農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法
【課題】各種農作業を支援する機器が、農作業に従事する人に何ら負担を掛けることなく、農地に作られた畝に添って正確に自律走行し、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を確実に支援できるようにする、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法を提供することが課題である。
【解決手段】農地に作られた畝を覆うマルチフィルムの、埋設位置内側の長手方向に畝位置認識用の線を設け、農作業支援機器がその畝位置認識用の線を認識することで農地に作られた畝に添って正確に自律走行できるようにした。
【解決手段】農地に作られた畝を覆うマルチフィルムの、埋設位置内側の長手方向に畝位置認識用の線を設け、農作業支援機器がその畝位置認識用の線を認識することで農地に作られた畝に添って正確に自律走行できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法に係り、特に、農地に作られた畝に添って自律走行し、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を支援できるようにした機器における自律走行を確実に行えるようにした、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農業人口の減少と農作業従事者の高齢化により、重労働である農作業を種々の角度から支援する機器の研究が行われ、例えば農地に作られた畝に添って自律走行しながら生育した作物の収穫作業を支援したり、農薬散布などを行うビーグルが開発されている。
【０００３】
このような農作業を支援する機器においては、例えば農地に作られ、場合によっては曲線を描く畝に添って正確に自律走行することが求められる。すなわち、農地におけるどこからどこまでが畝で走行路はどこに存在するか、といったことを正確に把握できないと、せっかく生育した作物を踏み倒したり、農地以外の場所に進んでしまうといった問題が生じる。
【０００４】
そのため、地磁気センサやジャイロスコープを利用して自分の進む方向を確認し、さらに、農地の作物が緑色、通路が土むき出しの茶色であることを利用して、進むべき道を認識する技術が例えば非特許文献１に紹介されている。
【０００５】
ここに示された技術では、画像中の緑色成分における点（ｘ，ｙ）を下記変換式（１）によって曲線（ｕ，ｖ）に変換し、これを全ての点に対しておこなって、ある本数以上交わる点を（ｕ０，ｖ０）としてその点に対して逆変換をかけることで、ｘ−ｙ平面での下記直線式（２）を求めるＨｏｕｇｈ変換を施し、作物の列を直線抽出したり、色の分布の分散値を利用して領域分割を施すものである。
【０００６】
ｖ＝ｘｃｏｓ（ｕ）＋ｙｘｓｉｎ（ｕ） （０≦ｕ≦π） ………（１）
ｖ０＝ｘｃｏｓ（ｕ０）＋ｙｘｓｉｎ（ｕ０） ………………………（２）
【０００７】
また特許文献１には、田植え機などの農業用車両が水田などにおいて正確に目標に向かって自律直進できるよう、地磁気を用いた方位センサと、車両速度を計測する車両速度計と、進行方向にずれが生じたときにそれを補正するためのトリム操作スイッチと、トリム操作のための目標方位の更新角度ψ１、ψ２を演算出力する更新目標方位角演算回路と、自律直進車両の目標方位角ΨＴを設定する目標方位角設定回路とを備え、予めマニュアル操作によって走行路をティーチングさせるようにした自律直進制御装置が示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、農作業支援機器ではないが、移動ロボットの進行方向に沿った経路中に、光の反射特性の異なる２種類以上の光反射物体を所定の順序で並べたマーカーを設置し、移動ロボット上に搭載したレーザ源からマーカーへとレーザ光を回転照射し、反射光検出装置によってマーカーを検出して、移動ロボットを誘導する移動ロボットの誘導方法と誘導システムが示されている。
【０００９】
【非特許文献１】近藤他著「農業ロボット（Ｉ）基礎と理論」２００４年、コロナ社
【特許文献１】特開２００４−８６４１０号公報
【特許文献２】特開平９−１２８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１に紹介されたシステムでは、作物の生育状態や外界環境が多様に変化することで、単純に作物が緑色、通路が土むき出しの茶色と認識できない場合もあって、Ｈｏｕｇｈ変換や領域分割法でも一義的に直線抽出するのが難しい場合があるという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１に示された自律直進制御装置は、予め走行路をティーチングさせることが必要であって、畝の状況が変わればその都度ティーチングが必要である。同様に特許文献２に示された移動ロボットの誘導方法と誘導システムも、経路中に光の反射特性の異なる２種類以上の光反射物体を所定の順序で並べたマーカーを設置する必要があって、農地にこのようなマーカーを設置することは農作業に従事する人に負担を掛けることになり、非常に困難である。
【００１２】
そのため本発明においては、各種農作業を支援する機器が、農作業に従事する人に何ら負担を掛けることなく、農地に作られた畝に添って正確に自律走行し、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を確実に支援できるようにする、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明における農作業支援機器のための農業用資材は、
農地に作られた畝を覆うマルチフィルムで構成された農作業支援機器のための農業用資材であって、
前記マルチフィルムにおける長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明における農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地は、
農作業支援機器が進行方向を認識するための農業用資材を敷設した農地であって、
前記農業用資材は農地への埋設位置内側の長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムであり、該マルチフィルムで前記農地に作られた畝を覆い、前記農作業支援機器が前記畝位置認識用線を認識して畝と畝との間を進行できるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明における農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法は、
進行方向を撮像する撮像装置を有し、農地に設けられた畝と畝の間を進行する農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法であって、
前記畝に、農地への埋設位置内側の長手方向に前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムを被せ、前記農作業支援機器に設けた撮像装置で撮像した画像から前記畝位置認識用線を認識し、該認識した畝位置認識用線の間を進行することを特徴とする。
【００１６】
このように、雑草の抑制や畝の保温等のために農業で一般的に用いられているマルチフィルムを用い、農地への埋設位置内側の長手方向に、畝位置認識用の線を設けて農作業支援機器がその畝位置認識用の線を認識して進めるようにすることで、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器は、正確に畝と畝の間を進むことができる。
【００１７】
また、前記畝位置認識用線を赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成することで、緑色では作物の色に紛れて認識がうまくできないことがあるのを防ぐことができ、農作業支援機器がより正確に畝と畝の間を進むことができる。
