JP2019185773A - 農業支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】圃場を撮像した圃場画像を用いて適正に解析することができるようにする。【解決手段】農業支援システムは、圃場を撮像した圃場画像であって、位置情報を有する圃場画像を読み込む第１画像入力部と、圃場画像を圃場の位置情報を有する基準画像に展開し、且つ、展開した画像を解析画像として生成する画像展開部と、を備えている。画像展開部は、第１画像入力部で読み込んだ圃場画像の位置情報に対応する基準画像を取得し、取得した基準画像の外周輪郭に合わせて読み込んだ圃場画像を展開する。【選択図】図１

Description

本発明は、農業支援システムに関する。

従来、圃場を空撮する技術として特許文献１及び２が知られている。
特許文献１及び２では、マルチコプター等の飛行体（航空機）を圃場の上空に飛行させ、当該圃場を上空から空撮して、空撮した空撮画像を農作物の植生などの分析に用いている。

特開２００８−２５０１８５号公報 特開２０１５−４９号公報

さて、特許文献１及び２に示されているように、圃場を上空から撮像した場合、空撮画像と実際の圃場との位置ズレが生じたり、空撮画像が実際の圃場に対して歪んでしまい、正確に圃場の空撮画像を撮像することができないのが実情である。このような場合、空撮画像を農作物の解析に用いた場合、適正に解析できないことがある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、圃場を撮像した圃場画像を用いて適正に解析することができる農業支援システムを提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
農業支援システムは、圃場を撮像した圃場画像であって、位置情報を有する圃場画像を読み込む第１画像入力部と、前記圃場画像を前記圃場の位置情報を有する基準画像に展開し、且つ、前記展開した画像を解析画像として生成する画像展開部と、を備えている。
前記画像展開部は、前記第１画像入力部で読み込んだ前記圃場画像の位置情報に対応する前記基準画像を取得し、前記読み込んだ圃場画像を、前記取得した基準画像に合わせる展開を行う。

前記画像展開部は、前記基準画像と前記圃場画像とを画面上に表示させる表示制御部と、前記画面上の圃場画像に対して前記基準画像の任意点と対応する複数の座標点を取得する座標取得部と、前記座標取得部が取得した前記座標点を、前記基準画像の任意点に合わせる画像処理を前記圃場画像に対して行う画像加工部と、を有している。
前記表示制御部は、前記基準画像の外周輪郭を示す複数個の外周頂点を前記任意点として表示し、前記座標取得部は、前記外周頂点に対応する複数の座標点を取得し、前記画像加工部は、前記座標取得部が取得した前記座標点を、前記基準画像の外周頂点に合わせる画像処理を前記圃場画像に対して行う。

農業支援システムは、位置情報を有する複数の空撮画像を読み込む第２画像入力部と、前記第２画像入力部が読み込んだ前記空撮画像より前記圃場画像を生成する画像生成部と、を備えている。
前記画像生成部は、前記空撮画像が有する個々の位置情報の位置関係に従って複数の前記空撮画像を合成することで、前記圃場画像を生成する。

農業支援システムは、前記解析画像を解析し且つ、解析した解析結果を出力する画像解析部を備えている。
前記画像解析部は、前記解析画像より圃場における農作物の植生指数を算出し、前記算出した植生指数を前記解析結果として出力する。
前記画像解析部は、前記植生指数に基づいて得られた圃場に関する圃場マップを出力する。

本発明によれば、圃場を撮像した圃場画像を用いて適正に解析することができる。

農業支援システムの概略図である。 マルチコプターを飛行軌跡Ｋ１に沿って飛行させた場合における撮像位置と画像（空撮画像）との関係を示す図である。 ６枚の空撮画像Ｇｎを示す図である。 ６枚の空撮画像Ｇｎを合成後における１枚の圃場画像を示す図である。 記憶装置に記憶された圃場画像の一例を示す図である。 基準画像Ｂ１に対して圃場画像Ｈ１の位置がずれている状態を示す図である。 基準画像Ｂ１に対して圃場画像Ｈ１の位置がずれ且つ、大きさが異なっている状態を示す図である。 基準画像（基準画像データ）を説明する説明図である。 記憶装置に記憶された基準画像（基準画像データ）の一例を示す図である。 圃場画像の外周頂点の座標を未設定時の展開設定画面Ｑ１を示す図である。 圃場画像の外周頂点の座標を１つ設定した時の展開設定画面Ｑ１を示す図である。 基準画像の外周頂点に対応する圃場画像の外周頂点の座標を全て設定した時の展開設定画面Ｑ１を示す図である。 基準画像への圃場画像の展開を説明する説明図である。 解析画面Ｑ２の一例を示す図である。 解析画面Ｑ３の一例を示す図である。 基準画像の任意点の第１変形例であって、圃場画像の座標を未設定時の図である。 基準画像の任意点の第１変形例であって、圃場画像の座標を設定時の図である。 基準画像の任意点の第２変形例であって、圃場画像の座標を未設定時の図である。 基準画像の任意点の第２変形例であって、圃場画像の座標を設定時の図である。 農業支援システムの変形例における概略図である。 平行移動処理を説明する図である。 縮小処理を説明する図である。 回転処理を説明する図である。 設定画面Ｑ４の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、農業支援システムを示している。農業支援システムは、農作物の解析を支援するシステムである。農業支援システムでは、例えば、マルチコプター、航空機によって、農作物が作付けされた圃場を上空から撮像（空撮）して、撮像した圃場の空撮画像（圃場画像）を解析する支援を行う。

