JP2012196167A - Plant species identification method - Google Patents

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靖雄 長沼
Katsuji Ko
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: in a conventional optical remote sensing measurement, it is not easy to specify a plant species of a plant of a measurement region, and it is difficult even by a method using the Normalized Differential Vegetation Index (NDVI), for example.SOLUTION: A spectrum intensity graph of image pixels wherein a target plant species is present is obtained by hyper spectrum image photography in one season, and a plurality of (e.g. four) indexes are acquired by arithmetic processing of a plurality of (e.g. five) values each indicating the local maximum or the local minimum by use of them appearing in a specific wavelength band in common in each plant species in the graph. A DB of a plant species specification index group thereof is generated, furthermore, a plant species specification index group in a different season of an unknown plant is also obtained, and a DB thereof is generated. The plant species specification index group of the one season of the unknown plant is obtained, and is compared with the plant species specification index group inside the DB. With the according plant species specification index group, the plant species is specified, and when there is no found plant species specification index group, the plant species specification index group in another different season and the DB in the same season are compared to specify the plant species.

Description

本発明は、リモートセンシングを用いた植生状況調査における、とくに植物種を特定・識別する方法に関する。   The present invention relates to a method for identifying and identifying plant species, particularly in vegetation situation surveys using remote sensing.

森林・山野・里山・田畑・市街地の公園などを含め、樹木など植物が存在する地域における植生調査の方法には、従来から、現地を踏破して目視で判別する方法以外に、衛星や航空機等から植生物からの反射情報を用いて判別する方法(リモートセンシング)の方法があり、それぞれ単独で、あるいは組み合わせて行われている。   Conventional methods of vegetation survey in areas where trees and other plants exist, including forests, mountains, satoyama, fields, urban parks, etc., as well as conventional methods such as satellites and aircraft There is a method (remote sensing) method of discriminating using reflection information from vegetation, and each is performed independently or in combination.

衛星や航空機などを利用したリモートセンシングには、大別して、電波放射を行って植生からの反射波強度を検知する方法と、太陽光など、照射光による植生からの反射光強度を光学的の検知する方法とがある。後者の反射光を用いる方法は、比較的広い観測範囲から狭い範囲までの種々の植生調査に広く利用されている。   Remote sensing using satellites and aircraft is roughly divided into a method of detecting the intensity of reflected waves from vegetation by radiating radio waves, and optical detection of the intensity of reflected light from vegetation such as sunlight. There is a way to do it. The latter method using reflected light is widely used for various vegetation surveys from a relatively wide observation range to a narrow range.

光学的な検知によるリモートセンシングに用いるセンシング手法は、パンクロマチック(白黒で検知)手法からマルチスペクトル(数バンド、例えば2〜4バンドの色スペクトルで検知)手法に移ってきており、こうした光学検知によって撮影された太陽光の反射強度の写真を、パンクロマチック手法では白黒の強度差を用い、またマルチスペクトル手法ではスペクトル強度差などを用いて、専門家が判読して植生識別などを行い、さらに、この写真による植生識別と地理情報システムGIS(Geographic Infometion System)とから、広範囲の植生図の作製などが行われている。   Sensing methods used for remote sensing by optical detection have shifted from panchromatic (detected in black and white) to multispectral (detected in several bands, for example, 2 to 4 band color spectra) methods. Photographs of reflected reflections of sunlight are taken by specialists using the intensity difference between black and white in the panchromatic method and spectral intensity difference in the multispectral method, and vegetation identification is performed. A wide range of vegetation maps have been created from the vegetation identification using this photograph and the geographic information system GIS (Geographic Information System).

近年、マルチスペクトルの10倍以上のバンド数による計測が可能で、得られる情報量が飛躍的に増大したハイパースペクトルセンサが実用化され、これを航空機などに搭載しての植生状態の計測や、さらに、このハイパースペクトルセンサを搭載した地球環境衛星(衛星名EQ−1;搭載センサ名Hypersion、衛星名PROBA;搭載センサ名CHRIS)が打ち上げられるなどして、より広範囲かつ精緻な植生状態の計測が行われるようになってきた。   In recent years, hyperspectral sensors have been put to practical use that can measure with the number of bands more than 10 times the multispectrum, and the amount of information obtained has increased dramatically. In addition, the global environment satellite (satellite name EQ-1; onboard sensor name Hyperion, satellite name PROBA; onboard sensor name CHRIS) equipped with this hyperspectral sensor will be launched. Has come to be done.

特開2001−357380号公報JP 2001-357380 A 特開2005−189099号公報JP 2005-189099 A 特開2006−250827号公報JP 2006-250827 A 特開2006−314215号公報JP 2006-314215 A

近頃、外来植物によってその土地固有の植物が駆逐されているという報告を耳にする。このような報告があった場合、その土地の植生状況を、植生植物の種類を含め、より詳しく調査する必要がある。従来のリモートセンシングによって植生植物の種類を調査する場合、その種類判定には、センシング性能を含む関連知識を持つ熟練した専門家の判断が必要であり、さらに判定者やセンシング時期などによって植生植物の種類の判断が異なるケースがあったりなどして、種類判定は必ずしも容易では無い。またリモートセンシングからは植生の種類判定が困難とされた個所については、その都度、現地調査で確認する必要がある。このように、植生調査とそれに基づく観測地域における植生図の作成には、多大の時間を必要としている。この結果、外来植物の繁茂のスピードに追いつかず、植生図が完成したときは、既に現状と乖離が生じている可能性さえあった。   Recently, I heard reports that exotic plants are destroying local plants. If there is such a report, it is necessary to investigate the vegetation status of the land in more detail, including the type of vegetation. When investigating the types of vegetation plants by conventional remote sensing, the judgment of the type requires the judgment of a skilled expert who has relevant knowledge including sensing performance. The type determination is not always easy because there are cases where the type determination is different. In addition, it is necessary to confirm by site survey each time it is difficult to determine the type of vegetation from remote sensing. As described above, it takes a lot of time to create a vegetation map in the observation area based on the vegetation survey. As a result, when the vegetation map was completed, it was possible that there was already a discrepancy from the current situation.

植生調査においては、正規化植生指数(NDVI;Normarized Differential Vegetation Index)が、広範囲な調査領域中の植生の被覆面積が占める程度を表す指数等に広く用いられている。NDVIは、植物の緑葉は青領域と赤領域の波長を吸収し、近赤外線領域の波長を強く反射する性質を利用しており、次の式(式1)で表される。   In the vegetation survey, a normalized vegetation index (NDVI) is widely used as an index representing the degree of coverage of vegetation in a wide range of survey areas. NDVI utilizes the property that the green leaves of plants absorb the wavelengths of the blue region and the red region and strongly reflect the wavelengths of the near infrared region, and are expressed by the following formula (Formula 1).

NDVI=(IR−R)/(IR+R) ・・・・(式1)
ここで、Rは、可視領域赤の反射率、IRは近赤外領域の反射率である。
NDVI = (IR-R) / (IR + R) (Equation 1)
Here, R is the reflectance in the visible region red, and IR is the reflectance in the near infrared region.

NDVIは、−1から+1の間に正規化した数値を示し、正の大きい数字ほど、例えば、植生が濃いことを表している。   NDVI indicates a normalized value between -1 and +1, and a positive positive number indicates, for example, that the vegetation is darker.

