JP7587282B2 - Method, program and information processing device - Google Patents
Method, program and information processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7587282B2 JP7587282B2 JP2022088324A JP2022088324A JP7587282B2 JP 7587282 B2 JP7587282 B2 JP 7587282B2 JP 2022088324 A JP2022088324 A JP 2022088324A JP 2022088324 A JP2022088324 A JP 2022088324A JP 7587282 B2 JP7587282 B2 JP 7587282B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectral
- area
- image
- crop
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/11—Region-based segmentation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
本開示は、方法、プログラム及び情報処理装置に関する。 The present disclosure relates to a method, a program, and an information processing device.
農作物(以下、本明細書において概括的に「作物」と称する)の生育や病害虫・土壌の状態を把握する等の目的で、作物が生育されている土地をスペクトルカメラを用いて撮像して、この土地のスペクトル画像を取得する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 There is known technology for capturing images of land on which agricultural crops (hereinafter generally referred to as "crops" in this specification) are grown using a spectral camera to obtain a spectral image of the land, with the aim of understanding the growth of the crops, pests, and soil conditions (see, for example, Patent Document 1).
農業事業者にとっては、作物を育成し、収穫をするにあたっては、どこに作物を植えたかは育成者は把握していると考えられる。一方、作物を収穫して出荷するにあたり、単に植生が濃いかどうかだけでは、作物の育成状況が良好であるかどうか判断できないこともあり得る。 For agricultural businesses, when it comes to growing and harvesting crops, it is assumed that the growers know where the crops were planted. However, when it comes to harvesting and shipping the crops, it may not be possible to determine whether the crops are growing well simply by looking at the density of vegetation.
従って、作物を育成し、収穫をする事業を行う事業者にとって、より適切に育成状況を管理することが可能な技術が必要とされている。 Therefore, businesses that grow and harvest crops need technology that allows them to more appropriately manage the growing conditions.
そこで、本開示は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、収穫をする事業を行う事業者にとって、より適切に育成状況を管理することを可能とする方法、プログラム及び情報処理装置を提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above problem, and its purpose is to provide a method, program, and information processing device that enables harvesting businesses to more appropriately manage the growing conditions.
一実施形態によると、コンピュータを動作させるための方法が提供される。この方法は、コンピュータのプロセッサに、マルチスペクトルカメラにより撮影されるスペクトル画像と比較するための、観測対象である作物が特定の状態であることを検知するための情報をメモリに記憶させる第1ステップと、観測対象の地域において、作物が特定の状態であることを検知するための波長によりマルチスペクトルカメラで撮影させることでスペクトル画像を生成する第2ステップと、撮影した結果であるスペクトル画像と、作物が特定の状態であることを検知するための情報とに基づいて、観測対象の地域において特定の状態にある作物がある地域を特定する第3ステップと、特定した地域の情報を出力する第4ステップと、を実行させる。 According to one embodiment, a method for operating a computer is provided. The method causes a processor of the computer to execute the following steps: a first step of storing in a memory information for detecting that a crop being observed is in a specific state, for comparison with a spectral image captured by a multispectral camera; a second step of generating a spectral image in the observed region by capturing an image with the multispectral camera at a wavelength for detecting that the crop is in a specific state; a third step of identifying a region in the observed region where a crop in a specific state is located, based on the spectral image resulting from the capturing and the information for detecting that the crop is in a specific state; and a fourth step of outputting information on the identified region.
本開示によれば、収穫をする事業を行う事業者にとって、より適切に育成状況を管理することが可能となる。 This disclosure enables harvesting businesses to more appropriately manage the growing conditions.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。なお、以下の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本開示の内容を不当に限定するものではない。また、実施形態に示される構成要素のすべてが、本開示の必須の構成要素であるとは限らない。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In all figures describing the embodiments, common components are given the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted. Note that the following embodiments do not unduly limit the contents of the present disclosure described in the claims. Furthermore, not all components shown in the embodiments are necessarily essential components of the present disclosure. Furthermore, each figure is a schematic diagram, and is not necessarily a precise illustration.
また、以下の説明において、「プロセッサ」は、1以上のプロセッサである。少なくとも1つのプロセッサは、典型的には、CPU(Central Processing Unit)のようなマイクロプロセッサであるが、GPU(Graphics Processing Unit)のような他種のプロセッサでもよい。少なくとも1つのプロセッサは、シングルコアでもよいしマルチコアでもよい。 In the following description, a "processor" refers to one or more processors. The at least one processor is typically a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit), but may be another type of processor such as a GPU (Graphics Processing Unit). The at least one processor may be a single-core or multi-core.
また、少なくとも1つのプロセッサは、処理の一部又は全部を行うハードウェア回路(例えばFPGA(Field-Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit))といった広義のプロセッサでもよい。 In addition, at least one processor may be a processor in the broad sense, such as a hardware circuit (e.g., an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)) that performs some or all of the processing.
また、以下の説明において、「xxxテーブル」といった表現により、入力に対して出力が得られる情報を説明することがあるが、この情報は、どのような構造のデータでもよいし、入力に対する出力を発生するニューラルネットワークのような学習モデルでもよい。従って、「xxxテーブル」を「xxx情報」と言うことができる。 In the following explanation, information that produces an output for an input may be described using expressions such as "xxx table," but this information may be data of any structure, or may be a learning model such as a neural network that produces an output for an input. Therefore, a "xxx table" may be called "xxx information."
また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、1つのテーブルは、2以上のテーブルに分割されてもよいし、2以上のテーブルの全部又は一部が1つのテーブルであってもよい。 In addition, in the following description, the configuration of each table is an example, and one table may be divided into two or more tables, or two or more tables may all or partly be one table.
また、以下の説明において、「プログラム」を主語として処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサによって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶部及び/又はインタフェース部などを用いながら行うため、処理の主語が、プロセッサ(或いは、そのプロセッサを有するコントローラのようなデバイス)とされてもよい。 In the following explanation, the processing may be described with the "program" as the subject, but since the program is executed by a processor to perform a predetermined process using a memory unit and/or an interface unit as appropriate, the subject of the processing may be the processor (or a device such as a controller having the processor).
プログラムは、計算機のような装置にインストールされてもよいし、例えば、プログラム配布サーバ又は計算機が読み取り可能な(例えば非一時的な)記録媒体にあってもよい。また、以下の説明において、2以上のプログラムが1つのプログラムとして実現されてもよいし、1つのプログラムが2以上のプログラムとして実現されてもよい。 The program may be installed on a device such as a computer, or may be, for example, on a program distribution server or on a computer-readable (e.g., non-transitory) recording medium. In the following description, two or more programs may be realized as one program, and one program may be realized as two or more programs.
また、以下の説明において、種々の対象の識別情報として、識別番号が使用されるが、識別番号以外の種類の識別情報(例えば、英字や符号を含んだ識別子)が採用されてもよい。 In addition, in the following description, identification numbers are used as identification information for various objects, but other types of identification information (e.g., identifiers including letters or codes) may also be used.
また、以下の説明において、同種の要素を区別しないで説明する場合には、参照符号(又は、参照符号のうちの共通符号)を使用し、同種の要素を区別して説明する場合は、要素の識別番号(又は参照符号)を使用することがある。 In the following description, when elements of the same type are described without distinction, reference signs (or common signs among reference signs) are used, and when elements of the same type are described with distinction, the identification numbers (or reference signs) of the elements are used.
また、以下の説明において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。 In addition, in the following explanation, the control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. All components may be interconnected.
本明細書において、「スペクトル画像」とは、物体からの反射光のうち特定の波長帯域(含む特定の波長)の反射光のみからなる画像を意味する。スペクトル画像は、一例として、後述する実施形態に示すように、物体(作物)からの反射光を、特定の波長帯域のみ通過させるフィルタ(好ましくは透過波長帯域が可変の)を通過させることで、特定の波長帯域の反射光のみをイメージセンサに結像させ、このイメージセンサから出力される撮像信号に基づいて生成される。あるいは、フィルタを介さずに物体からの反射光をイメージセンサに結像させ、このイメージセンサから出力される撮像信号を信号処理により特定の波長帯域のみの撮像信号に変換する(フィルタリングする)ことでも生成される。なお、同一の物体について特定の波長帯域の反射光のみからなるスペクトル画像を複数まとめた画像もスペクトル画像と称することがある。 In this specification, a "spectral image" refers to an image consisting of only reflected light of a specific wavelength band (including a specific wavelength) from an object. As an example, as shown in the embodiment described below, a spectral image is generated based on an image signal output from an image sensor by passing reflected light from an object (crop) through a filter (preferably with a variable transmission wavelength band) that passes only a specific wavelength band. Alternatively, the reflected light from an object is imaged on an image sensor without passing through a filter, and the image signal output from the image sensor is converted (filtered) into an image signal of only a specific wavelength band by signal processing. Note that an image of a collection of multiple spectral images consisting of only reflected light of a specific wavelength band from the same object may also be referred to as a spectral image.
また、本明細書において、「飛行体」とは、空中を飛行し、搭乗員なしに操縦しうる移動体(例えば、遠隔から無線で操縦し得るか、または自律的に操縦し得る航空機、ドローン、衛星、飛行船)を指す意味で用いる。 In addition, in this specification, the term "aircraft" refers to a moving object that flies through the air and can be controlled without a crew member (for example, an aircraft, drone, satellite, or airship that can be remotely controlled by radio or autonomously).
さらに、本明細書において、作物が「特定の状態」にあるとは、次の内容を包含するものである。
・作物が病気になっているかどうか、及び、どの病気になっているかどうか、どの病気になりそうか
・作物の生育状態(生育状態には収穫可能かどうかも含まれる)
・対象領域が森林であれば植生の状態、植生の分布
Furthermore, in this specification, a crop being in a "specific state" includes the following.
- Whether the crop is diseased, and what disease it has, or is likely to develop - The state of growth of the crop (including whether it is ready to be harvested)
- If the target area is forest, the state of vegetation and distribution of vegetation
そして、作物には農作物のみならず草木も含まれる。従って、作物が特定の状態にあるとは、農作物を生育している草木の状態(例えば、農作物が林檎であればこの林檎を生育している木の葉の状態など)も含まれる。 Crops include not only agricultural crops but also vegetation. Therefore, when a crop is in a particular state, it also includes the state of the vegetation on which the crop is growing (for example, if the crop is apples, the state of the leaves on the tree on which the apples are growing).
<実施形態>
<実施形態の概要>
実施形態に係るシステムでは、作物が栽培されている領域を含む地表面を第1のマルチスペクトルカメラにより撮像し、撮像して得られたスペクトル画像をオペレータが確認し、ある領域における特定の波長帯域におけるスペクトル画像の見え方の違い(これは、同一物体に対する特定の波長帯域における反射光とそれ以外の波長帯域における反射光との強弱に相当する)と、その領域における作物の特定の状態とをオペレータが関連付ける。この関連付けをライブラリとして保管しておく。次いで、観測対象の地域について同様に第2のマルチスペクトルカメラにより撮像してスペクトル画像を得る。そして、観測対象の地域を撮像したスペクトル画像を上述のライブラリに従って解析し、この地域において作物が特定の状態にある領域を特定する。
<Embodiment>
<Overview of the embodiment>
In the system according to the embodiment, the ground surface including the area where crops are grown is imaged by a first multispectral camera, and an operator checks the spectral image obtained by the image capture, and associates the difference in the appearance of the spectral image in a specific wavelength band in a certain area (which corresponds to the intensity of reflected light in a specific wavelength band and reflected light in other wavelength bands for the same object) with a specific state of the crops in that area. This association is stored as a library. Next, the area to be observed is similarly imaged by a second multispectral camera to obtain a spectral image. The spectral image of the area to be observed is then analyzed according to the above-mentioned library, and an area in this area where crops are in a specific state is identified.
第1のマルチスペクトルカメラ及び第2のマルチスペクトルカメラは、好ましくは移動体に搭載され、この移動体を地表面及び観測対象の地域を移動させることでスペクトル画像を取得する。移動体の例としては、飛行体であるドローン、衛星が好適な例として挙げられるが、第1及び第2のマルチスペクトルカメラを移動させてスペクトル画像を取得できる移動体であれば特段の限定はない。さらには、移動体が飛行体である必要はなく、第1、第2のスペクトルカメラが搭載された移動体が地表面を移動してもよい。例えば、第1、第2のスペクトルカメラを保持したオペレータが地表面を徒歩で移動する、第1、第2のスペクトルカメラを搭載した自動車が地表面を走行する等の手段によりスペクトル画像を取得してもよい。一例として、特許6342594号に開示された分光端末装置をスマートフォンにより実現したマルチスペクトルカメラを用いたような態様が挙げられる。 The first and second multispectral cameras are preferably mounted on a mobile object, and the spectral images are acquired by moving the mobile object over the ground surface and the area to be observed. Suitable examples of the mobile object include an airborne drone and a satellite, but there are no particular limitations as long as the mobile object can acquire spectral images by moving the first and second multispectral cameras. Furthermore, the mobile object does not have to be an airborne object, and the mobile object on which the first and second spectral cameras are mounted may move over the ground surface. For example, the spectral images may be acquired by a means such as an operator holding the first and second spectral cameras moving on foot over the ground surface, or a vehicle on which the first and second spectral cameras are mounted driving over the ground surface. One example is a mode in which a multispectral camera that realizes the spectroscopic terminal device disclosed in Japanese Patent No. 6342594 using a smartphone is used.
第1のマルチスペクトルカメラが搭載された移動体と第2のマルチスペクトルカメラが搭載された移動体とが同一である必要はない。後述する実施形態では、第1のマルチスペクトルカメラは衛星に搭載され、第2のマルチスペクトルカメラはドローンに搭載されているが、第1のマルチスペクトルカメラがドローンに搭載され、第2のマルチスペクトルカメラは衛星に搭載されていてもよい。さらには、第1、第2のマルチスペクトルカメラがいずれも衛星に搭載され、あるいは、第1、第2のマルチスペクトルカメラがいずれもドローンに搭載されていてもよい。さらには、上述したように、第1のマルチスペクトルカメラ及び第2のマルチスペクトルカメラの少なくとも一方が、地表面を移動する移動体に搭載されていてもよい。 The moving body on which the first multispectral camera is mounted and the moving body on which the second multispectral camera is mounted do not have to be the same. In the embodiment described below, the first multispectral camera is mounted on a satellite and the second multispectral camera is mounted on a drone, but the first multispectral camera may be mounted on a drone and the second multispectral camera may be mounted on a satellite. Furthermore, both the first and second multispectral cameras may be mounted on a satellite, or both the first and second multispectral cameras may be mounted on a drone. Furthermore, as described above, at least one of the first and second multispectral cameras may be mounted on a moving body moving on the ground surface.
第1のマルチスペクトルカメラ及び第2のマルチスペクトルカメラは、いずれも複数の波長帯域における地表面からの反射光を受光し、この反射光に基づいてスペクトル画像を生成するものである。好ましくは、第1のマルチスペクトルカメラは、液晶波長可変フィルタのような、撮像する波長を切替可能な部材を有し、第2のマルチスペクトルカメラよりも多数の波長についてのスペクトル画像を生成することができる。一方、第2のマルチスペクトルカメラは、特定の波長についてのスペクトル画像を生成することができる。このとき、特定の波長は、第2のマルチスペクトルカメラによる観測対象の地域を撮像している間は切替ができないことが好ましい。つまり、特定の波長は予め定めた波長である。当然、第1のマルチスペクトルカメラにより撮像可能なスペクトル画像の波長帯域の数と第2のマルチスペクトルカメラにより撮像可能なスペクトル画像の波長帯域の数の大小関係に特段の制限はない。 Both the first and second multispectral cameras receive light reflected from the earth's surface in multiple wavelength bands and generate spectral images based on the reflected light. Preferably, the first multispectral camera has a member capable of switching the wavelength to be imaged, such as a liquid crystal wavelength tunable filter, and can generate spectral images for a greater number of wavelengths than the second multispectral camera. On the other hand, the second multispectral camera can generate spectral images for a specific wavelength. In this case, it is preferable that the specific wavelength cannot be switched while the area to be observed by the second multispectral camera is being imaged. In other words, the specific wavelength is a predetermined wavelength. Naturally, there is no particular restriction on the magnitude relationship between the number of wavelength bands of the spectral images that can be imaged by the first multispectral camera and the number of wavelength bands of the spectral images that can be imaged by the second multispectral camera.
本明細書における「ライブラリ」とは、汎用性の高いデータセット及び/またはプログラムを指す。好ましくは、ライブラリは人工知能技術における教師データとして実現される。さらに好ましくは、本実施形態のシステムでは、教師データを用いて学習モデルを生成し、この学習モデルに基づいて作物が特定の状態にある領域を特定する。従って、以下の説明において、「ライブラリ」は主に教師データを指すものとして用いるが、教師データと学習モデルとを特段区別せずに「ライブラリ」と称することがある。なお、以下の説明において、学習モデルは既に学習されたモデル、つまり学習済みモデルも含むものとする。 In this specification, the term "library" refers to a highly versatile data set and/or program. Preferably, the library is realized as training data in artificial intelligence technology. More preferably, in the system of this embodiment, a learning model is generated using the training data, and an area where crops are in a specific state is identified based on this training model. Therefore, in the following description, the term "library" is used mainly to refer to training data, but may be referred to as "library" without making any particular distinction between training data and training models. Note that in the following description, training models also include models that have already been trained, i.e., trained models.
詳細は後述するが、ライブラリ作成時に、スペクトル画像が撮像された際の太陽高度を考慮する必要がある。これは、作物(特に作物の葉)に太陽が当たる角度により、作物からの反射光の波長分布が異なるので、太陽高度(太陽角度)がライブラリに与える影響を考慮する必要があるからである。しかし、第1のマルチスペクトルカメラで撮像されたスペクトル画像に基づいてライブラリを作成するに当たり、システムの運用当初は第1のマルチスペクトルカメラで撮像されたスペクトル画像のバリエーション(特に異なる太陽角度に基づくスペクトル画像のバリエーション)が不足し、ライブラリ作成の際に太陽角度を考慮したライブラリが作成しづらい可能性がある。 As will be described in more detail below, when creating a library, it is necessary to take into account the solar altitude at the time the spectral images were captured. This is because the wavelength distribution of light reflected from crops (especially crop leaves) differs depending on the angle at which the sun hits the crop, so it is necessary to consider the effect of the solar altitude (sun angle) on the library. However, when creating a library based on spectral images captured by the first multispectral camera, there may be a lack of variation in the spectral images captured by the first multispectral camera (especially the variation in spectral images based on different solar angles) at the beginning of operation of the system, making it difficult to create a library that takes the solar angle into account.
そこで、第1のマルチスペクトルカメラで撮像されたスペクトル画像を一定の太陽角度のものとし(一例として南中高度時のスペクトル画像)、一定の太陽角度のスペクトル画像に基づいてライブラリを作成する。次いで、第2のマルチスペクトルカメラでスペクトル画像を取得する際に、第1のマルチスペクトルカメラによるスペクトル画像を取得した際の太陽角度と同じ太陽角度でスペクトル画像を取得し、太陽角度の影響をできるだけ排除して作物が特定の状態にある領域を特定する作業を行うことができる。 Therefore, the spectral image captured by the first multispectral camera is taken at a certain solar angle (for example, a spectral image at noon), and a library is created based on the spectral image at the certain solar angle. Next, when acquiring a spectral image with the second multispectral camera, the spectral image is acquired at the same solar angle as when the spectral image was acquired by the first multispectral camera, and the influence of the solar angle can be eliminated as much as possible to identify the area where the crop is in a specific state.
この後、第1及び第2のマルチスペクトルカメラで取得したスペクトル画像のバリエーションを増加させ、つまり、様々な太陽角度におけるスペクトル画像を取得し、太陽角度がライブラリに与える影響を定式化することができる。 Then, the variation of the spectral images acquired by the first and second multispectral cameras can be increased, i.e., spectral images at various solar angles can be acquired, and the effect of the solar angle on the library can be formulated.
ライブラリ作成時、さらには作物が特定の状態にある領域を特定する作業において、広範囲の観測対象の領域についてライブラリを作成し、また、領域特定作業をするニーズが存在する。一方で、第1、第2のマルチスペクトルカメラにより撮像されるスペクトル画像は、それぞれのマルチスペクトルカメラの画角、及び、マルチスペクトルカメラを搭載した移動体と地表面からの高度によりその撮像範囲は所定のものになる。この場合、複数のスペクトル画像をつないで広範囲のスペクトル画像を生成することが好ましい。スペクトル画像をつなぐ手法は周知であり、一例として、スペクトル画像からオルソ画像を生成し、このオルソ画像をつなぐ手法が挙げられる。スペクトル画像をつなぐ手法は、第1のマルチスペクトルカメラ、第2のマルチスペクトルカメラのいずれから取得されたスペクトル画像に適用してもよい。 When creating a library, and also when identifying areas where crops are in a specific state, there is a need to create a library for a wide range of observation target areas and to perform area identification work. On the other hand, the spectral images captured by the first and second multispectral cameras have a predetermined imaging range depending on the angle of view of each multispectral camera and the altitude from the ground surface of the mobile body carrying the multispectral camera. In this case, it is preferable to generate a wide range of spectral images by linking multiple spectral images. Methods for linking spectral images are well known, and one example is a method of generating orthoimages from spectral images and linking these orthoimages. The method of linking spectral images may be applied to spectral images acquired from either the first multispectral camera or the second multispectral camera.
図1を参照して、実施形態である方法が適用されたシステムの概要について説明する。本実施形態のシステムでは、第1のマルチスペクトルカメラを衛星に搭載し、第2のマルチスペクトルカメラをドローンに搭載した例を中心に説明するが、第1及び第2のマルチスペクトルカメラが搭載される移動体及び第1及び第2のマルチスペクトルカメラの移動方法については実施形態の開示に制限されない。さらに、第1及び第2のマルチスペクトルカメラの構成(特に取得できるスペクトル画像の波長帯域の数)についても実施形態の開示に限定されない。 With reference to FIG. 1, an overview of a system to which a method according to an embodiment is applied will be described. In the system according to this embodiment, an example in which a first multispectral camera is mounted on a satellite and a second multispectral camera is mounted on a drone will be mainly described, but the moving body on which the first and second multispectral cameras are mounted and the method of moving the first and second multispectral cameras are not limited to the disclosure of the embodiment. Furthermore, the configuration of the first and second multispectral cameras (particularly the number of wavelength bands of the spectral images that can be acquired) is also not limited to the disclosure of the embodiment.
