JP2004191243A - 自動撮影システム - Google Patents
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Abstract
【課題】植物などの被写体の三次元形状を精密に測定することができる、自動撮影システムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明にかかるシステムは、植物（特にシロイヌナズナ）などの被写体の全体形状を測定するために、レーザー撮影機能やデジタル撮影機能を有する撮影部２００を上下等に稼動できる装置（撮影部移動機構３００）と、植物が揺れないように設定されたスピードでゆっくり回転等させる装置（植物支持部移動機構６００）を組み合わせ、コンピュータ（植物自動撮影制御装置１００）の制御により撮影部２００および／または植物支持体の回転および／または上下稼動等を制御することで植物の三次元形状を多方面から自動測定するシステムである。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明にかかるシステムは、植物（特にシロイヌナズナ）などの被写体の全体形状を測定するために、レーザー撮影機能やデジタル撮影機能を有する撮影部２００を上下等に稼動できる装置（撮影部移動機構３００）と、植物が揺れないように設定されたスピードでゆっくり回転等させる装置（植物支持部移動機構６００）を組み合わせ、コンピュータ（植物自動撮影制御装置１００）の制御により撮影部２００および／または植物支持体の回転および／または上下稼動等を制御することで植物の三次元形状を多方面から自動測定するシステムである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動撮影システムに関し、特に、植物の三次元形状を精密に測定することができる植物自動撮影システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、植物のデジタル画像を撮影しこれをもとに三次元形状を作成し、植物の形状を分析するものが存在する。例えば、２次元画像からキャベツの３次元モデルを作成し、葉などのサイズを推定するものが存在する（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、被写体についてレーザー光により三次元形状を測定し、カラー画像をマッピングする技術も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２１０６４６号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｋａｎｕｍａ，Ｋ．Ｇａｎｎｏ，Ｓ．Ｈａｙａｓｈｉ，Ｏ．Ｓａｋｕｅ ”Ｌｅａｆ Ａｒｅａ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｓｔｅｒｅｏ Ｖｉｓｉｏｎ”、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ｒｄ ＩＦＡＣ／ＣＩＧＲ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ． １７０−１７５， １９９８．
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ある種の植物（特にシロイヌナズナ、イネ、コムギ）はその形状に凹面が多く、従来技術では全体形状を正確に測定することが困難であるという問題点を有していた。
以下、この問題点の内容について、一層具体的に説明する。
【０００６】
まず、非特許文献１では、２次元画像から植物の３次元モデルを作成し、サイズを推定するため測定誤差が大きく、本文献の報告によると２次元画像から推定した場合の誤差は１７％であった。
【０００７】
また、特許文献１等に開示されたレーザー光を用いる方式を用いたとしても、対象物を多方面から撮影する必要があるが、複数の撮影機で多方面から測定する装置の作成には、レーザー撮影機は高価であるためコストがかさみ実用的ではない。一方、撮影機を固定し、対象物を回転させて多方面から測定しようとしても、シロイヌナズナのような植物は茎が細くわずかな振動で動いてしまうため困難である。このような中で、従来は植物の全体像を自動的に撮影する装置が存在しなかった。
【０００８】
また、多方面から測定した三次元形状データから、植物の全体形状を画像処理技術を用いて合成する必要があるが、これを正確かつ自動的に行うアルゴリズムは従来技術には存在しなかった。
【０００９】
また、一般に３次元計測装置において使用されるレーザー光の波長は植物が反応する赤色光であるため、対象植物によっては従来のレーザー光を用いることができなかった。
【００１０】
このように、従来のシステム等は数々の問題点を有しており、その結果、システムの利用者および管理者のいずれにとっても、利便性が悪く、また、利用効率が悪いものであった。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、植物の三次元形状を精密に測定することができる、植物自動撮影システムを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、請求項１に記載の植物自動撮影システムは、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、上記撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に上記植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、上記植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御して、上記撮影部および／または上記植物支持部を移動させ、上記植物の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このシステムによれば、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性（例えば、明るさの変化や位相情報など）を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、植物の形状を効率的かつ正確に測定することができるようになる。
【００１４】
また、このシステムにより、各部の移動をゆっくりと行うように制御することにより、シロイヌナズナなどの植物を揺らさずに多方向から三次元形状を測定できるようになる。
【００１５】
また、請求項２に記載の植物自動撮影システムは、請求項１に記載の植物自動撮影システムにおいて、上記植物の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから上記植物の部分を抽出して植物データを作成する画像データ処理部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
このシステムによれば、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成するので、植物部分を効率的かつ正確に測定することができるようになる。
【００１７】
また、請求項３に記載の植物自動撮影システムは、請求項２に記載の植物自動撮影システムにおいて、上記植物データに死角による欠損部分があるか否かを判定する欠損判定部をさらに備え、上記制御部は、上記欠損判定部により欠損部分があると判定された場合には、上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御して、上記撮影部および／または上記植物支持部を移動させ、上記欠損部分を撮影するような方位からの上記レンジデータおよび／または上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御することを特徴とする。
【００１８】
このシステムによれば、欠損部分があると判定された場合には、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよび／またはカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、より正確に植物の形状の測定ができるようになる。
【００１９】
また、請求項４に記載の植物自動撮影システムは、請求項１から３のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００２０】
このシステムによれば、レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に設定することで植物の光受容体による吸収を軽減させ、生理反応を伴わずに撮影することができるようになる。
【００２１】
また、請求項５に記載の植物自動撮影システムは、請求項１から４のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記制御部は、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で上記撮影部および／または上記植物支持部を回転移動させるように上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御することを特徴とする。
【００２２】
このシステムによれば、制御部は、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で撮影部および／または植物支持部を回転移動させるように撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御するので、重複部分を含むように回転角を４５度以下（好ましくは３０度以下）で回転させて三次元形状データのスナップショットを測定し、少なくとも２つ以上のスナップショットで重複する領域のみを残すことにより、全体形状を得ることができるアルゴリズムを考案することができ、シロイヌナズナ等の植物の全体形状を計測するのに有効な方法を実現することができる。
【００２３】
また、請求項６に記載の植物自動撮影システムは、請求項１から５のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記植物に対して光線を照射する光源部と、上記３次元形状計測部により上記植物の形状の上記３次元座標を上記レーザー光を用いて計測しているときには上記光源部による光線の照射を行わず、また上記カラー画像撮影部により上記植物の上記２次元カラー画像を撮影しているときには上記光源部による光線の照射を行うように上記光源部を制御する光源部制御部とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２４】
このシステムによれば、植物に対して光線を照射する光源部と、３次元形状計測部により植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しているときには光源部による光線の照射を行わず、またカラー画像撮影部により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部による光線の照射を行うように光源部を制御する光源部制御部とをさらに備えたので、照明の自動制御を実現することができるようになる。
【００２５】
また、請求項７に記載の植物自動撮影システムは、請求項２から６のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記画像データ処理部は、セグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成することを特徴とする。
【００２６】
これは、植物データの生成を一層具体的に説明するものである。このシステムによれば、画像データ処理部は、「ヒストグラム法」や「パターンベクトル分類法」等のセグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成するので、効率的に植物データを生成することができるようになる。
【００２７】
また、本発明は、自動撮影システムに関するものであり、請求項８に記載の自動撮影システムは、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、上記撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、上記移動機構を制御して上記撮影部を被写体に対して相対移動させ、上記被写体の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
このシステムによれば、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、移動機構を制御して撮影部を被写体に対して相対移動させ、被写体の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御する制御部とを備えたので、被写体の形状を効率的かつ正確に測定することができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる自動撮影システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
[本発明の概要]
以下、本発明の概要について説明し、その後、本発明の構成および処理等について詳細に説明する。図１は本発明の基本原理を示す原理構成図である。本発明の植物自動撮影システム（以下、「本システム」という。）は、図１に示すように、植物自動撮影制御装置１００、撮影部２００、撮影部移動機構３００、光源部４００、光源部移動機構５００、植物支持部移動機構６００等を含んで構成される。
【００３１】
本発明は、概略的に、以下の基本的特徴を有する。すなわち、本発明は、植物（特にシロイヌナズナ）の全体形状を測定するために、レーザー撮影機能やデジタル撮影機能を有する撮影部２００を上下等に稼動できる装置（撮影部移動機構３００）と、植物が揺れないように設定されたスピードでゆっくり回転等させる装置（植物支持部移動機構６００）を組み合わせ、コンピュータ（植物自動撮影制御装置１００）の制御により撮影部２００および／または植物支持体の回転および／または上下稼動等を制御することで植物の三次元形状を多方面から自動測定するシステムである。
【００３２】
本システムにより、各部の移動をゆっくりと行うように制御することにより、シロイヌナズナなどの植物を揺らさずに多方向から三次元形状を測定できるようになる。
【００３３】
