(57)【要約】【課題】圃場を上空から撮影する場合において、地形の起伏や建造物によって発生する影の影響を抑制して、植物の生育状態を判断するための画像を適切に取得する。【解決手段】飛行体に搭載された撮像部を用いて複数の圃場を撮影するスケジュールを決定する際に、撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得し、撮影日時から算出した太陽高度と、圃場情報と地形情報及び／又は建造物情報とに基づいて、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールの候補を抽出し、抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して撮影スケジュールを決定し、決定した撮影スケジュールを出力する制御を行う。【選択図】図６
2019040383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体に搭載された撮像部により圃場を撮影した画像を利用して、前記圃場内の植物の生育状態を判断するシステムにおける、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定方法であって、
撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、前記複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、前記所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得する第１処理と、
前記圃場情報と現在の日時情報とに基づいて、各々の前記圃場における各時刻の太陽高度を算出し、前記圃場情報と前記地形情報及び／又は前記建造物情報と前記各時刻の太陽高度とに基づいて、前記複数の圃場を日陰にならない状態で撮影可能な撮影スケジュールの候補を抽出する第２処理と、
前記抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して前記撮影スケジュールを決定する第３処理と、
前記決定した撮影スケジュールを出力する第４処理と、を実行する、
ことを特徴とする撮影スケジュール決定方法。
【請求項２】
前記第２処理では、前記圃場情報と前記地形情報及び／又は前記建造物情報と前記各時刻の太陽高度とに基づいて、前記各々の圃場の撮影可能時間帯を特定し、前記複数の圃場の各々を、当該圃場の撮影可能時間帯に撮影可能な候補を抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項３】
前記第２処理では、各時刻において前記各々の圃場に生じる影の面積を算出し、前記各々の圃場の前記影の面積が予め定めた閾値以下となる候補を抽出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項４】
前記第３処理では、前記複数の圃場の前記影の面積の合計が最も小さい候補を選択する、
ことを特徴とする請求項３に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項５】
前記飛行体が、圃場間も飛行して前記複数の圃場の上空を連続して飛行する場合、
前記第３処理では、飛行時間が最も短い候補、飛行距離が最も短い候補、撮影開始時刻が最も早い候補、撮影終了時刻が最も早い候補、最初に撮影する圃場と最後に撮影する圃場との距離が最も短い候補のいずれかを選択する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項６】
前記飛行体が、圃場間は飛行せずに前記各々の圃場の上空を個別に飛行する場合、
前記第３処理では、圃場間の移動時間が最も短い候補、圃場間の移動距離が最も短い候補、撮影開始から撮影終了までの時間が最も短い候補のいずれかを選択する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項７】
前記第４処理では、前記決定した撮影スケジュールを表示部に表示させて、ユーザに通知する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項８】
前記第４処理では、前記決定した撮影スケジュールを前記飛行体の飛行を制御する装置に出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定方法。
【請求項９】
飛行体に搭載された撮像部により圃場を撮影した画像を利用して、前記圃場内の植物の生育状態を判断するシステムで動作する、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定制御プログラムであって、
前記システム内の装置に、
撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、前記複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、前記所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得する第１処理、
前記圃場情報と現在の日時情報とに基づいて、各々の前記圃場における各時刻の太陽高度を算出し、前記圃場情報と前記地形情報及び／又は前記建造物情報と前記各時刻の太陽高度とに基づいて、前記複数の圃場を日陰にならない状態で撮影可能な撮影スケジュールの候補を抽出する第２処理、
前記抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して前記撮影スケジュールを決定する第３処理、
前記決定した撮影スケジュールを出力する第４処理、を実行させる、
ことを特徴とする撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１０】
前記第２処理では、前記圃場情報と前記地形情報及び／又は前記建造物情報と前記各時刻の太陽高度とに基づいて、前記各々の圃場の撮影可能時間帯を特定し、前記複数の圃場の各々を、当該圃場の撮影可能時間帯に撮影可能な候補を抽出する、
ことを特徴とする請求項９に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１１】
前記第２処理では、各時刻において前記各々の圃場に生じる影の面積を算出し、前記各々の圃場の前記影の面積が予め定めた閾値以下となる候補を抽出する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１２】
前記第３処理では、前記複数の圃場の前記影の面積の合計が最も小さい候補を選択する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１３】
前記飛行体を、圃場間も飛行させて前記複数の圃場の上空を連続して飛行させる場合、
前記第３処理では、飛行時間が最も短い候補、飛行距離が最も短い候補、撮影開始時刻が最も早い候補、撮影終了時刻が最も早い候補、最初に撮影する圃場と最後に撮影する圃場との距離が最も短い候補のいずれかを選択する、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１４】
前記飛行体を、圃場間は飛行させずに各々の前記圃場の上空を個別に飛行させる場合、
前記第３処理では、圃場間の移動時間が最も短い候補、圃場間の移動距離が最も短い候補、撮影開始から撮影終了までの時間が最も短い候補のいずれかを選択する、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１５】
前記第４処理では、前記決定した撮影スケジュールを表示部に表示させて、ユーザに通知する、
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【請求項１６】
前記第４処理では、前記決定した撮影スケジュールを前記飛行体の飛行を制御する装置に出力する、