実施形態に係るシステム1では、ライブラリ作成のためのスペクトル画像を飛行体の一例である衛星2に搭載した第1のマルチスペクトルカメラにより生成し、観測対象の地域を飛行体の一例であるドローン3に搭載した第2のマルチスペクトルカメラにより撮像して、得られたスペクトル画像を作物が特定の状態にある領域を特定するために用いている。 In the system 1 according to the embodiment, spectral images for creating the library are generated by a first multispectral camera mounted on a satellite 2, which is an example of an aircraft, and the area to be observed is imaged by a second multispectral camera mounted on a drone 3, which is an example of an aircraft, and the obtained spectral images are used to identify areas where crops are in a particular state.
しかしながら、ライブラリ作成のためのスペクトル画像を撮像するための飛行体と領域特定のためのスペクトル画像を撮像するための飛行体とは同一であってもよいし、その種類には制限はない。但し、ライブラリ作成のためのスペクトル画像を衛星2により撮像することで、より広範囲の地表面からのスペクトル画像を能率良く入手できるメリットがある。一方、領域特定のためのスペクトル画像をドローン3により撮像することで、状態特定をすべき地域に絞ってドローン3を飛行させて簡便にスペクトル画像を入手でき、さらに、同一地域を多数回撮像する際のコストを低廉化できるメリットがある。 However, the aircraft for capturing the spectral images for creating the library and the aircraft for capturing the spectral images for identifying the area may be the same, and there are no restrictions on the type. However, capturing the spectral images for creating the library using a satellite 2 has the advantage of being able to efficiently obtain spectral images from a wider area of the earth's surface. On the other hand, capturing the spectral images for identifying the area using a drone 3 has the advantage of being able to easily obtain spectral images by flying the drone 3 only in the area where the condition needs to be identified, and also of being able to reduce the cost of capturing images of the same area multiple times.
また、詳細については後述するが、衛星2には、液晶波長可変フィルタ(LCTF:Liquid Crystal Tunable Filter)を用いた第1のマルチスペクトルカメラを搭載し、一方、ドローン3には、ライブラリ作成において作物が特定の状態にあることを明確に特定しうる複数の波長帯域の組合せによるスペクトル画像を撮像可能な第2のマルチスペクトルカメラ(好ましくは、特定の波長帯域の反射光のみを撮像可能なカメラを複数台搭載したマルチスペクトルカメラ)を搭載している。当然、複数の波長帯域における反射光に基づいて撮像可能なマルチスペクトルカメラであればその構成に限定はない。また、ドローン3にLTCFを用いた第1のマルチスペクトルカメラを搭載し、衛星2に複数の波長帯域の組合せによるスペクトル画像を撮像可能な第2のマルチスペクトルカメラを搭載してもよい。 Although details will be described later, the satellite 2 is equipped with a first multispectral camera using a liquid crystal tunable filter (LCTF), while the drone 3 is equipped with a second multispectral camera (preferably a multispectral camera equipped with multiple cameras that can capture only reflected light in specific wavelength bands) that can capture spectral images with a combination of multiple wavelength bands that can clearly identify that the crop is in a specific state in library creation. Naturally, there are no limitations on the configuration of the multispectral camera as long as it can capture images based on reflected light in multiple wavelength bands. Alternatively, the drone 3 may be equipped with a first multispectral camera using an LCTF, and the satellite 2 may be equipped with a second multispectral camera that can capture spectral images with a combination of multiple wavelength bands.
衛星2に搭載した第1のマルチスペクトルカメラは、液晶波長可変フィルタの作用により、可視域から近赤外域までの広い波長帯域における反射光のうち、特定の波長帯域における反射光を撮像可能である。地表面からの反射光を撮像するにあたって、本実施例のシステム1では、広い波長帯域を走査して、同一領域に対して多数の波長帯域における反射光に基づくスペクトル画像を撮像する。 The first multispectral camera mounted on satellite 2 can capture reflected light in a specific wavelength band among the reflected light in a wide wavelength band from the visible range to the near infrared range by the action of a liquid crystal wavelength tunable filter. In capturing reflected light from the Earth's surface, system 1 of this embodiment scans a wide wavelength band and captures a spectral image based on reflected light in multiple wavelength bands for the same area.
衛星2に搭載した第1のマルチスペクトルカメラにより撮像されたスペクトル画像は情報処理装置4に送信される。情報処理装置4のオペレータは、衛星2に搭載した第1のマルチスペクトルカメラにより同一領域を撮像したたスペクトル画像のうち、複数(好ましくは3波長帯域以上)のスペクトル画像を対比し、それぞれのスペクトル画像における濃淡のパターンから、作物が特定の状態にあることを示す濃淡のパターンを特定し、この濃淡のパターンと特定の状態を示す情報とを関連付ける。従って、情報処理装置4のオペレータは、上述した同一領域における地表面の作物の生育状態を把握し、この生育状態に基づいて、どの領域の作物がどのような特定の状態にあるかを事前に把握していることが前提となる。上述した関連付けはライブラリとして情報処理装置4のメモリ内に格納される。好ましくは、このライブラリは、人工知能技術における教師データとして実現される。さらに好ましくは、ライブラリ作成時に、衛星2により地表面を撮像した時刻から地表面に対する太陽の角度を取得または算出し、この太陽の角度も関連付けてライブラリを作成する。但し、既に説明したように、太陽角度の依存性についてはシステム1の運用当初を含めて必須ではない。 The spectral image captured by the first multispectral camera mounted on the satellite 2 is transmitted to the information processing device 4. The operator of the information processing device 4 compares multiple (preferably three or more wavelength bands) spectral images captured by the first multispectral camera mounted on the satellite 2 of the same area, identifies a shading pattern indicating that the crop is in a specific state from the shading pattern in each spectral image, and associates this shading pattern with information indicating the specific state. Therefore, it is assumed that the operator of the information processing device 4 understands the growth state of the crops on the ground surface in the same area described above, and has previously understood what specific state the crops in which area are in based on this growth state. The above-mentioned association is stored in the memory of the information processing device 4 as a library. Preferably, this library is realized as teaching data in artificial intelligence technology. More preferably, when creating the library, the angle of the sun with respect to the ground surface is obtained or calculated from the time when the ground surface is imaged by the satellite 2, and the library is created by associating this sun angle as well. However, as already explained, the dependence on the sun angle is not essential, even at the beginning of operation of System 1.
次いで、作物が特定の状態にあるか否かの判定対象となる観測対象の地域を、予め定めた飛行計画に基づいてドローン3を飛行させ、このドローン3に搭載された第2のマルチスペクトルカメラにより撮像する。上述したように、ドローン3に搭載された第2のマルチスペクトルカメラによる撮像範囲は比較的狭いので、好ましくは、同時に複数台のドローン3を飛行させて並列的に第2のマルチスペクトルカメラにより撮像することが好ましい。 Next, the drone 3 is flown in the observation area where it is to be determined whether the crops are in a specific state based on a predetermined flight plan, and images are taken with the second multispectral camera mounted on the drone 3. As described above, the imaging range of the second multispectral camera mounted on the drone 3 is relatively narrow, so it is preferable to fly multiple drones 3 at the same time and capture images in parallel with the second multispectral camera.
飛行計画は、情報処理装置4のオペレータが事前に作成することが好ましい。この際、オペレータは、観測対象の地域の地形を事前に把握し、作物が特定の状態にあることが予想される地域を重点的にドローン3により飛行させる飛行計画を作成することが好ましい。この際、情報処理装置4が、作物が特定の状態にあることが予想される地域を推奨する態様も可能である。作物が特定の状態にあることが予想される地域は、例えば、作物が湿度に影響される場合は川沿いの地域、霧が長時間発生することが予想される地域、さらには特定の高度の幅において作物が特定の状態にあることが予想される場合、この高度幅の地域などがある。 The flight plan is preferably created in advance by the operator of the information processing device 4. In this case, it is preferable for the operator to grasp the topography of the area to be observed in advance and create a flight plan that focuses the drone 3 on flying in areas where crops are expected to be in a specific state. In this case, it is also possible for the information processing device 4 to recommend areas where crops are expected to be in a specific state. Areas where crops are expected to be in a specific state include, for example, areas along rivers when crops are affected by humidity, areas where fog is expected to occur for long periods of time, and areas within a specific altitude range when crops are expected to be in a specific state within this altitude range.
本実施例のシステム1では、特定の状態であるか否かを顕著に把握可能な複数の波長帯域を事前に選択し、これら波長帯域のそれぞれの反射光を撮像可能なカメラを複数台(好ましくは3台以上、より好ましくは4台)用意し、これら複数台のカメラによりマルチスペクトルカメラを構成している。 In the system 1 of this embodiment, multiple wavelength bands that can clearly determine whether or not a specific state is present are selected in advance, and multiple cameras (preferably three or more, more preferably four) that can capture the reflected light of each of these wavelength bands are prepared, and a multispectral camera is formed from these multiple cameras.
このような第2のマルチスペクトルカメラにより観測対象の地域を撮像して得られたスペクトル画像を情報処理装置4に入力し、ライブラリと対比して、作物が特定の状態にある領域を特定する。図1においては、ハッチングで示された領域が、作物が特定の状態にある領域であるとして特定されている。この際、情報処理装置4は、ドローン3に搭載した第2のマルチスペクトルカメラにより撮像された個々のスペクトル画像をつなぎ合わせて1枚のスペクトル画像を生成し、このスペクトル画像を用いて作物が特定の状態にある領域を特定することが好ましい。これは、ドローン3は衛星2に比較して低空を飛行するため、観測対象となる地域が広範囲にわたる場合、1枚のスペクトル画像では観測対象の地域の全てを特定対象とすることが難しいからである。スペクトル画像をつなぎ合わせる意味は衛星2に搭載した第1のマルチスペクトルカメラから得られるスペクトル画像についても同様に当てはまるので、既に説明したように、第1のマルチスペクトルカメラから得られるスペクトル画像についても適宜つなぎ合わせることが好ましい。好ましくは、作物が特定の状態にある領域を特定する際に、スペクトル画像撮像時の地域の太陽の角度を取得、算出し、この太陽の角度を考慮して、作物が特定の状態にある領域を特定する。 The spectral image obtained by capturing an image of the observation target area using such a second multispectral camera is input to the information processing device 4, and compared with the library to identify the area where the crop is in a specific state. In FIG. 1, the hatched area is identified as the area where the crop is in a specific state. In this case, it is preferable that the information processing device 4 connects the individual spectral images captured by the second multispectral camera mounted on the drone 3 to generate a single spectral image, and uses this spectral image to identify the area where the crop is in a specific state. This is because the drone 3 flies at a lower altitude than the satellite 2, and when the observation target area is wide, it is difficult to identify the entire observation target area with a single spectral image. The meaning of connecting the spectral images is similarly applicable to the spectral images obtained from the first multispectral camera mounted on the satellite 2, so as already explained, it is preferable to appropriately connect the spectral images obtained from the first multispectral camera. Preferably, when identifying an area where the crop is in a particular state, the angle of the sun in the area at the time of capturing the spectral image is acquired and calculated, and the area where the crop is in a particular state is identified taking this angle of the sun into consideration.
<システム1の基本構成>
図2を参照して、実施形態である方法が適用されたシステム1の基本構成について説明する。
<Basic configuration of System 1>
The basic configuration of a system 1 to which the method according to the embodiment is applied will be described with reference to FIG.
本実施形態のシステム1は、ネットワークNを介して接続された情報処理装置10及びドローン20、衛星30を有する。情報処理装置10のハードウェア構成を図11に、ドローン20のハードウェア構成を図5に、衛星30のハードウェア構成を図8に示す。これらドローン20及び衛星30は情報処理装置を搭載している。 The system 1 of this embodiment has an information processing device 10, a drone 20, and a satellite 30, which are connected via a network N. The hardware configuration of the information processing device 10 is shown in FIG. 11, the hardware configuration of the drone 20 in FIG. 5, and the hardware configuration of the satellite 30 in FIG. 8. The drone 20 and the satellite 30 are equipped with an information processing device.
情報処理装置は演算装置と記憶装置とを備えたコンピュータにより構成されている。コンピュータの基本ハードウェア構成および、当該ハードウェア構成により実現されるコンピュータの基本機能構成は後述する。 The information processing device is composed of a computer equipped with an arithmetic unit and a storage device. The basic hardware configuration of the computer and the basic functional configuration of the computer realized by the hardware configuration are described below.
ネットワークNは、インターネット、LAN、無線基地局等によって構築される各種移動通信システム等で構成される。例えば、ネットワークには、3G、4G、5G移動通信システム、LTE(Long Term Evolution)、所定のアクセスポイントによってインターネットに接続可能な無線ネットワーク(例えばWi-Fi(登録商標))等が含まれる。無線で接続する場合、通信プロトコルとして例えば、Z-Wave(登録商標)、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標)等が含まれる。有線で接続する場合は、ネットワークには、USB(Universal Serial Bus)ケーブル等により直接接続するものも含む。 The network N is composed of the Internet, LAN, various mobile communication systems constructed by wireless base stations, etc. For example, the network includes 3G, 4G, 5G mobile communication systems, LTE (Long Term Evolution), wireless networks that can connect to the Internet via a specified access point (e.g., Wi-Fi (registered trademark)), etc. In the case of a wireless connection, communication protocols include, for example, Z-Wave (registered trademark), ZigBee (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), etc. In the case of a wired connection, the network also includes those directly connected by a USB (Universal Serial Bus) cable, etc.
情報処理装置10は、衛星30が撮像したスペクトル画像を受け入れ、このスペクトル画像に基づいてライブラリを作成する。そして、情報処理装置10は、ドローン20が撮像したスペクトル画像を受け入れ、このスペクトル画像及びライブラリに基づいて、観測対象の地域において作物が特定の状態にある領域を特定する。 The information processing device 10 accepts the spectral images captured by the satellite 30 and creates a library based on the spectral images. The information processing device 10 then accepts the spectral images captured by the drone 20 and identifies areas in the observation area where crops are in a particular state based on the spectral images and the library.
以下、各装置の構成およびその動作を説明する。 The configuration and operation of each device are explained below.
<ドローン20のハードウェア構成>
本実施形態のドローン20は、静止飛行可能に構成されており、図3及び図4に示すように、スペクトルカメラ制御装置21と、このスペクトルカメラ制御装置21により制御されるスペクトルカメラ22とを有するスペクトルカメラ制御システム23を搭載している。以下、各構成について詳細に説明する。
<Hardware configuration of drone 20>
The drone 20 of this embodiment is configured to be capable of stationary flight, and is equipped with a spectral camera control system 23 having a spectral camera control device 21 and a spectral camera 22 controlled by the spectral camera control device 21, as shown in Figures 3 and 4. Each component will be described in detail below.
ドローン20は、空中で静止飛行する機能、いわゆるホバリング機能を有する飛行体であり、本実施形態では、複数枚の回転翼を有するマルチコプタ型のドローンである。また、本実施形態のドローン20は、予め指定された飛行経路を自律飛行する機能および通信装置等からの遠隔操作によって飛行する機能を有している。さらに、ドローン20は、図3及び図4において図示しないが、飛行中の自機の位置(緯度・経度)および高度を検出するためのGPS(Global Positioning System)受信機と、飛行中の自機の姿勢を検出する姿勢センサとを有している。 The drone 20 is an aircraft with a function of flying stationary in the air, a so-called hovering function, and in this embodiment, it is a multicopter type drone with multiple rotors. The drone 20 in this embodiment also has a function of flying autonomously along a pre-specified flight path and a function of flying by remote control from a communication device or the like. Furthermore, although not shown in Figures 3 and 4, the drone 20 has a GPS (Global Positioning System) receiver for detecting the position (latitude and longitude) and altitude of the drone during flight, and an attitude sensor for detecting the attitude of the drone during flight.
ドローン20は、図5に示すように、スペクトルカメラ制御装置21と、このスペクトルカメラ制御装置21により制御される第2のマルチスペクトルカメラであるスペクトルカメラ22とを有するスペクトルカメラ制御システム23を搭載している。 As shown in FIG. 5, the drone 20 is equipped with a spectral camera control system 23 having a spectral camera control device 21 and a spectral camera 22, which is a second multispectral camera controlled by the spectral camera control device 21.
スペクトルカメラ制御システム23は、図5に示すように、主として、スペクトルカメラ22と、このスペクトルカメラ22の姿勢および位置の情報を検出する姿勢位置検出器24と、スペクトルカメラ22を制御するスペクトルカメラ制御装置21と、これら各機器に電力を供給するバッテリ25とを有する。 As shown in FIG. 5, the spectral camera control system 23 mainly includes a spectral camera 22, an attitude position detector 24 that detects the attitude and position information of the spectral camera 22, a spectral camera control device 21 that controls the spectral camera 22, and a battery 25 that supplies power to each of these devices.
スペクトルカメラ22は、図5に示すように、ドローン20が静止飛行中に、地表面が撮像対象となるように鉛直下方に向けてドローン20に搭載されている。 As shown in FIG. 5, the spectral camera 22 is mounted on the drone 20 and faces vertically downward so that the ground surface is the subject of imaging while the drone 20 is in stationary flight.
本実施形態のドローン20に搭載されているスペクトルカメラ22は、後述するライブラリ生成の結果、作物が特定の状態にあることを検出することが可能な複数の波長帯域の組合せのそれぞれに対応した波長帯域の反射光が検出可能なイメージセンサを有する。詳しくは、スペクトルカメラ22は、イメージセンサと複数の波長帯域の光のみ通過可能な複数のフィルタを有し、スペクトルカメラ22による地表面撮像時に、複数のフィルタを適宜切り替えて(差し替えて)、個々の波長帯域の反射光のみイメージセンサに到達させ、フィルタの切替を連続的に行うことで、複数の波長帯域の組合せのそれぞれに対応した波長帯域の反射光に基づく撮像結果を得る。 The spectral camera 22 mounted on the drone 20 of this embodiment has an image sensor capable of detecting reflected light in wavelength bands corresponding to each of the combinations of multiple wavelength bands that can detect that the crop is in a specific state as a result of library generation described below. In detail, the spectral camera 22 has an image sensor and multiple filters that can pass only light in multiple wavelength bands, and when the spectral camera 22 captures an image of the ground surface, the multiple filters are appropriately switched (replaced) to allow only reflected light in each wavelength band to reach the image sensor, and the filters are switched continuously to obtain an imaging result based on reflected light in a wavelength band corresponding to each of the combinations of multiple wavelength bands.
この際、ドローン20による観測対象の地域を撮像するに先立って、作物がどの特定の状態にあるかを検出するかを予め決定し、決定結果に基づいて定められたフィルタの組合せからなるスペクトルカメラ22がドローン20に搭載される。但し、単一の波長帯域の光のみ撮像可能なカメラを複数台搭載し、これら複数台のカメラによりスペクトルカメラ22を構成してもよい。このように、スペクトルカメラ22は、予め定めた特定の波長帯域の反射光に基づくスペクトル画像2104を生成するものであり、ドローン20による観測対象の地域を撮像している間において波長帯域の切替を行わない構成である。なお、上述の記載は、スペクトルカメラ22が、衛星30に搭載されるスペクトルカメラ32と同様に、複数の波長帯域を任意に切替可能な構成であることを排除する趣旨ではない。 In this case, before the drone 20 captures an image of the area to be observed, it is determined in advance which specific state the crops are to be detected in, and the spectral camera 22 consisting of a combination of filters determined based on the determination result is mounted on the drone 20. However, the spectral camera 22 may be configured by mounting multiple cameras capable of capturing images of only light of a single wavelength band. In this way, the spectral camera 22 generates a spectral image 2104 based on reflected light of a specific predetermined wavelength band, and is configured not to switch wavelength bands while the drone 20 is capturing an image of the area to be observed. Note that the above description is not intended to exclude the spectral camera 22 being configured to be able to arbitrarily switch between multiple wavelength bands, similar to the spectral camera 32 mounted on the satellite 30.
イメージセンサは、スナップショット方式でスペクトル画像を撮像するものである。本実施形態において、イメージセンサ222は、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等の視野内を同じタイミングで撮像可能な二次元イメージセンサからなる。また、イメージセンサ222は、スペクトルカメラ制御装置21から送信される撮像指令信号に基づいて撮像を実行するようになっている。 The image sensor captures a spectral image using a snapshot method. In this embodiment, the image sensor 222 is a two-dimensional image sensor that can capture images within the field of view at the same time, such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor. The image sensor 222 also performs imaging based on an imaging command signal transmitted from the spectral camera control device 21.
姿勢位置検出器24は、スペクトルカメラ22の姿勢および位置の状態を検出する機器である。本実施形態における姿勢位置検出器24は、スペクトルカメラ22の位置情報および高度情報を検出するGPS受信機240と、前記スペクトルカメラ22の姿勢情報を検出する姿勢センサ241とを有する。 The attitude position detector 24 is a device that detects the attitude and position state of the spectral camera 22. In this embodiment, the attitude position detector 24 has a GPS receiver 240 that detects the position information and altitude information of the spectral camera 22, and an attitude sensor 241 that detects the attitude information of the spectral camera 22.
GPS受信機240は、複数の人工衛星の位置を捕捉することで現在の位置情報および高度情報を取得するものである。本実施形態におけるGPS受信機240は、位置情報として経度情報および緯度情報を取得するとともに、高度情報として標高の情報を取得するようになっている。なお、位置情報および高度情報は、GPS受信機240により取得するものに限定されるものではなく、他の方法により取得してもよい。例えば、基準点を定めレーザー光や音響の反射を用いた距離計測器等によって前記基準点からの距離や高度情報として取得してもよい。 The GPS receiver 240 acquires current position information and altitude information by capturing the positions of multiple artificial satellites. In this embodiment, the GPS receiver 240 acquires longitude information and latitude information as position information, and altitude information as altitude information. Note that the position information and altitude information are not limited to those acquired by the GPS receiver 240, and may be acquired by other methods. For example, a reference point may be set and distance and altitude information from the reference point may be acquired by a distance measuring device using laser light or acoustic reflection.
姿勢センサ241は、スペクトルカメラ22の傾斜角度、角速度および加速度の姿勢情報を検出するものである。本実施形態における姿勢センサ241は、図示しないが、ジャイロ特性を利用したジャイロセンサと加速度センサとから構成され、姿勢情報として傾斜角度、角速度および3軸方向の加速度を取得するようになっている。 The attitude sensor 241 detects attitude information of the tilt angle, angular velocity, and acceleration of the spectral camera 22. Although not shown, the attitude sensor 241 in this embodiment is composed of a gyro sensor that utilizes gyro characteristics and an acceleration sensor, and is configured to obtain the tilt angle, angular velocity, and acceleration in three axial directions as attitude information.
