JP2000350517A5 - - Google Patents

Description

【発明の名称】作物の栄養診断方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】自然光に晒される圃場内における一定面積の作物の栄養状態を診断する方法であって、該方法は、
圃場内の一定面積の所定作物からの、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率を、反射率から第１の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第１の作物関係式に適用することにより、前記所定作物の第１の作物情報を得て、これを記憶する過程と、
前記所定作物の葉身に直接、光を照射して、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の光の透過光又は反射光の少なくとも一方の光量を測定する過程と、
前記光量を、光量から第２の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第２の作物関係式に適用することにより前記所定作物の第２の作物情報を得て、これを記憶する過程と、
前記第１の作物情報と前記第２の作物情報との差異を算出し、算出した該差異を記憶する過程と、
前記同一圃場内の前記所定作物とは異なる一定面積の目標作物から、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率を、前記第１の作物関係式に適用することにより、前記目標作物の第１の作物情報を得る過程と、
前記第１の作物情報を、前記差異に基づいて補正する過程と、
補正した前記第１の作物情報に基づき、前記圃場内の作物の栄養状態を判定する過程と、
からなることを特徴とする作物の栄養診断方法。
【請求項２】自然光に晒される圃場における一定面積の作物の栄養状態を診断する方法であって、該方法は、
圃場内の一定面積の所定作物からの、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率の測定データを、データ上で複数区画に分割して、該区画ごとに反射率を求める過程と、
前記反射率を、反射率から第１の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第１の作物関係式に適用することにより、前記区画ごとの第１の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
分割した前記区画から少なくとも２区画を選択する過程と、
前記過程で選択した区画の作物葉身に直接、光を照射して、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の透過光又は反射光の少なくとも一方の光量を測定する過程と、
前記光量を、光量から第２の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第２の作物関係式に適用することにより、前期過程で測定した区画の作物の第２の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
前記第１の作物情報を前記第２の作物情報に基づいて補正する補正換算式を決定する過程と、
前記補正換算式で前記第１の作物情報を、分割した前記区画ごとに補正して第３の作物情報とする過程と、
前記第３の作物情報に基づき、圃場内の分割した前記区画ごとの作物の栄養状態を判定する過程と、
からなることを特徴とする作物の栄養診断方法。
【請求項３】自然光に晒される圃場における一定面積の作物の栄養状態を診断する方法であって、該方法は、
圃場内の一定面積を複数の区画に分割し、該区画ごとに所定作物からの、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率を、反射率から第１の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第１の作物関係式に適用することにより、分割した前記区画ごとに第１の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
分割した前記区画から少なくとも２区画を選択する過程と、
前記過程で選択した区画の作物葉身に直接、光を照射して、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の透過光又は反射光の少なくとも一方の光量を測定する過程と、
前記光量を、光量から第２の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第２の作物関係式に適用することにより、前期過程で測定した区画の作物の第２の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
前記第１の作物情報を前記第２の作物情報に基づいて補正する補正換算式を決定する過程と、
前記補正換算式で前記第１の作物情報を、分割した前記区画ごとに補正して第３の作物情報とする過程と、
前記第３の作物情報に基づき、前記圃場内の分割した区画ごとに作物の栄養状態を判定する過程と、
からなることを特徴とする作物の栄養診断方法。
【請求項４】作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の光の反射率を計算するために、栄養診断を行う目標作物の自然光による反射光を、複数の画素からなる撮像素子により受光し、前記目標作物に対応した反射光を受光した画素を選択して、選択した該画素の受光信号に基づいて反射率を計算し、前記反射率を用いて第１の作物情報を求めることを特徴とする請求項１、３又は６記載の作物の栄養診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圃（ほ）場で生育中の作物の反射光から窒素含有率等の作物情報を得て、当該作物の栄養診断を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作物の窒素含有率、葉色値、窒素吸収量、草丈又は乾物重などの作物情報を得るための第１の方法としては、デジタルカメラ等の受光手段で、硫酸バリウム等を塗布した基準板と、作物が生育する単位圃場（あるいはその一部）とを撮影して、前記基準板と前記圃場作物の反射光量をそれぞれ測定し、該反射光量によって作物の反射率を計算し、この反射率と、反射率から窒素含有率を求めるためにあらかじめ定められた検量線とから作物の窒素含有率を求め、生育時期対窒素曲線に基づくその生育過程の基準的な窒素含有率とを比較して栄養診断を行っていた。しかし、圃場から得られる作物の反射光量は天候に左右されるものである。しかも、天候については基準板による補正ができたとしても、測定方位、風及び植栽栽密度は、反射率から窒素含有率を求めるためにあらかじめ定めた検量線を作成したときと同じ条件であることが必要で、この条件が異なるときの補正が必要であり、基準板を基準とすることだけで全て補正できたとは言い難く、実際には、太陽高度、測定方位、植栽密度及び作物の品種を限定したうえで測定を行っていた。
