1. 2015-1-9() (Cho, Wonjae) 2. 1 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 2 3 4 LRFGNSS 5 LRFGNSS 6 3. 2 1 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4. 3 1.1 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 5. 4 1.1 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 6. 5 1.2 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 7. 6 1.3 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) VY50CLAM 2 VY446LM 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 1 8. 7 1.3 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 2 1 9. 8 1.3 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 10. 9 1.4 ISCSP(Integrated Sensor Control Software Platform) (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1 (Redundancy), (Integrated Sensor Control Software Platform, ISCSP) 11. 10 1.5 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 1) 2 (ISCSP) 2) 3 3) 4 LRFGNSS 4) 5 LRFGNSS 5) 6 1 12. 11 2 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) (ISCSP) 13. 12 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.1 1 2 1) 2) 3) 4) API 5) 14. 13 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.2 ISCSP - 15. 14 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.2 ISCSP TCP/IP 16. 15 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.2 ISCSP AMeDAS* (Automated Meteorological Data Acquisition System, ) http://www.jma.go.jp/jp/amedas/ 17. 16 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.2 ISCSP GUI LRF 18. 17 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.2 ISCSP API 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 19. 18 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.2 ISCSP ISCSP address: https://github.com/FiroKyoto/IntegratedSensorControlPlatform 20. 19 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.3 ISCSP 21. 20 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 2 (ISCSP) 2.4 1) API (ISCSP) 2) (LRFGNSSGPS) GUI 3) API 4) ISCSP 22. 21 3 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 23. 22 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.1 1) 2 2) : 3 24. 23 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.2 (Inverse Perspective Mapping, IPM) 25. 24 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.2 (Inverse Perspective Mapping, IPM) 2 2 ( , ) cot[( ) ] cos[( ) ] 1 1 2 2 ( , ) cot[( ) ] sin[( ) ] 1 1 ( , ) 0 CAM CAM CAM CAM x u v h u v l n m y u v h u v d n m z u v sin arctan arctan ( , ,0) 2 1 arctan ( , ,0) 2 1 CAM CAM y d h x l y d u x y n y d x l v x y m 3 {( , , ) }T W x y z E 2 {( , ) }T I u v E {( , ,0) }T S x y W 26. 25 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.2 (Inverse Perspective Mapping, IPM) (a) ROI (b) IPM 27. 26 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.2 (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 max max max max max max , , 255 R G B R G B R G B where R G B 28. 27 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.2 (Uncut crop edge detection) 2 2 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 29. 28 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.2 1. 2. 0.6 m/s 3. 4. 30. 29 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.3 31. 30 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.3 Dataset Movement direction Frames Success rate [%] A South 950 100 B East 300 100 C North 950 94 D West 300 100 95 %33 ms 32. 31 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.3 (a) (b) (c) (d) 33. 32 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.3 (a) (b) 34. 33 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 3 3.4 1) 2) 95 % 33 ms 3) 35. 34 4 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) LRFGNSS 36. 35 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.1 1) 2) : GNSSGPS RANSAC (RANdom SAmple Consensus) 37. 36 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 3 38. 37 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 3 39. 38 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 3 2 2 2 , , 2 , , , cos sin 0 ( ) sin cos 0 0 0 0 1 O m GNSS m c O m GNSS m a LRFO m x x l O m y y l hz , , , , , , , , , , 2 , , _ , , _ cos sin 0 cos ( ) sin cos 0 sin sin 0 0 1 sin cos MAP m i MAP m i MAP m i MAP m i LRF i LRF i LRF i LRF i LRF TILT LRF i LRF i LRF TILT x P y z O m 4 4 4 , 4 , 2 , cos sin 0 ( ) ( ) sin cos 0 0 0 1 O m d O m b HEADER LRFO m x l O m y O m l h hz 40. 39 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 3 0.0013 0.3893HEADER POTENTIOMETERh h 41. 40 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 3 2 2 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 42. 41 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 (RAndom Sample Consensus, RANSAC) 43. 42 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 (RAndom Sample Consensus, RANSAC) 44. 43 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.2 1. 2. 0.6 m/s 3. 4. 45. 44 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.3 46. 45 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.3 3D 47. 46 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.3 (a) A (b) B (c) C (d) D 48. 47 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.3 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 0.154m 35ms 49. 48 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.3 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 50. 49 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.3 51. 50 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 4 LRFGNSS 4.4 1) LRFGNSS 2) 35 ms3D 3) 0.154 m3D0.537 m 4) 5) LRF 52. 51 5 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) LRFGNSS 53. 52 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.1 1) 2) : GNSSGPS 54. 53 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.2 3 55. 54 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.2 3 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 cO m x x l O m y y l lz 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 x l O m y O m z 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 eO m x l O m y O m lz , , 1 , , 2 , , , , 4 1 , , , , 2 sin( 90 ) 0 0 sin( ) ( ) cos( 90 ) 0 0 0 0 0 1 cos( ) MAP m i LRF i LRF i MAP m i MAP m i MAP m i LRF i LRF i x P y O m z 56. 55 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.2 3 57. 56 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.2 0.05( 200) 0.05( 200) x y W u W v 58. 57 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.2 59. 58 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.2 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 ( ){( )( ) } ( ){( )( ) } 3( )( ) 3( )( ) ( ){( )( ) } ( ){( )( ) } 3( )( c c c c x P y z x x y y x x y x y x x x y y x x y x y x y y x x y y x x y y x x y y x y x y y y x x y y x y x y x x y 4 2 4 1 3 1 2 3 4 ) 3( )( ) 0.2 4 y x x y y z z z z 2 2 2 2 2 2 2( ( ) ( )) ( ) ( ) 4 2 2 0 x e s y e s a x y b x s c y s c c s c s c d b a c b d s x a T b d T T s y a T d x x d y y d d d d d x x d y y d x x y y r d d d d d d x d d x d d p y y d d z 1 int 2 cos ( )Jo f r l 60. 59 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.3 61. 60 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.3 62. 61 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.3 [m] [m] [m] Max 0.161 0.116 0.065 Mean 0.068 0.060 0.026 RMSE 0.083 0.067 0.032 ,,RMSE [m] [m] Max 0.099 0.091 Mean 0.062 0.051 RMSE 0.066 0.058 3, , RMSE 63. 62 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 5 LRFGNSS 5.4 1) LRFGNSS 2) 3D 3) (0.161, 0.116, 0.065) (0.068, 0.060, 0.026)RMSE(0.083, 0.067, 0.032) 64. 63 6 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 65. 64 (http://elam.kais.kyoto-u.ac.jp/) 6 1) API(Application Programming Interface) (Integrated Sensor Control Software Platform, ISCSP) 2) ISCSP 3) ISCSP 4) ISCSP