端端舝

末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞毛蚚中凶
戊件田奶件伕示永玄及秶郘
痔尪悝弇�恅逃桶
2015-1-9(踢)
儔飲湮悝湮悝埏煢悝旃噶褪華郖虐噫褪悝�馴
白奴奈伙玉伕示氾奴弁旦煦珧
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猣啋婓(Cho, Wonjae)

1
醴棒
儔飲湮悝湮悝埏華郖虐噫褪悝�馴白奴奈伙玉伕示氾奴弁旦煦珧 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/)
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菴2梒緙磁本件扔秶郘末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞及嶱逃
菴3梒穴扑件申斥亦件卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤
菴4梒 LRF午GNSS卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤
菴5梒 LRF午GNSS卞方月齬堤左奈布及赻�弇离𢜪戶源楊
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2
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3
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4
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5
1.2 ゜掛及煢釬𦲀伕示永玄及旃噶�砃
煢旃辻�笢栝煢𦲀駙磁旃噶本件正奈
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𡘙蚚戊件田奶件伕示永玄
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湮飪戊件田奶件伕示永玄
赻迕戊件田奶件伕示永玄
赻迕戊件田奶件伕示永玄
菴1梒髯晟

6
1.3 赻迕戊件田奶件伕示永玄ㄩ帊�
赻迕戊件田奶件伕示永玄ㄠ瘍辻
ㄗ矛奈旦辻ㄩʊ鎂煢辻ㄛㄣ沭尌赻迕戊件田奶件ㄛVY50CLAMㄘ
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ㄗ矛奈旦辻ㄩʊ鎂煢辻ㄛㄣ沭尌赻迕戊件田奶件ㄛVY446LMㄘ
意� 乒犯伙靡意� 乒犯伙靡
GNSS Topcon Co., Ltd., Legacy-E+ GNSS Topcon Co., Ltd., AGI-3
GPS compass Hemisphere Co., Ltd., V110 GPS compass Hemisphere Co., Ltd., ssV-102
Laser range finder SICK AG, LMS111 Laser range finder SICK AG, LMS511
Machine vision Tokyo electron Co., Ltd.,
CS3450
Machine vision Sensor Technology Co., Ltd.,
STC-TC33USB
Controller Kyoto Univ., ECU Controller Kyoto Univ., ECU
菴1梒髯晟

7
1.3 赻迕戊件田奶件伕示永玄ㄩ秶郘扑旦氾丞及失奈平氾弁民乓
1瘍辻 2瘍辻
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8
1.3 赻迕戊件田奶件伕示永玄ㄩ剠��及白伕奈民乓奈玄
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9
1.4 末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞ㄩ ISCSP(Integrated Sensor Control Software Platform)
菴1梒髯晟
赻迕戊件田奶件伕示永玄毛嶱逃允月凶戶卞
�〝卅奶件正白尼奈旦毛手勾本件扔午戊件玄伕奈仿互妏歹木化中月ㄝ
嶱逃及笭恚(Redundancy)毛旌仃,嶱逃及旦疋奈玉趙及凶戶
末白玄它尼失皿仿永玄石奈丞互斛猁ㄝ
赻迕戊件田奶件伕示永玄蚚中日木月�〝卅奶件正白尼奈旦毛手勾本件扔
支戊件玄伕奈仿卞�𡛟允月緙磁本件扔秶郘末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈
丞(Integrated Sensor Control Software Platform, ISCSP)毛嶱逃ㄝ

10
1.5 �恅及�傖
1) 菴2梒
�〝卅本件扔午伕示永玄及戊件禾奈生件玄毛緙磁腔卞秶郘允月
緙磁本件扔秶郘末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞(ISCSP)毛嶱逃允月ㄝ
2) 菴3梒
穴扑件申斥亦件卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤源楊毛嶱逃允月ㄝ
3) 菴4梒
LRF午GNSS卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤源楊毛嶱逃允月ㄝ
4) 菴5梒
LRF午GNSS卞方月齬堤左奈布及赻�弇离𢜪戶源楊毛嶱逃允月ㄝ
5) 菴6梒
駙嬤
菴1梒髯晟

