特許 7596327 作業領域推定方法、作業領域推定システムおよび作業領域推定プログラム

(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】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】作業領域推定方法、作業領域推定システムおよび作業領域推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20241202BHJP

   G06Q 50/02 20240101ALI20241202BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303Z

G06Q50/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022047500

(22)【出願日】2022-03-23

(65)【公開番号】P2023141270

(43)【公開日】2023-10-05

【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】竹中 靖典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６２０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０２１０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０３６５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１３２５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００００００５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－１３１７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－２２０１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０１８８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２７２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７８８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｂ ６９／００ ー ６９／０８

Ｇ０６Ｑ ５０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプリング周期を決定することと、
圃場の内側で移動しながら作業を行う作業車両の位置を前記サンプリング周期で測定した測位情報を出力することと、
前記測位情報に基づいて、前記圃場のうちの前記作業車両が前記作業を行った作業領域の位置および形状を推定して作業領域情報として出力することと
を含み、
前記決定することは、
前記圃場の形状を表す圃場情報または過去に出力した前記作業領域情報に基づいて前記サンプリング周期を決定すること
を含む
作業領域推定方法。

【請求項2】

請求項１に記載の作業領域推定方法において、
前記測位情報を出力することは、
前記作業車両に搭載された車載端末が備える測位部が、前記測位情報を出力すること
を含み、
前記車載端末が備える第１の通信部が、前記測位情報を送信すること
をさらに含み、
前記作業領域情報として出力することは、
作業領域推定装置が備える第２の通信部が、前記測位情報を受信することと、
前記作業領域推定装置が備える推定部が、前記作業領域の前記位置および前記形状を推定することと
を含み、
前記決定することは、
前記作業領域推定装置が備える決定部が、前記サンプリング周期を決定すること
を含む
作業領域推定方法。

【請求項3】

請求項２に記載の作業領域推定方法において、
前記作業領域推定装置が備える圃場情報記憶部が、前記圃場情報を記憶すること
をさらに含み、
前記決定することは、
前記圃場の前記形状が矩形であり、かつ、前記矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる第１の場合において、前記サンプリング周期を第１のサンプリング周期に決定することと、
前記第１の場合以外の第２の場合において、前記サンプリング周期を前記第１のサンプリング周期より短い第２のサンプリング周期に決定することと
をさらに含む
作業領域推定方法。

【請求項4】

請求項２に記載の作業領域推定方法において、
前記作業領域推定装置が備える作業領域情報記憶部が、過去に出力した前記作業領域情報を記憶すること
をさらに含み、
前記決定することは、
前記作業領域の前記形状が矩形であり、かつ、前記矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる第１の場合において、前記サンプリング周期を第１のサンプリング周期に決定することと、
前記第１の場合以外の第２の場合において、前記サンプリング周期を前記第１のサンプリング周期より短い第２のサンプリング周期に決定することと
をさらに含む
作業領域推定方法。

【請求項5】

請求項２に記載の作業領域推定方法において、
前記作業領域推定装置が備える作業領域情報記憶部が、過去に出力した前記作業領域情報を記憶することと、
前記決定部が、前記サンプリング周期を、第１のサンプリング周期より短い第２のサンプリング周期に決定することと、
前記測位部が、前記第２のサンプリング周期で測定した前記測位情報を出力することと、
前記第１の通信部が、前記測位情報のうち、前記第１のサンプリング周期で測定した場合に得られる部分測位情報を前記第２の通信部へ送信することと、
前記推定部が、前記部分測位情報に基づいて前記作業領域の前記位置および前記形状を推定して前記作業領域情報として出力することと、
前記推定部が、前記作業領域の前記形状が矩形であり、かつ、前記矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる第１の場合以外の第２の場合において、前記測位情報を要求する要求信号を出力することと、
前記第１の通信部が、前記要求信号に応じて前記測位情報を前記第２の通信部へ送信することと、
前記推定部が、前記測位情報に基づいて前記作業領域の前記位置および前記形状を改めて推定して前記作業領域情報として出力することと
をさらに含む
作業領域推定方法。

【請求項6】

サンプリング周期を決定する決定部と、
圃場の内側で移動しながら作業を行う作業車両の位置を前記サンプリング周期で測定した測位情報を出力する測位部と、
前記測位情報に基づいて、前記圃場のうちの前記作業車両が前記作業を行った作業領域の位置および形状を推定して作業領域情報として出力する推定部と
を備え、
前記決定部は、前記圃場の形状を表す圃場情報または過去に出力した前記作業領域情報に基づいて前記サンプリング周期を決定する
作業領域推定システム。

