CN109073538B - 物体状态检测传送系统 - Google Patents

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Abstract

一种物体状态检测传送系统，具备：分光终端装置，该分光终端装置一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定到的所述反射光谱的电子设备；和服务器装置，该服务器装置经由通信线路与所述分光终端装置连接，在该物体状态检测传送系统中，所述电子设备具备：拍摄对象物体而得到摄影图像的摄影单元；测定所述对象物体的位置的GPS单元；测定所述对象物体的方位以及角度的传感器单元；对所述拍摄以及测定的时刻进行计时的计时单元；以及将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的方位及角度和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送的通信单元。

Description

物体状态检测传送系统
技术领域
本发明涉及检测例如植物的状态等物体的状态并进行传送的物体状态检测传送系统、用于所述物体状态检测传送系统的分光终端装置及其控制方法、其控制程序、记录介质以及用于所述物体状态检测传送系统的服务器装置。
背景技术
以往，用于进行环境光的计测、光源管理等的小型分光器、色度计(以下，称为第1现有例。)已经在市场上销售，测定波长范围为380～780nm能以数十万日元购入(例如，参照非专利文献1)。
此外，也已经开发出以下的小型分光器(以下，称为第2现有例。)，即，在分光器搭载小型的红外线光源，使用来自该光源的反射光来取得与测定对象的农作物、食品等的新鲜度、品质相关的信息(例如，参照非专利文献2)。
进而，例如在专利文献1～6公开了以下技术，即，基于由植物反射的太阳光的光谱来判别植物的种类，并判定植物的健康状态，或者判定植物的培育状态(以下，称为第3现有例。)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2006-314215号公报
专利文献2：JP特开2006-317195号公报
专利文献3：JP特开2015-077113号公报
专利文献4：JP特开2015-223101号公报
专利文献5：JP特开2008-076346号公报
专利文献6：JP特开2012-196167号公报
非专利文献
非专利文献1：株式会社SEKONIC，“分光式色度计SpectroMaster C-700”，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：http：//www.sekonic.com/united-states/products/c-700/overview.aspx
非专利文献2：SiCO，″Spectrometer″，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：https：//www.consumerphysics.com/myscio/scio
非专利文献3：冲一雄等，“基于超光谱数据的城市区域中的植被分类方法的研讨”，Eco-Engineering，17(1)，pp.67-72，2005.
非专利文献4：北海道卫星株式会社，“草坪和地面，针对摄影对象”，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：http：//www.hokkaido-sat.co.jp/casestudy-data/plant/plant-ground.html
非专利文献5：北海道卫星株式会社，“新鲜度的研究，所谓叶类蔬菜的新鲜度”，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：http：//www.hokkaido-sat.co.jp/study-archives/36-fundamental-research-fresh.html
非专利文献6：CCS株式会社，“光和颜色的故事，草、树的叶子为何判断是否是绿色。”，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：http：//www.ccs-inc.co.jp/s2_ps/s1/s_04/column/light_color/vol13.html
非专利文献7：伊藤健吾等，“使用分光反射特性的植被的植被率和活性度的分离”，日本遥感学会杂志，Vol.16，No.4，pp.41-49，1996
非专利文献8：青柳贤英，“超光谱摄像机的开发和数据利用”，超小型卫星利用开拓信州工作组，2010年10月25日，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：http：//www.nano-sat.org/shinshu/files/2010shinshu/07_aoyanagi.pdf
非专利文献9：佐鸟新，“北海道的超小型卫星的研究开发”，宇宙政策研讨会，札幌，2013年9月30日，互联网，[检索日：2016年8月16日]，URL：http：//www8.cao.go.jp/space/seminar/fy25-dai3/satori-1.pdf
非专利文献10：远藤贵宏，“基于超光谱计测的植物的二氧化碳吸收量推定方法相关研究”，东京大学 博士论文，2003年3月28日
发明内容