まず、空撮画像（圃場画像）について説明する。空撮画像は、マルチコプター、航空機等の飛行体を飛行させながら撮像した画像である。本実施形態では、空撮画像は、無人の飛行体であるマルチコプターを飛行させながら撮像した画像である。なお、本実施形態では、マルチコプターを例示するが、マルチコプターと同等の撮影機能を有するものであれば、マルチコプター以外の飛行体（例えば固定翼ドローンなど）であっても問題はない。

図１に示すように、マルチコプター３０は、本体３０ａと、本体３０ａに設けられたアーム３０ｂと、アーム３０ｂに設けられた回転翼３０ｃと、本体３０ａに設けられたスキッド３０ｄとを有している。回転翼３０ｃは、飛行するための揚力を発生させる装置で、回転力を付与するロータとロータの駆動によって回転するブレード（プロペラ）とを含んでいる。

また、マルチコプター３０は、撮像装置３０ｅを有している。撮像装置３０ｅは、赤外線カメラ等で構成され、圃場の農作物を撮像可能な装置である。また、マルチコプター３０は、位置検出装置３０ｆを有している。位置検出装置３０ｆは、マルチコプター３０の位置を検出する装置であって、ＧＰＳ等の測位衛星のデータに基づいて位置（緯度、経度）を検出する。マルチコプター３０は、圃場の上空を飛行して、圃場の農作物を空撮し、撮像装置３０ｅで撮像した画像に、位置検出装置３０ｆで検出した位置情報（緯度、経度）を対応付けて撮像データ（空撮画像）とする。空撮画像は、マルチコプター３０の外部接続部３０ｇに挿入したＵＳＢメモリ、ＳＤカード等の電子記録媒体３１に記録される。

例えば、図２に示すように、マルチコプター３０を飛行軌跡Ｋ１に沿って飛行させた場合、位置検出装置３０ｆは、少なくとも画像を撮像した位置（撮像位置Ｐｎ、ｎ＝１〜６）における緯度、経度を検出する。また、マルチコプター３０は、位置情報である撮像位置Ｐｎと、撮像した画像Ｇｎ（ｎ＝１〜６）をそれぞれ対応付けて、撮像位置Ｐｎと画像Ｇｎとを対応付けたそれぞれの撮像データを、空撮画像として保存を行う。図２では、圃場を６分割して撮像した例（ｎ＝１〜６）を示しているが、圃場を撮像する場合の分割数（ｎ数）は、限定されない。

さて、上述した複数の撮像データ、即ち、複数の空撮画像は、所定の圃場毎（圃場単位）で合成され、合成された画像が圃場画像として、圃場毎に管理される。
図１に示すように、農業支援システムは、画像作成装置１３を備えている。画像作成装置１３は、画像に関する様々な処理を実行する装置である。画像作成装置１３は、第２画像入力部２０と、画像生成部２１を有している。第２画像入力部２０及び画像生成部２１は、画像作成装置１３に設けられた電気・電子部品、当該画像作成装置１３に格納されたプログラム等から構成されている。

第２画像入力部２０は、マルチコプター３０等によって空撮した複数の空撮画像を読み込むことを実行する。例えば、空撮の終了後、複数の空撮画像が記憶されている電子記録媒体３１が、画像作成装置１３の入力インタフェースに接続されると、第２画像入力部２０は、電子記録媒体３１に記憶されている複数の空撮画像を読み込む。図３Ａに示すように、電子記憶媒体３１が撮像位置Ｐｎ（ｎ＝１〜６）及び画像Ｇｎ（ｎ＝１〜６）に対応する６枚の空撮画像Ｉｎ（ｎ＝１〜６）を記憶している場合、第２画像入力部２０は、６枚の空撮画像Ｉｎ（ｎ＝１〜６）を電子記録媒体３１から取得する。

画像生成部２１は、第２画像入力部２０が読み込んだ空撮画像Ｉｎに基づいて、所定の圃場における圃場画像を生成する。具体的には、画像生成部２１は、空撮画像Ｉｎが有する個々の位置情報（撮像位置Ｐｎ）の位置関係に従って複数の空撮画像Ｉｎに含まれる画像Ｇｎを合成（結合）することで、所定の圃場画像を生成する。図３Ａに示すように、画像生成部２１は、複数の撮像位置Ｐｎを参照し、複数の撮像位置Ｐｎのうちで、隣接する撮像位置Ｐｎを求める。図３Ｂに示すように、画像生成部２１は、隣接する撮像位置Ｐｎに対応する画像Ｇｎの同士を画像処理によって、１つの画像に合成する。画像生成部２１は、例えば、画像Ｇ１と画像Ｇ２との合成、画像Ｇ２と画像Ｇ３との合成、画像Ｇ１と画像Ｇ６との合成、画像Ｇ２と画像Ｇ５との合成、画像Ｇ３と画像Ｇ４との合成を実行して、合成後の１つの画像Ｇ７を生成する。また、画像生成部２１は、合成した画像Ｇ７に対して位置情報を割り当てることで圃場画像を生成する。なお、画像Ｇ７に対する位置情報（緯度、経度）の割り当ては、例えば、撮像位置Ｐｎを含ませてもよいし、１枚の画像Ｇ７に対して新たな位置情報（緯度、経度）を割り当ててもよい。画像生成部２１によって生成された圃場画像は、図４に示すように、画像作成装置１３に設けた記憶装置２３に記憶される。