【請求項7】

実行することによって所定の処理を実現するための作業領域推定プログラムであって、
前記処理は、
サンプリング周期を決定することと、
圃場の内側で移動しながら作業を行う作業車両の位置を前記サンプリング周期で測定した測位情報を取得することと、
前記測位情報に基づいて、前記圃場のうちの前記作業車両が前記作業を行った作業領域の位置および形状を推定して作業領域情報として出力することと
を含み、
前記決定することは、
前記圃場の形状を表す圃場情報または過去に出力した前記作業領域情報に基づいて前記サンプリング周期を決定すること
を含む
作業領域推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は作業領域推定方法、作業領域推定システムおよび作業領域推定プログラムに関し、例えば圃場のうちの作業が行われた作業領域の推定に好適に利用できるものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特許６９４６２１７号公報）には、圃場登録装置の発明が開示されている。この発明では、測位装置を設けた作業車両が圃場で走行しながら農作業を行う際に、測位装置により所定のサンプリング周期で位置情報を取得する。取得された位置情報は遠隔の監理サーバへ送信される。監理サーバは、受信した位置情報に含まれる複数の測位点に凸包処理を施すことで、圃場のうちの、作業車両が農作業を行った作業領域を特定することができる。

【0003】

上記の技術において、作業領域の位置および形状を特定する精度と、作業車両から監理サーバへ位置情報を送信する通信負荷とは、トレードオフの関係にある。例えば、サンプリング周期をより短くすれば、位置情報に含まれる測位点が増加して、作業領域を特定する精度が上がるが、その一方で通信負荷が大きくなる。反対に、サンプリング周期をより長くすれば、位置情報の情報量が減少して、通信負荷が小さくなるが、その一方で作業領域を特定する精度が下がる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許６９４６２１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記状況に鑑み、本開示は、精度と通信負荷の観点から、作業領域の推定をより効率よく行うための作業領域推定方法、作業領域推定システムおよび作業領域推定プログラムを提供することを目的の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】

一実施の形態によれば、作業領域推定方法は、サンプリング周期を決定すること（Ｓ１１）と、圃場（９）の内側で移動しながら作業を行う作業車両（２）の位置をサンプリング周期で測定した測位情報を出力すること（Ｓ１２）と、測位情報に基づいて、圃場（９）のうちの作業車両（２）が作業を行った作業領域の位置および形状を推定して作業領域情報として出力すること（Ｓ１３）とを含む。決定すること（Ｓ１１）は、圃場（９）の形状を表す圃場情報または過去に出力した前記作業領域情報に基づいてサンプリング周期を決定すること（Ｓ２１～Ｓ２６）を含む。

【0008】

一実施の形態によれば、作業領域推定システム（１）は、決定部（５２３）と、測位部（３２１）と、推定部（５２２）とを備える。決定部（５２３）は、サンプリング周期を決定する。測位部（３２１）は、圃場（９）の内側で移動しながら作業を行う作業車両（２）の位置をサンプリング周期で測定した測位情報を出力する。推定部（５２２）は、測位情報に基づいて、圃場（９）のうちの作業車両（２）が作業を行った作業領域の位置および形状を推定して作業領域情報として出力する。決定部（５２３）は、圃場（９）の形状を表す圃場情報または過去に出力した作業領域情報に基づいてサンプリング周期を決定する。

【0009】

一実施の形態によれば、作業領域推定プログラムは、実行することによって所定の処理を実現するためのものである。この処理は、サンプリング周期を決定すること（Ｓ１１）と、圃場（９）の内側で移動しながら作業を行う作業車両（２）の位置をサンプリング周期で測定した測位情報を取得すること（Ｓ１２）と、測位情報に基づいて、圃場（９）のうちの作業車両（２）が作業を行った作業領域の位置および形状を推定して作業領域情報として出力すること（Ｓ１３）とを含む。決定すること（Ｓ１１）は、圃場（９）の形状を表す圃場情報または過去に出力した前記作業領域情報に基づいてサンプリング周期を決定すること（Ｓ２１～Ｓ２６）を含む。

【発明の効果】

【0010】

一実施の形態によれば、精度と通信負荷の観点から、作業領域の推定をより効率よく行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施の形態による作業領域推定システムの一構成例を示す図である。