发明想要解决的课题
但是，在第1现有例的方式中，仅能够知晓光谱，不能与其他信息进行有机联系，缺乏通用性。此外，只不过是将光谱直接导出，在解释上需要专门的知识。
另一方面，在第2现有例的方式中，测定波长被限定于搭载于设备的光源的波长，通常，限于红外光。因此，能够取得并利用的波长信息被限定于红外光。
进而，在第3现有例中，虽然能够基于由植物反射的太阳光的反射光谱来判别植物的种类并判定植物的健康状态或者判定植物的培育状态，但是存在无法将表示植物的状态的图像、位置、时刻等附带信息建立对应地进行收集这样的问题点。
本发明的目的在于，解决以上的问题点，提供一种物体状态检测传送系统，能够基于例如由植物等物体反射的太阳光的反射光谱将物体的种类以及状态与所述附带信息建立对应而自动且容易地进行判别。
本发明的另一目的在于，提供一种用于所述物体状态检测传送系统的分光终端装置及其控制方法、其控制程序、记录介质、以及用于所述物体状态检测传送系统的服务器装置。
用于解决课题的技术方案
第1发明涉及的物体状态检测传送系统具备分光终端装置和服务器装置，其中，所述分光终端装置一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定出的所述反射光谱的电子设备，所述服务器装置经由通信线路与所述分光终端装置连接，
该物体状态检测传送系统的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，测定所述对象物体的方位以及角度；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的方位及角度和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述电子设备，
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的方位以及角度的信息，
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息，
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联，
(4)通过对测定时的所述太阳角度和所述太阳的入射方位同时进行测定，从而对对象物体收集来自多个方位以及角度的反射光谱数据，
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得，
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
在所述物体状态检测传送系统中，特征在于，所述对象物体是植物、动物、农作物、医疗物、矿物或者食品。
此外，在所述物体状态检测传送系统中，所述电子设备是智能手机。
进而，在所述物体状态检测传送系统中，特征在于，所述摄影单元取代所述电子设备而搭载于卫星，所述卫星向所述服务器装置无线发送所述摄影图像。
第2发明涉及的分光终端装置一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定到的所述反射光谱的电子设备，该分光终端装置的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，测定所述对象物体的方位以及角度；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的方位及角度和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向经由通信线路与所述分光终端装置连接的服务器装置发送，
所述电子设备，
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的方位以及角度的信息，
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息，
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联，
(4)通过对测定时的所述太阳角度和所述太阳的入射方位同时进行测定，从而对对象物体收集来自多个方位以及角度的反射光谱数据，
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得，
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
在所述分光终端装置中，特征在于，所述对象物体是植物、动物、农作物、医疗物、矿物或者食品。
此外，在所述分光终端装置中，所述电子设备是智能手机。
进而，在所述分光终端装置中，特征在于，所述摄影单元取代所述电子设备而搭载于卫星，所述卫星向所述服务器装置无线发送所述摄影图像。
第3发明涉及的电子设备的控制方法用于一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定到的所述反射光谱的电子设备的分光终端装置，
该电子设备的控制方法的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，测定所述对象物体的方位以及角度；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的方位及角度和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向经由通信线路与所述分光终端装置连接的服务器装置发送，
