へ進み、正逆転モータ６３の回転が停止される。
【０２０６】
尚、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、ＯＮのままであれば、ステップＳ２５１へ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ８０７へ進み、以降、図８と同様に、ステップＳ８０８〜Ｓ８１８において、倣い走行制御処理を実行する。
【０２０７】
本実施の形態によれば、圃場Ｈの一方の辺が、直線ではなく、例えば一部において出っ張り部があるような場合において、それを避けて無理のない自動走行制御を実行出来る。
（実施の形態５）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２０８】
上記実施の形態４では、作業の種類に関わらず、一時的に遠目標２００の位置を補正して「新たな目標」を設定することにより、出っ張り部ＨＨを避けて走行することが出来る自動走行制御を実行する場合について説明したが、本実施の形態５では、作業設定スイッチを設け、所定の種類の作業を対象として、遠目標２００の位置補正を実行する場合について説明する。本実施の形態５では、所定の種類の作業として、畦塗り作業、耕耘作業、ロータリー作業、鋤作業の４種類の作業が設定されている。
【０２０９】
以下、上記実施の形態４との相違点を中心に、図２６、２７を用いて説明する。
【０２１０】
図２６は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図２６において、図２４との相違点は、作業設定スイッチ２６０からの入力信号を受け付ける入力回路２６０ａが追加された点である。
【０２１１】
作業設定スイッチ２６０は、表示・操作部２５に設けられており、畦塗り作業、耕耘作業、ロータリー作業、鋤作業、畝立て作業などの中から、作業者が、作業モードを設定出来るスイッチである。
【０２１２】
図２７は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２１３】
以下、図２７を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。尚、ここでは、上記実施の形態４と同様に、作業者により新目標設定処理スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０２１４】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理は、既に説明した通りである。
【０２１５】
ステップＳ２５１では、図２５で説明したのと同様、カメラ部８で撮像された画像データがカメラ制御部２１に送られることにより、カメラ制御部２１が目標データを受信する。
【０２１６】
ステップＳ２７１では、作業者が作業設定スイッチ２６０を用いて予め設定した作業モードが読み込まれて、ステップＳ２７２へ進む。
【０２１７】
ステップＳ２７２では、読み込まれた作業モードが、畦塗り等の所定の作業に該当すると判定した場合は、ステップＳ２５２へ進み、該当しないと判定した場合は、ステップＳ２５３ａへ進む。
【０２１８】
ステップＳ２５２での処理は、既に説明した通りである。
【０２１９】
ステップＳ２５３ａでは、ステップＳ２５２で算出された補正量を用いる場合は、上述したステップＳ２５３と同じ処理を実行するが、ステップＳ２７２でＮＯの判定があった場合は、補正量はゼロとして目標を設定する。
【０２２０】
尚、ステップＳ２５４〜Ｓ８０７での処理は、既に説明した通りである。但し、ステップＳ２５６ａでは、カメラ部８から得られた最新の画像データから、トラクタ１のその時点での位置と、ステップＳ２５３ａで設定された目標の位置とを比較する点を除いて、ステップＳ２５６の処理と同じである。
【０２２１】
また、ステップＳ８０７以降は、基本的には、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１８と同じであるが、本実施の形態のステップＳ２７２（図２７参照）で、畦塗り作業であると判定されている場合は、倣い走行制御処理は行わないので、作業設定スイッチ２６０から畦塗り作業以外の作業モードが設定されるまでは、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１４まで処理した後、図２７のステップＳ８０１へ戻る。
【０２２２】
本実施の形態によれば、圃場Ｈの一方の辺が、直線ではなく、例えば一部において出っ張り部があるような場合において、畦塗りなどの所定の作業に設定されている場合に限り、その出っ張り部を避けて無理のない自動走行制御を実行出来る。
【０２２３】
従って、畝立て作業の様に、「新目標設定処理」を実行する必要の無い、通常の直進制御時に、作業者が誤って新目標設定処理スイッチをＯＮしていたとしても、その様な誤操作により、直進走行が妨げられることを防止出来る。
（実施の形態６）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２２４】
上記実施の形態５では、所定の作業において、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨを避けて無理のない自動走行制御を行うことが出来る場合について説明した。これに対して、本実施の形態６では、作業設定スイッチ２６０により畦塗り作業が設定されており、畦塗り対象となる圃場Ｈの一方の辺Ｈの一部に出っ張り部ＨＨがある場合において、その出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合は、遠目標の位置の補正を複数回に分けて、一定時間が経過する毎に実行する場合について説明する。尚、ここで、トラクタ１は等速で走行するものとする。
【０２２５】
以下、上記実施の形態５との相違点を中心に、図２８を用いて説明する。
【０２２６】
図２８は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２７と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２２７】
以下、図２８を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。尚、ここでは、上記実施の形態５と同様に、作業者により新目標設定処理スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０２２８】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理、及びステップＳ２５１、Ｓ２７１での処理は、上記実施の形態で既に説明した通りである。
【０２２９】
ステップＳ２７２ａでは、読み込まれた作業モードが、畦塗り作業であると判定した場合に限り、ステップＳ２５２へ進み、該当しないと判定した場合は、ステップＳ２８６へ進む。
【０２３０】
ステップＳ２５２での処理は、上記実施の形態５で既に説明した通りである。
【０２３１】