【図2】図２は、一実施の形態による車載端末の一構成例を示すブロック回路図である。

【図3】図３は、一実施の形態による作業領域推定装置の一構成例を示すブロック回路図である。

【図4】図４は、一実施の形態による作業領域推定方法の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5A】図５Ａは、測位のサンプリング周期と、作業領域の推定精度との関係について説明するための図である。

【図5B】図５Ｂは、測位のサンプリング周期と、作業領域の推定精度との関係について説明するための図である。

【図5C】図５Ｃは、測位のサンプリング周期と、作業領域の推定精度との関係について説明するための図である。

【図5D】図５Ｄは、測位のサンプリング周期と、作業領域の推定精度との関係について説明するための図である。

【図6】図６は、一実施の形態においてサンプリング周期を決定する方法を説明するためのフローチャートである。

【図7A】図７Ａは、一実施の形態においてある図形が矩形であるか否かを判定する方法について説明するための図である。

【図7B】図７Ｂは、一実施の形態においてある図形が矩形であるか否かを判定する方法について説明するための図である。

【図8A】図８Ａは、一実施の形態において２つの図形の一致度を算出する方法について説明するための図である。

【図8B】図８Ｂは、一実施の形態において２つの図形の一致度を算出する方法について説明するための図である。

【図8C】図８Ｃは、一実施の形態において２つの図形の一致度を算出する方法について説明するための図である。

【図8D】図８Ｄは、一実施の形態において２つの図形の一致度を算出する方法について説明するための図である。

【図8E】図８Ｅは、一実施の形態において２つの図形の一致度を算出する方法について説明するための図である。

【図8F】図８Ｆは、一実施の形態において２つの図形の一致度を算出する方法について説明するための図である。

【図9】図９は、一実施の形態において作業領域の位置および形状を推定する方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

添付図面を参照して、本開示による作業領域推定方法、作業領域推定システムおよび作業領域推定プログラムを実施するための形態を以下に説明する。

【0013】

（実施の形態）
図１に示すように、一実施の形態による作業領域推定システム１は、作業車両２に搭載された車載端末３と、作業領域推定装置５とを含む。車載端末３は、圃場９の内側を移動しながら作業を行う作業車両２の位置を測定した測位情報を、遠隔の作業領域推定装置５へ送信する。車載端末３と、作業領域推定装置５との通信は、ネットワーク４を介して行われてもよい。

【0014】

図２に示すように、車載端末３は、コンピュータのように構成されてもよい。図２の例において、車載端末３は、バス３１と、演算装置３２と、記憶装置３３と、測位装置３４と、通信装置３５と、入出力装置３６とを備える。バス３１は、演算装置３２、記憶装置３３、測位装置３４、通信装置３５および入出力装置３６を、互いに通信可能に接続する。

【0015】

演算装置３２は、測位部３２１と、通信部３２２とを備える。記憶装置３３は、車載端末プログラム記憶部３３１を備える。車載端末プログラム記憶部３３１は、車載端末プログラムを記憶する。

【0016】

演算装置３２は、車載端末プログラムを読み出して実行することによって、測位部３２１および通信部３２２のそれぞれの機能を実現する。測位部３２１および通信部３２２のそれぞれは、演算装置３２および記憶装置３３が協働して実現する処理を実行する仮想的な機能ブロックである。これらの機能ブロックの処理については、後述する。

【0017】

車載端末プログラムは、外部の記録媒体３３０から読み出されて車載端末プログラム記憶部３３１に格納されてもよい。記録媒体３３０は、非一時的で有形の媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ａｎｄ ｔａｎｇｉｂｌｅ ｍｅｄｉａ）であってもよい。

【0018】

測位装置３４は、測位部３２１の制御下で、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：全球測位衛星システム）などを利用して位置を測定し、測位情報を取得する。測位情報は、測定された測位点の位置を表す位置情報と、測定を行った測定時刻を表す時刻情報とを対応付けたものを含む。この測位情報に含まれる複数の測位点のそれぞれは、厳密には測位装置３４のアンテナの位置を表すが、測位装置３４が車載端末３に固定されており、かつ、車載端末３が作業車両２に固定されているとき、実質的には作業車両２の位置を表す。

【0019】

通信装置３５は、通信部３２２の制御下で、ネットワーク４を介した無線通信および／または有線通信で、作業領域推定装置５を含む外部の装置との通信を行う。車載端末プログラムは、通信装置３５によって外部から受信されて車載端末プログラム記憶部３３１に格納されてもよい。