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一に記載の撮影スケジュール決定制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影スケジュール決定方法及び撮影スケジュール決定制御プログラムに関し、特に、飛行体に搭載された撮像部により圃場を撮影した画像を利用して、圃場内の植物の生育状態を判断するシステムにおける、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定方法及び撮影スケジュール決定制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
農業では、高品質及び安定多収穫な農作物の植物を育てるために、例えば追肥時期や追肥量等の施肥管理を適切に実施する必要がある。そのために、現状の植物の生育状態が判定されるが、従来は、葉色の濃さが植物の状態を表していることから、例えば黄緑色から濃い緑色まで徐々に色を変化させた複数の色見本を備える葉色板（葉色カラースケール）を用いて植物の生育状態を判定していた。しかしながら、このような葉色板を用いた植物の生育状態の判定では、主観的な判定となり、農業の工業化に適さないため、近年では、客観的な判定が可能な種々の装置の研究、開発が行われている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、植物の生育度を光学的に測定する装置であって、植物により反射された太陽光を入射させて分光し、２種以上の特定波長の光の反射強度を測定する第１の受光部と、太陽光を直接入射させて前記第１の受光部と同一波長の光に分光し、参照光としてその受光強度を測定する第２の受光部と、前記第１の受光部で検出した特定波長の反射強度を前記第２の受光部で検出した参照光の受光強度を基に補正し、補正された反射強度を基に、測定植物の葉色（ＳＰＡＤ値）、草丈、乾物重、（草丈×茎数）、｛草丈×葉色（ＳＰＡＤ値）｝及び｛草丈×茎数×葉色（ＳＰＡＤ値）｝の少なくとも１つを求める演算部と、を備える構成が開示されている。
【０００４】
また、植物を生育させる圃場の管理に関して、下記特許文献２には、栽培されている農作物に関する情報を取得する情報検出手段と、前記農作物の生育状況を予測するための農作物登録情報を記憶する記憶手段と、前記農作物に関する情報に基づき前記農作物登録情報を参照して、前記農作物の生育状況を予測する生育予測手段と、前記生育予測手段で予測された生育状況を表示する表示手段と、を有する圃場管理システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２４３０１４号公報
【特許文献２】特開２０１６−０４９１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＮＤＶＩ（Normalized Difference Vegetation Index）値などの植物生育指標を算出する場合、植物に入射する太陽光の入射光強度と、植物で反射する太陽光の反射光強度と、を測定する必要があり、広い面積の圃場に対して効率的に植物生育指標を算出できるようにするために、近年では、撮像部を搭載した飛行体を飛ばして、圃場の上空から画像を取得する方法が用いられる。
【０００７】
このような飛行体を用いる場合、植物に入射する太陽光の入射光強度は圃場内で直接測定することはできず、飛行体に搭載した測定装置で測定することになるため、圃場と飛行体に搭載した測定装置とで太陽光の射し具合が等しくなるようにしなければならない。また、特許文献１のように、可視光と赤外光のような２種以上の特定波長の光の反射光を利用する場合、可視光と赤外光とでは影の影響が異なる（赤外光は影の影響を受けにくいが、可視光は影の影響を受けやすい）ため、圃場内への太陽光の射し具合が均一になる状態で撮影を行わなければならない。
【０００８】
しかしながら、圃場は山あいに設けられる場合が多く、また、圃場の近辺にはビニールハウスや塀などの建造物があり、時期や時間によっては、圃場の近辺の小山などの自然物や建造物などにより圃場内にこれらの影が発生する。その結果、圃場と飛行体に搭載した測定装置とで太陽光の入射光強度が変化したり、影によって可視光と赤外光とで反射光強度が変化したりしてしまい、植物生育指標の算出精度が悪化し、算出した植物生育指標の利用価値が低下してしまう。このような問題は、植物の生育状態を判断するシステムにおいて生じる特有の問題である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、圃場を上空から撮影する場合において、地形の起伏や建造物によって発生する影の影響を抑制して、植物の生育状態を判断するための画像を適切に取得することができる撮影スケジュール決定方法及び撮影スケジュール決定制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面は、飛行体に搭載された撮像部により圃場を撮影した画像を利用して、前記圃場内の植物の生育状態を判断するシステムにおける、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定方法であって、撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、前記複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、前記所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得する第１処理と、前記圃場情報と現在の日時情報とに基づいて、各々の前記圃場における各時刻の太陽高度を算出し、前記圃場情報と前記地形情報及び／又は前記建造物情報と前記各時刻の太陽高度とに基づいて、前記複数の圃場を日陰にならない状態で撮影可能な撮影スケジュールの候補を抽出する第２処理と、前記抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して前記撮影スケジュールを決定する第３処理と、前記決定した撮影スケジュールを出力する第４処理と、を実行することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一側面は、飛行体に搭載された撮像部により圃場を撮影した画像を利用して、前記圃場内の植物の生育状態を判断するシステムで動作する、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定制御プログラムであって、前記システム内の装置に、撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、前記複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、前記所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得する第１処理、前記圃場情報と現在の日時情報とに基づいて、各々の前記圃場における各時刻の太陽高度を算出し、前記圃場情報と前記地形情報及び／又は前記建造物情報と前記各時刻の太陽高度とに基づいて、前記複数の圃場を日陰にならない状態で撮影可能な撮影スケジュールの候補を抽出する第２処理、前記抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して前記撮影スケジュールを決定する第３処理、前記決定した撮影スケジュールを出力する第４処理、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮影スケジュール決定方法及び撮影スケジュール決定制御プログラムによれば、圃場を上空から撮影する場合において、地形の起伏や建造物によって発生する影の影響を抑制して、植物の生育状態を判断するための画像を適切に取得することができる。
【００１３】