ステップＳ２８１では、ステップＳ２５２で算出され、メモリに保持されている補正量としての距離ｄが、予め設定されている変化レベルｄＬを超えていると判定された場合は、ステップＳ２８２へ進み、超えていないと判定された場合は、ステップＳ２８３へ進む。
【０２３２】
ステップ２８２では、ステップＳ２５２でメモリに保持された補正量としての距離ｄを、一回の変更量（補正量）として許容されている距離ｄ１（ここで、ｄ１＜ｄ）を用いて更新するために、遠目標２００の位置を補正するための目標変更量としてメモリにセットして、ステップＳ２８３へ進む。
【０２３３】
ステップＳ２８３では、所定のタイミングで、メモリに更新・保持されている補正量を読み出して、それまで目標位置としていた遠目標２００の位置を補正した新たな目標を設定してステップＳ２８４へ進む。
【０２３４】
ここでメモリから読み出される補正量は、ステップＳ２８１で変化量大と判定された場合は、距離ｄ１であり、変化量大と判定されなかった場合は距離ｄである。またここで、所定のタイミングとは、トラクタ１が自動走行により、スタート位置から出っ張り部ＨＨの直前まで走行したことを、カメラ部８からの画像データにより検出して、出っ張り部ＨＨにおいて、畦形状を適切な形状に成形するためにステアリングハンドル５を回転させるのに適した時期Ｔｓをいう。
【０２３５】
ステップＳ２８４では、上記所定のタイミングとしての時期Ｔｓからタイマーがカウントを開始し、一定時間ｔｃ経過したか否かを判定し、経過していないと判定された場合はステップＳ２５４へ進み、ステップＳ２５５を経て、ステップＳ２５６ｂでＮＯと判定されてステップＳ２５１へ戻る。上述した様に、トラクタ１が区間ＨＨＬ（図２３参照）を走行中は、メモリに距離ｄ（ｄＬ＜ｄ）が保持される様に構成されているので、ステップＳ２８１では前回と同様、ＹＥＳと判定され、また、ステップＳ２８２では前回と同様、目標変更量として距離ｄ１がセットされて、ステップＳ２８３では前回と同じ処理がされて、ステップＳ２８４に進む。そして、ステップＳ２８４で、一定時間が経過していると判定されれば、ステップＳ２８４のタイマーを一旦リセットした上で、カウントを開始して、ステップＳ２８５へ進む。
【０２３６】
ステップＳ２８５では、１）距離ｄ−ｄ１≧ｄＬの場合は、二回目の目標変更量として更に距離ｄ１を加算して、新たな目標の位置として、遠目標２００の位置に対して、ｄ１の２倍の距離だけ左方向へ移動した位置を設定し、２）距離ｄ−ｄ１＜ｄＬの場合は、新たな目標の位置として、遠目標２００の位置に対して、距離ｄだけ左方向へ移動した位置を設定して、ステップＳ２５４へ進む。
【０２３７】
ステップＳ２５６ｂでは、カメラ部８から得られた最新の画像データから、トラクタ１のその時点での位置と、遠目標２００の位置を左方向へ距離ｄ移動させた目標位置とを比較する点を除いて、ステップＳ２５６の処理と同じである。
【０２３８】
ステップＳ２８６では、トラクタ１の走行と共にカメラ部８で撮像された画像データを画像処理して得られた遠目標２００の位置を目標として設定し、ステップＳ２５４へ進む。
【０２３９】
尚、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、ＯＮのままであれば、ステップＳ２５１へ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ８０７へ進み、以降、上記実施の形態５と同様に処理される。即ち、ステップＳ８０７以降は、基本的には、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１８と同じであるが、本実施の形態のステップＳ２７２ａ（図２８参照）で、畦塗り作業であると判定されている場合は、倣い走行制御処理は行わないので、作業設定スイッチ２６０から畦塗り作業以外の作業モードが設定されるまでは、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１４まで処理した後、図２８のステップＳ８０１へ戻る。
【０２４０】
本実施の形態６によれば、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合、一定時間における遠目標の位置の補正量を制限出来るので、畦の形状を適切な形状とすることが可能となる。
【０２４１】
尚、畦塗り作業は、ロータリ作業等に比べて超低速での走行となり、状況によっても変わるが、約１０ｃｍ／秒の速度で作業走行する。この場合、上述した予め設定されている変化レベルｄＬの一例としては３０ｃｍであり、１回の変更量として許容されている距離ｄ１の一例としては５〜１０ｃｍであり、一定時間ｔｃの一例としては０．１〜０．３秒である。
（実施の形態７）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２４２】
上記実施の形態６では、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合、一定時間における遠目標の位置の補正量を制限する場合について説明した。これに対して、本実施の形態７では、一定時間に代えて、一定距離走行時における遠目標の位置の補正量を制限する場合について説明する。
【０２４３】
以下、上記実施の形態６との相違点を中心に、図２９、３０を用いて説明する。
【０２４４】
図２９は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図２９において、図２８との相違点は、トラクタ１の走行速度を検知するための車速センサ２９０を備えた点である。
【０２４５】
図３０は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２８と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２４６】
以下、図３０を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。尚、ここでは、上記実施の形態６と同様に、作業者により新目標設定処理スイッチがＯＮされているものとして説明する。
【０２４７】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理、及びステップＳ２５１、Ｓ２７１、Ｓ２７２ａ、Ｓ２５２、Ｓ２８１〜Ｓ２８３での処理は、上記実施の形態で既に説明した通りである。
【０２４８】
ステップＳ３０１〜Ｓ３０３では、上記実施の形態６のステップＳ２８４での処理と対比させて説明すると、上記ステップＳ２８３における所定のタイミングとしての時期Ｔｓを基準時として、車速センサ２９０の検知データを読み込み（ステップＳ３０１）、それを基に上記基準時からの走行距離を計算し（ステップＳ３０２）、予め定めた一定距離Ｌｃを走行したか否かを判定し（ステップＳ３０３）、走行していないと判定された場合はステップＳ２５４へ進み、ステップＳ２５５を経て、ステップＳ２５６ｂでＮＯと判定されてステップＳ２５１へ戻る。上述した様に、トラクタ１が区間ＨＨＬ（図２３参照）を走行中は、メモリに距離ｄ（ｄＬ＜ｄ）が保持される様に構成されているので、ステップＳ２８１では前回と同様、ＹＥＳと判定され、また、ステップＳ２８２では前回と同様、目標変更量として距離ｄ１がセットされて、ステップＳ２８３では前回と同じ処理がされて、ステップＳ３０１に進む。そして、ステップＳ３０１で、一定距離Ｌｃを走行していると判定されれば、ステップＳ２８５へ進む。
