JP6704979B1 - 無人飛行装置、無人飛行システム及び無人飛行装置制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】敷地から害獣を効率的に追い払うことができるようにする。【解決手段】本発明の一実施形態に係る無人飛行システムＳにおいて、ドローン１は、所定の領域Ｒの中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、撮像画像に基づいて、領域Ｒの中の動物Ａを認識する動物認識部と、領域Ｒに関連付けられた退去位置Ｐを特定する退去位置特定部と、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するようにドローン１又は他のドローンを飛行させる飛行制御部と、を有する。ドローン１は、制御サーバ２から受信した指示に従って飛行してもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、所定領域に侵入した動物を追い払うための無人飛行装置、無人飛行システム及び無人飛行装置制御システムに関する。

近年、鳥や獣等の害獣によって農地等の敷地が荒らされる被害を抑制するために、無人飛行装置（ドローン）を用いて害獣を追い払う技術の開発が進んでいる。特許文献１には、農地領域の外周に設置された検知部によって害獣を検知し、検知された害獣をドローンが農地領域の外側に追い払うシステムが開示されている。

特開２０１８−５０５０３号公報

ドローンが害獣を無作為に追跡すると、害獣が敷地内で動き回ってしまうため非効率的であり、余計に被害が発生するおそれがある。例えば、ドローンが害獣を追跡中に農地に入ってしまうと、農地が荒らされてしまう。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、敷地から害獣を効率的に追い払うことができる無人飛行装置、無人飛行システム及び無人飛行装置制御システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の無人飛行装置は、無人飛行装置であって、所定領域の中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、前記撮像画像に基づいて、前記所定領域の中の動物を認識する動物認識部と、前記所定領域に関連付けられた退去位置を特定する退去位置特定部と、前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように前記無人飛行装置又は他の無人飛行装置を飛行させる飛行制御部と、を有する。

前記動物認識部は、前記撮像画像を記憶部に予め記憶された特徴量と比較することによって、前記撮像画像中の前記動物を認識してもよい。

前記動物認識部は、前記撮像画像を入力することにより前記撮像画像中で前記動物を認識したか否かを示す情報を出力する機械学習モデルに前記撮像画像を入力することで、前記撮像画像中の前記動物を認識してもよい。

前記無人飛行装置は、前記無人飛行装置の位置と、前記動物の位置と、前記退去位置との関係に基づいて、前記動物が忌避する物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つ、又は前記動物を誘引する物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる発生部をさらに有してもよい。

前記退去位置特定部は、前記動物が前記所定領域に侵入した位置を前記退去位置として特定してもよい。

前記退去位置特定部は、前記動物が前記所定領域のうち第１領域に侵入した位置を前記退去位置として特定し、前記飛行制御部は、前記動物が前記所定領域のうち前記第１領域よりも内側の第２領域に侵入したことを条件として、前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように前記無人飛行装置又は前記他の無人飛行装置を飛行させてもよい。

前記無人飛行装置は、前記所定領域に関連付けられた複数の候補位置を予め記憶する記憶部をさらに有し、前記退去位置特定部は、前記動物の位置に基づいて、前記複数の候補位置のうちいずれか１つの候補位置を前記退去位置として特定してもよい。

前記退去位置特定部は、前記複数の候補位置のうち前記動物の位置に最も近い候補位置を前記退去位置として特定してもよい。

前記退去位置特定部は、前記無人飛行装置又は前記他の無人飛行装置が前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように飛行している最中に、前記退去位置を、前記動物の位置に基づいて、前記複数の候補位置のうちいずれか１つの候補位置に変更してもよい。

本発明の第２の態様の無人飛行システムは、第１無人飛行装置と、第２無人飛行装置とを含み、前記第１無人飛行装置は、所定領域の中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、前記撮像画像に基づいて、前記所定領域の中の動物を認識する動物認識部と、前記所定領域に関連付けられた退去位置を特定する退去位置特定部と、前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように飛行するための指示を送信する送信部と、を有し、前記第２無人飛行装置は、前記第１無人飛行装置から前記指示を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記指示に従って前記第２無人飛行装置を飛行させる飛行制御部と、を有する。

前記第１無人飛行装置の前記動物認識部は、複数の前記動物を認識した場合に、複数の前記動物のうちいずれか１頭を対象動物として決定し、前記第１無人飛行装置の前記送信部は、前記対象動物の位置を含む前記指示を送信し、前記第２無人飛行装置の前記受信部は、前記第１無人飛行装置から前記対象動物の位置を含む前記指示を受信し、前記第２無人飛行装置の前記飛行制御部は、前記対象動物の位置と前記退去位置との関係に基づいて、前記対象動物を前記退去位置に向かって誘導するように前記第２無人飛行装置を飛行させてもよい。

前記無人飛行システムは、少なくとも２つの前記第２無人飛行装置を含み、前記第１無人飛行装置の前記送信部は、１つの前記第２無人飛行装置に、前記動物を追うように飛行するための前記指示を送信するとともに、別の前記第２無人飛行装置に、前記動物を引き付けるように飛行するための前記指示を送信してもよい。

本発明の第３の態様の無人飛行装置制御システムは、情報処理装置と、無人飛行装置とを含み、前記情報処理装置は、所定領域の中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、前記撮像画像に基づいて、前記所定領域の中の動物を認識する動物認識部と、前記所定領域に関連付けられた退去位置を特定する退去位置特定部と、前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように飛行するための指示を送信する送信部と、を有し、前記無人飛行装置は、前記情報処理装置から前記指示を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記指示に従って前記無人飛行装置を飛行させる飛行制御部と、を有する。