その理由は、飛行体に搭載された撮像部を用いて複数の圃場を撮影するスケジュールを決定する際に、撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得し、圃場情報と地形情報及び／又は建造物情報とに基づいて、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールの候補を抽出し、抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して撮影スケジュールを決定し、決定した撮影スケジュールを出力する制御を行うからである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る植物生育指標測定システムの一例を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例に係る植物生育指標測定システムの他の例を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係る植物生育指標測定システムの他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例に係る植物生育指標測定システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例に係る太陽光測定部の外観構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施例に係る制御部の動作（撮影スケジュール決定処理）を示すフローチャー卜図である。
【図７】本発明の一実施例に係る撮影スケジュール決定方法を説明する模式図である。
【図８】本発明の一実施例に係る制御部の動作（生育指標算出処理）を示すフローチャー卜図である。
【図９】本発明の一実施例に係る撮影スケジュール決定方法（建造物が１つの場合）を説明する模式図である。
【図１０】図９の構成における撮影可能時間帯を示すテーブルである。
【図１１】本発明の一実施例に係る撮影スケジュール決定方法（建造物が２つの場合）を説明する模式図である。
【図１２】図１１の構成における撮影可能時間帯を示すグラフである。
【図１３】植物生育指標測定システムの利用例を示す模式図である。
【図１４】ＮＤＶＩマップの一例を示す模式図である。
【図１５】茎数マップの一例を示す模式図である。
【図１６】空撮における問題の一例を示す模式図である。
【図１７】空撮における問題の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
背景技術で示したように、農業では、高品質及び安定多収穫な農作物の植物を育てるために施肥管理を適切に実施する必要があり、植物の生育度を光学的に測定するシステムが提案されている。このシステムでは、植物に入射する太陽光の入射光強度と植物で反射する太陽光の反射光強度とを求め、入射光強度に対する反射光強度から植物の生育状態を推定することができ、可視光と赤外光のような２種以上の特定波長の光の反射光を利用することによって、植物生育指標の算出精度を高めることができる。
【００１６】
上記システムは、例えば、図１３に示すように、遠隔操縦又はＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて自律航行する飛行体に設置され、飛行体の下側に設置された撮像部で圃場を撮影して葉色や茎数を測定し、飛行体の上側に設置された測定装置で太陽光補正を行ってＮＤＶＩ画像を生成する。次に、位置をずらして撮影したＮＤＶＩ画像を貼り合わせて、圃場の各部の生育状態を示す生育ばらつきマップ（例えば、図１４に示すようなＮＤＶＩマップや図１５に示すような茎数マップ）を作成し、これらの生育ばらつきマップを用いて施肥量マップ（可変基肥マップや可変追肥マップ）を作成する。そして、施肥量マップに基づいてトラクターやヘリコプターなどを用いて施肥を行い、圃場内で植物が均一に生育するように管理する。
【００１７】
このように、ＮＤＶＩ画像を取得するために圃場を上空から撮影する場合、植物に入射する太陽光の入射光強度は圃場内で直接測定することはできず、飛行体に搭載した測定装置で測定することになるため、圃場と飛行体に搭載した測定装置とで太陽光の射し具合が均一になるようにしなければならない。また、可視光と赤外光のような２種以上の特定波長の光の反射光を利用する場合、可視光と赤外光とでは影の影響が異なるため、圃場内への太陽光の射し具合が均一になる状態で撮影を行わなければならない。
【００１８】
しかしながら、圃場の近辺には小山などの自然物、ビニールハウスや塀などの建造物があり、時期や時間に応じて圃場内にこれらの影が発生する。その結果、圃場と飛行体に搭載した測定装置とで太陽光の入射光強度が変化したり、影によって可視光と赤外光とで反射光強度が変化したりし、植物生育指標の算出精度が悪化して利用価値が低下する。
【００１９】
従って、植物生育指標を算出する場合は、影の影響を抑制するように撮影のタイミングを制御する必要がある。例えば、図１６に示すように、圃場の近辺にマンションのような建造物が存在する場合、午前と午後とで影の発生状態が異なるため、計画的に撮影を実施しないと、影の影響を受ける圃場が発生してしまう。また、図１７に示すように、圃場が広範囲に存在している場合、飛行体の移動距離が長くなり、飛行体が移動している間に影の状態が変化するため、計画的、効率的に撮影を行うことが要求される。
【００２０】
そこで、本発明の一実施の形態では、予め、撮影対象の複数の圃場の位置（緯度や経度）を示す圃場情報と、複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏（勾配）を示す地形情報と、上記所定の領域内の建造物の位置（緯度や経度）及び形状（建造物の高さ、幅、奥行き）を示す建造物情報と、を取得して記録しておき、圃場情報と現在の日時情報とに基づいて各圃場における各時刻の太陽高度を算出し、圃場情報と地形情報及び／又は建造物情報と各時刻の太陽高度とに基づいて、各々の圃場が陰らない時間帯（撮影可能な時間帯）を特定する。そして、複数の圃場を、各々の圃場に対して特定した時間帯に撮影可能な候補を抽出し、影の面積、飛行時間や飛行距離、撮影時刻や撮影時間、圃場間の移動時間や移動距離などの条件に従って候補の中から最適な撮影スケジュールを決定し、決定した撮影スケジュールを表示部に表示してユーザに通知したり、飛行体の飛行を制御する装置に出力して飛行ルートを設定したり、画像形成装置に出力して印刷したりする。
【００２１】
これにより、撮影対象の圃場の撮影時間が明確になり、複数の圃場を連続して撮影する際に、影の発生によって撮影タイミングを逃して撮りこぼすようなことが無くなる。また、一日を通して陰らない時間帯が無い圃場が存在する場合であっても、影の影響を最小限に抑えることができる。そして、植物の生育状態を判断するための画像を適切に取得することができる。
【実施例】
【００２２】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る撮影スケジュール決定方法及び撮影スケジュール決定制御プログラムについて、図１乃至図１２を参照して説明する。図１乃至図３は、本実施例の植物生育指標測定システムの一例を示す模式図であり、図４は、本実施例の植物生育指標測定システムの構成を示すブロック図、図５は、太陽光測定部の外観構成を示す斜視図である。また、図６は、本実施例の制御部の動作（撮影スケジュール決定処理）を示すフローチャー卜図、図７は、撮影スケジュール決定方法を説明する模式図であり、図８は、制御部の動作（生育指標算出処理）を示すフローチャー卜図である。また、図９は、建造物が１つの場合の撮影スケジュール決定方法を説明する模式図であり、図１０は、図９の構成における撮影可能時間帯を示すテーブルである。また、図１１は、建造物が２つの場合の撮影スケジュール決定方法を説明する模式図であり、図１２は、図１１の構成における撮影可能時間帯を示すグラフである。
【００２３】
図１に示すように、本実施例の植物生育指標測定システムは、第１波長及び第１波長とは異なる第２波長で複数の葉を持つ測定対象の反射光の光強度を測定する反射光測定装置１１と、第３波長及び第３波長とは異なる第４波長で太陽光の光強度を測定する太陽光測定装置１２と、測定対象の反射光の光強度情報と太陽光の光強度情報とに基づいて、測定対象の生育指標を求める制御装置１３と、を含み、これらが、遠隔操縦又は自律式のマルチコプター又は無人航空機（いわゆるドローン）などの飛行体に搭載されて構成される。
【００２４】
なお、図１では、反射光測定装置１１と太陽光測定装置１２と制御装置１３とが飛行体に搭載されるシステムを例示したが、図２に示すように、反射光測定装置１１と太陽光測定装置１２とが飛行体に搭載され、制御装置１３が独立した装置として構成されるシステムとしてもよい。図２の構成の場合、反射光測定装置１１は、制御装置１３の指示に基づいて測定対象の反射光の光強度を測定し、太陽光測定装置１２は、制御装置１３の指示に基づいて太陽光の光強度を測定し、制御装置１３は、反射光測定部２０から測定対象の反射光強度情報を取得すると共に、太陽光測定部３０から太陽光強度情報を取得し、これらを用いて測定対象の生育指標を算出する。
