CN110325035A - 无人机、驱除方法以及程序 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种通过无人机进行激光照射来能够驱除对象物的无人机、驱除方法以及程序。能够获取自身设备的位置信息的无人机拍摄图像，从拍摄的所述图像感测应驱除的对象物，根据自身设备的位置信息计算出感测的所述对象物的位置，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。此外，能够获取自身设备的位置信息的无人机拍摄图像，将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物，根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

Description

无人机、驱除方法以及程序

技术领域

本发明涉及一种能够获取自身设备的位置信息的无人机、驱除方法以及程序。

背景技术

近年来，在各种领域中，正在有效利用无人机(无人航空器、陆上用移动体等)。例如，正在进行：通过无人机从上空对地表照射激光，测量作为对象的地表的地形。

作为这样的测量方法，例如已知有：从无人机向地上照射多波长的激光，基于反射脉冲的波长反射强度来观察土地的覆盖状态的构成(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-175387

发明内容

发明所要解决的问题

然而，虽然已知这样的利用激光照射的测量，但通过无人机进行激光照射，并没有进行驱除对象物(害虫、寄生虫、鸟、杂草、发霉的叶子等)。

本发明的目的在于提供一种能够通过无人机进行激光照射来驱除对象物的无人机、驱除方法以及程序。

用于解决问题的方案

在本发明中，提供以下那样的解决方案。

本发明提供一种无人机，所述无人机能够获取自身设备的位置信息，其特征在于，具备：

拍摄单元，拍摄图像；

感测单元，从拍摄的所述图像感测应驱除的对象物；

计算单元，根据自身设备的位置信息计算出感测的所述对象物的位置；以及

照射单元，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

根据本发明，能够获取自身设备的位置信息的无人机拍摄图像，从拍摄的所述图像感测应驱除的对象物，根据自身设备的位置信息计算出感测的所述对象物的位置，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

本发明是无人机的类别，但在方法以及程序等其他类别中也发挥与其类别相应的相同的作用/效果。

此外，本发明提供一种无人机，所述无人机能够获取自身设备的位置信息，其特征在于，具备：

拍摄单元，拍摄图像；

询问单元，将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物；

计算单元，根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置；以及

照射单元，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

根据本发明，能够获取自身设备的位置信息的无人机拍摄图像，将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物，根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

本发明是无人机的类别，但在方法以及程序等其他类别中也发挥与其类别相应的相同的作用/效果。

发明效果

根据本发明，能够提供一种通过无人机进行激光照射能够驱除对象物的无人机、驱除方法以及程序。

附图说明

图1是表示驱除系统1的概要的图。

图2是驱除系统1的整体构成图。

图3是无人机10的功能框图。

图4是表示无人机10执行的驱除处理的流程图。

图5是示意性地表示无人机10执行的对象物的位置推测的图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的最优的方式进行说明。需要说明的是，这只是例子，本发明的技术范围并不限于此。

[驱除系统1的概要]

基于图1对本发明的优选实施方式的概要进行说明。图1是用于说明本发明的优选实施方式的驱除系统1的概要的图。驱除系统1由无人机(无人航空器、陆上用移动体等)10构成，是能够从GPS等获取自身设备的位置信息的无人机。

无人机10具备：拍摄运动图像、静止图像等图像的摄像机等拍摄装置；检测拍摄装置的倾斜的陀螺仪传感器；加速度传感器、高度计、风向传感器等各种传感器；飞行所需的螺旋桨、动力；以及能够照射激光的激光照射装置等。无人机10基于预先设定的飞行路径、未图示的规定的计算机或者信息终端等外部装置所指定的飞行路径进行飞行。此外，无人机10通过从搭载于自身设备的激光照射装置进行激光照射，来驱除对象物(害虫、寄生虫、鸟、杂草、发霉的叶子等)。

无人机10获取并存储与欲推测位置的对象物相关的信息(特征点、特征量等)。这可以从未图示的照射获取，也可以将与该对象物相关的信息输入至无人机10。

需要说明的是，无人机10还可以通过无线连接或者有线连接，与未图示的外部装置连接。此时，无人机10还可以向外部装置发送拍摄的图像、各种传感器检测出的信息。

首先，无人机10基于预先设定的飞行路径进行飞行，并且通过拍摄装置拍摄动态图像、静态图像等图像(步骤S01)。在该飞行路径中，包括自身飞行的飞行高度、经由地以及纬度/经度等。