この式1からも解るように、このNDVIなる指数は、可視領域赤および近赤外領域の、2つのスペクトル帯での反射率を夫々用いる、いわばマルチスペクトル手法でのセンシング結果を適用することが可能な指数でもある。   As can be seen from Equation 1, this NDVI index can be applied to the sensing results of the multispectral method, which uses the reflectance in the two spectral bands of the visible region red and the near infrared region, respectively. It is also a possible index.

このNDVIは、河川、道路、建造物といった非植物と植物の識別には効果的であるが、植物の種類の明確な識別ができないのが現状である。上述の外来植物の植生状況の判定の必要例に限らず、植生領域内での植物種の特定やそれに基づく植生図の作成は、対象面積の広狭に係わらず非常に重要となっている。   This NDVI is effective in identifying plants and non-plants such as rivers, roads, and buildings, but currently the plant type cannot be clearly identified. In addition to the above-described examples of determining the vegetation status of foreign plants, the identification of plant species in the vegetation region and the creation of vegetation maps based thereon are very important regardless of the size of the target area.

そこで、本発明の課題は、リモートセンシングにおいても、比較的容易に高い確度で植生領域での植物種の特定を行える方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of specifying a plant species in a vegetation region with relatively high accuracy even in remote sensing.

本発明の植物種識別方法は、
測定対象植物種が植生する撮影領域を、所定の観測波長域を少なくとも数十の波長バンド数でスペクトル強度を観測可能な光学センサ装置を用いて、所定の時節を含む他の時節における夫々のスペクトル画像を撮影するステップと、
前記スペクトル画像中の、前記測定対象植物種が撮影されているピクセル位置での反射スペクトルにおいて、スペクトル強度の極大値または極少値であるスペクトル強度極値を示す複数のスペクトル強度極値バンドを取得するステップと、
前記スペクトル強度極値バンドのうち、複数の特異スペクトル強度極値バンドにおける夫々の特異スペクトル強度極値を抽出するステップと、
前記特異スペクトル強度極値のうちの、複数の所定の特異スペクトル強度極値を用いた演算処理によって算出する、前記測定対象植物種の、複数の植物種指数からなる植物種特定指数群を取得するステップと、
未知の測定対象植物種の前記所定の時節の前記植物種特定指数群を取得し、既知の植物種から取得した前記植物種特定指数群と比較して、前記未知の測定対象植物種の植物種特定するステップと、
前記植物種特定が不可能であった場合、前記所定の時節と異なる前記他の時節のスペクトル画像の撮影するステップ以降の前記各ステップによって前記未知の測定対象植物種の植物種特定をするステップと
を有することを特徴とする。
The plant species identification method of the present invention comprises:
Spectra in other time periods including a predetermined time period using an optical sensor device that can observe the spectral intensity of the imaging region where the plant species to be measured are vegetated in a predetermined observation wavelength range with a wavelength band of at least several tens. Taking a picture, and
In the reflection image at the pixel position where the measurement target plant species is photographed in the spectrum image, a plurality of spectral intensity extreme bands indicating a spectral intensity extreme value that is a maximum value or a minimum value of the spectral intensity is acquired. Steps,
Extracting each singular spectral intensity extreme value in a plurality of singular spectral intensity extreme bands out of the spectral intensity extreme bands;
Obtain a plant species specific index group consisting of a plurality of plant species indexes of the measurement target plant species, which is calculated by a calculation process using a plurality of predetermined unique spectrum intensity extreme values among the specific spectrum intensity extreme values. Steps,
The plant species identification index group of the predetermined time of the unknown measurement target plant species is acquired, and compared with the plant species identification index group acquired from the known plant species, the plant species of the unknown measurement target plant species Identifying steps;
If the plant species identification is impossible, the step of identifying the plant species of the unknown measurement target plant species by the respective steps after the step of capturing the spectrum image of the other time period different from the predetermined time period; It is characterized by having.

本発明の方法は、測定範囲に対してハイパースペクトル画像撮影を行って、各ピクセル毎のスペクトル強度測定を実施することと、複数時節での撮影結果をさらに用いることから、比較的容易に、高い確度で、撮影ピクセルでの植物種の特定を行うことができるといった効果を有する。   Since the method of the present invention performs hyperspectral image capturing on the measurement range, performs spectral intensity measurement for each pixel, and further uses the captured results at multiple times, it is relatively easy and high. It has an effect that the plant species can be specified by the photographing pixel with accuracy.

リモートセンシングを説明する図Diagram explaining remote sensing 植物毎のスペクトル強度グラフの例を説明する図The figure explaining the example of the spectrum intensity graph for every plant スペクトル強度グラフ中の特異点の例を説明する図The figure explaining the example of the singular point in the spectrum intensity graph 植物種ごとの複数指数の値の例を説明する図Diagram explaining examples of multiple index values for each plant species 各指数例をグラフ化した図Graph of each index example 5種の植物種の指数を抽出したときのグラフ図Graph of the index of 5 plant species 異なる時節の5種の植物種の指数のグラフ図Graph of the index of five plant species at different times マッピングの例Mapping example マッピングの例Mapping example 植物種特定のフローを説明する図Diagram explaining plant species specific flow

以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、リモートセンシングにおける撮影の概略を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of photographing in remote sensing.

図1に示すように、リモートセンシングは、図示しないセンサを搭載した航空機1や人口衛星2から測定対象植物などが植生する森などの領域である対象物3を撮影し、対象物3の電磁波(光など)の反射、放射などを観測するというものである。光学的な検知によるリモートセンシングにおいては、センサは太陽光4から受けた地表や樹木などからの反射や散乱、あるいは放射を検知する。上記の例は、上空からのリモートセンシングであるが、例えば、地上遠方に設置したセンサ搭載のカメラ5で、森や公園の樹木などの地上の対象物3を撮影し、その植生を観測するといった場合もある。   As shown in FIG. 1, remote sensing is performed by photographing an object 3 that is a region such as a forest where a plant to be measured is vegetated from an aircraft 1 or an artificial satellite 2 equipped with a sensor (not shown), and the electromagnetic wave ( Light, etc.) is observed. In remote sensing by optical detection, the sensor detects reflection, scattering, or radiation from the ground surface or trees received from sunlight 4. The above example is remote sensing from the sky. For example, a sensor-equipped camera 5 installed far away from the ground is used to photograph a ground object 3 such as a tree in a forest or a park, and observe its vegetation. In some cases.

こうしたリモートセンシングに用いるセンサとして、対象物の撮影画像の各ピクセル(画素)単位ごとのスペクトル特性を高い空間・波長分解能で計測可能な分光イメージセンサを用いるが多い。例えば、計測波長範囲350nm〜1050nmにおいて、波長バンド5nm刻みで141バンドといった多バンドによるハイパースペクトル計測が可能なものを適用する。   As a sensor used for such remote sensing, a spectral image sensor that can measure the spectral characteristics of each pixel unit of a captured image of an object with high spatial and wavelength resolution is often used. For example, in the measurement wavelength range of 350 nm to 1050 nm, a device capable of performing hyperspectral measurement with multiple bands such as 141 bands in increments of 5 nm is used.