【００２５】
また、図３に示すように、反射光測定装置１１と太陽光測定装置１２と制御装置１３とが別々の装置として構成されるシステムとしてもよい。図３の構成の場合、反射光測定装置１１が飛行体に搭載され、制御装置１３の指示に基づいて測定対象の反射光の光強度を測定し、太陽光測定装置１２が地上に設置され、制御装置１３の指示に基づいて太陽光の光強度を測定（好ましくは、太陽光を直達成分と散乱成分とに分離できるように測定）する。また、制御装置１３は、反射光測定部２０から測定対象の反射光強度情報を取得すると共に、太陽光測定部３０から太陽光強度情報を取得し、これらを用いて測定対象の生育指標を算出する。
【００２６】
以下、図１の構成を前提にして、植物生育指標測定システム１０の各部の動作について説明する。図４に示すように、本実施例の植物生育指標測定システム１０は、反射光測定部２０と、ＧＰＳ部２１と、方位計２２と、傾斜計２３と、太陽光測定部３０と、制御部４０と、記憶部５０と、時計部６０と、Ｉ／Ｆ部７０と、表示操作部８０と、飛行制御部９０と、電源部１００などで構成される。
【００２７】
反射光測定部２０は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、測定対象の反射光の光強度を互いに異なる第１波長及び第２波長で測定する装置であり、その測定結果を制御部４０へ出力する。この第１波長及び第２波長は、求める植物生育指標に応じて適宜設定可能であり、例えば、ＮＤＶＩ値を求める場合には、６５０ｎｍ近辺の可視光の波長及び７５０ｎｍ以上の赤外光の波長とすることができる。
【００２８】
具体的には、反射光測定部２０は、可視光の画像（可視画像）を生成する第１可視撮像部と、赤外光の画像（赤外画像）を生成する第１赤外撮像部と、を備える。第１可視撮像部は、いわゆる可視カメラ等であり、例えば、波長５５０ｎｍを中心波長とする比較的狭帯域で光を透過する第１バンドパスフィルタ、第１バンドパスフィルタを透過した測定対象の可視光の光学像を所定の結像面上に結像する第１結像光学系、第１結像面に受光面が一致するように配置され、測定対象の可視光の光学像を電気的な信号に変換する第１イメージセンサ、第１イメージセンサの出力に対して公知の画像処理を施して可視光での第１画像データＲｖを生成する第１デジタルシグナルプロセツサ（ＤＳＰ）などで構成され、第１画像データＲｖを制御部４０へ出力する。また、第２赤外撮像部は、いわゆる赤外カメラ等であり、例えば、波長８５０ｎｍを中心波長とする比較的狭帯域で光を透過する第２バンドパスフィルタ、第２バンドパスフィルタを透過した測定対象の赤外光の光学像を所定の結像面上に結像する第２結像光学系、第２結像面に受光面が一致するように配置され、測定対象の赤外光の光学像を電気的な信号に変換する第２イメージセンサ、第２イメージセンサの出力に対して公知の画像処理を施して赤外光での第２画像データＲｉを生成する第２ＤＳＰなどで構成され、第２画像データＲｉを制御部４０へ出力する。
【００２９】
なお、上記では、反射光測定部２０が第１可視撮像部及び第１赤外撮像部を備える構成としたが、反射光測定部２０は、赤色の光を受光するＲ画素、緑色の光を受光するＧ画素、青色の光を受光するＢ画素及び赤外の光を受光するＩＲ画素を２行２列に配列した単位配列を持つイメージセンサ（ＲＧＢＩｒイメージセンサ）や、白色の光を受光するＷ画素、黄色の光を受光するＹ画素、赤色の光を受光するＲ画素及び赤外の光を受光するＩＲ画素を２行２列に配列した単位配列を持つイメージセンサ（ＷＹＲＩｒイメージセンサ）等の１つの撮像部を備える構成としてもよい。また、反射光測定部２０は、分光器を備える構成としてもよい。
【００３０】
ＧＰＳ部２１は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、地球上の現在位置を測定するための衛星測位システムによって、当該植物生育指標測定システム１０の位置（図２及び図３の構成の場合は反射光測定装置１１の位置）を測定する装置であり、その測位結果（緯度Ｘ、経度Ｙ、高度Ｚ）を制御部４０へ出力する。なお、ＧＰＳ部２１は、ＤＧＳＰ（Differential ＧＳＰ）等の誤差を補正する補正機能を持ったＧＰＳとしてもよい。
【００３１】
方位計（コンパス）２２は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、地磁気等に基づいて方位を測定することによって、当該植物生育指標測定システム１０の測定方向の方位を測定する装置であり、測定した方位φＣを制御部４０へ出力する。この方位φＣは、北を０度、東を９０度、南を１８０度、西を２７０度として表される。
【００３２】
傾斜計２３は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、傾斜を測定することによって、当該植物生育指標測定システム１０の測定方向の角度を測定する装置であり、測定した角度βを制御部４０へ出力する。
【００３３】
太陽光測定部３０は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、太陽光の光強度を互いに異なる第３波長及び第４波長で測定する装置であり、その測定結果を制御部４０へ出力する。この第３波長及び第４波長は、求める植物生育指標に応じて適宜設定することができるが、本実施例では、第３波長は前記した第１波長、第４波長は前記した第２波長としている。また、太陽光測定部３０は、反射光測定部２０の第１可視撮像部と同様の構成の第２可視撮像部と、反射光測定部２０の第１赤外撮像部と同様の構成の第２赤外撮像部と、を備え、第２可視撮像部は、可視光での第３画像データＳｖを生成して制御部４０へ出力し、第２赤外撮像部は、赤外光での第４画像データＳｉを生成して制御部４０へ出力する。
【００３４】
この太陽光測定部３０は、図３のように地上に設置される場合は、図５に示すような構造として、太陽光の光強度を直達成分と散乱成分とに分離することができる。具体的には、太陽光測定部３０は、入射した太陽光を散乱反射する（好ましくは理想的なランバート反射特性を有する）散乱反射板３１と、散乱反射板３１に対して所定の位置に設置された受光部３２（第２可視撮像部及び第２赤外撮像部）と、散乱反射板３１に対して入射する太陽光を遮蔽することができる光遮蔽部３３と、これらを保持する筐体３４及び支柱３５などを備える。散乱反射板３１は筐体３４に支持され、受光部３２は支柱３５に支持され、これらは中心軸が一致するように対向配置（各々の面が水平になるように対向配置）される。また、光遮蔽部３３（対向する２つの部位）は、筐体３４及び支柱３５によって、散乱反射板３１及び受光部３２の中心軸を回転軸として回転可能に支持され、筐体３４の内部に配置されたモータ（図示せず）によって等速で回転する（好ましくは１８０度の正回転／逆回転を繰り返す）。
【００３５】
そして、光遮蔽部３３の一方の部位が略北側になるように設置し、光遮蔽部３３を回転させながら散乱反射板３１で反射した光を受光部３２で撮像する。具体的には、第３波長及び第４波長の各々に対して、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽された状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ａと、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽されない状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ｂとを測定する。ここで、光量Ｂから光量Ａを減算した値を光量Ｃとすると、光量Ａは、受光部３２に入射する光量のうちの散乱成分となり、光量Ｃは、受光部３２に入射する光量のうちの直達成分となる。
【００３６】