无人机10从拍摄的图像感测应驱除的对象物(步骤S02)。无人机10对图像进行图像解析，解析该图像的特征点或者特征量中的任一个或者双方。无人机10确定图像解析的结果、该图像所包括的对象物等。特征点是在图像中拍摄的任意特征，具体而言，是形状、颜色、亮度、轮廓等。此外，特征量是从图像信息计算出的各种数值(像素值的平均、方差、直方图等)等统计性的数值。此时，无人机10比较预先获取的对象物的信息和由图像解析的结果得到的图像中的特征点、特征量，通过图像解析对图像中的对象物的有无进行解析。

无人机10通过图像解析的结果，判断在图像中是否包括对象物。在无人机10判断为不包括对象物的情况下，继续进行所设定的飞行。另一方面，在无人机10判断为包括对象物的情况下，感测对象物存在。

无人机10从自身设备的位置信息计算出感测的对象物的位置(步骤S03)。无人机10基于自身的位置信息(纬度、经度、飞行高度等)计算出图像内的对象物。无人机10基于自身的飞行高度和朝向对象物的拍摄装置的角度，计算出该对象物的实际的位置。

无人机10基于该对象物的位置对对象物进行激光照射(步骤S04)。无人机10通过对该对象物照射规定的波长的激光，来驱除对象物。

以上是驱除系统1的概要。

[驱除系统1的系统构成]

基于图2，对作为本发明的优选实施方式的驱除系统1的系统构成进行说明。图2是表示作为本发明的优选实施方式的驱除系统1的系统构成的图。驱除系统1是由无人机10构成的驱除系统。

无人机10是具备后述的功能的上述的无人航空器、陆上用移动体等。即，无人机10并不限于飞行体，还包括在陆地移动的移动体。

[各功能的说明]

基于图3，对作为本发明的优选实施方式的驱除系统1的功能进行说明。图3是表示无人机10的功能框图的图。

在无人机10中，作为控制部11，具备CPU(Central Processing Unit)、RAM(RandomAccess Memory)、ROM(Read Only Memory)等，作为通信部12，具备用于能够与其他设备通信的设备，例如依据IEEE802.11的WiFi(Wireless Fidelity)对应设备。此外，在无人机10中，作为存储部13，具备由硬盘、半导体存储器、记录介质、存储卡等实现的数据的存储部。此外，在无人机10中，作为处理部14，具备用于执行图像处理、各种计算、自身的位置信息的处理、自身具有的拍摄装置的控制处理、激光照射装置的控制处理等各种处理的设备等。

在无人机10中，控制部11通过读取规定的程序，与通信部12协作而实现对象物信息获取模块20、位置信息获取模块21。此外，在无人机10中，控制部11通过读取规定的程序，与存储部13协作而实现存储模块30。此外，在无人机10中，控制部11通过读取规定的程序，与处理部14协作而实现飞行模块40、拍摄模块41、解析模块42、计算模块43、推测模块44、激光照射模块45。

[驱除处理]

基于图4，对驱除系统1执行的驱除处理进行说明。图4是表示无人机10所执行的驱除处理的流程图。与本处理一并对上述的各模块所执行的处理进行说明。

首先，对象物信息获取模块20获取与对象物相关的信息即对象物信息(步骤S10)。在步骤S10中，对象物信息获取模块20获取对象物信息即成为后述的进行驱除的对象的对象物的信息。本实施方式中的对象物是指害虫、寄生虫、鸟、杂草、发霉的叶子等对农作物有害或者造成不良影响的对象物。对象物信息是例如能够唯一地确定对象物的信息，除了对象物的名称、种类等，还可以是对象物的特征点、特征量。特征点是例如对象物的形状、颜色、亮度、轮廓等。此外，特征量是例如像素值的平均、方差、直方图等统计性的数值。这样的特征点、特征量通过与未图示的外部装置由无线通信或者有线通信等进行数据通信来获取。

需要说明的是，对象物并不限于上述的例子，还可以是其他对象物，只要能够通过激光照射进行防治、驱除、治疗就能够适当变更。

存储模块30存储对象物信息(步骤S11)。

飞行模块40基于预先设定的飞行路径开始飞行(步骤S12)。在步骤S12中，飞行模块40基于存储模块30存储的飞行路径、来自未图示的外部装置的指示等进行飞行。此时，在飞行路径中，包括与自身飞行时的飞行高度、纬度以及经度相关的信息。