【０２４９】
ステップＳ２８５以降のステップは、上記実施の形態６と同様である。
【０２５０】
本実施の形態７によれば、圃場Ｈの一方の辺の出っ張り部ＨＨの出っ張りの程度が予め設定されている変化レベルｄＬより大きい場合、一定距離走行時における遠目標の位置の補正量を制限出来るので、畦の形状を適切な形状とすることが可能となる。
（実施の形態８）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２５１】
上記実施の形態４では、トラクタ１が実行する作業モードに関わらず、遠目標制御処理において遠目標の位置を補正することが出来る構成について説明した。これに対して、本実施の形態８では、畦塗り作業モードが選択されている場合に限り、遠目標制御処理において遠目標の位置を補正するために、畦ラインの判定を行う場合について説明する。
【０２５２】
図３１は、本実施の形態８において、畦塗り作業を実施する場合の、４つの遠目標２００〜２００ｃの配置状況を示す模式図である。
【０２５３】
本実施の形態８では、図３１に示すように、畦塗り作業の場合、矩形状の圃場Ｈの四隅付近にそれぞれ遠目標２００〜２００ｃを配置し、作業者が、圃場Ｈの四隅において、手動モードでステアリングハンドル５を回転操作する場合を除き、各辺では、それぞれの遠目標を目指して自動モードで以下に説明する遠目標制御処理を実行する。
【０２５４】
以下、上記実施の形態４との相違点を中心に、図３２、図３３を用いて説明する。
【０２５５】
図３２は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図３２において、図２４との相違点は、横方向設定入力２４０に代えて、作業モード切替スイッチ（図示省略）からの作業モード切替入力３１０とそれに付随した入力回路３１０ａが追加された点である。
【０２５６】
作業モード切替スイッチは、表示・操作部２５に設けられており、畦塗り作業、耕耘作業、ロータリー作業、鋤作業、畝立て作業などの中から、作業者が、作業モードを設定出来るスイッチである。尚、ここでは、上記実施の形態４の場合と異なり、新目標設定処理スイッチは設けられていない。
【０２５７】
図３３は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５と同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２５８】
以下、図３３を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部を説明する。
【０２５９】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理は、実施の形態４で既に説明した通りである。
【０２６０】
ステップＳ３２１では、作業者が作業モード切替スイッチを用いて設定した作業モードを識別する入力信号を読み込み、ステップＳ３２２へ進む。
【０２６１】
ステップＳ３２２では、作業モードが畦塗りであるか否かを判定し、畦塗りであれば、ステップＳ３２３へ進み、畦塗りでなければ、ステップＳ３２６へ進む。
【０２６２】
ステップＳ３２３では、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点で撮像した画像データがカメラ制御部２１に送られ画像処理されて記憶部２２に保持されているので、その画像処理結果から遠目標２００の位置を判定し、ステップＳ３２４へ進む。尚、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点で撮像された画像データには、その撮像時点におけるトラクタ１の車両中央のカメラ位置から見える、少なくとも遠目標２００と圃場Ｈの右側の畦ラインＡＬである一辺Ｈ２と出っ張り部ＨＨの画像が含まれている。
【０２６３】
ステップＳ３２４では、上記画像処理結果から畦ラインＡＬの位置を判定し、ステップＳ３２５へ進む。
【０２６４】
ステップＳ３２５では、ステップＳ３２３で畦塗り作業であると判定された場合には、ステップＳ３２３での遠目標判定結果と、ステップＳ３２４での畦ライン判定結果とに基づいて、遠目標２００の位置の補正量としての移動距離と移動方向を算出し、メモリに保持して、ステップＳ２５３ｂへ進む。
【０２６５】
即ち、図３４に示す様に畦ラインＡＬに出っ張り部ＨＨが含まれている場合であって、その出っ張り部ＨＨの画像処理で算出した距離ｄが所定値（例えば、１０ｃｍ）より大きい場合は、遠目標２００の位置を、カメラ画面３３０において左方向に距離ｄだけ補正した位置を新たな目標の位置として、メモリに保持する。図３４は、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点（図３１のトラクタ１の位置）で撮像したカメラ画像を説明するための概略模式図である。
【０２６６】
ステップＳ２５３ｂでは、所定のタイミングで、メモリに保持されている補正量を読み出して、それまで目標位置としていた遠目標２００の位置を、左方向へ距離ｄだけ補正した新たな目標を設定してステップＳ２５４へ進む。
【０２６７】
ここで、所定のタイミングとは、トラクタ１が自動走行により、スタート位置から出っ張り部ＨＨの直前まで走行したことを、カメラ部８からの画像データにより検出して、出っ張り部ＨＨを回避し、且つ、畦塗り作業を実行するためにステアリングハンドル５を回転させるのに適した時期をいう。
【０２６８】
尚、ステップＳ２５３ｂでは、上記時期が来るまでは、距離ｄを加味した目標位置の補正は行わないで、遠目標２００の位置を目標として維持し、ステップＳ２５４ａへ進む。
【０２６９】
ステップＳ３２６では、トラクタ１が畦塗り作業を開始した時点で撮像した画像データ（図３４参照）がカメラ制御部２１に送られ記憶部２２に保持されているので、その画像処理結果から遠目標２００の位置を判定し、ステップＳ３２５へ進む。
【０２７０】
ステップＳ２５４ａでは、ステップＳ２５３ｂで設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）を目指して自動走行制御するために必要となる操舵角を求めて、又は、後述するステップＳ２５６ｃから戻ってきた場合は、ステップＳ２５６ｃで求めた操舵角を用いて、モータ回転出力部３２ａ、及びモータ回転方向切替出力部３２ｂへ指令を出す。
【０２７１】
ステップＳ２５５での処理は、実施の形態４で既に説明した通りである。
【０２７２】
ステップＳ２５６ｃでは、トラクタ１は上記操舵角で既に走行しているので、カメラ部８で最新の画像データを取得してからトラクタ１の最新の位置データを取得して、ステップＳ２５３ｂで設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）の位置データと比較して、一致していないと判定すれば、ステップＳ２５３ｂで設定された目標（新たな目標又は、遠目標２００）を目指して自動走行制御するために必要となる最新の操舵角を求めて、ステップＳ２５４ａへ戻り、一致していると判定すれば、ステップＳ２５７へ進み、正逆転モータ６３の回転が停止される。