図2は、こうしたハイパースペクトル計測が可能なセンサ(ハイパースペクトルセンサ)によって、ある時節における、所定日中時間における、多様な種類の植物種の反射スペクトル強度を計測し、それを重ねて表示したときのグラフである。横軸は波長(nm)、縦軸はスペクトル強度(任意単位)であって、この図2の場合、オニグルミ、ハリエンジュ、シラカシ、イチョウ、ヒマラヤスギ、ケヤキ、モッコク、そしてソメイヨシノの計8種の各樹木について測定したものを、重畳して示している。   Fig. 2 shows the reflection spectrum intensities of various types of plant species measured at a certain daytime time at a certain time using a sensor capable of hyperspectral measurement (hyperspectral sensor). It is a graph of. The horizontal axis is the wavelength (nm) and the vertical axis is the spectral intensity (arbitrary unit). In the case of FIG. 2, each of eight kinds of onigurumi, harienju, shirakashi, ginkgo, cedar, zelkova, mokoku, and someiyoshino The measured values for the trees are shown superimposed.

図2の測定結果は、いずれの種類の樹木の反射スペクトル強度においても、極大値、極小値といった極値である特異点が現れる波長域は、いずれも共通して、同じ波長バンドにおいて観測されることが解る。   The measurement result of FIG. 2 shows that the wavelength range where the singular point having the extreme value such as the maximum value and the minimum value appears in the same wavelength band in the reflection spectrum intensity of any kind of tree. I understand that.

図3に、こうした特異点位置を模式的なスペクトル強度グラフにおいて示したものである。図3において、極大値の特異点Aは、可視光領域の550±5nmの位置に、極小値の特異点Bは、レッドエッジ近辺の680±10nmに、極大値の特異点Cは、近赤外領域の750±5nmの位置に、極小値の特異点Dは、近赤外領域の760±5nmの位置に、極大値の特異点Eは、近赤外領域の770±5nmの位置に、夫々出現することが解った。この極値の出現は、他の種類の樹木においても、共通して得られる特性であった。   FIG. 3 is a schematic spectral intensity graph showing such singular point positions. In FIG. 3, the maximum value singular point A is at a position of 550 ± 5 nm in the visible light region, the minimum value singular point B is at 680 ± 10 nm near the red edge, and the maximum value singular point C is near red. At a position of 750 ± 5 nm in the outer region, a singular point D having a minimum value is at a position of 760 ± 5 nm in the near infrared region, and a singular point E having a maximum value is at a position of 770 ± 5 nm in the near infrared region. It was understood that each appeared. The appearance of this extreme value was a characteristic commonly obtained in other types of trees.

即ち、
(1)極大値特異点Aの出現(強度A)の波長バンドBW:550±5nm
(2)極小値特異点Bの出現(強度B)の波長バンドBW:680±10nm
(3)極大値特異点Cの出現(強度C)の波長バンドBW:750±5nm
(4)極小値特異点Dの出現(強度D)の波長バンドBW:760±5nm
(5)極大値特異点Eの出現(強度E)の波長バンドBW:770±5nm
である。
That is,
(1) Wavelength band BW A of appearance (intensity A) of local maximum singularity A : 550 ± 5 nm
(2) Wavelength band BW B of appearance (intensity B) of minimum value singularity B : 680 ± 10 nm
(3) Wavelength band BW C of appearance (intensity C) of local maximum singularity C : 750 ± 5 nm
(4) Wavelength band BWD of the appearance (intensity D) of the local minimum singularity D : 760 ± 5 nm
(5) Wavelength band BW E of appearance (intensity E) of local maximum singularity E : 770 ± 5 nm
It is.

次に、各種の樹木の反射スペクトルのグラフ特性を、上記の5種の極値が現れる各波長バンドにおける各(ピーク)強度を用い、以下に示す演算処理によって4種類の指数に表現することとした。即ち、
(1)指数1;強度Cと強度Aの比
即ち:C/A
(2)指数2;[強度Cと強度Bの差分]と[強度Aと強度Bの差分]の比
即ち:(C−B)/(A−B)
上記表現を簡略して、CB/ABとも表現することとする。
Next, the graph characteristics of the reflection spectra of various trees are expressed as four types of indices by the following arithmetic processing using each (peak) intensity in each wavelength band in which the above five kinds of extreme values appear. did. That is,
(1) Index 1: Ratio of strength C and strength A
That is: C / A
(2) Index 2; ratio of [difference between intensity C and intensity B] and [difference between intensity A and intensity B]
That is: (C−B) / (A−B)
The above expression is simplified and expressed as CB / AB.

(3)指数3;[強度Aと強度Bの比]と[強度Aと強度Cの比]の比
即ち:(A/B)/(A/C)
(4)指数4[[強度Cと強度Bの差分]と[強度Cと強度Dの差分]の比]と[[強度
Cと強度Dの差分]と[強度Cと強度Eの差分]の比]の比
即ち:((C−B)/(C−D))/((C−D)/(C−E))
上記表現を簡略して、(CB/CD)/(CD/CE)とも表現することとする。
で、ある。
(3) Index 3; [ratio of strength A to strength B] and [ratio of strength A to strength C] That is: (A / B) / (A / C)
(4) Index 4 [ratio of [difference between intensity C and intensity B] and [difference between intensity C and intensity D]], [difference between intensity C and intensity D], and [difference between intensity C and intensity E] Ratio], ie: ((C−B) / (C−D)) / ((C−D) / (C−E))
The above expression is simplified and expressed as (CB / CD) / (CD / CE).
And there.

上記各4指数を、後述するように、植物種を特定する作業の中で、ある植物種の一反射スペクトル特性を表現するための指数の一つとする意味で、植物種指数と呼び、上記全4指数によって他種の植物種から区別するとの意味から、全4指数の集合を植物種特定指数群と呼ぶこととする。   As described later, each of the four indexes is referred to as a plant species index in the meaning of expressing one reflection spectrum characteristic of a certain plant species in the work of identifying the plant species. A set of all four indices is referred to as a plant species-specific index group in the sense that it is distinguished from other plant species by four indices.

図4に、図2に示した、ある時節における樹木での反射スペクトル強度測定値、および、同一時節で、更に、アオギリ、クスノキ、ユズリハ、キンモクセイ、シダレザクラの、合計13種の樹木の反射スペクトル強度測定値から得た、上記植物種特定指数群(即ち4つの植物種指数)の値を纏めたものを示す。ここにおいて、縦欄は植物種名、横欄は、各植物種指数、即ち、C/A、CB/AB、(A/B)/(A/C)、(CB/CD)/(CD/CE)の値である。   FIG. 4 shows a reflection spectrum intensity measurement of a tree at a certain time period shown in FIG. 2 and a reflection spectrum intensity of a total of 13 kinds of trees of aogiri, camphor tree, quail, cinnamon, and weeping cherry at the same time period. The values of the plant species specific index group (that is, the four plant species indexes) obtained from the measured values are summarized. Here, the vertical column indicates the plant species name, and the horizontal column indicates each plant species index, that is, C / A, CB / AB, (A / B) / (A / C), (CB / CD) / (CD / CE).

図5に、図4の植物種指数毎に、4つのグラフにしたものを示す。いずれも、横軸が各植物種名、縦軸は、各植物種指数を表す。   FIG. 5 shows four graphs for each plant species index shown in FIG. In either case, the horizontal axis represents the name of each plant species, and the vertical axis represents the plant species index.

図4および図5を用い、各植物種の各植物種指数を比較する。   Using FIG. 4 and FIG. 5, each plant species index of each plant species is compared.

