JP7321928B2 - 農業支援システム - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、病害虫発生を推定しようとしている圃場そのものに適した指数に基づいて、圃場の所定位置において作物病害虫の発生を推定する農業支援システムを提供することを目的とする。
農業支援システムは、マルチコプターに設けられ且つ圃場を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した撮像画像から圃場に作付けされた作物の植生指数を演算する植生演算部と、前記植生演算部によって演算した複数の植生指数に基づいて、前記作物の病害虫の発生を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記病害虫の発生を報知する報知装置と、圃場を入力する確認圃場入力部と、前記確認圃場入力部に入力された圃場を、所定のエリアに分割する場合の一辺の長さを入力可能なメッシュ入力部と、を備え、前記植生演算部は、1つの圃場内の複数の前記エリアの撮像画像を用いて、複数の所定位置であるエリア毎の植生指数を求め、前記推定部は、所定の前記圃場における複数の植生指数に基づいて算出される前記圃場の代表の植生指数と、前記所定の圃場の前記所定位置それぞれの植生指数とを比較して、前記所定位置の植生指数が、前記代表の植生指数と乖離している場合に、前記所定の圃場の所定位置に病害虫が発生していると推定する。
前記推定部は、前記圃場の代表の植生指数と、前記圃場の所定位置の植生指数とを比較して、前記所定位置の植生指数が、前記代表の植生指数と乖離している場合に、前記所定位置に病害虫としていもち病が発生していると推定し、圃場における農作業の作業計画を作成する作業作成部と、前記推定部が前記病害虫としていもち病の発生を推定した場合に、前記いもち病の発生が推定される圃場に対して薬剤散布による防除の農作業を設定する作業反映部と、を備えている。
前記コンピュータは、状態確認画面を表示する表示部を備えており、前記表示部に表示される状態確認画面には、前記確認圃場入力部と、前記メッシュ入力部と、が含まれており、前記植生演算部は、前記マルチコプターの前記撮像装置が撮像した前記撮像画像のうち、前記確認圃場入力部に入力された圃場に対して、1つの圃場内を分割した複数の前記エリア毎の植生指数を求め、前記推定部は、複数の前記エリア毎の植生指数のうち、前記代表の植生指数との差が最も大きい植生指数が、前記代表の植生指数と乖離している場合に所定位置に病害虫が発生していると推定し、前記代表の植生指数と乖離していない場合に所定位置に病害虫が発生していないと推定する。
前記推定部は、前記圃場の所定位置の植生指数である第1植生指数と、前記圃場の所定位置の植生指数であって前記第1植生指数を求めるのに用いた前記撮像画像を撮像した撮像日よりも遅い時期に撮像した撮像画像から得られた第2植生指数との差に基づいて、前記圃場の所定位置における病害虫の発生を推定する。
図1は、圃場の支援装置1を含む農業支援システムを示している。支援装置1は、サーバ、パーソナルコンピュータ等の固定コンピュータ、スマートフォン、タブレット、PDA等の携帯端末等である。この実施形態では、支援装置1は、サーバであるとして説明を進める。
まず、マルチコプターを例にとり無人飛行体について説明する。
図1に示すように、マルチコプター10は、本体10aと、本体10aに設けられたアーム10bと、アーム10bに設けられた回転翼10cと、本体10aに設けられたスキッド10dとを有している。回転翼10c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ラ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。マルチコプター10は、図示省略の蓄電池(バッテリ)等を備え、蓄電池の電力によってロータが回転する。
マルチコプター10によって撮像した空撮画像は、圃場の作物等の生育等の分析(解析)で用いられる。マルチコプター10の記憶部10gに記憶された空撮画像は、サーバ、固定コンピュータ、携帯端末等のコンピュータ(解析装置)12に送信され、解析装置12にて解析が行われる。例えば、電子記憶媒体11を解析装置12に接続すると、電子記憶媒体11に記憶された少なくとも空撮画像を含むデータ(解析データ)が解析装置12に出力される。解析装置12は、例えば、解析データの空撮画像を用いて、圃場毎の植生指数(DVI、RVI、NDVI、GNDVI、SAVI、TSAVI、CAI、MTCI、REP、PRI、RSIなど)による解析を行う。なお、上述した実施形態では、電子記憶媒体11を解析装置12に接続することにより、解析データを解析装置12に出力していたが、データ通信等を行えるネットワークを用いて、マルチコプター10の記憶部10gに記憶された解析データを解析装置12に送信してもよい。また、電子記憶媒体11を異なるコンピュータ13、例えば、圃場を管理する農家、営農会社等に設置されたコンピュータ13を経由して解析装置12に解析データを送信してもよい。