【０２７３】
ステップＳ８０５〜Ｓ８０７での処理は、ステップＳ８０６でＮＯと判定された場合にステップＳ３２１へ戻る点を除いては、実施の形態４で既に説明した通りである。
【０２７４】
尚、ステップＳ８０７以降は、基本的には、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１８と同じであるが、本実施の形態のステップＳ３２２（図３３参照）で、畦塗り作業であると判定されている場合は、倣い走行制御処理は行わないので、作業モード切替スイッチ（図示省略）から畦塗り作業以外の作業モードが設定されるまでは、図８のステップＳ８０７〜Ｓ８１４まで処理した後、図３３のステップＳ８０１へ戻る。
【０２７５】
本実施の形態によれば、作業モード切替スイッチで畦塗り作業モードが設定されている場合は、圃場Ｈが矩形であるとしてその四隅にそれぞれ配置した遠目標を基準とした遠目標制御処理が行われるが、その場合、畦形状の出っ張りの程度を検出して、その検出結果に応じて、遠目標の位置を補正することが出来るので、畦形状に沿った適切な畦塗り作業が可能となる。
（実施の形態９）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２７６】
上記実施の形態では、遠目標制御処理と倣い走行制御処理を組み合わせた構成や、倣い走行制御処理においてカメラ部８が移動する構成や、遠目標制御処理において遠目標の位置を補正することが出来る構成等について説明した。
【０２７７】
これに対して、本実施の形態９では、自動スイッチ３０の切り替えに伴って動作する電磁クラッチのＯＦＦ制御の工夫について説明する。
【０２７８】
従って、本実施の形態９の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態４で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０２７９】
図３５は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図３５において、実施の形態４で述べた図２４との主な相違点は、カメラ位置センサ３１とカメラ駆動モータ出力部３７が設けられていない点、並びに、横方向設定入力２４０、入力回路２４０ａ、Ａ／Ｄ変換回路２４０ｂ、及び新目標設定処理スイッチ（図示省略）が設けられていない点である。従って、カメラ部８は固定配置されており、例えば、車両幅方向の中央に一つ固定、若しくは、車両幅方向の左右の何れか一方に固定、又は両方にそれぞれ一つずつ固定されている構成等何れの位置に固定されていても良い。尚、カメラ部８は、移動可能に構成されていても良いが、この点については、上記実施の形態で述べた通りであるので、ここではその説明は省略する。
【０２８０】
図３６は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５に示すステップと同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２８１】
以下、図３６を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部である電磁クラッチの制御について説明する。
【０２８２】
ステップＳ８０１〜Ｓ８０３での処理は、図２５と同じである。
【０２８３】
ステップＳ３６１では、表示・操作部２５に設けられた自動モニタ３４において、トラクタ１が自動モードで走行制御中であることを表示させるための指令を出す。これにより、自動モニタ３４の表示が点灯するので、作業者は自動モードに切り替わったことを確認出来る。
【０２８４】
ステップＳ３６２ａでは、カメラ部８により所定の周期で撮像された画像データが、カメラ処理部２１に送られ画像処理される。画像処理結果には、遠目標２００の位置情報等が含まれている。
【０２８５】
ステップＳ３６２ｂでは、画像処理結果から、上記実施の形態１で述べた様に、トラクタ１と遠目標２００の方向とのずれ角度θ１を算出し、ずれ角度θ１と、トラクタ１の速度に基づいて、トラクタ１のオフセット量を求める。これら算出したずれ角度θ１とオフセット量から自動走行制御に必要な操舵角を決める。
【０２８６】
ステップＳ３６２ｃでは、トラクタ１のステアリングハンドル５を自動モードで回転させるためのモータ２４ｂの回転方向を判定し、ステップＳ３６２ｂで決定した操舵角の方向に対応しているか否かを判定して、ステップＳ３６２ｄへ進む。
【０２８７】
ステップＳ３６２ｄでは、ステップＳ３６２ｃからの判定結果が、現状のモータ２４ｂの回転方向が、ステップＳ３６２ｂで決定した操舵角の方向に対応していない旨を示している場合は、モータ回転方向切替出力部３２ｂに対して、モータ２４ｂの回転方向を切り替えさせるための指令を出力する。
【０２８８】
ステップＳ３６２ｅでは、モータ回転出力部３２ａに対して、操舵角に応じてモータ２４ｂを回転させるための指令を出力する。
【０２８９】
ステップＳ３６２ｆでは、自動走行制御下におけるステアリングハンドル５の回転角度を検知し、ステップＳ３６３へ進む。
【０２９０】
ステップＳ３６３では、ステップＳ３６２ｆで検知された回転角度が、指令通りの規定角度と一致するか否かを判定し、一致している場合は、ステップＳ２５７へ進み、一致していない場合は、ステップＳ３６５へ進む。
【０２９１】
ステップＳ２５７では、正逆転モータ６３の回転が停止され、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、１）ＯＮのままであれば、ステップＳ３６２ａへ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、２）ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ８０７へ進み、電磁クラッチ出力部３３に対して、電磁クラッチ２４ｃをＯＦＦさせるための指令を出す。
【０２９２】
ステップＳ３６４では、表示・操作部２５に設けられた自動モニタ３４において、トラクタ１が自動モードから手動モードに切り替わったことを表示させるための指令を出す。これにより、自動モニタ３４の表示が消灯するので、作業者は自動モードから手動モードに切り替わったことを確認出来る。
【０２９３】
一方、ステップＳ３６５では、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦしたか否かを検知して、１）ＯＮのままであれば、ステップＳ３６２ａへ戻り、遠目標走行制御を繰り返し、２）ＯＦＦを検知すれば、ステップＳ３６８へ進み、モータ回転出力部３２ａに対して、モータ２４ｂの回転を停止させるための指令を出して、ステップＳ３６９へ進む。
【０２９４】
ステップＳ３６７では、モータ２４ｂが回転中であるか否かを判定し、回転中であればステップＳ３６８へ進み、停止していれば、ステップＳ８０７へ進む。
【０２９５】