11
菴2梒
緙磁本件扔秶郘末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞(ISCSP)及嶱逃

12儔飲湮悝湮悝埏華郖虐噫褪悝�馴白奴奈伙玉伕示氾奴弁旦煦珧 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/)
菴2梒緙磁本件扔秶郘末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞(ISCSP)及嶱逃
2.1 反元戶卞ㄩ旃噶醴腔
1瘍辻 2瘍辻
1) 嶱逃及笭恚毛旌仃月ㄝ
2) 嶱逃及旦疋奈玉趙
3) 僕籵卅辻夔毛婬瞳蚚
4) 失伙打伉朮丞毛API倛宒匹枑鼎允月ㄝ
5) 皿伕本旦及黃蕾俶

2.2 ISCSP及辻夔云方太杻釾ㄩ弁仿奶失件玄-扔奈田籵陓乒犯伙

2.2 ISCSP及辻夔云方太杻釾ㄩ TCP/IP皿伕玄戊伙毛蚚中凶籵陓乒犯伙

2.2 ISCSP及辻夔云方太杻釾ㄩ疒�及𠸎砓ロ�及龰腕
AMeDAS* (Automated Meteorological Data Acquisition System, 失丟母旦)
http://www.jma.go.jp/jp/amedas/

2.2 ISCSP及辻夔云方太杻釾ㄩ GUI矛奈旦及本件扔午戊件禾奈生件玄及犯奈正桶尨
戊件禾奈生件玄 LRF
穴扑件申斥亦件軗俴�聑

2.2 ISCSP及辻夔云方太杻釾ㄩ API倛宒匹枑鼎允月�〝卅失伙打伉朮丞
Method Device Algorithm
Autonomous
guidance
LRF, GNSS and
GPS compass
Three-dimensional mapping,
Path planning,
Random sample consensus (RANSAC),
Uncut crop edge detection,
Path following
Machine vision Inverse Perspective Mapping (IPM),
ExGB segmentation,
Uncut crop edge detection
Autonomous
positioning
of unloading auger
LRF, GNSS and
GPS compass
Three-dimensional mapping,
Upper quadrangle detection,
Unloading auger positioning

2.2 ISCSP及辻夔云方太杻釾ㄩ左奈皿件末奈旦匹鼠嶱
ISCSP address: https://github.com/FiroKyoto/IntegratedSensorControlPlatform

2.3 ISCSP及磐彆�賒

2.4 晡猁
1) 赻迕戊件田奶件伕示永玄及嶱逃卞斛猁卅辻夔毛API倛宒匹枑鼎允月緙磁本件扔秶
郘末白玄它尼失皿仿永玄白巧奈丞(ISCSP)毛枑偶仄ㄛ嶱逃毛俴勻凶ㄝ
2) 伕示永玄卞龰曰葆仃凶�〝卅本件扔(LRFㄛ穴扑件申斥亦件ㄛGNSSㄛGPS戊件由旦)午戊
件禾奈生件玄及犯奈正及⻌堤薯毛扔禾奈玄仄ㄛ犯奈正毛伉失伙正奶丞匹復庲允月仇
午互匹五月GUI毛枑鼎允月ㄝ
3) 赻迕戊件田奶件伕示永玄及嶱逃卞斛猁卅�〝卅失伙打伉朮丞毛API倛宒匹枑鼎允
月及匹ㄛ嶱逃氪互撿极腔卅失伙打伉朮丞及囀⺍毛眭日卅仁化手ㄛ憝杅及由仿丟奈正
毛測⻌允月午磐彆毛腕月仇午互匹五月ㄝ
4) ISCSP反左奈皿件末奈旦及倛匹鼠嶱今木化中月及匹ㄛ赻蚕卞末奈旦戊奈玉及党淏午
婬饜票互褫夔匹丐月ㄝ