【0020】

入出力装置３６は、使用者に情報を出力し、使用者が入力する操作を受け付ける。一例として、入出力装置３６は、画像を出力する表示装置、音声を出力するスピーカー、押下操作を受け付けるボタン、音声入力を受け付けるマイクロフォン、タッチ操作を受け付けるとともに画像の出力を行うタッチパネルなどを含む。

【0021】

図３に示すように、作業領域推定装置５は、コンピュータのように構成されてもよい。図３の例において、作業領域推定装置５は、バス５１と、演算装置５２と、記憶装置５３と、通信装置５４と、入出力装置５５とを備える。バス５１は、演算装置５２、記憶装置５３、通信装置５４および入出力装置５５を、互いに通信可能に接続する。

【0022】

演算装置５２は、通信部５２１と、推定部５２２と、決定部５２３とを備える。記憶装置５３は、作業領域推定プログラム記憶部５３１と、圃場情報記憶部５３２と、作業領域情報記憶部５３３とを備える。作業領域推定プログラム記憶部５３１は、作業領域推定プログラムを記憶する。圃場情報記憶部５３２は、圃場９に係る情報を圃場情報として記憶する。作業領域情報記憶部５３３は、過去に推定した作業領域に係る情報を作業領域情報として記憶する。

【0023】

演算装置５２は、作業領域推定プログラムを読み出して実行することによって、通信部５２１、推定部５２２および決定部５２３のそれぞれの機能を実現する。通信部５２１、推定部５２２および決定部５２３のそれぞれは、演算装置５２および記憶装置５３が協働して実現する処理を実行する仮想的な機能ブロックである。これらの機能ブロックの処理については、後述する。

【0024】

作業領域推定プログラムは、外部の記録媒体５３０から読み出されて作業領域推定プログラム記憶部５３１に格納されてもよい。同様に、圃場情報および作業領域情報も、記録媒体５３０から読み出されて圃場情報記憶部５３２および作業領域情報記憶部５３３にそれぞれ格納されてもよい。記録媒体５３０は、非一時的で有形の媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ａｎｄ ｔａｎｇｉｂｌｅ ｍｅｄｉａ）であってもよい。

【0025】

通信装置５４は、通信部５２１の制御下で、ネットワーク４を介した無線通信および／または有線通信で、車載端末３を含む外部の装置との通信を行う。作業領域推定プログラムは、通信装置５４によって外部から受信されて作業領域情報記憶部５３３に格納されてもよい。同様に、圃場情報および作業領域情報も、通信装置５４によって外部から受信されて圃場情報記憶部５３２および作業領域情報記憶部５３３にそれぞれ格納されてもよい。

【0026】

入出力装置５５は、使用者に情報を出力し、使用者が入力する操作を受け付ける。一例として、入出力装置５５は、画像を出力する表示装置、入力を受け付けるキーボードおよび／またはマウスなどを含む。

【0027】

図４のフローチャートを参照して、一実施の形態による作業領域推定方法の処理の一例について説明する。一例として、作業領域推定装置５が起動するとき、図４のフローチャートの処理が開始する。図４のフローチャートの処理が開始すると、ステップＳ１１が実行される。

【0028】

ステップＳ１１において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、車載端末３の測位装置３４が測位を行うためのサンプリング周期を決定する。図５Ａ～図５Ｄを参照して、測位のサンプリング周期と、作業領域の推定精度との関係について説明する。

【0029】

図５Ａは、圃場９の内側を作業車両２が作業を行うために移動した経路６２と、作業車両２に作業中に測位装置３４が測位を行った複数の測位点６１とを示している。図５Ａの例において、サンプリング周期は比較的短く、一例として１０秒である。図５Ａでは、比較のために、サンプリング周期がより長く、一例として６０秒である場合に測位が行われる測位点６１を、測位点６３として示している。

【0030】

図５Ｂに示すように、図５Ａの例における測位点６１に基づいて、作業車両２が作業を行った作業領域を推定すると、推定領域７１が得られる。推定領域７１は、例えば、測位点６１の凸包を算出することによって得られる。推定領域７１の形状は、圃場９の形状に比較的近く、かつ、作業車両２が通過した測位点６１をすべて含んでおり、その推定精度は比較的高い。ここで、作業車両が圃場９に対して作業を行う作業幅に応じて、推定領域７１を広げてもよい。一例として、作業幅が、作業車両の進行方向に向かって左右に均等であり、かつ、ＧＮＳＳアンテナが作業車両の幅方向の中央に配置されている場合には、推定領域７１の境界線を、作業幅の半分だけ外側に広げてもよい。