先ず、オニグルミの4指数と他のそれを比較すると、特に、ヒマラヤスギの4指数のうち2指数がそれぞれ比較的近い数値を有していることが解る。しかし、オニグルミは、C/A指数、CB/AB指数の2指数において、ともに大きい数値を有するといった特徴を有していることが解る。このことから、予め同一時節に取得された、オニグルミを含む各種多様な樹木等の植物種特定指数群を蓄積したデータベース(DB)を作成しておき、未知の植物の植物種特定指数群を取得して、このDBにおけるデータと比較することで、それがオニグルミであると特定することは容易である。   First, when comparing the 4 index of Onigurumi and the other, it can be seen that, among the 4 indices of cedar, 2 indices have relatively close numbers. However, it can be seen that the walnut has a characteristic that both the C / A index and the CB / AB index have large numerical values. Based on this, a database (DB) that has been acquired in advance at the same time and accumulated plant species specific index groups such as various kinds of trees including oysters is created, and plant species specific index groups of unknown plants are acquired. Thus, it is easy to identify that it is a walnut by comparing it with the data in this DB.

同様に、ハリエンジュの4指数と他のそれを比較すると、特に、同様にヒマラヤスギの4指数のうち3指数がそれぞれ比較的近い数値を有していることが解る。しかし(CB/CD)/(CD/CE)指数の値が大きくかけ離れおり、この指数傾向からハリエンジュのDBからの特定は容易といえる。上記2種の特定から、ヒマラヤスギの植物種特定指数群と他の植物、特にオニグルミ・ハリエンジュの植物種特定指数群との差別化が可能であり、ヒマラヤスギの特定も可能である。   Similarly, comparing the Hariendi 4 index with other ones, it can be seen that, in particular, the 3 indices among the 4 indices of Cedar have relatively close numbers. However, the value of the (CB / CD) / (CD / CE) index is greatly different, and it can be said that identification from the Hariend DB is easy from this index tendency. From the above two types of identification, it is possible to differentiate between the plant species identification index group of cedar and other plants, in particular, the plant species identification index group of Onigurumi Harienju, and it is also possible to identify cedar.

次に、シラカシの植物種特定指数群と他の植物の植物種特定指数群を比較すると、キンモクセイ及びモッコクのそれと比較的類似傾向があるといえる。しかし、そのうち、シラカシの(A/B)/(A/C)は他の全ての植物において最も大きいという顕著な特徴を有している。一方、モッコクは、C/A、CB/AB値が他の2種に比べ大きい値を共に有している。またキンモクセイの(A/B)/(A/C)は全ての植物において最も小さい。このような類似2種についても、これら植物種特定指数群の相互比較で、シラカシ・キンモクセイ・モッコクを分けて特定することも含め他種の植物種との分別が可能であることを示す。   Next, when comparing the plant species-specific index group of birch and the plant species-specific index group of other plants, it can be said that there is a comparatively similar tendency to that of kinmokusei and mockoku. However, among them, the birch (A / B) / (A / C) has the remarkable feature that it is the largest in all other plants. On the other hand, Mockoku has both C / A and CB / AB values larger than the other two types. In addition, (A / B) / (A / C) of cinnamon is the smallest among all plants. For these two similar species, the comparison of these plant species-specific index groups shows that separation from other plant species is possible, including identification by separating Shirakashi, Kinmokusei, and Mokkuk.

イチョウの植物種特定指数群4指数について調べると、特に、シダレザクラのそれと類似部分が多いとも見られるが、しかしイチョウは、特に(A/B)/(A/C)指数の大きさで、他の植物種に対して特異性を示しており、またシダレザクラはイチョウに比べ、(CB/CD)/(CD/CE)指数で、格段に大きな値を有していることから、両種の植物種は明快に区別可能である。   Examination of the Ginkgo plant species specific index group 4 index shows that there are many similar parts to that of the weeping cherry, but Ginkgo is particularly large in (A / B) / (A / C) index. Since the weeping cherry has a significantly larger (CB / CD) / (CD / CE) index than the ginkgo, both species of plants The species are clearly distinguishable.

こうして、ある特定の時節で得られた、これら植物種特定指数群の例を相互に比較して、オニグルミ、ハリエンジュ、シラカシ、イチョウ、ヒマラヤスギ、キンモクセイ、シダレザクラ、モッコクの8種については、夫々区別して、少なくとも測定した全13種中からその種類を特定可能であった。   Thus, by comparing the examples of these plant species-specific index groups obtained in a specific time period, the eight species of Onigurumi, Harienju, Shirakashi, Ginkgo, Cedar, Kinmokusei, Weeping Cherry, and Mokkok are each Separately, it was possible to identify the type from at least all 13 types measured.

図6は、残るアオギリ、クスノキ、ユズリハ、ケヤキ、ソメイヨシノの5種について、C/A、CB/AB、(A/B)/(A/C)、(CB/CD)/(CD/CE)の植物種特定指数群4指数の比較グラフを抽出して、改めて示したものである。この図から、各植物種の各指数値を互いに比べ、上記のような植物種特定を行おうとしても、数値の傾向が互いに類似していて、明確な植物種の相互の分別が困難である。   FIG. 6 shows C / A, CB / AB, (A / B) / (A / C), (CB / CD) / (CD / CE) for the remaining five species of Aogiri, Kusunoki, Yuzuriha, zelkova, and Yoshino cherry. The comparative graph of the plant species specific index group 4 index is extracted and shown again. From this figure, even if each index value of each plant species is compared with each other and trying to identify the plant species as described above, the numerical trends are similar to each other and it is difficult to clearly distinguish the plant species from each other. .

図7は、図6を得た時節と異なる時節で得られたアオギリ、クスノキ、ユズリハ、ケヤキ、ソメイヨシノ5種の植物の植物種特定指数群の例である。異なる時節に植物種特定指数群を取得することにより、例えば、C/A指数やCB/AB指数では、アオギリやケヤキも値が他者と大きく異なって小さな数値を示し、また(A/B)/(A/C)指数ではクスノキとソメイヨシノの値が小さくなるが、アオギリが大きな数値を示すがソメイヨシノは最も小さな値を示し、(CB/CD)/(CD/CE)指数では、ユズリハ、ソメイヨシノが、次いでケヤキが大きな値で、アオギリ、クスノキは小さな値となっている。これらの組み合わせ比較から、5種の植物種を特定することが可能となる。   FIG. 7 is an example of plant species-specific index groups of five kinds of plants of Aogiri, camphor, quail, zelkova, and Yoshino cherry obtained at a different time from the time of obtaining FIG. By acquiring plant species-specific index groups at different times, for example, in the C / A index and CB / AB index, Aogiri and zelkova are significantly different from others and show a small value (A / B) In the / (A / C) index, the values of camphor and Yoshino are small, but Aogiri shows a large value, but Yoshino shows the smallest value, and in the (CB / CD) / (CD / CE) index, Yuzuriha, Yoshino However, zelkova has the next largest value, and Aogiri and camphor tree have the smaller value. From these combination comparisons, it is possible to specify five plant species.