【００１８】
そして、前記畝位置認識用線は、前記マルチフィルムの両縁側に設けることで、より農作業支援機器の進行方向認識が容易になる。
【００１９】
さらに、前記進行方向の認識は、前記撮像装置で撮像した隣接する畝を覆う前記農作業用マルチフィルムに設けられた相対する前記畝位置認識用線を認識し、該認識した前記畝位置認識用線の中間を前記農業用支援機器の進行方向と認識しておこなうことで、隣接する畝の間の農業用支援機器の進行方向を容易に見いだすことができる。
【００２０】
また、前記マルチフィルムにおける作物の播種部位と播種部位の間の短手方向に、前記畝位置認識用線と同じ色の線を設け、前記撮像装置で撮像した画像から前記播種部位確認用線を認識して前記農業用支援機器の位置を認識することで、農作業支援機器は播種位置の把握や移動距離の把握も可能となり、さらに、前記マルチフィルムに設けられた畝位置認識用線上または近傍における作物の播種部位に対応した位置に、ＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配し、該ＲＦＩＤ素子からの信号により、前記農業用支援機器の位置を認識することで、播種位置の把握や移動距離の把握の上に、ＲＦＩＤ素子に作物毎の情報を蓄え、作物の生育状況や病害虫の影響などを個別に管理することも可能となり、種々の用途に用いることができる農作業支援機器のための農業用資材を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上記載のごとく本発明によれば、各種農作業を支援できるようにした機器が、農地に作られた畝に添って正確に自律走行することができ、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を確実におこなえるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２３】
最初に本発明の概要を簡単に説明すると、本発明においては、農地の畝に生える雑草の生育の抑制や、畝の保温等のために農業で一般的に用いられているマルチフィルムの、農地への埋設位置内側の長手方向に、赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成した畝位置認識用線を設け、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器が、その畝位置認識用の線を撮像装置で撮像した画像から認識することで、正確に畝と畝の間を進むことができるようにしたものである。
【００２４】
すなわち現在の農業では、農地の畝に生える雑草の生育の抑制や畝の保温等のために、畝における山部を覆う、図１（Ａ）に示したような播種用の穴１１が設けられたマルチフィルム１０や、図１（Ｂ）に示したように播種用の穴を持たないマルチフィルム２０が用いられているが、このマルチフィルム１０や２０の農地への埋設位置内側の長手方向に、赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成した畝位置認識用線１２、２２を設け、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器が、その畝位置認識用の線を認識して畝と畝の間を正確に進むことができるようにしたものである。
【００２５】
また本発明においては、作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器が、単に畝と畝の間を正確に進むだけでなく、これら図１（Ａ）、（Ｂ）に１３、２３で示したように、マルチフィルム１０、２０における作物の播種部位１１と播種部位１１（図１（Ｂ）では仮想播種位置となる）の間の短手方向に、前記畝位置認識用線と同じ色の線を設け、その短手方向の線を検出して農作業支援機器が播種位置を把握したり、移動距離の把握も行えるようにしている。なお、この短手方向の線は、両縁近傍に設けた畝位置認識用線をつなぐようにして設けた場合を示したが、途中が切れていても構わない。
【００２６】
このように農業で一般的に用いられているマルチフィルム１０、２０を構成し、また、このようなマルチフィルム１０、２０を用いて農地を構成して農作業支援機器の進行方向認識をおこなうことで、農業に従事する人にはなんら負担を掛けることなく、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器は、正確に畝と畝の間を進むことができる。また、この農作業支援機器が短手方向の線１３、２３を認識することで、作物の播種位置を把握したり移動距離の把握も行うことができる。
【００２７】
また、この畝位置認識用の線の色であるが、一般的な農業用のマルチフィルムは、畝の温度や雑草の生育抑制、アブラムシ除けなどの用途に合わせ、透明、黒色、緑色、銀色など、種々の色のものが用意されている。例えば透明のフィルムの場合、地面温度の上昇が高くて作物の育成を早め、黒色フィルムの場合、地面温度の上昇を抑えて雑草の育成を抑制する効果がある。緑色のフィルムは、太陽光線を過不足無くなく取り入れることができ、シルバーのフィルムは耐候性、耐熱性に優れている。
【００２８】
そのため本発明者らは、これら種々の色のマルチフィルムに対し、どのような色で畝位置認識用の線を構成したら最も効果的かを実験した。まず、緑単独では、作物の色に紛れて認識がうまくできない可能性があるのは容易に理解できる。また、一般的にロボットに対して作業経路を示す手段として、通路に白色線あるいは黒色線を入れることが多いが、マルチフィルムの場合、白色線や黒色線はマルチフィルムに光が反射することで黒いフィルムが白く光ったり、透明のフィルムが黒く見えることがあり、二値化が難しいことが分かった。
【００２９】
一方、赤色の線や黄色の線、或いは黄色と黒色で縞模様とした場合、赤色の線はＲＧＢに分解したとき、Ｒ成分はマルチフィルムとは異なる明度となって明確に認識でき、Ｇ成分とＢ成分はマルチフィルムとの明度差が小さくて識別が困難であった。また、黄色と黒色を縞模様とした場合、ＲとＧの成分では黄色が明確に認識でき、Ｂはマルチフィルムとの明度差が小さくて識別が困難であった。
【００３０】
それに対し、同じように赤色の線や黄色の線、或いは黄色と黒色を縞模様の線として形成した場合でも、ＨＳＶ方式では、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（明度）のいずれもマルチフィルムとの明度差が小さくて識別が困難であった。そのため、畝位置認識用の線としては、赤色の線や黄色の線、或いは黄色と黒色で縞模様とした線を用いることが好適であることが分かった。
【００３１】
図２は、この図１（Ａ）、（Ｂ）に示したようなマルチフィルム１０または２０を、農作物１４が植えられた畝１５に被せた農地を、農作業支援のためのビーグル１６が移動する場合の概略を示した図であり、このビーグル１６は、例えば駕籠状の作物を入れる部位を有すると共に前方を監視するビデオカメラ１７を有し、その撮像画像からマルチフィルム１０に付された畝位置認識用の線１２や、短手方向の線１３を認識して、畝１５と畝１５の間の農作業支援機器が進む道１８を正確に進行するよう構成されている。
【００３２】
そして、畝位置認識用の線１２を認識するためのアルゴリズムを示したのが図３であり、ビデオカメラ１７による農作業支援機器が進む道１８と畝位置認識用の線１２の撮像画像例を図４（Ａ）に示した。この図４（Ａ）において１２Ｖはビデオカメラ１７が撮像した畝位置認識用の線、１８Ｖは同じく農作業支援機器が進む道であり、３０は農作業支援のためのビーグル１６の進行方向、３１から３６は、両側にある畝位置認識用の線１２Ｖの中間位置である。
【００３３】
この例におけるビデオカメラ１７の撮像画素数を例えば６４０×４８０とし、ステップＳ１０で処理がスタートすると、ステップＳ１１で図４（Ａ）に示したようなカラー画像が取得される。そして次のステップＳ１２でＲ（赤色）成分が抽出されて白画素とされ、それがステップＳ１３で２値化される。この場合の閾値は、例えば２４５とする。