21
菴3梒
穴扑件申斥亦件卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤

1) 醴腔ㄩ市丟仿井日龰腕仄凶2 棒啋賒砉毛蚚中化ㄛ帤��釬昜及巨永斥毛𨈘堤允月ㄝ
2) 源楊:
Ｋ欄罫輪楊穴永疋件弘失伙打伉朮丞毛蚚中化賒砉及罫輪�彆毛壺�仄ㄛ
賒砉ⅸ醱及弇离ロ�毛3棒啋伐奈伙玉釱㻢炵及弇离ロ�卞劐𡥼允月ㄝ
Ｌ伎諾嶲劐𡥼毛蚚中化帤��薆郖毛Е煦仄ㄛ帤��釬昜及巨永斥𨈘堤失伙打伉朮丞毛
蚚中化巨永斥毛𨈘堤允月ㄝ

3.2 第蹋云方太源楊ㄩ欄罫輪楊穴永疋件弘(Inverse Perspective Mapping, IPM)

2 2
( , ) cot[( ) ] cos[( ) ]
1 1
2 2
( , ) cot[( ) ] sin[( ) ]
1 1
( , ) 0
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CAM CAM
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( , ,0)
2
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arctan
( , ,0)
2
1
CAM
CAM
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I u v E? ? {( , ,0) }T
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(a) 埻賒砉午ROI (b) IPM失伙打伉朮丞匹劐𡥼今木凶賒砉

3.2 第蹋云方太源楊ㄩ伎諾嶲劐𡥼 (Color Segmentation)
, ,
Excess green: 2
Excess blue: 1.4
Excess green minus excess blue:
R G B
r g b
R G B R G B R G B
ExG g r b
ExB b g
ExGB ExG ExB
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max max max
max max max
, ,
255
R G B
R G B
R G B
where R G B
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3.2 第蹋云方太源楊ㄩ帤��釬昜及巨永斥𨈘堤 (Uncut crop edge detection)
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2 2
n h h k h k n h
k
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d
x x y y
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3.2 第蹋云方太源楊ㄩ灍歠源楊
1. 疒�ㄩ儔飲葬鰍竣庈
2. 軗俴厒僅ㄩ 0.6 m/s
3. 綅�ㄩ左矢伊奈正
4. 軗俴砃五ㄩ毀媆�隙曰

3.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ磐彆�賒

3.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ筳俴源砃卞方勻化Е煦仄凶巨永斥𨈘堤及磐彆
Dataset Movement direction Frames Success rate [%]
A South 950 100
B East 300 100
C North 950 94
D West 300 100
枑偶仄凶失伙打伉朮丞及儕僅反廣95 %匹丐曰ㄛⅸ歙�I燴厒僅反廣33 ms匹ㄛ伉失伙正奶丞匹
帤��釬昜及巨永斥毛𨈘堤允月仇午互匹五凶ㄝ

3.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ �〝卅沭璃卞云仃月巨永斥𨈘堤及磐彆
(a) 怮�卞砃井丹�磁 (b) 怮�毛掖卞仄化中月�磁
(c) 釬昜蹈卞側芧互湔婓允月�磁 (d) 尌龰嶱宎媆

3.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ窣適腔卞腕日木凶賒砉匹及𨈘堤磐彆
(a) 𨈘堤卞囮㷍仄凶ゴ及白伊奈丞及賒砉 (b) 𨈘堤卞傖髡仄凶摽及白伊奈丞及賒砉