なお、画像生成部２１は、空撮画像Ｉｎが有する撮像位置Ｐｎに基づいて複数の画像を合成していたが、当該画像の合成処理では、特徴点抽出、マッチング等により、空撮画像Ｉｎの位置を求めることにより合成を行ってもよい。また、空撮画像Ｉｎが有する撮像位置Ｐｎは、圃場画像を解析する際に補足的な情報として用いてもよい。
さて、上述したように、圃場を上空から空撮した空撮画像を合成して所定の圃場における圃場画像を作成した場合、圃場画像の位置や大きさ等が、実際の圃場に一致しない場合がある。例えば、図５Ａに示すように、圃場画像Ｈ１と、予め定められている圃場の基準画像Ｂ１を比較した場合、圃場画像Ｈ１の縦及び横の長さが基準画像Ｂ１の縦及び横の長さと一致しているものの、基準画像Ｂ１に対して圃場画像Ｈ１の位置がずれることがある。或いは、図５Ｂに示すように、圃場画像Ｈ１の縦及び横の長さが基準画像Ｂ１の縦及び横の長さと異なり、且つ、基準画像Ｂ１に対して圃場画像Ｈ１の位置がずれることがある。

農業支援システムでは、圃場画像を解析する前に、基準画像Ｂ１に対して圃場画像を展開し、基準画像に対する圃場画像の一致又は不一致等を確認したり、基準画像に圃場画像を一致させることを実行する。
図１に示すように、農業支援システムは、管理装置１０と、外部端末１１とを備えている。管理装置１０は、圃場画像等に関する様々な処理を行う装置であって、例えば、サーバである。外部端末１１は、管理者、作業者等が操作可能な端末であって、例えば、農家、営農会社等に設置されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。なお、外部端末は、スマートフォン、タブレット、ＰＤＡ等の携帯端末であってもよい。外部端末１１と管理装置１０とは、ＬＡＮまたはインターネット等のネットワークを介して接続されており、互いにデータの送受信が行えるようになっている。

管理装置１０は、記憶装置（記憶部）１２を有している。記憶装置１２は、圃場毎の基準画像を生成するための基準画像データを記憶している。基準画像データとは、所定の圃場における基準画像を示すためのデータであって、図６に示すように、所定の圃場において、外周の輪郭（外周輪郭）を「ＣＬ１」とした場合、当該外周輪郭ＣＬ１の外周頂点Ｕｉ（ｉ＝１〜５）の位置（緯度、経度）を含んでいる。

外周輪郭における外周頂点Ｕｉの位置の登録は、例えば、管理者や作業者等が外部端末１１を操作して、管理装置１０に接続する。そして、外部端末１１のモニタ等の表示部に、所定の圃場における外周頂点の数（ｉの数）と、外周頂点Ｕｉの位置（緯度、経度）とを入力する情報入力部を表示して、管理者等が、外周頂点に対応する位置情報を情報入力部に入力することにより、管理装置１０に外周輪郭における外周頂点Ｕｉの位置の登録を行うことができる。或いは、外部端末１１のモニタ等の表示部に、サービス会社等が提供する地図画像を表示して、地図画像上で所定の圃場に対応する外周頂点Ｕｉを作業者等がキーボード、マウス等で選択することにより、管理装置１０に外周輪郭における外周頂点Ｕｉの位置の登録を行うことができる。

図７は、記憶装置（記憶部）１２に記憶された基準画像データを示している。図７に示すように、記憶装置１２は、管理番号等の管理情報と、圃場名等の圃場を識別する識別情報と、圃場の外周の輪郭（外周輪郭）を示す外周頂点の位置情報（頂点座標）とを関連付けて記憶している。なお、管理装置１０が記憶装置１２を有しているが、外部端末１１が基準画像データを記憶する記憶装置１２を有していてもよい。

画像作成装置１３は、第１画像入力部２５と、画像展開部２６とを有している。第１画像入力部２５及び画像展開部２６は、画像作成装置１３に設けられた電気・電子部品、当該画像作成装置１３に格納されたプログラム等から構成されている。
第１画像入力部２５は、位置情報を有する圃場画像を読み込むことを実行する。第１画像入力部２５は、管理者等が画像作成装置１３に対して所定の操作を行うことによって、所定の圃場における圃場画像の読み込みを指示すると、当該第１画像入力部２５は、記憶装置２３を参照して、指示された圃場（指示圃場）における圃場画像を読み込む。例えば、図４に示すように、第１圃場の圃場画像を指定した場合には、第１画像入力部２５は、第１圃場の圃場画像（緯度、経度）を取得する。

画像展開部２６は、第１画像入力部２５で読み込んだ圃場画像の位置情報に対応する基準画像を取得する。例えば、上述したように、第１画像入力部２５が第１圃場における圃場画像を取得した場合、画像展開部２６は、第１圃場に対応する位置情報を参照して、当該位置情報が含まれる第１圃場の基準画像（基準画像データ）を取得する。
画像展開部２６は、所定の圃場における基準画像を取得後、当該取得した基準画像に圃場画像を合わせる展開を行い、展開した画像を解析画像として生成する。

まず、画像展開部２６における基準画像への圃場画像の展開について詳しく説明する。基準画像への圃場画像の展開を行うにあたって、画像展開部２６は、基準画像及び圃場画像を表示する。例えば、画像展開部２６は、基準画像の任意点及び圃場画像を表示し、且つ、表示した基準画像の任意点に対応する圃場画像の座標点を選択させることで、基準画像の任意点と、圃場画像の座標点とを合わせる展開を実行する。この実施形態では、基準画像の任意点として、外周輪郭ＣＬ１を示す複数個の外周頂点Ｕｉ（ｉ＝１〜５）を採用している。

具体的には、画像展開部２６は、表示制御部４０を有している。表示制御部４０は、管理者等が画像作成装置１３に対して所定の操作を行うと、図８Ａに示すように、展開設定画面Ｑ１を表示する。展開設定画面Ｑ１は、少なくとも基準画像Ｂ１と圃場画像とを表示する画面であって、圃場画像を基準画像Ｂ１に展開するための画面である。例えば、表示制御部４０は、記憶装置１２を参照して、第１圃場における外周輪郭ＣＬ１を示す複数個の外周頂点Ｕｉ（ｉ＝１〜５）を取得し、取得した複数個の外周頂点Ｕｉ（ｉ＝１〜５）と圃場画像Ｈ１とを、展開設定画面Ｑ１に表示させる。