【００３４】
そして次のステップＳ１４でその撮像画像が複数の領域に分割され、それぞれの領域がラベリングされてステップＳ１５でラベリングされた図形の画素数から、赤色線図形が抽出される。この抽出された赤色線と赤色線の間の軌跡が、図４（Ａ）に示した進行方向３０となるわけであるが、その軌跡検出の詳細アルゴリズムが図３（Ｂ）である。
【００３５】
この図３（Ｂ）におけるステップＳ２０で軌跡検出がスタートすると、最初に図４（Ａ）における左側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける赤色画素（現在は前記ステップＳ１２でＲ（赤色）成分が白画素とされている）検出が行われる。すなわちまずステップＳ２１で、ｊが撮像画像の垂直方向最下端座標を示す０と置かれる。そしてステップＳ２２で座標（ｘ，ｙ）が撮像画像の中央（３２０，ｊ）とおかれ、ステップＳ２３で座標（ｘ，ｙ）の画素が白（すなわち赤色成分）であるか否かが判断される。そして白画素の場合はステップＳ２５へ、白画素でない場合はステップＳ２４に進んでｘから１が減じられ（すなわち現在の画素の左側画素が判定対象となる）、同様な判定が白画素が見つかるまで続けられる。
【００３６】
そして白画素が見つかると、ステップＳ２５に行って、図４（Ａ）における左側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける右側の点（ｐ１ｘ，ｊ）が決定され、今度は図４（Ａ）における右側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける赤色（実際は前記したように白画素である）画素検出が行われる。これは左側の場合と同様、ステップＳ２５で座標（ｘ，ｙ）が撮像画像の中央（３２０，ｊ）とおかれ、ステップＳ２７で座標（ｘ，ｙ）の画素が白（すなわち赤色成分）であるか否かが判断される。そして白画素の場合はステップＳ２９へ、白画素でない場合はステップＳ２８に進んでｘに１が加えられ（すなわち現在の画素の右側画素が判定対象となる）、同様な判定が白画素が見つかるまで続けられる。
【００３７】
そして白画素が見つかると、ステップＳ２９に行って図４（Ａ）における右側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける左側の点（ｐ２ｘ，ｊ）が決定され、次のステップＳ３０で、高さｙでの赤色線間の中点（ｇ［ｊ］，ｙ）＝（（ｐ１ｘ＋ｐ２ｘ）／２，ｊ）が決定される。これは、図４（Ａ）に３６で示した位置となる。
【００３８】
こうして畝位置認識用の線１２Ｖにおける最下部の中央点が算出されると、処理は次のステップＳ３１に進み、ｊが４８０を超えたかどうかが判断され、超えている場合はステップＳ３３へ、超えていない場合はステップＳ３２に進んでｊがｊ＋１０とされ、ステップＳ２２に進んで以上説明してきた処理が繰り返されて、図４（Ａ）における３５、３４、３３、３２、３１の中央位置がそれぞれ算出される。
【００３９】
そしてｊが４８０を超え、ステップＳ３３へ進むと全ての（ｇ［ｊ］，ｙ）（０≦ｊ＜４８０）、すなわち算出した３１〜３６の点を最小二乗法で結び、ステップＳ３４で図４（Ａ）に３０で示した方向を農作業支援のためのビーグル１６の進行方向として決定する。そしてステップＳ３５から、図３（Ａ）のステップＳ１６に戻り、ステップＳ１７で終了する。
【００４０】
このようにすることにより、農作業支援のためのビーグル１６は、図４（Ａ）に３０で示したような畝位置認識用の線１２Ｖの中間を正確に進んでいくことが可能となる。
【００４１】
また、図５は、前記図１のマルチフィルム１０、２０の播種部位１１と播種部位１１の間の短手方向に設けられた、前記畝位置認識用線と同じ色の線１３を検出するためのアルゴリズムであり、図４（Ｂ）は、ビデオカメラ１７により農作業支援機器が進む道１８と畝位置認識用の線１２、短手方向の線１３を撮像した画像を示したもので、それぞれの線は畝位置認識用の線１２Ｖ、短手方向の線１３Ｖで示してある。また、３７、３８は両側にある畝位置認識用の線１２Ｖの中間位置である。
【００４２】
まずステップＳ４０で処理がスタートすると、ステップＳ４１で図４（Ｂ）に示したようなカラー画像が取得される。そして次のステップＳ４２でＲ（赤色）成分が抽出されて白画素とされ、それがステップＳ４３で２値化される。この場合の閾値は、前記と同様例えば２４５とする。
【００４３】
そして次のステップＳ４４でその撮像画像が複数の領域に分割され、それぞれの領域がラベリングされて、ステップＳ４５でラベリングされた図形の画素数から、赤色線図形が抽出される。そしてその次のステップＳ４６で、この抽出された赤色線と赤色線の間の軌跡が抽出され、ステップＳ４７でビーグルに最も近い領域に横線（短手方向の線）がないかが検索される。
【００４４】
この横線検出のアルゴリズムが図５（Ｂ）であり、図中ステップＳ５１からステップＳ５３までは、図４（Ｂ）に示した撮像画像における、右側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識フローであり、ステップＳ５４からステップＳ５６までは、同じく左側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識フローである。
【００４５】
まず、ステップＳ５０で右側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識処理がスタートすると、ステップＳ５１で、撮像画像の一番下右側の赤色線検出ポイント左下に、高さ例えば６０ピクセル、幅を画像右端までとした注目領域ＲＯＩ１を生成する。そしてステップＳ５２で、この注目領域ＲＯＩ１内のみで輪郭抽出処理が行われ、畝位置認識用線１２Ｖと、この畝位置認識用線１２Ｖに付随した、図上点線で示した短手方向の線１３Ｖそれぞれの輪郭が抽出される。
【００４６】
そして、ステップＳ５３で、特定画素の周囲にある独立した８近傍画素との連結状態を８近傍連結数に基づいて調べ、抽出した輪郭における分岐点を検索する。
【００４７】
また同様に、ステップＳ５４で左側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識処理をスタートさせ、撮像画像の一番下左側の赤色線検出ポイント右下に、高さ例えば６０ピクセル、幅を画像右端までとした注目領域ＲＯＩ２を生成する。そしてステップＳ５５で、この注目領域ＲＯＩ２内のみで輪郭抽出処理が行われ、畝位置認識用線１２Ｖと、この畝位置認識用線１２Ｖに付随した、図上点線で示した短手方向の線１３Ｖそれぞれの輪郭が抽出される。
【００４８】
そして、ステップＳ５６で、特定画素の周囲にある独立した８近傍画素との連結状態を８近傍連結数に基づいて調べ、抽出した輪郭における分岐点を検索する。
【００４９】
そしてステップＳ５７で分岐点があったかどうかが判定され、無い場合はステップＳ５９に行き、有った場合はステップＳ５８に進んで横線の通過カウントをインクリメントし、ステップＳ５９に行って図５（Ａ）におけるステップＳ４８に戻り、ステップＳ４８で終了する。
【００５０】
このようにすることにより、前記図１に示したマルチフィルム１０、２０の播種部位１１と播種部位１１の間の短手方向に設けられた、前記畝位置認識用線と同じ色の線１３を検出することができ、前記したように、農作業支援機器としてのビーグル１６は播種位置１１の把握や移動距離の把握が可能となる。
【００５１】
以上が図１に示したように、畝位置認識用の線１２、２２と短手方向の線１３、２３を付した農業用資材としてのマルチフィルム１０、２０を利用した場合であったが、短手方向の線１３、２３の代わりに、作物の播種部位に対応させてＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配し、播種位置を検出するようにしてもよい。その場合の例が図６と図７に示した図である。
【００５２】