なお、本実施形態では、スペクトルカメラ制御システム23として備えられている姿勢位置検出器24から位置情報および姿勢情報を取得しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、ドローン20が既に備えているGPS受信機および姿勢センサから位置情報および姿勢情報を取得するようにしてもよい。 In this embodiment, the position information and attitude information are acquired from the attitude position detector 24 provided as the spectral camera control system 23, but this configuration is not limited to this. For example, the position information and attitude information may be acquired from a GPS receiver and attitude sensor that the drone 20 already has.
<スペクトルカメラ制御装置21の機能構成>
ドローン20のスペクトルカメラ制御装置21が実現する機能構成を図6に示す。スペクトルカメラ制御装置21は、記憶部210、制御部211、通信部212を備える。通信部212はスペクトルカメラ制御装置21が有する図略の通信IFにより構成され、記憶部210はスペクトルカメラ制御装置21の図略の主記憶装置及び補助記憶装置により構成され、制御部211は主にスペクトルカメラ制御装置21の図略のプロセッサにより構成される。
<Functional configuration of the spectrum camera control device 21>
6 shows the functional configuration realized by the spectral camera control device 21 of the drone 20. The spectral camera control device 21 includes a storage unit 210, a control unit 211, and a communication unit 212. The communication unit 212 is configured by a communication IF (not shown) of the spectral camera control device 21, the storage unit 210 is configured by a main storage device and an auxiliary storage device (not shown) of the spectral camera control device 21, and the control unit 211 is mainly configured by a processor (not shown) of the spectral camera control device 21.
通信部212は、図略のネットワークNを介して情報処理装置10等との間での通信を行う。 The communication unit 212 communicates with the information processing device 10 etc. via the network N (not shown).
<スペクトルカメラ制御装置21の記憶部210の構成>
スペクトルカメラ制御装置21の記憶部210は、飛行計画DB(DataBase)2101、第2撮像条件DB2102、画像DB2103及びスペクトル画像2104を有する。
<Configuration of the storage unit 210 of the spectral camera control device 21>
The memory unit 210 of the spectroscopic camera control device 21 has a flight plan DB (DataBase) 2101 , a second imaging condition DB 2102 , an image DB 2103 , and a spectroscopic image 2104 .
これら飛行計画DB2101等のうち、スペクトル画像2104を除くものは全てデータベースである。ここに言うデータベースは、リレーショナルデータベースを指し、行と列によって構造的に規定された表形式のテーブルと呼ばれるデータ集合を、互いに関連づけて管理するためのものである。データベースでは、表をテーブル、表の列をカラム、表の行をレコードと呼ぶ。リレーショナルデータベースでは、テーブル同士の関係を設定し、関連づけることができる。 Of these flight plan DB 2101 etc., all except for the spectral image 2104 are databases. The database referred to here refers to a relational database, which is used to manage and correlate data sets called tables in a tabular format that are structurally defined by rows and columns. In a database, a table is called a table, a column in a table is called a column, and a row in a table is called a record. In a relational database, relationships between tables can be set and associated.
通常、各テーブルにはレコードを一意に特定するための主キーとなるカラムが設定されるが、カラムへの主キーの設定は必須ではない。制御部211は、各種プログラムに従ってプロセッサに、記憶部210に記憶された特定のテーブルにレコードを追加、削除、更新を実行させることができる。 Typically, each table has a column set as a primary key to uniquely identify a record, but setting a primary key to a column is not essential. The control unit 211 can cause the processor to add, delete, and update records in specific tables stored in the storage unit 210 according to various programs.
飛行計画DB2101は、ドローン20を空中で飛行させる際に、所定経路に従ってこのドローン20を飛行させるための飛行計画が格納されたデータベースであり、第2撮像条件DB2102は、ドローン20に搭載したスペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像する際の条件に関するデータベースであり、画像DB2103は、第2撮像条件DB2102に従ってスペクトルカメラ22が撮像した結果得られたスペクトル画像2104を管理するためのデータベースであり、スペクトル画像2104は、第2撮像条件DB2102に従ってスペクトルカメラ22が撮像した結果得られたスペクトル画像である。飛行計画DB2101、第2撮像条件DB2102及び画像DB2103の詳細については後述する。
<スペクトルカメラ制御装置21の制御部211の構成>
The flight plan DB 2101 is a database in which a flight plan for flying the drone 20 along a predetermined route when flying the drone 20 in the air is stored, the second imaging condition DB 2102 is a database related to conditions when imaging an observation target area by the spectral camera 22 mounted on the drone 20, and the image DB 2103 is a database for managing a spectral image 2104 obtained as a result of imaging by the spectral camera 22 according to the second imaging condition DB 2102, and the spectral image 2104 is a spectral image obtained as a result of imaging by the spectral camera 22 according to the second imaging condition DB 2102. Details of the flight plan DB 2101, the second imaging condition DB 2102, and the image DB 2103 will be described later.
<Configuration of the control unit 211 of the spectral camera control device 21>
スペクトルカメラ制御装置21の制御部211は、受信制御部2110、送信制御部2111、飛行制御部2112、姿勢位置情報取得部2113、及び撮像制御部2114を備える。制御部211は、記憶部210に記憶されたアプリケーションプログラム2100を実行することにより、これら受信制御部2110等の機能ユニットが実現される。 The control unit 211 of the spectral camera control device 21 includes a reception control unit 2110, a transmission control unit 2111, a flight control unit 2112, an attitude position information acquisition unit 2113, and an imaging control unit 2114. The control unit 211 executes an application program 2100 stored in the memory unit 210 to realize the functional units such as the reception control unit 2110.
受信制御部2110は、スペクトルカメラ制御装置21が外部の装置から通信プロトコルに従って信号を受信する処理を制御する。 The reception control unit 2110 controls the process in which the spectral camera control device 21 receives signals from external devices according to a communication protocol.
送信制御部2111は、スペクトルカメラ制御装置21が外部の装置に対し通信プロトコルに従って信号を送信する処理を制御する。 The transmission control unit 2111 controls the process in which the spectral camera control device 21 transmits signals to external devices according to a communication protocol.
飛行制御部2112は、飛行計画DB2101により指定された目標地点の地理的情報及び姿勢位置情報取得部2113が取得した姿勢位置情報に基づいて、この飛行計画DB2101により指定された目標地点に向けてドローン20の飛行を制御する。 The flight control unit 2112 controls the flight of the drone 20 toward the target point specified by the flight plan DB 2101 based on the geographical information of the target point specified by the flight plan DB 2101 and the attitude position information acquired by the attitude position information acquisition unit 2113.
姿勢位置情報取得部2113は、姿勢位置検出器24が検出したドローン20の位置情報、高度情報及び姿勢情報を取得し、取得結果を飛行制御部2112や撮像制御部2114に提供する。 The attitude position information acquisition unit 2113 acquires the position information, altitude information, and attitude information of the drone 20 detected by the attitude position detector 24, and provides the acquired results to the flight control unit 2112 and the imaging control unit 2114.
撮像制御部2114は、第2撮像条件DB2102を参照し、第2撮像条件DB2102により指定された撮像位置においてスペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像し、撮像されたスペクトル画像2104を記憶部210に格納するとともに、スペクトル画像2104を撮像した際の条件等を画像DB2103に格納する。 The imaging control unit 2114 refers to the second imaging condition DB 2102, captures an image of the observation target area using the spectral camera 22 at the imaging position specified by the second imaging condition DB 2102, stores the captured spectral image 2104 in the memory unit 210, and stores the conditions under which the spectral image 2104 was captured in the image DB 2103.
図7に、本実施形態のドローン20により観測対象の地域を撮像してスペクトル画像を取得する状態を概念的に示す。スペクトルカメラ22による一度の撮像領域は、一例として一辺が150m程度の矩形(正方形)領域であり、この時のドローン20の高度は150m程度である。 Figure 7 conceptually illustrates the state in which the drone 20 of this embodiment captures an image of an observation target area to obtain a spectral image. The area captured by the spectral camera 22 at one time is, for example, a rectangular (square) area with each side measuring approximately 150 m, and the altitude of the drone 20 at this time is approximately 150 m.
<衛星30のハードウェア構成>
本実施形態の衛星30は、地球の上空に設けられた周回軌道上を略一定の速度で周回する。衛星30は、図8に示すように、スペクトルカメラ制御装置31と、このスペクトルカメラ制御装置31により制御される第1のマルチスペクトルカメラであるスペクトルカメラ32とを有するスペクトルカメラ制御システム33を搭載している。これらスペクトルカメラ制御装置31、スペクトルカメラ32及びスペクトルカメラ制御システム33の構成はドローン20のスペクトルカメラ制御装置21、スペクトルカメラ22及びスペクトルカメラ制御システム23と類似している。従って、略同一の構成については説明を省略し、主な相違点に絞って説明を行う。
<Hardware configuration of satellite 30>
The satellite 30 of this embodiment revolves around the earth at a substantially constant speed on an orbit above the earth. As shown in FIG. 8, the satellite 30 is equipped with a spectral camera control system 33 having a spectral camera control device 31 and a spectral camera 32, which is a first multispectral camera controlled by the spectral camera control device 31. The configurations of the spectral camera control device 31, the spectral camera 32, and the spectral camera control system 33 are similar to those of the spectral camera control device 21, the spectral camera 22, and the spectral camera control system 23 of the drone 20. Therefore, the description of the substantially identical configurations will be omitted, and the description will be focused on the main differences.
スペクトルカメラ制御システム33は、主として、液晶波長可変フィルタ34を備えたスペクトルカメラ32と、このスペクトルカメラ32の姿勢および位置の情報を検出する姿勢位置検出器35と、前記スペクトルカメラ32の液晶波長可変フィルタ34を制御する液晶波長可変フィルタ制御回路36と、前記スペクトルカメラ32を制御するスペクトルカメラ制御装置31と、これら各機器に電力を供給するバッテリ37とを有する。 The spectral camera control system 33 mainly comprises a spectral camera 32 equipped with a liquid crystal tunable filter 34, an attitude position detector 35 that detects information on the attitude and position of the spectral camera 32, a liquid crystal tunable filter control circuit 36 that controls the liquid crystal tunable filter 34 of the spectral camera 32, a spectral camera control device 31 that controls the spectral camera 32, and a battery 37 that supplies power to each of these devices.
スペクトルカメラ32は、スナップショット方式でスペクトル画像を撮像するためのものであり、主に、レンズ群320と、偏光を非偏光にするための偏光解消板321と、透過波長を任意に選択できる液晶波長可変フィルタ34と、二次元のスペクトル画像を撮像するイメージセンサ322とを有している。 The spectral camera 32 is used to capture spectral images using a snapshot method, and mainly comprises a lens group 320, a depolarizer 321 for converting polarized light to unpolarized light, a liquid crystal wavelength-variable filter 34 that can select any transmission wavelength, and an image sensor 322 for capturing two-dimensional spectral images.
レンズ群320は、光の屈折を利用して撮像対象からの光を液晶波長可変フィルタ34に透過させるとともに、透過後の光をイメージセンサ322に集光させるものである。本実施形態におけるレンズ群320は、撮像対象の光を集光して液晶波長可変フィルタ34に入光させる入光レンズ320aと、前記液晶波長可変フィルタ34を透過後の透過波長のみの光をイメージセンサ322に集光する集光レンズ320bとによって構成されている。なお、各レンズの種類や枚数は特に限定されるものではなく、スペクトルカメラ32の性能等に応じて適宜選択してよい。 The lens group 320 utilizes the refraction of light to transmit light from the image subject through the liquid crystal wavelength tunable filter 34 and to focus the transmitted light on the image sensor 322. In this embodiment, the lens group 320 is composed of an entrance lens 320a that focuses the light from the image subject and causes it to enter the liquid crystal wavelength tunable filter 34, and a focusing lens 320b that focuses only the light of the transmitted wavelength after passing through the liquid crystal wavelength tunable filter 34 on the image sensor 322. The type and number of lenses are not particularly limited and may be selected appropriately depending on the performance of the spectral camera 32, etc.
偏光解消板321は、偏光を解消して非偏光にするためのものである。本実施形態において、偏光解消板321は、液晶波長可変フィルタ34の入光側に設けられ、液晶波長可変フィルタ34を透過する前の光の偏光を解消し、偏光特性を軽減するようになっている。 The depolarizer 321 is used to eliminate polarization and make the light non-polarized. In this embodiment, the depolarizer 321 is provided on the light-entering side of the liquid crystal tunable filter 34, and is designed to eliminate the polarization of the light before it passes through the liquid crystal tunable filter 34, thereby reducing the polarization characteristics.
液晶波長可変フィルタ34は、予め定めた波長範囲内から透過波長を任意に選択できる光学フィルタである。液晶波長可変フィルタ34は、図示しないが、板状の液晶素子と板状の偏光素子とを交互に複数枚重ね合わせた構成を有している。各液晶素子は、液晶波長可変フィルタ制御回路36から供給される印加電圧によって配向状態が独立に制御される。このため、液晶波長可変フィルタ34は、前記液晶素子の配向状態と前記偏光素子との組み合わせにより、任意の波長の光を透過させられるようになっている。 The liquid crystal tunable filter 34 is an optical filter that can select any transmission wavelength from within a predetermined wavelength range. Although not shown, the liquid crystal tunable filter 34 is configured by stacking multiple plate-shaped liquid crystal elements and plate-shaped polarizing elements alternately. The orientation state of each liquid crystal element is independently controlled by the applied voltage supplied from the liquid crystal tunable filter control circuit 36. Therefore, the liquid crystal tunable filter 34 is capable of transmitting light of any wavelength by combining the orientation state of the liquid crystal elements with the polarizing elements.
なお、本実施形態において、液晶波長可変フィルタ34の透過波長の幅は、約20nm以下であり、透過中心波長を1nmごとに設定でき、波長切り換え時間は10ms~数100ms程度である。 In this embodiment, the transmission wavelength width of the liquid crystal wavelength tunable filter 34 is approximately 20 nm or less, the transmission center wavelength can be set in 1 nm increments, and the wavelength switching time is approximately 10 ms to several hundreds of ms.
イメージセンサ322は、スナップショット方式でスペクトル画像を撮像するものである。本実施形態において、イメージセンサ322は、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等の視野内を同じタイミングで撮像可能な二次元イメージセンサからなる。また、イメージセンサ322は、スペクトルカメラ制御装置31から送信される撮像指令信号に基づいて撮像を実行するようになっている。 The image sensor 322 captures a spectral image using a snapshot method. In this embodiment, the image sensor 322 is a two-dimensional image sensor that can capture images within the field of view at the same time, such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor. The image sensor 322 also performs imaging based on an imaging command signal transmitted from the spectral camera control device 31.
液晶波長可変フィルタ制御回路36は、液晶波長可変フィルタ34を制御するものである。本実施形態において、液晶波長可変フィルタ制御回路36は、スペクトルカメラ制御装置31から送信される波長特定信号を受信すると、当該波長特定信号に応じた印加電圧を液晶波長可変フィルタ34の液晶素子に供給するようになっている。また、波長特定信号には、液晶波長可変フィルタ34により透過させる透過波長の情報が含まれており、液晶波長可変フィルタ制御回路36では、前記透過波長の情報に基づいてどの液晶素子に印加電圧を供給するかを判別し、特定された液晶素子に印加電圧を供給するようになっている。 The liquid crystal tunable filter control circuit 36 controls the liquid crystal tunable filter 34. In this embodiment, when the liquid crystal tunable filter control circuit 36 receives a wavelength-specific signal transmitted from the spectral camera control device 31, it supplies an applied voltage corresponding to the wavelength-specific signal to the liquid crystal element of the liquid crystal tunable filter 34. The wavelength-specific signal also includes information on the transmission wavelength to be transmitted by the liquid crystal tunable filter 34, and the liquid crystal tunable filter control circuit 36 determines which liquid crystal element to supply the applied voltage to based on the information on the transmission wavelength, and supplies the applied voltage to the identified liquid crystal element.
なお、本実施形態における液晶波長可変フィルタ制御回路36は、スペクトルカメラ制御装置31等の他の構成から独立して構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、スペクトルカメラ制御装置31またはスペクトルカメラ32が備えていてもよい。 In this embodiment, the liquid crystal wavelength tunable filter control circuit 36 is configured independently from other components such as the spectral camera control device 31, but is not limited to this and may be provided in, for example, the spectral camera control device 31 or the spectral camera 32.
<スペクトルカメラ制御装置31の機能構成>
衛星30のスペクトルカメラ制御装置31が実現する機能構成を図9に示す。スペクトルカメラ制御装置31は、記憶部310、制御部311、通信部312を備える。通信部312はスペクトルカメラ制御装置31が有する図略の通信IFにより構成され、記憶部310はスペクトルカメラ制御装置31の図略の主記憶装置及び補助記憶装置により構成され、制御部311は主にスペクトルカメラ制御装置31の図略のプロセッサにより構成される。
<Functional configuration of the spectrum camera control device 31>
9 shows the functional configuration realized by the spectral camera control device 31 of the satellite 30. The spectral camera control device 31 includes a storage unit 310, a control unit 311, and a communication unit 312. The communication unit 312 is configured by a communication IF (not shown) of the spectral camera control device 31, the storage unit 310 is configured by a main storage device and an auxiliary storage device (not shown) of the spectral camera control device 31, and the control unit 311 is mainly configured by a processor (not shown) of the spectral camera control device 31.
通信部312は、図略のネットワークNを介して情報処理装置10等との間での通信を行う。 The communication unit 312 communicates with the information processing device 10 etc. via the network N (not shown).
<スペクトルカメラ制御装置31の記憶部310の構成>
スペクトルカメラ制御装置31の記憶部310は、第1撮像条件DB(DataBase)3101、画像DB3102及びスペクトル画像3103を有する。
<Configuration of the storage unit 310 of the spectroscopic camera control device 31>
The storage unit 310 of the spectroscopic camera control device 31 includes a first imaging condition DB (DataBase) 3101 , an image DB 3102 , and a spectroscopic image 3103 .
これら第1撮像条件DB3101等のうち、スペクトル画像3103を除くものは全てデータベースである。ここに言うデータベースは、リレーショナルデータベースを指し、行と列によって構造的に規定された表形式のテーブルと呼ばれるデータ集合を、互いに関連づけて管理するためのものである。データベースでは、表をテーブル、表の列をカラム、表の行をレコードと呼ぶ。リレーショナルデータベースでは、テーブル同士の関係を設定し、関連づけることができる。 Of these first imaging condition DB 3101 etc., all except for the spectral image 3103 are databases. The database referred to here refers to a relational database, which is used to manage data sets called tables in a tabular format structurally defined by rows and columns in association with each other. In a database, a table is called a table, a column in a table is called a column, and a row in a table is called a record. In a relational database, relationships between tables can be set and associated.
通常、各テーブルにはレコードを一意に特定するための主キーとなるカラムが設定されるが、カラムへの主キーの設定は必須ではない。制御部311は、各種プログラムに従ってプロセッサに、記憶部310に記憶された特定のテーブルにレコードを追加、削除、更新を実行させることができる。 Typically, each table has a column set as a primary key to uniquely identify a record, but setting a primary key to a column is not essential. The control unit 311 can cause the processor to add, delete, or update records in a specific table stored in the storage unit 310 according to various programs.
第1撮像条件DB3101は、衛星30に搭載したスペクトルカメラ32により地表面を撮像する際の条件に関するデータベースであり、画像DB3102は、第1撮像条件DB3101に従ってスペクトルカメラ32が撮像した結果得られたスペクトル画像を管理するためのデータベースであり、スペクトル画像3103は、第1撮像条件DB3101に従ってスペクトルカメラ32が撮像した結果得られたスペクトル画像である。第1撮像条件DB3101及び画像DB3102の詳細については後述する。
<スペクトルカメラ制御装置31の制御部311の構成>
The first imaging condition DB 3101 is a database relating to conditions for imaging the earth's surface by the spectral camera 32 mounted on the satellite 30, the image DB 3102 is a database for managing spectral images obtained as a result of imaging by the spectral camera 32 according to the first imaging condition DB 3101, and the spectral images 3103 are spectral images obtained as a result of imaging by the spectral camera 32 according to the first imaging condition DB 3101. Details of the first imaging condition DB 3101 and the image DB 3102 will be described later.
<Configuration of the control unit 311 of the spectral camera control device 31>
スペクトルカメラ制御装置31の制御部311は、受信制御部3110、送信制御部3111、撮像判定部3112、姿勢位置情報取得部3113、撮像制御部3114及び波長設定部3115を備える。制御部311は、記憶部310に記憶されたアプリケーションプログラム3100を実行することにより、これら受信制御部3110等の機能ユニットが実現される。 The control unit 311 of the spectral camera control device 31 includes a reception control unit 3110, a transmission control unit 3111, an image capture determination unit 3112, an attitude position information acquisition unit 3113, an image capture control unit 3114, and a wavelength setting unit 3115. The control unit 311 executes an application program 3100 stored in the memory unit 310 to realize the functional units such as the reception control unit 3110.
受信制御部3110は、スペクトルカメラ制御装置31が外部の装置から通信プロトコルに従って信号を受信する処理を制御する。 The reception control unit 3110 controls the process in which the spectral camera control device 31 receives signals from external devices according to a communication protocol.
送信制御部3111は、スペクトルカメラ制御装置31が外部の装置に対し通信プロトコルに従って信号を送信する処理を制御する。 The transmission control unit 3111 controls the process in which the spectral camera control device 31 transmits signals to external devices according to a communication protocol.
撮像判定部3112は、第1撮像条件DB3101に格納された撮像開始時刻、撮像終了時刻に基づいて、衛星30に搭載されたスペクトルカメラ32により地表面を撮像するか否かの判定を行い、判定結果を撮像制御部3114に送出する。 The imaging determination unit 3112 determines whether or not to image the ground surface using the spectral camera 32 mounted on the satellite 30 based on the imaging start time and imaging end time stored in the first imaging condition DB 3101, and sends the determination result to the imaging control unit 3114.
姿勢位置情報取得部3113は、姿勢位置検出器35が検出した衛星30の位置情報、高度情報及び姿勢情報を取得し、取得結果を撮像制御部3114に提供する。 The attitude position information acquisition unit 3113 acquires the position information, altitude information, and attitude information of the satellite 30 detected by the attitude position detector 35, and provides the acquired results to the imaging control unit 3114.