本発明によれば、敷地から害獣を効率的に追い払うことができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る無人飛行システムの模式図である。 第１の実施形態に係る無人飛行システムのブロック図である。 画像取得部が取得した撮像画像を示す図である。 退去位置特定部が退去位置を特定する第１の方法を示す模式図である。 退去位置特定部が退去位置を特定する第２の方法を示す模式図である。 ドローンの飛行経路を示す模式図である。 第１の実施形態に係る無人飛行装置制御方法のシーケンス図である。 第１の実施形態の変形例に係る無人飛行システムのブロック図である。 第１の実施形態の変形例に係るドローンが動物を退去位置に向かって誘導する方法の模式図である。 第２の実施形態に係る無人飛行システムのブロック図である。 第２の実施形態に係る主ドローン及び副ドローンが、動物を退去位置に向かって誘導する方法の模式図である。 第２の実施形態に係る無人飛行装置制御方法のシーケンス図である。

（第１の実施形態）
［無人飛行システムＳの概要］
図１は、本実施形態に係る無人飛行システムＳの模式図である。無人飛行システムＳ（無人飛行装置制御システム）は、ドローン１と、制御サーバ２と、撮像装置３と、通信端末４とを含む。無人飛行システムＳは、複数のドローン１を含んでもよい。また、無人飛行システムＳは、その他のサーバ、端末等の機器を含んでもよい。

ドローン１は、制御サーバ２から受信した情報に基づいて空中を飛行し、排除対象である動物Ａを所定の領域Ｒから追い払う無人飛行装置である。ドローン１は、通常は所定のステーションＳＴに留まっており、制御サーバ２から飛行指示を受信した場合に飛行する。

また、ドローン１は、領域Ｒから動物Ａを追い払うために、飛行中に動物Ａを忌避又は誘引する物質、電気、音、光等を発生させる。動物Ａは、例えば鹿、猪、猿、鳥等の、排除対象とする害獣である。ドローン１は、自身の飛行を制御するコンピュータを備える。ドローン１は、制御サーバ２と通信可能である。

制御サーバ２は、撮像装置３が撮像した撮像画像を受信し、受信した撮像画像に基づいて決定した飛行指示をドローン１へ送信するコンピュータ（情報処理装置）である。また、制御サーバ２は、動物Ａが領域Ｒに侵入したことや、動物Ａが領域Ｒから追い払われたことを示す通知を、通信端末４へ送信する。制御サーバ２は、ドローン１、撮像装置３及び通信端末４と通信可能である。

撮像装置３は、領域Ｒ内を撮像するカメラである。撮像装置３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子を含む。領域Ｒに侵入した動物Ａを撮像できるように、領域Ｒの外周に沿った複数の位置に、複数の撮像装置３が配置されている。撮像装置３は、所定の１つの撮像範囲を撮像してもよく、レンズの向きを変更して複数の撮像範囲を撮像してもよい。撮像装置３が撮像する撮像画像は、可視光画像であってもよく、赤外線画像であってもよい。撮像装置３は、撮像した撮像画像を制御サーバ２へ送信する。撮像装置３は、制御サーバ２と通信可能である。

通信端末４は、ユーザが保持するコンピュータである。ユーザは、無人飛行システムＳの管理者又は提供者であってもよく、領域Ｒの所有者であってもよい。通信端末４は、例えばパーソナルコンピュータや、スマートフォン、タブレット端末等の携帯端末である。通信端末４は、制御サーバ２から受信した通知を示す情報を液晶ディスプレイ等の表示部上に表示し、又は制御サーバ２から受信した通知を示す音をスピーカ等の音発生部から発生させる。通信端末４は、制御サーバ２と通信可能である。

ドローン１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）やビーコン等を用いて自身の位置を取得し、領域Ｒに侵入した動物Ａを、領域Ｒに関連付けられた退去位置Ｐに向かって誘導するように飛行する。後述するように、退去位置Ｐは、動物Ａが領域Ｒに侵入した位置、又は予め定義された複数の候補位置のうち動物Ａに最も近い位置である。複数の候補位置は、退去位置Ｐの候補となる位置である。これにより、ドローン１は、動物Ａを闇雲に追い回すのではなく、動物Ａが出て行きやすい退去位置Ｐに動物Ａを向かわせることができるため、動物Ａを領域Ｒから効率的に追い払うことができる。

［無人飛行システムＳの構成］
図２は、本実施形態に係る無人飛行システムＳのブロック図である。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってよい。図２において、各ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示すブロックは単一の装置内に実装されてよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてよい。ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてよい。

ドローン１は、制御部１１と、記憶部１２と、撮像部１３と、発生部１４とを有する。制御部１１は、受信部１１１と、飛行制御部１１２とを有する。

撮像部１３は、ドローン１の飛行中に撮像するカメラである。撮像部１３は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を含む。撮像部１３が撮像する撮像画像は、可視光画像であってもよく、赤外線画像であってもよい。撮像部１３は、撮像した撮像画像を制御部１１へ入力する。

発生部１４は、制御部１１から入力された制御信号に従って、動物が忌避する又は動物を誘引する物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる機構を備える。発生部１４が発生させる物質、電気、音及び光は、動物の知覚神経に作用することによって、動物に忌避され、又は動物を誘引する。

物質は、動物が忌避する又は動物を誘引する物質であり、発生部１４によって動物に向けて放出される。例えば、鹿が忌避する物質は、唐辛子成分を含む物質であり、鹿を誘引する物質は、アルファルファ成分を含む物質である。電気は、発生部１４によって動物に向けて放電される。音は、所定の周波数及び強度を有する音であり、発生部１４によって動物に向けて出力される。光は、所定の周波数及び強度を有する光であり、発生部１４によって動物に向けて出力される。例えば、動物が忌避する電気、音及び光は、所定の強度以上の電気、音及び光であり、動物を誘引する電気、音及び光は、動物が知覚可能であり、かつ所定の強度未満の電気、音及び光である。