まず図６は、前記したように赤色または黄色、若しくは黄色と黒色を縞模様とした畝位置認識用の線５２、６２と、作物の播種部位に対応させてＲＦＩＤ素子５３、６３を配し、播種位置を検出できるようにしたマルチフィルム５０、６０の例であり、図７は、ＲＦＩＤ５３を付したマルチフィルム５０を畝に被せた農地を、農作業支援のためのビーグル５６が移動する場合の概略を示した図である。
【００５３】
この図６（Ａ）は播種用の穴１１が設けられたマルチフィルム５０の播種位置に対応させてＲＦＩＤ素子５３を配した場合であり、図６（Ｂ）は播種用の穴を持たないマルチフィルム６０にＲＦＩＤ素子６３を配した場合である。このようにＲＦＩＤ素子５３、６３を配すると、ＲＦＩＤ素子５３、６３の検出で播種位置の把握や移動距離の把握が可能となると共に、ＲＦＩＤ素子５３、６３に作物毎の情報を蓄え、作物の生育状況や病害虫の影響などを個別に管理することも可能となり、種々の用途に用いることができる農作業支援機器のための農業用資材を提供することができる。
【００５４】
図７はこのようにＲＦＩＤ素子５３、６３を配したマルチフィルム５０、６０を農作物１４が植えられた畝５９に被せた農地を、農作業支援のためのビーグル５６が移動する場合の概略を示した図であり、このビーグル５６は、例えば駕籠状の作物を入れる部位を有すると共に、前方を監視するビデオカメラ５７、ＲＦＩＤ素子５３を検出するＲＦＩＤリーダ５８を有している。
【００５５】
そして、ビデオカメラ５７の撮像画像によって前記図３、図４で説明したようにして、マルチフィルム５０に設けられた畝位置認識用の線６２を検出して畝５９の間を正確に進行すると共に、ＲＦＩＤリーダ５８が読み取ったＲＦＩＤ素子５３からの信号により、作物１４の播種位置、ビーグル５６自身の移動距離、さらには、作物１４の生育状況や病害虫の状況などを取得することができ、種々の用途に用いることができるマルチフィルムとすることができる。
【００５６】
なお、この図７で示した例では、ＲＦＩＤリーダ５８をＲＦＩＤ素子５３の近傍に来る位置に示したが、最近は、アンテナ側から非接触電力電送技術を用いて電力を送信し、通信距離を大きくしたＲＦＩＤ素子も出現しており、ＲＦＩＤリーダ５８の設置位置も、図示した位置に限られないことは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などの各種農作業を支援する機器が、農作業に従事する人に何ら負担を掛けることなく、農地に作られた畝に添って正確に自律走行することができ、農作業の省力化に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】農作業支援機器のための畝位置認識用の線を付した農業用資材としてのマルチフィルムの例である。
【図２】マルチフィルムを畝に被せた農地を農作業支援のためのビーグルが移動する場合の概略を示した図である。
【図３】畝位置認識用の線を認識するためのアルゴリズムを示したフロー図である。
【図４】（Ａ）はビデオカメラによる畦道と畝位置認識用の線の撮像画像例、（Ｂ）はおなじく畦道と畝位置認識用の線、及び短手方向の線のの撮像画像例である。
【図５】マルチフィルムの短手方向に設けられた線を検出するアルゴリズムを示したフロー図である。
【図６】農作業支援機器のための畝位置認識用の線を付した農業用資材としてのマルチフィルムに、さらにＲＦＩＤを付した例である。
【図７】ＲＦＩＤを付したマルチフィルムを畝に被せた農地を、農作業支援のためのビーグルが移動する場合の概略を示した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 播種用の穴が設けられたマルチフィルム
１１ 播種用の穴
１２ 畝位置認識用線
１２Ｖ ビデオカメラが撮像した畝位置認識用の線
１３ 短手方向の線
１３Ｖ ビデオカメラが撮像した短手方向の線
１４ 農作物
１５ 畝
１６ 農作業支援のためのビーグル
１７ ビデオカメラ
１８ 農作業支援機器が進む道
１８Ｖ ビデオカメラが撮像した農作業支援機器が進む道
２０ 播種用の穴を持たないマルチフィルム
２２ 畝位置認識用線
２３ 短手方向の線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法に係り、特に、農地に作られた畝に添って自律走行し、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を支援できるようにした機器における自律走行を確実に行えるようにした、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農業人口の減少と農作業従事者の高齢化により、重労働である農作業を種々の角度から支援する機器の研究が行われ、例えば農地に作られた畝に添って自律走行しながら生育した作物の収穫作業を支援したり、農薬散布などを行うビーグルが開発されている。
【０００３】
このような農作業を支援する機器においては、例えば農地に作られ、場合によっては曲線を描く畝に添って正確に自律走行することが求められる。すなわち、農地におけるどこからどこまでが畝で走行路はどこに存在するか、といったことを正確に把握できないと、せっかく生育した作物を踏み倒したり、農地以外の場所に進んでしまうといった問題が生じる。
【０００４】
そのため、地磁気センサやジャイロスコープを利用して自分の進む方向を確認し、さらに、農地の作物が緑色、通路が土むき出しの茶色であることを利用して、進むべき道を認識する技術が例えば非特許文献１に紹介されている。
【０００５】
ここに示された技術では、画像中の緑色成分における点（ｘ，ｙ）を下記変換式（１）によって曲線（ｕ，ｖ）に変換し、これを全ての点に対しておこなって、ある本数以上交わる点を（ｕ０，ｖ０）としてその点に対して逆変換をかけることで、ｘ−ｙ平面での下記直線式（２）を求めるＨｏｕｇｈ変換を施し、作物の列を直線抽出したり、色の分布の分散値を利用して領域分割を施すものである。
【０００６】
ｖ＝ｘｃｏｓ（ｕ）＋ｙｘｓｉｎ（ｕ） （０≦ｕ≦π） ………（１）
ｖ０＝ｘｃｏｓ（ｕ０）＋ｙｘｓｉｎ（ｕ０） ………………………（２）
【０００７】
また特許文献１には、田植え機などの農業用車両が水田などにおいて正確に目標に向かって自律直進できるよう、地磁気を用いた方位センサと、車両速度を計測する車両速度計と、進行方向にずれが生じたときにそれを補正するためのトリム操作スイッチと、トリム操作のための目標方位の更新角度ψ１、ψ２を演算出力する更新目標方位角演算回路と、自律直進車両の目標方位角ΨＴを設定する目標方位角設定回路とを備え、予めマニュアル操作によって走行路をティーチングさせるようにした自律直進制御装置が示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、農作業支援機器ではないが、移動ロボットの進行方向に沿った経路中に、光の反射特性の異なる２種類以上の光反射物体を所定の順序で並べたマーカーを設置し、移動ロボット上に搭載したレーザ源からマーカーへとレーザ光を回転照射し、反射光検出装置によってマーカーを検出して、移動ロボットを誘導する移動ロボットの誘導方法と誘導システムが示されている。
【０００９】
【非特許文献１】近藤他著「農業ロボット（Ｉ）基礎と理論」２００４年、コロナ社
【特許文献１】特開２００４−８６４１０号公報
【特許文献２】特開平９−１２８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１に紹介されたシステムでは、作物の生育状態や外界環境が多様に変化することで、単純に作物が緑色、通路が土むき出しの茶色と認識できない場合もあって、Ｈｏｕｇｈ変換や領域分割法でも一義的に直線抽出するのが難しい場合があるという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１に示された自律直進制御装置は、予め走行路をティーチングさせることが必要であって、畝の状況が変わればその都度ティーチングが必要である。同様に特許文献２に示された移動ロボットの誘導方法と誘導システムも、経路中に光の反射特性の異なる２種類以上の光反射物体を所定の順序で並べたマーカーを設置する必要があって、農地にこのようなマーカーを設置することは農作業に従事する人に負担を掛けることになり、非常に困難である。