ステップＳ３６９では、モータ２４ｂの回転が完全に停止してから、ステップＳ８０７へ進む様にするために、予め定められた時間が経過するまで待機し、所定時間が経過すれば、ステップＳ８０７へ進む。
【０２９６】
本実施の形態によれば、モータ２４ｂが完全に停止してから、電磁クラッチ２４ｃの電源をＯＦＦするので、確実に電磁クラッチ２４ｃを切り離した後、手動モードに切り替えることが可能となる。
（実施の形態１０）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０２９７】
上記実施の形態９では、自動スイッチ３０の切り替えに伴って動作する電磁クラッチ２４ｃのＯＦＦ制御において、モータ２４ｂが完全に停止してから、電磁クラッチ２４ｃの電源をＯＦＦする場合について説明した。これに対して、本実施の形態１０では、電磁クラッチ２４ｃを強制的に切り離すことが出来る場合について説明する。
【０２９８】
従って、本実施の形態１０の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態４で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０２９９】
図３７は、本実施の形態１０の自動走行制御装置の要部の構成を示すブロック図である。
【０３００】
尚、本実施の形態１０における、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図は、上記実施の形態４で述べた図２４と同じであり、また、本実施の形態１０のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートも、以下に説明する電磁クラッチ２４ｂの強制的ＯＦＦ動作が可能な点を除いて図２５と同じである。
【０３０１】
図３７に示す様に、走行制御機構２４’には、車両制御部２３と、電磁クラッチ２４ｃの間に、電磁クラッチ出力部３３と、電磁クラッチ２４ｃに設けられた電磁コイル７１（図６（ａ）参照）を通電するための電源部３７１と、電源スイッチ３７２とを備えている。電源スイッチ３７２は、電磁クラッチ出力部３３から出される電源部３７１への電源ＯＦＦの指令の有無に関わらず、強制的に電源部３７１からの電磁クラッチ２４ｃへの電源の供給を遮断出来るスイッチであり、作業者が手動でＯＮ／ＯＦＦする構成である。
【０３０２】
よって、本実施の形態１０によれば、例えば、電磁クラッチ出力部３３に異常があり、電源部３７１への電源ＯＦＦ指令が出力されなかった場合でも、作業者が電源スイッチ３７２をＯＦＦすることにより、強制的に電源部３７１からの電源供給が停止し、電磁クラッチ２４ｃを切ることが出来る。従って、異常時においても、自動モードから手動モードに確実に切り替えることが可能となる。
【０３０３】
尚、上記の構成とは別の構成例として、例えば、電源部３７１からの電源供給により通電中の電磁コイル７１によって、ロータリング２８に吸着状態にあるアーマチュア２９（図６参照）を、強制的に引き離すための電源を電磁コイルに供給できる電源部（図示省略）を、上記電源部３７１とは別に設ける構成としても良い。この場合でも、上記と同様の効果を発揮する。
（実施の形態１１）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０３０４】
上記実施の形態では、表示・操作部２５（図２（ａ）参照）に設けられた自動スイッチ３０を利用して、自動モードと手動モードの切り替えを行う場合について説明した。これに対して、本実施の形態１１では、自動スイッチ３０に代えて、ステアリングハンドル５にステアリングタッチセンサ３８１を設けた場合について説明する。
【０３０５】
従って、本実施の形態１１の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態４で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０３０６】
図３８は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図３８において、上記実施の形態４で述べた図２４との主な相違点は、自動スイッチ３０に代えて、ステアリングハンドル５の握り部にステアリングタッチセンサ３８１を設けた点である。
【０３０７】
ステアリングタッチセンサ３８１は、作業者がステアリングハンドル５に手を触れたか否かを検知するセンサである。
【０３０８】
図３９は、本実施の形態のトラクタの自動走行制御装置を用いた自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。図２５に示すステップと同じ処理のステップには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０３０９】
以下、図３９を用いて、本実施の形態の自動走行制御システムの動作の要部である電磁クラッチの制御について説明する。
【０３１０】
ステップＳ３９１〜Ｓ３９３では、手動モード中に作業者がステアリングハンドル５から手を離して（ステップＳ３９２）、一定時間が経過した場合は（ステップＳ３９３）、自動モードへの切り替えの意思表示であると判断できるので、ステップＳ８０３へ進み、手動モードから自動モードに切り替わる。
【０３１１】
ステップＳ８０３、ステップＳ２５１〜Ｓ２５７は、図２５と同じであるので説明を省略する。
【０３１２】
ステップＳ３９４〜Ｓ３９５では、自動モードで、例えば遠目標走行制御処理が実行されている際に、作業者がステアリングハンドル５に手を触れた場合、手動モードへの切り替えの意志表示と判断できるので、ステップＳ８０７へ進み、自動モードから手動モードに切り替わる。また、ステップＳ３９５で、ステアリングハンドル５へのタッチが検出されなければ、ステップＳ２５１へ戻り、自動モードによる走行制御を続行する。
【０３１３】
本実施の形態１１によれば、モード切り替えの時に、自動スイッチ３０を操作する必要が無く、操作性に優れたトラクタを提供することが出来る。
（実施の形態１２）
次に、本発明の作業車両の自動走行制御装置の一実施の形態としての、トラクタの自動走行制御装置についてその構成と動作を説明する。
【０３１４】
上記実施の形態では、遠目標制御処理に用いる遠目標２００の所定周期の点滅は、作業者が遠目標２００に設けられた点灯スイッチ２０３ａをＯＮすることにより開始する場合について説明した。これに対して、本実施の形態１２では、ステアリング操作を自動モードに切り替えたことにより、又は、手動モードに切り替えたことにより、無線を用いて、遠目標の発光部の動作を自動的に開始させ、又は、停止させる場合について説明する。
【０３１５】
従って、本実施の形態１２の説明は、従来の遠目標制御処理にも適用出来るし、上記実施の形態で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置の何れにも適用出来るが、ここでは、例えば、上記実施の形態３で述べた本願発明に係る作業車両の自動走行制御装置に適用した場合について説明する。
【０３１６】