記憶部１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ等を含む記憶媒体である。記憶部１２は、制御部１１が実行するプログラムを予め記憶している。記憶部１２は、ドローン１の外部に設けられてもよく、その場合にネットワークを介して制御部１１との間でデータの授受を行ってもよい。

制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、受信部１１１及び飛行制御部１１２として機能する。制御部１１の機能の少なくとも一部は、電気回路によって実行されてもよい。また、制御部１１の機能の少なくとも一部は、ネットワーク経由で実行されるプログラムによって実行されてもよい。

制御サーバ２は、制御部２１と、記憶部２２とを有する。制御部２１は、画像取得部２１１と、動物認識部２１２と、退去位置特定部２１３と、送信部２１４とを有する。記憶部２２は、認識情報記憶部２２１と、候補位置記憶部２２２とを有する。

記憶部２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等を含む記憶媒体である。記憶部２２は、制御部２１が実行するプログラムを予め記憶している。記憶部２２は、制御サーバ２の外部に設けられてもよく、その場合にネットワークを介して制御部２１との間でデータの授受を行ってもよい。

認識情報記憶部２２１は、撮像画像に写っている動物を認識するための認識情報（例えば特徴量や機械学習モデル）を記憶する。候補位置記憶部２２２は、退去位置Ｐの候補である複数の候補位置を領域Ｒと関連付けて記憶する。認識情報記憶部２２１及び候補位置記憶部２２２は、それぞれ記憶部２２上の記憶領域であってもよく、あるいは記憶部２２上で構成されたデータベースであってもよい。

制御部２１は、例えばＣＰＵ等のプロセッサであり、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することにより、画像取得部２１１、動物認識部２１２、退去位置特定部２１３及び送信部２１４として機能する。制御部２１の機能の少なくとも一部は、電気回路によって実行されてもよい。また、制御部２１の機能の少なくとも一部は、ネットワーク経由で実行されるプログラムによって実行されてもよい。

本実施形態に係る無人飛行システムＳは、図２に示す具体的な構成に限定されない。ドローン１及び制御サーバ２は、それぞれ１つの装置に限られず、２つ以上の物理的に分離した装置が有線又は無線で接続されることにより構成されてもよい。

［無人飛行装置制御方法の説明］
本実施形態に係る無人飛行システムＳが実行する無人飛行装置制御方法を以下に説明する。複数の撮像装置３は、それぞれ領域Ｒ内の所定の撮像範囲を所定の時間間隔で繰り返し撮像し、制御サーバ２へ送信する。

制御サーバ２において、画像取得部２１１は、撮像装置３が送信した撮像画像を受信して取得する。画像取得部２１１は、撮像装置３が送信した撮像画像に代えて又は加えて、ドローン１の撮像部１３が撮像した撮像画像を受信して取得してもよい。

図３は、画像取得部２１１が取得した撮像画像ＩＭを示す図である。動物認識部２１２は、画像取得部２１１が取得した撮像画像ＩＭに基づいて、領域Ｒの中の排除対象の動物Ａを認識する。

例えば動物認識部２１２は、撮像画像ＩＭの特徴量を用いて、撮像画像ＩＭ中の動物Ａを認識する。この場合に、認識情報記憶部２２１は、排除対象の動物Ａの特徴量を、認識情報として予め記憶している。認識情報記憶部２２１は、排除対象の複数の種類の動物Ａの特徴量を、動物Ａの種類と関連付けて記憶してもよい。特徴量は、撮像画像ＩＭの中で動物Ａを認識するための特徴を表す値である。特徴量は、動物Ａの画像（テンプレート画像）の輝度分布であってもよい。あるいは特徴量は、動物Ａの画像の複数の画素の輝度値から所定の規則に従って算出した値（ＳＩＦＴ特徴量やＨＯＧ特徴量等）であってもよい。

動物認識部２１２は、認識情報記憶部２２１から特徴量を取得する。動物認識部２１２は、認識情報記憶部２２１に記憶された特徴量と同じ方法を用いて、画像取得部２１１が取得した撮像画像ＩＭ中の各位置における特徴量を算出する。そして動物認識部２１２は、認識情報記憶部２２１から取得した特徴量と、撮像画像ＩＭ中の各位置において算出した特徴量とを比較し、類似度を算出する。

動物認識部２１２は、撮像画像ＩＭ中のいずれかの位置で算出した類似度が所定条件を満たす場合（例えば類似度が所定値以上である場合）に、撮像画像ＩＭ中の該位置において動物Ａを認識する。動物認識部２１２は、撮像画像ＩＭ中のいずれの位置で算出した類似度も所定条件を満たさない場合に、撮像画像ＩＭ中に動物Ａを認識しない。

認識情報記憶部２２１が複数の種類の動物Ａの特徴量を記憶している場合には、動物認識部２１２は各種類の動物Ａについて認識処理を繰り返す。動物認識部２１２は撮像画像ＩＭ中で１頭の動物Ａを認識した場合に、その時点で認識処理を終了してもよく、複数の動物Ａを認識できるように認識処理を継続してもよい。

そして動物認識部２１２は、撮像画像ＩＭ中で動物Ａを認識したか否かを示す認識結果を、認識した動物Ａの位置と関連付けて出力する。認識結果は、認識した動物Ａの種類を含んでもよい。動物Ａの位置は、例えば撮像画像ＩＭを撮像した撮像装置３又はドローン１の位置である。