具体的には、展開設定画面Ｑ１は、基準画像表示部５１と、周辺圃場表示部５２と、詳細圃場表示部５３と、ガイダンス表示部５４とを含んでいる。
基準画像表示部５１は、基準画像Ｂ１（基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉ及び外周頂点Ｕｉを結ぶことによって形成される外周輪郭ＣＬ１）を表示する部分である。基準画像表示部５１において、基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉは、例えば、外周頂点Ｕｉの場所をマーカ部５７で示されている。基準画像表示部５１において、基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉを示すマーカ部５７には、外周頂点Ｕｉの数（ｉの数）、即ち、外周頂点Ｕｉの番号が付されている。これにより、作業者は、基準画像Ｂ１における外周頂点Ｕｉの場所と個数とを把握することができる。

周辺圃場表示部５２は、第１画像入力部２５が読み込んだ圃場画像Ｈ１の周辺の地図、又は、圃場画像Ｈ１に対応する基準画像Ｂ１の周辺の地図を表示する部分である。具体的には、表示制御部４０は、圃場画像Ｈ１に対応する位置情報及び基準画像Ｂ１の位置情報のいずれかを参照して、参照した位置情報の周辺の地図を周辺圃場表示部５２に表示させる。

詳細圃場表示部５３は、第１画像入力部２５によって読み込まれた圃場画像Ｈ１の拡大図を表示する部分である。詳細圃場表示部５３は、圃場画像Ｈ１における外周頂点と対応する複数の座標点（ｘ座標、ｙ座標）Ｒｉを選択（設定）するためのポインタ部５５を表示する。ポインタ部５５にて、圃場画像Ｈ１における外周頂点の座標点Ｒｉを選択すると、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、詳細圃場表示部５３は、座標点Ｒｉを選択したマーカ部５６を、頂点の数（ｉの数）と共に表示する。

ガイダンス表示部５４は、展開設定画面Ｑ１における作業者（オペレータ）への操作ガイダンスとして、操作手順等を示す領域である。ガイダンス表示部５４では、詳細圃場表示部５３において、基準画像表示部５１に表示した基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉと対応する圃場画像Ｈ１の外周頂点の座標点Ｒｉを選択する手順等を表示する。図８Ａに示すように、展開設定画面Ｑ１において、ガイダンス表示部５４は、例えば、「頂点Ｐ１と対応する場所をクリックしてください」と表示して、作業者（オペレータ）に圃場画像Ｈ１の外周頂点の座標点Ｒ１の選択を促している。

次に、作業者（オペレータ）による圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉの設定について詳しく説明する。図８Ａに示すように、詳細圃場表示部５３において、圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉが全く設定されていない場合（座標点Ｒｉの未設定の場合）には、基準画像表示部５１において、基準画像Ｂ１の１番目の外周頂点Ｕｉ（ｉ＝１）に対応するマーカ部５７は、他のマーカ部５７よりも強調される。これにより、基準画像Ｂ１の１番目のマーカ部５７に対応する圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉ（ｉ＝１）を、詳細圃場表示部５３にて設定する必要があることを作業者は把握することができる。図８Ｂに示すように、詳細圃場表示部５３において、１番目の圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉ（ｉ＝１）の設定が完了すると、基準画像表示部５１において、基準画像Ｂ１の２番目の外周頂点Ｕｉ（ｉ＝２）に対応するマーカ部５７は、他のマーカ部５７よりも強調される。これにより、基準画像Ｂ１の２番目のマーカ部５７に対応する圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉ（ｉ＝２）を、詳細圃場表示部５３にて設定する必要があることを作業者は把握することができる。上述したように、圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉが設定される毎に、外周頂点を示す数（ｉの数）がカウントアップされる。

展開設定画面Ｑ１では、基準画像Ｂ１が有する外周頂点Ｕｉに対応して、外周頂点Ｕｉと同数の圃場画像Ｈ１の外周頂点の座標点Ｒｉを設定することができる。図８Ｃに示すように、基準画像Ｂ１が有する外周頂点Ｕｉと同数の座標点Ｒｉの設定が完了すると、展開ボタン５８が表示される。
次に、展開設定画面Ｑ１における圃場画像Ｈ１の外周頂点（座標点）Ｒｉの設定と、画像展開部２６における処理について詳しく説明する。

図１に示すように、画像展開部２６は、座標取得部４１と、画像加工部４２とを有している。座標取得部４１は、展開設定画面Ｑ１（詳細圃場表示部５３）に示した圃場画像Ｈ１上で設定された外周頂点、即ち、任意点と対応する複数の座標点Ｒｉを取得する。詳しくは、図８Ｂに示すように、ポインタ部５５によって圃場画像Ｈ１の一部が選択されると、座標取得部４１は、選択された画素に対応する座標点を、外周頂点と対応する座標点Ｒｉとして保持する。なお、座標取得部４１は、ポインタ部５５によって圃場画像Ｈ１の一部が選択される毎に、座標点Ｒｉのｉの数を増加していく。これにより、座標取得部４１は、複数の座標点Ｒｉを取得することができる。