拍摄模块41拍摄图像(步骤S13)。在步骤S13中，拍摄模块41通过朝向与无人机10垂直的方向的拍摄装置来拍摄图像。即，拍摄模块41拍摄无人机10的正下方。

解析模块42对图像进行图像解析(步骤S14)。在步骤S14中，通过解析图像的特征点或者特征量中的任一个或者双方，解析在图像中拍摄的物体等。

解析模块42比较在步骤S11中存储的对象物信息和作为图像解析的结果而得到的图像的特征点、特征量，判断在图像内是否存在对象物(步骤S15)。在步骤S15中，解析模块42判断是否存在与图像的特征点、特征量一致的对象物信息。

在步骤S15中，解析模块42在判断为图像解析的结果、图像的特征点、特征量与对象物的特征点、特征量不一致的情况下(步骤S15否)，判断为对象物不存在，飞行模块40再度执行上述的步骤S12的处理，并继续飞行。

另一方面，在步骤S15中，解析模块42在判断为图像解析的结果、图像的特征点、特征量与对象物的特征点、特征量ー致的情况下(步骤S15是)，判断为对象物存在，位置信息获取模块21获取自身的当前的三维位置信息(步骤S16)。在步骤S16中，位置信息获取模块21从GPS等获取自身的位置信息。此外，位置信息获取模块21从在上述的步骤S12中设定的飞行路径获取自身的飞行高度信息。位置信息获取模块21通过获取无人机10的位置信息以及飞行高度信息，获取无人机10的三维位置信息。由此，能够获取拍摄对象物的拍摄装置的三维位置信息。这是因为无人机10的位置信息与拍摄装置的位置信息大致相同。即，位置信息获取模块21通过获取无人机10的三维位置信息，获取拍摄装置的三维位置信息。

需要说明的是，位置信息获取模块21还可以从自身当前设定的飞行路径获取自身的位置信息。需要说明的是，步骤S16的处理还可以在推测后述的对象物的绝对位置为止的期间的任意时刻(timing)进行。

解析模块42确定图像内的对象物的位置(步骤S17)。在步骤S17中，解析模块42通过以图像的中心为基准掌握图像中的对象物的坐标来确定。需要说明的是，解析模块42所执行的确定图像内的对象物的位置还可以通过其他方法进行。

拍摄模块41基于确定的图像内的对象物的位置，使拍摄装置朝向该对象物的位置旋转，而使拍摄装置向对象物的方向倾斜规定角度(步骤S18)。在步骤S18中，拍摄模块41通过使拍摄装置向与表示自身的纬度的直线平行的位置旋转，而使拍摄装置倾斜规定角度。

拍摄模块41获取该位置的拍摄装置与对象物之间的角度A(步骤S19)。在步骤S19中，拍摄模块41以拍摄装置拍摄正下方时的状态为基准，将该基准与本次拍摄装置朝向对象物的状态之间的角度作为角度A来获取。该角度A相当于倾斜拍摄装置的角度。

计算模块43基于该角度A的正切和位置信息获取模块21获取的飞行高度信息，计算出无人机与对象物之间的距离(步骤S20)。

推测模块44基于计算出的无人机与对象物之间的距离和自身的位置信息，推测对象物的绝对位置(步骤S21)。在步骤S21中，推测模块44基于位置信息获取模块21获取的自身的位置信息的纬度和计算出的距离，推测该位置。即，推测模块44由于无人机与对象物存在于同一经度上，通过加上或者减去根据自身的位置信息中的纬度计算出的距离(基于对象物的图像的坐标，判断是加上还是减去)，计算出对象物的纬度。推测模块44基于计算出的对象物的纬度和无人机的经度，推测对象物的绝对位置。

基于图5，对推测模块44执行的对象物的绝对位置的推测方法进行说明。图5是示意性地表示推测模块44推测对象物100的绝对位置的方法的图。在图5中，无人机10作为推测存在于地面200的对象物100的绝对位置的装置来进行说明。

假想地形成由从拍摄装置朝向地面200的垂线210、从拍摄装置朝向对象物100延伸的直线(斜线220)以及将垂线210与地面200直行的地点240和对象物100连接的直线(邻边230)构成的直角三角形。拍摄模块41使拍摄装置倾斜的角度A是指垂线210与斜边220之间的角度。本次，推测模块44推测的对象物的绝对位置所需的值是邻边230的长度即距离D、无人机10的位置以及垂线210的长度即高度H。

首先，无人机10的位置能够根据从飞行路径中的当前位置、GPS等获取的位置信息来获取。接着，高度H也能够与无人机10的位置相同地获取。距离D能够根据地点240的坐标(例如，XY坐标系)、根据角度A的正切(tanA的值)和高度H进行推测。即，通过在地点240的坐标中的X座标的值加上或者减去推测的距离D，推测对象物100的绝对位置。