別の方法として、例えば動物認識部２１２は、機械学習モデルを用いて、撮像画像ＩＭ中の動物Ａを認識する。この場合に、認識情報記憶部２２１は、排除対象の動物Ａを認識するための機械学習モデルを、認識情報として予め記憶している。機械学習モデルは、撮像画像を入力することにより、撮像画像ＩＭ中で動物Ａを認識したか否かを示す認識結果を出力する。

機械学習モデルは、動物Ａが含まれている撮像画像と動物Ａが含まれていない撮像画像とを用いて既知の機械学習方法を実行することによって予め生成され、認識情報記憶部２２１に記憶される。例えばコンピュータは、機械学習方法として、指定された特徴量（ＳＩＦＴ特徴量やＨＯＧ特徴量等）を各撮像画像において算出し、算出された特徴量を用いた決定木やＳＶＭ（Support Vector Machine）等の学習アルゴリズムを実行することによって、動物Ａが含まれている撮像画像と動物Ａが含まれていない撮像画像とを分類可能な機械学習モデルを生成する。

あるいは機械学習モデルは、深層学習（ディープラーニング）によって生成されてもよい。深層学習において、コンピュータは、撮像画像に対して特徴量を抽出する畳み込み処理と、抽出した特徴量を絞り込むプーリング処理とを繰り返し行うことによって、動物Ａが含まれている撮像画像と動物Ａが含まれていない撮像画像とを分類可能な機械学習モデルを生成する。

動物認識部２１２は、認識情報記憶部２２１から機械学習モデルを取得する。動物認識部２１２は、認識情報記憶部２２１から取得した機械学習モデルに撮像画像ＩＭを入力することにより、機械学習モデルから出力された撮像画像ＩＭ中で動物Ａを認識したか否か（すなわち撮像画像ＩＭに動物Ａが含まれているか否か）を示す認識結果を取得する。

そして動物認識部２１２は、撮像画像ＩＭ中で動物Ａを認識したか否かを示す認識結果を、認識した動物Ａの位置と関連付けて出力する。認識結果は、認識した動物Ａの種類を含んでもよい。動物Ａの位置は、例えば撮像画像ＩＭを撮像した撮像装置３又はドローン１の位置である。

動物認識部２１２は、上述の具体的な方法に限られず、撮像画像ＩＭに基づいて動物Ａを認識することが可能なその他の方法を用いてもよい。共通する撮像範囲において同時期に複数の撮像装置３が撮像した複数の撮像画像ＩＭ中に動物Ａが認識された場合には、退去位置特定部２１３は、該複数の撮像装置３の位置に基づいて、動物Ａの位置を算出してもよい。例えば退去位置特定部２１３は、複数の撮像装置３の位置の中心点（重心等）を、動物Ａの位置として取得する。

退去位置特定部２１３は、動物認識部２１２が出力した認識結果が撮像画像中で動物Ａを認識したことを示す場合に、動物認識部２１２によって認識された動物Ａの位置に基づいて動物Ａを向かわせる退去位置Ｐを特定する。退去位置Ｐは、例えば緯度及び経度によって表される。退去位置特定部２１３は、例えば、以下の第１の方法又は第２の方法によって、退去位置Ｐを特定する。

図４は、退去位置特定部２１３が退去位置Ｐを特定する第１の方法を示す模式図である。第１の方法において、退去位置特定部２１３は、動物認識部２１２によって最初に認識された動物Ａの位置を、動物Ａが領域Ｒに侵入した位置として取得する。そして退去位置特定部２１３は、動物Ａが領域Ｒに侵入した位置を、退去位置Ｐとして特定する。

第１の方法によれば、退去位置特定部２１３は、動物Ａがもともと領域Ｒに侵入した位置を退去位置Ｐに設定するため、川や崖等の動物Ａが侵入できない場所、すなわち動物Ａが退去することが困難な場所を退去位置Ｐに設定することがない。そのため、ドローン１は、動物Ａが出て行きやすい退去位置Ｐへ動物Ａを誘導し、速やかに追い払うことができる。

図５は、退去位置特定部２１３が退去位置Ｐを特定する第２の方法を示す模式図である。第２の方法において、候補位置記憶部２２２は、退去位置Ｐの候補である複数の候補位置Ｐ１を、領域Ｒと関連付けて予め記憶している。候補位置Ｐ１は、例えば動物Ａが出て行きやすい獣道に設定され、農地等の荒らされたくない場所の近傍には設定されない。

退去位置特定部２１３は、候補位置記憶部２２２から、撮像画像が撮像された領域Ｒに関連付けられた複数の候補位置Ｐ１を取得する。そして退去位置特定部２１３は、複数の候補位置Ｐ１のうち、動物認識部２１２によって最初に認識された動物Ａの位置に最も近い１つの候補位置Ｐ１を、退去位置Ｐとして特定する。あるいは退去位置特定部２１３は、その他の条件（動物Ａが認識された日時、動物Ａの種類等）によって複数の候補位置Ｐ１の中から退去位置Ｐを選択してもよい。

第２の方法によれば、退去位置特定部２１３は、予め定義した複数の候補位置Ｐ１のいずれかを退去位置Ｐに設定するため、川や崖等の動物Ａが侵入できない場所、すなわち動物Ａが退去することが困難な場所を退去位置Ｐに設定することがない。そのため、ドローン１は、動物Ａが出て行きやすい退去位置Ｐへ動物Ａを誘導し、速やかに追い払うことができる。また、候補位置Ｐ１を農地等の荒らされたくない場所の近傍に設定しないことによって、ドローン１が動物Ａを誘導している際に発生し得る被害を抑制することができる。