【００１２】
そのため本発明においては、各種農作業を支援する機器が、農作業に従事する人に何ら負担を掛けることなく、農地に作られた畝に添って正確に自律走行し、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を確実に支援できるようにする、農作業支援機器のための農業用資材と該農業用資材を用いた農地、並びに該農地における農作業支援機器の進行方向認識方法を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明における農作業支援機器のための農業用資材は、
農地に作られた畝を覆うマルチフィルムで構成された農作業支援機器のための農業用資材であって、
前記マルチフィルムにおける長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明における農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地は、
農作業支援機器が進行方向を認識するための農業用資材を敷設した農地であって、
前記農業用資材は農地への埋設位置内側の長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムであり、該マルチフィルムで前記農地に作られた畝を覆い、前記農作業支援機器が前記畝位置認識用線を認識して畝と畝との間を進行できるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明における農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法は、
進行方向を撮像する撮像装置を有し、農地に設けられた畝と畝の間を進行する農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法であって、
前記畝に、農地への埋設位置内側の長手方向に前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムを被せ、前記農作業支援機器に設けた撮像装置で撮像した画像から前記畝位置認識用線を認識し、該認識した畝位置認識用線の間を進行することを特徴とする。
【００１６】
このように、雑草の抑制や畝の保温等のために農業で一般的に用いられているマルチフィルムを用い、農地への埋設位置内側の長手方向に、畝位置認識用の線を設けて農作業支援機器がその畝位置認識用の線を認識して進めるようにすることで、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器は、正確に畝と畝の間を進むことができる。
【００１７】
また、前記畝位置認識用線を赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成することで、緑色では作物の色に紛れて認識がうまくできないことがあるのを防ぐことができ、農作業支援機器がより正確に畝と畝の間を進むことができる。
【００１８】
そして、前記畝位置認識用線は、前記マルチフィルムの両縁側に設けることで、より農作業支援機器の進行方向認識が容易になる。
【００１９】
さらに、前記進行方向の認識は、前記撮像装置で撮像した隣接する畝を覆う前記農作業用マルチフィルムに設けられた相対する前記畝位置認識用線を認識し、該認識した前記畝位置認識用線の中間を前記農業用支援機器の進行方向と認識しておこなうことで、隣接する畝の間の農業用支援機器の進行方向を容易に見いだすことができる。
【００２０】
また、前記マルチフィルムにおける作物の播種部位と播種部位の間の短手方向に、前記畝位置認識用線と同じ色の線を設け、前記撮像装置で撮像した画像から前記播種部位確認用線を認識して前記農業用支援機器の位置を認識することで、農作業支援機器は播種位置の把握や移動距離の把握も可能となり、さらに、前記マルチフィルムに設けられた畝位置認識用線上または近傍における作物の播種部位に対応した位置に、ＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配し、該ＲＦＩＤ素子からの信号により、前記農業用支援機器の位置を認識することで、播種位置の把握や移動距離の把握の上に、ＲＦＩＤ素子に作物毎の情報を蓄え、作物の生育状況や病害虫の影響などを個別に管理することも可能となり、種々の用途に用いることができる農作業支援機器のための農業用資材を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上記載のごとく本発明によれば、各種農作業を支援できるようにした機器が、農地に作られた畝に添って正確に自律走行することができ、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布など、各種農作業を確実におこなえるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２３】
最初に本発明の概要を簡単に説明すると、本発明においては、農地の畝に生える雑草の生育の抑制や、畝の保温等のために農業で一般的に用いられているマルチフィルムの、農地への埋設位置内側の長手方向に、赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成した畝位置認識用線を設け、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器が、その畝位置認識用の線を撮像装置で撮像した画像から認識することで、正確に畝と畝の間を進むことができるようにしたものである。
【００２４】
すなわち現在の農業では、農地の畝に生える雑草の生育の抑制や畝の保温等のために、畝における山部を覆う、図１（Ａ）に示したような播種用の穴１１が設けられたマルチフィルム１０や、図１（Ｂ）に示したように播種用の穴を持たないマルチフィルム２０が用いられているが、このマルチフィルム１０や２０の農地への埋設位置内側の長手方向に、赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成した畝位置認識用線１２、２２を設け、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器が、その畝位置認識用の線を認識して畝と畝の間を正確に進むことができるようにしたものである。
【００２５】
また本発明においては、作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器が、単に畝と畝の間を正確に進むだけでなく、これら図１（Ａ）、（Ｂ）に１３、２３で示したように、マルチフィルム１０、２０における作物の播種部位１１と播種部位１１（図１（Ｂ）では仮想播種位置となる）の間の短手方向に、前記畝位置認識用線と同じ色の線を設け、その短手方向の線を検出して農作業支援機器が播種位置を把握したり、移動距離の把握も行えるようにしている。なお、この短手方向の線は、両縁近傍に設けた畝位置認識用線をつなぐようにして設けた場合を示したが、途中が切れていても構わない。
【００２６】
このように農業で一般的に用いられているマルチフィルム１０、２０を構成し、また、このようなマルチフィルム１０、２０を用いて農地を構成して農作業支援機器の進行方向認識をおこなうことで、農業に従事する人にはなんら負担を掛けることなく、生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などを行うビーグルなどの農作業支援機器は、正確に畝と畝の間を進むことができる。また、この農作業支援機器が短手方向の線１３、２３を認識することで、作物の播種位置を把握したり移動距離の把握も行うことができる。
【００２７】
また、この畝位置認識用の線の色であるが、一般的な農業用のマルチフィルムは、畝の温度や雑草の生育抑制、アブラムシ除けなどの用途に合わせ、透明、黒色、緑色、銀色など、種々の色のものが用意されている。例えば透明のフィルムの場合、地面温度の上昇が高くて作物の育成を早め、黒色フィルムの場合、地面温度の上昇を抑えて雑草の育成を抑制する効果がある。緑色のフィルムは、太陽光線を過不足無くなく取り入れることができ、シルバーのフィルムは耐候性、耐熱性に優れている。