3.4 晡猁
1) 赻迕戊件田奶件伕示永玄卞龰曰葆仃凶市丟仿井日腕凶賒砉毛蚚中化帤��釬昜及
巨永斥毛𨈘堤允月失伙打伉朮丞毛枑偶仄凶ㄝ
2) 枑偶仄凶失伙打伉朮丞卞方月巨永斥𨈘堤及儕僅反廣95 %匹丐曰ㄛⅸ歙�I燴厒僅反
廣33 ms匹ㄛ伉失伙正奶丞匹帤��釬昜及巨永斥毛𨈘堤允月仇午互匹五凶ㄝ
3) 中仁勾井及沭璃狟匹失伙打伉朮丞及俶夔互腴狟允月�A砃毛尨允凶戶ㄛ娗淏允月失
伙打伉朮丞及袚樓互斛猁匹丐月ㄝ

34
菴4梒
LRF午GNSS卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤

1) 醴腔ㄩ伊奈扒奈伊件斥白央奶件母匹愛尌龰傷毛𨈘堤仄ㄛ戊件田奶件及赻�紱嗆毛俴丹ㄝ
2) 源楊:
Ｋ伊奈扒奈伊件斥白央奶件母匹�䛐仄凶ㄡ棒啋皿伕白央奶伙毛ㄛGNSS午GPS戊件由旦匹
�䛐仄凶弇离?源弇毛蚚中化ㄛㄢ棒啋及皿伕白央奶伙毛�慷允月ㄝ
Ｌ RANSAC (RANdom SAmple Consensus)失伙打伉朮丞匹愛尌龰傷毛𨈘堤仄ㄛ紱嗆允月ㄝ

4.2 第蹋云方太源楊ㄩ 3棒啋穴永疋件弘

2
2
2
, ,
2 , ,
,
cos sin 0
( ) sin cos 0
0 0 0 1
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cos sin 0 cos
( ) sin cos 0 sin sin
0 0 1 sin cos
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MAP m i MAP m i
MAP m i
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LRF i LRF i LRF TILT
LRF i LRF i LRF TILT
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4
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( ) ( ) sin cos 0
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n h h k h k n h
k
n h n h
x x y y x x y y
d
x x y y
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4.2 第蹋云方太源楊ㄩ帤��釬昜及巨永斥𨈘堤(RAndom Sample Consensus, RANSAC)

4.2 第蹋云方太源楊ㄩ灍歠源楊
1. 疒�ㄩ儔飲葬鰍竣庈
2. 軗俴厒僅ㄩ 0.6 m/s
3. 綅�ㄩ左矢伊奈正
4. 軗俴砃五ㄩ毀媆�隙曰

4.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ疒�及3D穴永皿

4.3 灍歠磐彆摯太蕉舷
(a) Е嶲 A (b) Е嶲 B
(c) Е嶲 C (d) Е嶲 D

4.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ釬昜及詢今及ⅸ歙�午筵源砃左白本永玄及�
Dataset Movement
direction
Average crop height [m] Lateral offset [m]
A South 0.514 0.294
B East 0.503 0.139
C North 0.549 0.067
D West 0.580 0.119
Average 0.537 0.154
醴㻢磊繚午帤��釬昜及巨永斥及嶲及筵⑴船反廣0.154m匹丐曰ㄛⅸ歙�I燴厒僅反廣
35ms匹ㄛ伉失伙正奶丞匹帤��釬昜及巨永斥毛𨈘堤允月仇午互匹五凶ㄝ

4.3 灍歠磐彆摯太蕉舷ㄩ犯奈正摩磁及奶件仿奶失及賃磁午晶�及墿今及ⅸ歙�
Dataset Average perpendicular distance[m] Inlier ratio[%]
A 0.070 74.4
B 0.052 90.2
C 0.072 78.2
D 0.059 83.6
Average 0.063 81.6