コンピュータ13が、サーバである支援装置1にログインすると、当該コンピュータ13の表示部14にメニュー等を選択するメニュー画面が表示される。表示部14は、液晶モニタ等により構成されている。
植生演算部20は、マルチコプター10の撮像装置10eが撮像した撮像画像から圃場の所定位置それぞれに作付けされた作物における複数の植生指数Fanを演算する。植生演算部20によって演算された複数の植生指数Fanは、表示制御部30によって状態確認画面T1に示される。
支援装置1の表示制御部30は、コンピュータ13の操作によって支援装置1に対して所定の操作を行うと、コンピュータ13の表示部14に状態確認画面T1を表示させる。表示制御部30は、状態確認画面T1における様々な表示の制御を実行する。
図1に示すように、支援装置1は、推定部21を備えている。推定部21は、サーバである支援装置1に設けられた電気・電子部品、電気回路、当該サーバである支援装置1に格納されたプログラム等から構成されている。
図3に示すように、推定部21は、所定の圃場において、代表の植生指数(代表値)FanRと、同じ圃場の所定位置それぞれの植生指数Fanとを比較して、その所定位置の植生指数Fanが、代表の植生指数FanRと乖離している場合に、その所定位置に病害虫が発生していると推定する。代表の植生指数FanRは、所定の圃場において、複数の植生指数Fan(エリアQnの全ての植生指数Fan)の平均値や、複数の植生指数Fanの中間値、最頻値などでもよいが、まずは、複数の植生指数Fanの平均値であるとして説明する。
なお、第2植生指数Fan2を得る撮像画像の撮像時期は、第1植生指数Fan1を得る撮像画面を撮像した撮像日より、例えば、1日後や2日後、3日後、5日後、10日後、1週間後、2週間後、3週間後、4週間後などである。また、第1植生指数Fan1や第2植生指数Fan2とは、第1植生指数Fan1を得るために撮像した撮像画像(第1撮像画像G1)における各所定位置の植生指数Fanの集まりと、第2植生指数Fan2を得るために撮像した撮像画像(第2撮像画像G2)における各所定位置の植生指数Fanの集まりで、対応する所定位置同士における植生指数Fanの差を全て算出し、これら全ての差のうち、差が最も大きくなる所定位置における第1撮像画像G1側の植生指数Fanを第1植生指数Fan1とし、差が最も大きくなる所定位置における第2撮像画像G2側の植生指数Fanを第2植生指数Fan2とする。第2植生指数Fan2を得る撮像画像を複数回撮像した場合、それら複数の撮像画像から選択された1つを第2撮像画像G2とし、この第2撮像画像G2から第2植生指数Fan2を得てもよい。
なお、上述した実施形態では、植生指数Fanの値に基づいて、病害虫の発生を推定していたが、これに加えて、気象情報も加えて推定してもよい。
図5は、推定部21における代表の植生指数FanRを用いた推定の手順をまとめたフローである。図5に示すように、支援装置1に、圃場の所定位置における複数の植生指数Fanを読み込んだ後、所定の操作が行われると、推定部21による代表の植生指数FanRを用いた推定が実行される(S1-1)。推定部21は、読み込んだ複数の植生指数Fanに基づき、その平均値である代表の植生指数FanRと、その標準偏差σと、乖離閾値X10とを算出する(S1-2)。
推定部21は、読み込んだ複数の植生指数Fanのうち、代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fanが、乖離閾値X10未満であるか否かを判定する(S1-3)。代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fanが乖離閾値X10未満である場合(S1-3、Yes)、推定部21は、代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fanは、代表の植生指数FanRと乖離していないと判断し、その植生指数Fanの所定位置に病害虫は発生していないと推定する(S1-4)。なお、代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fanさえ、代表の植生指数FanRと乖離していない場合には、当然、代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fan以外の植生指数Fanも、代表の植生指数FanRとは乖離しておらず、撮像した圃場全体において病害虫は発生していないと推定される。また、代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fanが、同じ値で複数存在する場合もある。
上述した実施形態における推定部21による代表の植生指数を用いた推定は、代表の植生指数FanRとの差が最も大きい植生指数Fanのみを、乖離閾値X10と比較しているが、読み込んだ複数の植生指数Fan全てを、乖離閾値X10と比較してもよく、読み込んだ複数の植生指数Fan全てのうち、2つ以上の植生指数Fanが乖離閾値X10以上となった場合、代表の植生指数FanRと乖離していると判断され、病害虫は発生していると推定される所定位置が、漏れなく判明する。