ここで、図２は、天頂角方向に撮影アングルを５段階で移動させる場合の概念図であり、図３は、水平角方向に撮影アングルを８段階で移動させる場合の概念図である。
【００３４】
また、三次元形状データから植物の全体形状を合成する方法として、図２および図３に示すように、重複部分を含むように回転角を４５度以下（好ましくは３０度以下）で回転させて三次元形状データのスナップショットを測定し、少なくとも２つ以上のスナップショットで重複する領域のみを残すことにより、全体形状を得ることができるアルゴリズムを考案し、シロイヌナズナ等の植物の全体形状を計測するのに有効な方法を実現している。
【００３５】
また、植物自動撮影制御装置１００により照射されるレーザー光の波長をシロイヌナズナのレセプターが反応しやすい６６０ｎｍ付近ではなく、６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に設定することで植物の光受容体による吸収を軽減させ、生理反応を伴わずに撮影することができるようになる。
【００３６】
さらに、植物に対して光線を照射する光源部４００と、光源部４００を上下等に稼動できる装置（光源部移動機構５００）を植物自動撮影制御装置１００が制御することにより、照明の自動調節ができるようになる。
【００３７】
［システム構成］
次に、本システムを構成する各部（植物支持部、撮影部２００、撮影部移動機構３００、光源部４００、光源部移動機構５００、植物支持部移動機構６００、植物自動撮影制御装置１００）の詳細について順に説明する。
【００３８】
［植物支持部］
まず、本発明が適用される植物支持部の構成について図１４〜図１７を参照して説明する。図１４は、植物支持部の構成の一例を示す図であり、図１５は、図１４に示す植物支持部を用いた植物の育成方法の一例を示す概念図であり、図１６は、植物支持部の別の構成を示す図であり、図１７は、図１６に示す植物支持部を用いた植物の育成方法を示す概念図である。
【００３９】
植物支持部は、図１４に示すように、植物を支持するための筐体（例えば、ポット、セルなど）であり、内部に培養土等が充填され、また、灌水用の吸水口を側面または底面に備えて構成されている。また、図１６に示すように、植物支持部の内部に吸水性や抗菌性等を上げるためにロックウールなどを充填してもよい。
【００４０】
また、植物支持部は、撮影の便宜のため、図示のごとく上部が鋭角に成型されていることが好ましい。
【００４１】
また、図１５および図１７に示すように、植物支持部を各種の栄養素等を含む水溶液中に浸すことにより、底面または側面の吸水口より内部に潅水され、植物を育成することができる。
【００４２】
［撮影部２００］
次に、本発明が適用される撮影部２００の構成について図１８を参照して説明する。図１８は、撮影部２００の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。撮影部２００は、概略的に、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状測定部２０２、および、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部２０４を含んで構成される。
【００４３】
ここで、３次元形状測定部２０２は、例えば、イメージエンコーダ方式（コード化スリット光法）により、スリットレーザー光の角度を変えながら植物に照射し、その明るさの変化からレーザーの当たった瞬間角度を検出し、その角度からＺ方向の距離を求めてもよい。
【００４４】
また、カラー画像撮影部２０４は、例えば、カラーＣＣＤセンサを用いて２次元カラー画像を撮影してもよい。
【００４５】
ここで、撮影部２００は、例えば、浜野エンジニアリング（会社名）の３次元曲面形状計測装置「ＶＯＸＥＬＡＮ ＨＥＷ−５０ＨＳ」（登録商標）などの市販製品を用いてもよい。
【００４６】
［撮影部移動機構３００］
次に、本発明が適用される撮影部移動機構３００の構成について以下に説明する。撮影部移動機構３００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、撮影部２００を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる機能を有する。
【００４７】
［光源部４００］
次に、本発明が適用される光源部４００の構成について以下に説明する。光源部４００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、植物に対して光線を照射する機能を有する。
【００４８】
［光源部移動機構５００］
次に、本発明が適用される光源部移動機構５００の構成について以下に説明する。光源部移動機構５００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、光源部４００を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる機能を有する。
【００４９】
［植物支持部移動機構６００］
次に、本発明が適用される植物支持部移動機構６００の構成について以下に説明する。植物支持部移動機構６００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、植物支持部を上下移動および／または回転移動させる機能を有する。ここで、光源部移動機構５００による植物支持部の移動は、植物が揺れないようなゆっくりした速度で移動させる必要がある。
【００５０】
［植物自動撮影制御装置１００］
図４は、本発明が適用される植物自動撮影制御装置１００の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。植物自動撮影制御装置１００は、概略的に、撮影部２００、撮影部移動機構３００、光源部４００、光源部移動機構５００および植物支持部移動機構６００等に、既知のネットワーク手段を介して通信可能に接続して構成されている。
【００５１】
図４において植物自動撮影制御装置１００は、概略的に、植物自動撮影制御装置１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等の制御部１０２、通信回線等に接続されるルータ等の通信装置（図示せず）に接続される通信制御インターフェース部１０４、入力装置１１２や出力装置１１４に接続される入出力制御インターフェース部１０８、および、各種のデータベースやテーブルなどを格納する記憶部１０６を備えて構成されており、これら各部は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００５２】
記憶部１０６に格納される各種のデータベースやテーブルなど（レンジデータファイル１０６ａ〜植物データファイル１０６ｄ）は、固定ディスク装置等のストレージ手段であり、各種処理に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。
【００５３】
これら記憶部１０６の各構成要素のうち、レンジデータファイル１０６ａは、３次元形状測定部２０２により測定された植物の形状の３次元座標を示すレンジデータに関する情報等を格納したファイルである。
【００５４】
また、カラーデータファイル１０６ｂは、カラー画像撮影部２０４により撮影された植物の２次元カラー画像であるカラーデータに関する情報等を格納するファイルである。
【００５５】
また、ポリゴンデータファイル１０６ｃは、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータから作成されたポリゴンデータに関する情報等を格納するファイルである。
【００５６】
また、植物データファイル１０６ｄは、ポリゴンデータから植物の部分を抽出して作成した植物データに関する情報等を格納するファイルである。
【００５７】
また、図４において、通信制御インターフェース部１０４は、植物自動撮影制御装置１００と他の構成要素との間における通信制御を行う。すなわち、通信制御インターフェース部１０４は、他の装置等と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。
【００５８】
また、図４において、入出力制御インターフェース部１０８は、入力装置１１２や出力装置１１４の制御を行う。ここで、出力装置１１４としては、モニタ（家庭用テレビを含む）の他、スピーカを用いることができる（なお、以下においては出力装置１１４をモニタとして記載する場合がある）。また、入力装置１１２としては、キーボード、マウス、および、マイク等を用いることができる。また、モニタも、マウスと協働してポインティングデバイス機能を実現する。
【００５９】
また、図４において、制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラム、各種の処理手順等を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラム等により、種々の処理を実行するための情報処理を行う。制御部１０２は、機能概念的に、撮影部制御部１０２ａ、撮影部移動機構制御部１０２ｂ、光源部制御部１０２ｃ、光源部移動機構制御部１０２ｄ、植物支持部移動機構制御部１０２ｅ、画像データ処理部１０２ｆ、および、欠損判定部１０２ｇを備えて構成されている。
【００６０】
このうち、撮影部制御部１０２ａは、撮影部２００を制御する撮影部制御手段である。
【００６１】
また、撮影部移動機構制御部１０２ｂは、撮影部移動機構３００を制御する撮影部制御機構制御手段である。
【００６２】
また、光源部制御部１０２ｃは、光源部４００を制御する光源部制御手段である。
【００６３】
また、光源部移動機構制御部１０２ｄは、光源部移動機構５００を制御する光源部移動機構制御手段である。
【００６４】
また、植物支持部移動機構制御部１０２ｅは、植物支持部移動機構６００を制御する植物支持部移動機構制御手段である。
【００６５】
また、画像データ処理部１０２ｆは、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する画像データ処理手段である。ここで、図５は、画像データ処理部１０２ｆの構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、画像データ処理部１０２ｆは、ノイズ除去部１０２ｈ、ポリゴンデータ作成部１０２ｉ、植物データ抽出部１０２ｊ、位置合わせ部１０２ｋ、合成部１０２ｍ等を含んで構成される。
【００６６】
図５において、ノイズ除去部１０２ｈは、各３次元座標データについてノイズ除去処理を行うノイズ除去手段である。
【００６７】
また、ポリゴンデータ作成部１０２ｉは、レンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成するポリゴンデータ作成手段である。
【００６８】
また、植物データ抽出部１０２ｊは、作成されたポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する植物データ抽出部である。
【００６９】
また、位置合わせ部１０２ｋは、撮影方向の異なる複数のレンジデータについて位置合わせを実行する位置合わせ手段である。
【００７０】
また、合成部１０２ｍは、位置合わせの終わった複数のレンジデータについて合成する合成手段である。
【００７１】
再び図４に戻り、欠損判定部１０２ｇは、植物体データに死角による欠損部分があるか否かを判定する欠損判定手段である。
【００７２】
そして、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を移動させ、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する機能を有する。
【００７３】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、欠損判定部１０２ｇにより欠損部分があると判定された場合には、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する機能を有する。
【００７４】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下（好ましくは３０度以下）の回転角で撮影部２００および／または植物支持部を回転移動させるように撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御する機能を有する。
【００７５】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、３次元形状測定部２０２により植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しているときには光源部４００による光線の照射を行わず、またカラー画像撮影部２０４により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部４００による光線の照射を行うように制御する機能を有する。
【００７６】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、３次元形状測定部２０２により照射される、レーザー光の波長を６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に制御する機能を有する。
【００７７】
なお、これら各部によって行なわれる処理の詳細については、後述する。
【００７８】
[システムの処理]
次に、このように構成された本実施の形態における本システムの処理の一例について、以下に図６〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００７９】
[メイン処理]
まず、本システムにより実行されるメイン処理の詳細について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態における本システムのメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、本システムは、複数のアングル（多方位）から植物の自動撮影を行う（ステップＳＡ−１）。ここで、図１３は、本システムにより３つのアングルで植物の自動撮影を行う場合の一例を示すタイムチャートである。
【００８１】
図１３に示すように、まず、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を第１アングルの位置に移動する（ステップＳＣ−１）。
【００８２】