所述控制方法包含：
所述摄影单元进行控制，以使得拍摄对象物体而得到摄影图像；
所述GPS单元进行控制，以使得测定所述对象物体的位置；
所述传感器单元进行控制，以使得测定所述对象物体的方位以及角度；以及
所述通信单元进行控制，以使得将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的方位及角度和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向经由通信线路与所述分光终端装置连接的服务器装置发送，
所述控制方法进一步包含：
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的方位以及角度的信息；
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息；
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联；
(4)通过对测定时的所述太阳角度和所述太阳的入射方位同时进行测定，从而对对象物体收集来自多个方位以及角度的反射光谱数据；
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得；以及
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
第4发明涉及的控制程序的特征在于，包含由所述电子设备执行的所述控制方法的各步骤。
第5发明涉及的能够由计算机读取的记录介质的特征在于，存放所述控制程序。
第6发明涉及的服务器装置是用于所述物体状态检测传送系统的服务器装置，该服务器装置的特征在于，
在接收到从所述电子设备发送的所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的方位及角度和所述拍摄及测定的时刻、以及所述反射光谱后，执行所述对象物体的类别以及判定处理。
在所述服务器装置中，特征在于，所述服务器装置是与所述通信线路连接的终端装置。
发明效果
因此，根据本发明涉及的物体状态检测传送系统，能够基于由对象物体反射的太阳光的反射光谱将对象物体的种类以及状态与所述附带信息建立对应而自动且容易地进行判别。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的植物状态检测传送系统的构成例的框图。
图2是表示图1的智能手机10以及分光器20的详细构成例的框图。
图3是表示图1的分光终端装置1中测定入射光谱以及反射光谱时的分光终端装置1和白色反射板4的配置关系以及分光终端装置1的构成例的纵剖面图。
图4是表示由图1的智能手机10执行的植物状态检测传送处理的流程图。
图5是表示测定图1的分光终端装置1的方位θ的测定例的外观立体图。
图6是表示测定图1的分光终端装置1的倾斜角度φ的测定例的外观立体图。
图7是表示以图5的方位θ为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。
图8是在太阳6移动时使用图1的分光终端装置1表示相对于时刻变化的反射光谱的测定例的外观立体图。
图9是表示以图8的时刻为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。
图10A是表示示出铅污染下的植物培育的一例的对象植物的摄影图像的照片图像。
图10B是表示示出作为铅污染下的植物培育的一例的、植物培育的变化相对于铅含有量的变化的对象植物的摄影图像的照片图像。
图10C是表示以图10B的铅含有量为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。
图11是表示图1的植物状态检测传送系统中智能手机10的摄像机功能的利用像的图。
图12A是表示测定图1的分光终端装置1的方位θ的测定例的外观立体图。
图12B是表示以图12A的方位θ为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。
图13是表示将分光终端装置1搭载于无人机7时的应用例的示意图。
图14是表示通过卫星8拍摄到的图像、通过分光终端装置1得到的数据以及通过搭载于无人机7的分光终端装置1得到的数据的有机结合以及互补利用的一例的外观立体图。
图15是用于说明现有例的测定例和实施方式所涉及的测定例的不同点的立体图。
图16是表示使用直线轨道LL1使分光终端装置1移动来测定方位θ的测定例的立体图。
图17是表示使用曲线轨道LL2使分光终端装置1移动来测定方位θ的测定例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明涉及的实施方式。另外，在以下的实施方式中，对相同的构成要素附加同一符号。
图1是表示本发明的一实施方式涉及的植物状态检测传送系统的构成例的框图。在图1中，植物状态检测传送系统构成为具备经由移动体通信网络2相互连接且一体化的分光终端装置1以及服务器装置3。这里，分光终端装置1构成为具备设置于装置框体1A且由USB线缆18C连接的智能手机10以及分光器20。