【０００３】
前記作物情報を得るための従来の第２の方法としては、作物の生育に基づいて増減する作物情報に関する波長の光、例えば可視光域から近赤外域にわたる光を作物の葉身に照射して、作物情報に関する波長の光に関して得られた透過光又は反射光と、該透過光又は反射光から葉身窒素含有率等の作物情報を計算するためにあらかじめ定めた検量線と、から葉身窒素含有率を測定する方法がある。この方法によれば、圃場作物の葉身を測定して精度の高い葉身窒素含有率を得ることができる。しかし、圃場全体の作物情報を正確に把握するためには、圃場全体にわたる細かい測定を不可欠とするため非常に面倒であった。
【０００４】
前記第１の方法は、圃場から得られる作物情報が、測定位置や植栽密度等による誤差の影響を受けるために測定時刻や測定位置に制約が生じるので、簡便ではあるが、精度の高い測定方法とは言い難いものであった。また、前記第２の方法は、測定時刻や位置に制約はなく、測定精度が高くて第１の方法よりは有利であるものの、作物の葉身１葉ごとに測定を行う必要があるので、測定時間を多く要することが難点であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点にかんがみ、作物情報の測定が簡便であり、かつ、測定精度が高い、作物の栄養診断方法を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の方法は、自然光に晒される圃場内における一定面積の作物の栄養状態を診断する方法であって、該方法に、
圃場内の一定面積の所定作物からの、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率を、反射率から第１の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第１の作物関係式に適用することにより、前記所定作物の第１の作物情報を得て、これを記憶する過程と、
前記所定作物の葉身に直接、光を照射し、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の光の透過光又は反射光の少なくとも一方の光量を測定する過程と、
前記光量を、光量から第２の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第２の作物関係式に適用することにより前記所定作物の第２の作物情報を得て、これを記憶する過程と、
前記第１の作物情報と前記第２の作物情報との差異を算出し、算出した差異を記憶する過程と、
前記同一圃場内の前記所定作物とは異なる一定面積の栄養診断を行う目標作物から、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の光の反射率を測定する過程と、
前記反射率を、前記第１の作物関係式に適用することにより、前記目標作物の第１の作物情報を得る過程と、
前期第１の作物情報を前記差異に基づいて補正する過程と、
補正した前記第１の作物情報に基づき、前記圃場内の作物の栄養状態を判定する過程と、
からなる作物の栄養診断方法を用いるという技術的手段を講じた。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
本発明の第２の方法は、自然光に晒される圃場における一定面積の作物の栄養状態を診断する方法であって、該方法に、
圃場内の一定面積の所定作物からの、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率の測定データを、データ上で複数区画に分割して、区画ごとに反射率を求める過程と、
前記反射率を、反射率から第１の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第１の作物関係式に適用することにより、前記区画ごとの第１の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
分割した前記区画から少なくとも２区画を選択する過程と、
前期過程で選択した区画の作物葉身に直接、光を照射して、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の透過光又は反射光の少なくとも一方の光量を測定する過程と、
前記光量を、光量から第２の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第２の作物関係式に適用することにより、前記過程で測定した区画の作物の第２の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
前記第１の作物情報を前記第２の作物情報に基づいて補正する補正換算式を決定する過程と、
前記補正換算式で前記第１の作物情報を、分割した前記区画ごとに補正して第３の作物情報とする過程と、
前記第３の作物情報に基づき、圃場内の分割した前記区画ごとに作物の栄養状態を判定する過程と、
からなる作物の栄養診断方法を用いるという技術的手段を講じた。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
本発明の第３の方法は、自然光に晒される圃場における一定面積の作物の栄養状態を診断する方法であって、該方法に、
圃場内の一定面積を複数の区画に分割し、該区画ごとに所定作物からの、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の自然光の反射率を測定する過程と、
前記反射率を、反射率から第１の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第１の作物関係式に適用することにより、分割した前記区画ごとの第１の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
分割した前記区画から少なくとも２区画を選択する過程と、
前記過程で選択した区画の作物葉身に直接、光を照射して、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の透過光又は反射光の少なくとも一方の光量を測定する過程と、
前記光量を、光量から第２の作物情報を求めるためにあらかじめ定めた第２の作物関係式に適用することにより、前期過程で測定した区画の作物の第２の作物情報を得て、これらを記憶する過程と、
前記第１の作物情報を前記第２の作物情報に基づいて補正する補正換算式を決定する過程と、
前記補正換算式で前記第１の作物情報を、分割した前記区画ごとに補正して第３の作物情報とする過程と、