4.4 晡猁
1) LRF午GNSS卞方月帤��釬昜及巨永斥𨈘堤源楊毛枑偶仄凶ㄝ
2) ⅸ歙35 ms及�I燴厒僅匹ㄛ本件扔井日及犯奈正及龰腕ㄛ3D穴永皿及�傖ㄛ帤�
�釬昜及巨永斥𨈘堤及�I燴互褫夔匹丐月ㄝ
3) 𨈘堤仄凶帤��釬昜及巨永斥午醴㻢磊繚及嶲及筵源砃左白本永玄及ⅸ歙�反
0.154 m匹丐曰ㄛ3D穴永皿毛�傖仄化龰腕仄凶釬昜及詢今及ⅸ歙�反0.537 m
匹丐月ㄝ
4) 仄井仄ㄛ帤��釬昜及給睦卞方勻化釬昜及絁啋互蕎木化中月�磁ㄛ𨈘堤俶夔
互腴狟允月�A砃互丐月ㄝ
5) 仄凶互勻化ㄛ枑偶仄凶源楊及俶夔毛載卞砃奻允月凶戶ㄛ政婓及戊件田奶件卞龰
曰葆仃凶LRF及弇离毛醴㻢磊繚互淏復卞旦平乓件匹五月弇离卞痄�允月斛猁
互丐月ㄝ

51
菴5梒
LRF午GNSS卞方月齬堤左奈布及赻�弇离𢜪戶源楊

菴5梒 LRF午GNSS卞方月齬堤左奈布及赻薺弇离𢜪戶源楊
1) 醴腔ㄩ伊奈扒奈伊件斥白央奶件母匹弘伊奈件戊件氾瓜毛𨈘堤仄ㄛ齬堤左奈布及赻�秶郘毛俴丹ㄝ
2) 源楊:
Ｋ伊奈扒奈伊件斥白央奶件母匹�䛐仄凶ㄡ棒啋皿伕白央奶伙毛ㄛGNSS午GPS戊件由旦匹
�䛐仄凶弇离?源弇毛蚚中化ㄛㄢ棒啋及皿伕白央奶伙毛�慷允月ㄝ
Ｌ賒砉�I燴匹弘伊奈件戊件氾瓜毛𨈘堤仄ㄛ齬堤左奈布及赻�秶郘毛允月ㄝ

2
2
2
, ,
2 , ,
,
sin( 270 ) cos( 270 ) 0
( ) cos( 270 ) sin( 270 ) 0
0 0 0 1
O m GNSS m b
O m GNSS m a
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3
3
3
, 1
3 , 2 1
,
sin( 180 ) 0 0
( ) ( ) cos( 180 ) 0 0 0
0 0 0 0
O m d
O m
O m
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O m y O m
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4
4
4
, 1 2
4 , 3 1
2,
sin( 90 ) 0 0 cos( )
( ) ( ) cos( 90 ) 0 0 0
0 0 1 sin( )
O m e
O m
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O m y O m
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, , 1 , , 2
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, , , , 2
sin( 90 ) 0 0 sin( )
( ) cos( 90 ) 0 0 0
0 0 1 cos( )
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MAP m i MAP m i
MAP m i LRF i LRF i
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5.2 第蹋云方太源楊ㄩ弘伊奈件戊件氾瓜及𨈘堤
0.05( 200)
0.05( 200)
x
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W u
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5.2 第蹋云方太源楊ㄩ弘伊奈件戊件氾瓜及𨈘堤

5.2 第蹋云方太源楊ㄩ左奈布齬堤諳及弇离𢜪戶
1 3 2 4 1 3 2 2 4 4 2 4 1 3 2 4 1 1 3 3
2 4 1 3 1 3 2 4
2 4 1 3 2 4 1 1 3 3 1 3 2 4 1 3 2 2 4 4
1 3 2
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? [m] ? [m] ? [m]
Max 0.161 0.116 0.065
Mean 0.068 0.060 0.026
RMSE 0.083 0.067 0.032
醴㻢萸午齬堤諳及嶲及眈�弇离及郔湮�,ⅸ歙�,云方太RMSE
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Max 0.099 0.091
Mean 0.062 0.051
RMSE 0.066 0.058
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5.4 晡猁
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