分光器20通过经由狭缝1S从太阳接受直接的太阳光(其中，实际为由如图3的白色反射板4反射的太阳光)而测定作为基准光谱的入射光谱并经由USB线缆18C发送到智能手机10，并且通过经由狭缝1S从太阳接受由对象植物5反射的反射光而测定作为测定光谱的反射光谱并发送到智能手机10。智能手机10通过执行图4的植物状态检测传送处理，从而在基于入射光谱将S/N比以及曝光值设定为适当值后，接收反射光谱并经由开孔1H来拍摄对象植物5的摄影图像，将这些摄影图像数据以及反射光谱与包含当前位置、基于地磁的方位θ(以使用地磁传感器的正北为基准的地磁方位)、相对于水平面的倾斜角度φ和测定时刻在内的附带信息建立对应来存放后，经由移动体通信网络2发送到服务器装置3。服务器装置3接收这些数据，如详细后述的那样来执行对象植物5的类别、状态的判别处理。
这里，分光终端装置1如图1所示具备：以能旋转的方式保持分光终端装置1的旋转保持部40；和使分光终端装置1以及旋转保持部40以直线或者曲线移动的移动部30。
图16是表示使用直线轨道LL1使分光终端装置1移动来测定方位θ的测定例的立体图。在图16中，示出例如能够使分光终端装置1沿着设置在地上的直线轨道LL1移动从而使方位θ变化的移动部30A的一例。
图17是表示使用曲线轨道LL2使分光终端装置1移动来测定方位θ的测定例的立体图。在图17中，示出例如能够使分光终端装置1沿着设置在地上或者设置成两端固定在地上的曲线轨道LL2移动从而使方位θ变化的移动部30B的一例。
图2是表示图1的智能手机10以及分光器20的详细构成例的框图。
在图2中，分光器20具备经由总线20B连接的以下构成要素。
(1)CPU21：控制分光器20的动作。
(2)ROM22：存放CPU21所执行的操作系统(OS)程序、应用程序以及执行这些程序所需的数据。
(3)RAM23：暂时存放执行所述程序时被运算、测定等的数据。
(4)操作部24：包含用于由测定者设定分光器20的动作的键盘等。
(5)显示部25：显示分光器20进行动作时测定的光谱等测定数据等。
(6)分光器功能部26：由CPU21控制，基于入射光来测定入射光谱，基于反射光来测定反射光谱并输出测定结果的数据。
(7)USB接口(USB I/F)27：将由分光器功能部26测定到的入射光谱以及反射光谱的数据经由USB线缆18C以及USB接口18发送到智能手机10。
此外，智能手机10具备经由总线10B连接的以下构成要素。
(1)CPU11：控制智能手机10的动作，包含对当前时刻进行计时的时钟电路。
(2)ROM12：存放CPU11所执行的操作系统(OS)程序、应用程序以及执行这些程序所需的数据。
(3)RAM13：暂时存放执行所述程序时被运算、测定等的数据。
(4)SSD14：暂时存放CPU11所执行的应用程序以及执行这些程序所需的数据、以及被运算、测定等的数据。
(5)操作部15：包含用于由测定者设定智能手机10的动作的键盘等。
(6)显示部16：显示智能手机10进行了动作时测定的光谱等测定数据、摄影数据、操作按钮等。该操作按钮例如是显示部16上的触摸面板，包含图4的植物状态检测传送处理中使用的状态检测按钮(在载置白色反射板4时开始)、光谱测定按钮、摄影按钮等，作为操作部15来动作。
(7)摄影摄像机17A：拍摄对象植物5并输出摄影图像的数据。
(8)GPS通信部17B：使用公知的GPS系统来测定智能手机10的现场位置并输出。
(9)磁以及加速度传感器17C：通过磁传感器来测定方位θ，通过加速度传感器来测定倾斜角度φ，输出测定结果的数据。
(10)USB接口(USB I/F)18：经由USB线缆18C接收由分光器功能部26测定到的入射光谱以及反射光谱的数据并输出到CPU112。
(11)无线通信部19：按照将摄影图像数据以及反射光谱与包含当前位置、基于地磁的方位θ、相对于水平面的倾斜角度φ和测定时刻在内的附带信息建立对应的数据来调制无线信号，使用天线19A经由移动体通信网络2将调制后的无线信号无线发送到服务器装置3。
图3是表示图1的分光终端装置1中测定入射光谱以及反射光谱时的分光终端装置1和白色反射板4的配置关系以及分光终端装置1的构成例的纵剖面图。在图3中，将智能将手机10和分光器20一体化地收容到装置框体1A内，来构成分光终端装置1。
在分光终端装置1的装置框体1A的侧面，形成狭缝1S和开孔1H。此外，在分光器20和智能手机10之间的装置框体1A形成开孔1C，在开孔1C的正下设置经由开孔1H反射摄影光的反射板1m。
(1)在测定入射光谱时，测定者通过如图3那样载置白色反射板4，从而在太阳光由白色反射板4的反射面4m反射后，经由狭缝1S入射到分光器功能部26的受光部，由此测定入射光谱。
(2)在测定反射光谱时，测定者去除白色反射板4，由对象植物5反射的太阳光的反射光(摄影光)经由狭缝1S入射到分光器功能部26的受光部，由此测定反射光谱。此外，在太阳光的反射光(摄影光)经由开孔1H由反射板1m反射后，经由开孔1C被摄影摄像机17A受光，由此拍摄对象植物5的摄影图像。
图4是表示由图1的智能手机10执行的植物状态检测传送处理的流程图。以下的植物状态检测传送处理的程序例如能够作为智能手机10的应用程序来形成，该应用程序能够经由通信线路来提供，或者能够通过将该应用程序存放在CD-ROM或者DVD-ROM等的能由计算机读取的记录介质中而来提供。
在图4的步骤S1中，测定者载置白色反射板4，在步骤S2中判断状态检测按钮是否开启。在“是”时进入到步骤S3，另一方面，在“否”时返回到步骤S2。在步骤S3中分光器20检测由白色反射板4反射的太阳光，基于检测到的太阳光来设定曝光时间以及曝光增益。接着，在步骤S4中智能手机10使用摄影摄像机17A来拍摄对象植物5从而拍摄摄影图像(包含分光器测定范围框)并实时显示在显示部16。在步骤S5中测定者将智能手机10固定成使对象植物5包含在分光器测定范围框内，在步骤S6中，判断光谱测定按钮是否开启。在“是”时进入到步骤S7，另一方面，在“否”时返回到步骤S6。