前記第３の作物情報に基づき、前記圃場内の分割した区画ごとに作物の栄養状態を判定する過程と、
からなる作物の栄養診断方法を用いるという技術的手段を講じた。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
前記第１、第２及び第３の方法においては、作物の生育によって増減する作物情報に関連した波長の光の反射率を計算するために、栄養診断を行う目標作物の自然光による反射光を、複数の画素からなる撮像素子により受光し、前記目標作物に対応した反射光を受光した画素を選択して、選択した画素の受光信号に基づいて反射率を計算し、前記反射率を用いて第１の作物情報を求める作物の栄養診断方法とすると良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の作物の栄養診断方法を実施するための測定装置について図１から図３により説明する。ここでは、作物として稲作を例にして説明する。図１は、圃場１の作物（稲）を撮影する一例を示している。ここでは、稲の生育する圃場１に向けて、作物の自然光による反射光を受光する受光装置のカメラ２が設置されている。圃場１は自然光に晒されており、また、白色の基準板３が圃場１に設置してある。
【００２０】
図２で示すものは、カメラ２の機能を表す簡略なブロック図であり、カメラ２には、例えば２４万画素（６００×４００）程度の分解能を有するエリアセンサー４を備えている。また、カメラ２には複数の狭帯域フィルタ５を備えたフィルタホイール６が備えられ、フィルタホイール６を回転させることによってフィルタ５を切り換える。フィルタ５を通過した光は、光学手段としての集光レンズ７等を介してエリアセンサー４によって受光される。フィルタホイール６は、制御回路８によって駆動制御されるステッピングモータ９によって回転する。さらに、制御回路８は、エリアセンサー４の受光信号をデータ処理装置２０に送出する。エリアセンサー４はラインセンサーであってもよい。
【００２１】
ここで、フィルタ５は、可視光域波長の４５０、５５０、６２５、６５０、６７５、７００ｎｍの中から、また、近赤外波長の７５０、８５０、９５０〜１３００ｎｍ中から、各適宜選択される。これらの波長は、作物の葉の窒素含有率又は葉色値の変化に伴って特徴的な変化を示す帯域を選択することが必要である。したがって、フィルタ５には可視光域と近赤外域の両方を用いてもよいし、一方だけを使用してもよい。なお、波長は本実施例に限定されない。図２では４つのフィルタ５を示しているが、目的に応じて随時変更可能である。制御回路８には更に操作スイッチ１０が接続され、操作スイッチ１０には、撮影を行うための撮影開始スイッチ１０ａ、撮影を中止するための撮影中止スイッチ１０ｂ、フィルタ５を切り換える切換スイッチ１０ｃ、撮影データ（受光信号）を送出するデータ送信スイッチ１０ｄ及び電源スイッチ１０ｅ等を備えている。
【００２２】
図３にデータ処理装置２０のブロック図を示している。図３に示すデータ処理装置２０は、エリアセンサー４の受光信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という）２１と、Ａ／Ｄ変換後の受光信号を記憶するフレームメモリ２２、前記受光信号を視覚的に表示するモニタ２３及び画像処理ボード２４を備え、これらは、インプットアウトプットポート（以下、「Ｉ／Ｏポート」という）２５を介して受光信号を演算処理するＣＰＵ２６に連絡してある。また、インターフェースボード（以下、「Ｉ／Ｆボード」という）２７を介して、後述する葉身窒素含有率測定装置３０が接続してある。さらに、制御プログラム等を記憶した読出し専用メモリ（以下、「ＲＯＭ」という）２８と、演算結果等を記憶して適宜読み出し可能な読出し書込みメモリ（以下、「ＲＡＭ」という）２９がＣＰＵ２６に接続されている。
【００２３】
さて、カメラ２の電源スイッチ１０ｅを押すと、エリアセンサー４によって撮影対象の反射光が受光されて受光信号となる。この受光信号は、データ送信スイッチ１０ｄを押すことでデータ処理装置２０に送出され、データ処理装置２０で画像処理ボード２４によって処理されて、モニタ２３に圃場１の画像として映し出される。前記画像を確認しながらカメラ２の位置をセットして圃場１の撮影範囲（一定面積）を確定する。撮影範囲（一定面積）を確定したら、撮影開始スイッチ１０ａを押し、現在セットされているフィルタ５を通して圃場１で生育する稲を撮影し、次に、フィルタ切換えスイッチ１０ｃによって制御回路８からステッピングモータ９を回転させる信号を出力し、フィルタホイール６を回転させてフィルタ５を切り換えた後、撮影スイッチ１０ａを押して撮影する。このようにして、フィルタ５を順次切り換えながら必要なフィルタ５ごとに撮影を行う。結果的にフィルタ５ごとに受光信号が作成される。なお、カメラ２のエリアセンサー４に大容量の記憶素子がなければ、撮影の都度、データ処理装置２０に受光信号を送出するようデータ送信スイッチ１０ｄを押す。
【００２４】
カメラ２のエリアセンサー４で受光する自然光による反射光は、基準板３の反射光と圃場１の一定面積の作物の反射光である。基準板３の反射光量を測定すると、基準反射光量が計算できる。反射率が９５％で一定の基準板３の反射光量を基準反射光量として使用する場合には、基準板３の反射光量をＸ、基準反射光量をＹとして、
【数１】

によって基準反射光量Ｙが計算できる。したがって、測定した圃場１の一定面積の作物の反射光量をＺとすれば、
【数２】

によって、一定面積の作物の反射率を求めることができる。この反射率は、稲葉の窒素含有率を求めるために利用される。これら数式１及び数式２は、ＲＯＭ２８に記憶してある。前述の基準反射光量Ｙは、次のようにして測定・記憶される。カメラ２に備えてあるフィルタ５を切り換えてフィルタ５ごとに、自然光による基準板３の反射光を受光するとともに、受光により得た受光信号をデータ処理装置２０に送出する。送出した受光信号は、データ処理装置２０でＡ／Ｄ変換器２１によりデジタル変換される。デジタル変換された受光信号は、数式１に基づいて計算され、計算結果を基準反射光量ＹとしてＲＡＭ２９に記憶する。すなわち、基準反射光量Ｙは、フィルタ５ごとに測定して記憶することになる。
【００２５】
また、前述の一定面積の作物の反射光量は、次のようにして測定・記憶される。フィルタ５を切り換えてフィルタ５ごとに、自然光による圃場１の一定面積の作物の反射光をカメラ２の各画素によって受光し、受光した各画素の受光信号をデータ処理装置２０に送出する。データ処理装置２０では、Ａ／Ｄ変換器２１によって前記受光信号をデジタル変換し、変換した受光信号をフレームメモリ２２に記憶する。ＣＰＵ２６では、フィルタ５ごとに変換した前記受光信号について、各画素の受光信号の平均値を求め、求めた平均値を前記一定面積の作物の反射光量とし、この反射光量を、あらかじめＲＯＭ２８に記憶した前記数式２に適用することにより反射率を演算し、演算結果をＲＡＭ２９に記憶する。これにより、前記圃場１の一定面積の作物、例えば１平方メートル範囲の作物の反射率が記憶される。なお、ここで得られる反射率は、カメラと圃場の前後距離に基づく圃場反射光のカメラへの入射角度の違いから生じる入射光量の違いを補正することが好ましい。