制御部４０は、植物生育指標測定システム１０の各部を制御して生育指標を求める。制御部４０は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を備えて構成され、ＣＰＵで制御プログラムが実行されることにより、制御部４０は、環境情報取得部４１、撮影スケジュール決定部４２、撮影スケジュール通知部４３、測定情報取得部４４、太陽角度演算部４５、太陽方向演算部４６、拡散度演算部４７、葉密度演算部４８及び生育指標演算部４９として機能する。特に、ＣＰＵで撮影スケジュール決定制御プログラムが実行されることにより、制御部４０は、環境情報取得部４１、撮影スケジュール決定部４２、撮影スケジュール通知部４３として機能する。
【００３７】
環境情報取得部４１は、記憶部５０から、撮影スケジュールを決定するために使用する環境情報を取得する。具体的には、記憶部５０（圃場情報記憶部５１）から、撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報を取得する。また、記憶部５０（地形情報記憶部５２）から、撮影対象の複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報を取得する。また、記憶部５０（建造物情報記憶部５３）から、撮影対象の複数の圃場を含む所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報を取得する。なお、圃場情報、地形情報、建造物情報は、それほど正確である必要はなく、おおよそ何時何分頃に日が陰るかが分かる情報であれば良く、建造物の形状なども、例えば１ｍ単位程度で特定できればよい。
【００３８】
撮影スケジュール決定部４２は、環境情報取得部４１が取得した圃場情報と地形情報及び／又は建造物情報とに基づいて、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールの候補を抽出し、抽出した候補の中から予め定めた条件に合致する候補を選択して撮影スケジュールを決定する。具体的には、圃場情報で特定される各々の圃場の位置と時計部８０で計測した現在の日時情報とに基づき、後述する太陽角度演算部４５と同様の手法を用いて、各々の圃場の各時刻の太陽高度を算出し、圃場情報と地形情報及び／又は建造物情報と各時刻の太陽高度とに基づいて、幾何学的手法により、各々の圃場が陰らない時間帯（撮影可能時間帯）を特定し、複数の圃場を、各々の圃場の撮影可能時間帯に撮影可能な候補を抽出する。候補を抽出する際、各時刻において各々の圃場に生じる影の面積を算出し、各々の圃場の影の面積が予め定めた閾値以下となる候補を抽出することができる。また、条件に合致する候補を選択する際、影の影響を極力抑制するために、複数の圃場の影の面積の合計が最も小さい候補を選択することができる。また、飛行体が、圃場間も飛行して複数の圃場の上空を連続して飛行する場合は、撮影を効率的に実施するために、飛行時間が最も短い候補や飛行距離が最も短い候補を選択したり、撮影の待ち時間を短くするために、撮影開始時刻が最も早い候補や撮影終了時刻が最も早い候補を選択したり、飛行体の回収を容易にするために、最初に撮影する圃場と最後に撮影する圃場との距離が最も短い候補を選択したりすることができる。また、飛行体が、圃場間は飛行せずに（圃場間はユーザが搬送し）各々の圃場の上空を個別に飛行する場合は、搬送を容易にするために、圃場間の移動時間が最も短い候補や圃場間の移動距離が最も短い候補を選択したり、撮影を効率的に実施するために、撮影開始から撮影終了までの時間が最も短い候補を選択したりすることができる。なお、地形情報及び／又は建造物情報としているのは、各圃場に影を発生させる程度の起伏を含まない地形の場合は、候補の抽出に際して地形情報を参照する必要はなく、また、各圃場に影を発生させる程度のサイズの建造物を含まない場合は、候補の抽出に際して建造物情報を参照する必要はないからである。
【００３９】
撮影スケジュール通知部４３は、撮影スケジュール決定部４２が決定した撮影スケジュールを表示操作部８０に表示させてユーザに通知したり、決定した撮影スケジュールを飛行制御部９０に出力して飛行ルートを設定したり、Ｉ／Ｆ部７０を介して外部の装置に出力したり（例えば、画像形成装置に出力して印刷させたり）する。
【００４０】
測定情報取得部４４は、反射光測定部２０から可視光での第１画像データＲｖ及び赤外光での第２画像データＲｉを取得する。また、測定情報取得部４４は、太陽光測定部３０から可視光での第３画像データＳｖ及び赤外光での第４画像データＳｉを取得する。その際、太陽光測定部３０が図５に示す構造の場合は、測定情報取得部４４は、第３画像データＳｖ及び第４画像データＳｉの各画素の光強度を、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽された状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ａと、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽されない状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ｂと、に分離して取得する。
【００４１】
太陽角度演算部４５は、ＧＰＳ部２１で取得した緯度Ｘ及び経度Ｙと、時計部６０で計測した年月日時分（日時情報Ｔと呼ぶ。）と、に基づいて、公知の手法によって、太陽角度αを求める。例えば、まず、１月１日からの通し日数ｄｎからθ０＝２π（ｄｎ−１）／３６５によってθ０を求める。次に、下記の式１によって太陽赤緯δを求め、式２によって均時差Ｅｑを求める。次に、式３によって、日本標準時間ＪＳＴから太陽の時角ｈを求める。そして、式４によって太陽高度Ａを求め、太陽角度α＝π／２−太陽高度Ａから太陽角度αを求める。
【００４２】
δ＝０．００６９１８−０．３９９９１２ｃｏｓ（θ０）＋０．０７０２５７ｓｉｎ（θ０）−０．００６７５８ｃｏｓ（２θ０）−０．０００９０７ｓｉｎ（２θ０）−０．００２６９７ｃｏｓ（３θ０）−０．００１４８０ｓｉｎ（３θ０）  …  （式１）
Ｅｑ＝０．００００７５＋０．００１８６８ｃｏｓ（θ０）＋０．０３２０７７ｓｉｎ（θ０）−０．００１４６１５ｃｏｓ（２θ０）−０．０４０８４９ｓｉｎ（２θ０）  …  （式２）
ｈ＝（ＪＳＴ−１２）π／１２＋標準子午線からの経度差＋均時差Ｅｑ  …  （式３）
Ａ＝ａｒｃｓｉｎ［ｓｉｎ（Ｙ）ｓｉｎ（δ）＋ｃｏｓ（Ｙ）ｃｏｓ（δ）ｃｏｓ（ｈ）］  …  （式４）
【００４３】
太陽方向演算部４６は、ＧＰＳ部２１で取得した緯度Ｘ及び経度Ｙと、時計部６０で計った日時情報Ｔと、に基づいて、公知の手法によって、太陽方位φ１を求める。具体的には、下記の式５によって太陽方位φ１を求める。この求めた太陽方位φ１と方位計２２で求めた反射光測定部２０の測定方向の方位φＣと、に基づいて、太陽方向φを求める。具体的には、太陽方向演算部４６は、方位計２２で測定した方位φＣと式５から求められる太陽方位φ１との差分として太陽方向φを求める（φ＝φ１−φＣ）。
【００４４】
φ１＝ａｒｃｔａｎ［ｃｏｓ（Ｙ）ｃｏｓ（δ）ｓｉｎ（ｈ）／［ｓｉｎ（Ｙ）ｓｉｎ（α）−ｓｉｎ（δ）］］  …  （式５）
【００４５】
拡散度演算部４７は、太陽光測定部３０の測定結果に基づいて、拡散度Ｗを求める。例えば、拡散度演算部４７は、第２可視撮像部で生成された可視光での第３画像データＳｖの標準偏差σｓｖを求め、この標準偏差σｓｖで所定係数Ｋを除算することで拡散度Ｗを求める。あるいは、例えば、拡散度演算部４７は、第２赤外撮像部で生成された赤外光での第４画像データＳｉの標準偏差σｓｉを求め、この標準偏差σｓｉで所定係数Ｋを除算することで拡散度Ｗを求める。上記所定係数Ｋは、雲がない快晴の場合に拡散度Ｗが０となり、曇天の場合に拡散度Ｗが１となるように正規化するための係数である。また、例えば、拡散度演算部４７は、反射光測定部２０のシャッタースピード（例えば第１可視撮像部のシャッタースピード）ｓｓを反射光測定部２０から取得し、このシャッタースピードｓｓをそのまま拡散度Ｗとすることもできる。また、太陽光測定部３０が図５に示す構造の場合は、拡散度演算部４７は、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽された状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ａと、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽されない状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ｂとを用い、光量Ｂから光量Ａを減算して光量Ｃを求める。光量Ａは、受光部３２に入射する光量のうちの散乱成分となり、光量Ｃは、受光部３２に入射する光量のうちの直達成分となり、拡散度Ｗは、光量Ａ／光量Ｂ又は光量Ａ／光量Ｃとなる。