在步骤S7中，分光器20接受太阳光，基于太阳光来测定入射光谱，并发送到智能手机10。基于测定到的入射光谱，以公知的方法来计算S/N比以及曝光饱和度。智能手机10将入射光谱与此时的位置、角度、方位、时刻的附带信息建立对应并暂时存放在SSD14。接着，在步骤S8中判断测定到的S/N比是否比给定的S/N比阈值大，在“是”时进入到步骤S9，另一方面，在“否”时进入到步骤S10。此外，在步骤S9中判断测定到的曝光饱和度是否比给定的曝光饱和界限值大，在“是”时进入到步骤S11，另一方面，在“否”时进入到步骤S10。在步骤S10中，将曝光时间以及曝光增益变更而进行再设定后，返回到步骤S4。
在步骤S11中测定者撤去白色反射板4，在步骤S12中判断摄影按钮是否开启，在“是”时进入到步骤S13，另一方面，在“否”时返回到步骤S12。在步骤S13中分光器20检测反射光谱并发送到智能手机10，智能手机10拍摄对象植物5，将包含摄影图像、所述反射光谱、其附带信息的植物状态信息(以下，称为植物状态信息。)存放到SSD14。进而，在步骤S15中智能手机10经由移动体通信网络2将所述植物状态信息发送到服务器装置3并结束该植物状态检测传送处理。
进而，服务器装置3基于接收的所述植物状态信息使用公知的方法来执行以下的“植物的类别以及状态的判定处理”并将其结果存放到服务器装置3内的存储装置，并且回复给智能手机10使其显示在显示部16。
(1)植物的种类的判别处理(例如，参照专利文献3、6以及非专利文献3、5、8、9)
(2)植物的健康状态的判别处理(例如，参照专利文献1、2、4、5以及非专利文献5、6、8、9)
(3)植物的病原虫的判别处理(例如，参照非专利文献5、8、9)
(4)植物的培育阶段的判别处理(例如，参照专利文献1、2、4、5以及非专利文献5、7、8、9)
(5)植物的污染状态的判别处理(例如，参照非专利文献5、8、9)(例如Pb污染量等)
(6)植物的CO2吸收量的判别处理(例如，参照非专利文献5、8、9、10)
进而，以下说明智能手机10中的附带信息以及植物的类别以及状态的判定处理的例子。
图5是表示测定图1的分光终端装置1的方位θ的测定例的外观立体图。如图5所示，能够以对象植物5为中心由磁以及加速度传感器17C内的地磁传感器来测定各位置处的方位θ(以使用地磁传感器的正北为基准的地磁方位)。
图6是表示测定图1的分光终端装置1的倾斜角度φ的测定例的外观立体图。如图6所示，能够测定相对于以对象植物5为中心的水平面的倾斜角度φ。
图7是表示以图5的方位θ为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。如图7所示，可知植物的反射光谱依赖于方位θ而变化。特别是，反射光谱特别在500～650nm、700～820nm的波长范围下能够识别方位θ。
图8是太阳6移动时使用图1的分光终端装置1表示相对于时刻变化的反射光谱的测定例的外观立体图，图9是表示以图8的时刻为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。如图8以及图9所示，例如在太阳的午后2点的位置和午后4点的位置，反射光谱特别在500～650nm、750～850nm的波长范围下能够识别太阳光的方位角(アジマス，azimuth)。
图10A是表示示出铅污染下的植物培育的一例的对象植物的摄影图像的照片图像，图10B是表示示出作为铅污染下的植物培育的一例的、植物培育的变化相对于铅含有量的变化的对象植物的摄影图像的照片图像，图10C是表示以图10B的铅含有量为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。如图10B所示，随着铅含有量变大，植物的生育状态变差(变小)，其颜色也从绿色变换成浅绿色。此外，如图10C所示，反射光谱特别在500～650nm、730～1000nm的波长范围下能够识别铅污染量。
图11是表示图1的植物状态检测传送系统中智能手机10的摄像机功能的利用影像的图。如图11所示，在具备智能手机10的分光终端装置1将带有附带信息的摄影图像的数据发送到服务器装置3且另一方面由分光器20测定到的反射光谱经由智能手机10被发送到服务器装置3后，在这些数据建立对应而统一存放到服务器装置3后，服务器装置3能够执行“植物的类别以及状态的判定处理”。
图12A是表示测定图1的分光终端装置1的方位θ的测定例的外观立体图，图12B是表示以图12A的方位θ为参数时的反射光谱的测定例的曲线图。如图12A以及图12B所示，反射光谱能够依赖于方位θ地特别在500～650nm、670～850nm的范围下变化地进行识别。
图13是表示将分光终端装置1搭载于无人机7时的应用例的示意图。在图13中，虽然从太阳6向对象植物5的入射角Ai是固定的，但是能够通过使用具备分光终端装置1的无人机7使分光终端装置1移动，从而使出射角Ao1、Ao2变化来进行所述的反射光谱的测定。
图14是表示通过卫星8拍摄到的图像、通过分光终端装置1得到的数据以及通过搭载于无人机7的分光终端装置1得到的数据的有机结合以及互补利用的一例的外观立体图。如图14所示，通过由卫星8来拍摄对象植物5的摄影图像，由无人机7的分光终端装置1以及其他分光终端装置1来测定对象植物5的植物状态信息并将其发送到服务器装置3，从而能够收集所有的植物状态信息来执行“植物的类别以及状态的判定处理”。