推定部21は、第1植生指数Fan1と第2植生指数Fan2との植生指数差ΔFanが、乖離閾値X20未満であるか否かを判定する(S2-2)。植生指数差ΔFanが乖離閾値X20未満である場合(S2-2、Yes)、推定部21は、その所定位置に病害虫は発生していないと推定する(S2-3)。
上述した実施形態における推定部21による第1植生指数Fan1と第2植生指数Fan2を用いた推定は、第1植生指数Fan1と、例えば5日後の第2植生指数Fan2のみを読み込んでいるが、第1植生指数Fan1と共に、例えば、5日後と10日後など複数の第2植生指数Fan2を読み込んで、読み込んだ複数の第2植生指数Fan2から選択された1つの第2植生指数Fan2と、第1植生指数Fan1との植生指数差ΔFanを、乖離閾値X20と比較してもよく、より適した時期における第2植生指数Fan2に基づいて、病害虫の発生が推定される。
表示装置14は、圃場の所定位置(エリアQn)において病害虫の発生が推定される場合に、圃場を示す圃場マップMP1上に病害虫が発生する所定位置(エリアQn)を表示する。例えば、表示装置14は、確認圃場入力部31に入力された圃場に対応する圃場マップMP1を表示する。詳しくは、表示装置14は、圃場を複数のエリアQnに区切った圃場マップMP1に表示すると共に、エリアQn内に病害虫の発生の推定の有無を表示する。例えば、エリアQ9,10において、病害虫の発生が推定される場合に、エリアQ9,10の色を、他のエリアQnとは異なる色にする。
表示装置14は、コンピュータ13の表示部14であってもよい。
表示装置14以外の報知装置22としては、病害虫の発生が推定される場合に、光により報知を行う回転灯等の発光装置や、音により報知を行うブザー等の発音装置が使用される。また、報知装置は、視覚により認識可能な形態の報知と、聴覚により認識可能な形態の報知とを組み合わせて行うものであってもよい。
図1に示すように、支援装置1は、作業作成部40を備えている。作業作成部40は、サーバである支援装置1に設けられた電気・電子部品、電気回路、当該サーバである支援装置1に格納されたプログラム等から構成されている。
図7に示すように、当該支援装置1は、作業計画を作成するための作成画面T2を表示する。作成画面T2には、圃場を入力する計画圃場入力部50と、作業を入力する作業入力部51と、マルチコプター10を入力する機械入力部52と、空撮作業等の日時を入力する時間入力部53と、計画名称入力部54と、作業者入力部55が表示される。
散布物入力部51aには、薬剤などの散布物の名称、型番等を入力する。散布量入力部51bには、散布物の所定面積(例えば、10a(アール))当りの散布量を入力する。
機械入力部52には、マルチコプター10の型番、型式、名称等を入力可能である。時間入力部53には、空撮作業などを行う作業日、作業時刻等などの時間を入力する。計画名称入力部54には、作成する作業計画の名称を入力する。作業者入力部55は、作業者を入力する。なお、図7に示すように、作成画面T2に作業者の候補を表示して、その候補の中から所定の作業者を選択することにより、作業者を特定してもよい。
作業反映部41は、記憶部16に記憶された作業計画を参照する。作業計画の中から、推定部21が病害虫の発生を推定した圃場(防除対象圃場)について抽出を行う。防除対象圃場において、防除作業が設定されていない場合は、防除対象圃場に対して防除作業を行う新たな作業計画を作成する。例えば、推定部21が、圃場Aについて、6/15に病害虫が発生すると推定した場合、作業反映部41は、圃場Aにおいて、6/15以降に防除作業を設定する。或いは、防除対象圃場において、防除作業が設定されている場合であっても、防除作業が病害虫の発生が推定された日から所定以上後に行われる場合、例えば、1週間以上後に行われる場合は、防御作業の日付を変更する。
以上によれば、圃場の支援装置1を含む農業支援システムは、マルチコプター10に設けられた撮像装置10eと、植生演算部20と、推定部21と、報知装置14と、を備えている。これによれば、撮像装置10eが撮像した圃場の撮像画像を用いて、植生演算部20によって演算された圃場における複数の植生指数Fanに基づいて、病害虫の発生を推定部21によって推定することができ、管理者や作業者等は、推定しようとしている圃場そのものから演算された複数の植生指数Fanを比較して、過去の実績、別の圃場の実績等によらず、推定部21による病害虫発生の推定を、報知装置14によって把握することができる。
推定部21は、圃場の所定位置の植生指数である第1植生指数Fan1と、圃場の所定位置の植生指数であって第1植生指数Fan1を求めるのに用いた撮像画像を撮像した撮像日よりも遅い時期に撮像した撮像画像から得られた第2植生指数Fan2との差に基づいて、圃場の所定位置における病害虫の発生を推定する。管理者や作業者等は、推定しようとしている圃場の所定位置において、ある日時に撮像した撮像画像から得た第1植生指数Fan1と、同じ所定位置において、その日時から例えば5日後に撮像した撮像画像から得た第2植生指数Fan2を比較して、過去の実績や別の圃場の実績等によらず、病害虫発生を推定しようとしている圃場そのものに適した指数に基づいた病害虫発生の推定を把握することができる。