さらに第２の方法において、退去位置特定部２１３は、ドローン１が動物Ａを誘導している最中に、複数の候補位置Ｐ１及び動物Ａの位置に基づいて退去位置Ｐを変更してもよい。この場合に、例えば動物認識部２１２は、領域Ｒに配置された撮像装置３又はドローン１の撮像部１３が所定の時間間隔で撮像した撮像画像において動物Ａを認識することによって、動物Ａの現在位置を取得する。

そして退去位置特定部２１３は、複数の候補位置Ｐ１のうち、動物Ａの現在位置に最も近い１つの候補位置Ｐ１を、退去位置Ｐとして特定する。このような構成により、ドローン１が動物Ａを誘導している最中に退去位置Ｐから離れてしまった場合に、退去位置特定部２１３は、より近い候補位置Ｐ１を退去位置Ｐに変更し、ドローン１が動物Ａを退去位置Ｐへ誘導しやすくできる。

送信部２１４は、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するように飛行するための飛行指示を、ドローン１へ送信する。飛行指示は、例えば動物認識部２１２が出力した動物Ａの位置と、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐと、誘導方法（動物Ａを追うこと又は動物Ａを引き付けること）とを示す。送信部２１４は、複数のドローン１へ異なる飛行指示を送信してもよい。

ドローン１において、受信部１１１は、制御サーバ２が送信した飛行指示を受信する。飛行制御部１１２は、受信部１１１が受信した飛行指示が示す動物Ａの位置及び退去位置Ｐの関係に基づいて、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するようにドローン１を飛行させる制御を行う。

ドローン１は、飛行指示が示す誘導方法に従って、動物Ａを追うように飛行すること、又は動物Ａを引き付けるように飛行することによって、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導する。図６（ａ）は、動物Ａを追うように飛行する場合のドローン１の飛行経路を示す模式図である。この場合に、ドローン１は、ドローン１と退去位置Ｐとの間に動物Ａがいる状態で、動物Ａに近付くように飛行する。

図６（ｂ）は、動物Ａを引き付けるように飛行する場合のドローン１の飛行経路を示す模式図である。この場合に、ドローン１は、退去位置Ｐと動物Ａとの間をドローン１が飛行している状態で、動物Ａから離れるように飛行する。

飛行制御部１１２がドローン１を飛行させている最中に、発生部１４は、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するために、動物Ａが忌避する又は動物Ａを誘引することが可能な、物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる。

発生部１４は、ドローン１の位置と、動物Ａの位置と、退去位置Ｐとの関係に基づいて、動物Ａが忌避する物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つ、又は動物Ａを誘引する物質、電気、音又は光のうち少なくとも１つを発生させてもよい。すなわち、図６（ａ）のようにドローン１と退去位置Ｐとの間に動物Ａがいる場合に、発生部１４は動物Ａが忌避する物質、電気、音又は光を発生させる。図６（ｂ）のようにドローン１が退去位置Ｐと動物Ａとの間を飛行している場合に、発生部１４は動物Ａを誘引する物質、電気、音又は光を発生させる。このように発生部１４が、動物Ａが忌避する又は動物Ａを誘引する物質、電気、音又は光を発生させることによって、ドローン１は動物Ａを領域Ｒから効率的に追い払うことができる。

ドローン１が動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するのと並行して、制御サーバ２の送信部２１４は、通信端末４に所定の通知を送信する。例えば送信部２１４は、動物認識部２１２が撮像画像中で動物Ａを認識した場合に、通信端末４に通知を送信してもよい。

また、送信部２１４は、ドローン１が領域Ｒから動物Ａを追い払った場合に、通信端末４に通知を送信してもよい。また、送信部２１４は、動物認識部２１２が撮像画像中で動物Ａを認識した時点から所定時間が経過してもドローン１が領域Ｒから動物Ａを追い払っていない場合に、通信端末４に通知を送信してもよい。この場合に、動物認識部２１２は、領域Ｒに配置された撮像装置３又はドローン１の撮像部１３が所定の時間間隔で撮像した撮像画像において動物Ａを認識できるか否かに基づいて、領域Ｒから動物Ａが追い払われたか否かを判定する。

通信端末４は、制御サーバ２から受信した通知に従って、スピーカから所定の音を発生させ、あるいは表示部上にメッセージを表示する。これにより、通信端末４のユーザは、動物Ａが領域Ｒに侵入したことや、動物Ａが領域Ｒから追い払われたこと又は追い払われていないことを容易に知ることができる。

さらに送信部２１４は、ドローン１による動物Ａの誘導状況（例えばドローン１及び動物Ａの現在位置）を示す情報や、ドローン１の発生部１４による物質、電気、音又は光の発生状況（例えば発生時刻や、物質及び電気の残量）を示す情報を、通信端末４に送信してもよい。通信端末４は、制御サーバ２から受信した情報を、表示部上に表示する。これにより、通信端末４のユーザは、ドローン１の状況を随時知ることができる。

図７は、本実施形態に係る無人飛行装置制御方法のシーケンス図である。制御サーバ２において、画像取得部２１１は、撮像装置３が送信した撮像画像を受信して取得する（Ｓ１１）。画像取得部２１１は、撮像装置３が送信した撮像画像に代えて又は加えて、ドローン１の撮像部１３が撮像した撮像画像を受信して取得してもよい。動物認識部２１２は、画像取得部２１１が取得した撮像画像に基づいて、領域Ｒの中の排除対象の動物Ａを認識する（Ｓ１２）。

退去位置特定部２１３は、動物認識部２１２が出力した認識結果が撮像画像中で動物Ａを認識したことを示す場合に、動物認識部２１２によって認識された動物Ａの位置に基づいて動物Ａを向かわせる退去位置Ｐを特定する（Ｓ１３）。送信部２１４は、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するように飛行するための飛行指示を、ドローン１へ送信する（Ｓ１４）。