如以上所说明，在本实施方式中，关于与反射光谱建立关联进行记录的方位θ、角度φ由搭载于智能手机10的磁以及加速度传感器17C来取得，并由智能手机10搭载的GPS通信部17B来取得位置。此外，被标准搭载于智能手机10的摄影摄像机功能、时刻也建立关联。通过对对象植物收集来自所有的方位θ、角度φ的反射光谱数据，从而能够将下式的双向反射率分布函数(BRDF)作为实际的测定数据来取得。
双向反射率分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function：以下，称为BRDF。)是表示在某位置x从某方向ωi入射了光时，向方向ωr反射了多少光的比例的函数，由下式表示。
【式1】
Figure GDA0001846976930000141
这里，假定入射光由物体表面反射，不考虑入射光入射到物体内部，此外，在均匀的材质下的反射的情况下，忽视位置x，BRDF设为fr(ωi，ωr)。
若时刻可知，则测定时的太阳角度可知，根据磁以及加速度传感器17C，可知射到测定反射光谱的植物、果物等的太阳光的入射方位。这里，在太阳角度的导出中，同时刻一起，使用位置(观测地的纬度、经度)信息，这些都由智能手机10的GPS通信部17B来取得。通过对上述的测定时的太阳角度和太阳光的入射方位同时进行测定，从而反射光谱能够向希望的方位θ以及角度φ进行变换，能够执行包含本来已知的植物的种类、健康状态判别、病害虫判别、污染状态判定、培育阶段判定的“植物的类别以及状态的判定处理”。
此外，卫星图像由于本来是从正上对地上附近进行测定的，因此能够进行向由卫星图像得到的反射光谱的变换、比较。搭载于智能手机10的摄影摄像机17A对于确认光谱计测区域来说是不可缺少的，通过拍摄照片并与光谱建立关联并附加标签，从而能够在实际空间中知晓种类判别、颜色等信息。此外，通过成为分光器20和智能手机10一体化的结构，从而能够进行所述的同时测定，且智能手机10和分光器20分离是没有意义的。
图15用于说明现有例的测定例和实施方式所涉及的测定例的不同点的立体图。在图15中，在现有例中，使用在环绕轨道L1进行环绕的环绕卫星S1，来测定例如给定宽度的带形状的区域A1中、例如植物的状态等物体的状态。在该情况下，由于需要在所期望的地球面上的给定区域的范围，以区域A1为单位来执行多次，因此存在测定次数以及测定区域变大这样的问题点。
相对于此，在本实施方式中，使用环绕环绕轨道L2且具有旋转保持部40的环绕卫星S2，例如在给定面积的区域A2、A3、A4中依次测定例如植物的状态等物体的状态时，如上所述预先进行收集并存放到服务器装置3，由此能够使用服务器装置3的信息并使用上述的双向反射率分布函数进行变换，从而与现有例相比较，能够大幅削减时间成本、处理成本来测定所期望的数据。
具体来说，特征在于，使用智能手机1等电子设备，
(1)通过磁以及加速度传感器等传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的方位以及角度的信息，
(2)通过GPS通信部17B等GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息，
(3)将由摄影摄像机17A等摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联，
(4)通过对测定时的所述太阳角度和所述太阳的入射方位同时进行测定，从而对对象物体收集来自多个方位以及角度的反射光谱数据，
(5)将该收集到的反射光谱数据作为上述的双向反射率分布函数的测定数据来取得，
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
由此，根据本发明涉及的物体状态检测传送系统，能够基于例如由植物等对象物体反射的太阳光的反射光谱将对象物体的种类以及状态与所述附带信息建立对应而自动且容易地进行判别。
实施方式的总结.
本实施方式涉及的植物状态检测传送系统虽然在作为小型分光器20这一点上与现有技术相比没有改变，但是具有以下的发明特征。
(1)通过以380-1050nm的多波长进行光谱测定，从而能够一面覆盖可见光至近红外光的波长范围，一面取得将利用附属于智能手机10的磁以及加速度传感器17C而得到的测定角度、方位信息、GPS通信部17B的位置信息有机捆绑而成的光谱信息。
(2)所取得的光谱信息除了所述的角度方位信息以外，还同利用附属于智能手机10的摄影摄像机17A而拍摄到的对象物的照片和GPS通信部17B的位置信息一起附加标签，并保存到服务器装置3等外部数据库。
(3)在本实施方式涉及的小型分光器20中，由于能够对380～1050nm的波长范围全部进行测定，因此必然可成为多功能。能够将动植物、农作物、医疗物、矿物、食品等地球上所有的物体的反射光谱对所述的角度方位信息附加标签而上载到服务器装置3等外部数据库。这特别在能够在屋外确定日光的入射角和物体的朝向的关系这一点上是不可缺少的信息，能够记录该信息这一点起到极大的效果。也能够开展以下服务，即，根据测定者的希望来加工测定光谱，从而不仅是农作物的成长度、收获时期，也能够简单地掌握屋外的动植物的健康度。
(4)进而，通过使上述的系统与无人机7协作，从而能够利用智能手机10从上空掌握由来自地上1个地方的反射分光光谱测定所限定的信息。此时，利用磁以及加速度传感器17C而得到的测定角度、方位信息、进而基于GPS通信部17B的位置信息与通常的摄影摄像机17A之间的协作对于在屋外利用太阳光的反射光谱的解释来说就成为独一无二的测定数据。
如以上所说明的那样，根据本实施方式涉及的植物状态检测传送系统，能够基于由植物反射的太阳光的反射光谱将植物的种类以及状态与所述附带信息建立对应而自动且容易地进行判别。
变形例.