すなわち、制御部１０２は、撮影部移動機構制御部１０２ｂの処理により、撮影部移動機構３００を制御して撮影部２００を第１アングルに移動、および／または、植物支持部移動機構制御部１０２ｅの処理により、植物支持部移動機構６００を制御して植物支持部を第１アングルの位置に移動する。
【００８３】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、撮影部制御部１０２ａの処理により、第１アングルから植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しレンジデータを取得するように撮影部２００を制御する（ステップＳＣ−２）。
【００８４】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、カラー画像撮影部２０４により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部４００による光線の照射を行うように制御する（ステップＳＣ−４）。
【００８５】
すなわち、制御部１０２は、光源部移動機構制御部１０２ｄの処理により、光源部移動機構５００を制御して光源部４００を所定の位置に移動した後、光源部制御部１０２ｃの処理により、光源部４００に対して光線の照射を行うように制御する。なお、制御部１０２は、次の第２アングルの移動（ステップＳＣ−５）が完了するまで、光源部４００に対して光線の照射を行うように制御してもよい。
【００８６】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、カラー画像撮影部２０４が植物の２次元カラー画像を第１アングルから撮影するように制御する（ステップＳＣ−４）。
【００８７】
すなわち、制御部１０２は、撮影部制御部１０２ａの処理により、第１アングルから植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する。
【００８８】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、同様の処理を行うことにより、第２アングルの自動撮影（ステップＳＣ−５〜ステップＳＣ−８）を行い、それに続いて、第３アングルの自動撮影（ステップＳＣ−８〜ステップＳＣ−１２）を行う。
【００８９】
これにて、植物の自動撮影処理の説明を終了する。
【００９０】
再び図６に戻り、植物自動撮影制御装置１００は、画像データ処理部１０２ｆの処理により、図７を用いて後述する植物自動モデリング処理を実行することにより、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する（ステップＳＡ−２）。
【００９１】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、欠損判定部１０２ｇの処理により、ステップＳＡ−２により生成された植物体データに死角による欠損部分があるか否かを判定する（ステップＳＡ−３）。
【００９２】
ここで、ステップＳＡ−３において欠損判定部１０２ｇにより欠損部分があると判定された場合には、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を所定の位置に移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する。
【００９３】
一方、ステップＳＡ−３において欠損判定部１０２ｇにより欠損部分がないと判定された場合には、処理を終了する。
【００９４】
これにて、メイン処理が終了する。
【００９５】
[画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理]
次に、画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理の詳細について図７〜図１２を参照して説明する。図７は、本実施形態における本システムの画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理の一例を示すフローチャートである。
【００９６】
（１）ノイズ除去
まず、画像データ処理部１０２ｆは、ノイズ除去部１０２ｈの処理により、各３次元座標データについてノイズ除去処理を行う（ステップＳＢ−１）。
【００９７】
ここで、３次元形状測定部２０２の出力データは、画素の並びが２次元濃淡画像と同じであるため、（ｘ、ｙ）座標を等間隔に目盛り、各格子にＺ値（奥行き＝距離データ）をいれることにより、従来の２次元画像処理アルゴリズムを活用することができる。
【００９８】
以下に、２次元画像処理アルゴリズムのノイズ除去アルゴリズムのうち、メジアンフィルタを用いる場合を一例に説明する。
【００９９】
メジアンフィルタは、注目点と近傍点の中央値をその注目点の値に置き換えるフィルタである。
【０１００】
ここで、図８は、注目点とその周囲の８つの近傍点を説明するための概念図である。特に、メジアンフィルタは、所謂「ごましおノイズ」を効率的に除去する２次元画像処理アルゴリズムである。
【０１０１】
また、図９は、メジアンフィルタによるノイズ除去処理の具体例を示す図である。図９において左列の各図がオリジナルの画像（ノイズが多い）を示しており、また右列の各図が対応するメジアンフィルタをかけた画像を示している。図９に示すように、３次元ポリゴンデータ（最下段の図）に直したときに、最もノイズが削減されている様子が見られる。
【０１０２】
（２）Ｚ値レンジデータからポリゴンデータの作成。
次に、画像データ処理部１０２ｆは、ポリゴンデータ作成部１０２ｉの処理により、レンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成する（ステップＳＢ−２）。
【０１０３】
ここで、図１０は、レーザー３次元形状計測装置の場合に共通のポリゴン作成方法の一例を示す概念図である。３次元形状測定部２０２から出力されたＺ値画像データ（レンジデータ）は、ＸとＹは等間隔に並んでいるので、この点を上下左右と斜めに結んだ場合にできる三角形をポリゴンとするものである（但し、四角ポリゴンを作成してもよい）。３角パッチの表面データには、表と裏ができるが、３次元形状測定部２０２の撮影方向から見る面が表になる（例えば、谷尻豊寿著「最新画像処理入門」技術評論社刊）。
【０１０４】
（３）植物部分の抽出
次に、画像データ処理部１０２ｆは、植物データ抽出部１０２ｊの処理により、ステップＳＢ−２により作成されたポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する（ステップＳＢ−３）。
【０１０５】
色情報を使って対象物体の領域を抽出したり、意味のある領域に分割する操作を一般的にセグメンテーション技術というが（例えば、松山ら編 「コンピュータビジョン、新技術コミュニケーションズ」の第５章「コンピュータビジョンにおけるカラー情報の表現と解析」の「５．カラー画像のセグメンテーション」（ｐ．６８−７１）等を参照。）、植物データ抽出部１０２ｊは既知のセグメンテーション技術を用いて植物部分を抽出する。
【０１０６】
例えば、植物部分は、ＲＧＢカラーデータにおいて緑色（Ｇ）の部分の強度が強いので、植物データ抽出部１０２ｊは、「ヒストグラム法」や「パターンベクトル分類法」等の既知のセグメンテーション・アルゴリズムを用いて、Ｇ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより、植物を抽出してもよい。
【０１０７】
ここで、図１１は、カラーセグメンテーション処理後に抽出された植物データ（２値画像）の一例を示す図であり、図１２は、カラーセグメンテーション処理前で植物の下に土の部分が入っている画像（緑色のみの輝度画像）を示す図である。
【０１０８】
（４）Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（撮影方向の異なる複数レンジデータの位置合わせ）
次に、画像データ処理部１０２ｆは、位置合わせ部１０２ｋの処理により、撮影方向の異なる複数のレンジデータについて位置合わせを実行する（ステップＳＢ−４）。
【０１０９】
ここで、ポリゴン化前の点群データを使って位置あわせをする方法として、例えば、ＩＣＰアルゴリズム（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｃｌｏｓｅｓｔ ｐｏｉｎｔｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いてもよい（例えば、Ｙａｎｇ Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ｇｅｒａｒｄ Ｍｅｄｉｏｎｉ、 ”Ｏｂｊｅｃｔ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｂｙ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒａｎｇｅ ｉｍａｇｅｓ、” Ｉｍａｇｅ ａｎｄ Ｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、 ｖｏｌ． １０、 ｎｏ． ３、 ｐｐ． １４５−−１５５、 Ａｐｒｉｌ １９９２．、および、Ｂｅｓｌ ａｎｄ Ｎ ＭｃＫａｙ． ”Ａ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３−ｄ ｓｈａｐｅｓ”． ＩＥＥＥ． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、 １４（２）：２３９−−２５６、 （Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９２）．などを参照。）。
【０１１０】
ＩＣＰアルゴリズムは、２つのレンジデータの制御点を決めて、制御点間の誤差距離を小さく（ｃｌｏｓｅｓｔ）するように、片方のレンジデータを座標変換し、これを誤差距離が小さくなるまで繰り返す（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ）ものである。また、ＩＣＰアルゴリズムでは制御点が用いられているが、指示体を用いて撮影し、指示体の間の誤差距離が小さくなるような変換を探す方法も位置合わせでは使われているため、制御部１０２は、いずれの位置合わせアルゴリズムを用いてもよい。
【０１１１】
（５）Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（位置合わせの終わった複数レンジデータの合成）
次に、画像データ処理部１０２ｆは、合成部１０２ｍの処理により、位置合わせの終わった複数のレンジデータについて合成する（ステップＳＢ−５）。
【０１１２】
合成部１０２ｍは、例えば、以下に説明する点群でマージしてポリゴンを作成する手法を用いてもよい。すなわち、合成部１０２ｍは、点群でデータをマージした後でＤｅｌａｕｎａｙ三角形分割アルゴリズムを使って三角メッシュポリゴンを作成する。
【０１１３】
なお、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形分割（非常に一般的な方法）については、
（１）ｈｔｔｐ：／／ａｉ−ｗｗｗ．ａｉｓｔ−ｎａｒａ．ａｃ．ｊｐ／ｐｅｏｐｌｅ／ｓｅｔａｌａ−ｖ／ｆａｑ．ｈｔｍｌ
（２）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｔｈｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／ａｃｃｅｓｓ／ｈｅｌｐｄｅｓｋ／ｊｈｅｌｐ／ｔｅｃｈｄｏｃ／ｍａｔｈ＿ａｎａｌ／ｃｈ＿５＿ｐ１８．ｓｈｔｍｌ＃１９３１４
（３）Ｍ． Ｓｏｕｃｙ ａｎｄ Ｄ． Ｌａｕｒｅｎｄｅａｕ．”Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｒｏｍ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒａｎｇｅ ｖｉｅｗｓ．” Ｉｎ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ （ＣＶＰＲ’９２）、 ｐａｇｅｓ ３４８−３５３、 Ｃｈａｍｐａｉｇｎ
（４）Ｉｌｌｉｎｏｉｓ、 Ｊｕｎｅ １９９２． ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｅｓｓ
などを参照することができる。
【０１１４】
また、合成部１０２ｍは、三角ポリゴンでの統合手法であるＺｉｐｐｅｒｉｎｇ法を用いてもよい（例えば、Ｇ． Ｔｕｒｋ ａｎｄ Ｍ． Ｌｅｖｏｙ．”Ｚｉｐｐｅｒｅｄ ｐｏｌｙｇｏｎａｌ ｍｅｓｈｅｓ ｆｒｏｍ ｒａｎｇｅｉｍａｇｅｓ．” Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ （ＳＩＧＧＲＡＰＨ’９４）、ｐａｇｅｓ ３１１−３１８、 Ｊｕｌｙ １９９４．を参照。）。
【０１１５】
これにて、画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理が終了する。
【０１１６】
[他の実施の形態]
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、上記特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
【０１１７】
例えば、上述した実施の形態においては、被写体として植物を用いる場合を一例に説明したが、本発明は、この場合に限定されるものではなく、他の全ての被写体（特に、凹面の多い被写体など）に適用することができる。
【０１１８】
すなわち、本発明を、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部（上述した実施形態における撮影部２００に対応する）と、撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構（上述した実施形態における撮影部移動機構３００や植物支持部移動機構６００等に対応する）と、移動機構を制御して撮影部を被写体に対して相対移動させ、被写体の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部（上述した実施形態における植物自動撮影制御装置１００の制御部１０２に対応する）を制御する制御部とを備えた自動撮影システムとして構成することができる。
【０１１９】
また、本発明は、さらに、本システムにおいて複数の植物個体を自動的に連続して撮影する機能を有する植物支持部交換機構を備えてもよい。この植物支持部交換機構は、１つの植物個体の測定終了後に別の植物個体を植物支持部に設置させる機構であり、これにより上記の撮影工程を自動的に繰り返すことが可能になる。