こうした、異なる時節での植物種特定指数群を用いることで、先ず特定時節での比較(DB中のデータとの比較)で、そこで特定可能な未知植物種を分別し、そこでは特定困難であった残りの未知植物種に対して、更に異なる時節での比較で特定するといった手段をとることで、植物種特定の確度が非常に向上することが解る。   By using the plant species identification index group at different time periods, first, the unknown plant species that can be identified there are classified by comparison at the specific time period (comparison with the data in the DB). It can be seen that the accuracy of specifying the plant species is greatly improved by taking measures such as specifying the remaining unknown plant species by comparison at different times.

次に、撮影領域の植生マッピングの例を示す。これは、ある時節における、樹木などの植栽地を観測対象地として、その測定対象植物種をマッピングする例である。予め、図2に示したような植物種ごとの反射スペクトルとそれから導出した、図4(および図5)に示したような植物種特定指数群を得てDB化しておく。   Next, an example of vegetation mapping of the imaging region will be shown. This is an example of mapping a plant species to be measured using a planting site such as a tree as an observation target site at a certain time. In advance, a reflection spectrum for each plant species as shown in FIG. 2 and a plant species specific index group as shown in FIG. 4 (and FIG. 5) derived therefrom are obtained and converted into a DB.

植生マッピングを作成するためには、上述の方法に従って、ハイパースペクトルセンサを有するカメラでスペクトル強度を撮影し、撮影画像中の各ピクセル毎に植物種特定指数群を得、その値と植物種特定指数群DBを参照して、そのピクセルで撮影された植物の植物種を特定する。例えば、植物種毎に表示色を変え、ピクセル毎に、特定された植物種の色を与えて表示することにより、撮影範囲における植物種の植生状況がマッピングできることとなる。   In order to create a vegetation mapping, according to the method described above, the spectrum intensity is photographed with a camera having a hyperspectral sensor, a plant species identification index group is obtained for each pixel in the captured image, and the value and the plant species identification index are obtained. Referring to the group DB, the plant species of the plant photographed at the pixel is specified. For example, by changing the display color for each plant species and displaying the color of the specified plant species for each pixel, the vegetation status of the plant species in the photographing range can be mapped.

図8は、植物種毎にマッピングする簡単な例を模式的に示した図であって、この場合、2種類の樹木が立ち木の状態で重なり合っている状況であって、植物種Aと植物種Bが、カラー差(あるいは白黒差)で、図8(a)あるいは、図8(b)のように、区別して表示可能であり、各樹木の特定と夫々の繁茂をマッピングできる。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a simple example of mapping for each plant species. In this case, two types of trees are overlapped in a standing tree state, and plant species A and plant species B is a color difference (or black-and-white difference), which can be displayed separately as shown in FIG. 8A or FIG. 8B, and it is possible to map the identification of each tree and the prosperity of each.

図9(a)は実際の公園において撮影された、通常のカラー写真をモノクロ化した画像の図であり、複数の樹木が密集して繁茂していることがわかる。図9(b)および(c)は、同一観測領域を、ハイパースペクトルセンサを有するカメラで得た画像を用いて、上述の方法と同様に各ピクセル毎に植物種を特定し、その結果を植物種ごとのカラー表示を行って示したものである。この例においては、シラカシとイチョウが隣り合って植生していることが解り、図9(b)には、シラカシと判定されたピクセルの明度を大に、イチョウ部分を小にして表示した例であり、図9(c)は、逆に、イチョウと判定されたピクセルの明度を大に、シラカシ部分を小にして表示した例である。このように、撮影領域の植物種毎のマッピングにも、本発明の植物種の識別方法を容易に適用することができる。   FIG. 9A is an image of an ordinary color photograph taken in an actual park and converted into a monochrome image. It can be seen that a plurality of trees are densely grown. 9 (b) and 9 (c) show the same observation region using an image obtained by a camera having a hyperspectral sensor, specify the plant species for each pixel in the same manner as described above, and use the result as the plant. The color display for each species is shown. In this example, it can be seen that the white and ginkgo vegetation are adjacent to each other, and FIG. 9B shows an example in which the brightness of the pixel determined to be white is large and the ginkgo portion is small. On the contrary, FIG. 9C is an example in which the brightness of the pixel determined to be a ginkgo is increased and the white portion is decreased. As described above, the plant species identification method of the present invention can be easily applied to the mapping for each plant species in the imaging region.

以上述べたような植物種の特定の実施例は、以下のような、リモートセンシングによる植物種の特定が可能であることを示している。   The specific examples of plant species as described above indicate that the plant species can be identified by remote sensing as follows.

即ち、予め既知の植物種に関し、ハイパースペクトルカメラなどのハイパースペクトル計測が可能なセンサを用いたリモートセンシングによってその植物種の反射スペクトル強度を高波長分解能で測定し、なおかつ、それを時節毎に行い、こうして得られたスペクトルから、測定波長範囲において、各植物種に共通して同一波長バンド帯に現出する反射強度の極大値、および極小値を取得し、各極値を用いて演算導出する複数種類の指数を植物種特定指数群として、植物種毎・時節毎にデータベース化しておき、未知の植物種の反射スペクトル強度を、ある時節において、同様に測定して植物種特定指数群を得、これを同一時節の植物種特定指数群データベースと比較して、それと合致したものをもってその植物種とする。このとき、明確な特定が困難で、複数の植物種の特定可能性がある場合などは、別の時節における、その未知の植物種の反射スペクトル強度を測定して、別時節の植物種特定指数群を求め、その特定可能性のある複数の植物種の、別時節の植物種特定指数群データベースと比較して植物種間の差異を得て、未知の植物種の特定を行うことができる。そして、さらに、これらの結果を用いて、測定領域(撮影領域)の植物種のマッピングへ適用することも可能となる。   That is, for a known plant species, the reflection spectrum intensity of the plant species is measured with high wavelength resolution by remote sensing using a sensor capable of hyperspectral measurement such as a hyperspectral camera, and this is performed at every time. From the spectrum thus obtained, the maximum value and the minimum value of the reflection intensity appearing in the same wavelength band band common to each plant species are obtained in the measurement wavelength range, and the calculation is derived using each extreme value. Create a database for each plant species and time period, using multiple types of indices as plant species specific index groups, and measure the reflection spectrum intensity of unknown plant species in a certain time period to obtain plant species specific index groups. This is compared with the plant species identification index group database of the same time, and the one that matches it is defined as the plant species. At this time, when it is difficult to identify clearly and there is a possibility of specifying multiple plant species, measure the reflection spectrum intensity of the unknown plant species in another time period, A group is obtained, a difference between plant species is obtained by comparing with a plant species identification index group database of different time periods of a plurality of plant species that can be identified, and an unknown plant species can be identified. Furthermore, using these results, it is possible to apply to the mapping of plant species in the measurement region (imaging region).

上記のリモートセンシングによる植物種の特定においては、多様な種類の植物の反射スペクトル強度を測定するに際し、実施例で行ったような、計測波長範囲350nm〜1050nmにおいて波長バンド5nm刻みで141バンドといった多バンド計測可能なセンサを用いることに限らず、ハイパースペクトル計測、つまり所定の観測波長領域を少なくとも数十の波長バンド数でスペクトル強度を測定可能な光学センサを適用することは可能である。   In the identification of plant species by remote sensing as described above, when measuring the reflection spectrum intensity of various types of plants, as in the examples, in the measurement wavelength range of 350 nm to 1050 nm, the wavelength band is in increments of 5 nm, such as 141 bands. It is possible to apply not only a sensor capable of measuring a band but also an optical sensor capable of measuring a spectral intensity with hyperspectral measurement, that is, a predetermined observation wavelength region with at least several tens of wavelength bands.

