JP6692706B2 - マップデータ作成装置及びマップデータ作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、圃場に散布する農業用資材の散布に用いるマップデータの作成装置及び作成方法に関する。

農業用資材を圃場に散布する作業では、散布作業の自動化のために、マップデータが用いられている。

マップデータは、例えば、同一の圃場内において、農作業用資材の散布を行う範囲を設定すると共に、設定された各範囲データに、各範囲に行う農作業の種類、各範囲に施す農作業用資材（例えば肥料、農薬、水等）の投入量や種類を散布データとして関連付けされている。

マップデータの作成は、空撮によって最新の圃場の画像データを取得し、この画像データに対して範囲データを設定すると共に、この範囲データに散布データを割り付けることで行われる。例えば、画像データをグリッドで区切ることで範囲データを設定し、各々の範囲データに対して、この範囲データごとに対応する散布データを割り付ける方法、特定の範囲データをポリゴンで指定して、指定されたポリゴンごとに散布データを割り付ける方法等が一般的である。

また、圃場を空撮する手段としては、有人航空機やラジオコントロールによって飛行する小型の無人飛行体を使用して空撮する手段があるが、最新の圃場の画像データを低コストで簡単、且つ迅速に取得できるようにするため、散布作業者自身で操縦が行える前述の無人飛行体にデジタルカメラを取り付け、この無人飛行体を圃場の上空に飛行させて、圃場を空撮する手段が一般的に用いられている。

ところで、空撮で得られる画像データは、空撮高度による歪みが生じるため、この画像データを補正する必要があり、ＧＰＳ機能がないデジタルカメラである場合では、前述の歪みの補正に加えて、圃場のサイズ、位置、方角、撮影方向等の位置情報を付与する作業が必要であった。

画像データを補正する手段として、下記特許文献１に記載の技術を利用することができる。この技術は、空中写真像とそれに対応する地域の地図を入力してデジタルデータに変換すると共に、得られた空中写真像と地図のデータとを重ねて表示し、且つ表示された地図データに空中写真像データを合致させるようにデジタル画像処理を行うものである。この特許文献１に記載の技術を利用することによって、画像データ上において、圃場のサイズ、位置、方角、撮影方向が明らかにできると共に、画像の歪みを解消することができる。

特許２７８７７４０号公報

特許文献１に記載のデジタル画像処理は、画像データと地図データとを重ね合せた状態の画像を画面上で表示し、表示された画像データの輪郭を地図データの輪郭に合致させるように、拡大、縮小、回転、移動、変形等の各種処理作業を行っているが、この処理作業は、極めて細かく、時間を要する。

特に、圃場内に複数の範囲データを設定する場合において非効率的であるばかりでなく、散布装置に農業用資材の散布データを付与するまでに相当の時間と労力を要しており、散布装置への農業用資材の散布作業データ付与作業の効率化という点で課題が残されていた。

前述の課題を解決するため、本発明は、以下の手段を採用した。

農業用資材を圃場に散布する散布装置の散布作業用のマップデータを作成するマップデータ作成装置であって、撮像手段により空撮された前記圃場の画像データに、前記農業用資材を散布する場所を区分する複数のエリアデータを付与するエリアデータ設定手段と、前記エリアデータ中の任意の位置に、少なくとも３点以上の座標データを設定する座標データ設定手段と、前記エリアデータに散布データを付与する散布データ付与手段と、少なくとも一つの前記エリアデータに設定された３点以上の座標データ上の夫々に経緯度データを付与する経緯度データ付与手段と、前記座標データの３点以上に付与された前記経緯度データと該経緯度データが付与された前記座標データに基づいて、設定された全ての前記座標データを経緯度データに変換することで、前記エリアデータ及び前記散布データ並びに経緯度データを備えた前記マップデータを作成するマップデータ作成手段とを備えていることを特徴とするマップデータ作成装置にしたことである。