【０１２０】
また、本発明により、植物の遺伝子破壊株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子破壊株の破壊された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。また、本発明により、植物の遺伝子発現増幅株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子発現増幅株の増幅された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。そして、本発明により、植物の遺伝子導入株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子導入株の導入された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。さらには、本発明により、植物の遺伝子変異株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子変異株の変異された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。ここで、ポリゴンデータの形状の違いを検出する方法としては、ポリゴンデータからその特徴を反映するスカラー量を算出し、次に、当該スカラー量を統計的に検定することで違いを検出する方法を好適に用いることができる。
【０１２１】
また、上述した実施形態においては、植物自動撮影制御装置１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、植物自動撮影制御装置１００とは別筐体で構成されるクライアント端末からの要求に応じて処理を行い、その処理結果を当該クライアント端末に返却するように構成してもよい。
【０１２２】
また、実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。
【０１２３】
この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種の登録データや検索条件等のパラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１２４】
また、植物自動撮影制御装置１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。
【０１２５】
例えば、植物自動撮影制御装置１００の各部または各装置が備える処理機能、特に制御部１０２にて行なわれる各処理機能については、その全部または任意の一部を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および当該ＣＰＵにて解釈実行されるプログラムにて実現することができ、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現することも可能である。なお、プログラムは、後述する記録媒体に記録されており、必要に応じて植物自動撮影制御装置１００に機械的に読み取られる。
【０１２６】
すなわち、ＲＯＭまたはＨＤなどの記憶部１０６などには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、ＲＡＭ等にロードされることによって実行され、ＣＰＵと協働して制御部１０２を構成する。また、このコンピュータプログラムは、植物自動撮影制御装置１００に対して任意の撮影部移動機構３００を介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記録されてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。
【０１２７】
また、本発明にかかるプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等の任意の「可搬用の物理媒体」や、各種コンピュータシステムに内蔵されるＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤ等の任意の「固定用の物理媒体」、あるいは、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットに代表されるネットワークを介してプログラムを送信する場合の通信回線や搬送波のように、短期にプログラムを保持する「通信媒体」を含むものとする。
【０１２８】
また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施の形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。
【０１２９】
記憶部１０６に格納される各種のデータベース等（レンジデータファイル１０６ａ〜植物データファイル１０６ｄ）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。
【０１３０】
また、植物自動撮影制御装置１００は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理端末等の情報処理装置にプリンタやモニタやイメージスキャナ等の周辺装置を接続し、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア（プログラム、データ等を含む）を実装することにより実現してもよい。
【０１３１】
さらに、植物自動撮影制御装置１００等の分散・統合の具体的形態は明細書および図面に示すものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷等に応じた任意の単位で、機能的または物理的に分散・統合して構成することができる（例えば、グリッド・コンピューティングなど）。例えば、各データベースを独立したデータベース装置として独立に構成してもよく、また、処理の一部をＣＧＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｇａｔｅｗａｙ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて実現してもよい。
【０１３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、植物の形状を効率的かつ正確に測定することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３３】
また、本発明によれば、各部の移動をゆっくりと行うように制御することにより、シロイヌナズナなどの植物を揺らさずに多方向から三次元形状を測定できる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３４】
また、本発明によれば、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成するので、植物部分を効率的かつ正確に測定することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３５】
また、本発明によれば、欠損部分があると判定された場合には、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、より正確に植物の形状の測定ができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３６】
また、本発明によれば、レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に設定することで植物の光受容体による吸収を軽減させ、生理反応を伴わずに撮影することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３７】
また、本発明によれば、制御部は、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で撮影部および／または植物支持部を回転移動させるように撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御するので、重複部分を含むように回転角を４５度以下（好ましくは３０度以下）で回転させて三次元形状データのスナップショットを測定し、少なくとも２つ以上のスナップショットで重複する領域のみを残すことにより、全体形状を得ることができるアルゴリズムを考案することができ、シロイヌナズナ等の植物の全体形状を計測するのに有効な方法を実現することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３８】
また、本発明によれば、植物に対して光線を照射する光源部と、３次元形状計測部により植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しているときには光源部による光線の照射を行わず、またカラー画像撮影部により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部による光線の照射を行うように光源部を制御する光源部制御部とをさらに備えたので、照明の自動制御を実現することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３９】
また、本発明によれば、画像データ処理部は、「ヒストグラム法」や「パターンベクトル分類法」等のセグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成するので、効率的に植物データを生成することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１４０】
さらに、本発明によれば、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、移動機構を制御して撮影部を被写体に対して相対移動させ、被写体の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御する制御部とを備えたので、被写体の形状を効率的かつ正確に測定することができる自動撮影システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を示す原理構成図である。
【図２】天頂角方向に撮影アングルを５段階で移動させる場合の概念図である。
【図３】水平角方向に撮影アングルを８段階で移動させる場合の概念図である。
【図４】本発明が適用される植物自動撮影制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】画像データ処理部１０２ｆの構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態における本システムのメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態における本システムの画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】注目点とその周囲の８つの近傍点を説明するための概念図である。
【図９】メジアンフィルタによるノイズ除去処理の具体例を示す図である。
【図１０】レーザー３次元形状計測装置の場合に共通のポリゴン作成方法の一例を示す概念図である。
【図１１】カラーセグメンテーション処理後に抽出された植物データ（２値画像）の一例を示す図である。
【図１２】カラーセグメンテーション処理前で植物の下に土の部分が入っている画像（緑色のみの輝度画像）を示す図である。
【図１３】本システムにより３つのアングルで植物の自動撮影を行う場合の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】植物支持部の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１４に示す植物支持部を用いた植物の育成方法の一例を示す概念図である。
【図１６】植物支持部の別の構成を示す図である。
【図１７】図１６に示す植物支持部を用いた植物の育成方法を示す概念図である。
【図１８】撮影部２００の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 植物自動撮影制御装置
１０２ 制御部
１０２ａ 撮影部制御部
１０２ｂ 撮影部移動機構制御部
１０２ｃ 光源部制御部
１０２ｄ 光源部移動機構制御部
１０２ｅ 植物支持部移動機構制御部
１０２ｆ 画像データ処理部
１０２ｇ 欠損判定部
１０２ｈ ノイズ除去部
１０２ｉ ポリゴンデータ作成部
１０２ｊ 植物データ抽出部
１０２ｋ 位置合わせ部
１０２ｍ 合成部
１０４ 通信制御インターフェース部
１０６ 記憶部
１０６ａ レンジデータファイル
１０６ｂ カラーデータファイル
１０６ｃ ポリゴンデータファイル
１０６ｄ 植物データファイル
１０８ 入出力制御インターフェース部
１１２ 入力装置
１１４ 出力装置
２００ 撮影部
２０２ ３次元形状測定部
２０４ カラー画像撮影部
３００ 撮影部移動機構
４００ 光源部
５００ 光源部移動機構
６００ 植物支持部移動機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動撮影システムに関し、特に、植物の三次元形状を精密に測定することができる植物自動撮影システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、植物のデジタル画像を撮影しこれをもとに三次元形状を作成し、植物の形状を分析するものが存在する。例えば、２次元画像からキャベツの３次元モデルを作成し、葉などのサイズを推定するものが存在する（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、被写体についてレーザー光により三次元形状を測定し、カラー画像をマッピングする技術も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２１０６４６号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｋａｎｕｍａ，Ｋ．Ｇａｎｎｏ，Ｓ．Ｈａｙａｓｈｉ，Ｏ．Ｓａｋｕｅ ”Ｌｅａｆ Ａｒｅａ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｓｔｅｒｅｏ Ｖｉｓｉｏｎ”、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ｒｄ ＩＦＡＣ／ＣＩＧＲ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ． １７０−１７５， １９９８．