また、本実施例では、測定されたスペクトル強度において、共通して存在する、極大値、極小値の極値出現の波長位置(スペクトル強度極値バンド)のうちの指数化対象波長位置、即ち特異スペクトル強度極値バンドを、前述の5個所のバンド波長帯を選択している。しかし、より測定波長バンド幅を精細化するなどすることなどで、例えば、特定の植物種の分類範囲で出現する特徴ある極値が複数得られる可能性もあり、それらを含めたスペクトル強度極値バンドにおいて、必要に応じて、6個以上の特異スペクトル強度極値バンドを増やすことも可能である。逆に、必要に応じて、4個以下の特異スペクトル強度極値バンドを選択することも可能である。   Further, in this embodiment, the wavelength position to be indexed out of the wavelength positions (spectral intensity extreme value bands) where the extreme values appear as the maximum value and the minimum value that exist in common in the measured spectrum intensity, that is, the singularity. The aforementioned five band wavelength bands are selected as the spectral intensity extreme value bands. However, it is possible to obtain multiple characteristic extreme values that appear in the classification range of a specific plant species, for example, by refining the measurement wavelength bandwidth, etc., and spectral intensity extreme values including them It is also possible to increase six or more singular spectrum intensity extreme bands in the band as necessary. On the contrary, if necessary, it is possible to select four or less singular spectrum intensity extreme value bands.

そして、特異スペクトル強度極値バンドにおける各極値から、上記実施例では、4種の指数を選び、これを植物種特定指数群として、植物種特定のキーとなる指数とし、それらの比較を実施している。しかし、植物種特定指数群は、この4種の指数に限る必要は無く、更に、他の新指数を作成し、この新指数を加える、あるいは他の指数と入れ替える、または、4指数のうちのある指数を除外するなどして簡易化し、こうした指数の集合を新たな植物種特定指数群とすることも可能である。   From the extreme values in the singular spectrum intensity extreme value band, in the above embodiment, four kinds of indices are selected, and these are used as plant species identification index groups, and are used as plant species identification key indices, and the comparison is performed. is doing. However, the plant species-specific index group need not be limited to these four indices, and further, create another new index, add this new index, or replace it with another index, or It is also possible to simplify the process by excluding certain indexes, and to set such a set of indexes as a new plant species specific index group.

また上記実施例では、所定の時節やそれと異なる時節での測定を行った結果の例を用いて説明したが、この時節としては、四季の一つの季節、年間12ヶ月のうちの一つの月、あるいは、植物の、特に、年間を通しての葉の変化状態(例えば、若葉状態・成長した葉状態・紅葉した葉状態・落葉状態など)など、植物種の繁茂状態の変貌に応じた時期・季節・タイミングとすることができる。   Further, in the above-described embodiment, the description is made using the example of the result of the measurement at a predetermined time period or a different time period. However, this time period includes one season of four seasons, one month of 12 months per year, Or the season, season, etc. according to the changing state of the plant species, especially the state of leaf change throughout the year (for example, young leaf state, grown leaf state, autumnal leaf state, deciduous state, etc.) It can be timing.

また実施例では、比較的狭い領域である、例えば公園地区などを、地上で撮影した林などの植物種を特定した例を示したが、この方法は、広範囲な、例えば、航空機からの空撮での測定でも適用可能であることは言うまでも無い。現在実用化されている技術においても、例えば高度1,500mから空撮すると、640×480ピクセルのハイパースペクトル画像の1ピクセルあたりの空間解像度は、約66cm□となり、高精度な植生図作成も可能となる。勿論、1ピクセル中に複数の植物種が存在するようハイパースペクトル画像が捉えられる状況が生じた場合は、植物種の特定が実質不可能となるため、それらを考慮した高度設定が重要であることは言うまでも無い。   In the embodiment, an example in which a plant species such as a forest photographed on the ground in a relatively narrow area, such as a park area, is specified. However, this method is applicable to a wide range of aerial images, for example, from an aircraft. Needless to say, the measurement can be applied to the above. Even in the technology that is currently in practical use, for example, when taking an aerial image from an altitude of 1,500 m, the spatial resolution per pixel of a 640 × 480 pixel hyperspectral image is approximately 66 cm □, which enables the creation of highly accurate vegetation maps. It becomes. Of course, if there is a situation where a hyperspectral image can be captured so that there are multiple plant species in one pixel, it is virtually impossible to specify the plant species, so it is important to set the altitude in consideration of them. Needless to say.

図10は、これまで詳述した植物種特定のプロセスをフローにして示したものである。   FIG. 10 is a flow chart showing the plant species identification process described in detail so far.

図10において、先ず、対象植物種を含む、測定領域のハイパースペクトル画像を撮影する(ステップ1、S1)。次に、対象植物種が撮影されている画像ピクセルにおける反射スペクトル強度をデータ(即ち、波長対スペクトル強度分布図)として取得する(ステップ2、S2)。   In FIG. 10, first, a hyperspectral image of the measurement region including the target plant species is photographed (step 1, S1). Next, the reflection spectrum intensity at the image pixel where the target plant species is photographed is acquired as data (ie, wavelength vs. spectrum intensity distribution diagram) (step 2, S2).

このデータを用いて、複数のスペクトル強度極大値および極小値を示す複数の波長バンド、即ちスペクトル強度極値バンドを特定して取得し(ステップ3、S3)、そのうち、以降、植物種特定のために必要な、指数とするのに必要な、複数の特異スペクトル強度極値バンドと、夫々のバンドにおける特異スペクトル強度極値を抽出する(ステップ4、S4)。   Using this data, a plurality of wavelength bands indicating a plurality of spectral intensity maximum values and minimum values, that is, spectral intensity extreme bands are specified and acquired (step 3, S3). A plurality of singular spectrum intensity extrema bands necessary for an index and singular spectrum intensity extrema in each band are extracted (step 4, S4).

抽出した、複数の特異スペクトル強度極値を、四則演算処理で算出可能な、複数種類の植物種指数を案出して計算し、それら複数の指数を植物種特定指数群として所得する(ステップ5、S5)。この植物種特定指数群をデータベース(DB)に格納してDB化する。   A plurality of extracted singular spectrum intensity extremums are calculated by devising a plurality of types of plant species indexes that can be calculated by four arithmetic operations, and the plurality of indexes are obtained as a plant species specific index group (step 5, S5). This plant species specific index group is stored in a database (DB) and converted into a DB.

または、更に、対象植物種の、ステップ5で得た時節とは異なる時節の植物種特定指数群を取得(ステップ6、S6)し、これもデータベース(DB)に格納してDB化する。   Or, further, a plant species identification index group of a time period different from that obtained in step 5 of the target plant species is acquired (steps 6 and S6), and this is also stored in the database (DB) and converted into a DB.