農業用資材を圃場に散布する散布装置の散布作業用のマップデータを作成するマップデータ作成方法であって、撮像手段により空撮された前記圃場の画像データを取得するステップと、画像データに、前記農業用資材を散布する場所を区分する複数のエリアデータを付与するステップと、前記エリアデータ中の任意の位置に、少なくとも３点以上の座標データを設定するステップと、前記エリアデータに散布データを付与するステップと、少なくとも一つの前記エリアデータに設定された３点以上の座標データ上の夫々に経緯度データを付与するステップと、前記座標データの３点以上に付与された前記経緯度データと該経緯度データが付与された前記座標データに基づいて、設定された全ての前記座標データを経緯度データに変換することで、前記エリアデータ及び前記散布データ並びに経緯度データを備えた前記マップデータを作成するステップとを備えていることを特徴とするマップデータ作成方法にしたことである。

本発明に係る一実施形態のマップデータ作成装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、マップデータ作成装置によりマップデータを作成する工程を示す工程図である。 本発明に係る一実施形態のマップデータ作成方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態のマップデータ作成装置Ａを図１〜図３に基づいて説明する。尚、本実施形態では、農業用資材を肥料１００として例示すると共に、この肥料１００の散布データが記載されたマップデータＭＤを散布装置Ｃに伝送するものとして説明する。

マップデータ作成装置Ａは、撮像手段１によって取得された上空からの画像データＤと、この画像データＤの場所に対応する既存の地図データＭとに基づいて、圃場Ｂに対する肥料１００の散布作業に用いるマップデータＭＤを作成すると共に、マップデータＭＤを散布装置Ｃに伝送するものである。

マップデータ作成装置Ａは、インターネットに接続されたパーソナルコンピュータやタブレット（図示せず）等の端末機器ＰＣに搭載され、端末機器ＰＣに備えられた制御部ＰＣ１によって各種動作が制御されている。

端末機器ＰＣには、マップデータ作成装置Ａを動作させる操作を行う操作部ＰＣ２、マップデータ作成装置Ａを動作させる各種ソフトウエア等が記憶されていると共に、図２及び図３に示すように、画像データＤ、地図データＭ、マップデータＭＤ等の各種データを演算記憶する演算記憶部ＰＣ３、前述の各種データを画像として表示する表示部ＰＣ４と、画像データＤ及び地図データＭを受信する受信部ＰＣ５等が備えられており、操作部ＰＣ２の操作によって、前述の各種データを演算記憶部ＰＣ３から取り出して表示部ＰＣ４に表示させると共に、加工作業を行い、加工後の各種データを演算記憶部ＰＣ３に記憶させるようにされている。

画像データＤは、デジタル処理による変形、移動、伸縮が自在となるようにデータ化されたものである。地図データＭは、選択した位置の経緯度が埋め込まれたものであり、このような地図データＭは、例えば、インターネット検索エンジンから取得可能である。

撮像手段１は、少なくとも、目的とする圃場Ｂの全域を空撮可能な高度まで上昇可能な飛行体（図示せず）に備えられており、飛行体を圃場Ｂの上空に必要な高度まで上昇させた状態で、遠隔操作により撮影できるものである。

前述の飛行体は、ラジオコントロールにより、無人飛行する小型のものであり、少なくとも、垂直方向に上昇できると共に、空中での定位置を保持できるものである。

撮像手段１は、撮影された画像を画像データＤとして記憶する記憶手段１Ａを備えている。記憶手段１Ａは、例えば、各種メモリカード等の着脱自在な記憶媒体、或いは撮像手段１に内蔵された記憶媒体が例示できる。

記憶手段１Ａが着脱自在な記憶媒体の場合、記憶手段１Ａを撮像手段１から取り外して、受信部ＰＣ５に接続することで、記憶された画像データＤを端末機器ＰＣに伝送することができ、記憶手段１Ａが撮像手段１に内蔵された記憶媒体である場合、有線又は無線によって、記憶された画像データＤを受信部ＰＣ５に接続することで、端末機器ＰＣに伝送することができる。

以下、マップデータ作成装置Ａを具体的に説明する。マップデータ作成装置Ａは、図１に示すように、エリアデータ設定手段２と、座標データ設定手段３と、散布データ付与手段４と、経緯度データ付与手段５と、マップデータ作成手段６と、伝送手段７とを備えている。