撮像制御部3114は、撮像判定部3112からの判定結果を受け取り、この判定結果が撮像を行うものであった場合、スペクトルカメラ32により地表面を撮像し、撮像されたスペクトル画像3103を記憶部310に格納するとともに、スペクトル画像3103を撮像した際の条件等を画像DB3102に格納する。 The imaging control unit 3114 receives the judgment result from the imaging judgment unit 3112, and if the judgment result is to perform imaging, it images the ground surface using the spectral camera 32, stores the captured spectral image 3103 in the memory unit 310, and stores the conditions under which the spectral image 3103 was captured in the image DB 3102.
図10に、本実施形態の衛星30により観測対象の地域を撮像してスペクトル画像を取得する状態を概念的に示す。スペクトルカメラ32による一度の撮像領域は、一例として一辺が2~10km程度の矩形(正方形)領域であり、この時の衛星30の高度は500km程度である。 Figure 10 conceptually illustrates how the satellite 30 of this embodiment captures an image of an observation target area to obtain a spectral image. The area captured by the spectral camera 32 at one time is, for example, a rectangular (square) area with one side measuring approximately 2 to 10 km, and the altitude of the satellite 30 at this time is approximately 500 km.
<情報処理装置10のハードウェア構成>
図11は、情報処理装置10の基本的なハードウェア構成を示すブロック図である。情報処理装置10は、プロセッサ101、主記憶装置102、補助記憶装置103、通信IF(Interface)104、入力IF105、出力IF106を少なくとも有する。これらは通信バス107により相互に電気的に接続される。また、情報処理装置10には、入力IF105を介して入力装置110が、出力IF106を介して出力装置111がそれぞれ接続されている。
<Hardware configuration of information processing device 10>
11 is a block diagram showing a basic hardware configuration of an information processing device 10. The information processing device 10 has at least a processor 101, a main memory device 102, an auxiliary memory device 103, a communication IF (Interface) 104, an input IF 105, and an output IF 106. These are electrically connected to each other by a communication bus 107. In addition, an input device 110 is connected to the information processing device 10 via the input IF 105, and an output device 111 is connected to the information processing device 10 via the output IF 106.
プロセッサ101とは、プログラムに記述された命令セットを実行するためのハードウェアである。プロセッサ101は、演算装置、レジスタ、周辺回路等から構成される。 The processor 101 is hardware for executing a set of instructions written in a program. The processor 101 is composed of an arithmetic unit, registers, peripheral circuits, etc.
主記憶装置102とは、プログラム、及びプログラム等で処理されるデータ等を一時的に記憶するためのものである。例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性のメモリである。 The main memory device 102 is used to temporarily store programs and data processed by the programs. For example, it is a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
補助記憶装置103とは、データ及びプログラムを保存するための記憶装置である。例えば、フラッシュメモリ、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disc Drive)、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。 The auxiliary storage device 103 is a storage device for saving data and programs. For example, it is a flash memory, a solid state drive (SSD), a hard disk drive (HDD), a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, etc.
通信IF104とは、有線又は無線の通信規格を用いて、他のコンピュータとネットワークを介して通信するための信号を入出力するためのインタフェースである。 The communication IF 104 is an interface for inputting and outputting signals for communicating with other computers over a network using wired or wireless communication standards.
入力IF105は、情報処理装置10の操作者(オペレータ)からの入力操作を受け付けるための入力装置110とのインタフェースとして機能する。出力IF106は、オペレータに対し情報を提示するための出力装置111とのインタフェースとして機能する。入力装置110は、オペレータからの入力操作を受け付けるための入力装置(例えば、タッチパネル、タッチパッド、マウス等のポインティングデバイス、キーボード等)である。出力装置111は、オペレータに対し情報を提示するための出力装置(ディスプレイ、スピーカ等)である。 The input IF 105 functions as an interface with the input device 110 for receiving input operations from an operator of the information processing device 10. The output IF 106 functions as an interface with the output device 111 for presenting information to the operator. The input device 110 is an input device (e.g., a touch panel, a touch pad, a pointing device such as a mouse, a keyboard, etc.) for receiving input operations from the operator. The output device 111 is an output device (a display, a speaker, etc.) for presenting information to the operator.
なお、各ハードウェア構成の全部または一部を複数のコンピュータに分散して設け、ネットワークを介して相互に接続することにより情報処理装置10を仮想的に実現することができる。このように、情報処理装置10は、単一の筐体、ケースに収納されたコンピュータだけでなく、仮想化されたコンピュータシステムも含む概念である。 In addition, the information processing device 10 can be virtually realized by distributing all or part of each hardware configuration across multiple computers and connecting them to each other via a network. In this way, the information processing device 10 is a concept that includes not only a computer housed in a single housing or case, but also a virtualized computer system.
<情報処理装置10の機能構成>
情報処理装置10のハードウェア構成が実現する機能構成を図12に示す。情報処理装置10は、記憶部120、制御部130、通信部140を備える。通信部140は通信IF104により構成され、記憶部120は情報処理装置10の主記憶装置102及び補助記憶装置103により構成され、制御部130は主に情報処理装置10のプロセッサ101により構成される。
<Functional configuration of information processing device 10>
12 shows a functional configuration realized by the hardware configuration of the information processing device 10. The information processing device 10 includes a storage unit 120, a control unit 130, and a communication unit 140. The communication unit 140 is configured by a communication IF 104, the storage unit 120 is configured by a main storage unit 102 and an auxiliary storage unit 103 of the information processing device 10, and the control unit 130 is mainly configured by a processor 101 of the information processing device 10.
通信部140は、ネットワークNを介してドローン20等との間での通信を行う。 The communication unit 140 communicates with the drone 20 etc. via the network N.
<情報処理装置10の記憶部120の構成>
情報処理装置10の記憶部120は、飛行計画DB(DataBase)122、画像DB123、広域画像DB124、教師データ125、学習モデル126、スペクトル画像127、及び広域スペクトル画像128を有する。
<Configuration of storage unit 120 of information processing device 10>
The memory unit 120 of the information processing device 10 has a flight plan DB (DataBase) 122, an image DB 123, a wide area image DB 124, teacher data 125, a learning model 126, a spectral image 127, and a wide area spectral image 128.
これら飛行計画DB122等のうち、飛行計画DB122、画像DB123及び広域画像DB124はデータベースである。ここに言うデータベースは、リレーショナルデータベースを指し、行と列によって構造的に規定された表形式のテーブルと呼ばれるデータ集合を、互いに関連づけて管理するためのものである。データベースでは、表をテーブル、表の列をカラム、表の行をレコードと呼ぶ。リレーショナルデータベースでは、テーブル同士の関係を設定し、関連づけることができる。 Of these flight plan DB122 etc., flight plan DB122, image DB123 and wide area image DB124 are databases. The database referred to here refers to a relational database, which is used to manage data sets called tables in a tabular format structurally defined by rows and columns, by associating them with each other. In a database, a table is called a table, a column in a table is called a column, and a row in a table is called a record. In a relational database, relationships between tables can be set and associated.
通常、各テーブルにはレコードを一意に特定するための主キーとなるカラムが設定されるが、カラムへの主キーの設定は必須ではない。制御部130は、各種プログラムに従ってプロセッサ101に、記憶部120に記憶された特定のテーブルにレコードを追加、削除、更新を実行させることができる。 Typically, each table has a column that serves as a primary key to uniquely identify a record, but setting a primary key to a column is not essential. The control unit 130 can cause the processor 101 to add, delete, or update records in a specific table stored in the storage unit 120 according to various programs.
飛行計画DB122は、ドローン20の記憶部210に格納されている飛行計画DB2101と同様のものである。画像DB123は、ドローン20の記憶部210に格納されている画像DB2103、及び、衛星30の記憶部310に格納されている画像DB3102と同様のものである。本実施形態の情報処理装置10には、画像DB2103及び画像DB3102を合体させた画像DB123が記憶部120に格納されている。広域画像DB124は、制御部130の画像合成部136が、スペクトル画像127に基づいて生成した広域スペクトル画像128を管理するためのデータベースである。
<情報処理装置10の制御部130の構成>
The flight plan DB 122 is similar to the flight plan DB 2101 stored in the storage unit 210 of the drone 20. The image DB 123 is similar to the image DB 2103 stored in the storage unit 210 of the drone 20 and the image DB 3102 stored in the storage unit 310 of the satellite 30. In the information processing device 10 of this embodiment, the image DB 123, which is a combination of the image DB 2103 and the image DB 3102, is stored in the storage unit 120. The wide area image DB 124 is a database for managing the wide area spectral image 128 generated by the image synthesis unit 136 of the control unit 130 based on the spectral image 127.
<Configuration of control unit 130 of information processing device 10>
情報処理装置10の制御部130は、受信制御部131、送信制御部132、学習モデル生成部133、飛行計画作成部134、飛行体制御部135、画像合成部136、領域特定部137及び種類特定部138を備える。制御部130は、記憶部120に記憶されたアプリケーションプログラム121を実行することにより、これら受信制御部131等の機能ユニットが実現される。 The control unit 130 of the information processing device 10 includes a reception control unit 131, a transmission control unit 132, a learning model generation unit 133, a flight plan creation unit 134, an aircraft control unit 135, an image synthesis unit 136, an area identification unit 137, and a type identification unit 138. The control unit 130 executes an application program 121 stored in the memory unit 120 to realize these functional units such as the reception control unit 131.
受信制御部131は、情報処理装置10が外部の装置から通信プロトコルに従って信号を受信する処理を制御する。 The reception control unit 131 controls the process in which the information processing device 10 receives signals from external devices according to a communication protocol.
送信制御部132は、情報処理装置10が外部の装置に対し通信プロトコルに従って信号を送信する処理を制御する。 The transmission control unit 132 controls the process in which the information processing device 10 transmits signals to external devices according to a communication protocol.
学習モデル生成部133は、衛星30に搭載されたスペクトルカメラ32が撮影したスペクトル画像127及び衛星30から送出された画像DB123、また、ドローン20に搭載されたスペクトルカメラ22及びドローン20から送出された画像DB123に基づいて教師データ125を生成し、この教師データ125に基づいて学習モデル126を生成する。 The learning model generation unit 133 generates teacher data 125 based on the spectral image 127 captured by the spectral camera 32 mounted on the satellite 30 and the image DB 123 sent from the satellite 30, as well as the spectral camera 22 mounted on the drone 20 and the image DB 123 sent from the drone 20, and generates a learning model 126 based on this teacher data 125.
衛星30に搭載されたスペクトルカメラ32が撮影したスペクトル画像127を用いた場合の学習モデル生成部133の動作の詳細について説明する。なお、ドローン20に搭載されたスペクトルカメラ22が撮影したスペクトル画像127を用いた場合の動作も同様である。 The following describes in detail the operation of the learning model generation unit 133 when using the spectral image 127 captured by the spectral camera 32 mounted on the satellite 30. Note that the operation is similar when using the spectral image 127 captured by the spectral camera 22 mounted on the drone 20.
衛星30に搭載されたスペクトルカメラ32は、広範囲の波長帯域についてこの波長帯域を細分化した波長帯域毎に同一地表面の地域を撮像し、同一地域について波長帯域が異なる多数のスペクトル画像3103(スペクトル画像127)を取得している。学習モデル生成部133は、同一地域について波長帯域が異なる複数のスペクトル画像127を情報処理装置10のオペレータに提示し、この地域において作物が特定の状態にある領域を明確に分別可能な波長帯域のスペクトル画像127をオペレータに特定させる。次いで、学習モデル生成部133は、特定された波長帯域のスペクトル画像127について、この波長帯域により特定可能な作物の特定の状態をオペレータに特定させ、特定された波長帯域のスペクトル画像127と特定された作物の特定の状態とを関連付ける。そして、学習モデル生成部133は、特定された波長帯域、特定された波長帯域のスペクトル画像127、特定された作物の特定の状態、及びこれらの関連性を教師データ125として記憶部120に格納させる。 The spectral camera 32 mounted on the satellite 30 captures an image of the same earth surface area for each wavelength band into which a wide range of wavelength bands are subdivided, and obtains a large number of spectral images 3103 (spectral images 127) of different wavelength bands for the same area. The learning model generation unit 133 presents a plurality of spectral images 127 of different wavelength bands for the same area to the operator of the information processing device 10, and allows the operator to identify a spectral image 127 of a wavelength band that can clearly distinguish an area in this area where crops are in a specific state. Next, the learning model generation unit 133 allows the operator to identify a specific state of the crop that can be identified by this wavelength band for the spectral image 127 of the identified wavelength band, and associates the spectral image 127 of the identified wavelength band with the specific state of the identified crop. Then, the learning model generation unit 133 stores the identified wavelength band, the spectral image 127 of the identified wavelength band, the specific state of the identified crop, and the associations between them in the storage unit 120 as teacher data 125.
例えば、図23に示すように、同一地表面の地域を撮像した原画像(本実施形態では同一地域について複数のスペクトル画像127が取得可能であるが、説明の簡略化のために1つの画像のみ示している)について、複数の波長帯域(図23では波長α、β、γの3種類としているが、波長帯域の数に制限はない)のスペクトル画像127を取得できる。これらスペクトル画像127のうち、ある波長(図23では波長β)について他の波長α、γと異なる濃淡分布が生じることがある。なお、特定の波長帯域についてのスペクトル画像127であるので、ディスプレイ等に表示する際には白黒の濃淡のパターン(つまりグレースケール表示)で表示されることを前提としている。情報処理装置10のオペレータは、同一地表面の地域について作物がどのような特定の状態にあるかを事前に把握しており(例えば現地調査などにより)、波長βにおいて他の波長α、γでは見られない特有の濃淡分布(図23にではハッチングにより示している)を見て、この濃淡分布と作物の特定の状態との関連付けを入力する。 For example, as shown in FIG. 23, for an original image (in this embodiment, multiple spectral images 127 can be obtained for the same area, but only one image is shown for simplicity of explanation) captured on the same ground surface, multiple wavelength bands (three types of wavelengths α, β, and γ are shown in FIG. 23, but the number of wavelength bands is not limited) of spectral images 127 can be obtained. Among these spectral images 127, a shading distribution different from that of the other wavelengths α and γ may occur for a certain wavelength (wavelength β in FIG. 23). Since the spectral image 127 is for a specific wavelength band, it is assumed that it will be displayed in a black and white shading pattern (i.e., grayscale display) when displayed on a display or the like. The operator of the information processing device 10 knows in advance what specific state the crops are in for the same ground surface area (for example, by a field survey, etc.), and inputs the association between the shading distribution and the specific state of the crops by looking at the unique shading distribution (shown by hatching in FIG. 23) for wavelength β that is not seen for the other wavelengths α and γ.
この際、学習モデル生成部133は画像DB123を参照し、特定された波長帯域のスペクトル画像が撮像された際の地表面と太陽とがなす角度を算出する。これは、太陽の角度により作物からの反射光のスペクトルが異なるからである。そして、学習モデル生成部133は、太陽の角度についても同様に教師データ125として記憶部120に格納させる。あるいは、学習モデル生成部133は、算出した太陽の角度に基づき、スペクトル画像を所定時刻における太陽の角度で撮像されたスペクトルのスペクトル画像に補正するための補正式(あるいは補正値)を算出し、この補正式等により補正したスペクトル画像を用いた教師データ125を生成して記憶部120に格納させる。この際、補正式そのものも後述する学習モデル126に格納させてもよいし、補正式は別途記憶部120に格納させてもよい。但し、太陽角度に基づく補正は必須ではない。 At this time, the learning model generation unit 133 refers to the image DB 123 and calculates the angle between the earth's surface and the sun when the spectral image of the specified wavelength band was captured. This is because the spectrum of reflected light from the crop differs depending on the angle of the sun. The learning model generation unit 133 then stores the sun angle in the storage unit 120 as teacher data 125. Alternatively, the learning model generation unit 133 calculates a correction formula (or correction value) for correcting the spectral image to a spectral image of a spectrum captured at a sun angle at a specified time based on the calculated sun angle, generates teacher data 125 using the spectral image corrected by this correction formula or the like, and stores it in the storage unit 120. At this time, the correction formula itself may be stored in the learning model 126 described later, or the correction formula may be stored separately in the storage unit 120. However, correction based on the sun angle is not essential.
次いで、学習モデル生成部133は、上述の手順により生成された教師データ125に基づいて、人工知能技術における学習モデル126を生成する。学習モデル126の生成手法及び学習モデル126の種類については公知のものが好適に適用可能であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。 Next, the learning model generation unit 133 generates a learning model 126 in artificial intelligence technology based on the teacher data 125 generated by the above-mentioned procedure. Since known methods for generating the learning model 126 and types of the learning model 126 can be suitably applied, further explanation will be omitted here.
そして、学習モデル生成部133は、上述した教師データ125生成手順を繰り返し行って教師データ125を更新し、教師データ125を更新したら、あるいは所定時間間隔毎に学習モデル126の再学習を行う。これにより、後述する種類特定部138による作物が特定の状態にあるとの特定の精度が向上する。 The learning model generation unit 133 then repeats the above-mentioned procedure for generating the teacher data 125 to update the teacher data 125, and re-learns the learning model 126 after updating the teacher data 125 or at predetermined time intervals. This improves the accuracy with which the type identification unit 138, described later, identifies that a crop is in a specific state.
上述した学習モデル生成部133による教師データ125の更新、及び、学習モデル126の再学習については、特に、システム1の運用当初は限定的な太陽角度におけるスペクトル画像127を取得し、このスペクトル画像127に基づいて教師データ125及び学習モデル126を生成した場合には好ましい動作である。つまり、当初は限定的な太陽角度におけるスペクトル画像127に基づいて教師データ125及び学習モデル126を生成し、その後、衛星30に搭載したスペクトルカメラ32から得られるスペクトル画像、及び/またはドローン20に搭載したスペクトルカメラ22から得られるスペクトル画像を、様々な太陽角度において取得し、太陽角度の影響を含めた教師データ125を生成して、この教師データ125に基づいて学習モデル126の再学習を行ってもよい。これにより、システム1の運用開始時期を早めることができるとともに、種類特定部138による特定結果の精度を累進的に向上させることができる。加えて、後述する種類特定部138による特定結果と実際の作物の特定の状態とを対比し、実際の作物の特定状態をフィードバックして教師データ125を作成/修正し、学習モデル126の再学習を行ってもよい。これによっても、種類特定部138による特定結果の精度を累進的に向上させることができる。 The above-mentioned updating of the teacher data 125 by the learning model generation unit 133 and the re-learning of the learning model 126 are preferable operations, particularly when the spectral image 127 at a limited solar angle is acquired at the beginning of the operation of the system 1, and the teacher data 125 and the learning model 126 are generated based on this spectral image 127. In other words, the teacher data 125 and the learning model 126 may be generated based on the spectral image 127 at a limited solar angle at the beginning, and then the spectral images obtained from the spectral camera 32 mounted on the satellite 30 and/or the spectral images obtained from the spectral camera 22 mounted on the drone 20 may be acquired at various solar angles, teacher data 125 including the influence of the solar angle may be generated, and the learning model 126 may be re-learned based on this teacher data 125. This allows the start of operation of the system 1 to be accelerated, and the accuracy of the identification result by the type identification unit 138 to be progressively improved. In addition, the identification result by the type identification unit 138, which will be described later, may be compared with the actual identified state of the crop, and the actual identified state of the crop may be fed back to create/modify the teacher data 125, and re-learn the learning model 126. This may also progressively improve the accuracy of the identification result by the type identification unit 138.
この際、学習モデル生成部133は、衛星30のスペクトルカメラ32及び/またはドローン20のスペクトルカメラ22により撮像された地表面の地形データを取得し、この地形データに基づいて、作物が特定の状態にあることが推測される地域を特定し、この地域をスペクトルカメラ22、32により撮像して得られたスペクトル画像127を抽出してオペレータに提示することが好ましい。作物が特定の状態にあるか否かは、地形に依存する場合が多い。一例として、作物が育成されている場所の湿度が高い場合、作物が病気に罹りやすくなることが知られている。そこで、学習モデル生成部133は、地表面の地形データを取得し、この地形データに基づいて作物の育成場所の環境(日照、湿度、風向きなど)を推定し、この環境が特定のものである場所を撮像して得られたスペクトル画像127をオペレータに提示する。地形データは情報処理装置10の記憶部120に事前に格納してもよいし、外部サービスから取得してもよい。 At this time, it is preferable that the learning model generation unit 133 acquires topographical data of the ground surface captured by the spectral camera 32 of the satellite 30 and/or the spectral camera 22 of the drone 20, identifies an area where the crop is estimated to be in a specific state based on the topographical data, extracts a spectral image 127 obtained by capturing the area with the spectral cameras 22, 32, and presents it to the operator. Whether the crop is in a specific state often depends on the topography. As an example, it is known that if the humidity of the place where the crop is grown is high, the crop is more likely to become ill. Therefore, the learning model generation unit 133 acquires topographical data of the ground surface, estimates the environment (sunlight, humidity, wind direction, etc.) of the place where the crop is grown based on the topographical data, and presents the spectral image 127 obtained by capturing an image of the place where the environment is specific to the operator. The topographical data may be stored in advance in the storage unit 120 of the information processing device 10, or may be acquired from an external service.
なお、学習モデル生成部133、教師データ125及び学習モデル126を用いることなく、特定された波長帯域、特定された波長帯域のスペクトル画像127、特定された作物の特定の状態、スペクトル画像127が撮像された時の太陽の角度、及びこれらの関連性のみに基づいて、作物が特定の状態にあるか否かの特定を行うこともできる。 In addition, without using the learning model generation unit 133, the teacher data 125, and the learning model 126, it is also possible to determine whether or not the crop is in a specific state based only on the identified wavelength band, the spectral image 127 of the identified wavelength band, the specific state of the identified crop, the angle of the sun when the spectral image 127 was captured, and the correlation between them.
飛行計画作成部134は、ドローン20により観測対象の地域を飛行させ、ドローン20に搭載されたスペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像するための飛行計画を作成して飛行計画DB122として記憶部120に格納する。そして、飛行計画作成部134は、作成した飛行計画DB122をドローン20に送信する。なお、後述する飛行体制御部135によりドローン20の飛行を制御する(ドローン20を操縦する)場合、飛行計画作成部134及び飛行計画DB122を設けなくともよい。 The flight plan creation unit 134 creates a flight plan for flying the drone 20 over the area to be observed and capturing images of the area to be observed using the spectral camera 22 mounted on the drone 20, and stores the flight plan in the storage unit 120 as a flight plan DB 122. The flight plan creation unit 134 then transmits the created flight plan DB 122 to the drone 20. Note that when the flight of the drone 20 is controlled (the drone 20 is piloted) by the aircraft control unit 135 described below, the flight plan creation unit 134 and the flight plan DB 122 do not need to be provided.