画像加工部４２は、座標取得部４１が取得した座標点Ｒｉを、基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉに合わせる画像処理を、圃場画像Ｈ１に対して行う。例えば、詳細圃場表示部５３において、複数の座標点Ｒｉが設定された後、図８Ｃに示すように、展開設定画面Ｑ１に表示された展開ボタン５８が選択されると、画像加工部４２は、画像処理を実行する。
画像加工部４２における画像処理では、例えば、射影変換法を用いて、圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉを、基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉに合わせる変換の処理を実行する。詳しくは、基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉが５点であり、圃場画像Ｈ１の外周頂点の座標Ｒｉも５点である場合、図９に示すように、座標Ｒ１を外周頂点Ｕ１、座標Ｒ２を外周頂点Ｕ２、座標Ｒ３を外周頂点Ｕ３、座標Ｒ４を外周頂点Ｕ４、座標Ｒ５を外周頂点Ｕ５に一致するように、圃場画像Ｈ１の画像データ、即ち、ピクセルの座標（位置）を補正する、即ち、圃場画像Ｈ１の拡大、縮小、傾き等を補正する。画像展開部２６によって基準画像Ｂ１に展開された基準画像Ｂ１、即ち、補正後の基準画像Ｂ１は、基準画像Ｂ１とは別に、解析画像として記憶装置２３に記憶される。

以上によれば、画像展開部２６、即ち、画像加工部４２によって、基準画像Ｂ１に対する圃場画像Ｈ１の位置のずれ、歪み等が補正することができ、補正後の圃場画像Ｈ１を解析画像として記憶することができる。
さて、補正後の圃場画像（解析画像）は、例えば、農作物の解析に用いられる。図１に示すように、管理装置１０は、画像解析部１４を有している。画像解析部１４は、管理装置１０に設けられた電気・電子部品、当該管理装置１０に格納されたプログラム等から構成されている。

画像解析部１４は、解析画像を解析するもので、解析画像より圃場における農作物の植生指数を算出する。また、画像解析部１４は、植生指数に基づいて得られた圃場に関する圃場地図を表示する。
例えば、外部端末１１を管理装置１０にログイン後、作業者が所定の操作を行うことで、当該外部端末１１から管理装置１０に解析を行う指令を送信すると、当該管理装置１０の画像解析部１４は、図１０に示すように、解析を行う解析画面Ｑ２を外部端末１１に表示する。解析画面Ｑ２では、画像読込の第１読込ボタン６０が表示されている。第１読込ボタン６０が選択されると、画像解析部１４は、補正後の圃場画像Ｈ１である解析画像を記憶している記憶装置２３を参照し、解析画面Ｑ２等で指定された圃場に対応する解析画像を抽出する。画像解析部１４は、解析画像を抽出後、解析画像の画像データからＤＶＩ、ＲＶＩ、ＮＤＶＩ、ＧＮＤＶＩ、ＳＡＶＩ、ＴＳＡＶＩ、ＣＡＩ、ＭＴＣＩ、ＲＥＰ、ＰＲＩ、ＲＳＩ等の植生指数を求める。画像解析部１４は、植生指数を求めると、解析画面Ｑ２に示した解析結果表示部６１に、解析結果を表示（出力）する。

例えば、画像解析部１４は、解析結果表示部６１におけるフィールドを複数のエリアＷｎ（ｎ＝１，２，３・・・ｎ）に区分し、区分されたエリアＷｎのそれぞれに入る複数の植生指数Ｇｎ［ｉ］（ｎ：区分、Ｇｎ［ｉ］：植生指数、i：データ数）を平均した平均値を代表値Ｄｎ（ｎ＝１，２，３・・・ｎ）に設定する。或いは、画像解析部１４は、区分されたエリアＷｎのそれぞれに入る複数の植生指数Ｇｎ［ｉ］を積算した積算値を代表値Ｄｎに設定する。或いは、画像解析部１４は、平均値及び積算値をエリアＷｎの面積で割った面積辺りの数値を代表値Ｄｎに設定する。

画像解析部１４は、代表値Ｄｎを求めた後、当該代表値Ｄｎの大きさ（値）に応じて、複数のグループ（複数のランク）を割り当て、ランク毎に色等を変化させることによって、解析結果を示す圃場マップを作成し、解析結果表示部６１に表示する。
以上によれば、画像解析部１４によって、解析画像を解析した結果、即ち、圃場における植生指数を外部端末１１に表示することができる。

なお、上述した実施形態では、基準画像Ｂ１の任意点として、外周輪郭ＣＬ１を示す複数個の外周頂点Ｕｉを採用していたが、任意点は、上述した例に限定されない。また、上述した実施形態では、１つの圃場を示す基準画像Ｂ１に対して、１つの圃場を示す圃場画像Ｈ１を展開していたが、これに限定されない。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、第１変形例を示し、図１３Ａ及び図１３Ｂは、第２変形例を示している。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、基準画像として複数の圃場が一括登録されている場合の展開設定画面の表示例である。このとき、基準画像Ｂ１は、６つの圃場の外周輪郭ＣＬ１と、位置情報で示された４つの任意点Ｖｉ（ｉ＝１〜４）とを有している。このとき、４つの任意点Ｖｉ（ｉ＝１〜４）は、６つの圃場を内包する外周輪郭の各頂点上に登録されているが、任意点Ｖｉの登録位置、登録数は図１２で例示した箇所、数に限定されない。

第１画像入力部２５が、６つの圃場を有する圃場画像Ｈ１を読み込むと、画像展開部２６は、当該圃場画像Ｈ１の位置情報と対応する当該基準画像Ｂ１を取得する。表示制御部４０は、読み込んだ圃場画像Ｈ１と取得した基準画像Ｂ１との情報を元に、図１２Ａで示した基準画像Ｂ１と圃場画像Ｈ１とを画面上に表示する。図１２Ｂで示すように、作業者が基準画像Ｂ１を参考に圃場画像Ｈ１に４つの座標点Ｒｉ（ｉ＝１〜４）を設定すると、画像展開部２６は、４つの座標点Ｒｉ（ｉ＝１〜４）が設定された領域（６つの圃場を含む領域）の圃場画像Ｈ１を基準画像Ｂ１の４つの任意点Ｖｉ（ｉ＝１〜４）と一致するように展開する。これにより、１つの基準画像Ｂ１を用いて、複数の圃場画像Ｈ１を一括展開することができる。

