特許 7571071 作業領域管理方法、作業領域管理システムおよび作業領域管理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】作業領域管理方法、作業領域管理システムおよび作業領域管理プログラム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20241015BHJP

   A01D 41/12 20060101ALI20241015BHJP

   G06Q 50/02 20240101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303Z

A01D41/12 Z

G06Q50/02

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022024592

(22)【出願日】2022-02-21

(65)【公開番号】P2023121318

(43)【公開日】2023-08-31

【審査請求日】2024-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100205350

【弁理士】

【氏名又は名称】狩野 芳正

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(72)【発明者】

【氏名】田中 徹士

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０２２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７０１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２７２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１３２５９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｂ ６９／００

Ａ０１Ｄ ４１／１２

Ｇ０６Ｑ ５０／０２

Ｇ０１Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圃場内を移動して作業を行う作業装置の各時刻における位置を表す位置情報に基づき、前記作業装置が作業を行った作業領域の輪郭を、複数の仮頂点で形成される多角形の輪郭で表す仮領域輪郭を決定することと、
前記仮領域輪郭から、前記仮領域輪郭の外接矩形の輪郭までの距離に基づき、前記外接矩形の輪郭上の複数の候補頂点を決定することと、
前記複数の候補頂点と、前記複数の仮頂点とに基づき、前記作業領域の輪郭を多角形の輪郭で表す修正輪郭を決定することと、
を含む作業領域管理方法。

【請求項2】

前記複数の候補頂点を決定することは、
前記仮領域輪郭から前記外接矩形の前記輪郭までの距離が閾値以下となる前記外接矩形の前記輪郭上の点群で形成される頂点候補線分を決定することと、
前記頂点候補線分上に前記複数の候補頂点のうちの少なくとも１つの候補頂点を決定することと、
を含む請求項１に記載の作業領域管理方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つの候補頂点を決定することは、
前記頂点候補線分の中心位置に候補頂点を決定すること
を含む請求項２に記載の作業領域管理方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの候補頂点を決定することは、
前記頂点候補線分の長さが閾値より大きいとき、前記頂点候補線分の２つの端点を候補頂点として決定すること
を含む請求項２または３に記載の作業領域管理方法。

【請求項5】

前記修正輪郭を決定することは、
前記仮領域輪郭の前記複数の仮頂点から、前記修正輪郭の頂点を表す修正頂点の少なくとも一部を決定することと、
前記頂点候補線分上で位置を修正した前記候補頂点と前記修正頂点の少なくとも一部とをつないだ候補輪郭と前記仮領域輪郭との一致度に基づき、前記修正輪郭を決定することと、
を含む請求項２から４のいずれか１項に記載の作業領域管理方法。

【請求項6】

前記候補輪郭と前記仮領域輪郭との前記一致度に基づき、前記修正輪郭を決定することは、
前記仮領域輪郭を含む地域を第１方向に延びる複数の第１直線と、前記第１方向と異なる第２方向に延びる複数の第２直線とで分割した小領域において、前記候補輪郭を含む小領域と、前記仮領域輪郭を含む小領域とに基づき、前記候補輪郭と前記仮領域輪郭との前記一致度を決定すること
を含む請求項５に記載の作業領域管理方法。

【請求項7】

前記候補輪郭と前記仮領域輪郭との前記一致度は、前記候補輪郭を含む小領域と、前記仮領域輪郭を含む小領域とを含む複数の小領域の数量に対して、前記候補輪郭と、前記仮領域輪郭との両方を含む小領域の数量の割合を表す
請求項６に記載の作業領域管理方法。

【請求項8】

前記修正輪郭を決定することは、
前記仮領域輪郭の前記複数の仮頂点から、前記修正輪郭の頂点を表す修正頂点の少なくとも一部を決定すること
を含む請求項１に記載の作業領域管理方法。

【請求項9】

前記修正頂点の少なくとも一部を決定することは、
前記複数の候補頂点のうち、前記仮領域輪郭の前記外接矩形の前記輪郭上において互いに隣接する２つの候補頂点を結ぶ直線から前記複数の仮頂点までの距離に基づき、前記仮領域輪郭の前記複数の仮頂点から前記修正頂点の少なくとも一部を決定すること
を含む請求項５から８のいずれか１項に記載の作業領域管理方法。

【請求項10】

決定された前記修正輪郭により表される作業領域を地図上に表示することを含む請求項１から９のいずれか１項に記載の作業領域管理方法。

【請求項11】

圃場内を移動して作業を行う作業装置の各時刻における位置を表す位置情報に基づき、前記作業装置が作業を行った作業領域の輪郭を、複数の仮頂点で形成される多角形の輪郭で表す仮領域輪郭を決定する仮輪郭決定部と、
前記仮領域輪郭から、前記仮領域輪郭の外接矩形の輪郭までの距離に基づき、前記外接矩形の輪郭上の複数の候補頂点を決定する修正輪郭決定部と、
を備え、
前記修正輪郭決定部は、前記複数の候補頂点と、前記複数の仮頂点とに基づき、前記作業領域の輪郭を多角形の輪郭で表す修正輪郭を決定する
作業領域管理システム。