在以上的实施方式中，使用移动体通信网络2来传送植物状态数据，但是本发明并不限于此，也可以使用其他无线通信网络或者有线通信网络等通信线路来传送。
在以上的实施方式中，使用智能手机10，但是本发明并不限于此，也可以使用个人计算机、便携式电话机等电子设备。
在以上的实施方式中，使用USB接口18、27将智能手机10和分光器20连接，但是本发明并不限于此，也可以使用其他通信接口来连接。
在以上的实施方式中，通过服务器装置3来执行植物的类别以及状态的判别处理，但是本发明并不限于此，也可以由智能手机10、个人计算机等其他终端装置来进行。
在以上的实施方式中，服务器装置3收集各种数据来执行对象植物5的类别以及状态的判别处理，但本发明并不限于此，也可以由与移动体通信网络2连接的电子设备(包含智能手机10)等终端装置来执行。
在以上的实施方式中，执行对象植物5的类别以及状态的判别处理，但是本发明并不限于此，对象物并不限于植物，也可以是动物、农作物、医疗物、矿物、食品等地球上的所有物体。在该情况下，能够基于反射光谱来进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
工业可利用性
如以上详述的那样，根据本发明涉及的物体状态检测传送系统，能够基于例如由植物等对象物体反射的太阳光的反射光谱将对象物体的种类以及状态与所述附带信息建立对应而自动且容易地进行判别。
符号说明
1…分光终端装置，
1A…装置框体，
1C，1H…开孔，
1S…狭缝，
2…移动体通信网络，
3…服务器装置，
4…白色反射板，
4m…反射面，
5…对象植物，
6…太阳，
7…无人机，
8…卫星，
10…智能手机，
10B…总线，
11…CPU，
12…ROM，
13…RAM，
14…SSD，
15…操作部，
16…显示部，
17A…摄影摄像机，
17B…GPS通信部，
17C…磁以及加速度传感器，
18…USB接口(USB I/F)，
18C…USB线缆，
19…无线通信部，
19A…天线，
20…分光器，
20B…总线，
21…CPU，
22…ROM，
23…RAM，
24…操作部，
25…显示部，
26…分光器功能部，
27…USB接口(USB I/F)，
30，30A，30B…移动部，
40…旋转保持部，
100…地平线，
A1～A4…测定区域，
L1，L2 环绕轨道，
LL1，LL2…轨道，
S1，S2…环绕卫星。

Claims (12)

1.一种物体状态检测传送系统，具备分光终端装置和服务器装置，其中，所述分光终端装置一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定出的所述反射光谱的电子设备，所述服务器装置经由通信线路与所述分光终端装置连接，
该物体状态检测传送系统的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，以所述对象物体为中心测定所述电子设备的各位置的、以基于地磁的正北为基准的方位θ以及相对于以所述对象物体为中心的水平面的倾斜角度φ；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述电子设备，
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息，
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息，
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联，
(4)接收通过所述分光器测定到的反射光谱，将接收到的所述反射光谱与由所述摄影单元取得的摄像图像数据以及附带信息建立对应并发送到所述服务器装置，由此使所述服务器装置对对象物体收集来自多个方位θ以及多个倾斜角度φ的反射光谱数据，这里，所述附带信息包含：
(a)通过所述GPS单元取得的位置信息；
(b)从通过所述计时单元计时的测定时的时刻和通过所述GPS单元取得的位置信息导出的所述太阳角度；
(c)从由所述传感器单元取得的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息导出的所述太阳的入射方位；以及
(d)通过所述计时单元计时的测定时的时刻，
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得，
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
2.根据权利要求1所述的物体状态检测传送系统，其特征在于，
所述对象物体是植物、动物、农作物、医疗物、矿物或者食品。
3.根据权利要求1所述的物体状态检测传送系统，其特征在于，
所述电子设备是智能手机。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的物体状态检测传送系统，其特征在于，
将具备所述摄影单元的所述电子设备搭载于卫星，所述卫星向所述服务器装置无线发送所述摄影图像。
5.一种分光终端装置，一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定到的所述反射光谱的电子设备，该分光终端装置的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，以所述对象物体为中心测定所述电子设备的各位置的、以基于地磁的正北为基准的方位θ以及相对于以所述对象物体为中心的水平面的倾斜角度φ；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述电子设备，
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息，
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息，
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联，
(4)接收通过所述分光器测定到的反射光谱，将接收到的所述反射光谱与由所述摄影单元取得的摄像图像数据以及附带信息建立对应并发送到所述服务器装置，由此使所述服务器装置对对象物体收集来自多个方位θ以及多个倾斜角度φ的反射光谱数据，这里，所述附带信息包含：
(a)通过所述GPS单元取得的位置信息；
(b)从通过所述计时单元计时的测定时的时刻和通过所述GPS单元取得的位置信息导出的所述太阳角度；
(c)从由所述传感器单元取得的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息导出的所述太阳的入射方位；以及
(d)通过所述计时单元计时的测定时的时刻，
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得，
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
6.根据权利要求5所述的分光终端装置，其特征在于，
所述对象物体是植物、动物、农作物、医疗物、矿物或者食品。
7.根据权利要求5所述的分光终端装置，其特征在于，
所述电子设备是智能手机。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的分光终端装置，其特征在于，
将具备所述摄影单元的所述电子设备搭载于卫星，所述卫星向所述服务器装置无线发送所述摄影图像。