推测模块44推测对象物的标高(步骤S22)。在步骤S22中，推测模块44基于将存储模块30预先存储的各位置和该位置的标高进行了对应的数据库，推测对象物的标高。在该数据库中，各位置的纬度/经度与该纬度/经度的标高是相对应的。推测模块44通过参照该数据库，推测与通过上述的步骤S21的处理来推测的对象物的绝对位置(纬度/经度)对应的标高。

推测模块44将推测的对象物的位置(纬度/经度以及标高)以及能够唯一地确定该对象物的标识符(名称、号码、种类等)作为推测结果信息进行输出(步骤S23)。

激光照射模块45基于输出的推测结果信息，对对象物进行激光照射(步骤S24)。在步骤S24中，激光照射模块45基于推测的对象物的位置和拍摄装置的角度A，对对象物进行激光照射。激光照射模块45使激光照射装置倾斜角度A的角度，并且向对象物的位置的距离处进行激光照射。此时，激光照射模块45基于该对象物的距离，将激光的终端调整至该对象物的位置，进行激光照射。此外，激光照射模块45与确定的对象物相应地调整激光的波长，并且照射该调整后的波长的激光。

通过这样做，无人机10能够通过激光来驱除对象物。

需要说明的是，激光照射模块45还可以是与对象物的种类无关的、以一定的波长进行激光照射的构成。

在上述的实施方式中，以对象物是静物的情况为前提进行说明，但也可以是动物等移动的物体。在该情况下，计算模块43还可以是除了对象物的位置之外还计算该对象物的速度的构成。即，将对象物设为相对于无人机10直角地移动的物体，拍摄模块41拍摄移动前和移动后的各个图像，推测模块44推测各时间点的对象物的位置，计算模块43基于这些2点间的距离和移动前与移动后之间的时间计算出对象物的速度即可。推测模块44基于该速度、移动前与移动后的时间差、以及各时间点的对象物的位置，推测出对象物的当前位置即可。

在以上的处理中，图像解析处理、各种计算处理以及各种推测处理由无人机10执行，但这些处理中的任一个或者双方不一定必须由无人机10执行。例如，无人机10还可以是将这些处理所需的信息发送至照射而由照射执行这些处理的构成。

此外，在上述的实施方式中，以仅存在一个对象物的情况为前提进行说明，但即使在存在多个对象物的情况下，本发明也能够毫无问题地应用。在该情况下，只要对每个对象物进行上述的位置的推测即可。具体而言，在图像中确定了多个对象物的情况下，沿着规定的条件(距离图像的中心近的坐标顺序、距离图像的中心远的坐标顺序、预先对每个对象物设定的优先顺序高的顺序等)，进行在图像中存在的对象物的位置的推测即可。

以上是本实施方式中的驱除处理。

[变形例]

对上述的驱除系统1的变形例进行说明。需要说明的是，对于与上述的各处理相同的构成，省略其说明，对变更部位进行详细说明。

作为概要，构成驱除系统1的无人机10将自身拍摄的图像发送至未图示的信息终端、规定的计算机等外部装置。该外部装置执行上述的对象物的有无的判断、对象物的确定、图像内的对象物的位置的掌握。外部装置将该判断结果、与确定的对象物相关的信息作为对象物信息发送至无人机10。无人机10基于该对象物信息，执行对象物的位置的计算以及朝向该对象物的激光照射。即，变形例中的驱除系统将与对象物的感测相关的处理委托给外部装置，询问其结果。

[驱除处理]

对变形例中的驱除系统1执行的驱除处理进行说明。需要说明的是，对于与上述的实施方式中的驱除处理相同的处理，省略其详细的说明。

无人机10与上述的步骤S12、S13的处理相同、基于飞行路径飞行，并且拍摄图像。即，在本变形例中，无人机10不进行上述的步骤S10以及S11的处理即对象物信息的获取以及存储。这是因为与对象物的感测相关的处理不是由无人机10自身而是由规定的外部装置执行，详细内容会在后文加以记述。

无人机10将拍摄的图像发送至外部装置。无人机10向外部装置询问在该图像中是否存在应驱除的对象物。外部装置接收该图像，对该图像进行图像解析。外部装置比较预先存储的对象物信息和作为图像解析的结果而得到的图像的特征点、特征量，判断在图像内是否存在对象物。在判断为不存在的情况下，将其结果通知给无人机10。无人机10接受该通知并且继续飞行。