【請求項12】

圃場内を移動して作業を行う作業装置の各時刻における位置を表す位置情報に基づき、前記作業装置が作業を行った作業領域の輪郭を、複数の仮頂点で形成される多角形の輪郭で表す仮領域輪郭を決定することと、
前記仮領域輪郭から、前記仮領域輪郭の外接矩形の輪郭までの距離に基づき、前記外接矩形の輪郭上の複数の候補頂点を決定することと、
前記複数の候補頂点と、前記複数の仮頂点とに基づき、前記作業領域の輪郭を多角形の輪郭で表す修正輪郭を決定することと、
を演算装置に実行させる作業領域管理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は作業領域管理方法、作業領域管理システムおよび作業領域管理プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２０１９－１６２０５３号公報）には、圃場登録装置に関する技術が開示されている。この圃場登録装置は、作業車両が圃場で移動しながら農作業を行うときの位置を定期的に測定し、これらの測位位置に基づき、作業車両が作業を行った作業領域としてポリゴン（多角形）形状の領域を推測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１６２０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示の技術は、作業領域として推定される多角形の頂点が多数推定される場合がある。この場合、作業領域の輪郭が複雑になるため、地図上に表示した作業領域は、見栄えの悪い輪郭を有する。また、作業領域で行われた作業の評価、例えば単位面積当たりの収穫量などの決定が煩雑になる。さらに、作業領域の頂点が多数存在するため、作業領域を表すデータ量も大きくなる。

【0005】

上記状況に鑑み、本開示は、作業領域として推定される多角形の頂点の数量の増加を抑制することを目的の１つとする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【0007】

上記目的を達成するための一実施の形態による作業領域管理方法は、圃場（４００）内を移動して作業を行う作業装置（３０）の各時刻における位置を表す位置情報に基づき、作業装置（３０）が作業を行った作業領域の輪郭を、複数の仮頂点（５１０）で形成される多角形の輪郭で表す仮領域輪郭（５００）を決定することを含む。また、作業領域管理方法は、仮領域輪郭（５００）から、仮領域輪郭（５００）の外接矩形（６００）の輪郭までの距離に基づき、外接矩形（６００）の輪郭上の複数の候補頂点（６３０）を決定することを含む。また、作業領域管理方法は、複数の候補頂点（６３０）と、複数の仮頂点（５１０）とに基づき、作業領域の輪郭を多角形の輪郭で表す修正輪郭（７００）を決定することを含む。

【0008】

上記目的を達成するための一実施の形態による作業領域管理システム（１０００）は、仮輪郭決定部（１５０）と、修正輪郭決定部（１６０）とを備える。仮輪郭決定部（１５０）は、圃場（４００）内を移動して作業を行う作業装置（３０）の各時刻における位置を表す位置情報に基づき、作業装置（３０）が作業を行った作業領域の輪郭を、複数の仮頂点（５１０）で形成される多角形の輪郭で表す仮領域輪郭（５００）を決定する。修正輪郭決定部（１６０）は、仮領域輪郭（５００）から、仮領域輪郭（５００）の外接矩形（６００）の輪郭までの距離に基づき、外接矩形（６００）の輪郭上の複数の候補頂点（６３０）を決定する。また、修正輪郭決定部（１６０）は、複数の候補頂点（６３０）と、複数の仮頂点（５１０）とに基づき、作業領域の輪郭を多角形の輪郭で表す修正輪郭（７００）を決定する。

【0009】

上記目的を達成するための一実施の形態による作業領域管理プログラム（３００）は、圃場（４００）内を移動して作業を行う作業装置（３０）の各時刻における位置を表す位置情報に基づき、作業装置（３０）が作業を行った作業領域の輪郭を、複数の仮頂点（５１０）で形成される多角形の輪郭で表す仮領域輪郭（５００）を決定することを演算装置（１２０、２２０）に実行させる。また、作業領域管理プログラム（３００）は、仮領域輪郭（５００）から、仮領域輪郭（５００）の外接矩形（６００）の輪郭までの距離に基づき、外接矩形（６００）の輪郭上の複数の候補頂点（６３０）を決定することを演算装置（１２０、２２０）に実行させる。また、作業領域管理プログラム（３００）は、複数の候補頂点（６３０）と、複数の仮頂点（５１０）とに基づき、作業領域の輪郭を多角形の輪郭で表す修正輪郭（７００）を決定すること演算装置（１２０、２２０）に実行させる。

【発明の効果】

【0010】

上述の形態によれば、作業装置の作業領域を表す多角形の頂点の増加が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施の形態による作業領域管理システムの一構成例を表す図である。

【図2】一実施の形態において、決定される作業領域の輪郭を表す図である。

【図3】一実施の形態による作業領域管理システムにより修正される作業領域の輪郭を表す図である。

【図4】一実施の形態による作業領域管理装置の一構成例を表す図である。

【図5】一実施の形態による作業領域管理システムの機能ブロックを表す図である。

【図6】一実施の形態による端末の一構成例を表す図である。

【図7】一実施の形態による作業領域管理システムの処理を表すフローチャートである。

【図8】一実施の形態において、決定される基準図形を表す図である。

【図9】一実施の形態において、基準図形の輪郭を含む小領域を表す図である。

【図10】一実施の形態による一致度を決定する処理において、基準図形の輪郭を含む小領域を説明するための図である。

【図11】一実施の形態による一致度を決定する処理において、仮領域輪郭を含む小領域を説明するための図である。

【図12】一実施の形態における候補頂点の位置を説明するための図である。

【図13】一実施の形態における候補頂点の位置を説明するための図である。

【図14】一実施の形態において、仮領域輪郭の仮頂点から修正頂点を決定する処理を説明するための図である。

【図15】一実施の形態において、仮領域輪郭の仮頂点から修正頂点を決定する処理を説明するための図である。

【図16】一実施の形態における候補輪郭を説明するための図である。

【図17】一実施の形態における修正輪郭を説明するための図である。

【図18】一実施の形態において、一致度の決定における輪郭を含む小領域を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施の形態１）
本発明の本実施の形態による作業領域管理システム１０００を、図面を参照して説明する。本実施の形態において、図１に示すように、作業領域管理システム１０００は、作業領域管理装置１００と、端末２００とを備える。作業領域管理装置１００は、ネットワーク２０、例えばインターネットを介して、端末２００と、作業装置３０と通信可能に接続されている。作業装置３０は、圃場４００内を移動しながら作業を行う。作業装置３０は、複数の圃場４００の間、例えば第１圃場４００－１と第２圃場４００－２との間を移動してもよい。

