JP2012208839A - 植物体の画像領域抽出方法、植物体の画像領域抽出装置、および植物体の生育監視システム - Google Patents
植物体の画像領域抽出方法、植物体の画像領域抽出装置、および植物体の生育監視システム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】植物体を撮像して取得したカラー画像より植物体の画像領域を抽出する方法であり、カメラにより植物体を撮像してカラー画像を取得し(ST1)、そのカラー画像の青色成分画像について背景の画像領域の濃度値を計測する(ST2)。その計測値を予め同種の植物体のサンプルを用いて求められた2値化しきい値を算出する演算式に当てはめ、背景の画像領域の明るさに応じた2値化しきい値を算出する(ST3)。その2値化しきい値により前記色成分画像を2値化処理してマスク画像を生成し(ST4,5)、そのマスク画像を用いてカラー画像より植物体の画像領域のみを抽出する(ST6)。
【選択図】図11
Description
図15(1)(2)は、複数個体の植物体を生育段階に応じて撮像して得られたカラー画像G1,G2の一例を示している。同図中、g1は植物体の画像領域であり、図15(1)に示す植物体があまり大きくない段階では、各株の植物体は独立しているのに対し、図15(2)に示す植物体が十分大きく成長した段階では、葉が繁茂し隣り合う株の葉が互いに重なり合っている。
また、この発明がもうひとつの目的とするところは、上記の画像領域抽出装置を用いることにより、植物体の生体重などの生育度合を植物体に接触することなく、また、植物体を破壊することなく正しく把握できる植物体の生育監視システムを提供することにある。
物体のいずれをも含む概念であり、そのいずれかの画像領域の濃度値が計測される。
また、カラー画像より植物体の画像領域のみが確実に抽出されるので、植物体の生体重など、生育度合が反映される物理量を植物体に接触することなく、また、植物体を破壊することなく、確実に把握することができる。
図示例の生育監視システムは、養液栽培を行っている複数個体の植物体10について、その生育度合を監視して栽培条件を整えるもので、栽培室30の内部に設置された養液槽20に養液を満たし、その液面上に複数株の植物体10が定植された平面形状が矩形のパネル2を定置させている。栽培室30内の温度、湿度、二酸化炭素濃度などの環境条件や養液のphや養分濃度などは計測制御装置4により最適となるように制御される。その制御を行うために、栽培室30内には、温度、湿度、二酸化炭素濃度などを検出するためのセンサ31や養液のphや養分濃度などを検出するためのセンサ32が設置されている。各センサ31,32の検出信号は計測制御装置4に取り込まれる。
画像領域抽出部6は、植物体10の撮像により取得されたカラー画像を画像処理して植物体の画像領域のみを抽出する。ここで、「カラー画像」には、生体重の推定に用いる重回帰式(詳細は後述する)を求めるための植物体の1個体または複数個体のサンプルを生育段階に応じて撮像して取得した複数枚のカラー画像(以下「サンプル画像」という。)G1〜G7と、生体重の測定対象である1個体または複数個体の植物体を撮像して取得したカラー画像(以下「対象画像」という。)Xとを含むものである。
前記基準板は、面積が既知の黒色の円盤であり、単位画素当たりの面積を求めるためにパネル2とともに撮像される。この基準板は形状および面積が既知のものであれば、必ずしも円盤である必要はない。なお、パネル2や基準板の色はこの実施例のものに限られるものではない。
生体重推定部8は、学習モードでは、特徴量抽出部7により抽出された複数の画像特徴量と各生育段階での1個体または複数個体の植物体の生体重の実測値との関係を表した重回帰式を求めて記憶する。また、測定モードでは、特徴量抽出部7により抽出された複数の画像特徴量より前記重回帰式を用いて植物体の生体重を推定する。
例えば、赤色レタスの場合、赤紫色を呈する物質であり、抗酸化能を有するアントシアニンの含有量と赤色レタスの色味との間には強い相関関係が存在するもので、赤色レタスの画像領域の色相値や彩度値を使用してアントシアニンの量を推定する。
なお、アントシアニン抽出液において分光光度計(UV−160:島津製作所製)にて530nmおよび657nmにおける吸光度を測定し、計算式(アントシアニン量A‘530=A530−A657×0.25)により、クロロフィルによる吸光の影響を除いた値を総アントシアニン量(O.D./gFW)とした(計算式の参考文献:Plant Physiol.(1991)96,1075−1085)。
2 パネル
3 カメラ
4 計測制御装置
6 画像領域抽出部
7 特徴量抽出部
8 生体重推定部
10 植物体