ドローン１において、受信部１１１は、制御サーバ２が送信した飛行指示を受信する。飛行制御部１１２は、受信部１１１が受信した飛行指示が示す動物Ａの位置及び退去位置Ｐの関係に基づいて、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するようにドローン１を飛行させる制御を行う（Ｓ１５）。

飛行制御部１１２がドローン１を飛行させている最中に、発生部１４は、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するために、動物Ａが忌避する又は動物Ａを誘引することが可能な、物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる（Ｓ１６）。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る無人飛行システムＳによれば、ドローン１は、動物Ａが領域Ｒに侵入した退去位置Ｐ、又は予め定義された候補位置Ｐ１の中から選択した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するため、動物Ａが領域Ｒから出て行きやすい。そのため、ドローン１は、動物Ａが領域Ｒ内で動き回ることを抑制し、動物Ａを領域Ｒから速やかに追い払うことができる。その結果、ドローン１が害獣を追い払う間に敷地が荒らされにくくすることができる。

［第１の変形例］
図２に示す無人飛行システムＳでは、制御サーバ２が動物の認識及び退去位置の特定を行っているが、ドローン１が動物の認識及び退去位置の特定を行い、自身の飛行制御を行ってもよい。図８は、本変形例に係る無人飛行システムＳのブロック図である。本変形例に係る無人飛行システムＳは、図２に示す無人飛行システムＳと比較して、制御サーバ２を含んでいないという点で異なる。

本変形例に係るドローン１の制御部１１は、上述の画像取得部２１１、動物認識部２１２、退去位置特定部２１３、送信部２１４及び飛行制御部１１２として機能する。本変形例に係るドローン１の記憶部１２は、上述の認識情報記憶部２２１及び候補位置記憶部２２２を有する。

本変形例によれば、ドローン１は、制御サーバ２と通信することなく動物の認識及び退去位置の特定を行い、自身の飛行制御を行うため、山奥のように通信環境を整備しづらい環境においても稼働できる。

［第２の変形例］
動物Ａが敷地に侵入した場合に、図４に示す方法ではドローン１は動物Ａが敷地に侵入した位置まで追い払うが、ドローン１は敷地から離れた位置まで動物Ａを追い払ってもよい。図９は、本変形例に係るドローン１が動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導する方法の模式図である。本変形例において、領域Ｒは、外側領域Ｒ１（第１領域）と、外側領域Ｒ１よりも内側の内側領域Ｒ２（第２領域）とを含む。内側領域Ｒ２は、ドローン１が動物Ａを追い払うための飛行を開始する条件とする領域である。外側領域Ｒ１は、ドローン１が動物Ａの退去位置Ｐを設定するための領域（すなわち、ドローン１が動物Ａを追い払うための飛行を終了する条件とする）領域である。外側領域Ｒ１及び内側領域Ｒ２のそれぞれの外周に沿った複数の位置に、複数の撮像装置３が配置されている。

まず動物認識部２１２は、外側領域Ｒ１に沿って配置された撮像装置３又は外側領域Ｒ１付近を飛行するドローン１の撮像部１３が撮像した撮像画像の中で、動物Ａを認識する。動物認識部２１２が動物Ａを認識した場合に、退去位置特定部２１３は、動物Ａが外側領域Ｒ１に侵入した位置を、退去位置Ｐとして特定する。この時点では、送信部２１４は飛行指示をドローン１に送信しない。

次に動物認識部２１２は、内側領域Ｒ２に沿って配置された撮像装置３又は内側領域Ｒ２付近を飛行するドローン１の撮像部１３が撮像した撮像画像の中で、動物Ａを認識する。動物認識部２１２が動物Ａを認識した場合に、送信部２１４は、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するように飛行するための飛行指示を、ドローン１へ送信する。すなわち、送信部２１４は、動物Ａが内側領域Ｒ２に侵入したことを条件として、動物Ａが外側領域Ｒ１に侵入した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するようにドローン１に飛行開始させる。

そしてドローン１において、受信部１１１は、制御サーバ２が送信した飛行指示を受信する。飛行制御部１１２は、受信部１１１が受信した飛行指示が示す動物Ａの位置及び退去位置Ｐの関係に基づいて、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するようにドローン１を飛行させる制御を行う。

このような構成により、ドローン１は、内側領域Ｒ２に侵入した動物Ａを、内側領域Ｒ２より外側の外側領域Ｒ１から出るまで誘導する。そのため、ドローン１は動物Ａを内側領域Ｒ２から離れた位置まで追い払うことができ、動物が再び内側領域Ｒ２に侵入することを抑制できる。

（第２の実施形態）
本実施形態に係る無人飛行システムＳでは、複数のドローン１が協同して動物Ａを領域Ｒから追い払う。以下では第１の実施形態と異なる点を主に説明する。図１０は、本実施形態に係る無人飛行システムＳのブロック図である。本実施形態に係る無人飛行システムＳは、図２に示す無人飛行システムＳと比較して、制御サーバ２を含んでおらず、２種類のドローン１である主ドローン１Ａ（第１無人飛行装置）及び副ドローン１Ｂ（第２無人飛行装置）を含んでいるという点で異なる。無人飛行システムＳは、複数の副ドローン１Ｂを含んでもよい。

主ドローン１Ａの制御部１１は、第１の実施形態において説明した画像取得部２１１、動物認識部２１２、退去位置特定部２１３及び送信部２１４として機能する。主ドローン１Ａの記憶部１２は、第１の実施形態において説明した認識情報記憶部２２１及び候補位置記憶部２２２を有する。副ドローン１Ｂの制御部１１は、第１の実施形態において説明した受信部１１１及び飛行制御部１１２として機能する。