【0013】

作業装置３０は、測位装置、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の受信機を備え、各時刻の位置を表す位置情報を取得する。このため、位置情報の少なくとも一部は、作業装置３０が移動して作業を行った作業領域内の位置を表す。取得した位置情報は、作業領域管理装置１００に送信される。作業装置３０は、圃場４００で作業を行う装置、例えば単体で作業を行うコンバイン、作業機械を牽引して作業を行うトラクター、農薬を散布するドローンなどを含む。

【0014】

作業領域管理装置１００は、作業装置３０により取得された位置情報に基づき、作業装置３０が作業を行ったと推定される作業領域、例えば圃場４００の領域を決定する。例えば、作業領域管理装置１００は、図２に示すように、位置情報に基づき、作業領域の仮領域輪郭５００を決定する。仮領域輪郭５００は、複数の仮頂点５１０を有する多角形の輪郭で表される。仮領域輪郭５００は、例えば、多角形の辺を構成する２つの線分が互いに交差しないように形成され、内部に仮領域輪郭５００に含まれない領域を有しない単純多角形（simple polygon）である。仮領域輪郭５００は、図２に示すように、多数の仮頂点５１０を有する場合がある。

【0015】

ここで、作業領域管理装置１００は、作業領域を構成する頂点の数量を減少するために、図３に示すように、仮領域輪郭５００と、仮領域輪郭５００の仮頂点５１０とに基づき、作業領域の輪郭を表す修正輪郭７００を決定する。修正輪郭７００の頂点を表す修正頂点７１０は、修正頂点７１０の数量が仮領域輪郭５００の仮頂点５１０の数量以下となるように、決定される。例えば、作業領域管理装置１００は、仮領域輪郭５００から仮領域輪郭５００の外接矩形６００の輪郭までの距離に基づき、外接矩形６００の輪郭上の複数の候補頂点６３０を決定する。次に、作業領域管理装置１００は、候補頂点６３０と、仮領域輪郭５００の仮頂点５１０とに基づき、作業領域を多角形で表す修正輪郭７００の修正頂点７１０を決定する。

【0016】

このように、作業領域管理装置１００は、作業装置３０の位置情報に基づき決定される仮領域輪郭５００から作業領域の修正輪郭７００を決定する。これにより、作業領域管理装置１００は、作業装置３０の作業領域を表す多角形の頂点が多数となることを抑制しつつ、作業領域の変形を抑制することができる。このため、作業領域管理システム１０００は、見栄えのよい形状で地図上に作業領域を表示することができる。また、作業領域を表すデータ量の増加は抑制される。

【0017】

（作業領域管理システムの構成）
作業領域管理システム１０００に含まれる作業領域管理装置１００の構成を説明する。作業領域管理装置１００は、図４に示すように、入出力装置１１０と、演算装置１２０と、通信装置１３０と、記憶装置１４０とを備える。作業領域管理装置１００は、例えば、コンピュータである。入出力装置１１０には、演算装置１２０が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置１１０は、演算装置１２０が処理を実行した結果を出力する。入出力装置１１０は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。入出力装置１１０は省略されてもよい。

【0018】

通信装置１３０は、ネットワーク２０に電気的に接続され、ネットワーク２０を介して各々の装置と通信を行う。通信装置１３０は、作業装置３０から取得する位置情報を演算装置１２０に転送する。また、演算装置１２０が生成した信号を端末２００に転送する。通信装置１３０は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。

【0019】

記憶装置１４０は、作業装置３０が作業を行った作業領域を表す修正輪郭７００を決定するための様々なデータ、例えば作業領域管理プログラム３００を格納する。記憶装置１４０は、作業領域管理プログラム３００を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）として用いられる。作業領域管理プログラム３００は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体１に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。

【0020】

演算装置１２０は、作業領域管理プログラム３００を記憶装置１４０から読み出し実行して、修正輪郭７００を決定するための様々なデータ処理を行う。例えば、演算装置１２０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）などを含む。

【0021】

演算装置１２０は、作業領域管理プログラム３００を読み出し実行することで、図５に示すように、仮輪郭決定部１５０と、修正輪郭決定部１６０とを実現する。仮輪郭決定部１５０は、作業装置３０の位置情報に基づき、仮領域輪郭５００を決定する。仮輪郭決定部１５０は、例えば、基準図形決定部１５１と、凹包決定部１５２とを備える。

【0022】

基準図形決定部１５１は、作業装置３０の位置情報に基づき、作業装置３０が走行した軌道により形成される図形を基準図形として決定する。基準図形は、作業装置３０の圃場４００で作業を行ったときに走行した軌道により形成されるため、作業装置３０の作業領域、例えば圃場４００の形状を表し得る。凹包決定部１５２は、作業装置３０の位置情報に表された位置の複数の凹包を決定し、決定された複数の凹包と、基準図形との一致度に基づき、仮領域輪郭５００を決定する。

【0023】

修正輪郭決定部１６０は、仮領域輪郭５００に基づき、修正頂点７１０の数量が仮領域輪郭５００の仮頂点５１０の数量以下となる修正輪郭７００を決定する。修正輪郭決定部１６０は、候補頂点決定部１６１と、修正頂点決定部１６２と、候補頂点修正部１６３とを備える。候補頂点決定部１６１は、仮領域輪郭５００に基づき、図３に示すように、仮領域輪郭５００の外接矩形６００の輪郭上の複数の候補頂点６３０を決定する。修正頂点決定部１６２は、候補頂点６３０と、仮領域輪郭５００の仮頂点５１０とに基づき、修正頂点７１０の少なくとも一部を決定する。候補頂点修正部１６３は、修正頂点７１０と、仮領域輪郭５００とに基づき、候補頂点６３０の位置を修正して、修正された候補頂点６３０を修正頂点７１０として決定する。候補頂点修正部１６３は、修正輪郭７００により形成される作業領域を表す領域情報を端末２００に出力する。