【0031】

図５Ｃは、サンプリング周期が比較的長く、一例として６０秒である場合に得られる測位点６３と、これらの測位点６３の測位情報に基づいて推測される、作業車両２の経路６４とを示している。図５Ｃは、さらに、比較のために、図５Ａの例における、サンプリング周期が比較的短い場合に得られる複数の測位点６１を示している。ここで、図５Ｃの例に示す経路６４が、測位点６３を測位の順番に接続した場合の、見かけ上の軌跡にすぎないことに留意されたい。

【0032】

図５Ｄに示すように、図５Ｃの例における測位点６３に基づいて、作業車両２が作業を行った作業領域を推定すると、推定領域７２が得られる。推定領域７２は、例えば、測位点６３の凸包を算出することによって得られる。推定領域７２の形状は、圃場９の形状から比較的遠く、また、作業車両２が通過した測位点６１の一部を含んでおらず、その推定精度は比較的低い。

【0033】

このように、作業領域の推定精度を高めるためには、サンプリング周期をより短くしてより多くの測位点６１、６３で作業車両２の位置を測定することが好ましい。しかし、測位点６１、６３が増えると、測位情報の情報量が増加し、車載端末３と作業領域推定装置５との間の通信負荷が大きくなる。

【0034】

ここで、発明者は、所定の条件が満たされるとき、サンプリング周期が比較的長くても、比較的高い精度で作業領域を推定できる場合があることを見出した。その理由と、この条件を判定してサンプリング周期を決定する方法とを、図６のフローチャートを参照して説明する。

【0035】

図４のステップＳ１１が開始すると、図６のフローチャートの処理が実行される。図６のフローチャートの処理が開始すると、ステップＳ２１が実行される。

【0036】

図６のステップＳ２１において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、圃場９の圃場情報があるか否かを判定する。より詳細には、決定部５２３は圃場情報記憶部５３２にアクセスして、作業車両２がこれから作業を行う圃場９の情報を表す圃場情報が圃場情報記憶部５３２に記憶されているか否かを判定する。ここで、作業車両２の測位部３２１が作業車両２の位置を測定し、その結果を表す位置情報を作業車両２の通信部３２２が作業領域推定装置５の通信部５２１へ送信してもよい。

【0037】

圃場情報が無い場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２２へ進む。反対に、圃場情報がある場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２３へ進む。

【0038】

図６のステップＳ２２において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、圃場９における過去の作業領域情報があるか否かを判定する。より詳細には、決定部５２３は作業領域情報記憶部５３３にアクセスして、作業車両２がこれから作業を行う圃場９で過去に作業を行った作業領域の作業領域情報が作業領域情報記憶部５３３に記憶されているか否かを判定する。

【0039】

過去の作業領域情報がある場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２３へ進む。反対に、過去の作業領域情報が無い場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２６へ進む。

【0040】

図６のステップＳ２３において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、圃場９または過去に推定した作業領域の形状が矩形であるか否かを判定する。これは、圃場９の形状が矩形であれば、サンプリング周期が比較的長くても作業領域の推定精度が比較的高く保たれると期待されるからであり、また、過去に推定された作業領域の形状が矩形であれば、その作業領域を含む圃場９の形状も矩形であると期待されるからである。図７Ａおよび図７Ｂを参照して、ある図形が矩形であるか否かを判定する方法について説明する。

【0041】

任意の図形に外接する、なるべく小さい矩形を考える。一例として、図示しない任意の図形が矩形であるとき、この図形に外接するなるべく小さい矩形は、任意の図形に一致する。その一方で、図７Ａに示すように、任意の図形が、辺の総数が４を超える多角形７３であるとき、この多角形７３に外接するなるべく小さい矩形８１と、多角形７３との一致度は、比較的低い。また、図７Ｂに示すように、任意の図形が、辺の総数が４に満たない三角形７４であるとき、この三角形７４に外接するなるべく小さい矩形８２と、三角形７４との一致度は、比較的低い。このように、任意の図形と、その図形に外接するなるべく小さい矩形との一致度を算出し、この一致度が所定の閾値より大きいか否かを判定することによって、その図形が矩形であるか否かを判定することができる。

【0042】

図８Ａ～図８Ｆを参照して、２つの図形の一致度を算出する方法について説明する。図８Ａは、第１の図形の輪郭を、縦横のメッシュ状に区切った平面上の配列に変換した第１のビットマップ画像８０を表す。図８Ｂは、第２の図形の輪郭を同様に変換した第２のビットマップ画像７０を表す。図８Ａおよび図８Ｂに共通して、黒いピクセルは変換前の図形の輪郭が存在する部分に対応し、白いピクセルは変換前の図形の輪郭が存在しない部分に対応する。