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ある種の植物（特にシロイヌナズナ、イネ、コムギ）はその形状に凹面が多く、従来技術では全体形状を正確に測定することが困難であるという問題点を有していた。
以下、この問題点の内容について、一層具体的に説明する。
【０００６】
まず、非特許文献１では、２次元画像から植物の３次元モデルを作成し、サイズを推定するため測定誤差が大きく、本文献の報告によると２次元画像から推定した場合の誤差は１７％であった。
【０００７】
また、特許文献１等に開示されたレーザー光を用いる方式を用いたとしても、対象物を多方面から撮影する必要があるが、複数の撮影機で多方面から測定する装置の作成には、レーザー撮影機は高価であるためコストがかさみ実用的ではない。一方、撮影機を固定し、対象物を回転させて多方面から測定しようとしても、シロイヌナズナのような植物は茎が細くわずかな振動で動いてしまうため困難である。このような中で、従来は植物の全体像を自動的に撮影する装置が存在しなかった。
【０００８】
また、多方面から測定した三次元形状データから、植物の全体形状を画像処理技術を用いて合成する必要があるが、これを正確かつ自動的に行うアルゴリズムは従来技術には存在しなかった。
【０００９】
また、一般に３次元計測装置において使用されるレーザー光の波長は植物が反応する赤色光であるため、対象植物によっては従来のレーザー光を用いることができなかった。
【００１０】
このように、従来のシステム等は数々の問題点を有しており、その結果、システムの利用者および管理者のいずれにとっても、利便性が悪く、また、利用効率が悪いものであった。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、植物の三次元形状を精密に測定することができる、植物自動撮影システムを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、請求項１に記載の植物自動撮影システムは、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、上記撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に上記植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、上記植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御して、上記撮影部および／または上記植物支持部を移動させ、上記植物の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このシステムによれば、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性（例えば、明るさの変化や位相情報など）を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、植物の形状を効率的かつ正確に測定することができるようになる。
【００１４】
また、このシステムにより、各部の移動をゆっくりと行うように制御することにより、シロイヌナズナなどの植物を揺らさずに多方向から三次元形状を測定できるようになる。
【００１５】
また、請求項２に記載の植物自動撮影システムは、請求項１に記載の植物自動撮影システムにおいて、上記植物の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから上記植物の部分を抽出して植物データを作成する画像データ処理部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
このシステムによれば、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成するので、植物部分を効率的かつ正確に測定することができるようになる。
【００１７】
また、請求項３に記載の植物自動撮影システムは、請求項２に記載の植物自動撮影システムにおいて、上記植物データに死角による欠損部分があるか否かを判定する欠損判定部をさらに備え、上記制御部は、上記欠損判定部により欠損部分があると判定された場合には、上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御して、上記撮影部および／または上記植物支持部を移動させ、上記欠損部分を撮影するような方位からの上記レンジデータおよび／または上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御することを特徴とする。
【００１８】
このシステムによれば、欠損部分があると判定された場合には、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよび／またはカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、より正確に植物の形状の測定ができるようになる。
【００１９】
また、請求項４に記載の植物自動撮影システムは、請求項１から３のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００２０】
このシステムによれば、レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に設定することで植物の光受容体による吸収を軽減させ、生理反応を伴わずに撮影することができるようになる。
【００２１】
また、請求項５に記載の植物自動撮影システムは、請求項１から４のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記制御部は、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で上記撮影部および／または上記植物支持部を回転移動させるように上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御することを特徴とする。
【００２２】
このシステムによれば、制御部は、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で撮影部および／または植物支持部を回転移動させるように撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御するので、重複部分を含むように回転角を４５度以下（好ましくは３０度以下）で回転させて三次元形状データのスナップショットを測定し、少なくとも２つ以上のスナップショットで重複する領域のみを残すことにより、全体形状を得ることができるアルゴリズムを考案することができ、シロイヌナズナ等の植物の全体形状を計測するのに有効な方法を実現することができる。
【００２３】
また、請求項６に記載の植物自動撮影システムは、請求項１から５のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記植物に対して光線を照射する光源部と、上記３次元形状計測部により上記植物の形状の上記３次元座標を上記レーザー光を用いて計測しているときには上記光源部による光線の照射を行わず、また上記カラー画像撮影部により上記植物の上記２次元カラー画像を撮影しているときには上記光源部による光線の照射を行うように上記光源部を制御する光源部制御部とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２４】
このシステムによれば、植物に対して光線を照射する光源部と、３次元形状計測部により植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しているときには光源部による光線の照射を行わず、またカラー画像撮影部により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部による光線の照射を行うように光源部を制御する光源部制御部とをさらに備えたので、照明の自動制御を実現することができるようになる。
【００２５】
また、請求項７に記載の植物自動撮影システムは、請求項２から６のいずれか一つに記載の植物自動撮影システムにおいて、上記画像データ処理部は、セグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成することを特徴とする。
【００２６】
これは、植物データの生成を一層具体的に説明するものである。このシステムによれば、画像データ処理部は、「ヒストグラム法」や「パターンベクトル分類法」等のセグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成するので、効率的に植物データを生成することができるようになる。
【００２７】
また、本発明は、自動撮影システムに関するものであり、請求項８に記載の自動撮影システムは、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、上記撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、上記移動機構を制御して上記撮影部を被写体に対して相対移動させ、上記被写体の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
このシステムによれば、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、移動機構を制御して撮影部を被写体に対して相対移動させ、被写体の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御する制御部とを備えたので、被写体の形状を効率的かつ正確に測定することができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる自動撮影システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
[本発明の概要]
以下、本発明の概要について説明し、その後、本発明の構成および処理等について詳細に説明する。図１は本発明の基本原理を示す原理構成図である。本発明の植物自動撮影システム（以下、「本システム」という。）は、図１に示すように、植物自動撮影制御装置１００、撮影部２００、撮影部移動機構３００、光源部４００、光源部移動機構５００、植物支持部移動機構６００等を含んで構成される。
【００３１】
本発明は、概略的に、以下の基本的特徴を有する。すなわち、本発明は、植物（特にシロイヌナズナ）の全体形状を測定するために、レーザー撮影機能やデジタル撮影機能を有する撮影部２００を上下等に稼動できる装置（撮影部移動機構３００）と、植物が揺れないように設定されたスピードでゆっくり回転等させる装置（植物支持部移動機構６００）を組み合わせ、コンピュータ（植物自動撮影制御装置１００）の制御により撮影部２００および／または植物支持体の回転および／または上下稼動等を制御することで植物の三次元形状を多方面から自動測定するシステムである。
【００３２】
本システムにより、各部の移動をゆっくりと行うように制御することにより、シロイヌナズナなどの植物を揺らさずに多方向から三次元形状を測定できるようになる。
【００３３】
ここで、図２は、天頂角方向に撮影アングルを５段階で移動させる場合の概念図であり、図３は、水平角方向に撮影アングルを８段階で移動させる場合の概念図である。
【００３４】
また、三次元形状データから植物の全体形状を合成する方法として、図２および図３に示すように、重複部分を含むように回転角を４５度以下（好ましくは３０度以下）で回転させて三次元形状データのスナップショットを測定し、少なくとも２つ以上のスナップショットで重複する領域のみを残すことにより、全体形状を得ることができるアルゴリズムを考案し、シロイヌナズナ等の植物の全体形状を計測するのに有効な方法を実現している。
【００３５】
また、植物自動撮影制御装置１００により照射されるレーザー光の波長をシロイヌナズナのレセプターが反応しやすい６６０ｎｍ付近ではなく、６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に設定することで植物の光受容体による吸収を軽減させ、生理反応を伴わずに撮影することができるようになる。
【００３６】
さらに、植物に対して光線を照射する光源部４００と、光源部４００を上下等に稼動できる装置（光源部移動機構５００）を植物自動撮影制御装置１００が制御することにより、照明の自動調節ができるようになる。
【００３７】
［システム構成］
次に、本システムを構成する各部（植物支持部、撮影部２００、撮影部移動機構３００、光源部４００、光源部移動機構５００、植物支持部移動機構６００、植物自動撮影制御装置１００）の詳細について順に説明する。
【００３８】
［植物支持部］
まず、本発明が適用される植物支持部の構成について図１４〜図１７を参照して説明する。図１４は、植物支持部の構成の一例を示す図であり、図１５は、図１４に示す植物支持部を用いた植物の育成方法の一例を示す概念図であり、図１６は、植物支持部の別の構成を示す図であり、図１７は、図１６に示す植物支持部を用いた植物の育成方法を示す概念図である。
【００３９】
植物支持部は、図１４に示すように、植物を支持するための筐体（例えば、ポット、セルなど）であり、内部に培養土等が充填され、また、灌水用の吸水口を側面または底面に備えて構成されている。また、図１６に示すように、植物支持部の内部に吸水性や抗菌性等を上げるためにロックウールなどを充填してもよい。
【００４０】
また、植物支持部は、撮影の便宜のため、図示のごとく上部が鋭角に成型されていることが好ましい。
【００４１】
また、図１５および図１７に示すように、植物支持部を各種の栄養素等を含む水溶液中に浸すことにより、底面または側面の吸水口より内部に潅水され、植物を育成することができる。
【００４２】
［撮影部２００］
次に、本発明が適用される撮影部２００の構成について図１８を参照して説明する。図１８は、撮影部２００の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。撮影部２００は、概略的に、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状測定部２０２、および、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部２０４を含んで構成される。