【0024】

次に、端末２００の構成を説明する。端末２００は、図６に示すように、入出力装置２１０と、演算装置２２０と、通信装置２３０と、記憶装置２４０とを備える。端末２００は、例えば、コンピュータ、タブレット、携帯電話などを含む。入出力装置２１０には、演算装置２２０が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置２１０は、演算装置２２０が処理を実行した結果を出力する。入出力装置２１０は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。

【0025】

通信装置２３０は、ネットワーク２０に電気的に接続され、ネットワーク２０を介して各々の装置と通信を行う。通信装置２３０は、作業領域管理装置１００から取得する信号を演算装置２２０に転送する。また、演算装置２２０が生成した信号を作業領域管理装置１００に転送する。通信装置２３０は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やセルラーネットワークなどの無線通信に用いられる送受信機、ＮＩＣ（Network Interface Card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。

【0026】

記憶装置２４０は、作業領域を表す情報を表示するための様々なデータ、例えば表示プログラム３１０を格納する。記憶装置２４０は、表示プログラム３１０を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）として用いられる。表示プログラム３１０は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体２に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。

【0027】

演算装置２２０は、表示プログラム３１０を読み出し実行することで、図５に示すように、入出力装置２１０と協働して、表示部２５０を実現する。表示部２５０は、作業領域管理装置１００から作業領域を表す領域情報を取得して、取得された領域情報を入出力装置２１０に表示する。

【0028】

（作業領域管理システムの動作）
図１に示す作業装置３０は、圃場４００での作業を行うと、位置情報を作業領域管理装置１００の演算装置１２０に送信する。演算装置１２０は、作業装置３０から位置情報を受信すると、作業領域管理プログラム３００を読み出し実行する。作業領域管理プログラム３００が読み出し実行されると、演算装置１２０は、作業領域管理方法の一部である図７に示す処理を開始する。

【0029】

ステップＳ１１０において、演算装置１２０により実現される基準図形決定部１５１は、作業装置３０の位置情報に基づき、作業装置３０が走行した軌道により形成される基準図形を決定する。例えば、基準図形決定部１５１は、作業装置３０が走行した軌道により囲まれた領域を基準図形として決定する。

【0030】

例えば、図８に示すように、作業装置３０の測位装置は、第１測位位置４５０－１と、第２測位位置４５０－２と、第３測位位置４５０－３と、第４測位位置４５０－４と、第５測位位置４５０－５とを順番に作業装置３０の位置として測定したとする。このとき、基準図形決定部１５１は、作業装置３０が第１測位位置４５０－１から、第２測位位置４５０－２と、第３測位位置４５０－３と、第４測位位置４５０－４とを順番に通過して、第５測位位置４５０－５まで走行したと判定する。例えば、時間的に隣接する位置情報の表す測位位置４５０の間における作業装置３０の軌道は、直線状の線分で表してもよい。基準図形決定部１５１は、図８に示すように、作業装置３０の軌道により囲まれた領域、例えば第１基準図形４６０－１と、第２基準図形４６０－２とを基準図形４６０として決定する。このように、基準図形４６０は、基準図形４６０を構成する辺の線分が他の辺の線分と交差する自己交叉多角形（self-intersecting polygon）を含んでもよい。

【0031】

ステップＳ１２０において、凹包決定部１５２は、作業装置３０の位置情報により表される位置に対する複数の凹包を決定する。凹包決定部１５２は、凹包を決定するときに用いられるパラメータを複数用意し、複数のパラメータに対応する複数の凹包を決定する。例えば、凹包決定部１５２は、作業装置３０の位置情報に表される位置に対するアルファシェイプを凹包として決定する。ここで、凹包決定部１５２は、アルファシェイプのパラメータαにゼロ以上の値を用いて、アルファシェイプを決定する。

【0032】

アルファシェイプは、パラメータαがゼロ以上であるとき、対象の複数の点を内包する多角形を形成する。具体的には、パラメータαがゼロより大きいとき、複数の点のうちの任意の２つの点は、このパラメータαの逆数を半径とする円板の境界線上にこれら２つの点があり、かつ、この円板の内側に他の点が無いような円板が存在するときに限り、アルファシェイプの辺として接続される。パラメータαがゼロに等しいとき、パラメータαがゼロより大きいときの定義における円板を半平面に読み替えた定義が成立する。この場合、複数の点のうちの任意の２つの点は、この２つの点を結ぶ直線により分けられる２つの半平面のいずれかに他の点が無いときに限り、アルファシェイプの辺として接続される。

【0033】

このため、パラメータαがゼロであるとき、凹包として決定されるアルファシェイプは、作業装置３０の位置情報に表される位置に対する凸包を表す。パラメータαが大きくなると、アルファシェイプの辺を決定するための円板の半径が小さくなるため、アルファシェイプは、作業装置３０の位置情報に表される位置を囲むように、凸包に対して凹部が追加された形状を表す。パラメータαが大きくなるほど、アルファシェイプは細かな凹部を有する。このため、凹包決定部１５２は、パラメータαに応じて異なる複数の凹包を決定する。また、アルファシェイプの頂点は、作業装置３０の位置情報に表される位置を表す。

【0034】

ステップＳ１３０において、凹包決定部１５２は、基準図形４６０と、凹包との一致度に基づき、複数の凹包の輪郭から１つの仮領域輪郭５００を決定する。例えば、凹包決定部１５２は、基準図形４６０と、凹包との一致度を決定するために、作業装置３０により作業が行われた作業領域を含む地域を小領域に分割し、基準図形４６０を含む小領域と、凹包を含む小領域との一致度を決定する。例えば、小領域４７０は、図９に示すように、第１方向に延びる第１直線４７１と、第１方向と異なる第２方向に延びる第２直線４７２とに分割された領域を表す。第２方向は、第１方向と直交してもよく、第１方向と直交しなくてもよい。