この際、飛行計画作成部134は、同時に複数のドローン20を観測対象の地域を飛行させ、これら複数のドローン20に搭載されたスペクトルカメラ22により観測対象の地域を並列的に撮像させる飛行計画を作成することが好ましい。 In this case, it is preferable that the flight plan creation unit 134 creates a flight plan in which multiple drones 20 fly simultaneously over the area to be observed and the area to be observed is imaged in parallel by the spectral cameras 22 mounted on the multiple drones 20.
また、飛行計画作成部134は、観測対象の地域の地形データを取得し、この地形データに基づいて飛行計画を作成することが好ましい。上述したように、作物が特定の状態にあるか否かは、地形に依存する場合が多い。一例として、作物が育成されている場所の湿度が高い場合、作物が病気に罹りやすくなることが知られている。そこで、飛行計画作成部134は、観測対象の地域の地形データを取得し、この地形データに基づいて作物の育成場所の環境(日照、湿度、風向きなど)を推定し、この環境が特定のものである場所を重点的にドローン20を飛行させ、スペクトルカメラ22によりスペクトル画像を取得する。地形データは情報処理装置10の記憶部120に事前に格納してもよいし、外部サービスから取得してもよい。 Furthermore, it is preferable that the flight plan creation unit 134 acquires topographical data of the area to be observed and creates a flight plan based on this topographical data. As described above, whether a crop is in a specific state often depends on the topography. As an example, it is known that if the humidity of the area where the crop is grown is high, the crop is more susceptible to disease. Therefore, the flight plan creation unit 134 acquires topographical data of the area to be observed, estimates the environment (sunlight, humidity, wind direction, etc.) of the crop growing area based on this topographical data, flies the drone 20 focusing on the area where this environment is specific, and acquires a spectral image by the spectral camera 22. The topographical data may be stored in advance in the memory unit 120 of the information processing device 10, or may be acquired from an external service.
飛行計画作成部134による飛行計画作成は、情報処理装置10のオペレータがドローン20の飛行目標位置を個別に指定することにより行ってよいし、オペレータが観測対象の地域のみを特定し、飛行計画作成部134が、ドローン20の飛行速度及びスペクトルカメラ22によるスペクトル画像取得速度に基づいて飛行目標位置を生成することにより行ってもよい。 The flight plan creation unit 134 may create a flight plan by having the operator of the information processing device 10 individually specify the flight target position of the drone 20, or the operator may identify only the area to be observed, and the flight plan creation unit 134 may generate the flight target position based on the flight speed of the drone 20 and the speed at which the spectral image is acquired by the spectral camera 22.
飛行体制御部135は、飛行計画DB122に基づいてドローン20の飛行を制御する。但し、ドローン20が、自身の記憶部210に格納された飛行計画DB2101に基づいて自律的に飛行可能であるならば、飛行体制御部135を設けなくともよい。あるいは、情報処理装置10によりドローン20を操縦するならば、飛行体制御部135は、情報処理装置10に設けられた入力装置110の一例であるリモコンを通じてオペレータが入力した操縦信号に基づいてドローン20を操縦する。 The air vehicle control unit 135 controls the flight of the drone 20 based on the flight plan DB 122. However, if the drone 20 is capable of flying autonomously based on the flight plan DB 2101 stored in its own memory unit 210, the air vehicle control unit 135 does not need to be provided. Alternatively, if the drone 20 is controlled by the information processing device 10, the air vehicle control unit 135 controls the drone 20 based on control signals input by an operator via a remote control, which is an example of an input device 110 provided in the information processing device 10.
画像合成部136は、ドローン20のスペクトルカメラ22により撮像されたスペクトル画像2104、127をつなぎ合わせて、好ましくは観測対象の地域全体を撮像した広域スペクトル画像128を生成する。これは、ドローン20のスペクトルカメラ22による撮像範囲は、作物が特定の状態にあるか否かを特定すべき観測対象の地域より狭いことが多いので、一括して作物が特定の状態の特定を行うために、広い範囲の広域スペクトル画像128を生成することが好ましいからである。そして、画像合成部136は、生成した広域スペクトル画像128を記憶部120に格納するとともに、広域画像DB124を更新する。また、画像合成部136は、衛星30のスペクトルカメラ32により撮像されたスペクトル画像3103、127をつなぎ合わせて、好ましくは地表面を広範囲にわたって撮像した広域スペクトル画像128を生成する。 The image synthesis unit 136 stitches together the spectral images 2104 and 127 captured by the spectral camera 22 of the drone 20 to generate a wide-spectrum image 128 that preferably captures the entire observation area. This is because the imaging range of the spectral camera 22 of the drone 20 is often narrower than the observation area in which it is necessary to determine whether the crop is in a specific state, and therefore it is preferable to generate a wide-spectrum image 128 that covers a wide range in order to collectively identify the specific state of the crop. The image synthesis unit 136 then stores the generated wide-spectrum image 128 in the storage unit 120 and updates the wide-spectrum image DB 124. The image synthesis unit 136 also stitches together the spectral images 3103 and 127 captured by the spectral camera 32 of the satellite 30 to generate a wide-spectrum image 128 that preferably captures the ground surface over a wide range.
この際、画像合成部136は、オルソ画像を生成する既知の手法に基づいて広域スペクトル画像128を生成することが好ましい。オルソ画像は、写真上の像の位置ズレをなくし空中写真を地図と同じく、真上から見たような傾きのない、正しい大きさと位置に表示される画像に変換(以下、「正射変換」という)したものである。空中写真を正射変換するには、空中写真上の位置と地上の水平位置を対応させる必要がある。この正射変換には、地表の三次元形状を表した数値標高モデル(標高データ)を用いて行う。オルソ画像の生成手法は既知であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。 In this case, the image synthesis unit 136 preferably generates the broad spectrum image 128 based on a known method for generating an orthoimage. An orthoimage is an image obtained by converting an aerial photograph into an image that is displayed at the correct size and position, without tilt, as if viewed from directly above, like a map, by eliminating positional misalignment of the image on the photograph (hereinafter referred to as "orthotransformation"). To orthotransform an aerial photograph, it is necessary to match the position on the aerial photograph with the horizontal position on the ground. This orthotransformation is performed using a digital elevation model (elevation data) that represents the three-dimensional shape of the earth's surface. Since the method for generating an orthoimage is known, further explanation will be omitted here.
図22は、画像合成部136によるスペクトル画像2104、127の画像合成の一例を示す図である。1台のドローン20により領域2200(図では正方形であるが、これに限られない)を撮像して得られたスペクトル画像127を所定の重なり領域を持ちながら図中水平方向に並べ、これらスペクトル画像127を合成して広域スペクトル画像128を生成する。この作業を、他のドローン20により領域2201を撮像して得られたスペクトル画像127についても行い、観測対象の地域を包含する広域スペクトル画像128を得る。 Figure 22 is a diagram showing an example of image synthesis of spectral images 2104, 127 by the image synthesis unit 136. Spectral images 127 obtained by capturing an image of an area 2200 (a square in the figure, but not limited to this) by one drone 20 are arranged horizontally in the figure with a predetermined overlapping area, and these spectral images 127 are synthesized to generate a wide-band spectral image 128. This operation is also performed on a spectral image 127 obtained by capturing an image of an area 2201 by another drone 20, to obtain a wide-band spectral image 128 that encompasses the area to be observed.
領域特定部137は、画像合成部136により作成された広域スペクトル画像128を参照して、作物が特定の状態にあるか否かを種類特定部138が特定するための領域の特定を、情報処理装置10のオペレータから受ける。 The area identification unit 137 refers to the broad spectrum image 128 created by the image synthesis unit 136 and receives from the operator of the information processing device 10 the identification of an area for the type identification unit 138 to identify whether or not the crop is in a specific state.
種類特定部138は、領域特定部137により特定された領域について、作物が特定の状態にあるか否か、あるとしたらどの状態にあるかを、広域スペクトル画像128、及び学習モデル126に基づいて特定する。この際、種類特定部138は、情報処理装置10のオペレータからの指示入力に基づいて、特定すべき作物の特定の状態の入力を受け入れ、領域特定部137により特定された領域について、作物が具体的な特定の状態にあるか否かを特定してもよい。この際、種類特定部138は、広域スペクトル画像128の元となるスペクトル画像127が撮像された際の地表面と太陽とがなす角度を算出し、学習モデル126または記憶部120に格納された太陽角度補正式を用いて、所定時刻において撮像された広域スペクトル画像128となるように、そのスペクトルを補正する。 The type identification unit 138 identifies whether the crop is in a specific state for the area identified by the area identification unit 137, and if so, what state it is, based on the broadband spectrum image 128 and the learning model 126. At this time, the type identification unit 138 may accept an input of the specific state of the crop to be identified based on an instruction input from the operator of the information processing device 10, and identify whether the crop is in a specific specific state for the area identified by the area identification unit 137. At this time, the type identification unit 138 calculates the angle between the earth's surface and the sun when the spectral image 127 that is the basis of the broadband spectrum image 128 was captured, and corrects the spectrum using the learning model 126 or a solar angle correction formula stored in the memory unit 120 so that it becomes the broadband spectrum image 128 captured at a specified time.
次いで、種類特定部138は、特定結果を、出力装置111の一例であるディスプレイに表示する。種類特定部138による表示態様に特段の制限はないが、一例として、地図データベースを参照して観測対象の地域の地図データを表示するとともに、この地図データに、作物が特定の状態にある領域を重畳表示するような態様が挙げられる。 Next, the type identification unit 138 displays the identification results on a display, which is an example of the output device 111. There are no particular limitations on the display format used by the type identification unit 138, but one example is a format in which map data of the observation target area is displayed by referencing a map database, and areas where crops are in a specific state are superimposed on this map data.
加えて、種類特定部138は、情報処理装置10のオペレータから時間軸の指定入力を受け入れて、時間軸での作物が特定の状態にある領域での広がりを表示してもよい。さらに、種類特定部138は、作物が特定の状態にあることと、この作物と、この特定の状態を回復する(例えば特定の状態にある作物の伐採、農薬散布など)ために必要となる費用の試算結果とをディスプレイに表示させ、想定される被害額を算出してディスプレイに表示してもよい。
<データ構造>
図13は、衛星30の記憶部310に格納されている第1撮像条件DB3101のデータ構造を示す図である。
In addition, the type identification unit 138 may receive a time axis designation input from the operator of the information processing device 10, and display the spread of the area on the time axis where the crops are in a specific state. Furthermore, the type identification unit 138 may cause the display to display the fact that the crop is in a specific state, the crop, and an estimated result of the cost required to restore the specific state (for example, cutting down the crop in the specific state, spraying pesticides, etc.), and may calculate the estimated amount of damage and display it on the display.
<Data structure>
FIG. 13 is a diagram showing the data structure of the first imaging condition DB 3101 stored in the storage unit 310 of the satellite 30. As shown in FIG.
第1撮像条件DB3101は、衛星30のスペクトルカメラ32による撮像条件を特定するための撮像条件IDをキーとして、撮像開始時刻、撮像終了時刻及び波長条件のカラムを有するテーブルである。 The first imaging condition DB 3101 is a table having columns for imaging start time, imaging end time, and wavelength conditions, with an imaging condition ID as a key for identifying the imaging conditions for the spectral camera 32 of the satellite 30.
「撮像条件ID」は、衛星30のスペクトルカメラ32による撮像条件を特定するための情報である。「撮像開始時刻」は、衛星30のスペクトルカメラ32による撮像を開始する時刻に関する情報である。「撮像終了時刻」は、衛星30のスペクトルカメラ32による撮像を終了する時刻に関する情報である。「波長条件」は、衛星30のスペクトルカメラ32による撮像をするときの波長条件に関する情報である。衛星30に搭載されたスペクトルカメラ32は、複数の波長帯域について撮像が可能であり(従って複数の波長帯域についてのスペクトル画像が生成可能であり)、図13に示す例では、波長条件として、波長帯域の範囲及び波長帯域を変化させる波長幅についての情報が格納されている。 "Imaging condition ID" is information for identifying the imaging conditions of the spectral camera 32 of the satellite 30. "Imaging start time" is information related to the time when imaging by the spectral camera 32 of the satellite 30 starts. "Imaging end time" is information related to the time when imaging by the spectral camera 32 of the satellite 30 ends. "Wavelength condition" is information related to the wavelength condition when imaging by the spectral camera 32 of the satellite 30 is performed. The spectral camera 32 mounted on the satellite 30 is capable of imaging in multiple wavelength bands (and therefore capable of generating spectral images in multiple wavelength bands), and in the example shown in FIG. 13, information related to the range of the wavelength band and the wavelength width that changes the wavelength band is stored as the wavelength condition.
第1撮像条件DB3101における各々のカラムは、情報処理装置10を含む情報処理装置が生成し、衛星30に送出することで記憶部310に格納される。 Each column in the first imaging condition DB3101 is generated by an information processing device including the information processing device 10, and is stored in the memory unit 310 by sending it to the satellite 30.
図14は、ドローン20の記憶部210、衛星30の記憶部310及び情報処理装置10の記憶部120にそれぞれ格納されている画像DB2103、3102、123のデータ構造を示す図である。 Figure 14 is a diagram showing the data structures of image DBs 2103, 3102, and 123 stored in the memory unit 210 of the drone 20, the memory unit 310 of the satellite 30, and the memory unit 120 of the information processing device 10, respectively.
画像DB2103、3102、123は、ドローン20及び衛星30のスペクトルカメラ22、32により撮像されたスペクトル画像を特定するための画像IDをキーとして、画像ファイル名、撮像時刻、位置情報、高度情報、市政情報及び波長のカラムを有するテーブルである。 Image DBs 2103, 3102, and 123 are tables that use an image ID as a key to identify the spectral images captured by the spectral cameras 22 and 32 of the drone 20 and satellite 30, and have columns for the image file name, capture time, location information, altitude information, municipal information, and wavelength.
「画像ID」は、ドローン20及び衛星30のスペクトルカメラ22、32により撮像されたスペクトル画像を特定するための情報である。「画像ファイル名」は、画像IDにより特定され、ドローン20の記憶部210、衛星30の記憶部310及び情報処理装置10の記憶部120に格納されているスペクトル画像2104、3103、127のファイル名を示す情報である。「撮像時刻」は、画像IDにより特定されるスペクトル画像2104、3103、127が撮像された時刻を示す情報である。「位置情報」は、画像IDにより特定されるスペクトル画像2104、3103、127が撮像された際のドローン20、衛星30の位置情報である。「高度情報」は、画像IDにより特定されるスペクトル画像2104、3103、127が撮像された際のドローン20、衛星30の高度情報である。「姿勢情報」は、画像IDにより特定されるスペクトル画像2104、3103、127が撮像された際のドローン20、衛星30の姿勢情報である。「波長」は、画像IDにより特定されるスペクトル画像2104、3103、127が撮像された際のドローン20及び衛星30のスペクトルカメラ22、32に設定された波長帯域を示す情報である。 "Image ID" is information for identifying the spectral images captured by the spectral cameras 22, 32 of the drone 20 and the satellite 30. "Image file name" is information indicating the file names of the spectral images 2104, 3103, 127 identified by the image ID and stored in the memory unit 210 of the drone 20, the memory unit 310 of the satellite 30, and the memory unit 120 of the information processing device 10. "Image capture time" is information indicating the time when the spectral images 2104, 3103, 127 identified by the image ID were captured. "Location information" is location information of the drone 20 and the satellite 30 when the spectral images 2104, 3103, 127 identified by the image ID were captured. "Altitude information" is altitude information of the drone 20 and the satellite 30 when the spectral images 2104, 3103, 127 identified by the image ID were captured. "Attitude information" is attitude information of the drone 20 and satellite 30 when the spectral images 2104, 3103, and 127 identified by the image ID were captured. "Wavelength" is information indicating the wavelength bands set in the spectral cameras 22 and 32 of the drone 20 and satellite 30 when the spectral images 2104, 3103, and 127 identified by the image ID were captured.
画像DB2103、3102、123における各々のカラムは、ドローン20及び衛星30のスペクトルカメラ22、32によりスペクトル画像2104、3103が生成される際にドローン20及び衛星30のスペクトルカメラ制御装置21、31が生成する。 Each column in the image DB 2103, 3102, 123 is generated by the spectral camera control device 21, 31 of the drone 20 and the satellite 30 when the spectral images 2104, 3103 are generated by the spectral cameras 22, 32 of the drone 20 and the satellite 30.
図15は、ドローン20の記憶部210に格納されている第2撮像条件DB2102のデータ構造を示す図である。 Figure 15 shows the data structure of the second imaging condition DB 2102 stored in the memory unit 210 of the drone 20.
第2撮像条件DB2102は、ドローン20のスペクトルカメラ22による撮像条件を特定するための撮像条件IDをキーとして、撮像位置、撮像高度及び撮像姿勢のカラムを有するテーブルである。 The second imaging condition DB2102 is a table having columns for imaging position, imaging altitude, and imaging attitude, with an imaging condition ID as a key for identifying the imaging conditions of the spectral camera 22 of the drone 20.
「撮像条件ID」は、ドローン20のスペクトルカメラ22による撮像条件を特定するための情報である。「撮像位置」は、ドローン20の位置情報である。「撮像高度」は、ドローン20の高度情報である。「撮像姿勢」は、ドローン20の姿勢情報である。 The "imaging condition ID" is information for identifying the imaging conditions of the spectral camera 22 of the drone 20. The "imaging position" is position information of the drone 20. The "imaging altitude" is altitude information of the drone 20. The "imaging attitude" is attitude information of the drone 20.
第2撮像条件DB2102における各々のカラムは、情報処理装置10を含む情報処理装置が生成し、ドローン20に送出することで記憶部210に格納される。 Each column in the second imaging condition DB2102 is generated by an information processing device including the information processing device 10, and is stored in the memory unit 210 by sending it to the drone 20.
図16は、情報処理装置10の記憶部120及びドローン20の記憶部210に格納されている飛行計画DB122、2101のデータ構造を示す図である。 Figure 16 is a diagram showing the data structure of flight plan DBs 122 and 2101 stored in the memory unit 120 of the information processing device 10 and the memory unit 210 of the drone 20.
飛行計画DB122、2101は、ドローン20の飛行計画を特定するための飛行計画IDをキーとして、経過時間、飛行位置及び飛行姿勢のカラムを有するテーブルである。 Flight plan DB122, 2101 is a table having columns for elapsed time, flight position, and flight attitude, with a flight plan ID as a key for identifying the flight plan of drone 20.
「飛行計画ID」は、ドローン20の飛行計画、より詳細には、ドローン20の到達目標を特定するための情報である。「経過時間」は、飛行計画IDにより特定されるドローン20の到達目標にドローン20が到達すべき、ドローン20の飛行開始からの経過時間を示す情報である。「飛行位置」は、飛行計画IDにより特定されるドローン20の到達目標においてドローン20が到達すべき目標位置情報である。「飛行高度」は、飛行計画IDにより特定されるドローン20の到達目標においてドローン20が到達すべき目標高度情報である。「飛行姿勢」は、飛行計画IDにより特定されるドローン20の到達目標においてドローン20が到達すべき目標姿勢情報である。 "Flight plan ID" is information for identifying the flight plan of the drone 20, more specifically, the target of the drone 20. "Elapsed time" is information indicating the elapsed time from the start of the flight of the drone 20 by which the drone 20 should reach the target of the drone 20 identified by the flight plan ID. "Flight position" is target position information that the drone 20 should reach at the target of the drone 20 identified by the flight plan ID. "Flight altitude" is target altitude information that the drone 20 should reach at the target of the drone 20 identified by the flight plan ID. "Flight attitude" is target attitude information that the drone 20 should reach at the target of the drone 20 identified by the flight plan ID.
飛行計画DB122、2101における各々のカラムは、情報処理装置10の制御部130の飛行計画作成部134が生成し、記憶部120に格納するとともにドローン20に送出する。ドローン20のスペクトルカメラ制御装置21は、送出された飛行計画DB122,2101を記憶部に格納する。 Each column in the flight plan DB122, 2101 is generated by the flight plan creation unit 134 of the control unit 130 of the information processing device 10, and is stored in the memory unit 120 and sent to the drone 20. The spectral camera control device 21 of the drone 20 stores the sent flight plan DB122, 2101 in the memory unit.
図17は、情報処理装置10の記憶部120に格納されている広域画像DB124のデータ構造を示す図である。 Figure 17 is a diagram showing the data structure of the wide-area image DB 124 stored in the memory unit 120 of the information processing device 10.
広域画像DB124は、情報処理装置10の記憶部120に格納されている広域スペクトル画像128を特定するための広域画像IDをキーとして、広域画像ファイル名、撮像時刻、地域情報、太陽角度、位置情報、高度情報、姿勢情報、波長、及び画像IDのカラムを有するテーブルである。 The wide-area image DB 124 is a table having columns for the wide-area image file name, image capture time, area information, solar angle, position information, altitude information, attitude information, wavelength, and image ID, with a wide-area image ID as a key for identifying the wide-area spectrum image 128 stored in the memory unit 120 of the information processing device 10.
「広域画像ID」は、情報処理装置10の記憶部120に格納されている広域スペクトル画像128を特定するための情報である。「広域画像ファイル名」は、広域画像IDにより特定され、情報処理装置10の記憶部120に格納されている広域スペクトル画像128のファイル名を示す情報である。 The "wide area image ID" is information for identifying the wide area spectrum image 128 stored in the storage unit 120 of the information processing device 10. The "wide area image file name" is information indicating the file name of the wide area spectrum image 128 identified by the wide area image ID and stored in the storage unit 120 of the information processing device 10.
「撮像時刻」は、広域画像IDにより特定される広域スペクトル画像128が撮像された時刻を示す情報である。ここで、広域スペクトル画像128は複数のスペクトル画像127を合成してなるものであり、個々のスペクトル画像127の撮像時刻は厳密には異なる。そこで、画像合成部136は、複数のスペクトル画像127を合成して広域スペクトル画像128を生成する際に、合成元となった複数のスペクトル画像127のうち、いずれかのスペクトル画像127の撮像時刻を、広域スペクトル画像128の撮像時刻として代表して用いる。この作業は、「太陽角度」、「位置情報」、「高度情報」、「姿勢情報」についても行われる。 "Image capture time" is information indicating the time when the wide-area spectrum image 128 identified by the wide-area image ID was captured. Here, the wide-area spectrum image 128 is formed by combining multiple spectral images 127, and the capture times of the individual spectral images 127 are strictly different. Therefore, when the image synthesis unit 136 synthesizes multiple spectral images 127 to generate the wide-area spectrum image 128, it uses the capture time of one of the multiple spectral images 127 that were used for synthesis as the capture time of the wide-area spectrum image 128. This operation is also performed for "sun angle," "position information," "altitude information," and "attitude information."