ここで、新たに未知の植物種を特定すべく(START)、その植物種の、DB化されたものと同じ植物種特定指数群を取得する(ステップ7、S7)。この際、測定する時節は先にステップ1〜5で得た時節と同じにし、未知の植物種特定指数群と、DB化した既知の植物種特定指数群を比較する(ステップ8、S8)。同じ植物種特定指数群が見出されない場合は、異なる時節の植物種特定指数群を求め、その時節のDB化された植物種特定指数群と比較する。こうすることで、未知の植物種の特定をする(ステップ9、S9)。   Here, in order to newly specify an unknown plant species (START), the same plant species identification index group as that of the plant species that has been converted to DB is acquired (steps 7 and S7). At this time, the time period to be measured is the same as the time period previously obtained in Steps 1 to 5, and the unknown plant species specific index group is compared with the DB-known known plant species specific index group (Step 8, S8). If the same plant species specific index group is not found, a plant species specific index group of a different time is obtained and compared with the plant species specific index group converted to DB of that time. In this way, an unknown plant species is identified (step 9, S9).

更に、この結果を用い、撮影された個々のピクセル毎に、その個所の植物種を特定し、この結果を撮影領域全体に反映して、植物種の識別した結果のマッピングを行って(ステップ10、S10)、撮影領域全体における植物種別マップを完成する(END)。   Furthermore, using this result, the plant species at that location is specified for each captured pixel, and this result is reflected in the entire imaging region to map the identified plant species (step 10). , S10), the plant type map in the entire photographing region is completed (END).

以上述べた、本発明の植物種の識別方法は、測定範囲に対してハイパースペクトル画像撮影を行って、各ピクセル毎のスペクトル強度測定を実施することと、複数時節での撮影結果をさらに用いることから、比較的容易に高い確度で、撮影ピクセルでの植物種の特定を行うことができ、さらに、この結果を全撮影ピクセルに実施することで、植生マッピングも高い確度で行うことができることが解る。   As described above, the plant species identification method of the present invention performs hyperspectral imaging for a measurement range, performs spectral intensity measurement for each pixel, and further uses imaging results at multiple times. Therefore, it is understood that the plant species can be identified with the captured pixels relatively easily with high accuracy, and further, the vegetation mapping can be performed with high accuracy by performing this result on all the captured pixels. .

以上の実施例を含む実施の形態に関し、以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed regarding the embodiments including the above examples.

(付記1)
測定対象植物種が植生する撮影領域を、所定の観測波長域を少なくとも数十の波長バンド数でスペクトル強度を観測可能な光学センサ装置を用いて、所定の時節を含む他の時節における夫々のスペクトル画像を撮影するステップと、
前記スペクトル画像中の、前記測定対象植物種が撮影されているピクセル位置での反射スペクトルにおいて、スペクトル強度の極大値または極少値であるスペクトル強度極値を示す複数のスペクトル強度極値バンドを取得するステップと、
前記スペクトル強度極値バンドのうち、複数の特異スペクトル強度極値バンドにおける夫々の特異スペクトル強度極値を抽出するステップと、
前記特異スペクトル強度極値のうちの、複数の所定の特異スペクトル強度極値を用いた演算処理によって算出する、前記測定対象植物種の、複数の植物種指数からなる植物種特定指数群を取得するステップと、
未知の測定対象植物種の前記所定の時節の前記植物種特定指数群を取得し、既知の植物種から取得した前記植物種特定指数群と比較して、前記未知の測定対象植物種の植物種特定するステップと、
前記植物種特定が不可能であった場合、前記所定の時節と異なる前記他の時節のスペクトル画像の撮影するステップ以降の前記各ステップによって前記未知の測定対象植物種の植物種特定をするステップと
を有することを特徴とする植物種識別方法。
(付記2)
前記複数の特異スペクトル強度極値バンドは、少なくとも、次の、バンドA、バンドB、バンドC、バンドD、バンドEの5バンド波長帯を含み、バンドA、バンドC、バンドEのスペクトル強度極値は極大値を示し、バンドB、バンドDのスペクトル強度極値は極小値を示すことを特徴とする付記1記載の植物種識別方法。
(1)Aバンド:550±5nm
(2)Bバンド:680±10nm
(3)Cバンド:750±5nm
(4)Dバンド:760±5nm
(5)Eバンド:770±5nm
(付記3)
前記植物種特定指数群は、
前記バンドA、バンドB、バンドC、バンドD、バンドEの各特異スペクトル強度極値バンドの各特異スペクトル強度極値を、夫々強度A、強度B、強度C、強度D、強度Eとしたとき、少なくとも、次の、指数1、指数2、指数3、指数4を含むことを特徴とする付記2記載の植物種識別方法。
(1)指数1;強度Cと強度Aの比
即ち:C/A
(2)指数2;[強度Cと強度Bの差分]と[強度Aと強度Bの差分]の比
即ち:(C−B)/(A−B)
(3)指数3;[強度Aと強度Bの比]と[強度Aと強度Cの比]の比
即ち:(A/B)/(A/C)
(4)指数4[[強度Cと強度Bの差分]と[強度Cと強度Dの差分]の比]と[[強度
Cと強度Dの差分]と[強度Cと強度Eの差分]の比]の比
即ち:((C−B)/(C−D))/((C−D)/(C−E))
(付記4)
前記所定の観測波長域は、350nm〜1050nmであり、前記波長バンド数は141であることを特徴とする付記1ないし3のいずれかに記載の植物種識別方法。
(付記5)
前記時節は、四季または前記測定対象植物種の繁茂状態の変貌後段階時期であることを特徴とする付記1ないし4のいずれかに記載の植物種識別方法。
(付記6)
付記1の植物種識別方法によって、前記撮影領域の全ピクセルにおける植物種を特定することを特徴とする前記撮影領域の植生マップ作成方法。
(Appendix 1)
Spectra in other time periods including a predetermined time period using an optical sensor device that can observe the spectral intensity of the imaging region where the plant species to be measured are vegetated in a predetermined observation wavelength range with a wavelength band of at least several tens. Taking a picture, and
In the reflection image at the pixel position where the measurement target plant species is photographed in the spectrum image, a plurality of spectral intensity extreme bands indicating a spectral intensity extreme value that is a maximum value or a minimum value of the spectral intensity is acquired. Steps,
Extracting each singular spectral intensity extreme value in a plurality of singular spectral intensity extreme bands out of the spectral intensity extreme bands;
Obtain a plant species specific index group consisting of a plurality of plant species indexes of the measurement target plant species, which is calculated by a calculation process using a plurality of predetermined unique spectrum intensity extreme values among the specific spectrum intensity extreme values. Steps,
The plant species identification index group of the predetermined time of the unknown measurement target plant species is acquired, and compared with the plant species identification index group acquired from the known plant species, the plant species of the unknown measurement target plant species Identifying steps;
If the plant species identification is impossible, the step of identifying the plant species of the unknown measurement target plant species by the respective steps after the step of capturing the spectrum image of the other time period different from the predetermined time period; A plant species identification method comprising:
(Appendix 2)
The plurality of singular spectral intensity extreme bands include at least the following five band wavelength bands of band A, band B, band C, band D, and band E, and the spectral intensity extremes of band A, band C, and band E. The plant species identification method according to appendix 1, wherein the value indicates a maximum value, and the spectrum intensity extreme values of bands B and D indicate minimum values.
(1) A band: 550 ± 5 nm
(2) B band: 680 ± 10 nm
(3) C band: 750 ± 5 nm
(4) D band: 760 ± 5 nm
(5) E band: 770 ± 5 nm
(Appendix 3)
The plant species specific index group is:
When the specific spectrum intensity extreme values of the band A, band B, band C, band D, and band E are designated as intensity A, intensity B, intensity C, intensity D, and intensity E, respectively. The plant species identification method according to supplementary note 2, comprising at least the following index 1, index 2, index 3, and index 4.
(1) Index 1: Ratio of strength C and strength A
That is: C / A
(2) Index 2; ratio of [difference between intensity C and intensity B] and [difference between intensity A and intensity B]
That is: (C−B) / (A−B)
(3) Index 3; [ratio of strength A to strength B] and [ratio of strength A to strength C] That is: (A / B) / (A / C)
(4) Index 4 [ratio of [difference between intensity C and intensity B] and [difference between intensity C and intensity D]], [difference between intensity C and intensity D], and [difference between intensity C and intensity E] Ratio], ie: ((C−B) / (C−D)) / ((C−D) / (C−E))
(Appendix 4)
The plant species identification method according to any one of appendices 1 to 3, wherein the predetermined observation wavelength range is 350 nm to 1050 nm, and the number of wavelength bands is 141.
(Appendix 5)
The plant species identification method according to any one of appendices 1 to 4, wherein the time is the four seasons or a post-transitional stage of the prosperous state of the plant species to be measured.
(Appendix 6)
The method for creating a vegetation map of the imaging region, wherein the plant species in all pixels of the imaging region is specified by the plant species identification method according to attachment 1.