【0035】

基準図形４６０と、凹包との一致度は、例えば、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との類似性を表す。凹包決定部１５２は、図９に示すように、基準図形４６０の輪郭を含む小領域４６５を決定する。同様に、凹包決定部１５２は、凹包の輪郭を含む小領域を決定する。凹包決定部１５２は、決定された基準図形４６０の輪郭を含む小領域４６５と、凹包の輪郭を含む小領域との一致度を決定する。

【0036】

例えば、一致度は、基準図形４６０の輪郭を含む小領域４６５と、凹包の輪郭を含む小領域とを含む複数の小領域のうち、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との両方を含む小領域の割合を表してもよい。例えば、図１０に示すように、基準図形４６０の輪郭を含む小領域４６５は、塗りつぶした第２小領域４７０－２、第３小領域４７０－３、第４小領域４７０－４などを含むとする。また、凹包の輪郭を含む小領域は、図１１に示すように、塗りつぶした第１小領域４７０－１、第２小領域４７０－２、第３小領域４７０－３、第４小領域４７０－４、第５小領域４７０－５などを含むとする。この場合、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭とのうち、少なくともいずれか一方を含む小領域４７０の数量は、１７個である。また、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との両方を含む小領域４７０の数量は、１１個である。このため、凹包決定部１５２は、基準図形４６０とこの凹包との間の一致度を１１／１７と決定する。

【0037】

凹包決定部１５２は、決定された複数の凹包の各々と、基準図形４６０との一致度を決定し、一致度が最も高い凹包の輪郭を仮領域輪郭５００として決定する。

【0038】

図７に示すステップＳ１４０において、候補頂点決定部１６１は、仮領域輪郭５００の外接矩形６００を決定する。外接矩形６００は、図３に示すように、仮領域輪郭５００のすべてを含み、面積が最も小さい長方形を表す。仮領域輪郭５００に対する外接矩形６００が複数存在するとき、候補頂点決定部１６１は、複数の外接矩形６００から任意の１つの外接矩形６００を選択する。

【0039】

図７に示すステップＳ１５０において、候補頂点決定部１６１は、仮領域輪郭５００から仮領域輪郭５００の外接矩形６００の輪郭までの距離に基づき、外接矩形６００の輪郭上に存在する複数の候補頂点６３０を決定する。候補頂点６３０は、図１２に示すように、外接矩形６００の輪郭上の点のうち、仮領域輪郭５００からの距離６１０が閾値以下となる点群から選択される。例えば、最初に、候補頂点決定部１６１は、仮領域輪郭５００からの距離６１０が閾値以下となる点群により形成される頂点候補線分６２０を決定する。例えば、仮領域輪郭５００から第１端点６２１までの距離６１０が閾値を表し、かつ、仮領域輪郭５００から第２端点６２２までの距離６１０が閾値を表すとき、頂点候補線分６２０は、第１端点６２１から第２端点６２２までの線分を表す。

【0040】

次に、候補頂点決定部１６１は、頂点候補線分６２０上の点群から候補頂点６３０を決定する。例えば、候補頂点６３０は、頂点候補線分６２０の中心位置に決定される。頂点候補線分６２０上に、作業装置３０により作業が行われた作業領域の修正輪郭７００の１つの修正頂点７１０が決定される。候補頂点６３０は、仮に設定された修正頂点７１０を表す。

【0041】

ここで、図１３に示すように、頂点候補線分６２０の長さを表す線分長６２３が閾値より大きいとき、候補頂点決定部１６１は、頂点候補線分６２０の第１端点６２１と、第２端点６２２とを候補頂点６３０に決定してもよい。第１端点６２１と、第２端点６２２とは、頂点候補線分６２０が延びる方向において、頂点候補線分６２０の端点を表す。

【0042】

図７に示すステップＳ１６０において、修正頂点決定部１６２は、候補頂点６３０と、仮領域輪郭５００の仮頂点５１０とに基づき、少なくとも一部の修正輪郭７００の修正頂点７１０を決定する。例えば、修正頂点決定部１６２は、図１４に示すように、外接矩形６００の輪郭上において隣接する２つの候補頂点６３０、例えば第１候補頂点６３０－１と、第２候補頂点６３０－２との間に存在する修正頂点７１０を決定する。ここで、外接矩形６００の輪郭上において隣接する２つの候補頂点６３０は、外接矩形６００の輪郭線で候補頂点６３０をつないだとき、他の候補頂点６３０を介さずに直接接続される２つの候補頂点６３０を表す。

【0043】

例えば、修正頂点決定部１６２は、仮領域輪郭５００の仮頂点５１０のうち、隣接する２つの候補頂点６３０に挟まれた仮頂点５１０を抽出する。例えば、修正頂点決定部１６２は、隣接する２つの候補頂点６３０から最も近い仮領域輪郭５００上の近接点をそれぞれ決定する。図１４の例では、修正頂点決定部１６２は、第１候補頂点６３０－１から最も近い仮領域輪郭５００上の第１近接点と、第２候補頂点６３０－２から最も近い仮領域輪郭５００上の第２近接点とを決定する。修正頂点決定部１６２は、仮領域輪郭５００上において、決定された２つの近接点に挟まれた仮頂点５１０を抽出する。抽出される仮頂点５１０は、２つの近接点に挟まれた仮頂点５１０の点群のうち、２つの近接点を他の近接点を介さずに直接接続する仮領域輪郭５００上の点群である。