また、基準画像Ｂ１の任意点Ｖｉは、基準画像Ｂ１において、当該基準画像Ｂ１の外周輪郭でなくてよく、当該基準画像Ｂ１の内部（内方）にあってもよい。図１３Ａ及び図１３Ｂは、基準画像Ｂ１の任意点Ｖｉを内部に設けた例を示している。具体的には、図１３Ａ及び図１３Ｂは、基準画像Ｂ１に６つの任意点Ｖｉ（ｉ＝１〜６）を示した例であり、任意点Ｖ１〜Ｖ４は、上述した実施形態と同様であり、基準画像Ｂ１の２つの任意点Ｖ５、Ｖ６は、圃場の内部に登録されていて、上述した実施形態と異なっている。

図１３Ｂで示すように、作業者が当該基準画像Ｂ１を参考にして、圃場画像Ｈ１に６つの座標点Ｒｉ（ｉ＝１〜６）を図１３Ｂで示すように設定する。このとき、画像展開部２６は、６点の座標点Ｒｉ（ｉ＝１〜６）が設定された領域の圃場画像Ｈ１を基準画像Ｂ１の６つの任意点Ｖｉ（ｉ＝１〜６）と一致するように展開する。つまり、圃場の内部に設定された２点の座標点Ｒ５、Ｒ６も一致するように圃場画像Ｈ１を展開する。

このように、圃場の内部に任意点を設けることで、圃場画像Ｈ１の内側に画像の位置ズレや歪みがあった場合にも、画像展開の際の展開精度を向上させることができる。図１２及び図１３において、基準画像Ｂ１に圃場画像Ｈ１を展開する前に、例えば、展開設定画面において、基準画像Ｂ１の任意点を追加できるようにしてもよい。
農業支援システムは、第１画像入力部２５と、画像展開部２６とを備えている。画像展開部２６は、第１画像入力部２５で読み込んだ圃場画像Ｈ１の位置情報に対応する基準画像Ｂ１を取得し、読み込んだ圃場画像Ｈ１を、取得した基準画像Ｂ１に合わせる展開を行う。これによれば、第１画像入力部２５によって読み込んだ圃場画像を、画像展開部２６によって基準画像に合わせるという展開を行った後に、展開後の圃場画像を基に解析を行うことができる。詳しくは、基準画像に対して圃場画像の位置がずれている場合、圃場画像が歪んでいる場合等、画像展開部２６によって、位置ズレ、歪を補正することができ、位置ズレや歪が無い補正後の圃場画像（解析画像）を用いて適正に解析することができる。

画像展開部２６は、基準画像Ｂ１と圃場画像Ｈ１とを画面上に表示させる表示制御部４０と、画面上の圃場画像Ｈ１に対して基準画像Ｂ１の任意点と対応する複数の座標点Ｒｉを取得する座標取得部４１と、座標取得部４１が取得した座標点Ｒｉを、基準画像Ｂ１の任意点に合わせる画像処理を圃場画像Ｈ１に対して行う画像加工部４２と、を有している。これによれば、基準画像Ｂ１における任意点に、圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉを簡単に合わせることができる。即ち、圃場画像Ｈ１が基準画像Ｂ１に対して歪んでいる場合であっても、歪等を補正することができる。

表示制御部４０は、基準画像Ｂ１の外周輪郭を示す複数個の外周頂点Ｕｉを任意点として表示し、座標取得部４１は、外周頂点Ｕｉに対応する複数の座標点Ｒｉを取得し、画像加工部４２は、座標取得部４１が取得した座標点Ｒｉを、基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉに合わせる画像処理を圃場画像Ｈ１に対して行う。これによれば、表示制御部４０によって、基準画像Ｂ１と、圃場画像Ｈ１の外周輪郭の外周頂点Ｒｉとの対応関係を、作業者等が簡単に確認することができる。また、座標取得部４１及び画像加工部４２によって、圃場画像Ｈ１の外周頂点Ｕｉに対応する座標点Ｒｉを、簡単に基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉに一致させることができる。

農業支援システムは、位置情報を有する複数の空撮画像Ｉｎを読み込む第２画像入力部２０と、第２画像入力部２０が読み込んだ空撮画像Ｉｎより圃場画像Ｈ１を生成する画像生成部２１と、を備えている。これによれば、複数の空撮画像Ｉｎから簡単に、１つの圃場画像Ｈ１を生成することができる。
画像生成部２１は、空撮画像Ｉｎが有する個々の位置情報の位置関係に従って複数の空撮画像Ｉｎを合成することで、圃場画像Ｈ１を生成する。これによれば、例えば、１つの圃場を複数の空撮画像Ｉｎで撮像した場合に、簡単に複数の空撮画像Ｉｎを１つの圃場に対応する圃場画像Ｈ１にすることができる。

農業支援システムは、解析画像を解析し且つ、解析した解析結果を出力する画像解析部１４を備えている。これによれば、基準画像Ｂ１に展開した圃場画像Ｈ１である解析画像の解析を画像解析部１４によって簡単に解析することができる。
画像解析部１４は、解析画像より圃場における農作物の植生指数を算出し、算出した植生指数を解析結果として出力する。これによれば、圃場に作付した農作物の植生（育成）の状態を植生指数によって簡単に把握することができる。

