作物の三次元形状認識に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09556055
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 藤浦 建史 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (00026585)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 豊 島根大学, 生物資源科学部, 助教授 (20246672) ; 土肥 誠 島根大学, 生物資源科学部, 助教授 (60284022) ; 石束 宣明 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (20314619)
• Keywords: 三次元画像 / 認識 / ロボット / 農作業 / レーザ / 作物 / 走査 / 省力化

Research Abstract

1.この研究は,農作業ロボットの視覚部として,ビデオカメラに代わって三次元視覚センサを用いて作物を認識しようとするものである。
2.今年度は,主にキュウリ果実の適期収穫のための認識について研究を行った。従来の農作業ロボットの研究では,ロボットを停止させて画像入力・処理を行い,認識した対象物のハンドリングを行ってから,次の位置に走行することの繰り返しで自動作業を行うことが一般的である。しかし,作業能率の向上のためには,走行しながら認識することが好ましいと考えられる。このため,試作した視覚部では,ロボット車両を走行させながら作物にレーザビームを照射して果実の有無を認識し,果実がある場合のみ停車して,果実の周辺を三次元視覚センサで走査するようにした。なお,キュウリは傾斜棚栽培のものを対象とした。
3.走行しながらの果実の有無の認識は,3本のレーザビームを水平方向に照射し,対象物からの反射光の変化状態から果実を認識することを試みた。室内実験の結果,キュウリ果実には光沢があるので果実中央部で強い反射があり、葉等と区別して果実を認識できると考えられた。
4.キュウリ果実があると判断されると走行部を停止して,果実を検出したピーク検出センサの前方を三次元視覚センサにより走査した。三次元視覚センサの画素数は30×125画素で,走査に要する時間は1秒であった。得られた三次元画像をコンピュータで処理することにより,果実の大きさと位置,果柄の位置を認識することが可能であった.また,ロボットにより収穫するときに障害となる茎や葉の位置も認識することができた。
5.上記のように,走行しながら果実の有無を認識するセンサと,果実のあるところだけを走査する三次元視覚センサの組み合わせにより,果実の認識能率が向上できた。今後,実際のほ場で実験を行い,農作業ロボットの視覚部としての機能確認を行いたい。

Research Products

• [Publications] 上田弘二: "三次元形状によるキュウリの認識"第4回知能メカトロニクスワークショップ講演論文集. 154-155 (1999)
• [Publications] Tateshi Fujiura: "Robotics for Bioproduction Systems"American Society of Agricaltural Engineers. 325 (1998)