【0044】

修正頂点決定部１６２は、抽出された仮頂点５１０の中から、修正輪郭７００の修正頂点７１０を選択する。例えば、修正頂点決定部１６２は、隣接する２つの候補頂点６３０、例えば第１候補頂点６３０－１と、第２候補頂点６３０－２とを接続する直線状の線分を表す辺候補６５０を決定する。修正頂点決定部１６２は、抽出された仮頂点５１０のうち、決定された辺候補６５０から最も離れた仮頂点５１０を選択する。辺候補６５０から選択された仮頂点５１０までの距離６５５が閾値より大きいとき、修正頂点決定部１６２は、選択された仮頂点５１０を修正頂点７１０として決定する。

【0045】

さらに、図１５に示すように、修正頂点決定部１６２は、決定された第１修正頂点７１０－１と、第１候補頂点６３０－１とに挟まれた仮頂点５１０から修正頂点７１０を同様に決定する。具体的には、修正頂点決定部１６２は、決定された第１修正頂点７１０－１と、候補頂点６３０、例えば第１候補頂点６３０－１とに挟まれた仮頂点５１０を抽出する。例えば、修正頂点決定部１６２は、仮領域輪郭５００上において、第１修正頂点７１０－１と、第１候補頂点６３０－１から最も近い仮領域輪郭５００上の第１近接点とで挟まれた仮頂点５１０を抽出する。抽出される仮頂点５１０は、第１修正頂点７１０－１と第１近接点とに挟まれた仮頂点５１０の点群のうち、第１近接点と第１修正頂点７１０－１とを、他の近接点や修正頂点７１０を介さずに直接接続する仮領域輪郭５００上の点群である。

【0046】

修正頂点決定部１６２は、抽出された仮頂点５１０の中から、修正輪郭７００の修正頂点７１０を選択する。例えば、修正頂点決定部１６２は、候補頂点６３０、例えば第１候補頂点６３０－１と、決定された第１修正頂点７１０－１とを接続する直線状の線分を表す辺候補６５０を決定する。修正頂点決定部１６２は、抽出された仮頂点５１０のうち、決定された辺候補６５０から最も離れた仮頂点５１０を選択する。辺候補６５０から選択された仮頂点５１０までの距離６５５が閾値より大きいとき、修正頂点決定部１６２は、選択された仮頂点５１０を修正頂点７１０として決定する。

【0047】

このように、修正頂点決定部１６２は、候補頂点６３０と修正頂点７１０とを含む点群のうち、隣接する２つの点に挟まれる仮頂点５１０から修正頂点７１０を決定する処理を、辺候補６５０から仮頂点５１０までの距離６５５が閾値以下となるまで繰り返す。このため、隣接する２つの点は、第２候補頂点６３０－２と第３候補頂点６３０－３との組み合わせと、第３候補頂点６３０－３と第４候補頂点６３０－４との組み合わせと、第４候補頂点６３０－４と第５候補頂点６３０－５との組み合わせと、第５候補頂点６３０－５と第１候補頂点６３０－１との組み合わせとを含む。また、隣接する２つの点は、決定された２つの修正頂点７１０を含む。

【0048】

これにより、修正頂点決定部１６２は、図１６に示すように、複数の修正頂点７１０を抽出する。抽出される修正頂点７１０の数量は、仮領域輪郭５００を構成する仮頂点５１０の数量以下となる。

【0049】

修正頂点決定部１６２が修正頂点７１０を決定すると、図７に示すステップＳ１７０において、候補頂点修正部１６３は、外接矩形６００の輪郭上にある候補頂点６３０の位置を修正する。候補頂点６３０は、頂点候補線分６２０上の仮に決定された修正輪郭７００の頂点である。このため、修正頂点決定部１６２は、候補頂点６３０の位置を頂点候補線分６２０上において修正輪郭７００の修正頂点７１０の位置に修正する。

【0050】

例えば、候補頂点修正部１６３は、図１６に示すように、候補頂点６３０と、決定された修正頂点７１０とを含む点群のうち、仮領域輪郭５００上において隣接する２つの点を接続した候補輪郭６６０を決定する。具体的には、候補頂点修正部１６３は、候補頂点６３０から最も近い仮領域輪郭５００上の近接点と、修正頂点７１０とを含む点群のうち、仮領域輪郭５００上において隣接する２つの点を接続した候補輪郭６６０を決定する。ここで、候補頂点修正部１６３は、候補輪郭６６０が仮領域輪郭５００に最も類似するように、頂点候補線分６２０上における候補頂点６３０の位置を修正する。

【0051】

例えば、候補頂点修正部１６３は、第１候補頂点６３０－１の位置を第１頂点候補線分６２０－１上で移動して、仮領域輪郭５００に最も類似する候補輪郭６６０を決定する。例えば、候補頂点修正部１６３は、第１候補頂点６３０－１の位置を移動して形成される候補輪郭６６０と、仮領域輪郭５００との類似性を表す一致度を決定する。この一致度は、ステップＳ１３０における基準図形４６０と、凹包との一致度と同様に決定されてもよい。具体的には、候補頂点修正部１６３は、仮領域輪郭５００を含む地域を、図９に示すように、第１直線４７１と第２直線４７２とに分割された小領域に分割し、候補輪郭６６０を含む小領域と、仮領域輪郭５００を含む小領域との一致度を決定する。例えば、候補頂点修正部１６３は、仮領域輪郭５００を含む小領域と、候補輪郭６６０を含む小領域との一致度を決定する。候補頂点修正部１６３は、一致度が最も高い候補輪郭６６０を、仮領域輪郭５００に最も類似する候補輪郭６６０として決定する。