エリアデータ設定手段２は、図２(ａ)に示すように、表示部ＰＣ４にカラー表示された画像データＤに、図２(ｂ) に示すように、肥料１００を散布するエリアデータＥ１〜Ｅ４を設定するものである。エリアデータ設定手段２は、例えば、描画ソフトウエアによるポリゴン指定によって、選択された部位を囲むように設定する手段を採用することができ、このとき、表示部ＰＣ４に設定された形状のエリアデータＥ１〜Ｅ４が画像として表示される。尚、エリアＥ２〜Ｅ４の設定は、ポリゴン指定によるものに限るものではない。

本実施形態のエリアデータＥ１〜Ｅ４は、図２(ｂ)に示すように、画像データＤにおいて目視で判別できる圃場Ｂの外周を囲むようにエリアデータＥ１が設定され、エリアデータＥ１内に選択された複数個所（図示において３か所）の夫々の外周を囲むようにエリアデータＥ２〜Ｅ４が設定されている。エリアデータＥ１〜Ｅ４は、いずれも多角形状の外周を有するものとして設定されている。

エリアデータＥ２〜Ｅ４は、カラー表示された画像データＤのエリアデータＥ１内に表示される色や濃淡が異なる部分に選択される。すなわち、圃場Ｂ内の色や濃淡の違いは、作物の成長程度に応じて現れるものであり、この色や濃淡の違いが現れる部位を表示部ＰＣ４に表示された画像データＤを目視によって判断し、この部位ごとにエリアデータＥ２〜Ｅ４を設定する。

座標データ設定手段３は、エリアデータＥ１〜Ｅ４の外周の任意の位置を指定することによって、指定された位置の座標データを設定するものである。本実施形態では、図２(ｂ)に示すように、多角形状のエリアデータＥ１〜Ｅ４の全ての角部が指定され、この角部の座標データが設定され、角部には、座標点Ｐ(黒丸で示す)が表示される。また、エリアデータＥ１の座標点Ｐの内選択された４点に、経緯度を付与するための基準点Ｐ１〜Ｐ４(白丸で示す)を設定する。

散布データ付与手段４は、肥料１００の散布量を設定するための散布データをエリアデータＥ１〜Ｅ４に対して夫々付与するものである。

本実施形態による散布データ付与では、例えば、散布量を、最小値１〜最大値１０の数値の範囲で割り当てた数値データをあらかじめ作成しておき、この１〜１０の数値をエリアデータＥ１〜Ｅ４に相当する画像データＤの色の違いに基づき、操作部ＰＣ２の操作によって、エリアデータＥ１〜Ｅ４に対応する数値を割り当てる。本形態では、図２(ｂ)に示すように、エリアデータＥ１にデフォルト値として「５」を割り当て、このデフォルト値を基準として、エリアデータＥ２に「１０」、エリアデータＥ３に「８」、エリアデータＥ４に「４」が割り当てられている。

エリアデータＥ１〜Ｅ４、座標データ、座標点Ｐ、基準点Ｐ１〜Ｐ４、散布データは、結合一体化したデータファイルとし、このデータファイルを中間データＤ１として演算記憶部ＰＣ３に記憶させておく。

経緯度データ付与手段５は、エリアデータＥ１における基準点Ｐ１〜Ｐ４に経緯度データを付与するものである。本実施形態では、インターネット検索エンジンから経緯度データが埋め込まれた地図データＭをダウンロードし、この地図データＭに基づいて基準点Ｐ１〜Ｐ４に経緯度データを付与するものであり、ダウンロードされた地図データＭは、演算記憶部ＰＣ３に記憶される。

経緯度データ付与手段５による経緯度データ付与は、先ず、図２（ｃ）に示すように、表示部に地図データＭを表示すると共に、この地図データＭ上に中間データＤ１における基準点Ｐ１〜Ｐ４を重ねて表示する。尚、中間データＤ１におけるエリアデータＥ１を基準点Ｐ１〜Ｐ４と同時に表示してもよい。

次に、図２(ｄ)に示すように、表示された基準点Ｐ１〜Ｐ４を操作部ＰＣ２によって画面上で選択すると共に、ドラッグして、表示された地図データＭの基準点Ｐ１〜Ｐ４に相当する位置Ｐ１０〜Ｐ４０に基準点Ｐ１〜Ｐ４を移動させ、移動させた位置を固定する。