【００２６】
図４で示すものは、圃場１の一定面積の作物を撮影した２４万画素の受光信号を、複数の区画に分割して処理する例を示している。例えば、カメラ２によって、フィルタ５を切り換えてフィルタ５ごとに自然光による圃場１の一定面積の作物の反射光を受光し、受光して得た各画素の受光信号をデータ処理装置２０に送出する。データ処理装置２０では、Ａ／Ｄ変換器２１によって前記受光信号をデジタル変換し、変換した受光信号をフレームメモリ２２に記憶する。ＣＰＵ２６では、２４万画素の前記受光信号を、図４に示すように、左上から区画Ａ〜区画Ｉの複数の区画に分割し、前記区画ごとに各画素の受光信号の平均値を求め、求めた平均値を前記区画ごとの作物の反射光量とし、これらの反射光量を、あらかじめＲＯＭ２８に記憶された前記数式２に適用することにより前記区画ごとの作物の反射率を計算し、計算結果をＲＡＭ２９に記憶する。１つのカメラで受光できる一定面積を、例えば１平方メートル程度とすると、１平方メートル内の９区画ごとの自然光による作物の反射率が記憶されることになる。モニタ２３には画像処理ボード２４で処理された画像が表示される。
【００２７】
ＲＡＭ２９には、複数のフィルタ５ごとに、受光した一定面積の作物の反射率と、前記一定面積を９区画に分割した区画ごとの作物の反射率とが記憶されている。これらの反射率を説明変数にして、前記一定面積内若しくは前記各区画内に生育する複数の稲葉を採取し、これら稲葉の作物情報の窒素含有率を直接化学分析などにより求め、又は葉色値を、直接葉の色を測定により求め、前記窒素含有率若しくは前記葉色値を目的変数として、重回帰分析などを行うことにより、一定面積の稲の作物情報を求める検量線（第１の作物関係式）、及び前記区画ごとの稲の作物情報を求める検量線（第１の作物関係式）を作成してＲＯＭ２８に記憶しておく。
【００２８】
更に詳説すると、仮に区画Ａにおけるフィルタ１による反射率Ｒ１、フィルタ２による反射率Ｒ２、フィルタ３による反射率Ｒ３、フィルタ４による反射率Ｒ４が存在し、さらに、区画Ａ内の稲葉の窒素含有率を化学分析により求めた窒素含有率Ｎ１が存在し、
【数３】

が成立するとすれば、区画Ａ内の複数の稲葉の窒素含有率Ｎを求めることによって、
【数４】

となり、これらを重回帰分析により解析すれば、
【数５】

として、検量線（第１の作物関係式）を求めることができる。葉色値についても同様にして検量線を求めることができる。
【００２９】
前記数式１、数式２及びこのようにして求めた数式５をＲＯＭ２８に記憶しておけば、カメラ２によって、基準板３と圃場１の一定面積の作物を撮影し、撮影して得られた受光信号をデータ処理装置２０に送出すると、データ処理装置２０では、数式１、数式２及び数式５に基づいて窒素含有率を計算することができる。したがって、検量線（第１の作物関係式）を作成することによって、撮影した圃場１の一定面積の稲の窒素含有率あるいは分割した９区画（区画Ａ〜区画Ｉ）ごとの窒素含有率（第１の作物情報）を求めることができる。図４において各区画に記載された数値は、このようにして求めた窒素含有率の一例である。
【００３０】
次に、葉身窒素含有率測定装置３０の実施例を図５から図７により説明する。ここに示すものは、携帯型窒素含有率測定装置（以下、「測定装置」という）３０の主要部分を破断した側面図である。図５及び図６においては、上方の本体３１内に光源部３２を設けるとともに、下部に光量検出装置３３としてのフォトダイオード（図示せず）を設けた構成となっている。光源部３２は、同一円周上に異なる波長ピークを持つ発光素子である複数のＬＥＤ３４,３５を配設し、該ＬＥＤ３４,３５にはそれぞれ波長帯域の異なる狭帯域フィルタ３６，３７を設けてある。狭帯域フィルタ３６ , ３７の波長帯域は５００ｎｍ〜１１００ｎｍが好ましく、この波長帯域の中から、測定する葉身窒素含有率あるいは葉色値に関係する任意の特定波長を選択する。各ＬＥＤ３４,３５の発光する光は、狭帯域フィルタ３６,３７によって特定波長の光となって拡散反射板３８に入射する。また、この拡散反射板３８へ各ＬＥＤ３４,３５の光線がほぼ一定の角度で入射するようにブロック３９が形成してある。
【００３１】
拡散反射板３８により反射した光は、ブロック３９の中央に設けた反射光路４０に入射し、反射光路４０の放射側４１に設けた拡散透過板４２に入射する。拡散透過板４２は反射光路４０の光軸と垂直に設けられ、円形の磨りガラス状あるいは乳白色のガラスで形成されている。反射光路４０及び拡散反射板３８とで囲まれた空間を、光が反射と拡散とを繰り返しながら反射光路４０から出て、拡散透過板４２を経て測定葉４３を介して光量検出装置４４に入射する。
【００３２】
さらに、光量検出装置３２の上部外周に上蓋（ふた）３１を繞（じょう）設し、該上蓋３１から延長した腕４５は軸４６によって軸支されている。上蓋３１が軸支される軸４６にはコイルバネ４７を遊嵌（かん）してあり、常に上蓋３１を押し上げるように作用している。つまり、図７で示すように、測定においては測定葉４３を測定場所に挿入し、上蓋３１の上部を押し下げることで測定を可能にしている。この測定のタイミングは、上蓋３１を押し下げることにより上蓋３１の下方に設けた押し下げ突起（図示せず）が、対向する位置に設けたマイクロスイッチ４８を押し下げることで、上蓋３１を押し下げたことを検知して測定（光の照射及び光量測定）が行われる。
【００３３】
次に、図６のブロック図によって測定装置３０を説明する。光源部３２と光量検出装置３３とからなる測定部で検出される測定葉４３の透過光又は反射光は、光量検出装置４４によってアナログ信号に変換され、アナログボード５０に連絡されている。光源部３２にはＬＥＤ３４,３５の発光装置５１が設けてある。アナログボード５０では前記アナログ信号からデジタル信号へのＡ／Ｄ変換を行うか、あるいは前記アナログ信号を周波数にするＶ／Ｆ変換を行う。変換された信号は、Ｉ／Ｏボード５２を経由して演算制御装置であるＣＰＵボード５３に入力される。前記Ｉ／Ｏボード５２には、測定結果、演算結果又は操作指示を表示する液晶表示器ＬＣＤ５４、操作を行う入力部５５、外部装置とデータを入出力するＲＳ２３２Ｃの接続ポート５６及びマイクロスイッチ４８等を設けてある。これらＣＰＵボード５３とＩ／Ｏボード５２は電源ボード５７から電源を供給するように接続してある。また、プリンタ５８は、Ｉ／Ｆボード５９を介してＣＰＵボード５３に接続してある。さらに、ＣＰＵボード５３にはＲＯＭ６０とＲＡＭ６１とが接続されており、ＲＯＭ６０には圃場別又は品種別の複数の検量線が記憶されている。前記検量線は、それぞれ目的に適した複数枚の葉に直接、光を照射して得られた透過光又は反射光を用いて複数の吸光度を算出し、この吸光度を説明変数とするとともに、前記吸光度を算出した葉の窒素含有率を化学分析等により求め、求めた前記窒素含有率を目的変数として、重回帰分析により解析することで作成した窒素含有率（第２の作物情報）を求めるための検量線（第２の作物関係式）である。この重回帰分析については、前述した数式５を求める手順と説明が重複するので省略する。さらに、このＲＯＭ６０には、測定装置３０において、吸光度を測定して窒素含有率などの第２の作物情報を計算するための、吸光度の測定から計算と表示とを実行する一連のプログラム等が記憶してある。