【0052】

候補頂点修正部１６３は、図１７に示すように、決定された候補輪郭６６０における第１候補頂点６３０－１の位置を第１修正頂点６７０－１として決定する。

【0053】

同様に、候補頂点修正部１６３は、第２候補頂点６３０－２の位置を第２頂点候補線分６２０－２上で移動して、仮領域輪郭５００に最も類似する候補輪郭６６０を決定する。候補頂点修正部１６３は、決定された候補輪郭６６０における第２候補頂点６３０－２の位置を第２修正頂点６７０－２として決定する。第３候補頂点６３０－３と、第４候補頂点６３０－４と、第５候補頂点６３０－５とについても、候補頂点修正部１６３は、候補輪郭６６０が仮領域輪郭５００に最も類似するように各候補頂点６３０を決定し、決定された各候補頂点６３０を第３修正頂点６７０－３と、第４修正頂点６７０－４と、第５修正頂点６７０－５として決定する。

【0054】

ここで、図１３に示すように、１つの頂点候補線分６２０上に２つの候補頂点６３０が存在するとき、候補頂点修正部１６３は、この２つの候補頂点６３０を頂点候補線分６２０上で移動して、候補輪郭６６０が仮領域輪郭５００に最も類似するように、この頂点候補線分６２０上の２つの候補頂点６３０を決定する。候補頂点修正部１６３は、決定された２つの候補頂点６３０を２つの修正頂点６７０として決定する。候補頂点修正部１６３は、決定された２つの候補頂点６３０の間の距離が閾値より小さいとき、決定された２つの候補頂点６３０をつないだ線分の中点を修正頂点６７０として決定してもよい。この閾値は、２つの候補頂点６３０を決定するときに用いられる図１３に示す線分長６２３に関する閾値と等しくても、異なってもよい。

【0055】

候補頂点修正部１６３は、仮領域輪郭５００に最も類似する候補輪郭６６０を図３に示す修正輪郭７００として決定する。決定された修正輪郭７００は、頂点の数量が仮領域輪郭５００の頂点の数量以下となるように修正された作業装置３０の作業領域を表す。候補頂点修正部１６３は、修正輪郭７００により表された作業領域を表す領域情報を端末２００に出力する。

【0056】

図７に示すステップＳ１８０において、端末２００の表示部２５０は、作業領域管理装置１００の候補頂点修正部１６３から出力される領域情報に基づき、修正輪郭７００により表される作業領域を表す領域情報を表示する。表示部２５０は、例えば、地図上に修正輪郭７００により形成された作業領域を表す画像を表示する。画像に表示される作業領域は、修正輪郭７００の修正頂点７１０が形状に応じた数量に抑制されているため、見栄えのよい形状で表示される。また、修正輪郭７００の修正頂点７１０が形状に応じた数量を有しているため、作業領域を表すデータ量の増加が抑制され、端末２００と作業領域管理装置１００との間の通信量も抑制される。また、作業領域の形状が簡略化されているため、作業装置３０の作業量、例えば単位面積当たりの収穫量、農薬の散布量などの算出負荷が低減される。

【0057】

（変形例）
実施の形態において説明した構成は一例であり、機能を阻害しない範囲で構成を変更することができる。図７に示すステップＳ１２０において、凹包決定部１５２は、作業装置３０の位置情報に表される位置に対するアルファシェイプを凹包として決定する例を示したが、これに限定されない。凹包決定部１５２は、作業装置３０の位置情報に基づき、任意の方法で作業領域を決定してもよい。例えば、作業領域は、作業装置３０の位置情報に表される位置に対する凸方として決定されてもよい。

【0058】

また、凹包決定部１５２は、基準図形４６０と、凹包との一致度を任意の方法で決定してもよい。例えば、凹包決定部１５２は、基準図形４６０の占める領域と、凹包の占める領域との類似性を表してもよい。例えば、凹包決定部１５２は、基準図形４６０の領域を含む小領域と、凹包の領域を含む小領域との一致度を、基準図形４６０と凹包との一致度として決定してもよい。この場合、一致度は、基準図形４６０の領域を含む小領域と、凹包の領域を含む小領域とを含む複数の小領域のうち、基準図形４６０の領域と、凹包の領域との両方を含む小領域の割合を表してもよい。

【0059】

ここで、基準図形４６０の占める領域を含む小領域は、図９に示す小領域４７０の面積に対して、その小領域４７０に含まれる基準図形４６０の領域の面積の割合が閾値より大きい小領域を表す。また、基準図形４６０の占める領域を含む小領域は、基準図形４６０の領域を少しでも含む小領域を表してもよい。同様に、凹包の占める領域を含む小領域は、小領域４７０の面積に対して、その小領域４７０に含まれる凹包の領域の面積の割合が閾値より大きい小領域を表す。また、凹包の占める領域を含む小領域は、凹包の領域を少しでも含む小領域を表してもよい。

【0060】

また、凹包決定部１５２は、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との一致度を決定するときに、基準図形４６０の輪郭を含む小領域を、基準図形４６０の占める領域を含む小領域に基づき、決定してもよい。例えば、凹包決定部１５２は、基準図形４６０の占める領域を含む小領域のうち、基準図形４６０の占める領域を含む小領域に該当しない小領域に隣接する小領域を、基準図形４６０の輪郭を含む小領域として決定してもよい。同様に、凹包決定部１５２は、凹包の輪郭を含む小領域を、凹包の占める領域を含む小領域に基づき、決定してもよい。例えば、凹包決定部１５２は、凹包の占める領域を含む小領域のうち、凹包の占める領域を含む小領域に該当しない小領域に隣接する小領域を、基準図形４６０の輪郭を含む小領域として決定してもよい。