【００４３】
ここで、３次元形状測定部２０２は、例えば、イメージエンコーダ方式（コード化スリット光法）により、スリットレーザー光の角度を変えながら植物に照射し、その明るさの変化からレーザーの当たった瞬間角度を検出し、その角度からＺ方向の距離を求めてもよい。
【００４４】
また、カラー画像撮影部２０４は、例えば、カラーＣＣＤセンサを用いて２次元カラー画像を撮影してもよい。
【００４５】
ここで、撮影部２００は、例えば、浜野エンジニアリング（会社名）の３次元曲面形状計測装置「ＶＯＸＥＬＡＮ ＨＥＷ−５０ＨＳ」（登録商標）などの市販製品を用いてもよい。
【００４６】
［撮影部移動機構３００］
次に、本発明が適用される撮影部移動機構３００の構成について以下に説明する。撮影部移動機構３００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、撮影部２００を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる機能を有する。
【００４７】
［光源部４００］
次に、本発明が適用される光源部４００の構成について以下に説明する。光源部４００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、植物に対して光線を照射する機能を有する。
【００４８】
［光源部移動機構５００］
次に、本発明が適用される光源部移動機構５００の構成について以下に説明する。光源部移動機構５００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、光源部４００を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる機能を有する。
【００４９】
［植物支持部移動機構６００］
次に、本発明が適用される植物支持部移動機構６００の構成について以下に説明する。植物支持部移動機構６００は、植物自動撮影制御装置１００の制御下で、植物支持部を上下移動および／または回転移動させる機能を有する。ここで、光源部移動機構５００による植物支持部の移動は、植物が揺れないようなゆっくりした速度で移動させる必要がある。
【００５０】
［植物自動撮影制御装置１００］
図４は、本発明が適用される植物自動撮影制御装置１００の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。植物自動撮影制御装置１００は、概略的に、撮影部２００、撮影部移動機構３００、光源部４００、光源部移動機構５００および植物支持部移動機構６００等に、既知のネットワーク手段を介して通信可能に接続して構成されている。
【００５１】
図４において植物自動撮影制御装置１００は、概略的に、植物自動撮影制御装置１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等の制御部１０２、通信回線等に接続されるルータ等の通信装置（図示せず）に接続される通信制御インターフェース部１０４、入力装置１１２や出力装置１１４に接続される入出力制御インターフェース部１０８、および、各種のデータベースやテーブルなどを格納する記憶部１０６を備えて構成されており、これら各部は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００５２】
記憶部１０６に格納される各種のデータベースやテーブルなど（レンジデータファイル１０６ａ〜植物データファイル１０６ｄ）は、固定ディスク装置等のストレージ手段であり、各種処理に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。
【００５３】
これら記憶部１０６の各構成要素のうち、レンジデータファイル１０６ａは、３次元形状測定部２０２により測定された植物の形状の３次元座標を示すレンジデータに関する情報等を格納したファイルである。
【００５４】
また、カラーデータファイル１０６ｂは、カラー画像撮影部２０４により撮影された植物の２次元カラー画像であるカラーデータに関する情報等を格納するファイルである。
【００５５】
また、ポリゴンデータファイル１０６ｃは、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータから作成されたポリゴンデータに関する情報等を格納するファイルである。
【００５６】
また、植物データファイル１０６ｄは、ポリゴンデータから植物の部分を抽出して作成した植物データに関する情報等を格納するファイルである。
【００５７】
また、図４において、通信制御インターフェース部１０４は、植物自動撮影制御装置１００と他の構成要素との間における通信制御を行う。すなわち、通信制御インターフェース部１０４は、他の装置等と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。
【００５８】
また、図４において、入出力制御インターフェース部１０８は、入力装置１１２や出力装置１１４の制御を行う。ここで、出力装置１１４としては、モニタ（家庭用テレビを含む）の他、スピーカを用いることができる（なお、以下においては出力装置１１４をモニタとして記載する場合がある）。また、入力装置１１２としては、キーボード、マウス、および、マイク等を用いることができる。また、モニタも、マウスと協働してポインティングデバイス機能を実現する。
【００５９】
また、図４において、制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラム、各種の処理手順等を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラム等により、種々の処理を実行するための情報処理を行う。制御部１０２は、機能概念的に、撮影部制御部１０２ａ、撮影部移動機構制御部１０２ｂ、光源部制御部１０２ｃ、光源部移動機構制御部１０２ｄ、植物支持部移動機構制御部１０２ｅ、画像データ処理部１０２ｆ、および、欠損判定部１０２ｇを備えて構成されている。
【００６０】
このうち、撮影部制御部１０２ａは、撮影部２００を制御する撮影部制御手段である。
【００６１】
また、撮影部移動機構制御部１０２ｂは、撮影部移動機構３００を制御する撮影部制御機構制御手段である。
【００６２】
また、光源部制御部１０２ｃは、光源部４００を制御する光源部制御手段である。
【００６３】
また、光源部移動機構制御部１０２ｄは、光源部移動機構５００を制御する光源部移動機構制御手段である。
【００６４】
また、植物支持部移動機構制御部１０２ｅは、植物支持部移動機構６００を制御する植物支持部移動機構制御手段である。
【００６５】
また、画像データ処理部１０２ｆは、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する画像データ処理手段である。ここで、図５は、画像データ処理部１０２ｆの構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、画像データ処理部１０２ｆは、ノイズ除去部１０２ｈ、ポリゴンデータ作成部１０２ｉ、植物データ抽出部１０２ｊ、位置合わせ部１０２ｋ、合成部１０２ｍ等を含んで構成される。
【００６６】
図５において、ノイズ除去部１０２ｈは、各３次元座標データについてノイズ除去処理を行うノイズ除去手段である。
【００６７】
また、ポリゴンデータ作成部１０２ｉは、レンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成するポリゴンデータ作成手段である。
【００６８】
また、植物データ抽出部１０２ｊは、作成されたポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する植物データ抽出部である。
【００６９】
また、位置合わせ部１０２ｋは、撮影方向の異なる複数のレンジデータについて位置合わせを実行する位置合わせ手段である。
【００７０】
また、合成部１０２ｍは、位置合わせの終わった複数のレンジデータについて合成する合成手段である。
【００７１】
再び図４に戻り、欠損判定部１０２ｇは、植物体データに死角による欠損部分があるか否かを判定する欠損判定手段である。
【００７２】
そして、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を移動させ、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する機能を有する。
【００７３】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、欠損判定部１０２ｇにより欠損部分があると判定された場合には、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する機能を有する。
【００７４】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下（好ましくは３０度以下）の回転角で撮影部２００および／または植物支持部を回転移動させるように撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御する機能を有する。
【００７５】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、３次元形状測定部２０２により植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しているときには光源部４００による光線の照射を行わず、またカラー画像撮影部２０４により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部４００による光線の照射を行うように制御する機能を有する。
【００７６】
また、制御部１０２は、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、３次元形状測定部２０２により照射される、レーザー光の波長を６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に制御する機能を有する。
【００７７】
なお、これら各部によって行なわれる処理の詳細については、後述する。
【００７８】
[システムの処理]
次に、このように構成された本実施の形態における本システムの処理の一例について、以下に図６〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００７９】
[メイン処理]
まず、本システムにより実行されるメイン処理の詳細について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態における本システムのメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、本システムは、複数のアングル（多方位）から植物の自動撮影を行う（ステップＳＡ−１）。ここで、図１３は、本システムにより３つのアングルで植物の自動撮影を行う場合の一例を示すタイムチャートである。
【００８１】
図１３に示すように、まず、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、各部の制御を同時的または順次的に司ることにより、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を第１アングルの位置に移動する（ステップＳＣ−１）。
【００８２】
すなわち、制御部１０２は、撮影部移動機構制御部１０２ｂの処理により、撮影部移動機構３００を制御して撮影部２００を第１アングルに移動、および／または、植物支持部移動機構制御部１０２ｅの処理により、植物支持部移動機構６００を制御して植物支持部を第１アングルの位置に移動する。
【００８３】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、撮影部制御部１０２ａの処理により、第１アングルから植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しレンジデータを取得するように撮影部２００を制御する（ステップＳＣ−２）。
【００８４】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、カラー画像撮影部２０４により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部４００による光線の照射を行うように制御する（ステップＳＣ−４）。
【００８５】
すなわち、制御部１０２は、光源部移動機構制御部１０２ｄの処理により、光源部移動機構５００を制御して光源部４００を所定の位置に移動した後、光源部制御部１０２ｃの処理により、光源部４００に対して光線の照射を行うように制御する。なお、制御部１０２は、次の第２アングルの移動（ステップＳＣ−５）が完了するまで、光源部４００に対して光線の照射を行うように制御してもよい。
【００８６】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、カラー画像撮影部２０４が植物の２次元カラー画像を第１アングルから撮影するように制御する（ステップＳＣ−４）。
【００８７】
すなわち、制御部１０２は、撮影部制御部１０２ａの処理により、第１アングルから植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する。
【００８８】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、同様の処理を行うことにより、第２アングルの自動撮影（ステップＳＣ−５〜ステップＳＣ−８）を行い、それに続いて、第３アングルの自動撮影（ステップＳＣ−８〜ステップＳＣ−１２）を行う。
【００８９】
これにて、植物の自動撮影処理の説明を終了する。
【００９０】
再び図６に戻り、植物自動撮影制御装置１００は、画像データ処理部１０２ｆの処理により、図７を用いて後述する植物自動モデリング処理を実行することにより、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する（ステップＳＡ−２）。
【００９１】
そして、植物自動撮影制御装置１００は、欠損判定部１０２ｇの処理により、ステップＳＡ−２により生成された植物体データに死角による欠損部分があるか否かを判定する（ステップＳＡ−３）。
【００９２】