【００３４】
このように構成された測定装置３０の作用について以下に説明する。測定装置３０に測定葉４３を挿入して上蓋３１を押し下げると、マイクロスイッチ４８の信号がＣＰＵボード５３に連絡され、ＣＰＵボード５３からは発光制御装置５１へ信号を出力して発光制御装置５１から光源部３２へ発光信号が送られる。これにより、ＬＥＤ３４,３５から測定対象の測定葉４３に向けて直接、光が交互に照射される。このＬＥＤ３４,３５から発光する光は、狭帯域フィルタ３６,３７によって近赤外域と可視光域の特定波長の光となっており、前述した反射散乱を繰り返して拡散透過板４２から光量検出装置４４に到達するので、積分球と同程度に前記測定葉４３に均一に照射される。
【００３５】
測定葉４３に直接、光が照射されると、その透過光又は反射光が光量検出装置４４により発光したＬＥＤ３４,３５の光ごとに受光される。受光により得た受光信号は、Ａ／Ｄ変換のためにアナログボード５０に連絡される。アナログボード５０では、前記受光信号のＡ／Ｄ変換が行われ、変換された受光信号は、Ｉ／Ｏボード５２を経由してＣＰＵボード５３に入力される。ＣＰＵボード５３においては、測定葉４３の前記受光信号から吸光度を算出するようにしてあり、算出した吸光度がＲＡＭ６１に記憶される。前記吸光度と、ＲＯＭ６０にあらかじめ記憶された窒素含有率を求める検量線（第２の作物関係式）とによって、測定葉４３の窒素含有率（第２の作物情報）を計算することができる。入力部５５には、測定装置３０の電源を投入する電源スイッチ５５ａ、透過光又は反射光の測定を可能にする測定スイッチ５５ｂ並びにＲＯＭ６０に記憶した検量線（第２の作物関係式）及びＲＡＭ６１に記憶した吸光度、透過光又は反射光データ、計算結果又はサンプルＮＯ等を読み出すための切り換え機能を備えた読出しスイッチ５５ｃを備えている。
【００３６】
以下に、第１の実施例について説明する。カメラ２によって、自然光による基準板３の反射光と、自然光に晒される圃場１の一定面積の所定作物から、例えば窒素含有率（作物情報）に関連した波長の自然光による反射光とを受光する。図３で示したように、データ処理装置２０においては、カメラ２で受光して得た前記基準板３と前記所定作物のそれぞれの受光信号を、前記数式１及び前記数式２に適用することにより反射率を計算し、計算した前記反射率とＲＯＭ２８に記憶してある検量線（第１の作物関係式）とによって、第１の作物情報である前記所定作物の窒素含有率を得て、前記窒素含有率をＲＡＭ２９に記憶する。
【００３７】
次に、測定装置３０で前記一定面積内に生育する稲葉の窒素含有率（第２の作物情報）を測定し、測定した前記窒素含有率（第２の作物情報）を用いて、前記所定作物の窒素含有率（第１の作物情報）を補正する。測定装置３０で測定した稲葉の窒素含有率（第２の作物情報）は、直接、稲葉から得る測定値であり、測定方位や植栽密度などの影響は受けていない。したがって、本発明では測定方位や植栽密度による誤差の補正に第２の作物情報を使用する。具体的には、第１の作物情報と第２の作物情報との差異を補正に用いる。例えば、カメラ２での測定で前記所定作物の第１の作物情報（窒素含有率）が４．０％、測定装置３０での測定で第２の作物情報（窒素含有率）が３．０％であったとする。前記第１の作物情報はＲＡＭ２９に記憶されており、前記第２の作物情報はＲＡＭ６１に記憶されているから、ＲＡＭ６１に記憶されている前記第２の作物情報を、測定装置３０の接続ポート５６からデータ処理装置２０のＩ/Ｆボード２７を介して、データ処理装置２０に送出し、ＲＡＭ２９に記憶する。データ処理装置２０では、ＲＡＭ２９に記憶した前記第１の作物情報と前記第２の作物情報との差異を算出し、この場合、差異は−１．０％となるから、前記差異の−１．０％を前記第１の作物情報に加えて、前記第１の作物情報は３．０％に補正される。
【００３８】
この差異を補正値としてＲＡＭ２９に記憶しておけば、今後、前記一定面積とは異なる一定面積の作物の自然光による反射光をカメラ２で受光し、受光により受光信号を得た場合に、前記受光信号を用いてデータ処理装置２０で計算した第１の作物情報を、全て前記差異の−１．０％によって補正できる。これにより、測定方位や植栽密度の影響を除去した測定が、カメラ２とデータ処理装置２０とによって実現可能となる。しかも、ＲＡＭ２９に前記差異を補正値として記憶した後においては、少なくとも同じ圃場における測定装置３０による稲葉の測定は不要となり、カメラ２による一度の測定でこれまでにない高精度の測定ができる。なお、測定装置３０による第２の作物情報（窒素含有率）の測定は、圃場１内の稲葉全てに対して行う必要はなく、圃場１内の一定面積の稲葉の窒素含有率を測定すればよい。
【００３９】
次に、本発明による第２の実施例について説明する。カメラ２によって、自然光による基準板３の反射光量を測定し、この反射光量をＲＯＭ２８に記憶した数式１に適用して基準反射光量を計算する。また、自然光に晒される圃場１の第１の作物情報である、例えば窒素含有率に関連した波長の自然光による反射光を受光し、図３及び図４で示すように、受光して得た２４万画素の受光信号を、データ処理装置２０において、区画Ａ〜区画Ｉの９区画に分割し、分割したそれぞれの区画ごとに反射光量を求め、これら反射光量と前記 基準反射光量とをＲＯＭ２８に記憶した数式２に適用することにより前記区画ごとに反射率を計算する。そして、前記反射率と数式５（第１の作物関係式）とによって、前記区画ごとに第１の作物情報である窒素含有率を得て、これらをＲＡＭ２９に記憶する。
【００４０】
次に、測定者又はデータ処理装置２０によって、前記９区画の中から任意の少なくとも２区画を選択し、好ましくは前記９区画の中で窒素含有率が最大値と最小値を示した区画を選択し、そして、測定者は選択した区画で生育する稲葉の窒素含有率を測定装置３０で測定する。例えば、図４においては、最大値である区画Ｅの４．２％の区画と、最小値である区画Ｇの３．６％の区画とを選択し、選択した２区画で生育する稲葉の窒素含有率を測定装置３０で測定する。言うまでもなく、ここで測定する窒素含有率は測定方位や植栽密度などの影響は受けない。
【００４１】