「地域情報」は、広域画像IDにより特定され、情報処理装置10の記憶部120に格納されている広域スペクトル画像128が撮像された地域を示す情報である。「太陽角度」は、広域画像IDにより特定される広域スペクトル画像128が撮像された際の太陽の角度を示す情報である。システム1の運用開始当初等において「太陽角度」のフィールドの値が空欄であることがあり得る。「位置情報」は、画像IDにより特定されるスペクトル画像2104、3103、127が撮像された際のドローン20、衛星30の位置情報である。「高度情報」は、広域画像IDにより特定される広域スペクトル画像128が撮像された際のドローン20の高度情報である。「姿勢情報」は、広域画像IDにより特定される広域スペクトル画像128が撮像された際のドローン20の姿勢情報である。「波長」は、広域画像IDにより特定される広域スペクトル画像128が撮像された波長帯域を示す情報である。「画像ID」は、広域画像IDにより特定される広域スペクトル画像128の合成元となった複数のスペクトル画像127を特定するための情報であり、画像DB2103の画像IDと共通である。 "Region information" is information indicating the region where the wide-area image 128, which is identified by the wide-area image ID and stored in the storage unit 120 of the information processing device 10, was captured. "Sun angle" is information indicating the angle of the sun when the wide-area image 128 identified by the wide-area image ID was captured. The value of the "sun angle" field may be blank, such as at the beginning of operation of the system 1. "Location information" is the location information of the drone 20 and the satellite 30 when the spectral images 2104, 3103, and 127 identified by the image ID were captured. "Altitude information" is altitude information of the drone 20 when the wide-area image 128 identified by the wide-area image ID was captured. "Attitude information" is attitude information of the drone 20 when the wide-area image 128 identified by the wide-area image ID was captured. "Wavelength" is information indicating the wavelength band in which the wide-area image 128 identified by the wide-area image ID was captured. The "image ID" is information for identifying the multiple spectral images 127 that were used to synthesize the wide-area spectral image 128 identified by the wide-area image ID, and is the same as the image ID in the image DB 2103.
広域画像DB124における各々のカラムは、情報処理装置10の制御部130の画像合成部136が生成し、記憶部120に格納する。 Each column in the wide-area image DB 124 is generated by the image synthesis unit 136 of the control unit 130 of the information processing device 10 and stored in the memory unit 120.
<システム1の動作>
以下、図18~図21のフローチャートを参照しながら、システム1の処理について説明する。
<Operation of System 1>
The processing of the system 1 will be described below with reference to the flowcharts of FIGS.
図18は、衛星30のスペクトルカメラ制御装置31による、スペクトル画像撮像処理を示すフローチャートである。 Figure 18 is a flowchart showing the spectral image capture process performed by the spectral camera control device 31 of the satellite 30.
まず、スペクトルカメラ制御装置31は、第1撮像条件DB3101を参照し、第1撮像条件DB3101に記述されている撮像開始時刻に至るのを待つ(S1800)。そして、撮像開始時刻に至ると(S1800においてYES)、スペクトルカメラ制御装置31は、第1撮像条件DB3101を参照し、スペクトルカメラ32による撮像の波長帯域を設定し(S1801)、設定した波長帯域でスペクトルカメラ32により地表面を撮像させ、スペクトル画像3103を取得して記憶部310に格納するとともに、撮像時の条件を記憶部310の画像DB3102に格納する(S1802)。 First, the spectral camera control device 31 refers to the first imaging condition DB 3101 and waits for the imaging start time described in the first imaging condition DB 3101 to arrive (S1800). Then, when the imaging start time arrives (YES in S1800), the spectral camera control device 31 refers to the first imaging condition DB 3101 and sets the wavelength band for imaging by the spectral camera 32 (S1801), causes the spectral camera 32 to image the ground surface in the set wavelength band, obtains a spectral image 3103 and stores it in the memory unit 310, and stores the imaging conditions in the image DB 3102 of the memory unit 310 (S1802).
次いで、スペクトルカメラ制御装置31は、第1撮像条件DB3101を参照し、全ての波長帯域でS1802による撮像動作が終了したか否かを判定する(S1803)。そして、全ての波長帯域での撮像動作が終了したと判定したら(S1803においてYES)S1804に進み、まだ撮像動作を行っていない波長帯域があると判定したら(S1803においてNO)、S1801に戻って次の波長帯域を設定し、以降の処理を行う。 Next, the spectral camera control device 31 refers to the first imaging condition DB 3101 and determines whether the imaging operation in S1802 has been completed for all wavelength bands (S1803). If it is determined that the imaging operation in all wavelength bands has been completed (YES in S1803), the process proceeds to S1804. If it is determined that there is a wavelength band for which imaging operation has not yet been performed (NO in S1803), the process returns to S1801, sets the next wavelength band, and performs subsequent processing.
S1804では、スペクトルカメラ制御装置31は、第1撮像条件DB3101を参照し、撮像終了時刻に至ったか否かを判定する。そして、撮像終了時刻に至ったと判定したら(S1804においてYES)S1805に進み、まだ撮像終了時刻に至っていないと判定したら(S1804においてNO)、S1800に戻って次の撮像開始時刻を待つ。 In S1804, the spectral camera control device 31 refers to the first imaging condition DB 3101 and determines whether the imaging end time has been reached. If it is determined that the imaging end time has been reached (YES in S1804), the process proceeds to S1805, and if it is determined that the imaging end time has not yet been reached (NO in S1804), the process returns to S1800 and waits for the next imaging start time.
S1805では、スペクトルカメラ制御装置31は、第1撮像条件DB3101に格納されている全ての撮像条件について撮像動作を終了したか否かを判定する。そして、全ての撮像条件について撮像動作を終了したと判定したら(S1805においてYES)、記憶部310に格納されているスペクトル画像3103及び画像DB3102を情報処理装置10に送信し(S1806)、まだ撮像動作を終了していない撮像条件があると判定したら(S1805においてNO)、S1800に戻って次の撮像開始時刻を待つ。 In S1805, the spectral camera control device 31 determines whether the imaging operation has been completed for all imaging conditions stored in the first imaging condition DB 3101. If it is determined that the imaging operation has been completed for all imaging conditions (YES in S1805), the spectral image 3103 and image DB 3102 stored in the storage unit 310 are transmitted to the information processing device 10 (S1806). If it is determined that there is an imaging condition for which the imaging operation has not yet been completed (NO in S1805), the process returns to S1800 and waits for the next imaging start time.
次に、図19は、情報処理装置10の制御部130の学習モデル生成部133による学習モデル生成処理を示すフローチャートである。 Next, FIG. 19 is a flowchart showing the learning model generation process performed by the learning model generation unit 133 of the control unit 130 of the information processing device 10.
まず、学習モデル生成部133は、記憶部120の画像DB123を参照して、学習モデルを生成する元となるスペクトル画像127が撮像された位置(地域、領域)を指定・選択する(S1900)。次いで、学習モデル生成部133は、記憶部120に格納されているスペクトル画像127のうち、学習モデルを生成する元となるスペクトル画像127を特定するための、スペクトル画像127が撮像された波長帯域を指定・選択する(S1901)。 First, the learning model generation unit 133 refers to the image DB 123 of the storage unit 120, and specifies/selects the location (area, region) where the spectral image 127 that is the source for generating the learning model was captured (S1900). Next, the learning model generation unit 133 specifies/selects the wavelength band where the spectral image 127 was captured, in order to identify the spectral image 127 that is the source for generating the learning model from among the spectral images 127 stored in the storage unit 120 (S1901).
次いで、学習モデル生成部133は、S1900及びS1901により指定・選択された条件に合致するスペクトル画像127を記憶部120から抽出し、抽出したスペクトル画像127を出力装置111の一例であるディスプレイに表示する(S1902)。 Next, the learning model generation unit 133 extracts from the memory unit 120 a spectral image 127 that matches the conditions specified/selected in S1900 and S1901, and displays the extracted spectral image 127 on a display, which is an example of the output device 111 (S1902).
さらに、学習モデル生成部133は、画像DB123を参照して、S1902において抽出したスペクトル画像127が撮像された時刻を項目「撮像時刻」から取得し、この撮像時刻から、スペクトル画像127が撮像された際の地表面と太陽とがなす角度(太陽角度)を算出する。次いで、学習モデル生成部133は、このスペクトル画像127が特定の時刻(例えば昼間12時)に撮像されたとしたときのスペクトルの補正式(補正値でもよい)を算出し、この補正式を用いてスペクトル画像127のスペクトルを補正する(S1903)。この補正式等は学習モデル126として格納される。 Furthermore, the learning model generation unit 133 refers to the image DB 123, obtains the time when the spectral image 127 extracted in S1902 was captured from the item "imaging time", and calculates the angle (sun angle) between the earth's surface and the sun when the spectral image 127 was captured from this imaging time. Next, the learning model generation unit 133 calculates a correction formula (or a correction value) for the spectrum when this spectral image 127 is assumed to have been captured at a specific time (e.g., noon), and corrects the spectrum of the spectral image 127 using this correction formula (S1903). This correction formula etc. are stored as the learning model 126.
この後、学習モデル生成部133は、入力装置110の一例であるマウス等のポインティングデバイスにより、ディスプレイに表示されているスペクトル画像127のうち、学習の対象となる領域の選択入力を、情報処理装置10のオペレータから受ける(S1904)。そして、学習モデル生成部133は、S1903により指定された領域について作物がどの特定の状態にあるかの指定入力を、入力装置110の一例であるマウス等のポインティングデバイスにより、情報処理装置10のオペレータから受ける(S1905)。 Then, the learning model generation unit 133 receives a selection input of the area to be learned from the spectral image 127 displayed on the display from the operator of the information processing device 10, using a pointing device such as a mouse, which is an example of the input device 110 (S1904). The learning model generation unit 133 then receives a designation input of the specific state of the crop for the area designated in S1903 from the operator of the information processing device 10, using a pointing device such as a mouse, which is an example of the input device 110 (S1905).
そして、学習モデル生成部133は、情報処理装置10のオペレータから、S1900~S1905までの入力指定を受け、学習モデル生成のための各種入力を終了した旨の指示を受けるのを待ち(S1906)、指示を受けると(S1906においてYES)、S1900~S1905までの入力指定、及び、対象となるスペクトル画像127の画像データ等に基づいて、教師データ125を生成する(S1907)。そして、学習モデル生成部133は、S1907で生成した教師データ125に基づいて学習モデル126を生成する(S1908)。学習モデル生成部133は、S1907及びS1908で生成した教師データ125及び学習モデル126を記憶部120に格納する。 Then, the learning model generation unit 133 receives the input specifications from S1900 to S1905 from the operator of the information processing device 10, and waits for an instruction to the effect that various inputs for generating the learning model have been completed (S1906). Upon receiving the instruction (YES in S1906), the learning model generation unit 133 generates teacher data 125 based on the input specifications from S1900 to S1905 and the image data of the target spectral image 127 (S1907). The learning model generation unit 133 then generates a learning model 126 based on the teacher data 125 generated in S1907 (S1908). The learning model generation unit 133 stores the teacher data 125 and the learning model 126 generated in S1907 and S1908 in the storage unit 120.
次に、図20は、ドローン20のスペクトルカメラ制御装置21による、スペクトル画像撮像処理を示すフローチャートである。 Next, FIG. 20 is a flowchart showing the spectral image capture process performed by the spectral camera control device 21 of the drone 20.
まず、スペクトルカメラ制御装置21は、記憶部210に格納されている飛行計画DB2101に従ってドローン20を目標位置に順次到達するようにこのドローン20を飛行させる(S2000)。 First, the spectral camera control device 21 flies the drone 20 so that the drone 20 reaches the target position sequentially according to the flight plan DB 2101 stored in the memory unit 210 (S2000).
次いで、スペクトルカメラ制御装置21は、記憶部210に格納されている第2撮像条件DB2102を参照し、ドローン20が第2撮像条件DB2102に記述されている撮像位置に到達するのを待つ(S2001)。そして、ドローン20が撮像位置に到達したら(S2001においてYES)、スペクトルカメラ制御装置21は、スペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像させ、撮像して得られたスペクトル画像2104を記憶部210に格納するとともに、撮像時の条件を記憶部210の画像DB2103に格納する(S2002)。 Next, the spectral camera control device 21 refers to the second imaging condition DB 2102 stored in the memory unit 210, and waits for the drone 20 to reach the imaging position described in the second imaging condition DB 2102 (S2001). Then, when the drone 20 reaches the imaging position (YES in S2001), the spectral camera control device 21 causes the spectral camera 22 to capture an image of the observation target area, stores the captured spectral image 2104 in the memory unit 210, and stores the imaging conditions in the image DB 2103 of the memory unit 210 (S2002).
そして、スペクトルカメラ制御装置21は、第2撮像条件DB2102に格納されている全ての撮像位置について撮像動作を終了したか否かを判定する(S2003)。そして、全ての撮像条件について撮像動作を終了したと判定したら(S2003においてYES)、記憶部210に格納されているスペクトル画像2104及び画像DB2103を情報処理装置10に送信し(S2004)、まだ撮像動作を終了していない撮像位置があると判定したら(S2003においてNO)、S2001に戻って次の撮像位置に到達するを待つ。 Then, the spectral camera control device 21 judges whether the imaging operation has been completed for all imaging positions stored in the second imaging condition DB 2102 (S2003). If it is judged that the imaging operation has been completed for all imaging conditions (YES in S2003), it transmits the spectral image 2104 and the image DB 2103 stored in the storage unit 210 to the information processing device 10 (S2004). If it is judged that there is an imaging position for which the imaging operation has not yet been completed (NO in S2003), it returns to S2001 and waits for the next imaging position to be reached.
この後、スペクトルカメラ制御装置21はドローン20の飛行を終了する(S2005)。 After this, the spectral camera control device 21 ends the flight of the drone 20 (S2005).
そして、図21は、情報処理装置10の制御部130の領域特定部137及び種類特定部138による、作物が特定の状態にある領域を特定する処理を示すフローチャートである。 Figure 21 is a flowchart showing the process of identifying an area where a crop is in a specific state by the area identification unit 137 and type identification unit 138 of the control unit 130 of the information processing device 10.
まず、領域特定部137は、記憶部120の画像DB123を参照して、作物が特定の状態にある領域を特定する元となるスペクトル画像127が撮像された位置(地域、領域)を指定・選択する(S2100)。 First, the area identification unit 137 refers to the image DB 123 of the memory unit 120 to specify and select the location (area, region) where the spectral image 127 was captured, which is used to identify the area where the crop is in a specific state (S2100).
次いで、種類特定部138は、S2100により指定・選択された条件に合致するスペクトル画像127を記憶部120から抽出し、抽出したスペクトル画像127を出力装置111の一例であるディスプレイに表示する(S2101)。 Next, the type identification unit 138 extracts from the memory unit 120 a spectral image 127 that matches the conditions specified/selected in S2100, and displays the extracted spectral image 127 on a display, which is an example of the output device 111 (S2101).
次いで、画像合成部136は、S2101により抽出されたスペクトル画像127に基づいて広域スペクトル画像128を生成し(S2102)、生成した広域スペクトル画像128をディスプレイ等に表示する(S2103)。なお、画像合成部136による広域スペクトル画像128の生成動作は、図21に示す処理に先立って行ってもよい。 Next, the image synthesis unit 136 generates a wide-band spectrum image 128 based on the spectral image 127 extracted in S2101 (S2102), and displays the generated wide-band spectrum image 128 on a display or the like (S2103). Note that the operation of generating the wide-band spectrum image 128 by the image synthesis unit 136 may be performed prior to the processing shown in FIG. 21.
次いで、種類特定部138は、画像DB123を参照して、広域スペクトル画像128の元となるスペクトル画像127が撮像された時刻を項目「撮像時刻」から取得し、この撮像時刻から、スペクトル画像127が撮像された際の地表面と太陽とがなす角度(太陽角度)を算出する。そして、種類特定部138は、学習モデル126または記憶部120に格納されている補正式等に基づいて、このスペクトル画像127が特定の時刻(例えば昼間12時)に撮像されたとしたときのスペクトルとなるように、スペクトル画像127のスペクトルを補正し、全体として広域スペクトル画像128のスペクトルを補正する(S2104)。 Next, the type identification unit 138 refers to the image DB 123 to obtain the time when the spectral image 127, which is the basis of the wide-band spectrum image 128, was captured from the item "Capture time", and calculates the angle (sun angle) between the earth's surface and the sun when the spectral image 127 was captured from this capture time. Then, based on the learning model 126 or a correction formula stored in the memory unit 120, the type identification unit 138 corrects the spectrum of the spectral image 127 so that it becomes the spectrum when this spectral image 127 is captured at a specific time (e.g. noon), and corrects the spectrum of the wide-band spectrum image 128 as a whole (S2104).
そして、種類特定部138は、記憶部120に格納されている学習モデル126を用いて、広域スペクトル画像128が撮像された観測対象の地域において、作物が特定の状態にあるか否か、あるとすればどの領域であるかの推定処理(推論動作)を行い(S2105)、推論結果をディスプレイ等に表示させる(S2106)。 Then, the type identification unit 138 uses the learning model 126 stored in the memory unit 120 to perform an estimation process (inference operation) to determine whether crops are in a specific state in the observation area where the wide-band spectrum image 128 was captured, and if so, which area it is (S2105), and displays the inference result on a display or the like (S2106).
<画面例>
図24は、図19のフローチャートにより示される学習モデル生成部133の学習モデル生成処理において、情報処理装置10の出力装置111の一例であるディスプレイに表示される画面の一例を示す図である。
<Screen example>
24 is a diagram showing an example of a screen displayed on a display, which is an example of the output device 111 of the information processing device 10, in the learning model generation process of the learning model generation unit 133 shown in the flowchart of FIG.
画面2400には、学習モデル生成の元となるスペクトル画像127を指定するためのボタン2401が表示されており、情報処理装置10のオペレータがこのボタンを入力装置110の一例であるポインティングデバイス等を用いてスペクトル画像2402~2404を指定する。指定されたスペクトル画像2402~2404は、波長帯域毎に画面2400に表示される。 Displayed on screen 2400 is a button 2401 for specifying a spectral image 127 that is the basis for generating a learning model, and the operator of information processing device 10 presses this button using a pointing device, which is an example of input device 110, to specify spectral images 2402 to 2404. The specified spectral images 2402 to 2404 are displayed on screen 2400 for each wavelength band.
情報処理装置10のオペレータは、これらスペクトル画像2402~2404を閲覧し、事前に取得している、この地域における作物の特定の状態及び作物が特定の状態にある領域の情報に基づいて、作物が特定の状態にあることを最もよく示すスペクトル画像2402~2404(図24に示す例では波長βのスペクトル画像2403)について、作物が特定の状態にある領域2405を、入力装置110の一例であるポインティングデバイス等を用いて指定する。次いで、情報処理装置10のオペレータは、プルダウンメニュー2406を用いて、領域2405における作物の具体的な特定の状態を指定する。そして、領域2405の指定及びプルダウンメニュー2406による作物の具体的な特定の状態の指定が終了したら、情報処理装置10のオペレータはOKボタン2407をポインティングデバイス等によりクリックして、指定動作の終了入力を行う。 The operator of the information processing device 10 views these spectral images 2402-2404, and based on the previously acquired information on the specific state of the crops in this region and the areas where the crops are in the specific state, specifies the area 2405 where the crops are in the specific state for the spectral images 2402-2404 (spectral image 2403 of wavelength β in the example shown in FIG. 24) that best indicate that the crops are in the specific state, using a pointing device or the like, which is an example of the input device 110. Next, the operator of the information processing device 10 uses a pull-down menu 2406 to specify the specific specific state of the crops in the area 2405. Then, after specifying the area 2405 and the specific specific state of the crops using the pull-down menu 2406, the operator of the information processing device 10 clicks the OK button 2407 with a pointing device or the like to input the end of the specification operation.
次に、図25は、図21のフローチャートにより示される、領域特定部137及び種類特定部138による、作物が特定の状態にある領域を特定する処理において、情報処理装置10の出力装置111の一例であるディスプレイに表示される画面の一例を示す図である。 Next, FIG. 25 is a diagram showing an example of a screen displayed on a display, which is an example of an output device 111 of the information processing device 10, during the process of identifying an area where a crop is in a specific state by the area identification unit 137 and the type identification unit 138, as shown in the flowchart of FIG. 21.
画面2500にはスペクトル画像2501が表示され、また、このスペクトル画像2501の撮像日時及び撮像領域を示す情報が表示される領域2502が設けられている。また、スペクトル画像2501が撮像された領域に対応する地図データ2503が表示されている。情報処理装置10のオペレータが、プルダウンメニュー2504により、特定を希望する作物の特定の状態を指定すると、スペクトル画像2501には、指定された具体的な特定の状態にあると推測される領域2505が表示される。この領域2505はスペクトル画像2501の濃淡分布でもある。 Screen 2500 displays a spectral image 2501, and also has an area 2502 in which information indicating the image date and time and imaged area of this spectral image 2501 is displayed. Also displayed is map data 2503 corresponding to the area in which the spectral image 2501 was captured. When the operator of the information processing device 10 uses pull-down menu 2504 to specify the specific state of the crop that the operator wishes to identify, an area 2505 that is presumed to be in the specified specific state is displayed in the spectral image 2501. This area 2505 is also the shading distribution of the spectral image 2501.
<実施形態の効果>
以上詳細に説明したように、本実施形態のシステム1によれば、収穫をする事業を行う事業者にとって、より適切に育成状況を管理することが可能となる。
Effects of the embodiment
As described above in detail, the system 1 of this embodiment enables business operators who carry out harvesting businesses to more appropriately manage the growing conditions.
<変形例>
なお、上記した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。
<Modification>
In addition, the above-described embodiments are described in detail to clearly explain the present disclosure, and are not necessarily limited to those including all of the described configurations. In addition, some of the configurations of each embodiment can be added to, deleted from, or replaced with other configurations.