圃場の支援装置1を含む農業支援システムは、圃場における農作業の作業計画を作成する作業作成部40と、推定部21が病害虫の発生を推定した場合に、病害虫の発生が推定される圃場に対して防除の農作業を設定する作業反映部41と、を備えている。管理者や作業者は、推定部21による推定を反映した作業計画を作成できると共に、推定部21が病害虫の発生を推定した場合には、病害虫の発生が推定される圃場に対して防除の農作業を行うことができる。
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。
10e :撮像装置
14 :表示装置(報知装置)
20 :植生演算部
21 :推定部
22 :報知装置
40 :作業作成部
41 :作業反映部
Fan :植生指数
Fan1 :第1植生指数
Fan2 :第2植生指数
FanR :植生指数
MP1 :圃場マップ
Claims (6)
- マルチコプターに設けられ且つ圃場を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した撮像画像から圃場に作付けされた作物の植生指数を演算する植生演算部と、
前記植生演算部によって演算した複数の植生指数に基づいて、前記作物の病害虫の発生を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記病害虫の発生を報知する報知装置と、
圃場を入力する確認圃場入力部と、
前記確認圃場入力部に入力された圃場を、所定のエリアに分割する場合の一辺の長さを入力可能なメッシュ入力部と、
を備え、
前記植生演算部は、1つの圃場内の複数の前記エリアの撮像画像を用いて、複数の所定位置であるエリア毎の植生指数を求め、
前記推定部は、所定の前記圃場における複数の植生指数に基づいて算出される前記圃場の代表の植生指数と、前記所定の圃場の前記所定位置それぞれの植生指数とを比較して、前記所定位置の植生指数が、前記代表の植生指数と乖離している場合に、前記所定の圃場の所定位置に病害虫が発生していると推定する農業支援システム。 - 圃場を管理する農家または営農会社に設置されたコンピュータと、前記コンピュータを経由して前記撮像装置で撮像されたデータが通信される解析装置と、前記コンピュータに対してネットワークを用いて接続されたサーバである支援装置と、を備え、
前記報知装置は、前記ネットワークを用いて前記支援装置に接続されており、
前記植生演算部及び前記推定部は、前記支援装置に格納されたプログラムである
請求項1に記載の農業支援システム。 - 前記推定部は、
前記圃場の代表の植生指数と、前記圃場の所定位置の植生指数とを比較して、前記所定位置の植生指数が、前記代表の植生指数と乖離している場合に、前記所定位置に病害虫としていもち病が発生していると推定し、
圃場における農作業の作業計画を作成する作業作成部と、
前記推定部が前記病害虫としていもち病の発生を推定した場合に、前記いもち病の発生が推定される圃場に対して薬剤散布による防除の農作業を設定する作業反映部と、
を備えている請求項1又は2に記載の農業支援システム。 - 前記推定部は、前記圃場における複数の所定位置それぞれの植生指数から算出される標準偏差σを用いて乖離閾値(=k×σ(k=2以上4以下の任意の値))を求め、所定位置における植生指数が乖離閾値以上である場合に所定位置に病害虫が発生していると推定し、所定位置における植生指数が乖離閾値未満である場合に所定位置に病害虫が発生していないと推定する
請求項1~3のいずれかに記載の農業支援システム。 - 前記コンピュータは、状態確認画面を表示する表示部を備えており、
前記表示部に表示される状態確認画面には、前記確認圃場入力部と、前記メッシュ入力部と、が含まれており、
前記植生演算部は、前記マルチコプターの前記撮像装置が撮像した前記撮像画像のうち、前記確認圃場入力部に入力された圃場に対して、1つの圃場内を分割した複数の前記エリア毎の植生指数を求め、
前記推定部は、複数の前記エリア毎の植生指数のうち、前記代表の植生指数との差が最も大きい植生指数が、前記代表の植生指数と乖離している場合に所定位置に病害虫が発生していると推定し、前記代表の植生指数と乖離していない場合に所定位置に病害虫が発生していないと推定する
請求項2に記載の農業支援システム。 - 前記推定部は、前記圃場の所定位置の植生指数である第1植生指数と、前記圃場の所定位置の植生指数であって前記第1植生指数を求めるのに用いた前記撮像画像を撮像した撮像日よりも遅い時期に撮像した撮像画像から得られた第2植生指数との差に基づいて、前記圃場の所定位置における病害虫の発生を推定する請求項1に記載の農業支援システム。
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