ここで、ステップＳＡ−３において欠損判定部１０２ｇにより欠損部分があると判定された場合には、植物自動撮影制御装置１００は、制御部１０２の処理により、撮影部移動機構３００および／または植物支持部移動機構６００を制御して、撮影部２００および／または植物支持部を所定の位置に移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部２００を制御する。
【００９３】
一方、ステップＳＡ−３において欠損判定部１０２ｇにより欠損部分がないと判定された場合には、処理を終了する。
【００９４】
これにて、メイン処理が終了する。
【００９５】
[画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理]
次に、画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理の詳細について図７〜図１２を参照して説明する。図７は、本実施形態における本システムの画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理の一例を示すフローチャートである。
【００９６】
（１）ノイズ除去
まず、画像データ処理部１０２ｆは、ノイズ除去部１０２ｈの処理により、各３次元座標データについてノイズ除去処理を行う（ステップＳＢ−１）。
【００９７】
ここで、３次元形状測定部２０２の出力データは、画素の並びが２次元濃淡画像と同じであるため、（ｘ、ｙ）座標を等間隔に目盛り、各格子にＺ値（奥行き＝距離データ）をいれることにより、従来の２次元画像処理アルゴリズムを活用することができる。
【００９８】
以下に、２次元画像処理アルゴリズムのノイズ除去アルゴリズムのうち、メジアンフィルタを用いる場合を一例に説明する。
【００９９】
メジアンフィルタは、注目点と近傍点の中央値をその注目点の値に置き換えるフィルタである。
【０１００】
ここで、図８は、注目点とその周囲の８つの近傍点を説明するための概念図である。特に、メジアンフィルタは、所謂「ごましおノイズ」を効率的に除去する２次元画像処理アルゴリズムである。
【０１０１】
また、図９は、メジアンフィルタによるノイズ除去処理の具体例を示す図である。図９において左列の各図がオリジナルの画像（ノイズが多い）を示しており、また右列の各図が対応するメジアンフィルタをかけた画像を示している。図９に示すように、３次元ポリゴンデータ（最下段の図）に直したときに、最もノイズが削減されている様子が見られる。
【０１０２】
（２）Ｚ値レンジデータからポリゴンデータの作成。
次に、画像データ処理部１０２ｆは、ポリゴンデータ作成部１０２ｉの処理により、レンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成する（ステップＳＢ−２）。
【０１０３】
ここで、図１０は、レーザー３次元形状計測装置の場合に共通のポリゴン作成方法の一例を示す概念図である。３次元形状測定部２０２から出力されたＺ値画像データ（レンジデータ）は、ＸとＹは等間隔に並んでいるので、この点を上下左右と斜めに結んだ場合にできる三角形をポリゴンとするものである（但し、四角ポリゴンを作成してもよい）。３角パッチの表面データには、表と裏ができるが、３次元形状測定部２０２の撮影方向から見る面が表になる（例えば、谷尻豊寿著「最新画像処理入門」技術評論社刊）。
【０１０４】
（３）植物部分の抽出
次に、画像データ処理部１０２ｆは、植物データ抽出部１０２ｊの処理により、ステップＳＢ−２により作成されたポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成する（ステップＳＢ−３）。
【０１０５】
色情報を使って対象物体の領域を抽出したり、意味のある領域に分割する操作を一般的にセグメンテーション技術というが（例えば、松山ら編 「コンピュータビジョン、新技術コミュニケーションズ」の第５章「コンピュータビジョンにおけるカラー情報の表現と解析」の「５．カラー画像のセグメンテーション」（ｐ．６８−７１）等を参照。）、植物データ抽出部１０２ｊは既知のセグメンテーション技術を用いて植物部分を抽出する。
【０１０６】
例えば、植物部分は、ＲＧＢカラーデータにおいて緑色（Ｇ）の部分の強度が強いので、植物データ抽出部１０２ｊは、「ヒストグラム法」や「パターンベクトル分類法」等の既知のセグメンテーション・アルゴリズムを用いて、Ｇ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより、植物を抽出してもよい。
【０１０７】
ここで、図１１は、カラーセグメンテーション処理後に抽出された植物データ（２値画像）の一例を示す図であり、図１２は、カラーセグメンテーション処理前で植物の下に土の部分が入っている画像（緑色のみの輝度画像）を示す図である。
【０１０８】
（４）Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（撮影方向の異なる複数レンジデータの位置合わせ）
次に、画像データ処理部１０２ｆは、位置合わせ部１０２ｋの処理により、撮影方向の異なる複数のレンジデータについて位置合わせを実行する（ステップＳＢ−４）。
【０１０９】
ここで、ポリゴン化前の点群データを使って位置あわせをする方法として、例えば、ＩＣＰアルゴリズム（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｃｌｏｓｅｓｔ ｐｏｉｎｔｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いてもよい（例えば、Ｙａｎｇ Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ｇｅｒａｒｄ Ｍｅｄｉｏｎｉ、 ”Ｏｂｊｅｃｔ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｂｙ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒａｎｇｅ ｉｍａｇｅｓ、” Ｉｍａｇｅ ａｎｄ Ｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、 ｖｏｌ． １０、 ｎｏ． ３、 ｐｐ． １４５−−１５５、 Ａｐｒｉｌ １９９２．、および、Ｂｅｓｌ ａｎｄ Ｎ ＭｃＫａｙ． ”Ａ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３−ｄ ｓｈａｐｅｓ”． ＩＥＥＥ． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、 １４（２）：２３９−−２５６、 （Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９２）．などを参照。）。
【０１１０】
ＩＣＰアルゴリズムは、２つのレンジデータの制御点を決めて、制御点間の誤差距離を小さく（ｃｌｏｓｅｓｔ）するように、片方のレンジデータを座標変換し、これを誤差距離が小さくなるまで繰り返す（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ）ものである。また、ＩＣＰアルゴリズムでは制御点が用いられているが、指示体を用いて撮影し、指示体の間の誤差距離が小さくなるような変換を探す方法も位置合わせでは使われているため、制御部１０２は、いずれの位置合わせアルゴリズムを用いてもよい。
【０１１１】
（５）Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（位置合わせの終わった複数レンジデータの合成）
次に、画像データ処理部１０２ｆは、合成部１０２ｍの処理により、位置合わせの終わった複数のレンジデータについて合成する（ステップＳＢ−５）。
【０１１２】
合成部１０２ｍは、例えば、以下に説明する点群でマージしてポリゴンを作成する手法を用いてもよい。すなわち、合成部１０２ｍは、点群でデータをマージした後でＤｅｌａｕｎａｙ三角形分割アルゴリズムを使って三角メッシュポリゴンを作成する。
【０１１３】
なお、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形分割（非常に一般的な方法）については、
（１）ｈｔｔｐ：／／ａｉ−ｗｗｗ．ａｉｓｔ−ｎａｒａ．ａｃ．ｊｐ／ｐｅｏｐｌｅ／ｓｅｔａｌａ−ｖ／ｆａｑ．ｈｔｍｌ
（２）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｔｈｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／ａｃｃｅｓｓ／ｈｅｌｐｄｅｓｋ／ｊｈｅｌｐ／ｔｅｃｈｄｏｃ／ｍａｔｈ＿ａｎａｌ／ｃｈ＿５＿ｐ１８．ｓｈｔｍｌ＃１９３１４
（３）Ｍ． Ｓｏｕｃｙ ａｎｄ Ｄ． Ｌａｕｒｅｎｄｅａｕ．”Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｆｒｏｍ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒａｎｇｅ ｖｉｅｗｓ．” Ｉｎ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ （ＣＶＰＲ’９２）、 ｐａｇｅｓ ３４８−３５３、 Ｃｈａｍｐａｉｇｎ
（４）Ｉｌｌｉｎｏｉｓ、 Ｊｕｎｅ １９９２． ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｅｓｓ
などを参照することができる。
【０１１４】
また、合成部１０２ｍは、三角ポリゴンでの統合手法であるＺｉｐｐｅｒｉｎｇ法を用いてもよい（例えば、Ｇ． Ｔｕｒｋ ａｎｄ Ｍ． Ｌｅｖｏｙ．”Ｚｉｐｐｅｒｅｄ ｐｏｌｙｇｏｎａｌ ｍｅｓｈｅｓ ｆｒｏｍ ｒａｎｇｅｉｍａｇｅｓ．” Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ （ＳＩＧＧＲＡＰＨ’９４）、ｐａｇｅｓ ３１１−３１８、 Ｊｕｌｙ １９９４．を参照。）。
【０１１５】
これにて、画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理が終了する。
【０１１６】
[他の実施の形態]
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、上記特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
【０１１７】
例えば、上述した実施の形態においては、被写体として植物を用いる場合を一例に説明したが、本発明は、この場合に限定されるものではなく、他の全ての被写体（特に、凹面の多い被写体など）に適用することができる。
【０１１８】
すなわち、本発明を、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部（上述した実施形態における撮影部２００に対応する）と、撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構（上述した実施形態における撮影部移動機構３００や植物支持部移動機構６００等に対応する）と、移動機構を制御して撮影部を被写体に対して相対移動させ、被写体の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部（上述した実施形態における植物自動撮影制御装置１００の制御部１０２に対応する）を制御する制御部とを備えた自動撮影システムとして構成することができる。
【０１１９】
また、本発明は、さらに、本システムにおいて複数の植物個体を自動的に連続して撮影する機能を有する植物支持部交換機構を備えてもよい。この植物支持部交換機構は、１つの植物個体の測定終了後に別の植物個体を植物支持部に設置させる機構であり、これにより上記の撮影工程を自動的に繰り返すことが可能になる。
【０１２０】
また、本発明により、植物の遺伝子破壊株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子破壊株の破壊された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。また、本発明により、植物の遺伝子発現増幅株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子発現増幅株の増幅された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。そして、本発明により、植物の遺伝子導入株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子導入株の導入された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。さらには、本発明により、植物の遺伝子変異株の三次元ポリゴンデータと野生株の三次元ポリゴンデータを作成し、次に、これらポリゴンデータの形状の違いを検出することで、上記遺伝子変異株の変異された遺伝子機能を検出する方法およびシステムを提供することができる。ここで、ポリゴンデータの形状の違いを検出する方法としては、ポリゴンデータからその特徴を反映するスカラー量を算出し、次に、当該スカラー量を統計的に検定することで違いを検出する方法を好適に用いることができる。
【０１２１】
また、上述した実施形態においては、植物自動撮影制御装置１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、植物自動撮影制御装置１００とは別筐体で構成されるクライアント端末からの要求に応じて処理を行い、その処理結果を当該クライアント端末に返却するように構成してもよい。
【０１２２】
また、実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。
【０１２３】
この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種の登録データや検索条件等のパラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１２４】
また、植物自動撮影制御装置１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。
【０１２５】
例えば、植物自動撮影制御装置１００の各部または各装置が備える処理機能、特に制御部１０２にて行なわれる各処理機能については、その全部または任意の一部を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および当該ＣＰＵにて解釈実行されるプログラムにて実現することができ、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現することも可能である。なお、プログラムは、後述する記録媒体に記録されており、必要に応じて植物自動撮影制御装置１００に機械的に読み取られる。