在外部装置判断为存在的情况下，将对象物的存在、图像中的对象物的位置以及其种类通知给无人机10。这些处理是由外部装置执行的与上述的步骤S10、S11、S14、S15以及S17的处理相同的处理。

无人机10接受该通知，获取自身的位置信息。该处理与上述的步骤S16的处理相同。

通过这样做，无人机10能够将拍摄的图像发送至外部装置并且询问应驱除的对象物。

即，上述的实施方式与本变形例的不同点在于，将上述的步骤S10、S11、S14、S15以及S17的处理委托给外部装置来代替无人机10。

无人机10根据自身的位置信息计算出对象物的位置。该处理与上述的步骤S18～S23的处理相同。

无人机10基于该对象物的位置和拍摄装置的角度，对对象物进行激光照射。该处理与上述的步骤S24的处理相同。

在上述的变形例中，与上述的实施方式相同，对象物还可以是移动的物体。在该情况下，外部装置还可以是除了对象物的位置之外还计算对处物的速度的构成。即，无人机10将移动前和移动后的各个图像发送至外部装置，外部装置推测各时间点的对象物的位置，基于这些2点间的距离和移动前与移动后之间的时间，计算出对象物的速度即可。无人机10基于该速度、移动前与移动后的时间差和各时间点的对象物的位置，推测出对象物的当前位置即可。

在以上的处理中，各种计算处理以及各种推测处理由无人机10执行，但这些处理中的任一个或者双方不一定必须由无人机10执行。例如，无人机10还可以是将这些处理所需的信息发送至外部装置而外部装置执行这些处理的构成。

此外，在上述的实施方式中，以仅存在一个对象物的情况为前提进行说明，但即使在存在多个对象物的情况下，本发明也能够毫无问题地应用。在该情况下，只要对每个对象物进行上述的位置的推测即可。具体而言，在图像中确定了多个对象物的情况下，沿着规定的条件(距离图像的中心近的坐标顺序、距离图像的中心远的坐标顺序、预先对每个对象物设定的优先顺序高的顺序等)，进行在图像中存在的对象物的位置的推测即可。

以上是变形例中的驱除处理。

上述的方法、功能通过计算机(包括CPU、信息处理装置、各种终端)读取并执行规定的程序来实现。程序例如以经由网络提供的(SaaS:软件即服务(Software as aService))形态从计算机提供。此外，程序以在例如软盘、CD(CD-ROM等)、DVD(DVD-ROM、DVD-RAM等)等计算机能够读取的记录介质记录的形态被提供。在该情况下，计算机从此记录介质读取程序并转送、存储于内部存储装置或者外部存储装置来执行。此外，还可以将此程序预先记录在例如磁盘、光盘、磁光盘等存储装置(记录介质)中，从该存储装置经由通信线路向计算机提供。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的这些实施方式。此外，本发明的实施方式所记载的效果只不过例举了本发明所产生的的最优选效果，本发明的效果并不限于本发明的实施方式所记载的效果。

附图标记说明：

1 驱除系统

10 无人机

Claims (6)

1.一种无人机，能够获取自身设备的位置信息，其特征在于，具备：

拍摄单元，拍摄图像；

感测单元，从拍摄的所述图像感测应驱除的对象物；

计算单元，根据自身设备的位置信息计算出感测的所述对象物的位置；以及

照射单元，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

2.一种无人机，能够获取自身设备的位置信息，其特征在于，具备：

拍摄单元，拍摄图像；

询问单元，将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物；

计算单元，根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置；以及

照射单元，基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射。

3.一种驱除方法，由能够获取自身设备的位置信息的无人机执行，其特征在于，具备以下步骤：

拍摄图像的步骤；

从拍摄的所述图像感测应驱除的对象物的步骤；

根据自身设备的位置信息计算出感测的所述对象物的位置的步骤；以及

基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射的步骤。

4.一种驱除方法，由能够获取自身设备的位置信息的无人机执行，其特征在于，具备以下步骤：

拍摄图像的步骤；

将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物的步骤；

根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置的步骤；以及

基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射的步骤。

5.一种计算机可读程序，用于使能够获取自身设备的位置信息的无人机执行以下步骤：

拍摄图像的步骤；

将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物的步骤；

根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置的步骤；以及

基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射的步骤。

6.一种计算机可读程序，用于使能够获取自身设备的位置信息的无人机执行以下步骤：

拍摄图像的步骤；

将拍摄的所述图像发送至规定的计算机，询问应驱除的对象物的步骤；

根据自身设备的位置信息计算出驱除的所述对象物的位置的步骤；以及

基于计算出的所述对象物的位置，对所述对象物进行激光照射的步骤。