図４０は、本実施の形態のトラクタ１の自動走行制御装置を用いた、自動走行制御システムを説明するための模式図である。図４０に示す様に、本実施の形態では、第１遠目標２４１と、第２遠目標２４２が、圃場Ｈの対向する辺に配置されているとする。また、これら第１遠目標２４１及び第２遠目標２４２と、上記実施の形態で述べた遠目標２００との主な相違点は、トラクタ１から送信される信号を受信して、点灯動作を開始するための遠目標受信回路２４１ａ、２４２ａがそれぞれに内蔵されている点である。
【０３１７】
図４１は、車両制御部２３に含まれるマイクロコンピュータ２３ａを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図である。図４１において、上記実施の形態３の車両制御部に含まれるマイクロコンピュータを中心とした各種制御信号の流れを示す概略ブロック図（図４参照）との主な相違点は、第１遠目標点灯出力部４１１ａ、第２遠目標点灯出力部４１２、及び、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３等を備えた点である。尚、遠目標点灯出力部は遠目標毎に設けないで、一つにまとめても良い。
【０３１８】
ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３は、第１遠目標点灯出力部４１１からの信号を得て、或いは、第２遠目標点灯出力部４１２からの信号を得て、トラクタ１の前方にある第１遠目標２４１、或いは、第２遠目標２４２に向けて、送信用アンテナ（図示省略）からＯＮ／ＯＦＦ指令を送信する回路である。送信用アンテナは、前方に対して強い指向性を有したアンテナであるので、第１遠目標２４１に向けてＯＮ／ＯＦＦ指令を送信しても、第２遠目標２４２の点灯スイッチはＯＮ／ＯＦＦしない構成である。
【０３１９】
尚、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３は、遠目標毎に送信周波数を変える構成としても良い。この場合、誤点灯を確実に防止出来る。
【０３２０】
図４２は、本実施の形態の自動走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートであり、上記実施の形態３の図２２と同じステップには同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０３２１】
以下、図４２を用いて、本実施の形態の動作を説明する。
【０３２２】
ステップ８１５〜ステップＳ３０２での処理は、図２２と同じである。即ち、作業者が自動スイッチ３０をＯＮしたことを検知して（ステップＳ８１６）、カメラ位置が中央位置に無ければ中央位置に移動させて（ステップＳ３０２）、ステップＳ４２１へ進む。
【０３２３】
ステップＳ４２１では、電磁クラッチ２４ｃがＯＮされて、ステップＳ４２２へ進み、自動モニタ３４がＯＮされて、自動モードに切り替わったことが表示されて、ステップＳ４２３に進む。
【０３２４】
ステップＳ４２３では、第１遠目標２４１が設置されているか否かは、トラクタ１側ではまだ認識出来ていないが、自動スイッチ３０がＯＮされているので、第１遠目標点灯出力部４１１からのＯＮ指令をＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からトラクタ１の前方に向けて送信して、ステップＳ３０３へ進む。本実施の形態では、図４０に示す様に、第１遠目標２４１が設置されているので、このＯＮ指令を受信して、第１遠目標２４１の点灯スイッチがＯＮされる。
【０３２５】
ステップＳ３０３〜Ｓ３０５での処理は、図２２と同じである。本実施の形態では、第１遠目標２４１の点灯スイッチがＯＮされたので、その存在を検出して（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）、電磁クラッチ２４ｃをＯＮして（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０６ａへ進む。
【０３２６】
ステップＳ３０６ａ〜Ｓ３０６ｂでの処理は、図２２のステップＳ３０６での処理と同じであり、ステップＳ３０７〜Ｓ３０９での処理も、図２２のステップＳ３０７〜Ｓ３０９と同じである。
【０３２７】
一方、ステップＳ３１０〜Ｓ３１４での処理は、図２２のステップＳ３１０〜Ｓ３１４と同じである。
【０３２８】
ステップＳ４２４では、自動モニタ３４がＯＦＦされて、自動モードから手動モードに切り替えられたことを表示する。
【０３２９】
ステップＳ４２５では、ステップＳ３０８で自動スイッチ３０がＯＦＦされたことを検知しているので、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からＯＦＦ指令が送信されて、第１遠目標２４１の点灯スイッチがＯＦＦされる。
【０３３０】
その後、作業者が手動モードでトラクタ１を旋回させて、ステップＳ８１５へ戻り、ステップＳ８１６でＯＮと判定された後は、上記と同様の処理を実行するが、ステップＳ４２３では、第２遠目標２４２の点灯スイッチをＯＮし、また、ステップＳ４２５ではＯＦＦすることになる。
【０３３１】
尚、第２遠目標２４２を用いた遠目標制御処理が完了した後は、図４０に示す様に遠目標が設置されていないので（ステップＳ３０４）、ステップＳ３１０へ進み、倣い走行制御処理が実行される（ステップＳ３１２）。
【０３３２】
本実施の形態によれば、遠目標制御処理を開始する前に、遠目標の点灯スイッチをＯＮし、処理が終了すればＯＦＦできるので、操作性が向上すると共に遠目標の電池パック２０３ｂの電源の節約が可能となる。
【０３３３】
次に、遠目標の電源の節約を目的とした別の構成例を説明する。
【０３３４】
即ち、上記構成では、トラクタ１側のＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からの指令により、遠目標の点灯スイッチをＯＮすることもＯＦＦすることも出来る構成であったが、これに限らず例えば、遠目標側にタイマ（図示省略）を設けておいて、ＯＮ／ＯＦＦ指令送信回路４１３からＯＮ指令を受信して点灯スイッチがＯＮすると同時にタイマが起動して、所定時間経過後に点灯スイッチをＯＦＦさせる構成としても良い。ここで、所定時間とは、例えば、図４０の圃場Ｈの一行程分の距離と、次の行程に入るまでの旋回距離とを合計した距離を走行するに要する程度の時間であり、圃場Ｈの広さに応じて、タイマ側で、所定時間を設定できる構成になっている。
【０３３５】
また、タイマの起動を作業者が行う構成としても良い。
【０３３６】
これにより、遠目標の点灯スイッチをより簡単な構成で自動的にＯＦＦさせることが出来、電源の節約が可能となる。
【０３３７】