【００２８】
そのため本発明者らは、これら種々の色のマルチフィルムに対し、どのような色で畝位置認識用の線を構成したら最も効果的かを実験した。まず、緑単独では、作物の色に紛れて認識がうまくできない可能性があるのは容易に理解できる。また、一般的にロボットに対して作業経路を示す手段として、通路に白色線あるいは黒色線を入れることが多いが、マルチフィルムの場合、白色線や黒色線はマルチフィルムに光が反射することで黒いフィルムが白く光ったり、透明のフィルムが黒く見えることがあり、二値化が難しいことが分かった。
【００２９】
一方、赤色の線や黄色の線、或いは黄色と黒色で縞模様とした場合、赤色の線はＲＧＢに分解したとき、Ｒ成分はマルチフィルムとは異なる明度となって明確に認識でき、Ｇ成分とＢ成分はマルチフィルムとの明度差が小さくて識別が困難であった。また、黄色と黒色を縞模様とした場合、ＲとＧの成分では黄色が明確に認識でき、Ｂはマルチフィルムとの明度差が小さくて識別が困難であった。
【００３０】
それに対し、同じように赤色の線や黄色の線、或いは黄色と黒色を縞模様の線として形成した場合でも、ＨＳＶ方式では、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（明度）のいずれもマルチフィルムとの明度差が小さくて識別が困難であった。そのため、畝位置認識用の線としては、赤色の線や黄色の線、或いは黄色と黒色で縞模様とした線を用いることが好適であることが分かった。
【００３１】
図２は、この図１（Ａ）、（Ｂ）に示したようなマルチフィルム１０または２０を、農作物１４が植えられた畝１５に被せた農地を、農作業支援のためのビーグル１６が移動する場合の概略を示した図であり、このビーグル１６は、例えば駕籠状の作物を入れる部位を有すると共に前方を監視するビデオカメラ１７を有し、その撮像画像からマルチフィルム１０に付された畝位置認識用の線１２や、短手方向の線１３を認識して、畝１５と畝１５の間の農作業支援機器が進む道１８を正確に進行するよう構成されている。
【００３２】
そして、畝位置認識用の線１２を認識するためのアルゴリズムを示したのが図３であり、ビデオカメラ１７による農作業支援機器が進む道１８と畝位置認識用の線１２の撮像画像例を図４（Ａ）に示した。この図４（Ａ）において１２Ｖはビデオカメラ１７が撮像した畝位置認識用の線、１８Ｖは同じく農作業支援機器が進む道であり、３０は農作業支援のためのビーグル１６の進行方向、３１から３６は、両側にある畝位置認識用の線１２Ｖの中間位置である。
【００３３】
この例におけるビデオカメラ１７の撮像画素数を例えば６４０×４８０とし、ステップＳ１０で処理がスタートすると、ステップＳ１１で図４（Ａ）に示したようなカラー画像が取得される。そして次のステップＳ１２でＲ（赤色）成分が抽出されて白画素とされ、それがステップＳ１３で２値化される。この場合の閾値は、例えば２４５とする。
【００３４】
そして次のステップＳ１４でその撮像画像が複数の領域に分割され、それぞれの領域がラベリングされてステップＳ１５でラベリングされた図形の画素数から、赤色線図形が抽出される。この抽出された赤色線と赤色線の間の軌跡が、図４（Ａ）に示した進行方向３０となるわけであるが、その軌跡検出の詳細アルゴリズムが図３（Ｂ）である。
【００３５】
この図３（Ｂ）におけるステップＳ２０で軌跡検出がスタートすると、最初に図４（Ａ）における左側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける赤色画素（現在は前記ステップＳ１２でＲ（赤色）成分が白画素とされている）検出が行われる。すなわちまずステップＳ２１で、ｊが撮像画像の垂直方向最下端座標を示す０と置かれる。そしてステップＳ２２で座標（ｘ，ｙ）が撮像画像の中央（３２０，ｊ）とおかれ、ステップＳ２３で座標（ｘ，ｙ）の画素が白（すなわち赤色成分）であるか否かが判断される。そして白画素の場合はステップＳ２５へ、白画素でない場合はステップＳ２４に進んでｘから１が減じられ（すなわち現在の画素の左側画素が判定対象となる）、同様な判定が白画素が見つかるまで続けられる。
【００３６】
そして白画素が見つかると、ステップＳ２５に行って、図４（Ａ）における左側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける右側の点（ｐ１ｘ，ｊ）が決定され、今度は図４（Ａ）における右側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける赤色（実際は前記したように白画素である）画素検出が行われる。これは左側の場合と同様、ステップＳ２５で座標（ｘ，ｙ）が撮像画像の中央（３２０，ｊ）とおかれ、ステップＳ２７で座標（ｘ，ｙ）の画素が白（すなわち赤色成分）であるか否かが判断される。そして白画素の場合はステップＳ２９へ、白画素でない場合はステップＳ２８に進んでｘに１が加えられ（すなわち現在の画素の右側画素が判定対象となる）、同様な判定が白画素が見つかるまで続けられる。
【００３７】
そして白画素が見つかると、ステップＳ２９に行って図４（Ａ）における右側の畝位置認識用の線１２Ｖにおける左側の点（ｐ２ｘ，ｊ）が決定され、次のステップＳ３０で、高さｙでの赤色線間の中点（ｇ［ｊ］，ｙ）＝（（ｐ１ｘ＋ｐ２ｘ）／２，ｊ）が決定される。これは、図４（Ａ）に３６で示した位置となる。
【００３８】
こうして畝位置認識用の線１２Ｖにおける最下部の中央点が算出されると、処理は次のステップＳ３１に進み、ｊが４８０を超えたかどうかが判断され、超えている場合はステップＳ３３へ、超えていない場合はステップＳ３２に進んでｊがｊ＋１０とされ、ステップＳ２２に進んで以上説明してきた処理が繰り返されて、図４（Ａ）における３５、３４、３３、３２、３１の中央位置がそれぞれ算出される。
【００３９】
そしてｊが４８０を超え、ステップＳ３３へ進むと全ての（ｇ［ｊ］，ｙ）（０≦ｊ＜４８０）、すなわち算出した３１〜３６の点を最小二乗法で結び、ステップＳ３４で図４（Ａ）に３０で示した方向を農作業支援のためのビーグル１６の進行方向として決定する。そしてステップＳ３５から、図３（Ａ）のステップＳ１６に戻り、ステップＳ１７で終了する。
【００４０】
このようにすることにより、農作業支援のためのビーグル１６は、図４（Ａ）に３０で示したような畝位置認識用の線１２Ｖの中間を正確に進んでいくことが可能となる。
【００４１】
また、図５は、前記図１のマルチフィルム１０、２０の播種部位１１と播種部位１１の間の短手方向に設けられた、前記畝位置認識用線と同じ色の線１３を検出するためのアルゴリズムであり、図４（Ｂ）は、ビデオカメラ１７により農作業支援機器が進む道１８と畝位置認識用の線１２、短手方向の線１３を撮像した画像を示したもので、それぞれの線は畝位置認識用の線１２Ｖ、短手方向の線１３Ｖで示してある。また、３７、３８は両側にある畝位置認識用の線１２Ｖの中間位置である。
【００４２】
まずステップＳ４０で処理がスタートすると、ステップＳ４１で図４（Ｂ）に示したようなカラー画像が取得される。そして次のステップＳ４２でＲ（赤色）成分が抽出されて白画素とされ、それがステップＳ４３で２値化される。この場合の閾値は、前記と同様例えば２４５とする。
【００４３】
そして次のステップＳ４４でその撮像画像が複数の領域に分割され、それぞれの領域がラベリングされて、ステップＳ４５でラベリングされた図形の画素数から、赤色線図形が抽出される。そしてその次のステップＳ４６で、この抽出された赤色線と赤色線の間の軌跡が抽出され、ステップＳ４７でビーグルに最も近い領域に横線（短手方向の線）がないかが検索される。
【００４４】