【0043】

図８Ｃは、図８Ａおよび図８Ｂの論理積を表す論理積画像１１０を表す。図８Ｃの論理積画像１１０において、黒いピクセルは、図８Ａのビットマップ画像８０および図８Ｂのビットマップ画像７０の両方において、対応する座標のピクセルが黒いことを表す。反対に、図８Ｃの論理積画像１１０において、白いピクセルは、図８Ａのビットマップ画像８０または図８Ｂのビットマップ画像７０の少なくとも一方において、対応する座標のピクセルが白いことを表す。

【0044】

図８Ｄは、図８Ａおよび図８Ｂの論理和を表す論理和画像１２０を表す。図８Ｄの論理和画像１２０において、黒いピクセルは、図８Ａのビットマップ画像８０または図８Ｂのビットマップ画像７０の少なくとも一方において、対応する座標のピクセルが黒いことを表す。反対に、図８Ｄの論理和画像１２０において、白いピクセルは、図８Ａのビットマップ画像８０および図８Ｂのビットマップ画像７０の両方において、対応する座標のピクセルが白いことを表す。

【0045】

一実施の形態では、図８Ｃの論理積画像１１０に含まれる黒いピクセルの総数を、図８Ｄの論理和画像１２０に含まれる黒いピクセルの総数で割り算した比率を、図８Ａのビットマップ画像８０と、図８Ｂのビットマップ画像７０との一致度とする。また、図８Ａの図形と、図８Ｂの図形との一致度を、図８Ａに変換する前の第１の図形と、図８Ｂに変換する前の第２の図形との一致度とする。図８Ａ～図８Ｄの例では、図８Ｃの論理積画像１１０に含まれる黒いピクセルの総数は１１であり、図８Ｄの論理和画像１２０に含まれる黒いピクセルの総数は１７であるので、図８Ａのビットマップ画像８０と図８Ｂのビットマップ画像７０との一致度は、１１／１７＝約６４．７％と算出される。

【0046】

ただし、ビットマップ画像８０、７０に変換する前の図形の寸法と、ビットマップ画像８０、７０への変換に用いるメッシュの寸法との比率によっては、論理積画像１１０における黒いピクセルの総数が著しく少なくなり、その結果、２つのビットマップ画像８０、７０の一致度が、現実的な値から乖離してしまう可能性がある。この場合は、図８Ｅおよび図８Ｆに示すように、変換後のビットマップ画像８０、７０のピクセル１３０のそれぞれを、３×３またはそれ以上のピクセルの集合１４０に変換することで、論理積画像１１０の黒いピクセルの総数を増加させて、ビットマップ画像８０、７０の一致度の現実的な値の算出を可能とすることができる。

【0047】

図６のステップＳ２３では、このような方法によって算出した一致度が所定の閾値より大きい場合、圃場９または過去に推定した作業領域の形状は矩形であると判定する。反対に、この一致度が閾値以下である場合、形状は矩形ではないと判定する。形状が矩形であると判定した場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２４へ進む。反対に、形状が矩形ではないと判定した場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２６へ進む。

【0048】

図６のステップＳ２４において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれるか否かを判定する。より詳細には、ステップＳ２３でその形状が矩形であると判定された圃場９または過去に推定された作業領域の縦横比が、所定の範囲に含まれるか否かを判定する。これは、一般的に、圃場９または過去に推定された作業領域の形状が正方形に近いほど、サンプリング周期が比較的長くても作業領域の形状を比較的高い精度で推定できると期待できるからである。一例として、所定の範囲は、０．５から２までである。

【0049】

矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる場合（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２５へ進む。反対に、矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれない場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２６へ進む。

【0050】

図６のステップＳ２５において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、サンプリング周期を、比較的長い第１のサンプリング周期に決定する。作業領域推定装置５の通信部５２１は、決定されたサンプリング周期を表す信号を、車載端末３の通信部３２２へ送信する。ステップＳ２５が終了すると、図６のフローチャートの処理は終了し、図４のステップＳ１１も終了し、処理は図４のステップＳ１２へ進む。