1 航空機
2 人工衛星
3 対象物
4 太陽光
5 カメラ
1 Aircraft 2 Artificial Satellite 3 Object 4 Sunlight 5 Camera

Claims (5)

測定対象植物種が植生する撮影領域を、所定の観測波長域を少なくとも数十の波長バンド数でスペクトル強度を観測可能な光学センサ装置を用いて、所定の時節を含む他の時節における夫々のスペクトル画像を撮影するステップと、
前記スペクトル画像中の、前記測定対象植物種が撮影されているピクセル位置での反射スペクトルにおいて、スペクトル強度の極大値または極少値であるスペクトル強度極値を示す複数のスペクトル強度極値バンドを取得するステップと、
前記スペクトル強度極値バンドのうち、複数の特異スペクトル強度極値バンドにおける夫々の特異スペクトル強度極値を抽出するステップと、
前記特異スペクトル強度極値のうちの、複数の所定の特異スペクトル強度極値を用いた演算処理によって算出する、前記測定対象植物種の、複数の植物種指数からなる植物種特定指数群を取得するステップと、
未知の測定対象植物種の前記所定の時節の前記植物種特定指数群を取得し、既知の植物種から取得した前記植物種特定指数群と比較して、前記未知の測定対象植物種の植物種特定するステップと、
前記植物種特定が不可能であった場合、前記所定の時節と異なる前記他の時節のスペクトル画像の撮影するステップ以降の前記各ステップによって前記未知の測定対象植物種の植物種特定をするステップと、
を有することを特徴とする植物種識別方法。
Spectra in other time periods including a predetermined time period using an optical sensor device that can observe the spectral intensity of the imaging region where the plant species to be measured are vegetated in a predetermined observation wavelength range with a wavelength band of at least several tens. Taking a picture, and
In the reflection image at the pixel position where the measurement target plant species is photographed in the spectrum image, a plurality of spectral intensity extreme bands indicating a spectral intensity extreme value that is a maximum value or a minimum value of the spectral intensity is acquired. Steps,
Extracting each singular spectral intensity extreme value in a plurality of singular spectral intensity extreme bands out of the spectral intensity extreme bands;
Obtain a plant species specific index group consisting of a plurality of plant species indexes of the measurement target plant species, which is calculated by a calculation process using a plurality of predetermined unique spectrum intensity extreme values among the specific spectrum intensity extreme values. Steps,
The plant species identification index group of the predetermined time of the unknown measurement target plant species is acquired, and compared with the plant species identification index group acquired from the known plant species, the plant species of the unknown measurement target plant species Identifying steps;
If the plant species identification is impossible, the step of identifying the plant species of the unknown measurement target plant species by the respective steps after the step of capturing the spectrum image of the other time period different from the predetermined time period; ,
A plant species identification method comprising:
前記複数の特異スペクトル強度極値バンドは、少なくとも、次の、バンドA、バンドB、バンドC、バンドD、バンドEの5バンド波長帯を含み、バンドA、バンドC、バンドEのスペクトル強度極値は極大値を示し、バンドB、バンドDのスペクトル強度極値は極小値を示すことを特徴とする請求項1記載の植物種識別方法。
(1)Aバンド:550±5nm
(2)Bバンド:680±10nm
(3)Cバンド:750±5nm
(4)Dバンド:760±5nm
(5)Eバンド:770±5nm
The plurality of singular spectral intensity extreme bands include at least the following five band wavelength bands of band A, band B, band C, band D, and band E, and the spectral intensity extremes of band A, band C, and band E. The plant species identification method according to claim 1, wherein the value indicates a maximum value, and the spectrum intensity extreme values of band B and band D indicate minimum values.
(1) A band: 550 ± 5 nm
(2) B band: 680 ± 10 nm
(3) C band: 750 ± 5 nm
(4) D band: 760 ± 5 nm
(5) E band: 770 ± 5 nm
前記植物種特定指数群は、
前記バンドA、バンドB、バンドC、バンドD、バンドEの各特異スペクトル強度極値バンドの各特異スペクトル強度極値を、夫々強度A、強度B、強度C、強度D、強度Eとしたとき、少なくとも、次の、指数1、指数2、指数3、指数4を含むことを特徴とする請求項2記載の植物種識別方法。
(1)指数1;強度Cと強度Aの比
即ち:C/A
(2)指数2;[強度Cと強度Bの差分]と[強度Aと強度Bの差分]の比
即ち:(C−B)/(A−B)
(3)指数3;[強度Aと強度Bの比]と[強度Aと強度Cの比]の比
即ち:(A/B)/(A/C)
(4)指数4[[強度Cと強度Bの差分]と[強度Cと強度Dの差分]の比]と[[強度
Cと強度Dの差分]と[強度Cと強度Eの差分]の比]の比
即ち:((C−B)/(C−D))/((C−D)/(C−E))
The plant species specific index group is:
When the specific spectrum intensity extreme values of the band A, band B, band C, band D, and band E are designated as intensity A, intensity B, intensity C, intensity D, and intensity E, respectively. The plant species identification method according to claim 2, comprising at least the following index 1, index 2, index 3, and index 4.
(1) Index 1: Ratio of strength C and strength A
That is: C / A
(2) Index 2; ratio of [difference between intensity C and intensity B] and [difference between intensity A and intensity B]
That is: (C−B) / (A−B)
(3) Index 3; [ratio of strength A to strength B] and [ratio of strength A to strength C] That is: (A / B) / (A / C)
(4) Index 4 [ratio of [difference between intensity C and intensity B] and [difference between intensity C and intensity D]], [difference between intensity C and intensity D], and [difference between intensity C and intensity E] Ratio], ie: ((C−B) / (C−D)) / ((C−D) / (C−E))
前記所定の観測波長域は、350nm〜1050nmであり、前記波長バンド数は141であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の植物種識別方法。   The plant species identification method according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined observation wavelength range is 350 nm to 1050 nm, and the number of wavelength bands is 141. 前記時節は、四季または前記測定対象植物種の繁茂状態の変貌後段階時期であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の植物種識別方法。   The plant species identification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the time period is a four-season or a post-transitional stage time of a prosperous state of the plant species to be measured.
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