基準点Ｐ１〜Ｐ４を位置Ｐ１０〜Ｐ４０に移動させて固定することによって、位置Ｐ１０〜Ｐ４０に埋め込まれている実際の経緯度データが、基準点Ｐ１〜Ｐ４に自動的に付与される。

マップデータ作成手段６は、基準点Ｐ１〜Ｐ４に実際の経緯度が付与されると、基準点Ｐ１〜Ｐ４上の経緯度データ及び座標データと、エリアデータＥ１〜Ｅ４上に設定された全ての座標点Ｐの座標データとの相関関係から、エリアデータＥ１〜Ｅ４の座標点Ｐの座標データを演算記憶部ＰＣ３によって演算すると共に、この演算結果に基づいて、エリアデータＥ１〜Ｅ４の座標点Ｐの座標データを経緯度データに変換するものである。

すなわち、マップデータ作成手段６によって、中間データＤ１における全ての座標点Ｐの座標データを経緯度データに変換し、肥料の散布データが設定されたエリアデータＥ１〜Ｅ４の実際の位置、面積、形状を特定することができると共に、エリアデータＥ１〜Ｅ４及び経緯度データ並びに肥料の散布データを有するマップデータＭＤを作成することができる。

作成されたマップデータＭＤは、演算記憶部ＰＣ３に記憶され、伝送手段７を介して散布装置Ｃに伝送される。

伝送手段７は、演算記憶部Ｐ３に記憶されたマップデータＭＤを散布装置Ｃに伝送するものである。伝送手段７としては、有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮ、或いはメモリカード等の記憶媒体が例示できる。また、他の伝送手段７として、クラウドサービスによるものが例示できる。このクラウドサービスを伝送手段７とする場合、マップデータＭＤを演算記憶部Ｐ３に換えてサービス事業者のサーバーに保管しておき、このサーバーからインターネットを介して散布装置Ｃに伝送する。

散布装置Ｃは、図１に示すように、有線又は無線、或いはメモリカード等の記憶媒体、クラウドサービスによる伝送手段７のマップデータＭＤを受信する受信部Ｃ１と、受信されたマップデータＭＤを記憶する記憶部Ｃ２と、記憶されたマップデータＭＤに基づいて、圃場Ｂに設定されたエリアデータＥ１〜Ｅ４に対応する肥料１００の散布量を自動調節するように制御する制御部Ｃ３とが備えられている。

また、散布装置Ｃは、走行体（図示せず）に搭載されたホッパ（図示せず）の落下口（図示せず）を開閉するシャッタ（図示せず）の開度を大小調節する調節機構Ｃ４を有しており、この調節機構Ｃ４による前述のシャッタの開度調節を、記憶部Ｃ２に記憶されたマップデータＭＤに基づいて、圃場Ｂに設定されたエリアデータＥ１〜Ｅ４に対応した散布量となるように、自動的に行われるように制御されている。

したがって、マップデータ作成装置Ａは、圃場Ｂに、異なる散布データとするエリアデータＥ１〜Ｅ４を容易に設定することができると共に、受信部Ｃ１に対し、有線又は無線、或いは記憶媒体からなる伝送手段７を接続することで、エリアデータＥ１〜Ｅ４及びエリアデータＥ１〜Ｅ４ごとに異なる散布データが書き込まれたマップデータＭＤを散布装置Ｃ側に伝送することができる。

尚、経緯度データ付与手段５は、基準点Ｐ１〜Ｐ４に対して、基準点Ｐ１〜Ｐ４に対応する地図データＭの位置Ｐ１０〜Ｐ４０に記載された経緯度の数値を直接書き込んで付与するようにしてもよい（図示せず）。また、基準点Ｐ１〜Ｐ４の設定位置は、エリアデータＥ１に限らず、エリアデータＥ２〜Ｅ４のいずれかでもよい。また、操作部ＰＣ２は、表示部ＰＣ４を直接タッチすることで操作するタッチペン、マウス、キーボード等が利用できる。