測定装置３０で、圃場１で選択した少なくとも２区画で生育する稲の葉身に直接、葉身窒素含有率に関連した波長の光を照射して得られる透過光又は反射光から吸光度を求め、該吸光度を、吸光度から葉身窒素含有率（第２の作物情報）を求めるためにあらかじめ定めた検量線（第２の作物関係式）に適用することにより、前記２区画の窒素含有率を計算する。ここで仮に測定装置３０の測定によって、区画Ｅの区画の窒素含有率が３．０％、区画Ｇの区画の窒素含有率が２．４％と計算されたとすると、これらの窒素含有率を第２の作物情報としてＲＡＭ６１に記憶し、測定装置３０の接続ポート５６からデータ処理装置２０のＩ／Ｆボード２７を介して、前記窒素含有率をデータ処理装置２０に送出してＲＡＭ２９に記憶する。
【００４２】
ＲＡＭ２９に記憶した前記２区画の第２の作物情報である前記窒素含有率に基づいて、同じくＲＡＭ２９に記憶した前記第１の作物情報（区画Ａ〜区画Ｉの窒素含有率）を区画ごとに補正して第３の作物情報とすることについて図８により説明する。図８に示すものは、横軸を測定装置３０で測定した窒素含有率（第２の作物情報）とし、縦軸をカメラ２で測定した窒素含有率（第１の作物情報）とした図である。つまり、第２の作物情報である前記２区画の前記窒素含有率、３．０％（区画Ｅ）及び２．４％（区画Ｇ）と、第１の作物情報である前記２区画の前記窒素含有率、４．２％（区画Ｅ）及び３．６％（区画Ｇ）とを用いて作成した図である。本発明では、図で示すように、実際に、かつ、直接、測定装置３０によって稲の葉身から測定した少なくとも２区画の窒素含有率と、カメラ２で測定した窒素含有率との関係からなる直線によって、第１の作物情報と第２の作物情報との相互関係を明らかにし、この直線によってカメラ２で測定した第１の作物情報（窒素含有率）を補正する。この直線は、補正換算式としてＲＡＭ２９に記憶する。図８において具体的には、区画Ｅの第１の作物情報は４．２％から３．０％に補正され、区画Ｇの第１の作物情報は３．６％から２．４％に補正される。同じように、前記補正換算式に基づいて、他の区画の窒素含有率も図９で示すように補正される。これによって第１の作物情報を補正した第３の作物情報が得られる。得られた第３の作物情報は、区画ごとの作物情報であるが、これから更に前記区画ごとの作物情報を平均して平均値を求め、カメラ２で撮影した一定面積の１つの作物情報として取り扱うこともできる。なお、補正換算式として、２区画の窒素含有率を用いた直線で表されるものを示したが、この補正換算式は、カメラ２で撮影した全区画の第１の作物情報を説明変数とし、測定装置３０で得られた前記全区画の第２の作物情報を目的変数として、重回帰分析等を行うことで得られる回帰式でもよく、線形又は非線形に関係なく利用できる。
【００４３】
この後にカメラ２で測定する第１の作物情報（窒素含有率）は、データ処理装置２０により、図８の補正換算式に基づいて全て補正されることで、より測定精度の向上した値として使用することができる。したがって、従来、測定装置３０だけによって圃場の複数箇所の葉身窒素含有率を求めていた方法と比較して、撮影という簡便な方法によって手早く栄養診断を行うことができる。さらに、基準板と圃場とを撮影することによって作物の窒素含有率を求めることが、未だ研究途中であることを考慮に入れると、測定精度の向上に大いに貢献できるものである。なお、測定装置３０による窒素含有率の測定は、圃場１の稲葉全てに対して行う必要はなく、圃場１の一定面積の稲葉を測定すればよい。
【００４４】
前記第１及び第２の実施例における、圃場１から得られる第１の作物情報が、対象作物に対するカメラ２の位置によって異なることは明らかである。なお、ここでの圃場１とは、「畔（あぜ）」で区切られた１枚の圃場であってもよいし、その１枚の圃場よりも小さい面積であってもよい。補正値（差異）又は補正換算式を定めるに当たって、カメラ２によって得られた第１の作物情報の情報源と、測定装置３０によって得られた第２の作物情報の情報源とが同じ圃場にあることが重要である。加えて、第２の実施例における区画は、カメラ２の一度の撮影によって得られる上記１枚の圃場の第１の作物情報を複数区画に分割して行うこと、又は一度の撮影によって得られ、かつ、１枚の圃場よりも小さい面積の作物情報を複数区画に分割して行うこと、などはいずれも自由であり、補正値又は補正換算式を定めるに当たって収集する作物情報の情報源の同一性が重要である。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例の特徴は、複数の区画に分割した圃場１の第１の作物情報（反射光量）を、カメラ２によって、分割した区画ごとに得ることである。つまり、第２の実施例と異なることは、複数の区画それぞれから個別にカメラ２によって第１の作物情報を得ることである。このようにすることで、第２の実施例のように、一度に撮影した１枚の圃場の第１の作物情報を複数に分割するよりも、単位面積あたりのカメラ２の画素数が増加することにより、区画ごとの第１の作物情報の量が増加する。したがって、補正換算式を求めるときの説明変数の量が増加することになるので、補正換算式の精度が向上する。前記補正換算式は、分割した複数の区画から少なくとも２区画、好ましくは第１の作物情報の最大値と最小値を示した区画を選択して補正換算式を求め、求めた前記補正換算式をＲＯＭ２８に記憶することなどは前記した第２の実施例と説明が重複するので省略する。ここでの補正換算式は、カメラ２で撮影した全区画の第１の作物情報を説明変数とし、測定装置３０で得られた前記全区画の第２の作物情報を目的変数として、重回帰分析などを行うことで得られる回帰式でもよく、線形又は非線形に関係なく利用できることは第２の実施例と同様である。
【００４６】
この後、カメラ２で測定した第１の作物情報である全ての窒素含有率は、データ処理装置２０により、ＲＯＭ２８に記憶した補正換算式に基づいて補正されるので、より測定精度の向上した値として使用することができる。したがって、従来、測定装置３０だけによって圃場の複数箇所の葉身窒素含有率を求めていた方法と比較して、撮影という簡便な方法によって、より手早く栄養診断を行うことができる。なお、測定装置３０での第２の作物情報である窒素含有率の測定は、圃場１の稲葉全てに対して行う必要はなく、圃場１の一定面積の稲葉を測定すればよい。
【００４７】
この第３の実施例における第１の作物情報が、栄養診断を行う目標作物に対するカメラ２の位置によって異なることは明らかである。なお、ここでの圃場１とは、「畔」で区切られた１枚の圃場であってもよいし、その１枚の圃場よりも小さい面積であってもよい。補正換算式を定めるにあたり、カメラ２によって得られた第１の作物情報の情報源と、測定装置３０によって得られた第２の作物情報の情報源とが、同じ圃場の同じ区画であることが重要である。加えて、第３の実施例における区画は、一度の撮影によって上記１枚の圃場の作物情報を１区画として捉えること、又は一度の撮影によって得られ、かつ、上記１枚の圃場よりも小さい面積の作物情報を１区画として捉えること、などはいずれも自由であり、補正換算式を定めるに当たって収集する第１の作物情報及び第２の作物情報の情報源が同一であることが重要である。
【００４８】