図１１は、本実施形態に係る主ドローン１Ａ及び副ドローン１Ｂが動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導する方法の模式図である。まず主ドローン１Ａにおいて、撮像部１３は、主ドローン１Ａが領域Ｒ内を飛行中に所定の時間間隔で繰り返し撮像する。画像取得部２１１は、撮像部１３が撮像した撮像画像を取得する。主ドローン１Ａは、飛行しながら撮像部１３を用いて撮像するため、動物Ａの位置を正確に捕捉しやすい。画像取得部２１１は、領域Ｒの外周に沿って配置された撮像装置３が撮像した撮像画像を取得してもよい。

動物認識部２１２は、第１の実施形態において説明した方法を用いて、画像取得部２１１が取得した撮像画像に基づいて、領域Ｒの中の排除対象の動物Ａを認識する。撮像画像中に複数の動物Ａを認識した場合に、動物認識部２１２は、いずれか１頭（例えば主ドローン１Ａに最も近い個体）を排除対象の動物Ａ（対象動物）として決定する。動物認識部２１２は、撮像画像中で動物Ａを認識したか否かを示す認識結果を、認識した動物Ａの位置と関連付けて出力する。動物Ａの位置は、例えば撮像画像を撮像した主ドローン１Ａの位置である。

退去位置特定部２１３は、動物認識部２１２が出力した認識結果が撮像画像中で排除対象の動物Ａを認識したことを示す場合に、第１の実施形態において説明した方法を用いて、動物Ａを向かわせる退去位置Ｐを特定する。

送信部２１４は、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するように飛行するための飛行指示を、副ドローン１Ｂへ送信する。すなわち、送信部２１４は、他のドローンである副ドローン１Ｂの飛行を制御する飛行制御部である。飛行指示は、例えば動物認識部２１２が出力した動物Ａの位置と、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐと、誘導方法（動物Ａを追うこと又は動物Ａを引き付けること）とを示す。送信部２１４は、複数の副ドローン１Ｂへ異なる飛行指示を送信してもよい。このように主ドローン１Ａは、制御サーバ２と通信することなく動物の認識及び退去位置の特定を行い、飛行指示を副ドローン１Ｂへ直接送信するため、山奥のように通信環境を整備しづらい環境においても稼働できる。

副ドローン１Ｂにおいて、受信部１１１は、主ドローン１Ａが送信した飛行指示を受信する。飛行制御部１１２は、受信部１１１が受信した飛行指示が示す動物Ａの位置及び退去位置Ｐの関係に基づいて、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するように副ドローン１Ｂを飛行させる制御を行う。

副ドローン１Ｂは、飛行指示が示す誘導方法に従って、動物Ａを追うように飛行すること、又は動物Ａを引き付けるように飛行することによって、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導する。

副ドローン１Ｂの飛行制御部１１２が副ドローン１Ｂを飛行させている最中に、副ドローン１Ｂの発生部１４は、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するために、動物Ａが忌避する又は動物Ａを誘引することが可能な、物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる。

図１１に示すように、動物Ａを追う飛行指示を受けた副ドローン１Ｂは、副ドローン１Ｂと退去位置Ｐとの間に動物Ａがいる状態で、動物Ａに近付くように飛行する。動物Ａを引き付ける飛行指示を受けた副ドローン１Ｂは、退去位置Ｐと動物Ａとの間を副ドローン１Ｂが飛行している状態で、動物Ａから離れるように飛行する。このように複数の副ドローン１Ｂが動物Ａを挟むように飛行することによって、動物Ａを退去位置Ｐに向かって効率的に誘導できる。

図１２は、本実施形態に係る無人飛行装置制御方法のシーケンス図である。主ドローン１Ａにおいて、画像取得部２１１は、撮像部１３が撮像した撮像画像を取得する（Ｓ２１）。動物認識部２１２は、画像取得部２１１が取得した撮像画像に基づいて、領域Ｒの中の排除対象の動物Ａを認識する（Ｓ２２）。

退去位置特定部２１３は、動物認識部２１２が出力した認識結果が撮像画像中で動物Ａを認識したことを示す場合に、動物認識部２１２によって認識された動物Ａの位置に基づいて動物Ａを向かわせる退去位置Ｐを特定する（Ｓ２３）。送信部２１４は、退去位置特定部２１３が特定した退去位置Ｐに向かって動物Ａを誘導するように飛行するための飛行指示を、副ドローン１Ｂへ送信する（Ｓ２４）。

副ドローン１Ｂにおいて、受信部１１１は、主ドローン１Ａが送信した飛行指示を受信する。飛行制御部１１２は、受信部１１１が受信した飛行指示が示す動物Ａの位置及び退去位置Ｐの関係に基づいて、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するように副ドローン１Ｂを飛行させる制御を行う（Ｓ２５）。

副ドローン１Ｂの飛行制御部１１２が副ドローン１Ｂを飛行させている最中に、副ドローン１Ｂの発生部１４は、動物Ａを退去位置Ｐに向かって誘導するために、動物Ａが忌避する又は動物Ａを誘引することが可能な、物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる（Ｓ２６）。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る無人飛行システムＳによれば、主ドローン１Ａが動物Ａを捕捉しながら、副ドローン１Ｂが主ドローン１Ａから受信した飛行指示に従って動物Ａを退去位置Ｐへ誘導する。そのため、主ドローン１Ａ及び副ドローン１Ｂは、動物Ａを退去位置Ｐへ効率的に誘導できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