【０１２６】
すなわち、ＲＯＭまたはＨＤなどの記憶部１０６などには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、ＲＡＭ等にロードされることによって実行され、ＣＰＵと協働して制御部１０２を構成する。また、このコンピュータプログラムは、植物自動撮影制御装置１００に対して任意の撮影部移動機構３００を介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記録されてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。
【０１２７】
また、本発明にかかるプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等の任意の「可搬用の物理媒体」や、各種コンピュータシステムに内蔵されるＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤ等の任意の「固定用の物理媒体」、あるいは、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットに代表されるネットワークを介してプログラムを送信する場合の通信回線や搬送波のように、短期にプログラムを保持する「通信媒体」を含むものとする。
【０１２８】
また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施の形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。
【０１２９】
記憶部１０６に格納される各種のデータベース等（レンジデータファイル１０６ａ〜植物データファイル１０６ｄ）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベースやウェブページ用ファイル等を格納する。
【０１３０】
また、植物自動撮影制御装置１００は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理端末等の情報処理装置にプリンタやモニタやイメージスキャナ等の周辺装置を接続し、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア（プログラム、データ等を含む）を実装することにより実現してもよい。
【０１３１】
さらに、植物自動撮影制御装置１００等の分散・統合の具体的形態は明細書および図面に示すものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷等に応じた任意の単位で、機能的または物理的に分散・統合して構成することができる（例えば、グリッド・コンピューティングなど）。例えば、各データベースを独立したデータベース装置として独立に構成してもよく、また、処理の一部をＣＧＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｇａｔｅｗａｙ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて実現してもよい。
【０１３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、植物の形状を効率的かつ正確に測定することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３３】
また、本発明によれば、各部の移動をゆっくりと行うように制御することにより、シロイヌナズナなどの植物を揺らさずに多方向から三次元形状を測定できる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３４】
また、本発明によれば、植物の多方位からのレンジデータおよびカラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから植物の部分を抽出して植物データを作成するので、植物部分を効率的かつ正確に測定することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３５】
また、本発明によれば、欠損部分があると判定された場合には、撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御して、撮影部および／または植物支持部を移動させ、欠損部分を撮影するような方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御するので、より正確に植物の形状の測定ができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３６】
また、本発明によれば、レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上（好ましくは６９０ｎｍ以上）に設定することで植物の光受容体による吸収を軽減させ、生理反応を伴わずに撮影することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３７】
また、本発明によれば、制御部は、各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で撮影部および／または植物支持部を回転移動させるように撮影部移動機構および／または植物支持部移動機構を制御するので、重複部分を含むように回転角を４５度以下（好ましくは３０度以下）で回転させて三次元形状データのスナップショットを測定し、少なくとも２つ以上のスナップショットで重複する領域のみを残すことにより、全体形状を得ることができるアルゴリズムを考案することができ、シロイヌナズナ等の植物の全体形状を計測するのに有効な方法を実現することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３８】
また、本発明によれば、植物に対して光線を照射する光源部と、３次元形状計測部により植物の形状の３次元座標をレーザー光を用いて計測しているときには光源部による光線の照射を行わず、またカラー画像撮影部により植物の２次元カラー画像を撮影しているときには光源部による光線の照射を行うように光源部を制御する光源部制御部とをさらに備えたので、照明の自動制御を実現することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１３９】
また、本発明によれば、画像データ処理部は、「ヒストグラム法」や「パターンベクトル分類法」等のセグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成するので、効率的に植物データを生成することができる植物自動撮影システムを提供することができる。
【０１４０】
さらに、本発明によれば、被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、移動機構を制御して撮影部を被写体に対して相対移動させ、被写体の多方位からのレンジデータおよびカラーデータを取得するように撮影部を制御する制御部とを備えたので、被写体の形状を効率的かつ正確に測定することができる自動撮影システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を示す原理構成図である。
【図２】天頂角方向に撮影アングルを５段階で移動させる場合の概念図である。
【図３】水平角方向に撮影アングルを８段階で移動させる場合の概念図である。
【図４】本発明が適用される植物自動撮影制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】画像データ処理部１０２ｆの構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態における本システムのメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態における本システムの画像データ処理部１０２ｆによる植物自動モデリング処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】注目点とその周囲の８つの近傍点を説明するための概念図である。
【図９】メジアンフィルタによるノイズ除去処理の具体例を示す図である。
【図１０】レーザー３次元形状計測装置の場合に共通のポリゴン作成方法の一例を示す概念図である。
【図１１】カラーセグメンテーション処理後に抽出された植物データ（２値画像）の一例を示す図である。
【図１２】カラーセグメンテーション処理前で植物の下に土の部分が入っている画像（緑色のみの輝度画像）を示す図である。
【図１３】本システムにより３つのアングルで植物の自動撮影を行う場合の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】植物支持部の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１４に示す植物支持部を用いた植物の育成方法の一例を示す概念図である。
【図１６】植物支持部の別の構成を示す図である。
【図１７】図１６に示す植物支持部を用いた植物の育成方法を示す概念図である。
【図１８】撮影部２００の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 植物自動撮影制御装置
１０２ 制御部
１０２ａ 撮影部制御部
１０２ｂ 撮影部移動機構制御部
１０２ｃ 光源部制御部
１０２ｄ 光源部移動機構制御部
１０２ｅ 植物支持部移動機構制御部
１０２ｆ 画像データ処理部
１０２ｇ 欠損判定部
１０２ｈ ノイズ除去部
１０２ｉ ポリゴンデータ作成部
１０２ｊ 植物データ抽出部
１０２ｋ 位置合わせ部
１０２ｍ 合成部
１０４ 通信制御インターフェース部
１０６ 記憶部
１０６ａ レンジデータファイル
１０６ｂ カラーデータファイル
１０６ｃ ポリゴンデータファイル
１０６ｄ 植物データファイル
１０８ 入出力制御インターフェース部
１１２ 入力装置
１１４ 出力装置
２００ 撮影部
２０２ ３次元形状測定部
２０４ カラー画像撮影部
３００ 撮影部移動機構
４００ 光源部
５００ 光源部移動機構
６００ 植物支持部移動機構
Claims (8)
- 植物支持部により支持された被写体である植物にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該植物の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該植物の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、
上記撮影部を天頂角方向および／または水平角方向に上記植物を中心として同心円状に移動させる撮影部移動機構、または、上記植物支持部を上下移動および／または回転移動させる植物支持部移動機構、のうち少なくとも一つの移動機構と、
上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御して、上記撮影部および／または上記植物支持部を移動させ、上記植物の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする植物自動撮影システム。 - 上記植物の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータからポリゴンデータを作成し、当該ポリゴンデータから上記植物の部分を抽出して植物データを作成する画像データ処理部、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の植物自動撮影システム。 - 上記植物データに死角による欠損部分があるか否かを判定する欠損判定部、をさらに備え、
上記制御部は、上記欠損判定部により欠損部分があると判定された場合には、上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御して、上記撮影部および／または上記植物支持部を移動させ、上記欠損部分を撮影するような方位からの上記レンジデータおよび／または上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御すること、
を特徴とする請求項２に記載の植物自動撮影システム。 - 上記レーザー光の波長は、６８０ｎｍ以上であること、
を特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の植物自動撮影システム。 - 上記制御部は、
各画像がそれぞれ重複部分を含むように４５度以下の回転角で上記撮影部および／または上記植物支持部を回転移動させるように上記撮影部移動機構および／または上記植物支持部移動機構を制御すること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の植物自動撮影システム。 - 上記植物に対して光線を照射する光源部と、
上記３次元形状計測部により上記植物の形状の上記３次元座標を上記レーザー光を用いて計測しているときには上記光源部による光線の照射を行わず、また上記カラー画像撮影部により上記植物の上記２次元カラー画像を撮影しているときには上記光源部による光線の照射を行うように上記光源部を制御する光源部制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の植物自動撮影システム。 - 上記画像データ処理部は、
セグメンテーション技術を用いてＧ強度の強いポリゴン部分を抜き出すことにより植物部分を抽出して植物データを生成すること、
を特徴とする請求項２から６のいずれか一つに記載の植物自動撮影システム。 - 被写体にレーザー光を照射しその反射光の特性を計測することにより当該被写体の形状の３次元座標を示すレンジデータを取得する３次元形状計測部、および、当該被写体の２次元カラー画像を撮影しカラーデータを取得するカラー画像撮影部を含む撮影部と、
上記撮影部を被写体に対して相対移動させる移動機構と、
上記移動機構を制御して上記撮影部を被写体に対して相対移動させ、上記被写体の多方位からの上記レンジデータおよび上記カラーデータを取得するように上記撮影部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする自動撮影システム。
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