以上のことから、カメラ２による測定は、基準板３を用いることで気象による誤差を補正し、測定装置３０の測定値を利用することで、測定方位や植栽密度による誤差を補正することができる。また、測定装置３０で測定した測定値は、測定方位や植栽密度に関係なく得られた値であることから、前記測定値を利用して補正したカメラ２による測定値は、従来のカメラ２とデータ処理だけによる、いわゆるリモートセンシングに比べて外的要因に左右されないものとなる。
【００４９】
上記第１乃至第３の実施例のカメラ２による第１の作物情報の測定において、カメラ２によって得られた受光信号の全てが第１の作物情報のものとは限らない。つまり、カメラ２の画素ごとに受光信号を検証すると、ほとんどが第１の作物情報となるが、圃場１を見下ろす状態で第１の作物情報を得るので、植栽密度によっては土壌を撮影している可能性がある。したがって、本発明では、第１の作物情報の反射光を受光した画素と第１の作物情報以外の反射光を受光した画素とを分別し、第１の作物情報の反射光を受光した画素の受光信号のみを第１の作物情報として取り入れることとした。
【００５０】
図１０は、波長に対する土壌及び作物葉の反射率の変化を示した図である。波長７５０ｎｍ〜１３００ｎｍにおいて、土壌の反射率と作物葉の反射率とを比較すると、２０％程度の差が生じることが判明している。したがって、数式２によって得られる反射率が、例えば４０％以上の値を示せば作物葉の反射光の受光信号とし、４０％未満の値を示せば作物葉以外の反射光の受光信号として分別し、反射率が４０％以上の値を示した受光信号だけを、カメラ２による第１の作物情報として扱うようにした。例えば、複数の画素の受光信号を得て、図１１（ａ）のように１画素単位で表示した場合に、斜め格子で表した画素は反射率４０％以上、斜線で表した画素が反射率４０％未満と計算されたとすれば、図１１（ｂ）で示すように、反射率４０％未満の斜線で表した画素の受光信号を除去して、反射率４０％以上の斜め格子で表した画素の受光信号を、第１の作物情報とする。
【００５１】
数式１における、基準反射光量Ｙの値を、基準板３の反射光量を測定することで得ると説明してきたが、基準反射光量Ｙの値を照度計によって求めることも可能である。図１２に、簡略にした照度計９３を示す。近赤外域から可視光域の分光特性を有する光電変換部（シリコンセンサー）９４を備え、光電変換部９４に入射する自然光を、選択する複数の狭帯域フィルタ９６をステッピングモータ９７によって回転するフィルタホイール９５の円周部に備えている。このフィルタホイール９５を回転させて複数のフィルタ９６を切り換えるようにしてある。光電変換部９４の受光面側（図面上部）には遮蔽板の開口部９８を備え、その上部に拡散反射板で形成された拡散ドーム９９が光電変換部９４を中心として配置してある。光電変換部９４とステッピングモータ９７は制御部１００に連絡してあり、制御部１００は、ステッピングモータ９７を回転させてフィルタ９６を切り換え、光電変換部９４の信号を出力する。フィルタ９６の種類は、カメラ２のフィルタ５と同種類のものを備えている。制御部１００はデータ処理装置２０（図３）のＩ／Ｏポート２５に接続して制御される。フィルタ９６には光を遮蔽するフィルタを備えておくことで、フィルタ９６の切り換えで零点補正が可能となる。
【００５２】
データ処理装置２０からの信号で、照度計９３の制御部１００はフィルタ９６を目的のフィルタ９６に切り換えて、このとき拡散ドーム９９から拡散反射して入射する自然光の光量をフィルタ９６を介して検出し、この光電変換部９４で検出した信号をデータ処理装置２０へ送信する。データ処理装置２０では、照度計９３で得られた光量を基準反射光量Ｙとして数式２に代入することで、作物から得られた反射光量を反射率に演算することができる。照度計９３を使用する場合、検量線（第１の作物関係式）は、照度計９３の測定値を基準反射光量Ｙとした反射率に基づいて求めることになる。
【００５３】
以上の第１、第２及び第３の実施例は、稲の生育時期の１つである幼穂形成期といった特定時期に測定することが可能である。この方法は、品種別、地域別（又は圃場別）の補正が行えるようにすると、より効果的である。つまり、品種別、地域別に補正値又は補正換算式をＲＯＭ２８に記憶しておき、都度、読み出して使用する。また、実施例でのカメラ２の解像度は２４万画素程度であり、この解像度によって一度の撮影で圃場１０アールの第１の作物情報を得るとすれば、１平方メートル当たりの画素数は２４０画素となる。この程度の解像度が確保できるのであれば、カメラ２で撮影する手段は、地上における撮影のほか、例えば、衛星による撮影情報を利用することも可能である。加えて、気球、ラジコン飛行装置（飛行機、ヘリ）又は有人飛行機にカメラを搭載して撮影情報を得ることも可能である。
【００５４】
このようにして得られた圃場の第１及び第２の作物情報が窒素含有率である場合は、窒素含有率により、今後の施肥量を決定することができる。すなわち、従来から稲作においては、例えば幼穂形成期や減数分裂期といった特定の生育時期における最適な窒素含有率が、品種別や地域別に細かく研究されて求められており、本発明により第１の作物情報を補正した第３の作物情報が窒素含有率であれば、前記従来の研究で決定されている窒素含有率（基準値）と比較することができる。なお、このことは葉色値においても同様である。なぜなら、葉色値と葉身窒素含有率とは高い相関関係があり、両者は互いに似通った変化を示すので、葉色値によっても本発明は実現可能である。また、第１、第２及び第３の実施例により説明した方法は、窒素含有率、葉色値以外にも、作物の草丈、乾物量、窒素吸収量にも適用可能であるし、稲以外の作物に適用できる。
【００５５】
次に、本発明の自動施肥への応用について説明する。図１３に示すものは自動施肥装置７０であり、肥料タンク７１と、その下部にモータ７２によって回転するスクリュー７３とを備え、タンク７１の側部には、圃場作物の葉身窒素含有率を測定するためのカメラ７４と、基準反射光量を求める照度計９３とが設けてある。タンク７１を支持する脚部７６を設けるとともに、該脚部７６にはタンク７１を走行可能にするためのローラ７７を設け、該ローラ７７の回転軸７８にはモータ８３の駆動力を受動するプーリ７９が設けられている。モータ７２とスクリュー７３とにはベルト８０が、また、モータ８３とプーリ７９とにはベルト８１が、それぞれ巻回してある。そして、カメラ７４とモータ７２とは制御装置８２に接続してある。これらの電源にはバッテリー等の蓄電池を使用してもよいし、交流電源をケーブルで接続してもよい。図１４は圃場９０の平面図であり、この圃場９０には、自動施肥装置７０が走行するレール９１が適宜敷設してあり、ローラ７７がレール９１に沿って走行することにより、自動施肥装置７０によって圃場９０に施肥することができる。
【００５６】