【0051】

図６のステップＳ２６において、作業領域推定装置５の決定部５２３が、サンプリング周期を、比較的短い第２のサンプリング周期に決定する。作業領域推定装置５の通信部５２１は、決定されたサンプリング周期を表す信号を、車載端末３の通信部３２２へ送信する。ステップＳ２６が終了すると、図６のフローチャートの処理は終了し、図４のステップＳ１１も終了し、処理は図４のステップＳ１２へ進む。

【0052】

図４のステップＳ１２において、車載端末３の測位部３２１が、作業車両２の位置を測定する。このとき、測位部３２１は、車載端末３の通信部３２２が受信したサンプリング周期ごとに、測位を行う。測位して得られた測位情報は、記憶装置３３に格納される。圃場９における作業車両２の作業が終了した後、車載端末３の通信部３２２は、記憶装置３３から測位情報を読み出して作業領域推定装置５の通信部５２１へ送信する。作業領域推定装置５の通信部５２１は、受信した測位情報を記憶装置５３に格納する。

【0053】

ステップＳ１２の後、図４のステップＳ１３が実行される。ステップＳ１３において、作業領域推定装置５の推定部５２２が、記憶装置５３に格納された測位情報に基づいて、作業領域の位置および形状を推定する。ステップＳ１３の処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。

【0054】

ステップＳ１３が開始すると、図９のフローチャートの処理が実行される。図９のフローチャートの処理が開始すると、ステップＳ３１が実行される。

【0055】

図９のステップＳ３１において、作業領域推定装置５の推定部５２２が、記憶装置５３に格納された測位情報のうち、第１のサンプリング周期の測位情報で作業領域を推定する。ここで、測位情報が、図６のステップＳ２５で決定された第１のサンプリング周期で測位されたものであれば、推定部５２２は測位情報に含まれる測位点６３の全体を処理の対象として用いて作業領域を推定する。反対に、測位情報が、図６のステップＳ２６で決定された第２のサンプリング周期で測位されたものであれば、推定部５２２は、記憶装置５３から読み出した測位情報のうち、第１のサンプリング周期で測位した場合に得られる部分を抽出し、抽出された部分的な測位情報に含まれる測位点６３を処理の対象として用いて作業領域を推定する。

【0056】

一例として、作業領域推定装置５の推定部５２２は、処理の対象となる測位点６３の凸包を算出し、この凸包を推定作業領域として出力する。

【0057】

ステップＳ３１の後、図９のステップＳ３２が実行される。ステップＳ３２において、作業領域推定装置５の推定部５２２が、ステップＳ３１で推定した作業領域の形状が矩形であるか否かを判定する。この判定の処理は、図６のステップＳ２３と同様に行われてもよい。また、この判定の処理は、図６のステップＳ２３と同様に、作業領域推定装置５の決定部５２３が行ってもよい。

【0058】

判定の結果として、推定した作業領域の形状が矩形ではない場合（ＮＯ）は、ステップＳ３１における作業領域の推定は精度が不十分である可能性があるので、処理は図９のステップＳ３３へ進む。反対に、推定した作業領域の形状が矩形である場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３１における作業領域の推定は十分に高い精度で行われたと期待されるので、図９のフローチャートの処理は終了し、図４のステップＳ１３も終了し、図４のフローチャートの処理も終了する。このとき、次回の圃場９における作業と、この時に行われる作業領域の推定処理とに備えて、今回の推定処理で得られた作業領域の位置および形状を表す作業領域情報を、図３に示した作業領域推定装置５の作業領域情報記憶部５３３に格納する。さらに、第２のサンプリング周期による測位情報のうち、第１のサンプリング周期で測位した場合に得られる測位点６３の情報を残して、他の測位点６１の情報を削除してもよい。

【0059】

図９のステップＳ３３において、作業領域推定装置５の推定部５２２が、第２のサンプリング周期の測位情報で作業領域を改めて推定する。ここで、作業領域推定装置５の推定部５２２は、図９のステップＳ３１の場合と同様に、処理の対象となる測位点６１の凸包を算出し、この凸包を推定作業領域として出力する。

【0060】

ステップＳ３３が終了すると、図９のフローチャートの処理は終了し、図４のステップＳ１３も終了し、図４のフローチャートの処理も終了する。このとき、次回の圃場９における作業と、この時に行われる作業領域の推定処理とに備えて、今回の推定処理で得られた作業領域の位置および形状を表す作業領域情報を、図３に示した作業領域推定装置５の作業領域情報記憶部５３３に格納する。