次に、本発明に係る一実施形態のマップデータ付与方法を図２、図３に基づいて説明する。図３のフローチャートは、図１に示すマップデータ作成装置Ａで、図２（ａ）〜（ｄ）に示すマップデータ作成工程及び作成されたマップデータＭＤを散布装置Ｃに伝送する手順を示す。

図３に示すフローチャートは、マップデータ作成の指示（スタート）がされたときに起動する。

先ず、図２（ａ）に示すように、表示部ＰＣ４に画像データＤをカラー表示し(ステップＳ１)する。次に、図２(ｂ) に示すように、画像データＤ上に肥料１００を散布するエリアデータＥ１〜Ｅ４を設定する(ステップＳ２)。ステップＳ２では、表示部ＰＣ４にエリアデータＥ１〜Ｅ４の多角形状を呈する外周が表示されている。

次に、図２(ｂ) に示すように、表示されたエリアデータＥ１〜Ｅ４の全ての角部を指定して、この角部の座標データを設定する(ステップＳ３)。この座標データは、エリアデータＥ１〜Ｅ４の角部を座標点Ｐとして設定されたものであり、黒丸によって表示される。

次に、図２(ｂ) に示すように、エリアデータＥ１における座標点Ｐの内の４点に、経緯度データを付与するための基準点Ｐ１〜Ｐ４を設定する(ステップＳ４)。この基準点Ｐ１〜Ｐ４は、黒丸で表示される座標点Ｐを囲むように白丸で表示される。

次に、図２(ｂ)に示すように、エリアデータＥ１〜Ｅ４に散布データを付与する(ステップＳ５)。そして、エリアデータＥ１〜Ｅ４、座標データ、座標点Ｐ、基準点Ｐ１〜Ｐ４、散布データを結合一体化した中間データＤ１を作成する(ステップＳ６)。中間データＤ１は、演算記憶部ＰＣ３に記憶される。

次に、図２(ｃ)に示すように、ダウンロードして演算記憶部ＰＣ３に記憶されている地図データＭを取り出しで表示部ＰＣ４に表示する(ステップＳ７)。そして、図２(ｃ)に示すように、演算記憶部ＰＣ３から中間データＤ１を取り出すと共に、表示された地図データＭ上に重ねるように、この中間データＤ１における基準点Ｐ１〜Ｐ４のみを表示する(ステップＳ８)

次に、図２(ｄ)に示すように、表示された基準点Ｐ１〜Ｐ４を操作部ＰＣ２によって画面上で選択すると共に、ドラッグして、表示された地図データＭの基準点Ｐ１〜Ｐ４に相当する位置Ｐ１０〜Ｐ４０に基準点Ｐ１〜Ｐ４を移動させ、移動させた位置を固定することで、位置Ｐ１０〜Ｐ４０に埋め込まれている実際の経緯度データを基準点Ｐ１〜Ｐ４に付与する(ステップＳ９)。

そして、基準点Ｐ１〜Ｐ４に実際の経緯度が付与されると、基準点Ｐ１〜Ｐ４上の経緯度データ及び座標データと、エリアデータＥ１〜Ｅ４上に設定された全ての座標点Ｐの座標データとの相関関係から、エリアデータＥ１〜Ｅ４の座標点Ｐの座標データを演算記憶部ＰＣ３によって演算すると共に、この演算結果に基づいて、エリアデータＥ１〜Ｅ４の座標点Ｐの座標データが経緯度データに変換され(ステップＳ１０)、肥料の散布データが設定されたエリアデータＥ１〜Ｅ４の実際の位置、面積、形状が特定されると共に、エリアデータＥ１〜Ｅ４及び経緯度データ並びに肥料の散布データを有するマップデータＭＤが作成される(ステップＳ１１)。

作成されたマップデータＭＤは、演算記憶部ＰＣ３に記憶し、操作部ＰＣの操作に基づいて取り出されると共に、伝送手段７を介して散布装置Ｃに伝送される（ステップＳ１２）。