画像解析部１４は、植生指数に基づいて得られた圃場に関する圃場マップを出力する。これによれば、植生指数の分布を圃場マップによって簡単に確認することができる。
また、上述した実施形態では、マルチコプター３０で圃場の作物を撮像していたが、圃場に設置された圃場監視装置で、圃場の作物を撮像して、撮像した撮像画像に、当該圃場監視装置に対応付けられた圃場の位置を付加することにより、圃場画像を得るようにしてもよい。

また、圃場画像によって植生指数を求めていたが、圃場画像は、農作物が作付けされた圃場の画像でなくてもよく、例えば、農作物を作付する前の圃場画像であってもよい。即ち、圃場画像は、圃場の土壌を撮像した土壌画像であってもよい。
また、上述した実施形態では、画像作成装置１３と外部端末１１とを別々に構成していたが、画像作成装置１３と外部端末１１とを一体化してもよい。

上述した実施形態では、複数の空撮画像Ｉｎから圃場画像Ｈ１を作成した後、圃場画像Ｈ１を基準画像Ｂ１に展開し、さらに、基準画像Ｂ１に展開した圃場画像である解析画像に対して解析を行っているが、一連の作業をまとめて行って実行してもよい。
この場合、例えば、図１１に示すように、外部端末１１に解析画面Ｑ３を表示する。解析画面Ｑ３には、基準画像表示部５１と、周辺圃場表示部５２と、詳細圃場表示部５３と、ガイダンス表示部５４及び解析結果表示部６１が表示される。また、解析画面Ｑ３には、第２読込ボタン６３が表示される。第２読込ボタン６３が選択されると、第２画像入力部２０によって、電子記録媒体３１に記憶されている複数の空撮画像Ｉｎが読み込まれた後、画像生成部２１によって自動的に複数の空撮画像Ｉｎを合成した圃場画像Ｈ１が生成される。圃場画像Ｈ１が生成された後は、解析画面Ｑ３において、図８Ａ〜図８Ｃと同様に、画像展開部２６により基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕｉに対応する圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉの設定が指示される。圃場画像Ｈ１の座標点Ｒｉが完了すると、画像展開部２６により圃場画像Ｈ１が基準画像Ｂ１に展開されて、展開後の解析画像が生成される。また、画像展開部２６による解析画像の生成後は、画像解析部１４が解析画像に基づいて植生指数等を計算し、図１０と同様に、解析結果表示部６１が表示される。

なお、図１４に示すように、管理装置１０は、農業に関する様々な事項を管理する装置であってもよい。記憶装置１２は、管理者等が外部端末１１を用いて所有する圃場（管理圃場）を登録した圃場情報（管理圃場地図情報）が記憶されている。圃場情報は、圃場の位置情報（緯度、経度）及び輪郭が含まれる地図である。例えば、管理者が圃場Ａ〜圃場Ｈまでを管理している場合、記憶装置１２は少なくとも管理者が所有する圃場Ａ〜圃場Ｈの圃場情報を記憶している。

管理装置１０は、農業に関する様々な管理を行う農業管理部８０を備えている。農業管理部８０は、管理装置１０に設けられた電気・電子部品、当該管理装置１０に格納されたプログラム等から構成されている。農業管理部８０は、ＦＭＩＳ（FarmManagement Information System）を行うものであって、例えば、農作業を行った農業機械８１から送信された稼働情報及び農業機械８１の位置情報等を受付け、稼働情報及び位置情報に基づいて、例えば、圃場における農作業の可視化等を行う。例えば、圃場の所定位置において散布された散布物（肥料、薬剤）等を表示したり、予め定められた計画に対して農作業の実績等がどうであったかをグラフ等により表示する。なお、上述した農業管理部８０は、一例であり、限定されない。

画像作成装置１３は、推定部４３を備えている。推定部４３は、画像作成装置１３に設けられた電気・電子部品、当該画像作成装置１３に格納されたプログラム等から構成されている。画像作成装置１３は、圃場画像Ｈ１を取得すると、推定部４３は、圃場画像Ｈ１と管理装置１０の記憶装置１２に記憶された圃場情報における圃場の位置及び輪郭とを比較して、圃場画像Ｈ１の位置及び輪郭に一致又は相似する圃場を抽出し、抽出した圃場を基準画像Ｂ１として推定する。即ち、推定部４３は、農業管理部８０のために用いられる圃場情報と圃場画像Ｈ１とから基準画像Ｂ１を推定する。

なお、管理装置１０が推定部４３を備えていてもよい。この場合、推定部４３は、画像作成装置１３から圃場画像Ｈ１を取得して、記憶装置１２に記憶された圃場情報と圃場画像Ｈ１とから基準画像Ｂ１を推定する。
基準画像Ｂ１の推定後は、画像作成装置１３（画像展開部２６）は、圃場画像Ｈ１を基準画像Ｂ１に展開する処理を行う。図１５Ａに示すように、圃場画像Ｈ１と基準画像Ｂ１との位置が互いにズレている場合は、画像展開部２６は、圃場画像Ｈ１を平行移動することにより基準画像Ｂ１に合わせる処理（平行移動処理）を行う。或いは、図９に示すように、圃場画像Ｈ１が基準画像Ｂ１に対して小さい場合は、画像展開部２６は、当該圃場画像Ｈ１の外周頂点の座標点Ｒ１〜Ｒ５を基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕ１〜Ｕ５に合わせる処理（拡大処理）を行う。或いは、図１５Ｂに示すように、圃場画像Ｈ１が基準画像Ｂ１に対して大きい場合は、画像展開部２６は、当該圃場画像Ｈ１の外周頂点の座標点Ｒ１〜Ｒ５を基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕ１〜Ｕ５に合わせる処理（縮小処理）を行う。或いは、図１５Ｃに示すように、圃場画像Ｈ１が基準画像Ｂ１に対して傾いている場合は、画像展開部２６は、当該圃場画像Ｈ１を回転させることで、外周頂点の座標点Ｒ１〜Ｒ５を基準画像Ｂ１の外周頂点Ｕ１〜Ｕ５に合わせる処理（回転処理）を行う。