【００４６】
葉密度演算部４８は、後述する生育情報記憶部５４に記憶された生育情報に基づいて葉密度を求める。例えば、生育情報が植え付け（例えば田植え）からの日数と葉密度Ｌとの対応関係を示す情報である場合は、葉密度演算部４８は、Ｉ／Ｆ部７０を介して取得された植え付けからの日数に対応する葉密度を生育情報記憶部５４に記憶された生育情報から求める。
【００４７】
生育指標演算部４９は、測定情報取得部４４が取得した第１波長及び第２波長の反射光の光強度情報、第３波長及び第４波長の太陽光の光強度情報、太陽角度演算部４５で求めた太陽高度Ａ又は太陽角度αに基づいて、測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める。好ましくは、生育指標演算部４９は、更に、太陽方向演算部４６で求めた太陽方向φ、傾斜計２３で取得した測定角度β、葉密度演算部４８で求めた葉密度Ｌに基づいて、測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める。
【００４８】
また、太陽光測定部３０が図５に示す構造の場合は、生育指標演算部４９は、直達成分及び散乱成分（若しくは、拡散度演算部４７が算出した拡散度Ｗ）に基づいて反射光の光強度情報を補正することにより、生育指標を算出することもできる。例えば、生育指標としてＮＤＶＩを求める場合、
ＮＤＶＩ＝（赤外反射率−可視反射率）／（赤外反射率＋可視反射率）  …  （式６）
反射率＝反射光強度／入射光強度  …  （式７）
より、
ＮＤＶＩ＝（Ｒｉ／Ｓｉ−Ｒｖ／Ｓｖ）／（Ｒｉ／Ｓｉ＋Ｒｖ／Ｓｖ）
＝（Ｒｉ−Ｒｖ×Ｓｉ／Ｓｖ）／（Ｒｉ＋Ｒｖ×Ｓｉ／Ｓｖ）  …  （式８）
となる。
【００４９】
ここで、
Ｓｉ＝直達成分Ｓｉｄ＋散乱成分Ｓｉｓ  …  （式９）
Ｓｖ＝直達成分Ｓｖｄ＋散乱成分Ｓｖｓ  …  （式１０）
であるから、太陽高度Ａを用いると、
ＮＤＶＩ＝（Ｒｉ−Ｒｖ×（Ｓｉｄ×Ａ＋Ｓｉｓ）／（Ｓｖｄ×Ａ＋Ｓｖｓ））／（Ｒｉ＋Ｒｖ×（Ｓｉｄ×Ａ＋Ｓｉｓ）／（Ｓｖｄ×Ａ＋Ｓｖｓ））  …  （式１１）
となる。
【００５０】
記憶部５０は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、各種プログラム及び各種データを記憶する。上記各種プログラムには、例えば、当該植物生育指標測定システム１０の各部を制御する制御プログラムや、撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定制御プログラム、測定対象の生育指標を求める生育指標演算プログラム等が含まれる。また、上記各種データには、圃場情報や地形情報、建造物情報、生育情報等が含まれる。記憶部５０は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等を備える。また、記憶部５０は、上記プログラムの実行中に生じるデータ等を記憶する、いわゆる制御部４０のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。なお、記憶部５０は、比較的大容量のＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等を備えても良い。
【００５１】
上記記憶部５０は、上記情報を記憶するために、圃場情報記憶部５１、地形情報記憶部５２、建造物情報記憶部５３、生育情報記憶部５４を機能的に備える。圃場情報は、測定対象となる圃場に関する情報であり、例えば、各圃場の位置を示す経度、緯度などである。地形情報は、測定対象となる複数の圃場を含む範囲の領域（圃場に影が届く範囲）における地形に関する情報であり、当該領域内の地形の起伏などである。建造物情報は、測定対象となる複数の圃場を含む所定の領域における建造物に関する情報であり、当該建造物の位置及び形状などである。上記圃場情報や地形情報、建造物情報は、通信ネットワークを介して国土地理院や地図提供企業、不動産企業のサーバなどから予め取得され、例えば、データベースとして圃場情報記憶部５１、地形情報記憶部５２、建造物情報記憶部５３に記憶される。また、生育情報は、例えば、植え付け（例えば田植え）からの日数と葉密度Ｌとの対応関係を示す情報である。この植え付けからの日数に代え、日付、葉齢、平均草丈及び平均茎数のうちのいずれかが用いられても良い。この生育情報は、複数のサンプルから求めた平年値等に基づいて予め作成され、例えば、ルックアップテーブルとして生育情報記憶部５４に記憶される。
【００５２】
時計部６０は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、年月日時分を計測し、計測した現在の日時情報Ｔを制御部４０へ出力する。
【００５３】
Ｉ／Ｆ部７０は、制御部４０に接続され、制御部４０の制御に従い、外部装置との間（図２の構成の場合は、反射光測定装置１１及び太陽光測定装置１２と制御装置１３との間、図３の構成の場合は、反射光測定装置１１と制御装置１３、及び、太陽光測定装置１２と制御装置１３との間）でデータの入出力を行う回路である。例えば、シリアル通信方式であるＲＳ２３２Ｃのインターフェース回路、Bluetooth（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格を用いたインターフェース回路等である。また、Ｉ／Ｆ部７０は、有線又は無線によって通信する通信カード等であり、例えば、イーサネット（登録商標）環境等の通信ネットワークを介して外部装置との通信を可能にする。
【００５４】
表示操作部８０は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などの表示部上に、電極が格子状に配列された、抵抗膜方式や静電容量方式等で操作位置を検出して入力するタッチセンサなどの操作部を備えるタッチパネルなどであり、各種画面（Ｗｅｂ画面、撮影スケジュール選択画面、撮影スケジュール通知画面など）を表示すると共に、各種操作（Ｗｅｂ画面における圃場情報や地形情報、建造物情報などの取り込み操作、撮影スケジュールの選択／確認操作など）を可能にする。なお、ここでは表示部と操作部とが一体となった表示操作部８０を例示したが、表示部と操作部とは別々の装置としてもよい。
【００５５】
飛行制御部９０は、遠隔操縦又は自律式のマルチコプター又は無人航空機（ドローン）などの飛行体の飛行に必要な要素（筐体、プロペラ、モータ、コントローラなど）であり、撮影スケジュール通知部４３から通知される撮影スケジュールに応じた飛行ルートで、植物生育指標測定システム１０を空中で移動させる。
【００５６】
電源部１００は、植物生育指標測定システム１０の各部へ、各部に応じた電圧で電力を供給する回路である。
【００５７】
なお、図１乃至図５は、本実施例の植物生育指標測定システム１０の一例であり、その構成や制御は適宜変更可能である。
【００５８】
次に、本実施例の植物生育指標測定システム１０の制御部４０（図２及び図３のシステム構成の場合は制御装置１３）の動作について説明する。制御部４０のＣＰＵは、記憶部５０（ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等）に記憶した制御プログラム（撮影スケジュール決定制御プログラムを含む。）を記憶部５０（ＲＡＭ）に展開して実行することにより、図６及び図８のフローチャート図に示す各ステップの処理を実行する。
【００５９】
［撮影スケジュール決定処理］
まず、ユーザ（オペレータ）によって植物生育指標測定システム１０の電源スイッチがオンされると、制御部４０は、必要な各部の初期化を実行する。そして、撮影スケジュール決定制御プログラムの実行によって、制御部４０は、環境情報取得部４１、撮影スケジュール決定部４２、撮影スケジュール通知部４３として機能し、次のように動作する。
【００６０】