この横線検出のアルゴリズムが図５（Ｂ）であり、図中ステップＳ５１からステップＳ５３までは、図４（Ｂ）に示した撮像画像における、右側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識フローであり、ステップＳ５４からステップＳ５６までは、同じく左側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識フローである。
【００４５】
まず、ステップＳ５０で右側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識処理がスタートすると、ステップＳ５１で、撮像画像の一番下右側の赤色線検出ポイント左下に、高さ例えば６０ピクセル、幅を画像右端までとした注目領域ＲＯＩ１を生成する。そしてステップＳ５２で、この注目領域ＲＯＩ１内のみで輪郭抽出処理が行われ、畝位置認識用線１２Ｖと、この畝位置認識用線１２Ｖに付随した、図上点線で示した短手方向の線１３Ｖそれぞれの輪郭が抽出される。
【００４６】
そして、ステップＳ５３で、特定画素の周囲にある独立した８近傍画素との連結状態を８近傍連結数に基づいて調べ、抽出した輪郭における分岐点を検索する。
【００４７】
また同様に、ステップＳ５４で左側の畝位置認識用線１２Ｖに付随した短手方向の線１３Ｖの認識処理をスタートさせ、撮像画像の一番下左側の赤色線検出ポイント右下に、高さ例えば６０ピクセル、幅を画像右端までとした注目領域ＲＯＩ２を生成する。そしてステップＳ５５で、この注目領域ＲＯＩ２内のみで輪郭抽出処理が行われ、畝位置認識用線１２Ｖと、この畝位置認識用線１２Ｖに付随した、図上点線で示した短手方向の線１３Ｖそれぞれの輪郭が抽出される。
【００４８】
そして、ステップＳ５６で、特定画素の周囲にある独立した８近傍画素との連結状態を８近傍連結数に基づいて調べ、抽出した輪郭における分岐点を検索する。
【００４９】
そしてステップＳ５７で分岐点があったかどうかが判定され、無い場合はステップＳ５９に行き、有った場合はステップＳ５８に進んで横線の通過カウントをインクリメントし、ステップＳ５９に行って図５（Ａ）におけるステップＳ４８に戻り、ステップＳ４８で終了する。
【００５０】
このようにすることにより、前記図１に示したマルチフィルム１０、２０の播種部位１１と播種部位１１の間の短手方向に設けられた、前記畝位置認識用線と同じ色の線１３を検出することができ、前記したように、農作業支援機器としてのビーグル１６は播種位置１１の把握や移動距離の把握が可能となる。
【００５１】
以上が図１に示したように、畝位置認識用の線１２、２２と短手方向の線１３、２３を付した農業用資材としてのマルチフィルム１０、２０を利用した場合であったが、短手方向の線１３、２３の代わりに、作物の播種部位に対応させてＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配し、播種位置を検出するようにしてもよい。その場合の例が図６と図７に示した図である。
【００５２】
まず図６は、前記したように赤色または黄色、若しくは黄色と黒色を縞模様とした畝位置認識用の線５２、６２と、作物の播種部位に対応させてＲＦＩＤ素子５３、６３を配し、播種位置を検出できるようにしたマルチフィルム５０、６０の例であり、図７は、ＲＦＩＤ５３を付したマルチフィルム５０を畝に被せた農地を、農作業支援のためのビーグル５６が移動する場合の概略を示した図である。
【００５３】
この図６（Ａ）は播種用の穴１１が設けられたマルチフィルム５０の播種位置に対応させてＲＦＩＤ素子５３を配した場合であり、図６（Ｂ）は播種用の穴を持たないマルチフィルム６０にＲＦＩＤ素子６３を配した場合である。このようにＲＦＩＤ素子５３、６３を配すると、ＲＦＩＤ素子５３、６３の検出で播種位置の把握や移動距離の把握が可能となると共に、ＲＦＩＤ素子５３、６３に作物毎の情報を蓄え、作物の生育状況や病害虫の影響などを個別に管理することも可能となり、種々の用途に用いることができる農作業支援機器のための農業用資材を提供することができる。
【００５４】
図７はこのようにＲＦＩＤ素子５３、６３を配したマルチフィルム５０、６０を農作物１４が植えられた畝５９に被せた農地を、農作業支援のためのビーグル５６が移動する場合の概略を示した図であり、このビーグル５６は、例えば駕籠状の作物を入れる部位を有すると共に、前方を監視するビデオカメラ５７、ＲＦＩＤ素子５３を検出するＲＦＩＤリーダ５８を有している。
【００５５】
そして、ビデオカメラ５７の撮像画像によって前記図３、図４で説明したようにして、マルチフィルム５０に設けられた畝位置認識用の線６２を検出して畝５９の間を正確に進行すると共に、ＲＦＩＤリーダ５８が読み取ったＲＦＩＤ素子５３からの信号により、作物１４の播種位置、ビーグル５６自身の移動距離、さらには、作物１４の生育状況や病害虫の状況などを取得することができ、種々の用途に用いることができるマルチフィルムとすることができる。
【００５６】
なお、この図７で示した例では、ＲＦＩＤリーダ５８をＲＦＩＤ素子５３の近傍に来る位置に示したが、最近は、アンテナ側から非接触電力電送技術を用いて電力を送信し、通信距離を大きくしたＲＦＩＤ素子も出現しており、ＲＦＩＤリーダ５８の設置位置も、図示した位置に限られないことは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
生育した作物の収穫作業支援や農薬散布などの各種農作業を支援する機器が、農作業に従事する人に何ら負担を掛けることなく、農地に作られた畝に添って正確に自律走行することができ、農作業の省力化に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】農作業支援機器のための畝位置認識用の線を付した農業用資材としてのマルチフィルムの例である。
【図２】マルチフィルムを畝に被せた農地を農作業支援のためのビーグルが移動する場合の概略を示した図である。
【図３】畝位置認識用の線を認識するためのアルゴリズムを示したフロー図である。
【図４】（Ａ）はビデオカメラによる畦道と畝位置認識用の線の撮像画像例、（Ｂ）はおなじく畦道と畝位置認識用の線、及び短手方向の線のの撮像画像例である。
【図５】マルチフィルムの短手方向に設けられた線を検出するアルゴリズムを示したフロー図である。
【図６】農作業支援機器のための畝位置認識用の線を付した農業用資材としてのマルチフィルムに、さらにＲＦＩＤを付した例である。
【図７】ＲＦＩＤを付したマルチフィルムを畝に被せた農地を、農作業支援のためのビーグルが移動する場合の概略を示した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 播種用の穴が設けられたマルチフィルム
１１ 播種用の穴
１２ 畝位置認識用線
１２Ｖ ビデオカメラが撮像した畝位置認識用の線
１３ 短手方向の線
１３Ｖ ビデオカメラが撮像した短手方向の線
１４ 農作物
１５ 畝
１６ 農作業支援のためのビーグル
１７ ビデオカメラ
１８ 農作業支援機器が進む道
１８Ｖ ビデオカメラが撮像した農作業支援機器が進む道
２０ 播種用の穴を持たないマルチフィルム
２２ 畝位置認識用線
２３ 短手方向の線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
農地に作られた畝を覆うマルチフィルムで構成された農作業支援機器のための農業用資材であって、
前記マルチフィルムにおける農地への埋設位置内側の長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けたことを特徴とする農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項２】
前記畝位置認識用線を赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成したことを特徴とする請求項１に記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項３】
前記畝位置認識用線は、前記マルチフィルムの両縁側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項４】
