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公開番号2025039089
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2023145932
出願日2023-09-08
発明の名称刈取判定システム、及び刈取判定方法
出願人株式会社安藤・間
代理人弁理士法人武政国際特許商標事務所
主分類A01G 7/00 20060101AFI20250313BHJP(農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業)
要約【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、NDVIを用いることなく、光学画像に基づいて刈取作業の適否判定を行うことができる刈取判定システムと刈取判定方法を提供することである。
【解決手段】本願発明の刈取判定システムは、画像を用いて草本の草丈を推定するシステムであって、草本画素値算出手段と標準画素値算出手段、露出補正値算出手段、草丈算定式設定手段、刈取判定手段を備えたものである。このうち露出補正値算出手段は、草本画素値を標準画素値で除した「露出補正値」を算出する手段である。刈取判定手段は、調査画像に係る露出補正値が露出補正閾値を下回るとき、調査画像に係る草丈が刈取作業に適していると判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
画像を用いて草本の草丈を推定するシステムであって、
前記草本と標準反射板を含む調査画像のうち該草本の画素に係る画素値に基づいて、草本画素値を算出する草本画素値算出手段と、
前記調査画像のうち前記標準反射板の画素に係る画素値に基づいて、標準画素値を算出する標準画素値算出手段と、
前記草本画素値を前記標準画素値で除した値である露出補正値を算出する露出補正値算出手段と、
草丈実績値と露出補正実績値との関係を表す草丈算定式を設定する草丈算定式設定手段と、
前記露出補正値と露出補正閾値とを照らし合わせることによって、刈取作業の適否を判定する刈取判定手段と、を備え、
前記露出補正閾値は、計画草丈と、前記草丈算定式と、に基づいて算出され、
前記刈取判定手段は、前記調査画像に係る前記露出補正値が前記露出補正閾値を下回るとき、該調査画像に係る前記草丈が刈取作業に適していると判定する、
ことを特徴とする刈取判定システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記草丈算定式と、前記調査画像に係る前記露出補正値と、に基づいて草丈推定値を算出する草丈算出手段を、さらに備えた、
ことを特徴とする請求項１記載の刈取判定システム。
【請求項３】
前記草本画素値算出手段は、画素値としてのＲＧＢ値のうち、Ｒ値に基づく前記草本画素値と、Ｇ値に基づく前記草本画素値と、Ｂ値に基づく前記草本画素値と、を算出し、
前記標準画素値算出手段は、画素値としてのＲＧＢ値のうち、Ｒ値に基づく前記標準画素値と、Ｇ値に基づく前記標準画素値と、Ｂ値に基づく前記標準画素値と、を算出し、
前記露出補正値算出手段は、Ｒ値に基づく前記草本画素値とＲ値に基づく前記標準画素値に基づいてＲ値に係る前記露出補正値を算出するとともに、Ｇ値に基づく前記草本画素値とＧ値に基づく前記標準画素値に基づいてＧ値に係る前記露出補正値を算出し、Ｂ値に基づく前記草本画素値とＢ値に基づく前記標準画素値に基づいてＢ値に係る前記露出補正値を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の刈取判定システム。
【請求項４】
前記草本画素値算出手段は、画素値としてグレースケール値に基づく前記草本画素値を算出し、
前記標準画素値算出手段は、画素値としてグレースケール値に基づく前記標準画素値を算出し、
前記露出補正値算出手段は、グレースケール値に基づく前記草本画素値とグレースケール値に基づく前記標準画素値に基づいて前記露出補正値を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の刈取判定システム。
【請求項５】
画像を用いて草本の草丈を推定する方法であって、
前記草丈と同一又は略同一の高さに、標準反射板を配置する反射板配置工程と、
前記草本と前記標準反射板が含まれるように、調査画像を取得する画像取得工程と、
前記調査画像のうち前記草本の画素に係る画素値に基づいて、草本画素値を算出する草本画素値算出工程と、
前記調査画像のうち前記標準反射板の画素に係る画素値に基づいて、標準画素値を算出する標準画素値算出工程と、
前記草本画素値を前記標準画素値で除した値である露出補正値を算出する露出補正値算出工程と、
草丈実績値と露出補正実績値との関係を表す草丈算定式を設定する草丈算定式設定工程と、
前記露出補正値と露出補正閾値とを照らし合わせることによって、刈取作業の適否を判定する刈取判定工程と、を備え、
前記露出補正閾値は、計画草丈と、前記草丈算定式と、に基づいて算出され、
前記刈取判定工程では、前記調査画像に係る前記露出補正値が前記露出補正閾値を下回るとき、該調査画像に係る前記草丈が刈取作業に適していると判定する、