ドローン１及び制御サーバ２のプロセッサは、図７、１２に示す無人飛行装置制御方法に含まれる各ステップ（工程）の主体となる。すなわち、ドローン１及び制御サーバ２のプロセッサは、図７、１２に示す無人飛行装置制御方法を実行するためのプログラムを記憶部から読み出し、該プログラムを実行して無人飛行システムＳの各部を制御することによって、図７、１２に示す無人飛行装置制御方法を実行する。図７、１２に示す無人飛行装置制御方法に含まれるステップは一部省略されてもよく、ステップ間の順番が変更されてもよく、複数のステップが並行して行われてもよい。

Ｓ 無人飛行システム
１ ドローン
１Ａ 主ドローン
１Ｂ 副ドローン
１１ 制御部
１１１ 受信部
１１２ 飛行制御部
１４ 発生部
２ 制御サーバ
２１ 制御部
２１１ 画像取得部
２１２ 動物認識部
２１３ 退去位置特定部
２１４ 送信部
２２ 記憶部
２２１ 認識情報記憶部
２２２ 候補位置記憶部
Ａ 動物
ＩＭ 撮像画像
Ｐ 退去位置
Ｐ１ 候補位置
Ｒ 領域
Ｒ１ 外側領域
Ｒ２ 内側領域

Claims (10)

1. 無人飛行装置であって、
   所定領域の中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
   前記撮像画像に基づいて、前記所定領域の中の動物を認識する動物認識部と、
   前記所定領域に関連付けられた退去位置を特定する退去位置特定部と、
   前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように前記無人飛行装置又は他の無人飛行装置を飛行させる飛行制御部と、
   前記所定領域に関連付けられた複数の候補位置を予め記憶する記憶部と、
   を有し、
   前記退去位置特定部は、前記動物の位置に基づいて、前記複数の候補位置のうちいずれか１つの候補位置を前記退去位置として特定する、無人飛行装置。
2. 前記動物認識部は、前記撮像画像を記憶部に予め記憶された特徴量と比較することによって、前記撮像画像中の前記動物を認識する、請求項１に記載の無人飛行装置。
3. 前記動物認識部は、前記撮像画像を入力することにより前記撮像画像中で前記動物を認識したか否かを示す情報を出力する機械学習モデルに前記撮像画像を入力することで、前記撮像画像中の前記動物を認識する、請求項１に記載の無人飛行装置。
4. 前記無人飛行装置の位置と、前記動物の位置と、前記退去位置との関係に基づいて、前記動物が忌避する物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つ、又は前記動物を誘引する物質、電気、音及び光のうち少なくとも１つを発生させる発生部をさらに有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の無人飛行装置。
5. 前記退去位置特定部は、前記複数の候補位置のうち前記動物の位置に最も近い候補位置を前記退去位置として特定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の無人飛行装置。
6. 前記退去位置特定部は、前記無人飛行装置又は前記他の無人飛行装置が前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように飛行している最中に、前記退去位置を、前記動物の位置に基づいて、前記複数の候補位置のうちいずれか１つの候補位置に変更する、請求項５に記載の無人飛行装置。
7. 第１無人飛行装置と、第２無人飛行装置とを含み、
   前記第１無人飛行装置は、
   所定領域の中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
   前記撮像画像に基づいて、前記所定領域の中の動物を認識する動物認識部と、
   前記所定領域に関連付けられた退去位置を特定する退去位置特定部と、
   前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように飛行するための指示を送信する送信部と、
   前記所定領域に関連付けられた複数の候補位置を予め記憶する記憶部と、
   を有し、
   前記第２無人飛行装置は、
   前記第１無人飛行装置から前記指示を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記指示に従って前記第２無人飛行装置を飛行させる飛行制御部と、
   を有し、
   前記第１無人飛行装置の前記退去位置特定部は、前記動物の位置に基づいて、前記複数の候補位置のうちいずれか１つの候補位置を前記退去位置として特定する、無人飛行システム。
8. 前記第１無人飛行装置の前記動物認識部は、複数の前記動物を認識した場合に、複数の前記動物のうちいずれか１頭を対象動物として決定し、
   前記第１無人飛行装置の前記送信部は、前記対象動物の位置を含む前記指示を送信し、
   前記第２無人飛行装置の前記受信部は、前記第１無人飛行装置から前記対象動物の位置を含む前記指示を受信し、
   前記第２無人飛行装置の前記飛行制御部は、前記対象動物の位置と前記退去位置との関係に基づいて、前記対象動物を前記退去位置に向かって誘導するように前記第２無人飛行装置を飛行させる、請求項７に記載の無人飛行システム。
9. 少なくとも２つの前記第２無人飛行装置を含み、
   前記第１無人飛行装置の前記送信部は、１つの前記第２無人飛行装置に、前記動物を追うように飛行するための前記指示を送信するとともに、別の前記第２無人飛行装置に、前記動物を引き付けるように飛行するための前記指示を送信する、請求項７又は８に記載の無人飛行システム。
10. 情報処理装置と、無人飛行装置とを含み、
    前記情報処理装置は、
    所定領域の中を撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
    前記撮像画像に基づいて、前記所定領域の中の動物を認識する動物認識部と、
    前記所定領域に関連付けられた退去位置を特定する退去位置特定部と、
    前記動物を前記退去位置に向かって誘導するように飛行するための指示を送信する送信部と、
    前記所定領域に関連付けられた複数の候補位置を予め記憶する記憶部と、
    を有し、
    前記無人飛行装置は、
    前記情報処理装置から前記指示を受信する受信部と、
    前記受信部が受信した前記指示に従って前記無人飛行装置を飛行させる飛行制御部と、
    を有し、
    前記情報処理装置の前記退去位置特定部は、前記動物の位置に基づいて、前記複数の候補位置のうちいずれか１つの候補位置を前記退去位置として特定する、無人飛行装置制御システム。
    

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