図６に示すように、制御部４０（環境情報取得部４１）は、記憶部５０（圃場情報記憶部５１）などから、圃場情報（撮影対象の各圃場の経度、緯度）を取り込む（Ｓ１０１）。次に、制御部４０（環境情報取得部４１）は、記憶部５０（地形情報記憶部５２）や通信ネットワーク上のサーバなどから、地形情報（撮影対象の複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏）を取り込む（Ｓ１０２）。次に、制御部４０（環境情報取得部４１）は、記憶部５０（建造物情報記憶部５３）や通信ネットワーク上のサーバなどから、建造物情報（撮影対象の複数の圃場を含む所定の領域内の建造物の位置及び形状）を取り込む（Ｓ１０３）。
【００６１】
次に、制御部４０（撮影スケジュール決定部４２）は、時計部６０から現在の日時情報を取得し、圃場情報と日時情報とに基づいて、各圃場の各時刻の太陽高度を算出する（Ｓ１０４）。なお、太陽高度は、前記した式４に基づいて算出することができる。次に、制御部４０（撮影スケジュール決定部４２）は、Ｓ１０１〜Ｓ１０３で取り込んだ各種情報とＳ１０４で算出した太陽高度とに基づいて各圃場が陰にならない時間帯（撮影可能時間帯）を算出する（Ｓ１０５）。図７の太い実線は、９９箇所の各圃場に太陽光が差し込む撮影可能時間帯を示している。
【００６２】
次に、制御部４０（撮影スケジュール決定部４２）は、各圃場をＳ１０５で算出した撮影可能時間帯に撮影可能な撮影スケジュール（撮影順序及び撮影時刻）の候補を抽出する（Ｓ１０６）。例えば、図７に示すように、Ｎｏ．１の圃場からスタートした場合、Ｎｏ．３の圃場は撮影可能時間帯から外れているため、Ｎｏ．３の圃場を飛ばして、１、２、４、５の順番で撮影する。同様に、撮影可能時間帯から外れている圃場を飛ばして、順番に撮影し、その後、Ｎｏ．Ｎの圃場から元に戻り、撮影可能時間帯から外れている圃場を飛ばして、未撮影の圃場を撮影する。この処理を全ての圃場に対して実行することによって撮影スケジュールの候補を抽出する。なお、１つの圃場は１回の飛行で撮影を完了することが好ましいが、複数回に分けて撮影するようにしてもよい。
【００６３】
次に、制御部４０（撮影スケジュール決定部４２）は、Ｓ１０６で抽出した撮影スケジュールの候補の中から採用する候補を選択して撮影スケジュールを決定する（Ｓ１０７）。この撮影スケジュールの決定方法として、予め条件（影の面積、飛行時間や飛行距離、撮影時刻や撮影時間、圃場間の移動時間や移動距離など）が設定されている場合は、抽出した候補の中から予め設定された条件に合致する候補を選択して撮影スケジュールを決定することができる。例えば、複数の圃場の影の面積の合計が最も小さい候補、飛行時間が最も短い候補、飛行距離が最も短い候補、撮影開始時刻が最も早い候補、撮影終了時刻が最も早い候補、最初に撮影する圃場と最後に撮影する圃場との距離が最も短い候補、圃場間の移動時間が最も短い候補、圃場間の移動距離が最も短い候補、撮影開始から撮影終了までの時間が最も短い候補などを選択することができる。また、Ｓ１０６で抽出した撮影スケジュールの候補を選択可能に表示操作部８０に表示させ、ユーザが選択した候補を撮影スケジュールとして決定してもよい。
【００６４】
次に、制御部４０（撮影スケジュール通知部４３）は、Ｓ１０７で決定した撮影スケジュール（圃場毎に撮影順序と撮影時間とを記述したテーブルや図示したグラフなど）を表示操作部８０に表示してユーザに通知したり、Ｓ１０７で決定した撮影スケジュールを飛行制御部９０に出力して飛行ルートを設定したり、Ｓ１０７で決定した撮影スケジュールを画像形成装置に出力して印刷させたりする（Ｓ１０８）。
【００６５】
上記制御によって決定される撮影スケジュールについて、図面を参照して具体的に説明する。
【００６６】
図９は、圃場（ここではＡ〜Ｆの６つの圃場）の近くに、高層マンションなどの建造物が存在する場合を示しており、８時から１２時までの間に、圃場ＡからＣの順番で、その一部がマンションの影になる。この場合、各圃場の撮影可能時間帯は図１０のテーブルのようになり、圃場Ａは１０時以降、圃場Ｂは１０時まで及び１２時以降、圃場Ｃは１２時までが撮影可能となる。８時から撮影を開始する場合は、圃場Ａ以外の圃場から撮影を開始すればよく、１圃場あたりの撮影時間を１時間とすると、圃場Ａは３〜６番目、圃場Ｂは１、２、５、６番目、圃場Ｃは１〜４番目に撮影を行えばよい。この場合、撮影スケジュールの候補は複数考えられるが、例えば、図９の破線で示すように、Ｂ→Ｃ→Ｆ→Ｅ→Ｄ→Ａの順序で撮影を行えば、効率よく撮影を完了させることができる。
【００６７】
また、図１１は、圃場の近くに、複数の高層マンションなどの建造物がある場合を示しており、一日を通して影ができる圃場もあり得る。この例では、午前中はマンションＡ側からの影ができ、午後はマンションＢ側からの影ができる。ここで、太陽高度、圃場と建造物との位置関係、建造物の寸法から、マンションＡとＢによって生じる影の面積を時間毎に算出することができる。図１２は、影の面積の時間推移を示しており、マンションＡで発生する影の面積は図１２（ａ）のように推移し、マンションＢで発生する影の面積は図１２（ｂ）のように推移し、圃場内の影の総面積は図１２（ｃ）のように推移する。このような場合は、圃場内の影の総面積が最小となる時間帯を最適な撮影可能時間帯とすることができる。
【００６８】
なお、各々の圃場における画像の取得方法は任意であるが、例えば、１回の撮影で３０ｍ上空から２４ｍ×２０ｍの領域の画像を取得する場合、この画像を部分的に重ねて圃場全体の画像が取得できるように、各圃場のサイズに応じて１圃場内で植物生育指標測定システム１０を往復させる。また、ここでは、圃場毎に撮影を行う場合について記載したが、例えば、隣り合う複数の圃場を１組の圃場とし、１組の圃場内で植物生育指標測定システム１０を往復させるようにしてもよい。
【００６９】
［生育指標算出処理］
次に、上記フローで各圃場を撮影した画像を用いて植物生育指標を算出する手順について説明する。制御プログラムの実行によって、制御部４０は、測定情報取得部４４、太陽角度演算部４５、太陽方向演算部４６、拡散度演算部４７、葉密度演算部４８及び生育指標演算部４９として機能し、次のように動作する。なお、以下では、太陽光測定部３０が図５に示すような構造であり、太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽された状態における光量と、太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽されない状態における光量とを測定するものとする。
【００７０】
図８に示すように、制御部４０（測定情報取得部４４）は、反射光測定部２０及び太陽光測定部３０から光強度情報を取得する（Ｓ２０１）。具体的には、制御部４０（測定情報取得部４４）は、反射光測定部２０に測定対象の反射光の光強度を測定させ、反射光測定部２０から可視光での第１画像データＲｖ及び赤外光での第２画像データＲｉを取得する。また、制御部４０（測定情報取得部４４）は、太陽光測定部３０に太陽光の光強度を測定させ、太陽光測定部３０から可視光での第３画像データＳｖ及び赤外光での第４画像データＳｉを取得する。その際、制御部４０（測定情報取得部４４）は、第３画像データＳｖ及び第４画像データＳｉの各画素の光強度として、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽された状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ａと、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽されない状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ｂと、を取得する。
【００７１】
次に、制御部４０（測定情報取得部４４）は、ＧＰＳ部２１、方位計２２及び傾斜計２３から各種情報を取得する（Ｓ２０２）。具体的には、制御部４０（測定情報取得部４４）は、ＧＰＳ部２１から緯度Ｘ及び経度Ｙを取得する。また、制御部４０（測定情報取得部４４）は、方位計２２から方位φＣを取得する。また、制御部４０（測定情報取得部４４）は、傾斜計２３から測定角度βを取得する。
【００７２】
次に、制御部４０（測定情報取得部４４）は、時計部６０から日時情報Ｔを取得する（Ｓ２０３）。
【００７３】