前記マルチフィルムにおける作物の播種部位と播種部位の間の短手方向に、前記畝位置認識用線と同じ色の線を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項５】
前記マルチフィルムおける農地への埋設位置内側の作物播種部位に対応した位置に、ＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項６】
農作業支援機器が進行方向を認識するための農業用資材を敷設した農地であって、
前記農業用資材は農地への埋設位置内側の長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムであり、該マルチフィルムで前記農地に作られた畝を覆い、前記農作業支援機器が前記畝位置認識用線を認識して畝と畝との間を進行できるように構成されていることを特徴とする農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地。
【請求項７】
進行方向を撮像する撮像装置を有し、農地に設けられた畝と畝の間を進行する農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法であって、
前記畝に、農地への埋設位置内側の長手方向に前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムを被せ、前記農作業支援機器に設けた撮像装置で撮像した画像から前記畝位置認識用線を認識し、該認識した畝位置認識用線の間を進行することを特徴とする農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項８】
前記進行方向の認識は、前記撮像装置で撮像した隣接する畝を覆う前記農作業用マルチフィルムに設けられた相対する前記畝位置認識用線を認識し、該認識した前記畝位置認識用線の中間を前記農業用支援機器の進行方向と認識しておこなうことを特徴とする請求項７に記載した農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項９】
前記畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムにおける短手方向の、作物の播種部位と播種部位の間に播種部位確認用線を設け、前記撮像装置で撮像した画像から前記播種部位確認用線を認識して前記農業用支援機器の位置を認識することを特徴とする請求項７または８に記載した農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項１０】
前記畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムにおける農地への埋設位置内側の作物播種部位に対応した位置に、ＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配して該ＲＦＩＤ素子からの信号により、前記農業用支援機器の位置を認識することを特徴とする請求項７または８に記載した農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項１】
農地に作られた畝を覆うマルチフィルムで構成された農作業支援機器のための農業用資材であって、
前記マルチフィルムにおける農地への埋設位置内側の長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けたことを特徴とする農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項２】
前記畝位置認識用線を赤色または黄色、若しくは黄色と黒色で構成したことを特徴とする請求項１に記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項３】
前記畝位置認識用線は、前記マルチフィルムの両縁側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項４】
前記マルチフィルムにおける作物の播種部位と播種部位の間の短手方向に、前記畝位置認識用線と同じ色の線を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項５】
前記マルチフィルムおける農地への埋設位置内側の作物播種部位に対応した位置に、ＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した農作業支援機器のための農業用資材。
【請求項６】
農作業支援機器が進行方向を認識するための農業用資材を敷設した農地であって、
前記農業用資材は農地への埋設位置内側の長手方向に、前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムであり、該マルチフィルムで前記農地に作られた畝を覆い、前記農作業支援機器が前記畝位置認識用線を認識して畝と畝との間を進行できるように構成されていることを特徴とする農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地。
【請求項７】
進行方向を撮像する撮像装置を有し、農地に設けられた畝と畝の間を進行する農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法であって、
前記畝に、農地への埋設位置内側の長手方向に前記農作業支援機器が認識するための畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムを被せ、前記農作業支援機器に設けた撮像装置で撮像した画像から前記畝位置認識用線を認識し、該認識した畝位置認識用線の間を進行することを特徴とする農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項８】
前記進行方向の認識は、前記撮像装置で撮像した隣接する畝を覆う前記農作業用マルチフィルムに設けられた相対する前記畝位置認識用線を認識し、該認識した前記畝位置認識用線の中間を前記農業用支援機器の進行方向と認識しておこなうことを特徴とする請求項７に記載した農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項９】
前記畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムにおける短手方向の、作物の播種部位と播種部位の間に播種部位確認用線を設け、前記撮像装置で撮像した画像から前記播種部位確認用線を認識して前記農業用支援機器の位置を認識することを特徴とする請求項７または８に記載した農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【請求項１０】
前記畝位置認識用線を設けた農作業用マルチフィルムにおける農地への埋設位置内側の作物播種部位に対応した位置に、ＲＦＩＤ（Ｒｅｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）素子を配して該ＲＦＩＤ素子からの信号により、前記農業用支援機器の位置を認識することを特徴とする請求項７または８に記載した農作業支援機器のための農業用資材を用いた農地における農作業支援機器の進行方向認識方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１８５１１１（Ｐ２００７−１８５１１１Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５９４（Ｐ２００６−３５９４）
【出願日】平成１８年１月１１日（２００６．１．１１）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１１日（２００６．１．１１）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
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