42 画像記憶装置
43 CPU
45 RAM
Claims (9)
- 植物体を撮像して取得したカラー画像より植物体の画像領域を抽出する方法であって、前記カラー画像の所定の色成分画像について背景の画像領域の濃度値を計測し、その計測値を予め同種の植物体のサンプルを用いて求められた2値化しきい値を算出する演算式に当てはめて背景の画像領域の明るさに応じた2値化しきい値を算出し、その2値化しきい値により前記色成分画像を2値化処理してマスク画像を生成し、そのマスク画像を用いて前記カラー画像より植物体の画像領域のみを抽出することを特徴とする植物体の画像領域抽出方法。
- 前記カラー画像は、単位画素当たりの面積を求めるための基準板の画像を含んでおり、前記2値化しきい値を算出する演算式は、前記色成分画像の背景の画像領域内の最も暗いまたは最も明るい決められた領域の濃度値と前記基準板の画像領域の濃度値との間の値に2値化しきい値を決定するものである請求項1に記載された植物体の画像領域抽出方法。
- 前記2値化しきい値を算出する演算式は、植物体のサンプルを生育段階に応じて撮像して取得した複数枚のカラー画像の所定の色成分画像について、背景の画像領域内の最も暗いまたは最も明るい決められた領域の濃度値と前記基準板の画像領域の濃度値とをそれぞれ計測して取得した計測データ間の相関から求められる回帰直線式より導出されるものである請求項2に記載された植物体の画像領域抽出方法。
- 植物体をカメラにより撮像して取得したカラー画像より植物体の画像領域を抽出する装置であって、植物体のカラー画像の所定の色成分画像について背景の画像領域の濃度値を計測する濃度計測手段と、植物体の1個体または複数個体のサンプルを生育段階に応じて撮像して取得した複数枚のカラー画像の前記色成分画像について前記濃度計測手段により取得された濃度値の計測データから色成分画像を2値化処理するための2値化しきい値を算出する演算式を求めて記憶する演算式設定手段と、対象となる1個体または複数個体の植物体のカラー画像の前記色成分画像について前記濃度計測手段により取得された濃度値の計測データを前記演算式に当てはめて2値化しきい値を算出する2値化しきい値算出手段と、2値化しきい値算出手段により算出された2値化しきい値により対象となる1個体または複数個体の植物体のカラー画像の前記色成分画像を2値化処理してマスク画像を生成するマスク画像生成手段と、マスク画像生成手段により生成されたマスク画像を用いて対象となる1個体または複数個体の植物体のカラー画像より植物体の画像領域のみを抽出する画像領域抽出手段とを備えて成る植物体の画像領域抽出装置。
- 前記カメラは、パネル上に植物体が定植されたものを垂直方向、水平方向、または斜め方向より撮像して投影画像を取得するものであって、植物体とパネルとパネルの背景と単位画素当たりの面積を求めるための基準板とを含むように視野が設定されており、前記濃度計測手段は、植物体のカラー画像の所定の色成分画像についてパネルの背景の画像領域内の最も暗いまたは最も明るい決められた領域の濃度値と基準板の画像領域の濃度値とを計測し、前記演算式設定手段は、パネルの背景の画像領域内の最も暗いまたは最も明るい決められた領域の濃度値と基準板の画像領域の濃度値との間の値に2値化しきい値を決定する演算式を記憶している請求項4に記載された植物体の画像領域抽出装置。
- 植物体の生育度合を判断して監視するためのシステムであって、1個体または複数個体の植物体を撮像してカラー画像を取得するためのカメラと、請求項4または5に記載された植物体の画像領域抽出装置を有する計測制御装置とから成り、前記計測制御装置は、前記画像領域抽出装置により抽出された植物体の画像領域より複数の画像特徴量を抽出する特徴量抽出装置と、前記特徴量抽出装置により抽出された複数の画像特徴量と生育度合が反映される所定の物理量の実測値との関係を表した重回帰式を記憶するとともに、対象となる1個体または複数個体の植物体について前記特徴量抽出装置により抽出された複数の画像特徴量より前記重回帰式を用いて生育度合が反映される所定の物理量を推定する推定装置とをさらに備えて成る植物体の生育監視システム。
- 前記推定装置は、生育度合が反映される物理量として植物体の生体重を推定するものである請求項6に記載された植物体の生育監視システム。
- 前記推定装置は、生育度合が反映される物理量として植物体の色味度合を推定するものである請求項6に記載された植物体の生育監視システム。
- 前記推定装置は、生育度合が反映される物理量として植物体が含有する所定の成分の量を推定するものである請求項6に記載された植物体の生育監視システム。
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