上記自動施肥における動作を、データ処理装置２０の概略ブロック図である図３を参照して説明する。制御装置７６はデータ処理装置２０と同じ構成でよく、ＲＯＭ２８内には、第１の作物情報を得るために必要な前記数式１、数式２、及び数式５（第１の作物関係式）と、第３の作物情報を得るために、少なくとも２区画の第１及び第２の作物情報の相関によって決定された補正換算式（図８）と、生育の特定時期（施肥時期）における品種別の基準窒素含有率と当該窒素含有率（第３の作物情報）との差異に基づく施肥量の演算式とが記憶してある。
【００５７】
自動施肥装置７０の動作を開始すると、モータ８３が駆動してプーリ７９を回転させて一定速度でレール９１に沿って走行を開始する。走行が開始されるとともに、データ処理装置２０は照度計９３から基準反射光量を得る。さらに、カメラ７４によって、視界中の圃場９０を撮影し、作物の反射光量を測定する。このように、照度計９３の基準反射光量と圃場９０の作物の反射光量とが得られれば、これらの反射光量をＲＯＭ２８に記憶されている数式２に適用することにより、圃場９０の作物の反射率を計算できる。計算した反射率と、ＲＯＭ２８に記憶されている数式５（第１の作物関係式）によって第１の作物情報である窒素含有率が計算される。第１の作物情報の窒素含有率が演算されると、前記窒 素含有率とＲＯＭ２８に記憶されている補正換算式とによって第３の作物情報である窒素含有率が計算される。
【００５８】
このようにして得られた第３の作物情報である前記窒素含有率は、ＲＯＭ２８に記憶された、特定時期の窒素曲線（基準値）を用いて、基準の窒素含有率と比較し、その差異を求める。ここにおける比較は、生育過程の特定時期、例えば測定した時期が幼穂形成期であれば、幼穂形成期における基準値と比較するということである。つまり、この測定に先だって、測定時期を制御装置８２に入力しておくことが必要である。換言すれば、特定時期（施肥時期）においてこの自動施肥装置７０を使用するということでもある。そして、特定時期の基準値と前記特定時期に測定して求める窒素含有率との差異は、あらかじめ前記差異に基づいて決定される施肥量に換算され、この施肥量に基づいてモータ７２の回転数を決定し、モータ７２を駆動させる。当然のことながら、モータ７２の回転数を増加すると施肥量は増加し、回転数を減少させると施肥量は減少する。
【００５９】
自動施肥装置７０は、圃場９０に敷設したレール９１上を走行すると説明したが、図１５で示すように、従来からある耕作機械７５の後方に自動施肥装置７０を取り付け、先端部にカメラ７４と照度計９３を取り付けて使用することもできる。このようにすると、圃場が定型（四角）の形状でなくても、走行直前の作物情報に応じて施肥が完了する。現在でも施肥は、葉色観察や測定機器による葉身窒素含有率の測定値を、経験に基づく基準値と比較することで、経験的に施肥量を決定しており、施肥が機械化されたとしても、結果的に圃場全体へ平均的に施肥を行うのが普通であるが、本発明によれば施肥量を自動的に演算でき、しかも、圃場の部分部分に対応した施肥が可能となる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明では、自然光による反射光を用いた作物の栄養診断方法において、圃場内に生育する作物をカメラで撮影し、撮影した画像データから前記作物の作物情報を求める際に、作物の葉に光を直接照射して前記作物の作物情報を求めることができる測定器で、圃場内の作物の複数枚の葉を一枚ずつ測定し、その測定値を用いて、測定方位・風による葉の揺らぎ・植栽密度の違いなどによる測定誤差を補正し、また、反射率が一定の基準板の自然光による反射光量を測定し、その測定値を用いて、気象による測定誤差を補正した。上記２つの補正を行うことで、従来のいわゆるリモートセンシングに比べて、精度の高い栄養診断を行うことが可能となった。
【００６１】
また、カメラによって圃場を撮影し、自然光による作物の反射光を受光した際に、受光した全ての受光信号が作物の反射光とは限らず、例えば圃場の土壌など作物以外の反射光を受光していることも有り得る。このようなことから、本発明では、栄養診断を行う作物の反射光を受光したカメラの撮像素子である画素を、画素ごとに判別し、前記作物の反射光を受光した画素の受光信号だけを、作物の作物情報として処理することで、測定誤差の原因となる不必要な情報を除去した精度の高い栄養診断を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】作物葉の反射光を測定するために圃場に設置したカメラと基準板の配置図である。
【図２】作物葉の反射光を測定するカメラの機能を表す概略ブロック図である。
【図３】データ処理装置の概略ブロック図である。
【図４】圃場から得られる反射光を複数区画に分割して示した窒素含有率である。
【図５】葉身窒素含有率測定装置の主要部の一部を破断した側面図である。
【図６】葉身窒素含有率測定装置の概略制御ブロック図である。
【図７】葉身窒素含有率測定装置の操作を示す一部拡大図である。
【図８】葉身窒素含有率測定装置と撮影による窒素含有率の関係図である。
【図９】本発明の補正による値を複数区画で示した図である。
【図１０】作物葉と土壌の波長に対する反射率曲線である。
【図１１】カメラにより得られた作物葉と土壌の受光データを表す図である。
【図１２】入射光を測定する照度計を簡略に示した側断面図である。
【図１３】自動施肥装置を示した側面図である。
【図１４】自動施肥装置を圃場で利用するときの圃場平面図である。
【図１５】本発明を実施するための装置を設置した耕作機械の側面図である。
【符号の説明】
１ 圃場
２ カメラ
３ 基準板
４ エリアセンサー
５ 狭帯域フィルタ
６ フィルタホイール
７ 集光レンズ
８ 制御回路
９ ステッピングモータ
１０ 操作スイッチ
２０ データ処理装置
２１ Ａ／Ｄ変換器
２２ フレームメモリ
２３ モニタ
２４ 画像処理ボード
２５ Ｉ／Ｏポート
２６ ＣＰＵ
２７ Ｉ／Ｆボート
２８ ＲＯＭ
２９ ＲＡＭ
３０ 葉身窒素含有率測定装置
３１ 本体
３２ 光源部
３３ 光量検出装置
３４ ＬＥＤ
３５ ＬＥＤ
３６ 狭帯域フィルタ
３７ 狭帯域フィルタ
３８ 拡散反射板
３９ ブロック
４０ 反射光路
４１ 放射側
４２ 拡散透過板
４３ 測定葉
４４ 光量検出装置
４５ 腕
４６ 軸
４７ コイルバネ
４８ マイクロスイッチ
５０ アナログボード
５１ 発光装置
５２ Ｉ／Ｏボード
５３ ＣＰＵボード
５４ 液晶表示器ＬＣＤ
５５ 入力部
５６ 接続ポート
５７ 電源ボード
５８ プリンタ
５９ Ｉ／Ｆボード
６０ ＲＯＭ
６１ ＲＡＭ
７０ 自動施肥装置
７１ 肥料タンク
７２ モータ
７３ スクリュー
７４ カメラ
７５ 耕作機械
７６ 脚部
７７ ローラ
７８ 回転軸
７９ プーリ
８０ ベルト
８１ ベルト
８２ 制御装置
８３ モータ
９０ 圃場
９１ レール
９３ 照度計
９４ 光電変換部
９５ フィルタホイール
９６ 狭帯域フィルタ
９７ ステッピングモータ
９８ 開口部
９９ 拡散ドーム
１００ 制御部

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