【0061】

以上に説明したように、一実施の形態によれば、圃場９または過去に推定した作業領域の形状が矩形であり、かつ、この矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる場合は、比較的長いサンプリング周期で測位を行い、その他の場合は比較的短いサンプリング周期で測位を行う。その結果、測位情報の情報量が比較的少なくても、作業領域の位置および形状を比較的高い精度で推定できると期待できる場合には、サンプリング周期を比較的長くすることで通信負荷を節約することができる。また、比較的長いサンプリング周期で測位した場合に得られる測位点６３の情報を抽出して記憶装置５３に残すことで記憶容量を節約することができる。さらに、比較的高い精度で作業領域を推定するために情報量が比較的多い測位情報が必要となる可能性がある場合は、事前にサンプリング周期を比較的短く決定することもできる。

【0062】

（変形例）
上記の実施の形態では、図４のステップＳ１２において、車載端末３の測位部３２１が、ステップＳ１１で決定されたサンプリング周期で測位を行う構成について説明した。この構成の変形例として、図４のステップＳ１２において、車載端末３の測位部３２１は、ステップＳ１１で決定されたサンプリング周期が比較的長い第１のサンプリング周期である場合にも、比較的短い第２のサンプリング周期で測位を行う場合について説明する。

【0063】

この場合、図４のステップＳ１２において、車載端末３の通信部３２２は、第２のサンプリング周期で測位して出力された測位情報のうち、第１のサンプリング周期で測位した場合に第１のサンプリング周期で測位した場合に得られる部分を部分測位情報として抽出し、抽出された部分測位情報を作業領域推定装置５の通信部５２１へ送信する。通信部５２１は、受信した部分測位情報を記憶装置５３に格納する。

【0064】

上記の実施の形態と同様に、ステップＳ１２の後、図４のステップＳ１３が実行され、図９のステップＳ３１～Ｓ３３が実行される。ステップＳ３１において、作業領域推定装置５の推定部５２２は、第１のサンプリング周期の測位情報に等しい部分測位情報で作業領域を推定する。部分測位情報で推定された作業領域を、区別のために、部分作業領域と呼ぶ。

【0065】

ステップＳ３１の後、図９のステップＳ３２において、推定部５２２は、部分作業領域の形状が矩形であるか否かを判定する。部分作業領域の形状が矩形であるとき、推定部５２２は、さらに、図６のステップＳ２４と同様に、この矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれるか否かを判定してもよい。判定の結果、部分作業領域の形状が矩形であり、かつ、この矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる場合には、部分作業領域を作業領域として出力する。その他の場合、処理はステップＳ３３へ進む。

【0066】

図９のステップＳ３３において、推定部５２２は、第２のサンプリング周期の測位情報で作業領域を改めて推定する。その前に、推定部５２２は、第２のサンプリング周期で測位した測位情報を要求する要求信号を出力し、作業領域推定装置５の通信部５２１はこの要求信号を車載端末３の通信部３２２へ送信し、通信部３２２はこの要求信号に応じて測位情報を作業領域推定装置５の通信部５２１へ送信する。

【0067】

上記の変形例では、まず、情報量が比較的少ない部分測位情報を車載端末３から作業領域推定装置５へ送信し、必要に応じて情報量が比較的多い測位情報を送信する。こうすることで、作業領域の形状が矩形であり、かつ、この矩形の長辺および短辺の比率が所定の範囲に含まれる場合には、通信負荷を節約することができ、いずれの場合にも作業領域の位置および形状を比較的高い精度で推定できる。

【0068】

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１ 作業領域推定システム
２ 作業車両
３ 車載端末
３１ バス
３２ 演算装置
３２１ 測位部
３２２ 通信部（第１の通信部）
３３ 記憶装置
３３０ 記録媒体
３３１ 車載端末プログラム記憶部
３４ 測位装置
３５ 通信装置
３６ 入出力装置
４ ネットワーク
５ 作業領域推定装置
５１ バス
５２ 演算装置
５２１ 通信部（第２の通信部）
５２２ 推定部
５２３ 決定部
５３ 記憶装置
５３０ 記録媒体
５３１ 作業領域推定プログラム記憶部
５３２ 圃場情報記憶部
５３３ 作業領域情報記憶部
５４ 通信装置
５５ 入出力装置
６１、６３ 測位点
６２、６４ 経路
７１、７２ 推定領域
７３ 多角形
７４ 三角形
７０、８０ ビットマップ画像
８１、８２ 矩形
９ 圃場
１１０ 論理積画像
１２０ 論理和画像
１３０ ピクセル
１４０ ピクセルの集合

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図9】