尚、上記実施の形態では、倣い走行制御処理において、トラクタ１の旋回方向に応じて、カメラ部８を車両本体の左右両端の何れかに移動させる場合について説明したが、これに限らず例えば、カメラ部８をトラクタ１の車両本体中央に固定した構成でも良い。この場合のフローチャートを図４３に示す。同図において、図８と同じステップには同じ符号を付した。また、この構成の場合、倣い基準線として、例えば、フレームの中央位置における縦の仮想線と所定の傾き角度をなす複数種類の線分情報を、作業の種類に対応して異なる軌跡の位置情報として、予め記憶部２２に格納しておくか、或いは、各作業を実施する毎に、作業者が手動制御によってトラクタ１を一行程前の作業軌跡に平行になるように位置決めしてから、倣い自動走行モードに切り替えることにより、その時点で撮像された軌跡の画像データを基にして、倣い基準線の線分情報を算出し格納する。これによって、作業者が、耕耘作業や畝立て作業などの中から、実施しようとする作業情報を表示・操作部２５から入力することで、予め格納されている線分情報の中から対応するものが倣い基準線として抽出されて、或いは、各作業を実施する毎に算出される倣い基準線として、カメラ制御部２１に送られる。図４３に示すステップＳ８１８’では、カメラ制御部２１において、上記倣い基準線と仮想線とのなす角度φ等を算出した後は、図８のステップＳ８１８と概ね同じ処理となる。ここで、最初に設定された倣い基準線としての線分情報は、トラクタ１が倣い走行制御を開始した後は、所定の時間間隔で撮像されるカメラ画像データに基づいて更新されるか、或いは、トラクタ１の速度に基づいて移動距離を求め、トラクタ１の位置に対応する様に自動的に更新される。これは、トラクタ１の移動に伴い、画像全体における倣い基準線の位置や長さが変化することに対応するためである。
【０３３８】
これにより、最初の一行程の遠目標認識による自動直進走行から、それ以降の行程の作業軌跡を検出して、それに倣って自動走行する倣い走行制御へと移行させることが出来る。
【０３３９】
また、上記実施の形態では、トラクタ１の旋回方向に応じて、カメラ部８を車両本体の左右両端の何れかに移動させる場合について説明したが、これに限らず例えば、カメラ部８をトラクタ１の車両本体両端にそれぞれ固定したカメラ構成であっても良い。この場合、例えば、車両本体の両端の何れのカメラの画像データを使用するかを旋回方向に応じて自動的に切り替えるか、又は、作業者が手動でスイッチを切り替える。
【０３４０】
また、上記実施の形態４では、最初の一行程において目標位置の補正を行う遠目標制御処理を実行した後、倣い走行制御処理を実行する場合について説明したが、これに限らず例えば、それ以降の行程においても遠目標制御処理を行う構成でも良い。この場合、それ以降の行程における遠目標制御処理として、目標位置の補正を行わせても良いし、行わせなくても良い。また、この場合、以降の行程において、最初の行程での出っ張り部ＨＨを回避する動きを継続して行わせるべく、目標位置の補正を行う遠目標制御処理を実行するか、又は、倣い走行制御処理を実行し、最後の行程だけ、目標位置の補正を行わせない様にするために、目標位置の補正を行わない遠目標制御処理を実行する構成としても良い。これにより、最後の行程において、圃場Ｈの一辺Ｈ２に対向する一辺側は出っ張り部が無く、直線である場合の作業に適している。
【０３４１】
更に、また、二番目以降の行程において、倣い走行制御処理を行う場合、最初の一行程の次の行程においては、出っ張り部ＨＨに対応する部分の作業軌跡は同様に出っ張っているので、上記と同様の倣い走行制御処理を実行すると、その出っ張り部の軌跡の通りに走行するので、その出っ張り部の軌跡を走行する直前で、作業者が自動スイッチ３０をＯＦＦして、自動モードから手動モードに切り替えて、自らのハンドル操作により、直進走行を行い、その出っ張り部の軌跡を通過した後は、再び、自動スイッチ３０をＯＮして、手動モードから自動モードに変更することにより、二番目の行程以降において、出っ張り部の無いまっすぐな作業軌跡を残すことが出来る。
【０３４２】
また、上記実施の形態では、一時的に遠目標２００の位置を補正して新たな目標を設定するために、カメラ部８による撮像データをカメラ制御部２１が画像処理した結果得られた補正量を利用する場合について説明したが、これに限らず例えば、表示・操作部２５に設けられたスライド式の手動入力スイッチから、作業者が補正量を入力する構成としても良い。この場合、作業者が、圃場Ｈの出っ張り部ＨＨの出っ張りの距離を目測して、出っ張り部ＨＨが近づいた時に手動入力スイッチのスライドレバーを対応する数値レベルにセットすることにより、自動的にその出っ張り部ＨＨを回避する様に、一時的に遠目標２００の位置を補正して新たな目標を設定する。これにより、上記と同様の効果を発揮する。
【０３４３】
また、上記実施の形態では、遠目標の発光部が点滅する場合について説明したがこれに限らず、例えば、点灯させたままの構成でも良い。
【０３４４】
また、上記実施の形態では、発光部の点滅とカメラ部の撮像の同期をとらない構成について説明したが、これに限らず例えば、双方の同期をとる構成でも良い。
【０３４５】
また、上記実施の形態では、図３（ａ）、図３（ｂ）に示す様に、高さ調節が可能でかつ３つに分割可能である遠目標２００を用いる場合について説明したが、これに限らず例えば、別の構成例として、図４３に示すような構成でもよい。図４３に示す遠目標２００ａの構成例の場合、発光部２０１、制御回路部２０２及び電源部２０３が筐体２２４に収容されている。筐体２２４は、例えば、馬鈴薯等の収穫物を収容する合成樹脂製の筐体を流用することができる。筐体２２４の寸法は、例えば、縦約５５ｃｍ、横約４０ｃｍである。筐体２２４の背面には、制御回路部２０２及び電源部２０３が固着されている。制御回路部２０２及び電源部２０３の前面には、筐体２２４の背面と略同一面積を有し、矩形状を呈している仕切板２２５が設けられている。この仕切板２２５の略中央には、発光部２０１が取り付けられている。発光部２０１は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）がマトリックス状に所定間隔をあけて配置されて構成されている。ＬＥＤとしては、例えば、車両のウインカーに用いられる高輝度でオレンジ色の光を発光するものが好ましい。
【０３４６】
また、発光部２０１の縦幅と横幅の比は、例えば、２：１〜４：１の範囲が好ましい。
【０３４７】
また、発光部２０１の輪郭形状は、例えば、略矩形状、略楕円状又は略円形状とする。発光部２０１の輪郭形状を略矩形状とした場合、ＬＥＤを、例えば、縦約３０ｃｍ、横約１０ｃｍの範囲に、２５行、８列、すなわち、２００個配置する。
【０３４８】
また、本発明の実施の形態によれば、遠目標２００を構成する発光部２０１は、輪郭の形状は、長方形状、楕円形状又は円形状のいずれかであって、輪郭の縦横比が２分の１から４分の１の間である。通常、発光部２０１の発光部分は面積が大きく、カメラ部８の方向に投射する光量が多いほど、遠方からの検出が有利となる。しかし、発光部２０１の位置は画像上の発光部２０１の中心座標によって算出するので、近距離では発光部２０１の画像が大きくなり、特に横幅が広くなると、検出される位置の精度が低下する傾向となる。そこで、本発明の実施の形態のように、発光部２０１の発光部分を、縦方向に長く、横方向に狭くすると、面積の拡大と精度の確保の両立が可能となる。一方、発光部２０１の発光部分が縦方向に長くなり過ぎると、画像上の発光部２０１の形状が、ノイズ的な要因で誤抽出される画素グループと類似してくるので、輪郭の縦横比は、２分の１から４分の１の間であることが最適である。
【０３４９】