ことを特徴とする刈取判定方法。
【請求項６】
前記反射板配置工程では、前記草本の上に前記標準反射板を載置する、
ことを特徴とする請求項５記載の刈取判定方法。
【請求項７】
前記標準反射板には、座標を具備する標識が付され、
前記調査画像に含まれる前記標準反射板に基づいて、該調査画像の平面位置を特定し得る、
ことを特徴とする請求項５記載の刈取判定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願発明は、草本の草丈を推定する技術に関するものであり、より具体的には、草本と標準反射板が含まれるように撮影して得られた画像を利用して刈取作業の適否を判定する刈取判定システムと、刈取判定方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばコウライシバをはじめとする暖地型芝は、冬から春にかけて気温が上昇すると葉緑体でクロロフィルの合成を始め、やがて光合成と生命活動を始めるとともに、その草丈は伸長していく。一方、草丈が長くなった状態で放置しておくと芝生は倒伏し、その結果、芝草の間で蒸れや日照不足が生じ、ひいては罹病や枯れの原因となる。
【０００３】
芝生の倒伏などを防ぐためには適切な草丈長を維持することが求められ、故に芝草の刈取作業が適宜行われている。刈り取り作業の時期を見極めるにあたっては、本来であれば現地を確認したうえで判断すべきところ、経験的に草丈が伸長しやすい時期（５月や７月、１１月）は知られており、そのため現地を確認することなく所定の時期になると刈取作業を行っているのが実情である。
【０００４】
ところが、近年では温室効果ガスの増加によって地球全体の気温が上昇しているといわれ、以前に比べて猛暑日も増加しており、また高温となる時期も変化している。これに伴って芝生の草丈が伸長しやすい時期も変化しており、上記したような経験的に知られた時期に刈取作業を行うのでは、既に芝生は過度に伸長しており、さらには倒伏していることも珍しくなかった。
【０００５】
このような背景の下、芝生の草丈を管理する必要性が改めて認識されつつある。草丈管理としては管理者が現地に赴いて草丈を目視することが考えられるが、この目視管理は思いのほか困難である。例えば、現地に赴くタイミングによっては既に刈取作業の時期を失していることも考えられ、また刈取作業の時期を逃さないように無駄足を覚悟で繰り返し現地に行くのでは相当な労力やコストがかかる。そもそも、人の判断によることからその経験や見識などによっては適切な判断とならないことも考えられるし、とはいえ豊富な知識を有する技術者をその都度確保することは現実的ではない。
【０００６】
そこで、人の判断に頼ることなく客観的に芝生の状態を把握する技術が求められていた。例えば特許文献１では、芝生の活性度を測定して正規化植生指数（ＮＤＶＩ：ＮｏｒｍａｌｉｚｅｄＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＶｅｇｅｔａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）を算出し、そのＮＤＶＩに基づいて芝生管理を行うことができる作業車について提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１９－８８２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１をはじめＮＤＶＩを利用して芝生の状態を把握する技術には、いくつかの問題を指摘することができる。まず、ＮＤＶＩを算出するためには特殊な画像を取得する必要があるが、その画像取得にはスペクトルカメラ等の複数の波長帯を感知できる特殊なカメラを用意しなければならない。すなわち、草丈を把握するには相当のコストがかかるという問題が挙げられる。
【０００９】
また、草丈とＮＤＶＩには顕著な関係が認められないという問題もある。図９は、本願の発明者がコウライシバに対して行った検証結果であり、横軸を草丈、縦軸をＮＤＶＩとした散布図である。この図に示すように、草丈とＮＤＶＩとの間には所定の関係を見ることができなかった。例えば、草丈が４０ｃｍ以上になると刈取作業を行う場合、ＮＤＶＩの閾値としては０．２３と０．５０の２通りが考えられるが、どちらを採用すべきか判別できない。なお、草丈とＮＤＶＩに相当の因果関係がない理由としては、コウライシバの物理的な成長量（草丈）が、化学的な成長量（ＮＤＶＩが示す植物の活力度）に影響されにくいことが挙げられる。つまり、コウライシバが冬に向けて草丈の伸長速度を緩めるタイミングと、活性度を低下させるタイミングが異なることがその原因であると考えられる。
【００１０】
さらに、ＮＤＶＩを算出するために用いられる波長帯には近赤外線が含まれ、この近赤外線は熱の影響を受けやすいことから、画像を取得する際にその時間帯や天候などの条件を一定にしなければならないという問題も挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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