【0061】

また、凹包決定部１５２は、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との一致度を決定するときに、図１８に示すように、一致度を判定するときに用いる輪郭の小領域を、輪郭を含む輪郭小領域８００と、輪郭小領域８００に隣接する小領域とに拡張してもよい。例えば、凹包決定部１５２は、一致度を判定するときに用いる輪郭の小領域を、輪郭を含む輪郭小領域８００と、輪郭小領域８００の輪郭線を共有する第１拡張小領域８１０とに拡張してもよい。さらに、凹包決定部１５２は、一致度を判定するときに用いる輪郭の小領域を、輪郭を含む輪郭小領域８００と、第１拡張小領域８１０と、輪郭小領域８００の頂点を共有する第２拡張小領域８２０とに拡張してもよい。凹包決定部１５２は、さらに一致度を判定するときに用いる輪郭の小領域をさらに拡張して、第１拡張小領域８１０に隣接する小領域まで拡張してもよい。

【0062】

また、凹包決定部１５２は、輪郭の小領域の拡張を、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との両方、または、一方で行ってもよい。

【0063】

図７に示すステップＳ１７０において、図１６に示す候補輪郭６６０と仮領域輪郭５００との一致度は、基準図形４６０の輪郭と、凹包の輪郭との一致度と同様に、任意の方法で決定されてもよい。例えば、候補頂点修正部１６３は、候補輪郭６６０により囲まれた領域を含む小領域と、仮領域輪郭５００により囲まれた領域を含む小領域との一致度を、候補輪郭６６０と仮領域輪郭５００との一致度として決定してもよい。また、候補頂点修正部１６３は、候補輪郭６６０により囲まれた領域を含む小領域に基づき、候補輪郭６６０を含む小領域を決定してもよく、仮領域輪郭５００により囲まれた領域を含む小領域に基づき、仮領域輪郭５００を含む小領域を決定してもよい。また、一致度を決定するときに用いられる候補輪郭６６０を含む小領域は、候補輪郭６６０を含む小領域と、その小領域に隣接する小領域とに拡張されてもよい。同様に、一致度を決定するときに用いられる仮領域輪郭５００を含む小領域は、仮領域輪郭５００を含む小領域と、その小領域に隣接する小領域とに拡張されてもよい。また、候補頂点修正部１６３は、輪郭の小領域の拡張を、候補輪郭６６０と、仮領域輪郭５００との両方、または、一方で行ってもよい。

【0064】

図７に示すステップＳ１５０において、候補頂点決定部１６１は、図１２に示す仮領域輪郭５００から仮領域輪郭５００の外接矩形６００の輪郭までの距離６１０を、外接矩形６００の輪郭の点から仮領域輪郭５００上の対応する点までの距離として決定してもよい。例えば、候補頂点決定部１６１は、外接矩形６００の輪郭上の候補頂点６３０と、候補頂点６３０に対応する仮領域輪郭５００上の第１点との距離を、仮領域輪郭５００から仮領域輪郭５００の外接矩形６００の輪郭までの距離６１０として決定する。ここで、候補頂点６３０と第１点とを結ぶ直線が、候補頂点６３０において外接矩形６００の輪郭が延びる方向と直交するように、第１点の位置は決定される。

【0065】

図７に示すステップＳ１６０において、修正頂点決定部１６２は、候補頂点６３０と、仮領域輪郭５００の仮頂点５１０とに基づき、任意の方法で修正頂点７１０を決定してもよい。例えば、修正頂点決定部１６２は、仮領域輪郭５００上において隣接する２つの仮頂点５１０の間の距離が閾値より小さいとき、いずれか一方の仮頂点５１０を削除してもよい。修正頂点決定部１６２は、この削除を、互いに隣接する２つの仮頂点５１０のすべての組み合わせについて、仮頂点５１０の間の距離が閾値より大きくなるまで繰り返し行い、残った仮頂点５１０を修正頂点７１０として決定してもよい。

【0066】

ステップＳ１７０において、候補頂点修正部１６３は、任意の方法で、仮領域輪郭５００に類似する候補輪郭６６０を決定してもよい。

【0067】

以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。さらに、必要となる機能を実現できれば、実施の形態および変形例で説明した一部の機能を省略してもよい。例えば、図１に示す作業領域管理システム１０００に端末２００は含まれなくてもよい。また、作業領域管理装置１００の処理は、すべてまたは一部が端末２００で実行されてもよい。また、端末２００の処理は、すべてまたは一部が作業領域管理装置１００で実行されてもよい。また、作業領域管理プログラム３００は、表示プログラム３１０を含んでもよい。

【0068】

例えば、作業領域管理装置１００の修正輪郭決定部１６０は、図１６に示す候補頂点６３０を修正頂点７１０として決定してもよい。この場合、図７に示すステップＳ１７０の処理と、図５に示す候補頂点修正部１６３とは省略されてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１、２ 記憶媒体
２０ ネットワーク
３０ 作業装置
１００ 作業領域管理装置
１１０ 入出力装置
１２０ 演算装置
１３０ 通信装置
１４０ 記憶装置
１５０ 仮輪郭決定部
１５１ 基準図形決定部
１５２ 凹包決定部
１６０ 修正輪郭決定部
１６１ 候補頂点決定部
１６２ 修正頂点決定部
１６３ 候補頂点修正部
２００ 端末
２１０ 入出力装置
２２０ 演算装置
２３０ 通信装置
２４０ 記憶装置
２５０ 表示部
３００ 作業領域管理プログラム
３１０ 表示プログラム
４００ 圃場
４５０ 測位位置
４６０ 基準図形
４６５ 基準図形の輪郭を含む小領域
４７０ 小領域
４７１ 第１直線
４７２ 第２直線
５００ 仮領域輪郭
５１０ 仮頂点
６００ 外接矩形
６１０ 距離
６２０ 頂点候補線分
６２１ 第１端点
６２２ 第２端点
６２３ 線分長
６３０ 候補頂点
６５０ 辺候補
６５５ 距離
６６０ 候補輪郭
６７０ 修正頂点
７００ 修正輪郭
７１０ 修正頂点
８００ 輪郭小領域
８１０ 第１拡張小領域
８２０ 第２拡張小領域
１０００ 作業領域管理システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】