9.一种电子设备的控制方法，用于一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定到的所述反射光谱的电子设备的分光终端装置，
该电子设备的控制方法的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，以所述对象物体为中心测定所述电子设备的各位置的、以基于地磁的正北为基准的方位θ以及相对于以所述对象物体为中心的水平面的倾斜角度φ；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述控制方法包含：
所述摄影单元进行控制，以使得拍摄对象物体而得到摄影图像；
所述GPS单元进行控制，以使得测定所述对象物体的位置；
所述传感器单元进行控制，以使得测定所述对象物体的所述方位θ以及所述倾斜角度φ；以及
所述通信单元进行控制，以使得将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述控制方法进一步包含：
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息；
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息；
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联；
(4)接收通过所述分光器测定到的反射光谱，将接收到的所述反射光谱与由所述摄影单元取得的摄像图像数据以及附带信息建立对应并发送到所述服务器装置，由此使所述服务器装置对对象物体收集来自多个方位θ以及多个倾斜角度φ的反射光谱数据，这里，所述附带信息包含：
(a)通过所述GPS单元取得的位置信息；
(b)从通过所述计时单元计时的测定时的时刻和通过所述GPS单元取得的位置信息导出的所述太阳角度；
(c)从由所述传感器单元取得的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息导出的所述太阳的入射方位；以及
(d)通过所述计时单元计时的测定时的时刻；
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得；以及
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
10.一种能够由计算机读取的记录介质，存放通过电子设备执行的控制程序，其中，所述电子设备用于一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定到的所述反射光谱的电子设备的分光终端装置，该记录介质的特征在于，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，以所述对象物体为中心测定所述电子设备的各位置的、以基于地磁的正北为基准的方位θ以及相对于以所述对象物体为中心的水平面的倾斜角度φ；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述控制程序包含：
所述摄影单元进行控制，以使得拍摄对象物体而得到摄影图像；
所述GPS单元进行控制，以使得测定所述对象物体的位置；
所述传感器单元进行控制，以使得测定所述对象物体的所述方位θ以及所述倾斜角度φ；以及
所述通信单元进行控制，以使得将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述控制程序进一步包含：
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息；
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息；
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联；
(4)接收通过所述分光器测定到的反射光谱，将接收到的所述反射光谱与由所述摄影单元取得的摄像图像数据以及附带信息建立对应并发送到所述服务器装置，由此使所述服务器装置对对象物体收集来自多个方位θ以及多个倾斜角度φ的反射光谱数据，这里，所述附带信息包含：
(a)通过所述GPS单元取得的位置信息；
(b)从通过所述计时单元计时的测定时的时刻和通过所述GPS单元取得的位置信息导出的所述太阳角度；
(c)从由所述传感器单元取得的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息导出的所述太阳的入射方位；以及
(d)通过所述计时单元计时的测定时的时刻；
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得；以及
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理。
11.一种服务器装置，是用于物体状态检测传送系统的服务器装置，
该服务器装置的特征在于，
所述物体状态检测传送系统具备：
分光终端装置，一体地具备基于由对象物体反射的反射光来测定反射光谱的分光器、和接收测定出的所述反射光谱的电子设备；以及
服务器装置，经由通信线路与所述分光终端装置连接，
所述电子设备具备：
摄影单元，拍摄对象物体而得到摄影图像；
GPS单元，测定所述对象物体的位置；
传感器单元，以所述对象物体为中心测定所述电子设备的各位置的、以基于地磁的正北为基准的方位θ以及相对于以所述对象物体为中心的水平面的倾斜角度φ；
计时单元，对所述拍摄以及测定的时刻进行计时；以及
通信单元，将所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻同接收到的所述反射光谱一起向服务器装置发送，
所述电子设备，
(1)通过所述传感器单元取得对太阳的入射方位进行确定的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息，
(2)通过所述GPS单元取得太阳角度的导出所需的位置信息，通过所述计时单元取得时刻信息，
(3)将由所述摄影单元取得的摄影图像数据与由所述计时单元取得的时刻建立关联，
(4)接收通过所述分光器测定到的反射光谱，将接收到的所述反射光谱与由所述摄影单元取得的摄像图像数据以及附带信息建立对应并发送到所述服务器装置，由此使所述服务器装置对对象物体收集来自多个方位θ以及多个倾斜角度φ的反射光谱数据，这里，所述附带信息包含：
(a)通过所述GPS单元取得的位置信息；
(b)从通过所述计时单元计时的测定时的时刻和通过所述GPS单元取得的位置信息导出的所述太阳角度；
(c)从由所述传感器单元取得的所述方位θ以及所述倾斜角度φ的信息导出的所述太阳的入射方位；以及
(d)通过所述计时单元计时的测定时的时刻，
(5)将该收集到的反射光谱数据作为给定的双向反射率分布函数的测定数据来取得，
(6)通过使用所述双向反射率分布函数将该收集到的反射光谱数据变换成朝向所期望的方位以及角度的反射光谱数据，从而进行对象物体的类别以及状态的判别处理，
所述服务器装置在接收到从所述电子设备发送的所述摄影图像、所述对象物体的位置、所述对象物体的所述方位θ及所述倾斜角度φ和所述拍摄及测定的时刻、以及所述反射光谱后，执行所述对象物体的类别以及判定处理。
12.根据权利要求11所述的服务器装置，其特征在于，
所述服务器装置是与所述通信线路连接的终端装置。
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