一例として、上述した実施形態のシステム1では、衛星30に搭載したスペクトルカメラ32により地表面を撮像してスペクトル画像3103を取得し、また、ドローン20に搭載したスペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像してスペクトル画像2104を取得していたが、スペクトル画像を取得するスペクトルカメラが搭載される移動体は衛星30、ドローン20に限定されず、空中から地表面を撮像しうる移動体であれば限定はない。さらに、スペクトルカメラが搭載された移動体が地表面を移動するような手法、例えばスペクトルカメラを保持したオペレータが地表面を徒歩で移動する、スペクトルカメラを搭載した自動車が地表面を走行する等の手法であってもよい。一例として、特許6342594号に開示された分光端末装置をスマートフォンにより実現したマルチスペクトルカメラを用いたような態様が挙げられる。 As an example, in the system 1 of the embodiment described above, the spectral camera 32 mounted on the satellite 30 captures the ground surface to obtain the spectral image 3103, and the spectral camera 22 mounted on the drone 20 captures the observation target area to obtain the spectral image 2104. However, the moving body on which the spectral camera that captures the spectral image is mounted is not limited to the satellite 30 or the drone 20, and is not limited as long as it is a moving body that can capture the ground surface from the air. Furthermore, a method in which a moving body mounted with a spectral camera moves on the ground surface, such as an operator holding a spectral camera moving on foot on the ground surface or a car mounted with a spectral camera driving on the ground surface, may be used. One example is a mode in which a multispectral camera that realizes the spectroscopic terminal device disclosed in Patent No. 6342594 using a smartphone is used.
このように、ライブラリ作成のためのスペクトル画像3103を取得する手法、観測対象の地域を撮像してスペクトル画像2104を取得する手法には種々の組合せ、バリエーションが存在しうる。以下、このバリエーションの変形例について詳述する。 As such, there are various combinations and variations in the methods for acquiring the spectral images 3103 for creating the library and the methods for capturing the observation target area and acquiring the spectral images 2104. Modifications of these variations are described in detail below.
衛星30に搭載したスペクトルカメラ32であるLTCFカメラは、このスペクトルカメラ32一台で数多くの(一例として数百の)波長帯域の反射光を受光してスペクトル画像3103を取得することができる。一方、ドローン20に搭載したスペクトルカメラ22は、ライブラリに基づいて、観測対象の地域における作物が特定の状態にあることを検知可能な(複数の)波長帯域に限定して、これら複数の波長帯域の反射光からスペクトル画像2104を取得している。 The LTCF camera, which is the spectral camera 32 mounted on the satellite 30, can receive reflected light in many (for example, hundreds) wavelength bands and obtain a spectral image 3103 with just one spectral camera 32. On the other hand, the spectral camera 22 mounted on the drone 20 obtains a spectral image 2104 from the reflected light in multiple wavelength bands, limited to (multiple) wavelength bands that can detect that the crops in the observation area are in a specific state based on the library.
このようなスペクトルカメラ22、32の構成の差異は、スペクトルカメラ22、32の重量及び価格にも反映される。つまり、スペクトルカメラ32はスペクトルカメラ22と比較して高価でありかつ重量が嵩む。スペクトルカメラ22、32の重量の差は、スペクトルカメラ22、32を搭載する飛行体の構成にも影響する。つまり、スペクトルカメラ32をドローン20に搭載する場合、ドローン20の構成が大型化せざるを得ず、さらに、一度に飛行できる時間も短時間に制限されてしまう可能性がある。 These differences in the configuration of the spectral cameras 22, 32 are also reflected in the weight and price of the spectral cameras 22, 32. In other words, the spectral camera 32 is more expensive and heavier than the spectral camera 22. The difference in weight between the spectral cameras 22, 32 also affects the configuration of the aircraft on which the spectral cameras 22, 32 are mounted. In other words, when mounting the spectral camera 32 on the drone 20, the configuration of the drone 20 must be enlarged, and further, the time that the drone can fly at one time may be limited to a short time.
一方、衛星30にスペクトルカメラ32を搭載すれば、スペクトルカメラ32の重量による制限はやや緩和されるものの、観測対象の地域のスペクトル画像3103を取得できる頻度は低くならざるを得ない。つまり、衛星30が観測対象の地域の上空を通過するのは数ヶ月に一回程度になることがあり、従って、スペクトル画像3103を取得できる頻度も数ヶ月に一回程度になることがある。 On the other hand, if the satellite 30 is equipped with a spectral camera 32, the restrictions imposed by the weight of the spectral camera 32 are somewhat alleviated, but the frequency with which the spectral image 3103 of the observation target area can be acquired is inevitably low. In other words, the satellite 30 may pass over the observation target area only once every few months, and therefore the frequency with which the spectral image 3103 can be acquired may also be only once every few months.
このため、システム1の運用開始当初などにおいて、スペクトルカメラ32により観測対象の地域のスペクトル画像3103を取得する回数を一定に制限して、しかも、スペクトルカメラ32により観測対象の地域を撮像する時刻も固定して(例えば昼間12時)、その地域のその時刻の南中高度を太陽角度としてライブラリを作成することが考えられる。この場合、ライブラリ作成時には太陽角度の補正は行わない。 For this reason, when the system 1 is first put into operation, the number of times that the spectral camera 32 acquires the spectral image 3103 of the observation target area can be limited to a certain number, and the time at which the spectral camera 32 captures the observation target area can also be fixed (for example, noon), and a library can be created using the meridian altitude at that time for that area as the solar angle. In this case, no correction of the solar angle is performed when the library is created.
次に、スペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像する時刻を、スペクトルカメラ32により観測対象の地域を撮像した時刻(上述の例では昼間12時)に合わせてスペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像すれば、太陽高度の補正を行わずとも観測対象の地域の作物が特定の状態にあるかどうかを検知することができる。この後、スペクトルカメラ22により観測対象の地域を撮像する時刻を変えてドローン20等を繰り返し飛行させて、複数の時刻における観測対象の地域のスペクトル画像2104を取得し、このスペクトル画像2104に対して太陽角度の補正を行って、観測対象の地域の作物が特定の状態にあるかどうかの検出を行えばよい。太陽角度の補正値は教師データ125に格納して学習モデル126を再学習すればよいことは上述の通りである。 Next, if the time at which the spectral camera 22 images the observation area is set to coincide with the time at which the spectral camera 32 images the observation area (12:00 noon in the above example), it is possible to detect whether the crops in the observation area are in a specific state without correcting for the solar altitude. After this, the drone 20 or the like is repeatedly flown at different times at which the spectral camera 22 images the observation area to obtain spectral images 2104 of the observation area at multiple times, and the solar angle is corrected for this spectral image 2104 to detect whether the crops in the observation area are in a specific state. As described above, the correction value for the solar angle can be stored in the teacher data 125 and the learning model 126 can be retrained.
LTCFカメラであるスペクトルカメラ32によりライブラリ作成のためのスペクトル画像3103を取得するメリットは、上述した多数の波長帯域の反射光によるスペクトル画像3103を数少ない(極端には一度の)撮影で取得できることにある。そして、多数の波長帯域の反射光によるスペクトル画像3103を取得することにより、観測対象の地域の作物が特定の状態にあるか否かを検出するために好適な波長帯域を精度良く選定することができる。これにより、観測対象の地域において作物が特定の状態にあるか否かの検出精度を下げることなく、スペクトルカメラ22が検出する波長帯域の数を削減することができる。これは、スペクトルカメラ22の軽量化にもつながり、スペクトルカメラ22を搭載するドローン20等の飛行体として汎用性の高い飛行体を利用できることにつながり、さらに、ドローン20等を長時間かつ高頻度で飛行させることにもつながる。ドローン20等を長時間飛行させることができれば、スペクトル画像2104取得のためのコスト低減になり、また、ドローン20等を高頻度で飛行させることができれば、観測対象の地域における作物が特定の状態にあるか否かの検出をいち早く行うことにもつながる。 The advantage of acquiring the spectral image 3103 for creating the library by the spectral camera 32, which is an LTCF camera, is that the spectral image 3103 of the reflected light of the above-mentioned many wavelength bands can be acquired by a few (even one) shots. By acquiring the spectral image 3103 of the reflected light of many wavelength bands, it is possible to accurately select a suitable wavelength band for detecting whether or not the crops in the observation area are in a specific state. This allows the number of wavelength bands detected by the spectral camera 22 to be reduced without lowering the detection accuracy of whether or not the crops in the observation area are in a specific state. This also leads to a reduction in the weight of the spectral camera 22, which leads to the use of a highly versatile aircraft as an aircraft such as a drone 20 equipped with the spectral camera 22, and further leads to flying the drone 20 for a long time and frequently. If the drone 20 can be flown for a long time, the cost of acquiring the spectral image 2104 can be reduced, and if the drone 20 can be flown frequently, it also leads to the detection of whether or not the crops in the observation area are in a specific state.
また、当初のライブラリ作成の際に太陽角度の補正を行わずに、スペクトル画像2104の取得時刻をスペクトル画像3103の取得時刻に合わせることにより、システム1立ち上げの際の手間を省くことができ、システム1導入までの日時の削減ができる。そして、システム1運用に伴って複数の時刻におけるスペクトル画像2104、3103を取得することで、作物が特定の状態にあるか否かの検出精度を向上させることができる。 In addition, by aligning the acquisition time of spectral image 2104 with the acquisition time of spectral image 3103 without correcting the sun angle when creating the initial library, the effort required for starting up system 1 can be reduced, and the time and date required for introducing system 1 can be reduced. Furthermore, by acquiring spectral images 2104 and 3103 at multiple times as system 1 is operated, the accuracy of detecting whether or not the crop is in a specific state can be improved.
また、作物が特定の状態にある領域を特定するために、上述した実施形態のシステム1ではスペクトル画像を用いていたが、スペクトル画像に加えて、当該地域の温度分布を用いてもよい。このためには、ライブラリ作成の元となるスペクトル画像を取得する際に、この地域の温度をセンサ等により取得するとともに、観測対象の地域のスペクトル画像を取得する際にも、この地域の温度をセンサ等により取得すれば良い。この際、温度分布は2次元的な広がりを有するように、温度測定点を複数設けることが好ましい。この場合、ライブラリには当該地域の温度分布データも含まれる。 In addition, in order to identify the area where the crops are in a specific state, the system 1 in the above-described embodiment uses a spectral image, but the temperature distribution of the area may be used in addition to the spectral image. To this end, when acquiring the spectral image that is the basis for creating the library, the temperature of this area may be acquired by a sensor or the like, and when acquiring the spectral image of the area to be observed, the temperature of this area may also be acquired by a sensor or the like. In this case, it is preferable to provide multiple temperature measurement points so that the temperature distribution has a two-dimensional spread. In this case, the library also includes temperature distribution data for the area.
さらに、上述した実施形態のシステム1では、学習モデル126を用いて観測対象の地域のうち作物が特定の状態にある領域を特定していたが、いわゆる画像解析技術を用いて作物が特定の状態にある領域を特定してもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment of system 1, the learning model 126 was used to identify areas in the observed region where crops are in a specific state, but so-called image analysis technology may also be used to identify areas where crops are in a specific state.
さらに、本開示に係るシステム1において、次のような構成も可能である。 Furthermore, the system 1 according to the present disclosure can also be configured as follows:
マルチスペクトルカメラにより撮影されるスペクトル画像と比較するための、観測対象である作物が特定の状態であることを検知するための情報をメモリに記憶させる際に、第1のマルチスペクトルカメラを搭載した飛行体を飛行させて地表を撮影させてスペクトル画像を生成する。 When storing information in memory to detect that the crop being observed is in a specific state for comparison with a spectral image captured by the multispectral camera, a first multispectral camera-equipped aircraft is flown to capture images of the ground surface and generate a spectral image.
次に、第1のマルチスペクトルカメラと異なる第2のマルチスペクトルカメラを搭載した飛行体を、運行計画に従って、観測対象の地域において飛行させ、作物が特定の状態であることを検知するための波長により第2のマルチスペクトルカメラで撮影させることでスペクトル画像を生成する。好ましくは、第1のマルチスペクトルカメラを搭載した飛行体と第2のマルチスペクトルカメラを搭載した飛行体とは異なる飛行体である。 Next, an aircraft equipped with a second multispectral camera different from the first multispectral camera is flown in the observation area according to the operation plan, and a spectral image is generated by having the second multispectral camera capture the crops at a wavelength for detecting that the crops are in a specific state. Preferably, the aircraft equipped with the first multispectral camera and the aircraft equipped with the second multispectral camera are different aircraft.
第1のマルチスペクトルカメラは、液晶波長可変フィルタ34のような、撮像する波長を切替可能な部材を有し、多数の波長についてのスペクトル画像を生成することができる。一方、第2のマルチスペクトルカメラは、特定の波長についてのスペクトル画像を生成することができる。特定の波長は、第2のマルチスペクトルカメラによる観測対象の地域を撮像している間は切替ができない。つまり、特定の波長は予め定めた波長である。 The first multispectral camera has a component capable of switching the wavelength to be imaged, such as a liquid crystal wavelength tunable filter 34, and can generate spectral images for multiple wavelengths. On the other hand, the second multispectral camera can generate spectral images for a specific wavelength. The specific wavelength cannot be switched while the area to be observed by the second multispectral camera is being imaged. In other words, the specific wavelength is a predetermined wavelength.
第2のマルチスペクトルカメラは、第1のマルチスペクトルカメラと比べて、スペクトル画像を撮影するための特定の部材を有さないものであるとしてもよい。例えば、第2のマルチスペクトルカメラは、波長を切替可能な部材を有する第1のマルチスペクトルカメラとは異なり、波長を切り替え可能な部材を有さず特定の波長についてのスペクトル画像を生成するものであるとしてもよい。第2のマルチスペクトルカメラを搭載する第2の飛行体は、第1のマルチスペクトルカメラを搭載する第1の飛行体と異なり、積載可能な重量が低いものであるとしてもよい。これにより第1の飛行体と第2の飛行体とが重量が異なることとしてもよいし(第2の飛行体のほうが第1の飛行体よりも機体重量が少ない)、これら重量の違いに基づいて、第1の飛行体と第2の飛行体とで飛行可能な空域(緯度経度により定まる地理範囲、および、高度)が異なることとしてもよい。第2の飛行体は、複数の(例えば4つ程度の)第2のマルチスペクトルカメラを搭載し、それぞれの第2のマルチスペクトルカメラがそれぞれ異なる波長についてのスペクトル画像を生成するものであるとしてもよい。 The second multispectral camera may not have a specific member for capturing a spectral image, unlike the first multispectral camera, which has a member capable of switching wavelengths. For example, the second multispectral camera may generate a spectral image for a specific wavelength without having a member capable of switching wavelengths, unlike the first multispectral camera, which has a member capable of switching wavelengths. The second aircraft carrying the second multispectral camera may have a low load weight, unlike the first aircraft carrying the first multispectral camera. As a result, the first aircraft and the second aircraft may have different weights (the second aircraft has a lighter aircraft weight than the first aircraft), and based on the difference in weight, the first aircraft and the second aircraft may have different airspaces (geographical ranges determined by latitude and longitude, and altitudes) in which they can fly. The second aircraft may be equipped with multiple (for example, about four) second multispectral cameras, and each of the second multispectral cameras may generate a spectral image for a different wavelength.
液晶波長可変フィルタ34を搭載したマルチスペクトルカメラ32のように、多数の波長帯域についてスペクトル画像が取得可能な第1のマルチスペクトルカメラ32は高価でありかつ重量が嵩む傾向にある。一方、特定の波長についてのスペクトル画像のみ生成可能な第2のマルチスペクトルカメラ22は安価でありかつ軽量に構成することができる。 The first multispectral camera 32, which can acquire spectral images for many wavelength bands, such as the multispectral camera 32 equipped with the liquid crystal wavelength tunable filter 34, tends to be expensive and heavy. On the other hand, the second multispectral camera 22, which can generate spectral images only for a specific wavelength, can be constructed to be inexpensive and lightweight.
第1のマルチスペクトルカメラ32はライブラリ作成のためのスペクトル画像を生成するものであるから、多数の波長帯域の反射光に基づいてスペクトル画像を生成することが好ましい。一方、第2のマルチスペクトルカメラ22は、観測対象の地域において作物が特定の状態にある領域を特定するためのものであり、ドローン20のような飛行体によって高頻度に撮影することが好ましい。従って、第2のマルチスペクトルカメラ22は、第1のマルチスペクトルカメラ32よりも軽量でかつ安価に構成するメリットは大きい。 Since the first multispectral camera 32 generates spectral images for creating a library, it is preferable to generate spectral images based on reflected light in a large number of wavelength bands. On the other hand, the second multispectral camera 22 is used to identify areas in the observation area where crops are in a specific state, and it is preferable to take frequent images using an aircraft such as a drone 20. Therefore, the second multispectral camera 22 has a great advantage in being lighter and less expensive than the first multispectral camera 32.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM、ハードディスク、SSD、光ディスク、光磁気ディスク、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。 The above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole by hardware, for example by designing them as integrated circuits. The present invention can also be realized by software program code that realizes the functions of the embodiments. In this case, a storage medium on which the program code is recorded is provided to a computer, and a processor of the computer reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-mentioned embodiments, and the program code itself and the storage medium on which it is stored constitute the present invention. Examples of storage media for supplying such program code include flexible disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, hard disks, SSDs, optical disks, magneto-optical disks, CD-Rs, magnetic tapes, non-volatile memory cards, and ROMs.
また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(登録商標)等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。 In addition, the program code that realizes the functions described in this embodiment can be implemented in a wide range of program or script languages, such as assembler, C/C++, perl, Shell, PHP, Java (registered trademark), etc.
さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD-RW、CD-R等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。 Furthermore, the program code of the software that realizes the functions of the embodiment may be distributed over a network and stored in a storage means such as a computer's hard disk or memory, or in a storage medium such as a CD-RW or CD-R, and the processor of the computer may read and execute the program code stored in the storage means or storage medium.
<付記>
以上の各実施形態で説明した事項を以下に付記する。
<Additional Notes>
The matters described in the above embodiments will be supplemented below.
(付記1)
コンピュータ(10)を動作させるための方法であって、コンピュータ(10)のプロセッサ(101)に、マルチスペクトルカメラ(22)により撮影されるスペクトル画像(127)と比較するための、観測対象である作物が特定の状態であることを検知するための情報(126)をメモリ(120)に記憶させる第1ステップ(S1908)と、観測対象の地域において、作物が特定の状態であることを検知するための波長によりマルチスペクトルカメラ(22)で撮影させることでスペクトル画像(127)を生成する第2ステップ(S2002)と、撮影した結果であるスペクトル画像(127)と、作物が特定の状態であることを検知するための情報(126)とに基づいて、観測対象の地域において特定の状態にある作物がある地域を特定する第3ステップ(S2105)と、特定した地域の情報を出力する第4ステップ(S2106)と、
を実行させる、方法。
(付記2)
第2ステップにおいて、マルチスペクトルカメラ(22)を搭載した飛行体(20)を、運行計画に従って、観測対象の地域において飛行させ、作物が特定の状態であることを検知するための波長によりマルチスペクトルカメラ(22)で撮影させることでスペクトル画像(127)を生成する、付記1に記載の方法。
(付記3)
第1ステップ(S1908)において、検知するための情報として、観測対象の作物が育成されている地域を示す情報と、当該地域をマルチスペクトルカメラ(22)で撮影することで得られるスペクトル画像(127)及びその撮影のための波長の情報と、当該地域において作物を撮影する際の太陽の角度の情報と、が関連付けられたデータベースを教師データとして機械学習を行うことにより生成される学習済みモデル(126)をメモリ(120)に記憶させており、第3ステップ(S2105)において、撮影した結果であるスペクトル画像(127)と、学習済みモデル(126)とに基づいて、特定の状態にある作物がある地域を特定する、付記1に記載の方法。
(付記4)
第1ステップ(S1908)において、検知するための情報として、さらに、マルチスペクトルカメラ(22)で地域を撮像したときの地域の温度の情報が関連付けられたデータベースを教師データ(125)として機械学習を行うことにより生成される学習済みモデル(126)をメモリ(120)に記憶させており、第3ステップにおいて、さらに、マルチスペクトルカメラ(22)で観測対象の地域を撮像したときの観測対象の地域の温度に基づいて、特定の状態にある作物がある地域を特定する、付記3に記載の方法。
(付記5)
第1ステップ(S1908)において、教師データ(125)であるデータベースとして、さらに、特定の状態の種類の情報が関連付けられており、当該特定の状態の種類の情報を含むデータベースにより生成された学習済みモデル(126)をメモリ(120)に記憶させており、第3ステップ(S2105)において、学習済みモデル(126)に基づき、特定の状態にある作物がある地域と、特定の状態の種類とを特定する、付記3に記載の方法。
(付記6)
第2ステップ(S2002)において、運行計画として、複数機の飛行体(20)により、それぞれ異なる地域を飛行させ、各飛行体により撮影されたスペクトル画像(127)を、撮影された地域に基づき重ね合わせてスペクトル画像(128)を生成する、付記2に記載の方法。
(付記7)
第2ステップ(S2002)において、運行計画として、観測対象の作物に応じて、観測対象の地域ごとにマルチスペクトルカメラ(22)の波長を指定し、波長の指定に従って、各地域で波長を切り替えて、飛行体のマルチスペクトルカメラ(22)によりスペクトル画像(127)を生成する、付記2に記載の方法。
(付記8)
第2ステップ(S2002)において、運行計画として、作物の育成場所の周囲の地形が所定の条件を満たす場合に、当該所定の条件を満たす地域を優先して、飛行体のマルチスペクトルカメラ(22)により撮影させることでスペクトル画像(127)を生成する、付記2に記載の方法。
(付記9)
第3ステップ(S2105)において、作物が特定の状態になっている地理範囲と、そうでない地理範囲とを区別し、さらに、スペクトル画像(127)を撮影した地点に基づき、地図画像と重ね合わせて、作物が特定の状態になっている範囲を表示する、付記1~8のいずれかに記載の方法。
(付記10)
第3ステップ(S2105)において、撮影時点の指定をユーザから受け付けており、指定された時点において撮影されたスペクトル画像(127)に基づき、作物が特定の状態になっている地理範囲を表示する、付記1~9のいずれかに記載の方法。
(付記11)
第3ステップ(S2105)において、作物が特定の状態であることを検知した結果に基づき、特定の状態になっている作物の情報と、作物が特定の状態であることに対処するための費用の情報とを表示する、付記1~10のいずれかに記載の方法。
(付記12)
第1ステップ(S1908)において、マルチスペクトルカメラ(32)を搭載した飛行体(30)を飛行させて地表を撮影させ、得られたスペクトル画像(127)に基づいて、観測対象の作物が育成されている地域を示す情報と、当該地域をマルチスペクトルカメラ(32)で撮影することで得られるスペクトル画像(127)及びその撮影のための波長の情報とを関連付けてメモリ(120)に記憶させ、さらに、コンピュータ(10)のプロセッサ(101)に、記憶されたスペクトル画像(127)をユーザに閲覧させることにより、当該スペクトル画像(127)と関連付けて、作物が特定の状態であることの指定をユーザから受け付ける第5ステップ(S1904)と、ユーザの指定に応じて、作物が特定の状態であることを検知するためのデータベース(125)をメモリ(120)に記憶させる第6ステップ(S1906)と、を実行させる、付記1~11のいずれかに記載の方法。
(付記13)
データベースを作成するためのスペクトル画像は複数の波長からなる第1の波長群について同一の地域を撮像したものであり、第2ステップにおけるスペクトル画像は複数の波長からなる第2の波長群について同一の観測対象の地域を撮像したものであり、第1の波長群の波長数は第2の波長群の波長数より多い、付記12に記載の方法。
(付記14)
第1ステップ(S1908)において、地域を示す情報と、スペクトル画像(127)及びその撮影のための波長の情報と関連付けて、さらに、特定の状態の種類の情報をメモリ(120)に蓄積させる、付記12または13に記載の方法。
(付記15)
第5ステップ(S1904)においてユーザから受け付けた指定に基づいて、作物が特定の状態であることをスペクトル画像(127)により検知するための波長を特定する、付記12~14のいずれかに記載の方法。
(付記16)
第1ステップ(S1908)において、さらにマルチスペクトルカメラ(23)で地域を撮像したときの地域の温度の情報を関連付けてメモリに記憶させる、付記12~15のいずれかに記載の方法。
(付記17)
メモリ(120)に蓄積されている情報のうち、作物の育成場所の周囲の地形が所定の条件を満たす場合に、当該所定の条件を満たす地域のスペクトル画像(127)を抽出し、抽出したスペクトル画像(127)を指定可能にユーザに提示する、付記12~16のいずれかに記載の方法。
(付記18)
ユーザから、地域に関する情報の入力を受け付けることに応答して、当該入力にかかる地域のスペクトル画像(127)を抽出し、抽出したスペクトル画像(127)を指定可能にユーザに提示する、付記12~17のいずれかに記載の方法。
(付記19)
付記1~18のいずれかに記載の方法をコンピュータ(10)に実行させるためのプログラム。
(付記20)
付記1~18のいずれかに記載の方法を実行する情報処理装置。
(Appendix 1)
A method for operating a computer (10), comprising: a first step (S1908) of causing a processor (101) of the computer (10) to store in a memory (120) information (126) for detecting that a crop being observed is in a specific state, for comparison with a spectral image (127) captured by a multispectral camera (22); a second step (S2002) of generating a spectral image (127) in the observed region by capturing an image with the multispectral camera (22) at a wavelength for detecting that the crop is in a specific state; a third step (S2105) of identifying a region in the observed region where a crop in the specific state is located, based on the spectral image (127) resulting from the capturing and the information (126) for detecting that the crop is in a specific state; and a fourth step (S2106) of outputting information on the identified region.