また、本発明の実施の形態によれば、遠目標２００は、黒色などの暗い色で塗装され、かつ、発光部２０１の発光部分の横幅以上の幅の余白部分を、発光部２０１の周囲に有する仕切板２２５を、発光部２０１の背後に有している。カメラ部８は、上記したように、撮像素子が格子状に配置された構造となっている。図１６は遠目標２００の一例であるが、検出限界付近の遠い距離では、遠目標２００を撮像した画像は小さくなり、１個の撮像素子の大きさは図１６に示す１個の格子ほどになり、撮像素子の出力は、１個の格子の中に存在する複数の物体の平均的な明るさとなり、図１７のようなモザイク画像の状態になる。
【０３５０】
発光部２０１の周囲に背景板がなく、発光部２０１の背後に明るい物体があると、１個の撮像素子に発光部２０１と明るい背景の両方が同時に入る状態となり、発光部２０１が消灯してもその画素は明るい背景の光を受けて輝度が高いままの状態となり、輝度の変化が減少して発光部２０１の検出が困難となる。そこで、仕切板２２５を設けると、背後の物体による発光部２０１の画像への影響を低減することができ、特に、遠方の距離において検出性能が向上する。
【０３５１】
発光部２０１の画像は、消灯時には暗い必要があるので、仕切板２２５は黒色などの光の反射が少ない色であることが望ましい。また、実際のカメラ部８では、レンズの収差などの影響で、ある物体からの光は、その位置の撮像素子のみでなく、周囲の撮像素子にも影響が拡散する。よって、仕切板２２５の大きさは、最低限、発光部２０１の発光部分の横幅以上の幅を、発光部２０１の周囲に有することが望ましい。さらに、筐体２２４に蓋を取り付け、蓋の裏も黒く塗装し、発光部２０１使用時には蓋を展開して、仕切板２２５の拡張として利用しても良い。
【０３５２】
また、本発明の実施の形態によれば、遠目標２００は、その発光部２０１を直方体の容器状の筐体２２４の底部又は底部の付近に設けた仕切板２２５に設置する構造である。遠目標２００は、図５に示すように、発光部２０１の発光体をほぼ垂直に立てて使用する場合が多いと考えられる。直方体の筐体２２４を用いることにより、遠目標２００は、図５に示すように、平坦な場所に置くだけで安定な設置が可能となり、取扱が簡便となる。また、筐体２２４はそのまま収納用の容器を兼ねることもできる。
【０３５３】
また、発光部２０１に直射日光が当たると、太陽光の反射で発光部２０１の部分が輝き、発光部２０１が消灯状態でも画像が明るいままとなる。直方体状の筐体２２４の奥まった所に発光部２０１を設置することにより、上方と左右にも日除けが付く構造となる。
【０３５４】
また、上述の実施の形態では、本発明を農用トラクタに適用する例を示したが、これに限定されず、農用トラクタ以外の各種農用車両による作業に適用可能であり、特に、最初の作業行程を高精度に直線的に遠目標による自動走行を行い、以降の行程で遠目標を必要としない倣い走行を行う場合、低速で長時間にわたる直進運転、直線的に畦塗りを行いたい場合や、遠目標に向かう過程で一部に出っ張り部がある場合などに有効である。
【０３５５】
また、本発明は、農業分野だけでなく、土木や建設分野での作業車両の自動走行制御にも利用可能である。
【０３５６】
また、上述の実施の形態では、遠目標２００をトラクタ１が直進走行すべき走路前方の延長線上に設置するとともに、この遠目標２００を撮像するために、カメラ部８をトラクタ１のフロントガラス１０の中央上方であって、トラクタ１の前方正面に向けて車両中心線ＭＣ上に搭載する例を示したが、これに限定されない。例えば、遠目標２００をトラクタ１が直進走行すべき走路後方の延長線上に設置するとともに、この遠目標２００を撮像するために、カメラ部８をトラクタ１の室内又はルーフ上等であって、トラクタ１の後方正面に向けて車両中心線ＭＣ上に搭載しても良い。
【０３５７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３５８】
本発明にかかる作業車両の自動走行制御装置は、自動走行による作業に必要な目標の数量を低減出来、しかもその目標の設置にかかる手間も低減出来るという効果を有し、トラクタ等の農用の作業車両や、土木・建築分野における作業車両等の自動走行制御装置等として有用である。
【符号の説明】
【０３５９】
１ 乗用型トラクタ（トラクタ）
２ ボンネット
３ 前輪
４ 後輪
５ ステアリングハンドル
６ 操作ボックス
７ 運転席
８ カメラ部
９ 運転室
１０ フロントガラス
１１ カメラ支持部材
１２ トップリンク
１３ ロアリンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両に設けられた撮像ユニットと、
前記撮像ユニットにより撮像される予め設置された目標の画像情報に基づいて、直進走行を行う第１の走行モードと、前記撮像ユニットにより撮像される作業の痕跡の画像情報に基づいて、倣い走行を行う第２の走行モードとを有する、前記作業車両の走行制御を行う走行制御ユニットとを備え、
前記走行制御ユニットは、前記第１の走行モードにより直進走行を行わせた後、前記第１の走行モードが解除され、前記作業車両が旋回された後、前記第２の走行モードにより倣い走行を行わせる、作業車両の自動走行制御装置。
【請求項２】
前記撮像ユニットは、カメラと、前記カメラを移動させるカメラ移動機構とを備える、請求項１に記載の作業車両の自動走行制御装置。
【請求項１】
作業車両に設けられた撮像ユニットと、
前記撮像ユニットにより撮像される予め設置された目標の画像情報に基づいて、直進走行を行う第１の走行モードと、前記撮像ユニットにより撮像される作業の痕跡の画像情報に基づいて、倣い走行を行う第２の走行モードとを有する、前記作業車両の走行制御を行う走行制御ユニットとを備え、
前記走行制御ユニットは、前記第１の走行モードにより直進走行を行わせた後、前記第１の走行モードが解除され、前記作業車両が旋回された後、前記第２の走行モードにより倣い走行を行わせる、作業車両の自動走行制御装置。
【請求項２】
前記撮像ユニットは、カメラと、前記カメラを移動させるカメラ移動機構とを備える、請求項１に記載の作業車両の自動走行制御装置。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３２】
【図３３】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図２】
【図３】
【図１７】
【図２３】
【図３１】
【図３４】
【図４０】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３２】
【図３３】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図２】
【図３】
【図１７】
【図２３】
【図３１】
【図３４】
【図４０】
【公開番号】特開２０１２−２３９９７（Ｐ２０１２−２３９９７Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４３４３（Ｐ２０１０−１６４３４３）
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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