次に、制御部４０（測定情報取得部４４）は、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽された状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ａと、散乱反射板３１に入射する太陽光が光遮蔽部３３によって遮蔽されない状態で受光部３２に入射する太陽光の光量Ｂと、を用い、光量Ｂから光量Ａを減算した光量Ｃを算出することによって、第３画像データＳｖ及び第４画像データＳｉを直達成分（Ｓｖｄ、Ｓｉｄ）と散乱成分（Ｓｖｓ、Ｓｉｓ）に分離する（Ｓ２０４）。
【００７４】
次に、制御部４０（拡散度演算部４７）は、拡散度Ｗを求める（Ｓ２０５）。具体的には、制御部４０（拡散度演算部４７）は、光量Ａを光量Ｂで除算、又は、光量Ａを光量Ｃで除算して拡散度Ｗを求める。
【００７５】
次に、制御部４０（太陽角度演算部４５）は、ＧＰＳ部２１で取得した緯度Ｘ及び経度Ｙ、ならびに、時計部６０で計った日時情報Ｔに基づいて、太陽高度Ａ又は太陽角度αを求める（Ｓ２０６）。
【００７６】
次に、制御部４０（太陽方向演算部４６）は、必要に応じて、方位計２２で測定した方位φＣ、ならびに、時計部６０で計った日時情報Ｔに基づいて、太陽とカメラの相対方向φを求める（Ｓ２０７）。
【００７７】
次に、制御部４０（葉密度演算部４８）は、必要に応じて、生育情報記憶部５４に記憶された生育情報Ｇと時計部６０で計った日時情報Ｔとに基づいて、植え付けからの日数に対応する葉密度Ｌを算出する（Ｓ２０８）。
【００７８】
次に、制御部４０（生育指標演算部４９）は、Ｓ２０１で取得した測定対象の反射光強度と、Ｓ２０４で求めた太陽光強度の直達成分及び散乱成分（又はＳ２０５で計算した拡散度Ｗ）と、Ｓ２０６で求めた太陽高度Ａ（又は太陽角度α）と、必要に応じて、Ｓ２０７で算出した太陽とカメラの相対方向φ及びＳ２０８で算出した葉密度Ｌに基づいて、生育指標を算出する（Ｓ２０９）。例えば、式１１に従い、測定対象の反射光強度と太陽光強度の直達成分及び散乱成分と太陽高度Ａとを用いて生育指標を算出することができる。
【００７９】
次に、制御部４０（生育指標演算部４９）は、Ｓ２０９で算出した生育指標をＳ２０３で取得した日時情報Ｔに対応付けて記憶部５０に記憶したり、Ｉ／Ｆ部７０を介して外部へ出力したりする（Ｓ２１０）。例えば、圃場の各位置の生育指標を記述したデータをＭＦＰ（Multi-Functional Peripherals）などの画像形成装置に出力して生育指標のマップを印刷できるようにしたり、外部のコンピュータ装置に出力して生育指標のマップを表示できるようにしたりする。
【００８０】
上記フローでは、測定対象の反射光強度と太陽光強度の直達成分及び散乱成分（又は拡散度Ｗ）と太陽高度Ａ（又は太陽角度α）と必要に応じて太陽とカメラの相対方向φ及び葉密度Ｌとに基づいて生育指標を算出したが、生育指標の算出方法は上記記載に限定されない。例えば、太陽光測定部３０で測定した第３及び第４波長の太陽光の各光強度に基づいて、反射光測定部２０で測定した第１及び第２波長の反射光の各光強度の比率が所定値となるように正規化しつつ、反射光測定部２０で測定した第１及び第２波長の反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、太陽角度、太陽方向及び拡散度Ｗに対応する補正値で補正前の生育指標を補正してもよい。また、反射光測定部２０で測定した第１及び第２波長の反射光の各光強度、太陽角度、太陽方向、太陽光測定部３０で測定した第３及び第４波長の太陽光の各光強度、拡散度、測定角度、並びに、葉密度に基づいて、生育指標を求めてもよい。更に、太陽光測定部３０で測定した第３及び第４波長の太陽光の各光強度に基づいて、反射光測定部２０で測定した第１及び第２波長の反射光の各光強度の比率が所定値となるように正規化しつつ、反射光測定部２０で測定した第１及び第２波長の反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、太陽角度、太陽方向、拡散度、測定角度、及び、葉密度に対応する補正値で補正前の生育指標を補正してもよい。
【００８１】
以上説明したように、本実施例では、予め、撮影対象の複数の圃場の位置を示す圃場情報と、複数の圃場を含む所定の領域内の地形の起伏を示す地形情報と、上記所定の領域内の建造物の位置及び形状を示す建造物情報と、を取得して記録しておき、圃場情報と現在の日時情報とに基づいて各圃場における各時刻の太陽高度を算出し、圃場情報と地形情報及び／又は建造物情報と各時刻の太陽高度とに基づいて、各々の圃場が陰らない撮影可能な時間帯を特定する。そして、複数の圃場を、各々の圃場に対して特定した時間帯に撮影可能な候補を抽出し、予め定めた条件に従って候補の中から最適な撮影スケジュールを決定し、決定した撮影スケジュールを表示してユーザに通知したり、飛行体の飛行制御部９０に出力して飛行ルートを設定したり、画像形成装置に出力して印刷したりするため、撮影対象の複数の圃場を影の影響を抑制して撮影することができ、植物の生育状態を判断するための画像を適切に取得することができる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成や制御は適宜変更可能である。
【００８３】
例えば、上記実施例では、同じサイズの複数の圃場を撮影する場合について記載したが、各々の圃場の形状やサイズ、配置などは特に限定されない。
【００８４】
また、上記実施例では、生育指標としてＮＤＶＩ値を求める場合を示したが、例えば、ＲＶＩ（Rati0 Vegetation Index、比植生指標）やＤＶＩ（Difference Vegetation Index、差植生指標）、ＴＶＩ（Transformed Vegetation Index）、ＩＰＶＩ（Infrared Percentage Vegetation Index）を求める場合も、本発明の手法を同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、飛行体に搭載された撮像部により圃場を撮影した画像を利用して、圃場内の植物の生育状態を判断するシステムにおける、複数の圃場の撮影順序及び撮影時刻を定める撮影スケジュールを決定する撮影スケジュール決定方法、撮影スケジュール決定制御プログラム及び当該撮影スケジュール決定制御プログラムを記録した記録媒体に利用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  植物生育指標測定システム
１１  反射光測定装置
１２  太陽光測定装置
１３  制御装置
２０  反射光測定部
２１  ＧＰＳ部
２２  方位計
２３  傾斜計
３０  太陽光測定部
３１  散乱反射板
３２  受光部
３３  光遮蔽部
３４  筐体
３５  支柱
４０  制御部
４１  環境情報取得部
４２  撮影スケジュール決定部
４３  撮影スケジュール通知部
４４  測定情報取得部
４５  太陽角度演算部
４６  太陽方向演算部
４７  拡散度演算部
４８  葉密度演算部
４９  生育指標演算部
５０  記憶部
５１  圃場情報記憶部
５２  地形情報記憶部
５３  建造物情報記憶部
５４  生育情報記憶部
６０  時計部
７０  Ｉ／Ｆ部
８０  表示操作部
９０  飛行制御部
１００  電源部
【図１】
2019040383.tif 000003
【図２】
2019040383.tif 000004
【図３】
2019040383.tif 000005
【図４】
2019040383.tif 000006
【図５】
2019040383.tif 000007
【図６】
2019040383.tif 000008
【図７】
2019040383.tif 000009
【図８】
2019040383.tif 000010
【図９】
2019040383.tif 000011
【図１０】
2019040383.tif 000012
【図１１】
2019040383.tif 000013
【図１２】
2019040383.tif 000014
【図１３】
2019040383.tif 000015
【図１４】
2019040383.tif 000016
【図１５】
2019040383.tif 000017
【図１６】
2019040383.tif 000018
【図１７】
2019040383.tif 000019