上述した基準画像Ｂ１に対する圃場画像Ｈ１の展開（補正）を一括して行ってもよい。この場合、図１６に示すように、表示制御部４０は、管理装置１０の記憶装置１２が記憶している圃場情報に含まれる地図を外部端末１１の設定画面Ｑ４に表示させる。画像展開部２６は、外部端末１１において周辺地図から複数の基準画像Ｂ１をポインタ部５５Ｂ等の操作に応じて受付を行う。また、画像展開部２６は、複数の圃場画像Ｈ１を設定画面Ｑ４に表示させ、複数の基準画像Ｂ１と同様に、ポインタ部５５Ｂ等の操作に応じて複数の圃場画像Ｈ１の受付を行う。そして、画像展開部２６は、受付を行った複数の基準画像Ｂ１に対して、受付を行った複数の圃場画像Ｈ１の展開、即ち、上述した少なくとも平行移動処理、拡大処理、縮小処理、回転処理のいずれかを実行する。

以上のように、農業の管理等に用いられる圃場情報により、基準画像Ｂ１を推定するようにしているため、圃場画像Ｈ１を展開するための基準画像Ｂ１を簡単に取り出すことができる。また、画像展開部２６は、平行移動処理、拡大処理、縮小処理、回転処理を行うため、圃場画像Ｈ１を簡単に基準画像Ｂ１に展開することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 管理装置
１４ 画像解析部
１３ 画像作成装置
２０ 第２画像入力部
２１ 画像生成部
２３ 記憶装置
２５ 第１画像入力部
２６ 画像展開部
３０ マルチコプター
３０ａ 本体
３０ｂ アーム
３０ｃ 回転翼
３０ｄ スキッド
３０ｅ 撮像装置
３０ｆ 位置検出装置
３０ｇ 外部接続部
３１ 電子記録媒体
４０ 表示制御部
４１ 座標取得部
４２ 画像加工部
４３ 推定部
５１ 基準画像表示部
５２ 周辺圃場表示部
５３ 詳細圃場表示部
５４ ガイダンス表示部
５５ ポインタ部
５６ マーカ部
５７ マーカ部
５８ 展開ボタン
６０ 読込ボタン
６１ 解析結果表示部
６３ 読込ボタン
８０ 農業管理部
８１ 農業機械
ＣＬ１ 外周輪郭
Ｇｎ 画像
Ｈ１ 圃場画像
Ｉｎ 空撮画像
Ｋ１ 飛行軌跡
Ｐｎ 撮像位置
Ｑ１ 展開設定画面
Ｒｉ 圃場画像の外周頂点の座標
Ｕｉ 外周頂点
Ｖｉ 任意点

Claims (10)

1. 圃場を撮像した圃場画像であって、位置情報を有する圃場画像を読み込む第１画像入力部と、
   前記圃場画像を前記圃場の位置情報を有する基準画像に展開し、且つ、前記展開した画像を解析画像として生成する画像展開部と、
   を備えている農業支援システム。
2. 前記画像展開部は、前記第１画像入力部で読み込んだ前記圃場画像の位置情報に対応する前記基準画像を取得し、前記読み込んだ圃場画像を、前記取得した基準画像に合わせる展開を行う請求項１に記載の農業支援システム。
3. 前記画像展開部は、
   前記基準画像と前記圃場画像とを画面上に表示させる表示制御部と、
   前記画面上の圃場画像に対して前記基準画像の任意点と対応する複数の座標点を取得する座標取得部と、
   前記座標取得部が取得した前記座標点を、前記基準画像の任意点に合わせる画像処理を前記圃場画像に対して行う画像加工部と、
   を有している請求項２に記載の農業支援システム。
4. 前記表示制御部は、前記基準画像の外周輪郭を示す複数個の外周頂点を前記任意点として表示し、
   前記座標取得部は、前記外周頂点に対応する複数の座標点を取得し、
   前記画像加工部は、前記座標取得部が取得した前記座標点を、前記基準画像の外周頂点に合わせる画像処理を前記圃場画像に対して行う請求項３に記載の農業支援システム。
5. 位置情報を有する複数の空撮画像を読み込む第２画像入力部と、
   前記第２画像入力部が読み込んだ前記空撮画像より前記圃場画像を生成する画像生成部と、を備えている請求項１〜４のいずれかに記載の農業支援システム。
6. 前記画像生成部は、前記空撮画像が有する個々の位置情報の位置関係に従って複数の前記空撮画像を合成することで、前記圃場画像を生成する請求項５に記載の農業支援システム。
7. 前記解析画像を解析し且つ、解析した解析結果を出力する画像解析部を備えている請求項１〜６のいずれかに記載の農業支援システム。
8. 前記画像解析部は、前記解析画像より圃場における農作物の植生指数を算出し、前記算出した植生指数を前記解析結果として出力する請求項７に記載の農業支援システム。
9. 前記画像解析部は、前記植生指数に基づいて得られた圃場に関する圃場マップを出力する請求項８に記載の農業支援システム。
10. 農業を管理する農業管理部と、
    前記農業管理部によって農業を管理する圃場を含む圃場情報を記憶する記憶装置と、
    前記記憶装置に記憶された圃場情報と、前記圃場画像とに基づいて前記基準圃場を推定する推定部と、
    を備えている請求項１〜９のいずれかに記載の農業支援システム。

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