したがって、マップデータ付与方法は、圃場Ｂに対して、異なる散布データとするエリアデータＥ１〜Ｅ４を、実際の範囲及び位置として容易に設定することができると共に、受信部Ｃ１に対し、有線又は無線、或いは記憶媒体からなる伝送手段７を接続することで、エリアデータＥ１〜Ｅ４の範囲及び位置、並びにエリアデータＥ１〜Ｅ４ごとに異なる散布データが書き込まれたマップデータＭＤを散布装置Ｃに伝送することができる。

次に、本発明に係る一実施形態のマップデータ作成方法を説明する。このマップデータＭＤは、図２(ａ)〜(ｄ)のマップデータＭＤの作成工程及び図３のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ１１の手順によって作成できる。

したがって、マップデータ作成方法は、圃場Ｂに対して、異なる散布データが記載されたエリアデータＥ１〜Ｅ４を、実際の範囲及び位置として容易に設定することができると共に、エリアデータＥ１〜Ｅ４の範囲及び位置、並びにエリアデータＥ１〜Ｅ４ごとに異なる散布データが書き込まれたマップデータＭＤを作成することができる。

尚、マップデータＭＤの作成手順は、例示した手順に限るものではなく、エリアデータＥ１〜Ｅ４の範囲及び位置、並びにエリアデータＥ１〜Ｅ４ごとに異なる散布データが書き込まれたマップデータＭＤを作成することができる手順であればよい。

また、基準点Ｐ１〜Ｐ４の設定は、例示した４点に限るものではなく、圃場Ｂの任意の範囲を囲むことができる３点以上であればよい。

本発明は、例示した実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。

Ａ：マップデータ作成装置
Ｂ：圃場
Ｃ：散布装置
Ｄ：画像データ
Ｍ：地図データ
ＭＤ：マップデータ
１：撮像手段
２：エリアデータ設定手段
３：座標データ設定手段
４：散布データ付与手段
５：経緯度データ付与手段
６：マップデータ作成手段
７：伝送手段
Ｐ：座標点
Ｐ１〜Ｐ４：基準点
Ｅ１〜Ｅ４：エリアデータ

Claims (5)

1. 農業用資材を圃場に散布する散布装置の散布作業用のマップデータを作成するマップデータ作成装置であって、
   撮像手段により空撮された前記圃場の画像データに、前記農業用資材を散布する場所を区分する複数のエリアデータを付与するエリアデータ設定手段と、
   前記エリアデータ中の任意の位置に、少なくとも３点以上の座標データを設定する座標データ設定手段と、
   前記エリアデータに散布データを付与する散布データ付与手段と、
   少なくとも一つの前記エリアデータに設定された３点以上の座標データ上の夫々に経緯度データを付与する経緯度データ付与手段と、
   前記座標データの３点以上に付与された前記経緯度データと該経緯度データが付与された前記座標データに基づいて、設定された全ての前記座標データを経緯度データに変換することで、前記エリアデータ及び前記散布データ並びに経緯度データを備えた前記マップデータを作成するマップデータ作成手段とを備えていることを特徴とするマップデータ作成装置。
2. 前記マップデータを前記散布装置に伝送する伝送手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のマップデータ作成装置。
3. 農業用資材を圃場に散布する散布装置の散布作業用のマップデータを作成するマップデータ作成方法であって、撮像手段により空撮された前記圃場の画像データを取得するステップと、画像データに、前記農業用資材を散布する場所を区分する複数のエリアデータを付与するステップと、前記エリアデータ中の任意の位置に、少なくとも３点以上の座標データを設定するステップと、前記エリアデータに散布データを付与するステップと、少なくとも一つの前記エリアデータに設定された３点以上の座標データ上の夫々に経緯度データを付与するステップと、前記座標データの３点以上に付与された前記経緯度データと該経緯度データが付与された前記座標データに基づいて、設定された全ての前記座標データを経緯度データに変換することで、前記エリアデータ及び前記散布データ並びに経緯度データを備えた前記マップデータを作成するステップとを備えていることを特徴とするマップデータ作成方法。
4. 前記経緯度データを付与する前記座標データが設定される前記エリアデータが、前記圃場の外周に沿って区分された前記エリアであることを特徴とする請求項３記載のマップデータ作成方法。
5. 前記マップデータを前記散布装置に伝送するステップを備えていることを特徴とする請求項３又は４記載のマップデータ作成方法。

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