A method for executing the above.
(Appendix 2)
The method described in Appendix 1, in a second step, an aircraft (20) equipped with a multispectral camera (22) is flown over the observation area according to an operation plan, and a spectral image (127) is generated by having the multispectral camera (22) capture images at wavelengths for detecting that the crop is in a specific state.
(Appendix 3)
The method according to claim 1, in which in a first step (S1908), as information for detection, information indicating the area in which the crop to be observed is grown, a spectral image (127) obtained by photographing the area with a multispectral camera (22) and information on the wavelengths for the photographing, and information on the angle of the sun when photographing the crop in the area are associated with each other, are stored in a memory (120) to generate a trained model (126) by performing machine learning using as training data a database in which such information is associated, and in a third step (S2105), the area in which the crop is in a specific state is identified based on the spectral image (127) resulting from the photographing and the trained model (126).
(Appendix 4)
The method according to Appendix 3, in which in the first step (S1908), a trained model (126) is generated by performing machine learning using a database associated with information on the temperature of the area when the area is imaged with a multispectral camera (22) as training data (125) as information for detection, and a trained model (126) is stored in the memory (120), and in the third step, an area in which crops in a specific state are located is identified based on the temperature of the observed area when the observed area is imaged with the multispectral camera (22).
(Appendix 5)
The method described in Appendix 3, in a first step (S1908), a database that is training data (125) is further associated with information on a specific type of state, and a trained model (126) generated by the database containing the information on the specific type of state is stored in a memory (120), and in a third step (S2105), an area in which crops in a specific state are located and the type of specific state are identified based on the trained model (126).
(Appendix 6)
The method described in Appendix 2, in a second step (S2002), as an operation plan, includes flying multiple aircraft (20) over different areas, and overlaying the spectral images (127) taken by each aircraft based on the area taken to generate a spectral image (128).
(Appendix 7)
The method described in Appendix 2, in a second step (S2002), as an operation plan, specifies a wavelength of the multispectral camera (22) for each observation area according to the crop being observed, and generates a spectral image (127) by the multispectral camera (22) of the aircraft by switching the wavelength for each area in accordance with the specified wavelength.
(Appendix 8)
The method described in Appendix 2, in a second step (S2002), as an operation plan, if the terrain surrounding the crop growing location satisfies specified conditions, a spectral image (127) is generated by photographing the area that satisfies the specified conditions with the multispectral camera (22) of the aircraft.
(Appendix 9)
9. The method according to any one of appendices 1 to 8, wherein in a third step (S2105), a geographical area where the crop is in a particular state is distinguished from a geographical area where the crop is not in a particular state, and further, the spectral image (127) is overlaid on a map image based on the point where the image was taken to display the area where the crop is in a particular state.
(Appendix 10)
A method according to any one of appendices 1 to 9, in which in a third step (S2105), a designation of the photographing time is accepted from a user, and a geographical area in which crops are in a particular state is displayed based on a spectral image (127) taken at the designated time.
(Appendix 11)
A method as described in any of Appendices 1 to 10, in which in a third step (S2105), based on the result of detecting that the crop is in a specific state, information about the crop that is in the specific state and information about the costs of dealing with the crop being in the specific state are displayed.
(Appendix 12)
12. The method according to any one of appendices 1 to 11, in which in a first step (S1908), an aircraft (30) equipped with a multispectral camera (32) is flown to photograph the earth's surface, and based on the obtained spectral image (127), information indicating the area in which the crop to be observed is grown is associated with a spectral image (127) obtained by photographing the area with the multispectral camera (32) and information on wavelengths for the photographing and stored in a memory (120); further, a processor (101) of a computer (10) executes a fifth step (S1904) of accepting from a user a designation that the crop is in a specific state in association with the spectral image (127) by having a user view the stored spectral image (127); and a sixth step (S1906) of storing in the memory (120) a database (125) for detecting that the crop is in a specific state in accordance with the user's designation.
(Appendix 13)
13. The method according to claim 12, wherein the spectral images for creating the database are images of the same region using a first wavelength group consisting of a plurality of wavelengths, and the spectral images in the second step are images of the same observation target region using a second wavelength group consisting of a plurality of wavelengths, and the number of wavelengths in the first wavelength group is greater than the number of wavelengths in the second wavelength group.
(Appendix 14)
A method according to claim 12 or 13, in which in a first step (S1908), information indicating a region is associated with a spectral image (127) and information on the wavelength for capturing the image, and information on a type of a specific state is further stored in a memory (120).
(Appendix 15)
A method according to any one of appendices 12 to 14, further comprising identifying wavelengths for detecting that the crop is in a particular state using a spectral image (127) based on a specification received from a user in a fifth step (S1904).
(Appendix 16)
The method according to any one of appendices 12 to 15, wherein in the first step (S1908), information on the temperature of the area when the area is imaged by the multispectral camera (23) is further associated and stored in the memory.
(Appendix 17)
A method according to any one of appendices 12 to 16, wherein, if the topography surrounding a location where a crop is grown satisfies a predetermined condition from the information stored in the memory (120), a spectral image (127) of an area that satisfies the predetermined condition is extracted, and the extracted spectral image (127) is presented to a user in a selectable manner.
(Appendix 18)
A method according to any one of appendices 12 to 17, in response to receiving input of information about a region from a user, extracting a spectral image (127) of the region related to the input, and presenting the extracted spectral image (127) to the user in a manner that allows the user to specify it.
(Appendix 19)
A program for causing a computer (10) to execute the method according to any one of appendices 1 to 18.
(Appendix 20)
19. An information processing device for executing the method according to any one of claims 1 to 18.
1…システム 2、30…衛星 3、20…ドローン 4、10…情報処理装置 101…プロセッサ 102…主記憶装置 103…補助記憶装置 120、210、310…記憶部 121、2100、3100…アプリケーションプログラム 122…飛行計画DB 123、2103、3102…画像DB 124…広域画像DB 125…教師データ 126…学習モデル 127、2104、3103…スペクトル画像 128…広域スペクトル画像 130、211、311…制御部 133…学習モデル生成部 134…飛行計画作成部 135…飛行体制御部 136…画像合成部 137…領域特定部 138…種類特定部 21、31…スペクトルカメラ制御装置 22、32…スペクトルカメラ N…ネットワーク
1...System 2, 30...Satellite 3, 20...Drone 4, 10...Information processing device 101...Processor 102...Main memory device 103...Auxiliary memory device 120, 210, 310...Memory unit 121, 2100, 3100...Application program 122...Flight plan DB 123, 2103, 3102...Image DB 124...Wide-area image DB 125...Teacher data 126...Learning model 127, 2104, 3103...Spectral image 128...Wide-area spectral image 130, 211, 311...Control unit 133...Learning model generation unit 134...Flight plan creation unit 135...Aircraft control unit 136...Image synthesis unit 137...Area identification unit 138...Type identification unit 21, 31...Spectral camera control device 22, 32...Spectral camera N...Network
Claims (18)
マルチスペクトルカメラにより撮影されるスペクトル画像と比較するための、観測対象である作物の生育状態を検知するための情報をメモリに予め記憶させる第1ステップと、
観測対象の地域において、前記作物の生育状態を検知するために予め定めた複数の波長帯域により前記マルチスペクトルカメラで撮影させることで前記スペクトル画像を生成する第2ステップと、
前記撮影した結果である前記スペクトル画像と、前記作物の生育状態を検知するための情報とに基づいて、観測対象の前記地域において特定の前記生育状態にある前記作物がある前記地域を特定する第3ステップと、
前記特定した地域の情報を出力する第4ステップと、を実行させ、
前記第1ステップにおいて、前記マルチスペクトルカメラを搭載した飛行体を飛行させて地表を撮影させ、得られた前記スペクトル画像に基づいて、観測対象の前記作物が育成されている前記地域を示す情報と、当該地域を前記マルチスペクトルカメラで撮影することで得られる前記スペクトル画像及びその撮影のための前記波長帯域の情報と、を関連付けて前記メモリに予め記憶させ、
前記第2ステップにおいて、前記飛行体を、運行計画に従って、観測対象の前記地域において飛行させ、前記作物が前記特定の生育状態であることを検知するための前記波長帯域により前記マルチスペクトルカメラで撮影させることで前記スペクトル画像を生成し、
前記第1ステップは、
前記記憶された前記スペクトル画像をユーザに閲覧させることにより、当該スペクトル画像と関連付けて、前記作物が前記特定の生育状態であることの指定を前記ユーザから受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けた前記ユーザの指定に応じて、前記作物が前記特定の生育状態であることを検知するためのデータベースを前記メモリに記憶させる記憶ステップと、を含む、方法。 1. A method for operating a computer, comprising:
A first step of storing information for detecting a growth state of a crop to be observed in a memory in advance, the information being to be compared with a spectral image captured by a multispectral camera;
a second step of generating the spectral image by capturing images of the crops in a region to be observed using the multispectral camera in a plurality of wavelength bands determined in advance for detecting the growth state of the crops;
a third step of identifying the area in which the crop in the particular growth state is located in the observation target area based on the spectral image obtained by the photographing and information for detecting the growth state of the crop;
and a fourth step of outputting information on the identified area.
In the first step, an aircraft equipped with the multispectral camera is flown to photograph the ground surface, and based on the obtained spectral image, information indicating the region in which the crop to be observed is grown is associated with the spectral image obtained by photographing the region with the multispectral camera and information on the wavelength band for photographing the spectral image , and the associated information is stored in advance in the memory;
In the second step, the aircraft is flown in the area to be observed according to an operation plan , and the spectral image is generated by photographing the crop with the multispectral camera using the wavelength band for detecting that the crop is in the specific growth state;
The first step comprises:
a receiving step of receiving, from the user, a designation that the crop is in the specific growth state in association with the spectral image by allowing the user to view the stored spectral image;
and a storage step of storing in the memory a database for detecting that the crop is in the specific growth state in response to the user's designation received in the receiving step .
観測対象の前記作物が育成されている前記地域を示す情報と、
当該地域を前記マルチスペクトルカメラで撮影することで得られる前記スペクトル画像及びその撮影のための波長帯域の情報と、
当該地域において前記作物を撮影する際の太陽の角度の情報と、が関連付けられたデータベースを教師データとして機械学習を行うことにより生成される学習済みモデルを前記メモリに記憶させており、
前記第3ステップにおいて、前記撮影した結果である前記スペクトル画像と、前記学習済みモデルとに基づいて、前記特定の生育状態にある前記作物がある前記地域を特定する、請求項1に記載の方法。 In the first step, the information for the detection includes:
Information indicating the region in which the crop to be observed is grown; and
The spectral image obtained by photographing the area with the multispectral camera and information on the wavelength band for photographing the spectral image;
A trained model is generated by performing machine learning using a database in which information on the angle of the sun when photographing the crops in the region is associated as training data, and the trained model is stored in the memory;
The method according to claim 1 , wherein in the third step, the area in which the crop in the particular growth state is located is identified based on the spectral image resulting from the photographing and the trained model.
前記マルチスペクトルカメラで前記地域を撮像したときの前記地域の温度の情報が関連付けられたデータベースを教師データとして前記機械学習を行うことにより生成される前記学習済みモデルを前記メモリに記憶させており、
前記第3ステップにおいて、さらに、前記マルチスペクトルカメラで前記観測対象の地域を撮像したときの前記観測対象の地域の温度に基づいて、前記特定の生育状態にある前記作物がある前記地域を特定する、請求項2に記載の方法。 In the first step, the learned model is generated by performing the machine learning using a database associated with temperature information of the area when the area is imaged by the multispectral camera as training data, as the information for the detection, and is stored in the memory;
3. The method according to claim 2, further comprising: identifying the area in which the crop is in the particular growth state based on a temperature of the observed area when the observed area is imaged by the multispectral camera in the third step.
前記第3ステップにおいて、前記学習済みモデルに基づき、前記特定の生育状態にある前記作物がある前記地域と、前記特定の生育状態の種類とを特定する、請求項2に記載の方法。 In the first step, the database serving as the teacher data is further associated with information on the specific growth state type, and the trained model generated by the database including the information on the specific growth state type is stored in the memory;
The method according to claim 2 , in the third step, the area in which the crop in the particular growth state is located and the type of the particular growth state are identified based on the trained model.
前記第2ステップにおける前記スペクトル画像は複数の波長帯域からなる第2の波長群について同一の観測対象の前記地域を撮像したものであり、
前記第1の波長群の前記波長帯域の数は前記第2の波長群の前記波長帯域の数より多い請求項1に記載の方法。 the spectral images for creating the database are images of the same region for a first wavelength group consisting of a plurality of wavelength bands;
the spectral images in the second step are images of the area of the same observation target for a second wavelength group consisting of a plurality of wavelength bands;
The method of claim 1 , wherein the number of wavelength bands in the first wavelength group is greater than the number of wavelength bands in the second wavelength group.
前記マルチスペクトルカメラで前記地域を撮像したときの前記地域の温度の情報を関連付けて前記メモリに記憶させる、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1 , further comprising: storing in the memory in association with information on temperature of the area when the area is imaged by the multispectral camera, in the first step.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022088324A JP7587282B2 (en) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | Method, program and information processing device |
| PCT/JP2023/014996 WO2023233832A1 (en) | 2022-05-31 | 2023-04-13 | Method, program, and information processing device |
| JP2023104511A JP2023177352A (en) | 2022-05-31 | 2023-06-26 | Method, program, and information processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022088324A JP7587282B2 (en) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | Method, program and information processing device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023104511A Division JP2023177352A (en) | 2022-05-31 | 2023-06-26 | Method, program, and information processing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023176173A JP2023176173A (en) | 2023-12-13 |
| JP7587282B2 true JP7587282B2 (en) | 2024-11-20 |
Family
ID=89026219
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022088324A Active JP7587282B2 (en) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | Method, program and information processing device |
| JP2023104511A Pending JP2023177352A (en) | 2022-05-31 | 2023-06-26 | Method, program, and information processing device |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023104511A Pending JP2023177352A (en) | 2022-05-31 | 2023-06-26 | Method, program, and information processing device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7587282B2 (en) |
| WO (1) | WO2023233832A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102735837B1 (en) * | 2024-03-20 | 2024-11-29 | 주식회사 메이사 | Device for providing spatial information convergence solution |
| CN118521654B (en) * | 2024-07-24 | 2024-11-29 | 浙江大华技术股份有限公司 | Image analysis method, electronic device, computer-readable storage medium, and camera |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250827A (en) | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Pasuko:Kk | Analytical method for growth condition of crop |
| WO2016181743A1 (en) | 2015-05-12 | 2016-11-17 | コニカミノルタ株式会社 | Plant growth index measurement device and method, and plant growth index measurement system |
| WO2017179378A1 (en) | 2016-04-14 | 2017-10-19 | 国立大学法人北海道大学 | Spectral camera control device, spectral camera control program, spectral camera control system, aircraft equipped with said system, and spectral image capturing method |
| WO2021157032A1 (en) | 2020-02-06 | 2021-08-12 | 株式会社ナイルワークス | Growth assessment system, growth assessment server and growth assessment method |
| JP2022510487A (en) | 2018-12-10 | 2022-01-26 | ザ、クライメイト、コーポレーション | Cartography of field anomalies using digital images and machine learning models |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7076969B2 (en) * | 2017-09-06 | 2022-05-30 | 株式会社トプコン | Fertilization equipment, fertilization methods and programs |
-
2022
- 2022-05-31 JP JP2022088324A patent/JP7587282B2/en active Active
-
2023
- 2023-04-13 WO PCT/JP2023/014996 patent/WO2023233832A1/en not_active Ceased
- 2023-06-26 JP JP2023104511A patent/JP2023177352A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250827A (en) | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Pasuko:Kk | Analytical method for growth condition of crop |
| WO2016181743A1 (en) | 2015-05-12 | 2016-11-17 | コニカミノルタ株式会社 | Plant growth index measurement device and method, and plant growth index measurement system |
| WO2017179378A1 (en) | 2016-04-14 | 2017-10-19 | 国立大学法人北海道大学 | Spectral camera control device, spectral camera control program, spectral camera control system, aircraft equipped with said system, and spectral image capturing method |
| JP2022510487A (en) | 2018-12-10 | 2022-01-26 | ザ、クライメイト、コーポレーション | Cartography of field anomalies using digital images and machine learning models |
| WO2021157032A1 (en) | 2020-02-06 | 2021-08-12 | 株式会社ナイルワークス | Growth assessment system, growth assessment server and growth assessment method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023176173A (en) | 2023-12-13 |
| WO2023233832A1 (en) | 2023-12-07 |
| JP2023177352A (en) | 2023-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liang et al. | Close-range remote sensing of forests: The state of the art, challenges, and opportunities for systems and data acquisitions | |
| KR101793509B1 (en) | Remote observation method and system by calculating automatic route of unmanned aerial vehicle for monitoring crops | |
| US11542035B2 (en) | Spectral camera control device, spectral camera control system, storage medium storing spectral camera control program, and network system for distributing spectral camera control program | |
| Torres-Sánchez et al. | Assessing UAV-collected image overlap influence on computation time and digital surface model accuracy in olive orchards | |
| De Oca et al. | Low-cost multispectral imaging system for crop monitoring | |
| Shi et al. | Unmanned aerial vehicles for high-throughput phenotyping and agronomic research | |
| Gómez-Candón et al. | Assessing the accuracy of mosaics from unmanned aerial vehicle (UAV) imagery for precision agriculture purposes in wheat | |
| US11137775B2 (en) | Unmanned aerial vehicle | |
| Honrado et al. | UAV imaging with low-cost multispectral imaging system for precision agriculture applications | |
| Belton et al. | Crop height monitoring using a consumer-grade camera and UAV technology | |
| CN102829762A (en) | Image processing system and method of unmanned aerial vehicle | |
| JP7587282B2 (en) | Method, program and information processing device | |
| Heaphy et al. | UAVs for data collection-plugging the gap | |
| CN112818855A (en) | Method, device and system for extracting peach tree crown phenotype information based on unmanned aerial vehicle image | |
| López et al. | Crops diagnosis using digital image processing and precision agriculture technologies | |
| Vacca | Estimating tree height using low-cost UAV | |
| Miura et al. | Estimation of canopy height and biomass of Miscanthus sinensis in semi-natural grassland using time-series UAV data | |
| Ștefan et al. | THE DRONES ARE COMING. WHAT TO CHOOSE? LOW AND MEDIUM ALTITUDE AERIAL ARCHAEOLOGY ON LIMES TRANSALUTANUS. | |
| Izere | Plant height estimation using RTK-GNSS enabled unmanned aerial vehicle (UAV) photogrammetry | |
| Guerra et al. | Optimal UAV movement control for farming area scanning using hyperspectral pushbroom sensors | |
| CN118470091A (en) | Real-time construction method and system for two-dimensional distribution of broccoli head size and position based on UAV remote sensing | |
| EP4483339B1 (en) | Improved drone monitoring method and system | |
| Peña et al. | The TOAS project: UAV technology for optimizing herbicide applications in weed-crop systems | |
| Trolove et al. | Comparison of four off-the-shelf unmanned aerial vehicles (UAVs) and two photogrammetry programmes for monitoring pasture and cropping field trials | |
| JP7318768B2 (en) | Crop cultivation support device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221110 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20221110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230105 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230217 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230404 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230626 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20230704 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20230810 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240813 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241031 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7587282 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |